第2节 电功率
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.知道电功率的定义、公式、单位。
2.理解额定电压与额定功率。
3.会用电功率的公式P=UI进行简单计算。
4.能综合运用学过的知识解决简单的电功率问题。
【过程与方法】
1.观察体验电能表铝盘转动的快慢跟用电器电功率的关系。
2.观察体验用电器的额定功率与实际功率的关系。
【情感·态度·价值观】
通过了解电功率在实际中的应用,认识物理在生活中的重要作用。
◇教学重难点◇
【教学重点】
电功率、额定电压与额定功率、电功率和电流、电压之间的关系。
【教学难点】
电功率和电流、电压之间的关系。
◇教学过程◇
一、新课导入
学过电能表后,大家有没有观察自己家的电能表。电能表有时候转得快,有时候转得慢。你知道电能表转速的快慢和什么因素有关吗?
二、教学步骤
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探究点1 电功率
[阅读课本]P91“在日常使用的节能灯……将上节的电功W=UIt代入上式得P=UI”
[思考]观察节能灯的铭牌,其中“220 V 24 W”中的“220 V”是灯泡的额定电压,“24 W”表示什么呢?
[提示]“24 W”是节能灯的电功率。
[思考]将“220 V 24 W”的节能灯与“220 V 200 W”的灯泡分别接入电路中,哪个消耗的电能快?
[提示]将“220 V 24 W”的节能灯接入电路,观察到电能表转动的慢,换一个“220 V 200 W”的灯泡接入电路,电能表转动的快。
[归纳提升]电能表铝盘转动的快慢不同,表示用电器消耗电能的快慢不同。铝盘转过的圈数直接反映用电器消耗电能的多少,而在相同时间内铝盘转过的圈数,则反映用电器工作时消耗电能的快慢。
[思考]为了表示电流做功的快慢,物理学中用什么来表示呢?
[提示]物理学中,用功率表示电流做功的快慢。
[归纳提升]在物理学中,用电功率表示消耗电能的快慢(或电流做功的快慢),电功率用P来表示,它的单位是瓦特,简称瓦,符号是W。前面提到的“24 W”说的就是节能灯的电功率。
[思考]生活中不同用电器的电功率一般不同,你了解哪些家用电器的电功率?
[提示]家用空调约1000 W,电吹风机约500 W,洗衣机约500 W,电视机约200 W,电冰箱约100 W。
[思考]同一用电器工作时,电功率一直保持不变吗?
[提示]电风扇工作时,旋转到不同的挡位,电功率不同;电饭锅煮饭时电功率大,保温时电功率小;电冰箱、空调等是间歇性工作,不同工作状态下,电功率不同。
[思考]电流通过洗衣机,0.5 h做功9×105 J,电流通过电饭锅,20 s做功2×104 J。电流通过哪个用电器做功多?电流通过哪个用电器做功快呢?
[提示]用电器做功的多少可以直接比较,电流通过洗衣机做功多;做功的快慢,即电功率,是电流所做的功与时间之比,电流通过电饭锅做功快。
[归纳提升]电功率等于用电器在1秒内所消耗的电能。如果在“t”时间内消耗的电能为“W”,那么这个用电器的电功率P=Wt,将W=UIt代入可得P=UI。
探究点2 “千瓦时”的来历
[阅读课本]P93“前面我们讲到电能时……1 h所消耗的电能。”
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[思考]100 W的灯泡通电20 s,与100 W的灯泡通电1 h,哪个灯泡消耗的电能多呢?
[提示]电功率相同时,通电时间长的消耗的电能多。
[思考]使100 W的灯泡通电20 s,使15 W的灯泡也通电20 s,哪个灯泡消耗的电能多呢?
[提示]通电时间相同时,电功率大的消耗的电能多。
[思考]使100 W的灯泡通电20 s,使15 W的灯泡通电1 h,哪个灯泡消耗的电能多呢?
[提示]用电器消耗的电能多少与用电器的电功率和通电时间有关。由公式P=Wt变形后得到W=Pt,即用电功率乘以通电的时间可以作出比较。
[思考]你知道“千瓦时”这个单位的由来吗?
[提示]如果电功率的单位用千瓦(kW),时间的单位取小时(h),由W=Pt,这时电功W的单位就是“kW·h”。1 kW·h可以看做电功率为1 kW的用电器使用1 h所消耗的电能。
[思考]焦耳和千瓦时都是电功的单位,你知道千瓦时和焦耳两单位之间是如何换算的吗?
[提示]1 kW=1000 W,1 h=3600 s,由W=Pt=1 kW×1 h=1000 W×3 600 s=3.6×106 J
[归纳提升]1 kW·h=3.6×106 J
[思考]1 kW·h的电能可以供200 W的电视机工作多长时间?
[提示]根据P=Wt变形得t=WP=1kW·h0.2kW=5 h
[归纳提升]公式P=Wt,可变形为W=Pt,在已知电功率和时间的情况下,计算消耗的电能;也可变形为t=WP,在已知消耗电能和电功率的情况下,计算通电时间。计算时,要注意单位的统一。
[习题]下列用电器通电1 h,最有可能消耗1 kW·h电能的是( )
A.家用空调 B.台式计算机
C.排风扇 D.手电筒
[分析]用电器在t=1 h内,消耗的电能W=1 kW·h,则用电器的电功率P=Wt=1kW·h1h=1 kW=1000 W。台式计算机的电功率约为200 W,排风扇的电功率约为20 W,手电筒的电功率约为0.5 W,家用空调的功率约为1000 W。
[答案]A
探究点3 额定电压 额定功率
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[阅读课本]P94“额定电压 额定功率”
[思考]将小灯泡和滑动变阻器串联接入电路,移动滑动变阻器的滑片,小灯泡的亮度有变化吗?
[提示]若移动滑片,使接入电路的滑动变阻器电阻变大,其分得的电压变大,由于电源的总电压不变,小灯泡两端的电压变小,小灯泡变暗,说明小灯泡的电功率变小。
[思考]通常我们说灯泡的电功率是40 W,并没有明确地指明电压。这样的表达准确吗?
[提示]由P=UI可知,灯泡的电功率与该灯泡两端的电压和通过的电流有关,当电压改变时,该灯泡的电功率会发生改变,所以这样的表达不准确。
[思考]某灯泡铭牌上标有“220 V 40 W”表示什么意思?
[提示]当该灯泡两端电压为220 V时,小灯泡的电功率是40 W,这个电压为额定电压,该功率为额定功率。当该灯泡两端的电压低于220 V时,灯泡变暗,灯泡的电功率小于40 W;小灯泡两端的电压高于220 V时,灯泡变亮,灯泡的电功率大于40 W。
[归纳提升]用电器正常工作时的电压叫额定电压,用电器在额定电压下工作的电功率叫额定功率。用电器只有在额定电压下才能正常工作,用电器在实际电路中工作时所消耗的电功率叫实际功率。实际电压低,实际功率就低,实际电压高,实际功率就高。实际电压偏低,用电器不能正常工作,实际电压偏高,长期使用会影响用电器的寿命,还可能烧坏用电器。
[思考]你见过稳压器吗?稳压器在家庭电路中有什么作用?
[提示]稳压器是指在电子工程中一种自动维持恒定电压的装置。当实际电压低于220 V或高于220 V的时候,稳压器可以让电压保持在220 V,这样对用电器有保护作用,能让用电器在电压不稳的情况下正常工作,在电压高的时候,用电器也不会烧坏。
[思考]阅读并计算P95的“想想议议”?
[提示]220 V÷36 V≈6.11,所以要串联7个这种灯泡。
[习题]如图所示,将标有“12 V 6 W”的灯泡L1和“12 V 3 W”的灯泡L2接在12 V的电路中,闭合开关,不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法中正确的是( )
A.电路总功率等于9 W
B.电路总功率大于9 W
C.灯泡L1和L2一样亮
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D.灯泡L2比灯泡L1亮
[分析]由P=UI,将I=UR代入可得P=U2R,两灯泡的电阻分别为R1=U1额2P1额=(12V)26W=24 Ω,R2=U2额2P2额=(12V)23W=48 Ω
两灯泡串联接在12V的电路中时,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以电路中的电流
I=UR1+R2=12V24Ω+48Ω=16 A
则电路总功率
P=UI=12 V×16 A=2 W
由于串联电路中电流处处相等,且R1
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