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第十八章 电功率
大单元整合复习
电功率
电能表
电能 电功
定义
公式
跨学科实践：
为家庭节约用电提建议
电功率
物理意义
单位及换算
公式
实际功率与
额定功率
焦耳定律
电流热效应
公式
电热的防止和利用
单位及换算
知识结构
电能
电功
1.电能
(1)电能的单位：度，度的学名叫作千瓦时，符号是______。能量单位：________。
(2)单位换算：1度 ＝_____kW·h＝________J
2.电能表
(1)表盘参数
焦耳(J)
1
3.6×106
kW·h
2026.6
1600
重点回顾
电能 电功
此时电能表的读数为_________kW·h
10（40）A表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为40A。电能表工作时的电流不应超过额定最大电流。
1600imp/kW·h表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW·h的电能，电能表上的脉冲灯闪烁_______次。
(2)注：一段时间内消耗的电能等于这段时间末电能表的示数减去这段时间初电能表的示数。
3.电功
(1)定义：_______做功的多少。用符号_______表示。
(2)公式：_______，其中 W表示电功，单位是____；U是电路两端的电压，单位是 V；I是电路 中的电流，单位是 A；t是通电时间，单位是s。
电流
W
W＝UIt
J
重点回顾
电能 电功
(3)推导式：W= _______= _______ (仅适用于纯电阻电路 )。
I2Rt　
例1　如图是小李家的电能表、她家所使用的用电器总功率不能超过______W。将一台额定功率为880 W 的电暖气单独接入电路中，正常工作30 min，通过电暖气的电流是______A，电能表的转盘转了________转。
4 400　　
4
1 320
典例精析
例2　大梦发现家中电压力锅的铭牌上标有“1 100 W”字样，他在学习了电能表的相关知识后，想利用家中的电能表来测量电压力锅的实际电功率，看看测出的实际电功率和铭牌上的功率是否相符。
典例精析
(1)如图所示是大梦家上月初和上月末的电能表的表盘，他家上月消耗的电能为________度，若按 0.5元/度的标准收费，他家本月应缴纳的电费为________元(计算结果保留一位小数)。
(2)测量时，他断开家里其他用电器，只让电压力锅单独工作 3 min，观察到电能表指示灯闪烁了80次，则电压力锅在这段时间内消耗的电能是__________J，该电压力锅的实际电功率是________ W。
68.1
34.1
1.8×105
1 000
典例精析
1.物理意义：电功率是表示电流做功_______的物理量。
2.定义：_______与完成这些电功所用的_______之比。用符号_______表示。
3.单位：瓦特，简称瓦，符号是_______，其他常用电功率单位还有_______ 、_______。
4.单位换算：1 kW＝_______W，1 mW＝_______ W
5.公式：P＝_______，其中 P 表示电功率，单位是 W ；W 表示电功，单位是 J ；t 表示完成这些电功所用的时间， 单位是 s 。
快慢
电功
时间
P
W
kW
103
10－3
mW
重点回顾
电功率
7.额定电压 额定功率
(1)额定电压：用电器在_________时的电压。
(2)额定功率：用电器在_________下工作时的电功率。
(3)一个标有“36 V 25 W”的灯泡，其中“36 V”表示该灯泡的__________为 36 V，“25 W”表示 该灯泡的_________为25 W。
6.推导公式：P= _______=_______=_______ (公式仅适用于纯电阻电路)
正常工作
额定电压
额定电压
额定功率
UI
I2R
重点回顾
电功率
例3 图甲是小灯泡 L 和电阻 R 的电流随电压变化图像，将它们按图乙所示接入电路中，只闭合开关S，小灯泡的实际功率为1 W；再闭合开关S1电流表示数变化了________A，此时电路消耗的总功率为________W。
0.2　　
　1.4　　　　
典例精析
例4 如图是电饭锅工作原理的简化电路图，其额定电压为 220V，电饭锅有两挡，分别是高温烧煮挡和低温焖饭挡。S2 为挡位自动 控制开关，R1 和 R2 均为电热丝，R1 的阻值为1210 Ω，高温烧煮挡的额定功率为 840 W，电饭锅正常工作时，高温烧煮 10 min 消耗的电能为 _________J，电饭锅低温焖饭时的额定功率为————W，电热丝R2的阻值为———— Ω。
5.04×105　　　　
40　　
60.5　　
典例精析
1.电流的热效应：电流通过导体时______能转化为______能，这种现象叫作电流的热效应。
2.定义：电流通过导体产生的热量跟______________成正比，跟导体的______成正比，跟___________成正比，这个规律叫作焦耳定律。
3.公式：_________。其中 Q 表示热量，单位是 J；I 表示电流，单位是A；R 表示电阻，单位是 Ω；t 表示时间，单位是s。
电流的二次方　
电
电阻
通电时间
内
Q＝I2Rt　
重点回顾
焦耳定律
例5 电吹风是现代家庭常用的电器，如右图是小华家中使用的电吹风，使用过程中，她发现电吹风既可以吹热风，又可以吹冷风。根据这个现象她断定：在电吹风中有带有风扇的电动机和可以发热的电热丝。根据电吹风能够单独输出冷风的现象，她认为电动机和电热丝是并联的。下图是她根据现象分析画出的两个电路图。
典例精析
（1）你认为上述两个电路，哪一个更符合实际情况？
乙更符合实际情况
典例精析
（2）小华查看说明书得知，该型号电吹风吹热风时的功率为 460W，吹冷风时的功率为20W，求电吹风正常工作且吹热风时电热丝的功率、电阻及1min内电流通过电热丝所产生的热量。
解：吹热风时，电热丝与电动机并联，所以P电热丝=P总-P冷=
460W-20W=440W。
电热丝产生的热量Q=I2Rt=P电热丝t=440W×60s=2.64×104J。
典例精析
【设计与进行实验】
1. 确定小灯泡正常发光的操作(移动滑片，观察电压表示数，当电压表示数为小灯泡额定电压时，小灯泡正常发光)
2. 计算小灯泡电功率(P＝UI)
3. 小灯泡亮暗与实际功率的关系(实际功率越大，灯泡越亮)
实验一 测量小灯泡的电功率
实验突破
V
A
【交流与反思】
4. 小灯泡的U－I图像不是直线的原因(灯丝电阻随温度的升高而增大)
5. 不能用多次测量求出电功率的平均值作为小灯泡的额定功率的原因(电压改变，功率也改变)

实验突破
6. 探究小灯泡亮度与电压的关系
7. 实验中电压表示数太大无法测量小灯泡的额定功率，应采取的措施(减小电源电压，换阻值更大的滑动变阻器)
8. 实验中电压表大测量范围损坏，小测量范围小于小灯泡额定电压，应采取的措施(将电压表并联在滑动变阻器两端)
9. 实验评估及改进


实验突破
例6 小明同学在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为 2.5 V，电源为两节新干电池，滑动变阻器标有“20 Ω　1 A”字样。
(1)实验电路如图甲所示，但电路连接不完整，请你用笔画线代替导线，完成电路。
典例精析
(2)将电路连好后，闭合开关，小灯泡发光很微弱，电流表、电压表均有示数，左右移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡亮度和两表示数均不变，其原因可能是______________________________________。
(3)改正电路后，小明同学调节滑动变阻器观察到电压表示数为 2 V，为使小灯泡两端电压达到额定电压，应将滑动变阻器的
滑片P向________(选填“左”或“右”)调节。当
小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，
该小灯泡的额定电功率为________W。
滑动变阻器下面两个接线柱接入电路　
　右
　0.6
典例精析
(5)通过计算分析以上数据，你还有什么新的发现_________________
_________________________________________________。(写出一条即可)
(4)小明依次测出了六组实验数据，如下表所示。请你根据表中数据在图丙所示的坐标纸上作出小灯泡的 I－U 图像。
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.9
电流I/A 0.10 0.16 0.20 0.22 0.26
电功率P/W
亮度变化 暗→亮 小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡的实际电功率越大，小灯泡发光越亮
典例精析
【设计和进行实验】
1. 被加热的材料选用煤油或空气的原因(①煤油比热容较小，温度上升快，实验现象更明显；②空气受热容易膨胀，可使U形管中液柱上升快，实验现象更明显；③都是绝缘体)
2. 实物图的连接与电路设计。
实验二 探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关
实验突破
3. 转换法的应用
(1)被加热的材料是煤油(通过温度计示数的变化量，来反映电阻丝产生电热的多少)
(2)被加热的材料是空气(通过U形管内液面高度差，来反映电阻丝产生电热的多少)
4. 控制变量法的应用
(1)被加热物质的要求(物质种类、质量、初温均相同)
(2)探究电热与电流的关系(控制电热丝阻值和通电时间相同，改变通过电热丝的电流)
实验突破
(3)探究电热与电阻的关系(控制通过电热丝的电流和通电时间相同，选择两个阻值不同的电阻丝)
(4)探究电热与通电时间的关系(控制电热丝的阻值和通过电热丝的电流相同，改变通电时间的长短)
【分析数据和现象，总结结论】
5. 表格数据的分析及相关判断(为使实验现象更明显，应选择阻值差别大的电阻丝)
6. 图像分析与判断
7. 分析现象，总结结论
实验突破
【交流与反思】
8. 实验方案的评估
9. 比热容的相关计算
10. 实验结论应用
【交流与反思】
在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多；在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
实验突破
例7　小刚在探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验中，所用的实验器材如图甲所示，其中两个透明容器内密封着等质量的空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
(1)实验中是通过观察U形管中液面的________来显示容器内空气温度的变化，这里采用的方法是________。
高度差　
转换法
典例精析
(2)图甲的装置中，闭合开关后通过两电热丝的电流______；该装置可以探究电流产生的热量与_____的关系，一段时间后，_____(选填
“左”或“右”)容器所接U形管中液面高度差较大，得出的结论是：__________________________________________________________。
(3)在电流与通电时间相同的条件下，选用表中的长度和横截面积都相同的两种材料进行实验。为了使实验现象最明显，可以选用铜与___________进行对比。
相同
电阻
右
在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多
镍铬合金
材料 铜 铝 钨 镍铬合金
电阻(Ω) 0.0175 0.029 0.053 1.0
典例精析
(4)让两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部将一个相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联(如图乙所示)，换接图乙中的电阻到电路中，重新做这个实验。
①图乙探究的是电流产生的热量跟________的
关系，电阻丝R3的作用是使通过电阻丝R1和R2
的______不同。
②在实验中观察到左侧U形管中液面很快出现高
度差，右侧U形管中液面高度差为零，原因可能
是电阻丝_______断路。
电流
电流
R2
典例精析
③排除故障后继续实验，通电一段时间后，_______(选填“左”或“右”)容器内的电阻丝产生的热量多。得出的结论是：_________________
___________________________________________。
(5)英国物理学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的______成正比，跟__________成正比。这个规律叫作焦耳定律，其表达式为________。
左
　 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多　
电阻　
通电时间
Q＝I2Rt　
典例精析
(6)小刚发现电热水壶在工作时，其内部的电热丝发热很多，而与电热丝连接的导线却发热很少，原因是______________________________
_________________________________________________________。
(7)实验过后小刚提出一个问题：用Q＝I2Rt 可以计算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q＝UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗？______。请用实例说明原因_____________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________。
导线与电热丝是串联的，通过的电流相同，而导线的电阻很小，所以导线产生的热量很少　
电动机工作时，消耗的电能为W＝UIt，但其消耗的电能转化为机械能和内能，则W>Q＝I2Rt，所以当电流通过某些用电器时，其产生的热量是不能用Q＝UIt来计算的
不能
典例精析
1.如图所示是现在家庭常用的电子式电能表表盘，表盘上标有3 200 imp/(kW·h)，表示每消耗1 kW·h的电能，指示灯闪烁3 200次。小明将某家用电器单独接在该电能表上正常工作6 min，电能表指示灯闪烁了320次。该家用电器的额定电功率是______W，则这个家用电器可能是__________(选填“电热水壶”“台灯”或“电视机”)。
1 000　　
电热水壶　　　　　
课堂练习
2. 下表为某电烤箱铭牌的部分参数，其简化电路如图所示。当开关S闭合时，电烤箱处于_____温挡。当电烤箱在高温挡工作时，1 min 消耗的电能是________J。
额定电压 220 V
额定功率 高温挡 1 100 W
低温挡 440 W
高
6.6×104　
课堂练习
3.两个额定电压为220 V的白炽灯 L1 和 L2 的 U－I 特性曲线如图所示。求：
(1)当L2正常发光时，通过L2的电流为0.45 A，
那么L2的额定功率是多大？
(2)L2正常发光时的电阻是多大？(结果保
留一位小数)
(3)现将L1和L2串联后接在220 V的电源两
端。此时L1消耗的实际功率为多大？
课堂练习
解：(1)L2正常发光时，U2＝220 V，I2＝0.45 A，
L2的额定功率为P2＝U2I2＝220 V×0.45 A＝99 W。
(2)由欧姆定律I＝ 知，L2正常发光时的电阻为
R2＝ ≈488.9 Ω。
(3)L1、L2串联接在220 V电源两端时，根据串联电路电流、电压的特点可知，此时通过L1、L2的电流相同，其两端电压之和为220 V，由图可知，符合此条件时，此时通过L1、L2的电流为0.25 A，L1、L2两端电压分别为U1′＝160 V，U2′＝60 V，所以L1消耗的实际功率为P1′＝U1′I1′＝160 V×0.25 A＝40 W。
课堂练习第十八章　电功率
单元 学习 目标 1.结合实例了解电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程，初步具有“功是能量变化的量度”的思想。 2.知道电能表是计量电能的仪表，了解家庭用电情况，能为家庭提出节约电能的建议，加强环境保护意识。 3.通过分析电能消耗与时间的关系，自主经历电功率概念的建构过程，提升科学思维能力，运用比值定义法建立物理量的逻辑思维，深化对物理概念本质的理解，培养科学探究与科学思维的核心素养。 4.知道额定功率与实际功率的区别与联系，培养理论联系实际、解决物理问题的实践应用素养。 5.知道电流的热效应，通过实验探究电流产生的热量跟什么因素有关，能用焦耳定律说明生产生活中的一些现象，提升逻辑思维能力和解决实际问题的能力。
单元 教材 分析 　　本章知识内容对应物理观念核心素养中的能量观，课程内容涉及一级主题“能量”下的二级主题“电磁能”。从能量和做功的角度引入电能、电功、电功率和焦耳定律等内容，引导学生从电学的视角认识能量，了解不同形式的能量，认识能量转化与守恒的普遍规律。 本章要求学生能结合实例，了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。明确二者的区别和联系是教学的重点内容之一。通过实例，认识电流的热效应，运用控制变量法和转换法，自主设计并完成“探究电流产生热量跟什么因素有关”实验，分析电流、电阻、通电时间与产生热量的关系，同时通过理论推导，建立焦耳定律与电功、欧姆定律的联系，培养科学思维与逻辑推理能力。 在新教材中，本章旨在引导学生从能量视角分析电路。同时，本章具有承上启下的作用，是在学习了欧姆定律的基础之上，进一步学习电能、电功、电功率以及电流热效应的相关知识，从电磁能的角度进一步理解能量的转化。
单元 学情 分析 　　在学习本章内容之前，学生已经掌握了电路、电流、电压、电阻、欧姆定律等内容；能够通过实验探究，分析归纳得出一般物理规律；具备了一定的数学运算和逻辑推理能力。 但是对于新增加的物理概念理解容易模糊，易混淆电能、电功、电功率概念。另一方面，物理公式增加，使得部分学生公式运用困难，不明确适用条件，常死记硬背，应用时易失误。同时，部分学生综合能力欠缺，面对综合性问题，无法厘清电阻、电压、电流等多物理量变化关系，逻辑推理和分析能力不足。
单元 知识 体系
单元 课时 规划 第1节　电能　电功　1课时 第2节　电功率　1课时 第3节　跨学科实践：为家庭节约用电提建议　1课时 第4节　焦耳定律　1课时

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