《电流做功的快慢》教案(1)

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第二节 电流做功的快慢

一、教学目标

【知识与技能】

1．理解电功率的概念．知道电功率表示消耗电能的快慢，知道电功率的单位是W或kW。

2．理解用电器的额定功率．知道额定功率是在额定电压下工作时的功率．知道额定电压、额定功率与实际电压、实际功率的区别。会用电功率的概念解释生活中的一些现象。

3．会应用功率的定义公式P=W/t及公式P=IU，进行简单的计算．

【过程与方法】

1．通过体验电能表表盘转动快慢跟用电器电功率的关系．培养学生的观察能力和分析、概括能力．

2．通过对生活中实际问题的探讨，加深对电功率概念的理解。

【情感、态度与价值观】

1．激发学生的学习兴趣。

2．培养学生实事求是的科学态度。

二、教学重点难点

重点：电功率的概念（物理意义、定义、计算公式、单位）

难点：理解额定电压、额定功率与实际电压、实际功率的区别，运用电功率公式计算实际问题。

三、课时安排

1课时

四、教与学互动设计

（一）创设情境，导入新课

【导语一】复习电功的定义、单位、计算公式，电能表的有关知识。

【导语二】生活中什么地方经常提到“瓦”？平常所说的“瓦数大”“瓦数小”是什么意思？电器瓦数不一样，表现在消耗电能上有何不同？

【导语三】演示实验100W、25W正常工作时的亮暗，比较单位时间做功多少。

（二）合作交流，解读探究

1.电功率

【想一想】两个瓦数不同的灯泡，并联接在同一电路中为什么灯的亮暗不同？

【做一做】将100W、25W的电灯先后接人电路，合上开关，灯发光，让同学们观察电能表转动情况．

【点拨】不同瓦数的灯泡，并联接在同一电路中，灯的亮暗不同，电能表铝盘转速不同，表明了两个灯泡消耗电能的快慢不一样。

（1）电功率是用来描述电流做功的快慢的物理量。

（2）定义：电流在单位时间内所做的功叫做电功率。（类比速度）

（3）定义式：P＝
，由W＝UIt得P＝UI。

计算式：P＝UI（表示电功率等于电压与电的乘积）

纯电阻的电路中：由I＝U/R得P＝U
/R(多用于并联电路)。由U＝IR得P＝I
R（多用于串联电路）。

（4）国际单位：瓦特（W），常用单位：千瓦（kW）。1W=1J/s=1VA，1kw=1000w

【注意】1W=1J/s=1V·A=1A2Ω=1V2/Ω

【易错点】电功率是表示电流每秒做功快慢的物理量。因为“每秒”和“快慢”意思重合。

【议一议】“kWh”的来历

【点拨】功率的单位若用kW(kW)，时间的单位取小时(h)，由公式P=W/t变形后得到W=Pt，这时电功W的单位就是“kWh”．1kWh就是功率为1kW的用电器使用1h所消耗的电能．kW和kWh是两个不同的物理量的单位，“kW·h”是电能的单位，“w”和“kw”是电功率的单位。

2.额定功率

【讨论交流】让同学们观察刚才实验用的两只灯泡的铭牌，说说你的理解．

【点拨】用电器上标着的电压是指用电器正常工作时的电压，叫做额定电压。用电器上标着的功率是指用电器在额定电压时的功率叫做额定电功率。“PZ220-25”指的是电灯的额定电压即正常工作的电压是220V，而且只有当灯泡两端的实际电压为220V时，功率才是额定功率是25w．用电器上标出的电流是当用电器两端加上额定电压时通过它的电流。P额=U额I额额定电流是指用电器正常工作时的电流。

【注意】额定功率是用电器的重要性能指标，在设计用电器时必须确定它的性能和工作条件。

3.实际功率

【想一想】什么是实际功率？对某个用电器而言，其额定电压、额定功率的值有多少个？实际电压、实际电功率的值有多少个？

【点拨】实际功率是用电器在非额定电压下实际消耗的功率．由公式P=UI可知实际功率的大小随用电器两端电压的变化而变化。对某个用电器而言，其额定电压、额定功率的值只有一个，实际电压、实际电功率的值有无数个。

【议一议】实际功率和额定功率有什么关系？

【点拨】①U实=U额，则P实=P额，用电器正常工作；

②U实P额，可能损坏用电器

【想一想】灯泡的亮暗决定什么？

【点拨】决定于实际电功率。

【注意】若灯泡的电阻R不变时， 由
可得：

电阻一定时，电压是原来的“n”倍，功率是原来的“n2”倍．如实际电压为额定电压的一半，则实际功率为额定功率的1/4。电阻R是连接额定与实际的“桥梁”。

（三）应用迁移，巩固提高

类型之一：电功率

【例1】某台电风扇和洗农机，电风扇通电工作半小时，电流做功72000 J；洗衣机通电工作2 min，电流做功12000 J．问：哪台电器的功率较大?为什么?

解析：P＝

答案：洗衣机的功率大．

变式题：某电视机的电功率是250w，每天使用3h．一个月用电多少kW·h?(按30天计算)如果时间单位用秒，1个月电能消耗多少焦耳?

类型之二：额定功率和实际功率

【例2】一个标有“36V 25W”的用电器，接入某电路中，通过它的电流为0.5安，这个用电器的实际功率一定是（ ）

A．小于25瓦 B．50瓦 C．100瓦 D．200瓦

解析：已知用电器的额定电压为36伏，额定功率为25瓦，根据
可算出它的额定电流为0.69安，因为实际电流小于额定电流，所以实际功率小于额定功率。

答案：A

变式题：将一盏标有“PZ220 40”的白炽灯接到110伏电压下使用，它的功率是多少瓦？

解析一：因为灯的电阻不变，先求灯的电阻，再求它的实际电流，最后求出它的实际功率。

　　

　　
（或用
求解）

　　解析二：求出灯的电阻后，再用公式
求解。

　　

　　解析三：用比例关系求解。电功率公式有P=UI、
，那么电功率究竟是跟电压成正比，还是跟电压的平方成正比呢？这要具体分析：因为用电器的电阻R我们认为是不变的，所以通过灯的电流要随它两端电压的改变而改变，因此应选用公式
。

【例3】三盏电灯A(220V，40W)、B（110V，40W）、C（36V，40W），当它们各自的额定电压下发光时，哪一盏灯亮？

解析：灯泡的亮暗决定于实际电功率，本题容易出错的地方在于不了解实际电功率的意义，误认为额定电压越高的实际电功率便越大。正确分析方式是：电流通过电灯做功的过程就是消耗电能的过程，单位时间内做多少电功便消耗多少电能，当三盏电灯都正常发光时，虽工作电压各不相同，但其实际电功率都是40W，所以三盏灯每秒做的电功以及每秒消耗的电能都是40J。

答案：三盏灯一样亮

【例4】电阻R1，R2的阻值分别为6Ω和3Ω，现有电压为6V且保持不变的电源。（1）将两电阻串联起来接在电源两极。（2）将两电阻并联起来接在电源两极，分别求两电阻的实际功率。

解析：当两电阻串联时，只要先求出电流，用公式P=I2R就可直接求解。

（四）总结反思，拓展延伸

【总结】通过本节课的学习主要学习了以下几个问题：（引导学生自己总结，教师予以点评）

【点拨】1.电功率是表示电流做功快慢的物理量，即表示用电器消耗电能快慢的物理量，定义为电流在单位时间内所做的功．公式：（1）定义式：P=W/t（普遍适用）（2）计算式：P=UI（适用于所有电路）（3）导出式：P= I2R=U2/R（只适用于纯电阻电路），单位：瓦(W) 1 kW=103W．2.用电器的额定功率和实际功率：额定电压U额是用电器正常工作时的电压，也就是用电器上标着的电压值，额定功率P额是用电器在额定电压下的功率，也就是用电器上标着的功率值，用电器上标出的电流是当用电器两端加上额定电压时通过它的电流。P额=U额I额。实际功率是用电器在非额定电压下实际消耗的功率．由公式P=UI可知实际功率的大小随用电器两端电压的变化而变化。实际功率和额定功率的关系：①U实=U额，则P实=P额，用电器正常工作；②U实P额，可能损坏用电器

【拓展】如图所示，灯泡L标有“220V 36W”字样，R＝6Ω，通电10s且正常发光，根据这些已知条件，可以求出哪些物理量，请一一计算出来。

【解析】本题看起来虽然简单，但实际上是一道开放性试题，它可以几乎计算出所有电学中的基本物理量，能够涉及到所有的电学概念和定律。

题中隐含的条件：额定电压下，灯泡的额定功率，切灯泡正常发光。可求出的物理量有：

（1）灯泡两端的实际电压：U实＝U额＝12V

（2）灯泡的额定功率P实＝P额＝36W

（3）通过灯泡的电流I实＝I额＝P/U=3A

（4）灯泡的电阻RL=U2/P=4Ω

通电10s钟

（5）通过灯泡的电荷量Q＝It＝30C

（6）灯泡消耗的电能WL＝Pt＝360J

（7）灯泡、电阻两端的电压U总＝UR＝UL＝12V

（8）通过电阻的电流IR=U/R=12V/6Ω=2A

（9）电阻消耗的电能WR=UIRt=12V×2A×10s=240J

（10）电阻的功率PR=UIR=12V×2A=24W

（11）电阻上的电热QR=IR2Rt=(2A)2×6Ω×10s=240J

（五）当堂检测反馈

1.用电器20 mln消耗的电能是1kW·h．此用电器的功率是多少?

2.工人师傅在改装电炉时，为了使电功率减小到原来的一半，下列措施中可行的是：［ ］

Ａ.截去一半电炉丝； Ｂ.串联一条相同的电炉丝

Ｃ.并联一条相同的电炉丝；Ｄ.把连接电炉和电源的电线长度增加一倍。

解析：根据电功率的分式P=U2/R可知，当加在电炉上的电压U不变时，要使电炉的功率P变为原来的1/2，则应使电炉电阻丝的电阻R变为原来的2倍．显然，题述的四种方法中，只有“串联一条相同的电阻丝”才能使得改装后电炉电阻丝的总电阻变为原来的2倍．

答案:B

3.如图所示的电路中，电源电压U保持不变。当开关S由断开到闭合的过程中，灯L的亮度将（ ）

A．变亮　　　B．变暗　　　C．不变　　　D．变化无法判断

　　解析：判断灯的亮度变化即是判断灯的实际功率的变化。当开关S断开时，灯L两端电压等于电源电压；当开关S闭合时，灯L与电阻R并联，灯L两端电压不变，而灯的电阻认为不变，所以开关S断开与闭合时，通过灯L的电流大小不变，根据电功率公式P=UI可知，灯L的电功率不变，所以灯的亮度不变。选项C正确。

　　在实际分析过程中，由于用电器电阻一定，所以只要知道它两端的电压变化或通过它的电流的变化，即可根据公式
或
来分析电功率的变化。

4.一定阻值的电阻，接在电压为3V的电路上，消耗的功率为0.6W，求这个电阻的阻值，5min电流做功多少？

5.1kwh的电能能使一只“220V 40W”的灯泡正常工作几小时？

　

五、资料链接

电力负荷

所谓电力负荷是指发电厂或电力系统中，在某一时刻所承担的各类用电设备消费电功率的总和，叫电力负荷．单位用“kw”表示．电力负荷可分为如下几类：

(1)用电负荷．是指用户的用电设备在某一时刻实际取用的功率的总和．通俗地讲，就是用户在某一时刻对电力系统所要求的功率．从电力系统来讲，则是指该时刻为了满足用户用电所需具备的发电力．

(2)线路损失负荷．电能从发电厂到用户的输送过程中，不可避免地会发生功率和能量的损失，与这种损失所对应的发电功率，叫线路损失负荷．

(3)供电负衙．用电负荷加上同一时刻的线路损失负荷，是发电厂对外供电时所承担的全部负荷，称为供电负荷．但有些大电网在计算供电负荷时，减去了属于电网调管的高压一次网损，称为电网的供电负荷．有的电网把属于地区调管的公用发电厂的厂用电负荷也作为地区供电负荷．

(4)厂用电负荷．电厂在发电过程中要耗用一部分功率和电能，这些厂用用电设备所消耗的功率，称为厂用电负荷．

(5)发电负荷．电网对外担负的供电负荷，加上同一时刻各发电厂的厂用电负荷，构成电网的全部生产负荷，称为电网发电负荷．

在交流电路中，电功率包含有功功率，称为有功负荷，简称电力，单位kW；无功功率称为无功负荷又称无功电力，单位kvar．视在功率，包含着有功、无功两部分．由于系统电压比较稳定，电压和电流的乘积就是视在(表观)功率，所以负荷电流也就反映了系统中的视在功率．因此，系统中的电力负荷也可以通过负荷电流反映出来．视在功率的单位为kVA．

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