物理人教版第1节 电能 电功优秀学案设计

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1. 了解电能和我们生活的联系，知道电能的单位。
2. 会读家用电能表，会通过电能表计算家庭电费，有节约用电的意识。
3. 从能的转化认识电能，能结合生活实例分析电能转化是通过做功实现的。
4. 通过实例理解电流做功的多少跟电流大小、电压高低和通电时间有关，能利用电功公式进行相关计算。
【学习重点】
电能和电能的计量是教学的重点。
【学习难点】
对电功概念的理解。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1. 电能
（1）电能的来源和应用：电能产生的过程是把其他形式的能转化为电能的过程；例如水力发电机，是把 能转化为 能。用电器工作的过程是 能转化成其他形式能的过程。例如电灯泡将电能转化成 能，电动机把电能转化成 能，电热器将电能转化成 能。
（2）电能的单位：电能的国际单位是_____，简称焦，符号是J。电能的常用单位还有 ，符号是kW·h。1kW·h= J。
2. 电能表：电能表用来测量用电器在一段时间内 。某段时间内用电的度数等于计数器前后两次读数 。根据电能表盘面上的参数“××revs /kW·h”，可以计算消耗的电能或转数。
3. 电功：电流做了多少功就有多少 发生了转化，电流做功的多少跟 的大小、 的高低和通电时间的长短都有关系。计算公式：电功W= 。
【合作探究】
探究一、电能
1. 电能的来源与能量转化
（1）我们生活中利用的电能的来源：
①各种电池提供电能；②水力发电、风力发电； ③太阳能发电、潮汐能发电；④核电站等。
（2）一些常见发电方式中的能量转化：
发电方式
能量转化的形式
水力发电
能转化为电能
火力发电
能转化为电能
太阳能发电
能转化为电能
风力发电
能转化为电能
核电站
能转化为电能

2. 电能的利用与能量转化
【想一想】今天我们的生活已经来不开电，想一想生活中哪些地方利用电？利用电的过程中。发生了怎样的能量转化？
【做一做】给电动玩具车装上电池，合上开关，玩具车会运动起来。此时电能转化成了什么能？
【归纳】电灯照明、电风扇旋转、冰箱制冷、电视机播放节目等都是电能的具体应用。电能可以直接转化成我们需要的能量，如内能、机械能、光能、化学能等。电能是目前生活中，应用最广泛、最方便的能量。
①电让灯泡发光，电能通过灯泡转化成了 能；
②电能还能转变成 能，如电饭锅、电炉、电热水器……
③电动玩具车会运动起来，这是电能转化成了 能。
用电器能将电能转化为其它形式的能，下表是一些用电器工作时能量转化的形式：
用电器
能量转化形式
电风扇
电能转化为 能
日光灯
电能转化为 能
电炉
电能转化为 能
蓄电池充电
电能转化为 能
电动机
电能转化为 能
3. 电能的单位
在国际单位制中，电能的基本单位是 （J）；在实际生活中，人们常用“度”来量度电能，
“度”即千瓦时，符号是 。
1度=1 kW·h= J
【例题1】某家用电器的能量流向图如图所示，该用电器可能是（ ）
A．电视机 B．电风扇 C．电饭煲 D．电水壶
探究二、电能的计量
1. 电能表
（1）电能表的作用：测量用电器消耗 多少的仪表。
（2）认识电能表：又叫电度表。我们知道测量用电器中的电流用电流表，测量两端的电压用电压表；而用电器消耗的电能，就可以用电能表测量。

机械式电能 卡式电能表 电子式电能表
电能表的面盘，最顶端有显示数字的窗口，前4位是黑色窗口，为整数，最后1位是红色窗口，为小数，窗口边上写有单位kW·h。中间部位有一个铝质圆盘，电能表工作时它进行转动。
（3）电能表的参数
观察家中的电能表，如图甲、乙所示是两种电能表，了解电能表面板上或说明书上的技术参数，说出下列参数的含义。
甲 乙
（1）220V：表示该电能表在 V的电路中使用；
（2）10A：是说这个电能表的标定电流为10A；
（3）20A：通过电能表的电流在短时间应用时允许大些，但不能 20A；
（4）50Hz：是说这个电能表在50赫兹的交流电路中使用；
（5）图甲中600r/kW·h指电能表的铝盘转过600转时，接在电路里的用电器消耗的电能是 ；
（6）图乙中3200imp/kw·h指电能表上的指示灯闪烁 次，接在电路里的用电器消耗的电能是1kW·h.
（4）电能表的读数
电能表上显示的数字单位是kW·h（度），最后一位是 数。如上图甲所示，电能表的示数为
120.7 kW·h。如上图乙所示，电能表的示数为 kW·h。
（5）通过电能表求用电器消耗电能的方法
方法一：观察电能表表盘上前后两次的示数，它们的示数 即是所求的电能值。
小华家今年一月新安装了电能表，安装时电能表的示数为0。九月初的读数如图甲所示，九月末读数如图乙所示，从安装本电能表到九月初她家共用了 度的电能，九月份她家共用 度电能。
甲 乙
方法二：测出一定时间内电能表上转盘的转数，再算出电能值。此种方法的关键是要明确电能表转1转时消耗的电能值。
例如，一电能表表盘上标有“1200r/kW·h”，将某用电器单独接在该表上。当用电器工作4min后，电能表转盘转过60r，则该用电器消耗的电能是________ kW·h。
2. 1kW·h电的作用
电能是人们生活的重要资源，社会需求越来越多，能源供应日益紧张，每个人都应具有节约电能的意识。为节约每一度电，我们要从点点滴滴做起。图大致表示出了1kW·h电的作用。看了这幅图，你会对节约用电有进一步的认识。
【例题2】如图所示是小明家的电能表，电能表的示数为 kW·h，此时小明家接入了大功率的用电器，小明站在电能表前观察指示灯闪烁了800次，那么电能表的示数应为 kW·h。
探究三、电功
1. 电功的概念
（1）以电动自行车为例分析：
①电动车运动时，电流通过电动机使其转动，电流做功。
②蓄电池中的 能减少；电动车的 能在增加。
这个能量转化的过程是通过 来实现的。有多少 发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。
（2）烧水为例分析
对电水壶里的水加热，水温度升高，如果水增加了105焦耳的内能，则一定消耗了105焦耳的电能，有105焦耳电能转化为内能。在这过程中，电流做功 。
总结：①电能转化为其他形式能的过程是电流 的过程，有多少 发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。用电功的大小来量度用电器消耗的 的多少。
②各类用电器都是以电流做功的形式将电能转化为 的能。
2. 探究影响电功大小的因素
【提出问题】电流做功多少与哪些因素有关?
【猜想与假设】①可能与电流有关；②可能与电压有关；③可能与通电时间有关。
【设计实验】
（1）实验方法
①控制变量法：保持电流、通电时间一定，探究电功与电压的关系；保持电压、通电时间一定，探究电功与电流的关系。
②转化法：比较电灯的 判断电功的大小；小灯越亮，电流做功越多。
【进行实验】
（1）探究电功与电压的关系
电压（V）
发光情况
甲灯
2.0
亮
乙灯
1.0
暗

①把两盏规格不同的小灯串联在电路中，用电压表分别测量它们两端的电压，同时观察比较小灯的发光情况。
②实验记录如表所示。
（2）探究电功与电流的关系
如图所示，把两盏规格不同的小灯并联，用电流表分别测量通过它们的电流，同时观察比较小灯的发光情况。
电流（A）
发光情况
甲灯
0.26
亮
乙灯
0.6
暗
②实验记录如表所示。
【分析论证】
（1）在通过用电器的电流与通电时间相同时，用电器两端的 越大，电流做功就越 。
（2）在用电器两端的电压与通电时间相同时，通过用电器的 越大，电流做功就越 。
进一步精确实验可得出：电流所做功的大小与电压、电流、通电时间成正比。
3. 电功
（1）物理学规定：电功等于电压、电流与通电时间的乘积。
（2）公式：电功=电压×电流×通电时间 即：
公式中各物理量的意义及单位：
U表示电压，单位是伏（V）； I表示电流，单位是安（A）
t表示时间，单位是秒（s）； W表示电功，单位是焦（J）
（3）国际单位： （J） 1焦=1伏·安·秒
常用单位：千瓦时（kW·h） 1kW·h=3.6×106J
（4）电功的推导公式
由W＝UIt和欧姆定律I＝ UR可得电功的两个推导公式:
W = _______ W＝
提示：
①电功变形公式的适用条件：只适用于纯 电路；
②利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性；
③ W＝ 是普遍适用的公式。
（5）应用W = UIt 的注意问题
①电路的同一性：W、U、I、t 必须是同一个导体在同一时间对应的四个物理量。
②单位的统一性：W、U、I、t 的单位必须是国际单位，分别为：焦、伏、安、秒。
【例题3】在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，如图是进行该探究的电路之一。
（1）可以根据_____________比较相同时间内电流做功的多少；
（2）由如图所示电路，可探究电流做功多少与_______的关系；
（3）小明正确操作，验证了实验的结论，支持该结论的实验现象是________________。
【例题4】在图所示的电路中，已知R1=5Ω，R2=15Ω。闭合开关后，电流表的示数为0.6A。求：
（1）电源电压；
（2）通电100s，整个电路消耗的电能。
【精讲点拨】
1. 电能：电能是目前应用最普遍、最重要的一种形式的能量。大多通过用电器把电能转化为其他形式的能量。
2. 电功：电功是电能和其他形式的能量转化多少的量度。电能和其它形式的能量的转化遵守能量守恒定律。
【归纳整理】
第1节 电能 电功
【课堂练习】
1. 关于电功，下列说法正确的是（ ）
A．电流通过电灯做功时，电能只转化为光能
B．电能只有转化为机械能才算电流做功
C．通过导体的电流越大，电流做的功一定越多
D．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能
2．主要利用电能转化为内能的用电器是（ ）
A．电风扇 B．电视机 C．电饭锅 D．电灯泡
3. 小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图所示，他仔细观察照片后，得到了以下结论，你认为错误的是（ ）
A．电能表的基本电流是10A
B．电能表工作时的允许最大电流是20A
C．电能表的转盘转过3000转，表明这个电能表消耗了1kW∙h的电能
D．拍照片时，家中用电器已消耗的电能为2818.5kW∙h
4．甲、乙两盏电灯，已知R甲＜R乙，将它们串联后接在电源上，在相同时间内，它们消耗的电能（ ）
A．W甲>W乙 B．W甲＜W乙 C．W甲=W乙 D．无法判断
5. 充电宝给手机充电时，充电宝相当于电路中的_______；给手机充电的过程，主要是将电能转化为 _____能，过一会儿，充电器发烫，这是通过电流 _____的方式增大了物体的内能。小奕看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7V，容量为3000mA•h，则它充满电后存储的电能为 _____J。
6. 电子式电能表表盘上标有“3200imp/kW·h”字样（imp表示闪烁次数）。将某电热器单独接在该电能表上正常工作20min，电能表指示灯闪烁了320次。该电热器在上述时间内消耗的电能为______ kW·h，合_________焦耳。
7．利用如图所示的电路可以验证电功与电流的关系．
（1）图中两只灯泡的连接方式是_____联，选择这种连接方式是为了控制______相同，它们工作时的电阻要_______ （选填“相同”或“不同”）；
（2）本实验中，是通过观察________ 来判断电流做功多少的．小明正确操作，验证了实验的结论，支持该结论的实验现象是________ 。
8. 如图所示，电源电压恒定不变，定值电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关，电流表A的示数为0.5A，A1的示数为0.3A，则电源电压为____V，定值电阻R2在1min内消耗的电能为____J。
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？