北师大版九年级上册物理第十三章 电功和电功率 教用课件

第十三章 电功和电功率 一、电能和电功 1.知道电流做功的过程就是电能转化为其他形式 的能的过程。 2.知道电功的公式及单位。 3.知道电能表是测量电功的仪器。会读电能表， 了解家庭用电的情况。 4.通过查电能表计算电费,培养节约用电的意识。 电能转化为光能 电能转化为机械能 电能转化为内能 电灯为我们照明 电动机使电风扇旋转 电热器烧水 电动机使电力机车飞驰 电吹风机 电能转化成内能 说说下列用电器工作时的能量转化： 电能转化成 机械能和内能 电饭锅 一、电能和电功 1.电能 电流可以对外做功，所以电流具有能量。电流具有的能量称为电能。 2.电功 (1)概念:在电流流过用电器做功的过程中,电流做的功叫作电功，用符 号 W 表示。 (2)电流做功的实质：电流流过用电器做功的过程就是电能转化为其 他形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形 式的能。 水流通过水轮机使水轮机转动，水 流做了功 电流通过电动机使电动机转动,电 流做了功 (3)通过类比法认识电流做功 二、影响电工大小的因素 1.实验探究：电流做工的多少与哪些因素有关 实验目的 电流做功的多少与哪些因素有关 猜想与假设 通过灯泡的电流越大,灯泡通电时间越长，电流 做功转化成的内能和光能就越多，而电流大小 又跟电压有关，所以电流做功的多少应该与电 压、电流和通电时间有关 实验设计 电流做功的多少不易直接观察，可以通过观察电流做功转化成的 其他形式的能(如机械能)来进行比较。基于以上思路，利用如图所 示的装置进行探究，给小电动机通电，电动机转动起来，可以把 砝码提起，电能转化为机械能。砝码被提升得越高，表明电流做 功越多 实验方法 控制变量法、转换法 实验现象 (1)电压、电流相同时，通电时间越长，砝码被提升得越高。 (2)通电时间相同时,电压越大，电流越大，砝码被提升得越高 分析论证 实验现象表明，电压、电流相同时,通电时间越长,电流做功越多; 通电时间相同时，电压越大,电流越大，电流做功越多 实验结论 电流做功多少与电压、电流的大小和通电时间的长短有关,电压、 电流越大，通电时间越长，电流做的功就越多 2.电功的计算 (1)电功的单位 如果电压的单位用伏特(V) ,电流的单位用安培( A),时间的单位用秒(s),则电 功的单位就是焦(J),1 J=1 V· A·s=1 N· m (2)电功的计算 已知条件 计算公式 W = UIt W = IR·It = I2Rt W = （U2 / R）·t 适用条件 任何电路 纯电阻电路 统一单位 W 表示电流在这段电路上所做的功，单位为 J U 表示这段电路两端的电压，单位为V I 表示通过这段电路的电流，单位为 A R 表示这段电路的总电阻，单位为 Ω t 表示通电时间，单位为 s (1)如图甲所示，电阻 R1、 R2 串联在电压为 U 的电路中,设 R1、R2 两端的 电压分别为 U1、U2 电路中的电流为 I ,则在时间 t 内电流所做的功分别是 W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It。 由于U=U1+U2 故 W总=UIt=( U1+U2)It=U1It+U2It=W1 +W2。 所以串联电路中电流所做的总功等于电流通过各用电器所做的功之和。 3.串、并联电路中电功的特点 (2)如图乙所示,电阻 R1、R2 并联在电压为 U 的电路中，设通过 R1、R2 的 电流分别为 I1、I2 ,干路电流为 I ,则在时间 t 内电流所做的功分别是W总 =UIt，W1=UI1t，W2=UI2t。由于 I=I1+I2 ,故W总=UIt=（U1+U2)It= UI1t+UI2t=W1+W2 。所以并联电路中电流所做的总功等于电流通过各 支路用电器所做的功之和。 (3)无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各 用电器(或各支路用电器)所做的功之和。 1.作用:电能表是测量用电器利用了多少电能的仪表，可以显示用电器工作 时所消耗的电能,也就是电流所做的功。 2.电能表标识的含义( 如图所示） (1)电能表的计量单位是千瓦时，符号是kW · h。日常生活中习惯称“度”。 1 kW ·h=1度=3.6x106J。 (2)“220 V"表示这个电能表应该在220 V的电路中使用。 (3)“10 (20) A"表示这个电能表的标定电流为10 A,额定最大电流为20 A。 (4)“50 Hz"表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用。 三、电能表 (5)“3 000 r/( kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1 kW·h 的电能，电能表上的转盘转过3000 r。 3.用电能表测量电功 (1)用电能表的计数器测量电功某段时间内，用电器消耗的电功为该段 时间内电能表计数器显示的始、末两次数值之差。计数器显示的数值 的最后一位是小数部分，前面的是整数部分。例如,电能表某月月初的 读数是 ，月底的读数是 ， 则该月消耗的电能为336.5 kW·h-324.8 kW·h=11.7 kW·h。 (2)用电能表转盘的转数测量电功。 例：关于电功, 下列说法中正确的是( )。 A.电流做功的过程，是其他形式的能转化为电能的过程 B.电功表示电流做功的快慢 C.电功的单位只有焦耳 D.电流做功的多少用电能表来测量 解析:电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程。 电功表示电流做的功,不是表示电流做功的快慢。电功的单 位不仅有焦耳(J),还有千瓦时(kW·h)等。测量电流做功的 多少要用电能表。故选D。 答案: D 例：电能可以转化为多种形式的能。下列用电器在使用过程中电能转 化的主要形式与电饭煲相同的是( )。 A.电风扇 B.教室里的日光灯 C.电烤箱 D.电动车 解析:电饭煲在使用时主要将电能转化为内能。电风扇在使用过程中主要将电 能转化为机械能,故A不符合题意。教室里的日光灯在使用过程中主要将电能 转化为光能,故B不符合题意。电烤箱在使用过程中主要将电能转化为内能,故 C符合题意。电动车在使用过程中主要将电能转化为机械能,故D不符合题意。 答案: C 除了上述两种能可以转化 为电能外，生活中还有很 多其他形式的能也能转化 为电能。如太阳能电池板 是把太阳能转化为电能， 水力发电机是把水的机械 能转化为电能等。 第十三章 电功和电功率 二、电功率 1.知道电功率是表示电流做功快慢的物理量,知道 电功率的单位。 2.理解电功率和电流、电压之间的关系,并能进行 简单的计算。 3.理解及区分用电器的额定功率和实际功率。 4.通过观察并体验电能表表盘转动的快慢与用电 器实际功率的关系。 1.怎样比较不同规格的电热水壶消耗电能的快慢？ 将相同质量的水加热到沸腾，比较 加热时间。 将相同质量的水加热相同时间，比 较水的温度变化。 2.怎样比较不同规格的电动机消耗电能的快慢？ 将相同的重物提升相同的高度，比 较所用时间。 在相同时间内提升相同重物，比较 重物被提升的高度。 分别拿一只220V、25W和一只220V、100W的灯泡， 接在照明电路中，比较灯的亮度和电能表转盘转动的快慢。 25W 100W 一、电功率 1.电流做功的快慢 (1)电流做功有快慢 将如图所示的三种不同规格的灯泡分别接入照明电路中时，都通电 10min,电能表分别转动了 6 r、24 r 和60 r。 所用电能表的表盘上标有“3 600 r/(kW·h)”字样，下表反映了不 同灯泡在相同时间内消耗电能的情况: A 灯泡 B 灯泡 C 灯泡 电流做功 6000 J 24000 J 60000 J 工作时间 10 min 10 min 10 min (2)比较电流做功的快慢 若一盏灯泡和一个热水器在不同时间内消耗电能的情况如下: 灯泡 热水器 电流做功 60000 J 30000 J 工作时间 10 min 20 S 相同时间内做 的功 1 s 内电流做功 100 J 1 s 内电流做功 1500 J 由表可知:①在相同时间(1s)内，电流通过热水器做的功大于电流通 过灯泡做的功。所以，电流通过热水器做功快。②电流做的功与所 用时间的比值可以表示电流做功的快慢。 (3)比较电流做功快慢的两种方法 ①相同时间内，比较电功的多少，电功越多，电流做功越快。 ②电功相同时，比较所用的时间，所用的时间越短，电流做功越快。 内容 说明 物理意义 在物理学中，用电功率表示 电流做功的快慢 一个用电器电功率的大小在数值 上等于它在1s内所消耗的电能 定义 电流做的功与完成这些功所 用时间的比叫作电功率 某灯泡的电功率大，说明电流通 过该灯泡做的功与完成这些功所 用时间的比值大，即单位时间内 该灯泡消耗的电能多 2.认识电功率 单位 瓦特，简称瓦,符号是W,比 瓦大的常用单位有千瓦(kW) 单位间的换算:1 kW= 103 W; 1W=1V·A 定义式及符 号意义 p=W / t, p表示用电器的电 功率,W 表示消耗的电能,t 示通电时间 (1)P 的单位是 W 时,W 的单位 是 J ,t 的单位是 s ; (2)P的单位是 kW 时，W 的单 位是 kW·h , t 的单位是小时(h) 3.电功率的计算 1.概念辨析 二、额定功率与实际功率 概念 说明 额定电压 用电器正常工作时 的电压 一般标注在用电器的铭牌上，常用 U额 表示 额定功率 用电器在额定电压 下工作时的电功率 一般标注在用电器的铭牌上，常用 P额; 表示。如标有“PZ220-25”字样的灯泡, 其额定电压为220 V ,额定功率为25 W 实际电压 用电器正常工作时 的电流 有的标注在用电器的铭牌上，常用 I额 表 示，可由I额=P额 /U额 计算 实际电压 用电器实际工作时的电压 可能与额定电压相等，也可能不相等， 常用U实表示 实际功率 用电器在实际电压下工作 的电功率 可能与额定功率相等，也可能不相等， 常用P实 表示 铭牌含义 2.实际功率与额定功率的区别与联系 额定功率 实际功率 区 别 概念 用电器在额定电压下工作时的功 率 用电器在实际电压下工作时 的电功率 是否变 化 是确定的，唯一的，不随用电器 实际工作电压的改变而改变 是不确定的，随用电器实际 工作电压的改变而改变 联系 当U实=U额时,P实=P额，用电器正常工作;当U实>U额时,P实>P额， 用电器容易损坏;当U实