电功与电热专题复习

1 第十五章第十五章 电功和电热电功和电热 一 一 电能表与电功电能表与电功 教学目标教学目标 1 知识与技能 认识电能表是测量电能大小的仪器 知道电能的常用单位 知道电功的大小跟哪些因素有关 知道电功的单位 知道生活中电功的单位 度 与 焦 耳 之间的关系 2 过程与方法 能用电能表是测量电能大小 会计算电费 能根据电功的公式计算电流所做的功 3 情感 态度与价值观 初步认识电能的转化以及电能对社会 生活的影响 具有节能的意识 教学资源分析教学资源分析 学生对电力较为熟悉 对电能的利用和转化也有一定的了解 所以用课文的导图引入 新课比较自然 对于家用电能表的教学 可以利用学生在家里的感性认识 要求学生会读 电能表 会算电费 由于供电设备的更新 教学中可以对新型电能表作一些介绍 在探究 电功的大小跟哪些因素有关时 要根据前面学生学过的串联和并联电路中电流和电压的特 点 按课文要求做好灯泡串联和并联的分组实验来研究电功跟电流 电压的关系 教学策略分析教学策略分析 1 将物理知识来源于生活并服务于生活的宗旨作为本节教学的基本思路 2 学以致用 认识电能表 使用电能表 计算家庭电费 3 在探究实验中采用控制变量法研究电功的大小跟哪些因素有关 先定性研究后定量计算 教学重 难点教学重 难点 重点 电能表的使用和电功 电能 的计算 难点 探究影响电流做功的因素 课前准备课前准备 电能表的实物与图片 投影仪 分组器材 灯泡 不同规格 直流电源 开关 导线 电流表 电压表 课时建议课时建议 1 课时 教学过程设计教学过程设计 引入新课 本章导图 如图 15 1 所示 学生一分钟演讲 我所认识的家用电能表 新课教学 一 电能表 图 15 1 2 演示实验 单相电能表 投影说明电能表各项技术指标的意义 1 电压值 220V 表示额定电压 2 电流规格 表示额定电流 指标括号中的数字表示允许在短时间内通过电流表的最大电流 每千瓦时转数 表示用 1 度电电能表水平转盘转动的圈数 3 电能表的示数有四位整数和一位小数组成 4 电能的计量单位为千瓦时 俗称度 符号为 kw h 5 换算关系 1kw h 3 6 106J 例题 1 小明家 1 月底与 2 月底电能表的示数如图 15 2 所示 1 算 2 月份共用了多少电能 2 如果 1 kw h 的电费为 0 52 元 他家应付多少电费 解 2 月份共用电 106 6 kw h 供电部门一般按度的整数收费 故他家应付电费为 107kw h 0 52 元 kw h 55 64 元 二 电功 阐述 电流所做的功叫电功 电流所做功的过程是电能转变为其 它能的过程 例如电流通过灯泡 电流做功使电能转变为内能和光能 提出问题 电流做功的大小跟哪些因素有关呢 猜想 电流做功的大小可能跟哪些因素有关 探究实验 探究影响电功大小的因素 实验器材 每组灯泡二只 不同规格 直流电源 开关 导线 电流表和电压表各二只 实验 1 探究电功与电压的关系 电路图 根据控制变量法 应保持电路中电流一定 故采用串联电路 实验与结果 1 按照电路图 15 3 连接电路 2 接通电源开关 观察二只灯泡的亮度和二只电压表的示数 3 因为二只灯泡串联 所以通过二只灯泡的电流 相同 不 同 实验发现 甲 乙 灯两端的电压较大 灯较亮 这说明在 相同的情况下 电压大的灯泡电流做的功 多 少 实验 2 探究电功与电流的关系 电路图 根据控制变量法 应保持电路电压一定 故采用并联电路 图 15 2 图 15 3 图 15 4 3 实验与结果 1 按照电路图 15 4 连接电路 2 接通电源开关 观察二只灯泡的亮度和二只电流表的示数 3 因为二只灯泡并联 所以二只灯泡两端的电压 相同 不同 实验发现 甲 乙 灯中的电流较大 灯较亮 这说明在 相同的情况下 电流大 的灯泡电流做的功 多 少 实验结果和你的猜想一致吗 如果 通电时间越长 电流做的功 多 少 归纳结论 进一步研究可证明 如果通过用电器的电流为 I 加在用电器两端的电压 U 通电时间为 t 电流对用电器所做 的功 W UIt 当用电器两端的电压为 1V 通过用电器的电流为 1A 则 1S 内电流做的功为 1J 即用电 器消耗的电能为 1J 例题 2 电能表表盘上标明 1200r kw h 将某用电器单独接在该表上 当用电器工作 4min 后 电能表水平转盘转过 55 r 若用电器额定电压为 220 V 求通过该用电器的电流 解 4min 后 电能表水平转盘转过 55 r 说明该用电器消耗的电能为 W 55 r 1200r kw h 55 1200 kw h 55 3 6 106J 1200 因为 W UIt 所以 I W Ut 55 3 6 106J 1200 220V 240S 3 125A 本题说明 通过观察电能表转盘的转动情况 可估算出用电器在一段时间内所消耗的电能 或电流对用电器所做的功 板书设计板书设计 第十五章 电功和电热 一 电能表与电功 一 电能表 电能表 测量电能的仪器 技术指标 使用方法 1kw h 3 6 106J 例题 1 略 二 电功 电流所做的功叫电功 电流做功使电能转变为其它形式能 电功的计算公式 4 W UIt 各量单位 U V I A t S W J 例题 2 略 资源库资源库 新型电能表 DDS22 Z 单相电子式载波电能表 准确度等级 1 0 级 2 0 级 功耗 W 1W 6VA 参比电压 V 220V 基本电流 A 2 10 5 25 10 50 20 80 工作环境温度 20 55 特殊要求时 35 65 产品简介 主要功能 1 具有独立的微机处理机 不挥发性存储器 能自动按设置对电量进行跟踪计数 处理 记忆 发送 2 实时监控 有效扼制超容 窃电 3 实现同时亥刻电量冻结 保证了对电表抄收的同时性 为线损统计提供准确数 据 4 台变低压侧集抄器可通过电力线对电表信号的传输自动完成所有表的抄录 也 可用手抄电脑在断电情况下完成对集抄器的统抄 5 可根据用户要求在表内加装继电器 实现远程控制功能 主要特点 1 电力载波表与台变低压侧集抄器及管理中心计算机构成自动抄表系统 2 载波通信终端模块安装在表内 不改变外部接线 全部通信通过低压电力线完 成 3 生产工艺采用 SMT 表面贴装和热风回流焊 进口芯片 可靠性高 体积小 抄 收准确 4 台变低压侧的新装表采用模糊识别 判定相序 完成并建立信息管理 5 中心计算机管理软件界面友好 操作简便 各数据库与其它系统共享 本节相关网址 推荐习题 1 如图 15 5 所示 为了进一步了解电冰箱 小强和小红认真阅读了冰箱说明书 并对两 家冰箱的性能进行了比较和研究 下面是这个冰箱的主要参数 请你比较后说出你获得的 两条信息 表一 摘自小强家冰箱的说明书 表二 摘自小红家冰箱的说明书 5 2 如图 15 6 所示 四个电路 电源电压相同 电阻 R1 R2 且通电时间相同 则电路中 电流所的总功由大到小的排列顺序是 A 甲 乙 丙 丁 B 丁 丙 乙 甲 C 丁 甲 乙 丙 D 丙 乙 甲 丁 习题答案习题答案 1 1 小强家的冰箱连续工作每月平均消耗的电能的度数为 0 7 度 天 30 天 21 度 2 小强家冰箱每月比小红家冰箱少用电的度数 3 根据耗电量的不同 进一步思考 可以得出 可能小红家的冰箱密封不好 或 小红家冰 箱保温性能不好 2 C 二 电功率二 电功率 教学目标教学目标 图 15 5 图 15 6 6 1 知识与技能 理解电功率的概念 理解额定功率 能区别额定功率与实际功率 理解电功率的单位和换算 会根据用电器的电压和电流测定和计算电功率 2 过程与方法 能通过实验探究电功率的大小跟哪些因素有关 能正确选用器材设计电路和记录表格 熟练地使用电流表 电压表和滑动变阻器测量小 灯泡的电功率 3 情感 态度与价值观 能列举实例 使学生对电流通过用电器做功的快慢和用电器铭牌中电功率的知识产生兴 趣 对额定功率与实际功率的区别 对用电器怎样才能正常工作引起关注 能调动学生的热情 产生动手 动脑设计电路 测出用电器电功率的愿望 体会实际操 作对理解物理知识和培养能力的重要性 经历科学探究和物理实验的过程 能发现问题和解决问题 参与实验中合作交流 体会 合作学习的愉悦 教学资源分析教学资源分析 在前面学习电功知识的基础上 可以通过家用电器的实例说明电流做功有快慢之区别 教学中要重视前后知识的联系 利用学过的机械功率定义过渡到电功率的定义 借助于欧 姆定律和串 并联电路的特点帮助分析和解决问题 在探究电功率的大小跟哪些因素有关的过程中 需要用到学过的热学方面的知识 进 行热量的计算 这样一方面有助于实现热学和电学知识的综合运用 另一方面可以使学生 的科学探究能力得到进一步增强 在学习额定功率与实际功率的知识时 可以通过各种家用电器的铭牌商标或实物 配 合适当的演示实验克服教学的这一难点 在测量小灯泡的电功率的实验中 要利用前面学生测量小灯泡电阻实验的经验 熟练 地使用电流表 电压表和滑动变阻器 并进行实验相同点与不同点的对比 找到解决问题 的正确方法 教学策略分析教学策略分析 1 针对前后知识的有机联系 运用知识的迁移学习和掌握新的知识 例如采用类比法引入 新课 运用比例法 综合法解决电功率的的问题 2 以能量为主线 以科学探究为手段 不仅得到了电功率跟电流 电压的关系 而且培养 了学生 热学与电学 知识整合的能力 3 结合物理知识的应用 解决生活中的实际问题 4 分组实验与演示实验相结合 用分组实验突出教学重点 演示实验帮助克服教学难点 教学重 难点教学重 难点 重点 电功率的概念 公式的运用以及电功率的测量 难点 额定功率与实际功率的区别 7 课前准备课前准备 分组实验仪器 电流表 电压表 滑动变阻器 小灯泡 导线 低压直流电源 开关 玻 璃瓶 温度计 煤油 导线夹等 演示实验仪器 各种家用电器的铭牌商标或实物 投影仪 两只白炽灯泡 规格相同 电 路示教板 串联和并联 课时建议课时建议 2 课时 教学过程设计教学过程设计 第一课时 通过前面的学习 我们知道 不同的用电器在相同的时间内消耗的电能是不相等的 思考一下 你们能提出什么问题吗 学生提问 电流做功有快慢之分吗 怎样表示电流做功的快慢 那么我们类比力学中的方法 用电功率来表示电流做功的快慢 请大家回忆一下 机械功率可以如何表示 学生回答 功率等于功除以所花费的时间 即 P W t 类比前面所学的机械功率可知 电功率的大小也可写为 P W t 电功率的国际单位是瓦特 简称瓦 符号是 W 常用的电功率单位还有千瓦 KW 和毫瓦 mW 换算关系为 1KW 1000 W 1W 1000 mW 根据上一节课学习的电功的知识 请你来猜想一下 电功率可能与哪些因素有关 学生回答 可能与电压 电流有关 探究活动 电流做功快慢与哪些因素有关 电路图如图 15 7 所示 实验器材 天平 低压直流电源 开关 烧瓶 煤油 电阻丝 温度计 电压表 电流表 导线若干 进行实验与收集证据 在实验探究的过程中 首先测出瓶中煤油的质量 m 由于时间关系 可给出煤油的质 量 在闭合电路开关之前要读出插入煤油中的温度计示数 t1 在闭合电路开关的同时按下 图 15 7 8 秒表开始计时 并读出电流表和电压表的示数 约两分钟左右断开开关 按表停止计时 观察温度计 待温度计内的液柱不再上升时 记下温度计的示数 t2 然后多次改变电源电 压 重复以上实验过程 并收集数据 实验次 数 煤油的比热容 c J kg 1 1 煤油质量 m kg 温度变化 值 t2 t1 通电时间 t s 电压 U V 电流 I A 1 2 3 2 1 x 103 教师巡视 指导实验 学生完成实验 收集数据 进行分析论证 分析与论证 根据记录的实验数据 进行分析与论证 1 煤油在 t s 吸收的热量 Q J 2 煤油吸收热量的过程中 内能增加了 从能量转化的观点看 煤油增加的内能是从电 能转化来的 因而电流通过电阻丝所作的功 W Q J 3 根据电功率的定义 电流通过电阻丝的功率为 P W t W 4 比较记录的实验数据 看电功率 P 跟电阻丝两端的电压 U 通过电阻丝的电流 I 之间有 何关系 将学生的实验学案在实物站台上展示 请学生根据实验报告自主分析 得出结论 学生讨论后得出结论 电功率跟 成正比 根据功率公式 P W t 和电功公式 W U I t 可得电功率 P U I 当用电器两端的电压为 1V 通过用电器的电流为 1A 时 此用电器的电功率为 1W 物理知识都是用来解决实际问题的 那么我们就用所学的电功率的知识来解决具体的 问题 例题 1 小明家有一只电熨斗 接入 220V 的电路中工作时 通过的电流为 4 5A 这只电 熨斗的电功率多大 熨烫一件衣服需 10min 电流作了多少功 合多少 kW h 学生自主解答 后在实物投影上展示 解 电熨斗的电功率为 P U I 220 V 4 5 A 990 W 熨烫一件衣服电流做的功为 W P t 990W 10 60 s 5 94 105J 0 165 kW h 用电器的额定功率 在电器设备的铭牌和使用说明书上 均标有该电器设备正 常工作时的额定电压和额定功率 请大家看 WP700 型微波 炉 的铭牌 图 15 8 9 用电器在额定电压下正常工作时的功率为额定功率 请大家观察 WP700 型微波炉 的铭牌 说出它的额定电压 额定功率 学生观察后回答 额定电压为 220V 额定输入功率为 1180W 微波输出功率为 700W 不同的用电器的额定功率一般不同 即使是同一种用电器 由于规格 型号不同 额定功率也不同 请大家观察下面的常见 用电器的铭牌 比较它们电功率的大小 学生从生活经验出发 判断图 15 19 中用电器电功率的大小 观察用电器的铭牌 具体比较用电器额定功率的大小 功率大说明单位时间做功多 电功率表示了电流通过用电器 做功的快慢程度 大家能不能举例说出生活中的用电器在相同时 间内的做功本领谁大谁小 学生举例说明 1500W 的电炉比 500W 的发热快 100W 的电 灯比 40W 的发光强 用电器只有在额定电压下工作 其功率才是额定功率 只有 在这种情况下使用 用电器工作才是正常的 例如电灯在额定电 压下正常发光 若电压低于额定电压 就发光暗淡 高于额定电 压就发光强烈 时间长了就容易烧坏 若远高于额定电压 就立 即烧毁 因此 使用用电器时 一定不要使电压高于额定电压 学到了什么学到了什么 这节课我们理解了电功率的概念 通过实验探究了电功率的大小跟哪些因素有关 学 习了电功率的单位和换算 知道什么是用电器的额定功率 并会根据用电器的电压和电流 计算电功率 第二课时 测量小灯泡的功率 实验目的 测量小灯泡的额定功率和实际功率 实验原理 根据 P UI 可知 为了测量小灯泡的功率 应测量的物理量有是 和 实验设计 实验器材 额定电压为 2 5 v 的小灯泡一个 电源 开关 滑动变阻器 电流表 电压表 导线等 电路图 如图 15 10 所示 实验步骤 1 断开开关 按电路图连接电路 2 将滑动变阻器的滑片放在电阻最大的位置 图 15 10 图 15 10 10 3 调节滑动变阻器的滑片的位置 先后使电压表的示数小于 等于和略大于小灯泡的额 定电压 观察小灯泡的亮度 将实验数据填入下表 小灯泡的规格电压表示数 V电流表示数 A小灯泡的亮度小灯泡功率 W 额定电压 U 2 5v 实验结论 小灯泡的额定电功率为 当 U实 U额时 P实 大于 等于 小于 P额 当 U实 U额时 P实 大于 等于 小于 P额 当 U实U额时 P实大于 大于 等于 小于 P额 当 U实 U额时 P实等于 大于 等于 小于 P额 当 U实 U额时 P实小于 大于 等于 小于 P额 评价与思考 例题 2 略 资源库资源库 测量电功率的多种方法测量电功率的多种方法 现有下列器材 额定电压为 U0的小灯泡 电源 电压未知 一个阻值为 R0的电阻 一个滑动变阻器 一只电流表 一个单刀 图 15 12 图 15 13 12 双掷开关和若干导线 实验时不能忽略灯丝的电阻随温度而发生变化 1 设计的实验电路图如图 15 13 所示 2 以上实验电路测定小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量 用字母表示 第一步 计算 R 两端的电压为 U0时 通过它的电流为 U0 R 第二步 S 掷向接线柱 1 调 节滑动变阻器 使电流表读数为 U0 R 第三步 保持滑动变阻器的滑片不动 S 掷向接线 柱 2 读出电流表读数 I 小灯泡额定功率的表达式为 U0 I U0 R 3 若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表 设计测量小灯泡的额定功率实验电路图如图 15 14 本节相关网址本节相关网址 推荐习题推荐习题 1 小名同学在做 测小灯泡额定功率 的探究实验时 已知某小灯泡 的额定电压为 3V 电功率小于 1w 1 在连接电路时 小名同学有几根导线没有连接上 如图 15 15 所示 请你用笔画 线作为导线 在实物图上帮他连接好电路 电流表和电压表要量程选择正确 2 而另一实验小组中的小强同学连接电路完毕并闭合电路开关 当移动变阻器滑片 时 发现灯泡变亮时 电压表示数反而减小 灯泡变暗时 电压表示数反而增大 器材是 完好的 想一想 小强怎样连接电路才会出现这种现象 请将小强所连接电路的电路图画 在虚线框中 3 若小名在实验过程中 仔细对小灯泡对应的电流 电压值进行了数据记录 记录 表格如下 从表中数据分析可以看出 在通过灯丝的电流逐渐增大的过程中 灯丝的电阻的变化情况 是是 该小灯泡的额定功率应为 W 图 15 15 2 现有两根 220V 400W 的电热管 用电阻符号表示 开关及导线如图 15 16 所示 设计 三个可以调温的电路 实验次序12345678 灯泡两端的电压 U V0 200 601 001 401 802 202 603 00 通过灯泡的电流 A0 0200 0600 1000 1400 1700 1900 2000 205 灯泡发光的情况不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光 图 15 14 13 图 15 16 1 先按要求完成电路的连接 2 再设计一个具有上述三种功能的调温电路 最多使 用三个开关 并将电路图画再虚线框内 3 下表是我国市场上某种双桶洗衣机所用电动机的技术参数 该洗衣机在额定电压下工作 时 求 1 洗涤电动机和脱水电动机同时转动时 通过洗衣机电源线上的电流多大 2 分别求出洗涤电动机和脱水电动机工作时的电功率 3 某次洗衣服时 洗涤时间是 11min 脱水时间是 2min 在洗涤时间内 洗涤电动机 按图 15 17 所示的程序进行工作 求本次洗衣机共消耗了多少电能 图 15 17 4 如图 15 18 所示电路 是测定额定电压为 3 8V 小灯泡额定功率的电路图 现测得 5 组实验数据 记录在表中 并同时记录了小灯泡亮度变化情况 请仔细分析实验的数据和实验现象 回答以下问题 1 小灯泡的额定功率是 W 2 小灯泡的亮度变化规律是 3 除了表中列出的数据和现象外 你还能发现的问题是 次数12345 U V3 03 53 84 04 5 I A0 280 300 310 320 34 亮度增加 习题答案习题答案 1 1 电路连接图如图 15 19 所示 2 如电路图 15 20 所示 图 15 18 14 3 灯丝的电阻变化情况是 先保持不变 后逐渐增大 当小灯泡正常发光时的电功率为 额定功率 小灯泡在第 8 次正常发光 电压为 3V 电流为 0 205A 所以 根据 P UI 可 知小灯泡额定功率 P UI 3V 0 205A 0 615W 图 15 19 图 15 20 2 图略 3 1 3A 110W 176W 3 049 104J 4 1 178W 随电流增大亮度增大 三 电热器三 电热器 教学目标教学目标 1 知识与技能 知道电热器的基本构造和原理 了解电热在生产 生活中的应用 知道电流的热效应 理解焦耳定律中各物理量的单位 2 过程与方法 经历探究电流产生的热量跟哪些因素有关的过程 能通过理论推导得出焦耳定律的数学表达式 15 3 情感 态度与价值观 激发学生将电热知识运用与实际的热情 认识电热积极有用和消极危害的两个方面 体 会物理知识在生产 生活中的重要作用 教学资源分析教学资源分析 到目前为止 学生对电能的转化已经有了初步的认识 由于学生在前面探究过电能与 哪些因素有关 已具有了这方面的感性认识 加上学生具有的通电导体发热的生活经验 因此对本课猜想和探究电流产生的热量与哪些因素有关提供了依据 学生强烈的好奇心促 使他们产生了探究电流产生的热量跟哪些因素有关这一问题的欲望 本课学习内容与生活实际密切相关 在教学中教师可引用大量生活中的电热器的实例 配上图片和部分实物进行教学 有利于增强教学的直观性和生活性色彩 在推导焦耳定律数学表达式时 应注重运用前面所学过的电功和欧姆定律的知识 培 养学生知识综合的能力 教学策略分析教学策略分析 1 引入新课时按照从生活走向物理的理念 用生活中的电热器的例子展开教学 2 在探究电流产生的热量跟哪些因素有关这个多因素的问题时 启发学生采用控制变 量法来研究问题 3 在导出焦耳定律数学表达式的过程中 突出能量转化的观点 让学生学会综合运用 前后的知识 4 通过探究实验和理论推导使学生认识理论与实践的统一性 用实例体会生活 物理 社会的关联性 教学重 难点教学重 难点 重点 电热器的工作原理和焦耳定律 难点 探究电流产生的热量与哪些因素有关实验方法的设计 课前准备课前准备 演示器材 电热器的图片 电暖器 电炉 电热水器等 和部分实物 热得快 电 水壶 电烙铁等 分组器材 直流电源 开关 电流表 滑动变阻器 电阻圈 两只 火柴 导线等 课时建议课时建议 1 课时 教学过程设计教学过程设计 引入新课 投影图片 电暖器 电炉 电热水器等 说明 这些利用电流做功将电能转化为内能的装置称为电热器 展示实物 热得快 电水壶 电烙铁等 设问 额定功率为 1000W 和 1500W 的电水壶在通电时烧开同样一壶水 哪一个需要的时 间短 电流通过电热器产生的热量的多少跟哪些因素有关 16 学生猜想 电流通过电热器产生的热量的多少可能跟电阻丝的电阻值的大小 电流的大小 通电 时间的长短有关 设计实验 研究电流产生的热量跟电阻 电流 时间的关系 应逐一采用控制变量法进行实验 1 研究电流产生的热量跟电阻的关系 应使通过不同电阻的电流 相等 不相等 如用两个阻值不同的电阻丝进行研究 则可使它们 串联 并联 后接入电路实验实物图如图 15 21 所示 2 研究电流产生的热量跟电流的关系 应使电阻的阻值 改变 不变 使通过该电阻的电流大小 改变 不变 具体方法是调节 来改变电阻中 电流的大小 3 根据如图 15 21 所示的实物图画出对应的电路图 4 对于电热器上产生的热量的多少可以进行定性地比较 将火柴棒插入电阻圈中 观察通 电后火柴棒被点燃的先后顺序来确定哪一次产生的热量较多 进行实验 1 研究电流产生的热量跟电阻的关系时 按照连接电路 将火柴棒插入电阻圈中 观察通 电后在电流 相同 不相同 的情况下 电阻 大 小 的那个电阻圈夹着的火柴 棒先被点燃 说明在相同的时间内 阻值较大的电阻产生的热量较 多 少 2 研究电流产生的热量跟电流的关系时 调节滑动变阻器 使电路中的电流变大 则夹在 同一电阻圈中的火柴被点燃的时间变 长 短 说明电流增大时 相同的时间内电阻上 产生的热量 增多 减少 3 实验表明 在电阻 电流大小不变时 通电时间越长 火柴越容易被点燃 产生的热量 越多 实验结论 电流通过电阻时产生的热量跟导体本身的 通过导体的 以及通电的时间有关 电流的热效应 电流通过导体时 导体发热的现象 电流通过电炉 电烙铁 电饭锅等电热器时 电能几乎全部转化为内能 这时电流所做的 功可看作等于所产生的热量 即 Q W UIt 根据欧姆定律 U IR 可得 Q I2Rt 式中电流的单位是安 A 电阻的单位是欧 时间的单位是秒 S 电流产生的热 量的单位是焦 J 焦耳定律 电流通过导体时产生的热量 跟电流的平方成正比 跟导体的电阻成反比 图 15 21 17 跟通电时间成正比 通常情况下 电热小于电功 如电流通过电动机时 大部分电能转化为机械能 少量 的电能转化为内能 例题 某电热器电阻丝的电阻为 55 接入 220V 的电路中 在 20 min 内共产生了 多少热量 解 通过电热器电阻丝的电流强度为 I U R 220V 55 4A 电热器在 20 min 内共产生的热量为 Q I2Rt 4A 2 55 20 60S 1 056J 生活 物理 社会 电脑中的散热器 如图 15 22 所示 板书设计板书设计 三 电热器 一 电热器 利用电流做功将电能转化为内能的装置称为电热器 例如 电炉 电烙铁 电饭锅等 二 影响电流产生热量的因素 电流通过电阻时产生的热量跟导体本身的电阻 通过导体的电流以及通电的时间有关 三 电流的热效应 1 电流通过导体时 导体发热的现象称为电流的热效应 2 电热的大小 焦耳定律 电流通过导体时产生的热量 跟电流的平方成正比 跟导体的电阻成反比 跟通电时间成正比 数学表达式 Q I2Rt 式中电流的单位是安 A 电阻的单位是欧 时间的单位是秒 S 电流产生 的热量的单位是焦 J 3 电功与电热大小的关系 在电热器中 电功 电热 在其它电路中 电功 电热 例题 略 四 电热的应用与危害 应用 热得快 电暖器 电水壶等 危害 散热器 资源库资源库 电流的热效应电流的热效应 图 15 22 18 目的和要求 了解电流的热效应及其简单规律 仪器和器材 学生电源 J1202 型或 J1202 1 型 或干电池 蓄电池 J1203 型 定值电阻 2 个 5 欧和 10 欧各 1 个 石蜡 火柴 0 31 毫米漆包线 20 厘米 导线若干 实验方法 方法一 1 在 5 欧电阻上涂一层蜡后 把它接到 6 伏电源上 会看到什么现象 用手摸摸电阻 它是不是在发热 这说明电流通过导体会产生什么效应 2 在两只电阻上涂厚薄相同的蜡 并接在 6 伏电源上 观察哪个电阻上的蜡熔化得快 是电阻大的还是电阻小的 哪个电阻止的电流大 电流产生的热量多少与电流大小有什么 关系 3 将两只电阻串联 涂蜡情况相同 接在 6 伏电源上 观察哪个电阻上的蜡熔化得快 些 是电阻大的还是电阻小的 当电流强度相同时 电流产生的热量多少跟电阻大小有什 么关系 4 将 10 欧电阻涂上一层厚蜡 接在 6 伏电源上 通电后蜡开始熔化 随着时间的增 加 蜡熔化的越多 最后全部熔化 这说明电流产生的热量多少跟通电时间长短有什么关 系 方法二 1 用漆包线在一根火柴头上缠几匝 隔一段距离 再在另一根火柴头上缠更多匝 缠 线的匝数之比可为 1 10 两火柴要分开 将漆包线两端接在电源上 通电后 观察哪根 火柴先着火 这表明当电流强度相同时 电流产生的热量多少跟电阻大小有什么关系 2 再用漆包线在一根火柴头缠数匝 先接在 4 伏电源上 记录下通电后到火柴着火所 用的时间 再取一根火柴 用漆包线缠上同样的匝数 接在 6 伏电源上 记下火柴着火所 用的时间 比较这两个时间 当电路电阻一定时 电流产生的热量多少跟通过的电流大小 有什么关系 注意事项 1 因实验时电流较大 接通电路的时间要尽可能短 蜡熔化后要立即断开电源 2 火柴着火后 不仅要立即断开电源 还要把火立即吹灭 以防将漆包线其余部分的 漆烧掉 思考题 想一想 电流的热效应在生产和生活中有哪些具体应用 本课相关网址 推荐习题推荐习题 1 小明家新买一规格为 800W 的电热水壶 他经过几次使用后发现 晚饭后烧开一壶 水总比早晨烧开一壶水所用的时间长 你认为主要原因是 19 A 晚间电热水壶两端的电压低于早晨电热水壶两端的电压 B 晚间大气压升高 水的沸点升高 需要的热量比早晨多 C 晚间环境温度比早晨的温度偏低 D 晚间烧水时热量损失比早晨多 2 家用电熨斗为了适应不同衣料的熨烫 设计了调整温度的多档开关 适用时转动旋钮即 可使电熨斗加热到所需的温度 如图 15 23 甲所示是电熨斗的电路图 旋转多档开关可以 改变 1 2 3 4 之间的连接情况 现将开关置于温度最高档 这时 1 2 3 4 之间的连 接是如图乙所示中的哪一个 图 15 23 3 如图 15 24 所示 是一个电热毯的示意图 R0是电热毯的电阻丝 R 是与电热毯电阻丝串联的电阻 电热毯上标有 220V 100W 字样 S 是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关 1 用学过的公式推理说明开关 S 断开时 电热毯处于加热状态还是 保温状态 2 若要求在保温状态时电流通过电阻丝 R0 每分钟有 60J 的电能转化为内能 电阻 R 的 阻值时多大 习题答案习题答案 1 A 2 A 3 图 15 24 20 四 四 家庭安全用电家庭安全用电 教学目标教学目标 1 知识与技能 知道家庭电路的主要组成部分以及家庭电路的电压和安全电压的值 知道熔丝的特点及 作用 知道插座和家用电器接地的作用 知道测电笔的构造及使用 知道短路和用电器总功率过大是电流过大的原因 知道触电的原因和安全用电的常识 2 过程与方法 引导学生在实际生活中 注意运用安全用电的原则 养成知行统一的良好习惯 3 情感 态度与价值观 会将家庭电路的知识用于生活实际 乐于探索生活中的物理问题 具有将科学技术用于生 活实践的意识 教学资源分析教学资源分析 21 本节的教学内容来源于日常生活中 学生具有丰富的实际生活经验 他们对家庭电路 中的电路元件比较熟悉 这时学生已经具备了基本的简单电路的知识 这些都是学好本节 知识的重要前提 在本节的教学中 我们可以为教学准备必要的家庭电路的主要元件和电路示教板 收 集一些有关家庭安全用电的宣传图片或连环画 在生动的教学情境中让学生学到有用的物 理知识 教学策略分析教学策略分析 1 采用直观性教学方法 利用实物元件辅助教学 2 运用生动的安全用电的图片创设情境 请学生做讲解员 开展自主评价活动 3 演示实验与分组实验相结合 注意实验的安全性 4 根据学生的生活体验 采用师生对话形式和组织学生之间的相互交流活动 教学重 难点教学重 难点 重点 家庭电路和安全用电常识 难点 熔断器的原理 作用和故障的排除 课前准备课前准备 演示器材 家庭电路的主要元件和电路示教板 家庭安全用电的宣传图片或连环画 投 影仪 分组器材 低压电源 开关 熔断器和熔丝 电流表 电炉丝 小灯泡若干只 导线等 课时建议课时建议 2 课时 教学过程设计教学过程设计 第一课时 引入新课 学生一分钟演讲 电能的优点和家庭用电 提出问题 家庭电路是怎样组成的 学生回答 电能表 总开关 保险丝 用电器 电灯 冰箱 电视机 空调 插座等等 投影 1 家庭电路布线示意图 3 简化的家庭电路图 识别电路元件 分析连接方式 如 图 15 25 所示 问题讨论 为什么采用并联方式 学生回答 1 让用电器在额定电压 下正常工作 2 各支路用电器互相不影响 谈一谈 家庭电路的电压值及你对火线 零线的认识 1 家庭电路中安全设施和措施 读一读 探究熔丝熔断的原因 图 15 25 22 介绍熔断器和熔丝 展示实物 分析原理及作用 熔断器中的熔丝 保险丝 的作用 当电路中的电流超过一定限度 熔丝被熔断 自动切 断电路 提出新问题 造成家庭电路中电流过大的原因是什么 学生实验 1 电路中的短路现象 如图 15 26 所示 步骤 闭合开关 用导线接 BD 现象 熔丝熔断 小灯泡熄灭 家庭电路中常见的短路现象有 火线 零线直接相通 导线的绝缘皮老化破损等 学生实验 2 超负荷运行 如图 15 27 所示 步骤 接通电源 依次闭合支路开关 现象 电流表示数逐渐增大 在最后接入电炉丝时熔丝熔断 归纳小结 家庭电路中电流过大的原因是 1 短路现象 2 用电器总功率过大 知识窗 1 熔丝的规格 表格略 规律 熔丝越粗 熔断电流越大 2 为什么不能用铁丝或铜丝来代替熔丝 铁丝或铜丝的熔点高 在电流过大时 不能熔断 起不到保护电路的作用 3 空气开关 问题调查 家庭电路中的哪些部位 在哪种情况下容易发生线路连接处接触不良的现象 怎样预防这类故障的发生 第二课时 复习提问 家庭电路中的火线 零线 新课教学 触电及其预防 学生 什么叫触电 教师 触电是指一定强度的电流通过人体时引起的伤害事故 学生 触电有哪几种情况 教师 触电分为单线触电和双线触电 如图 15 28 所 示 学生 人体的安全电压是多大 图 15 26 图 15 27 图 15 28 23 教师 人体的安全电压的值不高于 36V 学生 防止触电的措施有哪些 教师 1 将用电器的开关接在火线上 断开开关时 人体不会碰到火线 2 采用三线插头和插座 观察活动 观察三线插头和三线插座 投影图片 用电器的金属外壳接地 略 学生 怎样识别火线 零线 学生活动 练习使用测电笔 观察 测电笔的构造 测试 判断插座中是否有电 是否按 左零右火 的方式连接在电路中 教师指导 注意 安全 教师 你们还知道哪些安全用电的常识 学生交流活动 家庭安全用电常识 A 导线破损要及时更换 B 不要在电线上晾衣服 不要用湿布抹电器 C 用电器的金属外壳要接地 D 远离高压线 E 发现有人触电 要切断电源 用干燥的木棍等绝缘体将电线拨开 F 发现家用电器或导线失火时 要先切断电源 然后再救火 教师归纳和补充 学生小结 学到了什么 略 布置作业 板书设计板书设计 第一课时 四 家庭安全用电 一 家庭电路的组成 1 电路图 略 家庭电路中火线与零线之间的电压为 220V 2 熔断器的作用 当电路中的电流超过一定限度 熔丝被熔断 自动切断电路 起保护电路作用 3 家庭电路中电流过大的原因 1 短路现象 2 用电器总功率过大 第二课时 二 怎样防止触电 24 1 什么叫触电 触电是指一定强度的电流通过人体时引起的伤害事故 触电分为单线触电和双线触电 2 人体的安全电压的值不高于 36V 3 三线插头和插座与测电笔的使用 三线插座 左零右火 测电笔 氖管发光 火线 氖管不发光 零线 三 家庭安全用电常识 安全用电原则 不直接或间接接触火线 不靠近高压线 安全用电措施 A 导线破损要及时更换 B 不要在电线上晾衣服 不要用湿布抹电器 C 用电器的金属外壳要接地 D 远离高压线 E 发现有人触电 要切断电源 用干燥的木棍等绝缘体将电线拨开 F 发现家用电器或导线失火时 要先切断电源 然后再救火 资源库资源库 自动空气开关自动空气开关 电路正常工作时 电磁脱扣器线圈电流所产生的磁力不能将其衔铁吸合 当电路发生 短路或较大的过电流时 磁力增加将衔铁吸合 撞击杠杆 搭钩松开 触头分断 当电路 电压下降较多或失去电压时 欠压脱扣器磁力减小或失去 其衔铁被弹簧拉开 撞击杠杆 顶上搭钩 触头分断 当电路发生过载时 双金属片弯曲 撞击杠杆 顶开搭钩 触头分 断 当过电流时衔铁 11 吸合 欠电压时衔铁 7 释放 过载时双金属片 10 弯曲 三者都通 过杠杆 5 使搭钩 3 脱开 由主触头切断电路 空气开关具有体积小 安装方便 操作安全的特点 脱机时将三相电源同时切断 可 避免电动机断相运行 空气开关相当于闸刀开关 熔断器 热继电器 过流继电器 欠压继电器的组合 本节相关网址本节相关网址 推荐习题推荐习题 1 在安装室内简单照明电路时 室内的灯突然熄灭了 查看配电箱内的闸刀开关上的保 险丝 发现有一根已熔断 小名同学拿出一个接有两根导线的照明电灯泡 然后他就在熔 断保险丝的两个螺钉处接入这个电灯 俗称挑担灯 后 挑担灯正常发光 当故障排除后 挑担灯出现的现象是 A 熄灭 B 亮度肯定不变 C 可能熄灭 也可能亮度明显变暗 D 熄灭 亮度明显变暗 亮度稍变暗三种现象都有可 25 能 2 小明家的电路发生了故障 电工师傅在检修电路时去掉 一个保险丝 在保险盒 MN 两端跨接一个检验灯泡 A 如 图 15 2 发现 如果开关 S1断开 S2闭合 则检验灯泡 A 发 光微弱 如果开关 S1闭合 S2断开 检验灯泡 A 正常发光 那么发生故障的原因可能是 A L1灯头两根导线碰在一起 发生了短路 B 灯 L2绝缘皮损坏 C 线路 PQ 部分发生断路 D 开关 S1或 S2损坏 3 电可以为我们服务 但如果不注意安全 它也会对人 造成危害 请你指出如图 15 30 有哪些与电有关的不安全 现象 至少列举两个不同的现象 习题答案习题答案 1 D 2 A 3 不能用手直接去拿电线上的风筝 电视 机的插头绝缘皮破损 综合实践活动综合实践活动 探究家庭用电的几个问题探究家庭用电的几个问题 教学目标教学目标 1 知识与技能 研究家庭电路的组成 理解影响电能大小的因素 会学使用电能表 并能应用电能表测量用电器消耗的电能和电功率 2 过程与方法 经历用电能表测量用电器的电能和电功率的过程 体会在额定电压下用电器的实际功率与 额定功率相等 探究用电器的总电功 率 与各用电器电功 率 的关系 3 情感 态度与价值观 探究分时电价的意义 能通过绘制直方图 说明分时电价的益处 培养学生的节能意识和 社会责任感 在社会综合实践活动中 培养学生的实践能力 收集和处理信息能力 交流与合作的能力 教学资源分析教学资源分析 本节的教学内容来源于日常生活中 学生具有一定的实际生活体验 他们对家庭电路中的 电路元件已经有了一定的了解 已经具备了电功 电功率的基本知识 这些都是学好本节 知识的重要资源 教学策略分析教学策略分析 图 15 29 图 15 30 26 根据学生的生活体验 采用课外实践与课堂汇报交流的形式进行 注重学生的自主评价和 相互评价活动的开展 教学重 难点教学重 难点 重点 应用电能表测量用电器消耗的电能和电功率 搞清用电器的总电功 率 与各用电 器电功 率 的关系 探究分时电价的意义 培养学生学以致用的综合实践的能力 难点 图象的绘制及分析 课前准备课前准备 复习 1 家庭电路的组成及电路图 2 电能表的使用方法 3 电功与电功率的计算方法 4 用电器实际功率与额定功率的关系 课时建议课时建议 1 课时 教学过程设计教学过程设计 本节教学内容通过学生先家庭实验 后回校交流两步骤进行 一 进行家庭实验 任务 在成人在场情况下进行 1 研究自己家的用电线路 记录自己家庭所有用电器的名称 调查自己家的用电线路 画出电路图 拧表明各用电器以及电能表 熔丝 开关的名称和 规格 2 探究家庭消耗电能大小与哪些因素有关 用电能表测量各用电器消耗的电能和电 功率 猜想 家庭消耗电能大小与哪些因素有关 设计实验 观察 1min 内电能表转盘的转数 根据电能表上每千瓦时的转数 计算 1min 内消耗电能的 大小 实验步骤 1 将自己家庭所有用电器的名称记录在表格中 2 关掉所有的用电器直到电能表停止转动 3 闭合某一个用电器的开关 让它正常工作 记录电能表转盘在 1min 内的转数 忽视 小数 并填入表中 然后关闭该用电器 4 按照下表记录的用电器的顺序逐个如上操作 5 计算 1min 内各用电器消耗的电能 并填入表 1 中 用电器观察 1min 内转盘的计算 1min 内用电器 27 序号名称数量转数消耗的电能 1 2 3 4 5 6 6 观察某用电器连续工作 3 min 时电能表转盘的转数 其数值大约是该用电器连续工作 1min 时电能表转盘转数的 倍 7 几个用电器同时工作 1min 电能表转盘的转数与各用电器单独工作时转盘转数的总 和相比 基本 相等 不相等 这说明 8 根据表格中数据计算各用电器的实际功率 并与用电器铭牌上标出的额定功率相比较 3 探究分时电价的意义 连续几天 至少两天 包含一个周末 读出电能表转盘的示数 每天分别在早晨 傍晚和 晚上睡觉前的相同时刻各读一次 在下表中填如你的读数 表 2 第一天第二天第三天第四天 早晨 傍晚 电能表的 示数 kw h晚上睡觉前 白天 早晨到傍晚 晚上 傍晚到睡觉前 消耗的电 能 kw h夜里 睡觉后到早晨 绘制直方图 分别表示每天三段时间的用电量 请你评价采用分时电价方法的优点 二 课堂交流活动 1 家庭电路的电路图 如图 15 31 2 1min 内各用电器消耗的电能 汇报表 1 中记录的数据 3 根据步骤 6 说明 在用电器的电功率 一定时 电