《电能-电功》教案

《电能电功》教案教学目标教学目标：知识目标：了解电能概念，知道电能的单位；理解电功概念以及电功公式。能力目标：在经验和实验基础上，会读家用电能表，会通过电能表计算家庭电费；通过“探究电功大小的影响因素”实验，使学生经历科学探究过程，体会科学方法的使用。情感目标：通过电能获取和利用的生活实例，了解电能和我们生活的关系，树立节约用电的意识。教学重点：了解电能概念和电能的计量；理解电功概念和电功公式。教学难点：对电功概念的理解教学过程时间教学环节主要师生活动3分钟7分钟10分钟2分钟电能电能的计量电功课堂小结+布置作业【点PPT】同学们，这样的夜景你看过吗？每当夜幕降临,我们的城市灯火通明。可以说，电与我们的生活息息相关。【点PPT问】那么，我们生活中用到的电能是从哪儿来呢？【答】如水力、风力发电厂把机械能转化为电能，光伏发电站把太阳能转化为电能。核电站把核能转化为电能。【点PPT】还有，各种各样的电池，干电池、锂电池、铅蓄电池、纽扣电池。【点PPT】随着环保意识和科技的发展，越来越多的新能源电动车走进我们生活中，它的核心就是电池。对外供电时，这些电池把化学能转化为电能。【点PPT】各种各样的发电厂，以及各种各样的电池，把不同形式的能转化为电能，供人们使用。【点PPT】而在生活中，电能的利用无处不在。电灯将电能转化为光能，为我们照明；充电宝在充电时将电能转化为化学能储存起来。【点PPT】电饭锅、电热水壶将电能转化为内能，用于煮饭、烧水。【点PPT】风扇中的电动机把电能转化为机械能使扇叶旋转；电吹风在高温档工作时将电能转化为机械能和内能，加快头发水分的蒸发。【点PPT】各种各样的用电器，把电能转化为不同形式的能。【点PPT】每个家庭每天都在消耗电能，生活中电能的常用单位是千瓦时，俗称“度”。国际单位制中，电能的单位是焦耳（J）【问】1度和1焦耳又是什么关系呢？1度=1kW·h=1×103W×3600s=3.6×106J【点PPT】其实在同学们的家中，都有计量电能的仪器。电能表，它可以测量出用电器在一段时间内消耗多少电能。下面我们来认识一下机械式电能表。【点PPT】这是计数窗口，用来显示数字的窗口，从这里读取数据【点PPT】这是转盘：电能表工作时，转盘转动，是是否工作的标志。【点PPT】圆盘上方的数字以千瓦时为单位来显示已经用去的电能。【点PPT】电能表上有很多参数：“600revs/（kW·h）”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表上的转盘转过600转。【点PPT】“220V”表示这个电能表应该在220伏的电路中使用。【点PPT】这个参数表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用。【点PPT】它表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A。电能表工作时的电流不应超过额定最大电流。【点PPT问】电能表是如何工作的呢？【播放视频】电吹风通电，开始工作；同时电能表铝制圆盘随之转动。我们来看看吧！一段时间后，电能上计数器的示数发生变化。【点PPT】计数器的示数前四位是整数，最后一位是小数。例如，月初电能表的示数应为840.1kW·h，月末电能表的示数应为885kW·h。【点PPT】电能表前后两次示数之差，就是这段时间内用电的度数。所以本月消耗电能就是电能表月底示数减去月初示数为44.9kW·h。【点PPT问】如果某同学家所在地区每度电的电费是0.6元，那么这个月应交电费多少元？【答】电费应该表示为44.9kW·h×0.60元/(kW·h)=26.94元【点PPT】随着科技的发展，除了机械式电能表，我们的生活已经有了更多方便使用的电能表。IC卡电能表在使用时，用户将IC卡充值后插入电能表，电能表自动读取卡中金额。还有一种电子式电能表，其中没有转动的铝盘，靠内部的电子电路计算电能，示数由液晶板显示。【点PPT】电能是人类生活、生产的重要资源，1度电可以做哪些事情？我们来了解一下吧！【播放视频】没想到，1度电的作用这么大！每人节约1度电，对资源和环境保护的作用也是非常显著的。【点PPT问】同学们请看，老师这有一个吊车玩具，请你观察它的工作过程，说说在通电后，它将电能转化为什么形式的能？【答】通电后，电动机将货物提升，机械能增加，电能转化为了机械能。【点PPT问】电能转化为其他形式能的过程，是通过什么方式实现的？我们知道，能量的转化要通过做功来实现。例如，搓手时，通过做功使内能增加。电能转化为其他形式能的过程也可以说是电流做功的过程。【点PPT】有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。电功这个物理量，我们用字母W来表示。【点PPT问】那么电流做功的多少可能与哪些因素有关呢？【答】同学是否发现，以上过程都是电流在做功，我们猜想电流做功的多少可能与电流的大小有关。电压是产生电流的原因，那么电流做功的多少可能与电压的高低也有关。根据生活经验，用电器工作时间越长，消耗的电能越多，电流做功越多，电流做功的多少与通电时间的长短有关。在这里，我们主要研究电流做功的多少与电压、电流是否有关。【点PPT问】在研究多因素的问题时，采用什么研究方法？【答】控制变量的方法【点PPT问】下面我们就来探究电流做功多少与电压高低是否有关。在这里，我们要改变电压，进而测量电流做功的多少。同学们，实验中要控制哪些物理量不变呢？控制电流I、通电时间t。【点PPT问】如何实验呢？【答】电流做功的多少是不能直接测量的，但是我们可以用能量转化的思想间接比较。这是连有电动机的电路，闭合开关，通电时电流做功，电动机将电能转化为机械能。同时，钩码被提升，钩码高度增加。电流做功越多，钩码被提升的高度越高。因此，我们可以通过观察钩码被提升的高度来判断电流做功的多少。这里是转换的思想。【点PPT答】电路如何设计呢？根据刚才的分析，我们可以设计出这样的电路图，将两个规格不同的电动机串联在同一电路中来改变电压，同时控制电流大小和通电时间。为了比较两个电动机两端的电压高低，还可以在电动机两端各并联一块电压表。下面，我们一起来实验吧。【点PPT】根据电路图连接电路，并且在两个电动机下方悬挂相同质量的钩码。实验时，我们先来观察钩码上升的高度。这是两个钩码的初位置。【播放视频】闭合开关。钩码上升后，标记钩码的末位置，可以得到钩码上升的高度。【点PPT】再做一遍，这次我们观察两个相同量程的电压表的指针偏转角度。【播放视频】【点PPT问】同学们观察到了什么实验现象？【答】电压表V1的示数要大于电压表V2的示数，同时电动机M1提升钩码的高度大于电动机M2提升钩码的高度。也就是电流经过电动机M1做功较多。由此，我们可以发现在其他条件相同时，电压高，电流做功多。改变电压后再做实验，得到的结论相同。电流做功多少与电压高低有关。【点PPT问】接下来我们再来研究电流做功多少与电流大小是否有关。这里要改变电流进而测电流做功的多少。要控制哪些变量呢？电压和通电时间。【点PPT】如何设计电路呢？我们可以将两个规格不同的电动机并联的方式来改变电流、控制电压，将开关安装在干路上同时控制两个电动机的工作。为了比较电流的大小，可以在各自支路上串联一块电流表。下面来实验！【点PPT】根据电路图连接电路，在两个电动机下方悬挂相同质量的钩码。闭合开关后，我们还是先观察钩码上升的高度。这是两个钩码的初位置。【播放视频】闭合开关，标记钩码的末位置，可以得到钩码上升的高度。【点PPT】再做一遍，观察两个相同量程的电流表的指针偏转角度。【点PPT问】观察到了什么现象？【答】通过电动机M1的电流较小，通过电动机M2的电流较大，同时电动机M1提升钩码的高度小于电动机M2提升钩码的高度。也就是电流经过电动机M1做功较少。通过这个实验，我们可以得到，在其他条件相同时，电流大，电流做功多。改变电流后再做实验，得到的结论相同。电流做功多少与电流大小有关。【点PPT】电流做功多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有关系。研究表明，当电路两端的电压为U，电路中的电流为I，通电时间为t时，电功W=UIt。电压的国际单位是伏特，电流的国际单位是安培，时间的国际单位是秒，电功的国际单位和机械做功一样，是焦耳。那么，根据电功公式可以知道，1J=1V·A·s【点PPT】同学们，请你算一算，白炽灯接在220V的家庭电路中，通过它的电流为0.45A，使用1h，电流做了多少功？消耗的电能是多少？在这里，1h换算成国际单位应该为3600秒。代入电功公式可得电功W=UIt=220V×0.45A×3600s=3.56×105J。消耗电能也应为3.56×105J。【点PPT】这是白炽灯，如果是亮度相同的LED灯，接在220V的家庭电路中，通过的电流约为0.09A，同样使用1h，消耗的电能又是多少呢？我们通过计算可以得到是7.13×104J。【点PPT】从计算中可以发现。如果把白炽灯换成LED灯，最多可以节能80%；同学们，节约用电，我们可以从身边做起。【点PPT】夏季，把空调温度在26℃的基础上调高1℃，不但不影响舒适度，还可以节电10%；【点PPT】电热水器如果长时间不使用，可以切断电源，也可以达到省电的目的。同学们，节能减排，从节约每一度电开始。【点PPT】通过这节课，同学们是否了解了生活中电能的来源与利用；在利用电能时，家庭常用电能表来计量消耗电能的多少。要会读家用电能表，会通过电能表计算家庭电费。理解电能转化为其他形式的能的过程，也可以说是电流做功的过程。知道电功的大小等于电压、电流与通电时间的乘积并进行应用。在初步判断电功与电压、电流、通电时间有关的实验中，理解控制变量和转换的思想方法。【点PPT】今天的作业。1.基础性作业：完成“学生资源”中的课后练习。2.拓展性作业：测一测：测量家中一个月消耗的电能。生活小调查：请你调查本地区的阶梯电价、分时电价，了解生活中是如何计费的。知能演练提升能力提升1.电动机是一种高效率、低污染的动力设备,广泛地应用在各种家用电器中。下列家用电器中应用了电动机的是()A.洗衣机 B.电饭锅C.电热水壶 D.电热毯2.下列生活实例不属于节约用电的是()A.电视机不用时切断电源B.离开教室随手关灯C.夏天用空调时把温度调得很低D.尽量少开启电冰箱门3.小明家用的是IC卡电能表,他到供电公司买电,对售电人员说:“我买100度电。”接过发票一看,上面打印着“购电数量100kW·h”。那么,度和kW·h的关系是()A.1度=1kW·h B.1度=3.6×106JC.1度=3.6×106kW·h D.1度=1kW4.下列说法错误的是()A.我们常说消耗了多少电能,其意思就是说电流做了多少功B.电能通过灯泡后灯泡发光,这个过程中电流做了功C.电能和电功的单位相同,都是焦D.电能表上的读数显示了这个月用户消耗的电能5.阻值为4Ω的小灯泡接在电压为6V的电路上,通电1min后,电流通过小灯泡所做的功是()A.240J B.360JC.480J D.540J6.小明同学在门外走廊拍了一张自家电能表的照片,如图所示。她仔细观察照片后得到下列结论,你认为正确的是()A.电能表的额定电流为10AB.每消耗1kW·h的电能,指示灯闪3200次C.该电能表要接在不低于220V的电路中使用D.拍照片时,小明家已消耗的电能为7624.1J7.某品牌手机充电宝,上面标有电压为5V,容量为12000mA·h,它充满电后,可以储存的电能是J。在充电过程中,将电能转化为能储存。

8.某电冰箱铭牌上有“输入电压220V,耗电量0.7kW·h/24h,输入总功率120W”等数据。其中“耗电量0.7kW·h/24h”这个数据的含义是:该冰箱正常使用24h消耗的电能是kW·h,合J。使用该电冰箱,一个月消耗电能kW·h。如果电费为0.65元每千瓦时,则该电冰箱一个月的电费为元(每月按30天计算)。

9.某校为师生饮水方便,安装了电热水器。为测定电热水器消耗的电能,关闭其他用电器,只用电热水器给水加热,一段时间后,电能表由图甲示数变为图乙示数,则该电热水器在这段时间内消耗的电能为kW·h,等于J。若消耗电能的87%被水吸收,则可把kg初温为13℃的水加热至100℃[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]。

10.如图所示的电路中,定值电阻R1=40Ω,R2=20Ω,电压表示数为10V。求:(1)通过R2的电流;(2)通电300s,电流通过R1所做的功;(3)通电300s,电路中消耗的电能。★11.如图所示,电阻R1=10Ω。若断开S2、闭合S1,电流表的示数I1=0.30A;若闭合S1、S2,电流表的示数I2=0.50A。求:(1)电源两端的电压;(2)电阻R2的阻值;(3)电流通过电阻R2在2min内所做的电功。探究创新★12.我们的生活已经离不开电能,那么我们每天所消耗的电能是哪里来的呢?我们所消耗的电能是由其他形式的能转化而来的,比如说,火力发电是将化学能转化为电能,太阳能电池是将太阳能转化为电能。下图是水力发电的示意图,据图回答下列问题:(1)从能量转化的角度说明水电站的工作原理。(2)建设水电站选址时,从能量利用角度来看,你将选择图甲所示的A址还是选图乙所示的B址?并说明理由。知能演练·提升1.A电饭锅、电热水壶、电热毯等都是将电能转化为内能;而洗衣机工作时要转动,将电能主要转化为机械能,其中的主要部件是电动机。2.C电视机不用时切断电源,减少待机耗电;离开教室随手关灯,可减少用电时间;尽量少开启电冰箱门,可减少电冰箱的工作时间。选项A、B、D都能节约用电,夏天空调调得很低,会延长空调的工作时间,耗电增多。3.A电能的常用单位为kW·h,俗称“度”。换算关系1kW·h=1度。4.D电能转化为其他形式的能的过程也就是电流做功过程,消耗了多少电能,就有多少电能转化为其他形式的能。电能表上的读数是电能表自使用以来用电器消耗的电能之和。一个月消耗的电能等于月末读数减去月初读数。5.D通过小灯泡的电流I=UR=6V4Ω=1.5A,通电1min后,电流通过小灯泡所做的功是W=UIt=6V×1.5A×6.B电能表上的电流值,代表标定电流,即长时间稳定工作时不许超过的最大电流,A错误;3200imp/(kW·h)表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,电能表上的指示灯闪烁3200次,B正确;220V表示这个电能表应该接在220V的电路中使用,C错误;电能表的示数应读为7624.1kW·h,D错误。7.解析该充电宝一次充满电后储存的电能W=UIt=5V×12000×10-3A×3600s=2.16×105J;充电和放电是相反的过程,充电时是把电能转化为化学能,放电时是把化学能转化为电能。答案2.16×105化学8.解析每天消耗的电能W1=0.7×3.6×106J=2.52×106J;每月消耗的电能W2=0.7kW·h×30=21kW·h;每月的电费为(0.65×21)元=13.65元。答案0.72.52×1062113.659.解析关闭其他用电器,只用电热水器给水加热,电热水器在这段时间内消耗的电能W=7626.9kW·h-7624.8kW·h=2.1kW·h=7.56×106J;消耗电能的87%被水吸收,即Q吸=87%W,由Q吸=cmΔt有cmΔt=87%W,所以水的质量m=87%WcΔ答案2.17.56×1061810.解析(1)由电路图可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,根据欧姆定律可得,通过R2的电流I2=U2R2=10V20(2)串联电路中各处的电流相等,则通过R1的电流I1=I2=