物理九年级上册第十五章《电能与电功率》教学教案（粤沪版）

粤沪版九年级上册第十五章《电能与电功率》教学教案15.1电能与电功教学目标1．能从电能转化的角度认识电功概念。2．知道电功可以通过电能转化为其他形式的能的多少来量度，知道电功和电能的单位是相同的，能区别电能和电功两个概念。3．会使用家庭电能表，能利用电能表做简单的计算。教学重难点【教学重点】电能与电功的概念及用电能表测量电功。【教学难点】家庭电能表的使用。课前准备多媒体课件等。教学过程一、创设情境，导入新课电能的开发和利用，是人类认识自然的过程中取得的具有划时代意义的光辉成就。现代社会几乎处处都离不开电能。首先让我们来认识电能是怎样被我们所利用的，进而了解什么是电功。二、新课教学(一)电能电能的利用都是通过用电器将电能转化为其他形式的能量来实现的。活动1：了解“电功”(边问边解疑)eq\a\vs4\al(（a）用电照明时，电,能转化为能)eq\a\vs4\al(（b）使用电暖器时，,电能转化为能)eq\a\vs4\al(（c）电梯运行时，电,能转化为能)eq\a\vs4\al(（d）电镀物品时，,电能转化为能)(二)电功1．概念：物理学中，当电能转化为其他形式的能时，我们就说电流做了电功(W)。2．电功的量度：电能转化为其他形式的能的多少，可以用电功的大小来量度。3．电功的单位：主单位焦(J)；常用千瓦时(俗称“度”)(kW·h)1kW·h＝3.6×106J普通的手电筒通电1s，消耗的电能大约是1J。彩色电视机通电1h，消耗的电能大约是0.1kW·h。空调通电1h，消耗的电能大约是1kW·h。1kW·h可以使常见家用电器正常工作的时间如下表所示：电器名称节能灯(3W)白炽灯(25W)白炽灯(100W)电视机(80W)工作时间/h333.3401012.51度(1千瓦时)电的作用：可以炼钢1.6kg；生产化肥0.7kg；采掘原煤105kg；可以使电车行驶0.85km；一次灌溉麦田330m2；机织棉布11m。典例解读电流在通过电熨斗时，电流就______，是______能转化为______能；电流通过电动机时，使电动机转动，这表明电流也______，是______能转化为______能。【解析】电流通过电熨斗，电熨斗发热，电能转化为内能；电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能。【答案】做功电内做功电机械(三)电能表用来测量电功，即记录电路消耗电能的仪表叫做电能表(俗称电度表)，如图所示。1．对电能表的各种参数讲解说明①“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用。②“10(20)A”表示这个电能表的额定电流为10A，额定最大电流为20A，电能表工作的电流不应该超过额定最大电流。③“2500r/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转过2500r。④“50Hz”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用。⑤“kW·h”指单位。2．电能的计量为了计量一段时间内消耗的电能，必须记录这段时间起始和结束时电能表上计数器的示数，前后两次示数之差，就是这段时间内用电的读数，如：1月底：42678读数：W1＝4267.8kW·h2月底：43744读数：W2＝4374.4kW·h2月份用电W＝W2—W1＝4374.4kW·h—4267.8kW·h＝106.6kW·h如果电费每度0.6元，则这个月电费：106.6×0.6＝63.906(元)。典例解读如图所示是张强家电能表上标的参数，那么他家的电能表在4min内转60圈，则用电器消耗的电能是______J。【解析】根据“3000r/(kW·h)”计算转动60圈消耗的电能。转动1圈消耗的电能是eq\f(1,3000)kW·h，转动60圈消耗的电能是eq\f(60,3000)kW·h，1kW·h＝3.6×106J。则转动60圈消耗的电能为eq\f(60,3000)×3.6×106J＝7.2×104J。【答案】7.2×104三、练习设计请完成“题组练习”部分。四、课堂小结1．电能的应用：用电器。电能→其他形式能。2．电能的单位：焦耳(J)、千瓦时(kW•h)。1kW•h＝3.6×106J。3．电能的测量：电能表4.电能表的作用：测量用电器在一段时间内所消耗的电能。15.2认识电功率教学目标1．了解电功率的概念，知道电功率表示电流做功的快慢。2．知道电功率的单位是瓦和千瓦。3．理解电功率和电流、电压之间的关系，并能进行简单计算。4．通过实验，探究灯泡的电功率与电压、电流有关。教学重难点【教学重点】实验探究电功率与哪些因素有关。【教学难点】电功率的定义。课前准备小灯泡(2.5V，3.8V两种规格)、电池盒(带干电池)、小灯座、电压表、电流表、开关、导线若干。教学过程一、创设情境，导入新课从认识用电器铭牌开始活动1：观察用电器的铭牌在我们使用的用电器的铭牌上，都标有一些数值：铭牌上的7W、40W、1200W……有什么意义吗？通过下面的学习，我们就会对它有所认识。二、新课教学(一)电功率活动2：认识电功率将标有“220V、15W”和“220V、100W”的两只灯泡同时接到家庭电路中，哪一只灯泡更亮？这表明，在相同时间内，不同的用电器所消耗的电能多少，一般说来是不同的。所以，用电器消耗电能的速度有些快，有些慢，人们在选用电器时，更加关注的是电流做功的快慢。电功率：(1)物理意义：物理学中用电功率来表示电流做功的快慢。(2)定义：物理学中把电流在某段时间内所做的电功跟这段时间的比叫做电功率。(3)公式：P＝W/t。(4)单位：W、kW。(5)现在你知道用电器铭牌上的25W、100W……有什么意义了吗？为什么不同用电器的电功率一般不同呢？(6)P＝W/t的变形式：①W＝Pt；②t＝W/P。典例解读小刚利用电能表测出某家用电器的电功率。当电路中只有这个用电器工作时，测得在15min内，消耗电能0.3kW·h，这个用电器可能是()A．空调B．电冰箱C．电视机D．收音机【解析】已知15min＝0.25h，W＝0.3kW·h，P＝eq\f(W,t)＝eq\f(0.3kW·h,0.25h)＝1.2kW，该用电器可能是空调。【答案】A练习：(1)有一台电热水器，通电10min，电能表标有3000r/kW·h，转过100圈，求电热水器的电功率。(2)有一台电热水器，装有2kg，20℃的水通电10min，水温升高40℃(设不计热损失)，求电热水器的电功率。(二)实验探究电流做功的快慢与哪些因素有关1.猜想与假设：有人说：跟电压有关，电压越高，电功率越大。有人说：跟电流有关，电流越大，电功率越大。你认为呢？2.设计实验与制订计划(采用控制变量法)：实验探究电功率与电流的关系探究电功率与电压的关系方案保证电压相同时，应把两个规格不同的灯泡并联在电路中，观察比较通过灯泡的电流和灯泡的亮度保证电流相同时，应把两个规格不同的灯泡串联在电路中，观察比较灯泡两端的电压和灯泡的亮度电路图3.进行实验与收集证据：各组同学请按电路图连接好电路，并把你们收集到的数据和观察到的现象记录在表格中。当两灯泡两端的电压相同时：电流I/A灯泡亮度(填“明”或“暗”)灯泡L1灯泡L2当通过两灯泡的电流相同时：电压U/V灯泡亮度(填“明”或“暗”)灯泡L1灯泡L24.分析与论证：上面的实验表明：电功率的大小跟通过用电器的电流有关，在电压相等时，电流越大，电功率就越大；电功率跟用电器两端的电压有关，在电流相等时，电压越高，电功率就越大。精确的实验表明：电功率等于电压U与电流I的乘积，即P＝UI。单位：U(V)，I(A)，P(W)。典例解读同学们通过实验来探究“电功率跟电流、电压的关系”。(1)实验中小灯泡电功率的大小可通过观察什么现象来判断？(2)一位同学用干电池做电源，把L1“2.5V0.3A”和L2“3.8V0.3A”两只灯泡连成如图所示的电路。闭合开关进行实验，记录数据如下表：小灯泡发光情况电压U/VL1暗1.8L2亮2.7通过观察现象及数据分析，你得出什么结论？【解析】小灯泡电功率的大小可通过灯泡亮度判断；两灯串联接入电路，两灯的电流相等，P＝UI，电压越大，电功率越大。【答案】(1)小灯泡的亮度；(2)由于灯泡L1和L2的规格不同，串联在电路中后得到的实际电压不同，电压高的电功率大，灯泡就较亮。三、练习设计请完成“题组练习”部分。四、课堂小结1．电功率是表示电流做功快慢的物理量。2．定义：把电流在某段时间内所做的电功跟这段时间的比叫做电功率。3．公式：P＝W/t＝UI。4．电功率的单位：国际单位为W；常用单位为kW。1kW＝1000W。5．影响电功率大小的因素(1)电功率的大小跟通过用电器的电流有关，在电压相等时，电流越大，电功率就越大。(2)电功率的大小跟用电器两端的电压有关，在电流相等时，电压越高，电功率就越大。15.3怎样使用电器正常工作教学目标【知识与能力】1.知道用电器铭牌上标出的一些参数的意义，能区分额定电压和实际电压，能区分额定功率和实际功率。2.学会用伏安法测量用电器的功率。【过程与方法】1.通过观察比较小灯泡亮度变化的实验过程，会使用滑动变阻器控制灯泡的亮度，知道灯泡正常发光的亮度有差异的原因。2.通过测量小灯泡额定功率的过程，知道什么是“伏安法”。【情感态度价值观】培养学生观察实验的兴趣和动手做实验的习惯，从观察实验中感悟实验的意义。教学重难点【教学重点】能区分额定电压和实际电压，能区分额定功率和实际功率；学会实验设计、测算小灯泡的电功率。【教学难点】学会实验设计、测算小灯泡的电功率。课前准备多媒体课件等。教学过程一、新课导入师：同学们，根据你们的经验，用两节干电池能让电视机工作吗？能将普通的MP3直接接到家用电器中使用吗？你知道灯泡铭牌上所标示数的意义吗？生：思考后回答。二、新课教学(一)研究额定电压和额定功率[活动1]：观察小灯泡的亮度变化1.观察小灯泡的标出值，U＝________V。2.根据课本电路图连接电路，并按要求进行实验，一要观察电流表、电压表的示数；二要观察灯泡亮度的变化。启发学生总结得出以下结论：(1)当加在灯泡上的电压等于灯泡上标出的电压时，灯泡能正常发光。(2)若高于标出的电压时，灯泡发光很强，甚至被烧毁。(3)若低于标出的电压时，灯泡发光很弱，甚至看不出发光。通过实验，使学生认识到用电器上标明的电压值，指灯泡正常工作时的电压；用电器上标明的电功率值，指灯泡正常工作时的电功率，在此基础上引出：额定电压U额：用电器正常工作时的电压。额定功率P额：用电器正常工作时的功率。额定电流I额：用电器正常工作时的电流。实际电压U实：用电器实际工作时的电压。实际功率P实：用电器实际工作时的功率。实际电流I实：用电器实际工作时的电流。结论：(1)若U实>U额，则P实>P额；(2)若U实＝U额，则P实＝P额；(3)若U实<U额，则P实<P额。师：实际功率和额定功率有什么区别？灯泡亮度和什么功率有关？生1：在日常生活中，我们常常提到某用电器“正常工作”，灯泡“正常发光”。这里提到的“正常工作”和“正常发光”就是指这些用电器是在各自额定的电压下工作。例如，一只标有“220V100W”字样的灯泡，额定功率就是“100W”，它是在额定电压下工作时的功率，是反映用电器性能的参数。电功率是反映电流做功快慢的物理量，即指在单位时间内电流所做的功，而实际上用电器并不总是在额定电压下工作。所谓的实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率，是随实际电压变化的。生2：灯泡的亮度由实际功率决定。(二)测算小灯泡的电功率[活动2]：测算小灯泡的电功率1.制订计划与设计实验(1)点拨思路：电功率的计算公式是什么？生：P＝UI。师：由P＝UI可以看出，要测小灯泡的功率需测量的物理量有哪些？生：灯泡两端的电压U与灯泡中的电流I。师：如何使小灯泡两端电压正好等于其额定电压呢？生：串联滑动变阻器，调节小灯泡两端电压。(2)指出根据电路图需选择的器材、仪器有哪些。画出实验装置图。(3)为测小灯泡的额定功率和实际功率，应设计怎样的记录表？强调学生要观察各种情况下灯的发光情况的记录。2.进行实验与收集数据(1)找一学生试述实验的步骤。教师强调注意的问题，并总结步骤如下：①按设计电路图连接实物；②检查电路无误后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，此时注意观察电压表的示数。当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时，停止滑动，并记下电流表的示数，代入公式P＝UI，算出小灯泡的额定功率；③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的发光情况，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P＝UI，算出小灯泡此时的实际功率；④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压低于额定电压，观察小灯泡的发光情况，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P＝UI，算出小灯泡此时的实际功率；⑤整理实验器材。电压(V)电流(A)灯泡发光情况电功率(W)U＝U额U＞U额U＜U额(2)学生进行实验，教师巡回指导。①解决同学们在实验中遇到的疑难问题。②指导学生掌握正确的操作方法和实验技能。③掌握实验的进展，记录下实验做得好的小组。3.交流与合作实验后再与周围同学交流。回答课本上的两个问题。教师了解学生交流的情况。提出问题：把“PZ220－40”的普通灯泡分别接到220V和110V的电路中，灯泡实际消耗的电功率各为多少？(假设灯丝的电阻不随温度的变化而变化)解：(1)灯泡接在220V的电路中时，其实际功率就是它的额定功率，因此P1＝P额＝40W(2)灯泡接在110V的电路中时，因为P额＝U额I额＝U2额/R所以R＝U2额/P额＝（220V）2÷40W＝1210Ω已知灯泡的电阻R不变，则P2＝U2额/R＝（110V）2÷1210Ω＝10W所以灯泡分别接在220V和110V的电路中时，实际功率各为40W和10W。思考：用电能表测量家用电器的电功率。三、练习设计请完成“题组练习”部分。四、课堂小结总结伏安法测灯泡的电功率的原理、步骤、注意事项等。15.4探究焦耳定律教学目标【知识与能力】1.通过实验探究，知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。2.知道什么是电流的热效应及其电热现象的实质。3.了解焦耳定律，知道电热现象的应用和控制。【过程与方法】1.通过分析论证电热现象跟电阻之间关系的过程，体验科学思维方法，包括数学分析方法的意义。2.通过电热现象跟电阻之间关系的验证实验设计过程，领悟实验原理、控制变量方法、实验器材的选择、实验证据的收集、步骤的安排等因素在实验设计中的作用。【情感态度价值观】1.继续培养学生分析论证和实验验证的兴趣。2.能从利弊两个方面认识电热现象，体验用辩证的思想观点分析问题。教学重难点【教学重点】焦耳定律。【教学难点】电功率的概念，用电功率的公式进行计算。课前准备多媒体课件等。教学过程一、新课导入1.演示实验：灯泡接入电路中，闭合开关，灯泡发光，提出问题：（1）灯泡在工作过程中，把什么能转化为什么能？学生回答：灯泡在工作过程中，把电能能转化为内能和光能。（2）在灯泡工作过程中，电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流是否相同？学生回答：相同。（3）电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流既然相同，那为什么灯泡灯丝热得发热发光，而导线几乎不发热呢？2.多媒体展示家庭电路中使用大功率用电器引起火灾的图片。指明：11月9日是我国“消防日”，据有关资料表明，城市火灾中的大部分火灾是因为使用大功率用电器，使电线发热而引起的。家庭电路中使用大功率用电器为什么会引起火灾？3.进一步分析（1）电灯在工作时把电能转化为内能和光能，人们利用电灯来照明。电炉子在工作时把电能转化为内能，人们利用电炉子来烧水等。（2）电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？人们利用的是电风扇的什么能量？（3）提出问题：电流通过导体都要产生热量，有些设备是利用了电流通过导体产生热量，有些设备在工作时电流通过导体产生热量是有害的，为了更好的让电热为人类服务，又要减少电热对人类造成的危害，就要研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，它们之间存在着什么样的规律。今天我们就学习：焦耳定律。二、进行新课1.电流产生的热量跟哪些因素有关（学生讨论）（1）引导学生根据日常生活中的现象进行分析：电流I，电热Q，电阻R，通电时间t（先引导学生分析电流产生的热量跟电流I、电阻R和通电时间t有关，使学生获得感性认识，为下面的实验打下基础。）（2）用实验进行研究。学生讨论研究方法:控制变量法。①当电流I、时间t相同时，研究电热Q与电阻R的关系。②当电阻R、时间t相同时，研究电热Q与电流I的关系。③当电流I、电阻R相同时，研究电热Q与通电时间t的关系。（引导学生分析研究多变量问题的方法——控制变量法，并在实验过程中具体使用，对学生进行研究方法的教育。）（3）介绍实验器材：学生电源一个，开关一个，导线若干，滑动变阻器一个，量热器两个（4欧一个，16欧一个）温度计两只，打孔的橡胶塞两个，钟表一个。（4）实验原理：给量热器内的电阻丝通电，电阻丝通电后放出的热量被量热器内的空气吸收，量热器内的空气吸收热量后温度升高，电流通过电阻丝做功放出的热量越多，量热器内空气的温度升高得越高。用温度计测量量热器内空气温度上升的多少，就可以比较电流通过电阻丝做功放出的热量的多少。（5）实验设计：①电路图：通过学生讨论研究设计出实验电路如图：让一个学生把本组设计的电路图画在黑板上，并进一步说明如何进行实验。②实验记录：由小组共同设计实验记录表格。③实验探究：四位同学分工合作进行实验探究，并记录实验数据。④归纳实验结论：四位同学共同探讨，归纳实验结论，电流通过导体产生的热量跟那些因素有关。（6）交流探究结果：请一位同学将本组的实验数据写在黑板上，并阐述本组得到的结论。电流时间tR大=16欧R小=4欧电流I1=0.4A2min电流I2=0.8A2min①研究电热Q跟电阻R的关系：电流I、通电时间t相同，电阻R越大，电热Q越多。②研究电热Q跟电流I的关系：电阻R、通电时间t相同，电流越大，电热越多。③研究电热Q跟通电时间t的关系：电流I、电阻R相同，通电时间越长，电热越多。2.焦耳定律焦耳简介：焦耳定律是英国物理学家焦耳经过无数次实验探索总结出来的。我们不仅要学习他发现的定律，而且要学习他的刻苦钻研的精神。（1）内容：电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。注意：“电流产生的热量Q与电流的平方I2成正比”的含义是：当I1=2I2时，Q1=4Q2（2）公式：Q=I2Rt（3）单位：I——安，R——欧，t——秒，Q——焦。（4）说明：焦耳定律是从实验中总