第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议

第3节跨学科实践：为家庭节约用电提建议【巩固复习】教师引导学生复习上一节所学内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【项目提出】电能是生产生活中所需要的重要能源，我们要从身边的点点滴滴做起，注意节约用电.师你的家中有没有浪费电的现象？生1有.生2不太清楚.请你了解家中的用电情况并提出节约用电的建议.【项目分析】要节约用电首先要了解家中用电情况，然后才能提出有针对性的建议.具体任务如下.1.调查家中的用电情况.2.了解用电器的耗电情况.3.提出节约用电的建议.4.评估采纳节电建议后的效果.【项目实施】师同学各自进行调查，做好记录.1.调查家中的用电情况我们可以通过电能表计算家中一段时间（例如一周）内消耗的电能，也可以通过上网等手段从电网公司直接了解家中每天或一段时间内消耗的电能.2.了解用电器的耗电情况家中的电热水器、空调等用电器都会消耗电能.通过设计表格等方法记录这些用电器的耗电情况，包括每天工作的时长、工作的状态、消耗的电能等.例如，对于电风扇就可以记录它每天工作的时长、处于的挡位等.我们通过用电器的铭牌或说明书就能知道一个用电器工作时的电功率，再结合它的工作时间，就可以计算出它一天消耗的电能.电热水器、空调等用电器的工作状态不同时，消耗的电能也不同.可以利用如图18.3-1所示的电力监测仪直接测量它们消耗的电能.3.提出节电建议师请同学们根据调查结果，从用电器的使用时长、使用状态等角度，总结一些节约用电的建议.例如，出门时应注意随手关灯；电热水器、电饭锅在保温或计算机在待机状态时也会消耗电能，若长时间不使用，应关闭电源；空调制热时温度设定太高或制冷时温度设定太低，就会消耗较多的电能，因此应合理设定空调温度，等等.4.评估节电建议的效果师总结节电建议，与家人商量后，按照节电建议实施一段时间，看看你家消耗的电能是否减少.若减少了，计算比采取节电措施前减少了多少.生和家人一起实施节电计划，记录用电情况，过一段时间再进行对比.【展示交流】把家中的用电情况、节电建议以及实施效果整理后分享给其他同学，看看哪些同学的节电措施更全面、更有效.汇总同学们的发现、改进建议，形成一份综合性的研究报告，共同为家庭提供实用的节电建议.知能演练提升能力提升1.将规格都是“220V150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中,正常工作相同时间,以下说法正确的是()A.三个用电器均能将电能全部转化为内能B.根据R=U2C.三个用电器消耗的电能一样多D.三个用电器产生的热量相等2.陈师傅在检修一只1000W的电炉时,发现电炉丝断了一小截,他用一段较细一些但由同种材料制成的电炉丝将残缺部分补接至原长,这样再接入原电路中时,其实际发热功率将()A.小于1000WB.等于1000WC.大于1000W D.无法判断3.当温度下降到很低时,部分导体电阻会突然消失,这种现象称为超导现象,假如白炽灯灯丝、电动机内线圈、电饭锅的发热板、电熨斗发热电阻都是用超导材料制作的,则通电后下列说法正确的是()A.灯仍发光B.电动机运转且效率比原来更高C.电饭锅仍能煮饭D.电熨斗仍能熨衣服4.关于电热和电热器有以下几种说法,正确的是()A.电热只有积极作用而无消极作用B.电热器的电阻越大,电流通过它时产生的热量就越多C.电炉、电烤箱、电吹风、电熨斗、电风扇等都是电热器D.500W的电热器连续正常工作2h就消耗1kW·h的电能5.下图是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气,通电一段时间后,右侧U形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是()A.左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大B.该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系C.该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟电阻大小的关系D.U形管中液面高度发生变化是由U形管中液体的热胀冷缩造成的6.电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,而连接的导线却不怎么热,主要原因是()A.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流B.导线的绝热皮隔热C.导线的电阻远小于电阻丝的电阻D.导线散热比电阻丝快7.如图甲所示,把电阻R与灯L接在3V的电源上,电阻R与灯L的U-I图像如图乙所示,当S闭合时,电路消耗的功率为W,通电2min电阻R产生的热量为J。

8.甲、乙两只电炉分别标有“220V500W”和“220V1000W”字样,把它们串联在220V的电路中。在相同时间内产生热量较多的是,将它们并联在电路中,产生热量较多的是(选填“甲”或“乙”)。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率的比为。

★9.探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关的实验中。如图甲和乙所示,两透明容器中密封着等质量的空气,两容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端,通电一定时间后,比较两个U形管中液面高度差的变化。(1)在图甲中,通过两电热丝的电流;该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的的关系。

(2)图乙所示实验是探究电流通过导体产生的热量与通过导体的的关系。

(3)在该实验中,我们是通过观察U形管中液面的来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。

(4)英国物理学家焦耳通过大量实验,最先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的成正比,跟成正比这个规律,即焦耳定律,其表达式为。

探究创新★10.电吹风是现代家庭常用的电器,右图是小华家中使用的电吹风。使用过程中,她发现电吹风既可以吹热风,又可以吹冷风。根据这个现象她断定:在电吹风中有带有风扇的电动机和可以发热的电热丝。根据电吹风能够单独输出冷风的现象,她认为电动机和电热丝是并联的。图甲、乙是她根据现象分析画出的两个电路图。(1)你认为上述两个电路,哪一个更符合实际情况?(2)小华查看说明书得知,该型号电吹风的正常工作电压为220V,且吹热风时的功率为460W,吹冷风时的功率为20W,求电吹风正常工作且吹热风时,电热丝的功率、电阻及1min内电流通过电热丝所产生的热量。知能演练·提升1.C电烙铁工作时,能将电能全部转化为内能;电风扇、电视机工作时,其消耗的电能不只是转化为内能,还会转化为其他能量,故A错误。虽然三个用电器的规格相同,但公式R=U2P只适用于纯电阻用电器,即利用该公式能计算电烙铁的电阻,不能计算电风扇和电视机的电阻,事实上它们的电阻也是不相同的,故B错误。三个用电器都在额定电压下工作,实际功率相同,都是150W,由W=Pt可知,相同时间内三个用电器消耗的电能一样多,故C正确。电烙铁工作时,电能全部转化为内能,因此正常工作相同时间,电烙铁产生的热量最多,故2.A由题意可知,修补电路所用的电炉丝与原来的电炉丝长度、材料相同,但横截面积较小,因此电炉丝修补后的电阻比原来增大了,根据公式P=U2R可知,在U不变,R增大时,P将减小,因此选项3.B白炽灯发光、电饭锅煮饭、电熨斗熨衣服都是利用电流热效应来工作的,假如它们用超导材料制作,由于电阻为0,根据焦耳定律Q=I2Rt,可知它们都不能工作。而电动机工作时电能主要转化为机械能,由于电流热效应,同时线圈发热,如果线圈电阻为0,则电能全部转化为机械能,减少了能量损耗。4.D电热既有利也有害,选项A错误;根据Q=I2Rt,电流通过电热器产生的热量由电流I、电阻R和通电时间t共同决定,电阻越大,产生的热量不一定越多,选项B错误;电吹风、电风扇不是电热器,选项C错误;500W的电热器连续正常工作2h,消耗的电能W=Pt=0.5kW×2h=1kW·h,故选项D正确。5.C容器中的两个电阻丝串联,通过它们的电流I与通电时间t相同,由焦耳定律Q=I2Rt可知,左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻,故A错误;在装置中,容器中的两个电阻丝串联,通过它们的电流I与通电时间t相同,左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻,所以实验是为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系,故B错误,C正确;U形管中液面高度发生变化是由透明容器中密封着等量的空气的热胀冷缩造成的,故D错误。6.C电炉在使用时,电阻丝和导线串联,I电阻丝=I导线,通电时间t相同,因为Q=I2Rt,R电阻丝>R导线,所以电流产生的热量:Q电阻丝>Q导线,从而出现电阻丝热得发烫,但跟电炉丝连接的导线却不发烫的现象,故C符合题意。7.解析由题图甲可知,电阻R与灯L并联接在3V的电源上,因并联电路各支路两端的电压相等,则电阻R与灯L的电压都为3V;由题图乙可知,通过电阻R与灯L的电流IR=IL=0.3A,电路中的总电流I=IR+IL=0.3A+0.3A=0.6A,电路消耗的功率P=UI=3V×0.6A=1.8W;通电2min电阻R产生的热量Q=WR=UIRt=3V×0.3A×2×60s=108J。答案1.81088.解析由P=U2R得,电炉的电阻R=U2P,因为甲、乙两只电炉的额定电压相同,额定功率P甲<P乙,所以甲、乙两只电炉的电阻R甲>R乙,通过甲、乙两只电炉的电流I甲=I乙,根据Q=I2Rt可知,在相同时间内产生的热量Q甲>Q乙,故串联时产生热量较大的是甲;将它们并联在220V电路上,根据并联电路中各支路两端的电压相等,即U甲=U乙=220V,可知两电炉的实际功率等于额定功率,即P甲=500W,P乙=1000W,根据Q=W=Pt可知,在相同时间内产生的热量Q甲<Q乙,故并联时产生热量较大的是乙;甲电炉的电阻为R甲=U额2P额甲=(220V)2500W=96.8Ω,乙电炉的电阻为R乙=U额2P额乙=(220V)21000W=48.4Ω,串联在220V电路中甲消耗的实际功率为P实甲=I实2R甲=UR甲+R乙2×R甲=220V96答案甲乙4∶99.答案(1)相等电阻(2)电流(3)高度差(4)电阻通电时间