人教版九年级物理下册：第18章 第1节 电能 电功（导学案）

第十八章电功率三环：自学展示反馈8电功和电功率是中学物理教学中的重点和难点，具有综合性强、定量规律多、探究内容多等特点.本章内容包括电功和电能、电功的测量、电功率、测量小灯泡的电功率、电流的热效应等内容，是在学生掌握了电流、电压、电阻、欧姆定律等内容和学会使用电流表、电压表、滑动变阻器的基础上学习的.本章共分4节：1.第1节“电能电功”，本节先从生活中的微波炉、电风扇、白炽灯等消耗电能的事例来引入电能、电功的概念，并讲述了电能生产和应用中的能量转化情况；然后引导学生通过实验探究电流做功与哪些因素有关，帮助学生掌握电功的计算公式W=UIt的运用；最后介绍电能表的使用及其相关计算.2.第2节“电功率”，本节首先通过实验观察电能表铝盘转动的快慢，比较不同用电器的电流做功的快慢，从而引入电功率的概念；然后根据电功率的定义，推导出电功率的计算公式，最后通过用电器的铭牌，让学生体会额定功率与实际功率的区别和联系.3.第3节“测量小灯泡的电功率”，本节内容是一个纯粹而完整的实验探究.在进行实验前要求学生掌握用伏安法测定小灯泡电功率的原理P=UI，要求学生会自己设计实验电路、选用实验器材、设计实验记录表格、有序地进行实验、读取数据、计算小灯泡的电功率.4.第4节“焦耳定律”，本节从能量转化的角度提出用电器为什么会发热，从而引入电流的热效应的概念，并且展开了研究.本节内容可以分为两部分：第一部分通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关，进而学习焦耳定律；第二部分学习电流的热效应在科研、生产、生活中广泛应用的实例.【教学目标】1.在知识与技能方面：①知道电功的公式（W=UIt）及单位，能正确使用电能表测电功.②知道电功率的物理意义、公式（），并能进行简单计算；能理解和区分用电器的额定功率和实际功率.③知道用伏安法测定小灯泡电功率的原理，知道如何测定小灯泡的额定功率和实际功率.④知道电流的热效应与导体的电阻、通过导体的电流、通电时间的定量关系；知道生活、生产中电流热效应的应用和防止.2.在过程与方法方面：①通过实验探究电流做功与哪些因素有关，培养学生的科学探究能力，并体会等效替代的思想.②通过实验让学生体会额定功率与实际功率，培养学生的观察能力，体会比较和类比的科学方法.③通过实验，培养学生设计实验能力、实验操作能力、分析处理数据能力.3.在情感、态度和价值观方面：通过讨论和交流，培养合作学习的意识和态度；通过评估交流，培养学生的创新精神；通过实验过程，培养学生精益求精的实验态度和尊重事实、探求真理的科学态度..【课时建议】本章共有4节，建议8课时：第1节电能电功………………………1课时第2节电功率…………………………2课时第1课时初步认识电功率第2课时电功率的综合应用第3节测量小灯泡的电功率……………1.5课时第4节焦耳定律…………………………2课时第1课时焦耳定律第2课时电热的利用和防止本章复习训练……………………1.5课时1.控制变量法：在实验探究影响电流产生热量多少的因素时，要探究电流对电热的影响，控制电阻、通电时间一定，改变电流大小.2.转换法：电流产生的热量无法直接观察到，利用U形管两管液柱高度差的大小反映电流产生热量的多少.3.公式法：在学习电功的计算公式时，纯电阻电路中可以利用欧姆定律进行代换得到更多的计算公式.8 第1节电能电功8课题电能电功课型新授课教学目标知识与技能1.了解电能的各种来源与应用.2.知道电能及电功的单位.3.学会使用家庭电能表，能利用电能表做简单的计算.过程与方法1.通过学习电能表，培养学生观察、分析问题的综合能力.2.通过应用电能表，培养学生用理论知识解决简单实际问题的能力.情感、态度与价值观1.通过了解电能在人类社会中的作用，充分认识电能的重要性，养成节约用电的好习惯；培养学生爱护自然、节约能源的良好意识.2.通过了解各种各样的发电厂及新型的电力能源，激发学生热爱科学、勤奋学习的极大热情.教学重点从电能的各种来源与各种应用来学习电能，电能表的使用.教具准备电能表、电池、开关、若干导线、电动玩具车、多媒体课件等.教学难点电能的单位、电功的概念，能利用电能表做简单的计算.教学课时1课时课前预习1.电能（1）电能的生产和应用：电能产生的过程是把其他形式的能转化为电能的过程；用电器工作的过程是电能转化成其他形式能的过程.例如电灯泡将电能转化成光能，电动机把电能转化成机械能，电热器将电能转化成内能.（2）电能的单位：电能的国际单位是焦耳，简称焦，符号是J.电能的常用单位还有千瓦时，符号是kW·h.1kW·h=3.6×106J.2.电能表：电能表用来测量用电器在一段时间内消耗的电能.某段时间内用电的度数等于计数器前后两次读数之差.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电能发生了转化，电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间的长短都有关系.计算公式：电功W=UIt.巩固复习教师引导学生复习上一章内容，并讲解学生所做的习题（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.小组问题探讨：1.电能是怎样产生的？2.电功和机械功有什么相同点和不同点？8 新课导入师上两章我们学习了电压、电阻和欧姆定律，现在的生活已经越来越离不开电了，这些电是从哪里来的？它是否也具有能量？下面我们看一段视频，了解一下这方面的知识.教师用多媒体播放视频：介绍各种各样的发电设施，进一步激发同学们的学习兴趣，引入电功和电能的课题.进行新课电能1.电能的生产和应用教师结合生活实际，引导学生谈谈电在生活中充当一个什么角色，在电能的应用过程中有怎样的能量变化.生1：电可以让灯泡发光，电能通过灯泡转化成了光能.生2：电能还能转变成热能，如电饭锅、电炉、电热水器……（教师演示实验：给电动玩具车装上电池，合上开关，电动玩具车会运动起来.）生3：这是电能转化成机械能.同学们回答得很对，电能可以转化成我们需要的能量，如光能、热能、机械能等.反过来人们也可以把许多形式的能转化成电能.下面我们就一起来学习各种能量与电能间的转化.教师用多媒体播放课件“各种能量与电能间的转化情况”的图片（如下图），并结合实际例子讲解.上图中左半部分是其他形式的能转化为电能的过程，其中发电机、电池为电源，所以我们说电源是提供电能的装置.右半部分是电能转化为其他形式能的过程，也就是电能的利用.【例1】现代生活离不开电，因为电能可以极为方便地转化为其他形式的能.观察商场里的用电器，按下列要求各填一种用电器的名称.备课笔记8 规律总结：1.用电器是将电能转化为其他形式的能的装置.2.常见的用电器可分为两类：一类是将电能全部转化为内能的装置，如电饭煲、电热毯等；另一类是只有一部分转化为内能的装置，如电动机、电风扇、蓄电池(充电过程)等.进行新课（1）电能转化为声能、光能的用电器：；（2）电能转化为热能的用电器：；（3）电能转化为机械能的用电器：；（4）电能转化为声能的用电器：.解析：电能转化为声能、光能的过程，对应的家用电器的特征是发声、发光，电视机符合这种特点；电能转化为热能的过程，对应的家用电器的特征是发热，电热毯符合这种特点；电能转化为机械能的过程，对应的家用电器的特征是转动或运动，洗衣机符合这种特点；电能转化为声能的过程，对应的家用电器的特征是发声，收音机符合这种特点.答案：（1）电视机（2）电热毯（3）洗衣机（4）收音机教师总结：随着我们生活水平的不断提高，用电的领域会越来越多，电对我们的作用也会越来越重要.所以，我们在大力开发无污染、低能耗的电力资源的同时，一定要养成节约用电的好习惯.板书：在现代社会中，电能来源广泛、应用方便.2.电能的单位师请同学们思考你家一个月消耗多少电能？电能的单位是什么？生：听爸爸说过这个月用了180“度”电，电能的单位是“度”吧.“度”就是电能的单位，它的学名叫千瓦时（kW·h）.物理学中更常用的电能单位是焦耳（J）.板书：1度=1千瓦时（kW·h）=3.6×106焦耳（J）教师总结1度（1千瓦时）电的作用：可以使电炉炼钢约1.6kg；采掘原煤约100kg；洗衣机工作约2.7h;电车行驶约0.85km；灌溉农田约330m2；电脑工作约5h.电能的计量——电能表师电能的大小可以用专门的测量工具——电能表来测量.教师出示电能表的实物，介绍其大致的外形、表盘上各量的含义及在电路中的接法.（可用多媒体展示）电能表(多媒体课件)1.数字盘上一共有五位数字，但最后一位是在红色框里的，它和前面四位数字不一样，红框表示小数点，红框里面的数是小数点后面的数.2.读数方法：一段时间内电能表的计数器上前后两次读数之差，就是这段时间内用去的电能.3.表盘上各个数字符号的含义：（1）“50Hz”指电能表应在50Hz的交流电路中使用．它是一只交流电能表.（2）“10（20）A”指这个电能表的标定电流为10安培，额定最大电流为20安培.持续（长时间）使用时电路中的电流不能超过20安培，否则会烧坏电能表.8 备课笔记小组问题探讨：1.每家每月大约会用多少电？2.怎样知道用了多少电?进行新课（3）“600Revs/kW·h”指电能表转过600转时，接在电路里的用电器消耗的电能是1kW·h.4.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，它们的示数差即是所求的电能值.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铭牌数据的含义，求出电能表转1转时消耗的电能值.例如，“3000R/kW·h”的含义是，接在电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表上的转盘转过3000转.故其转1转时消耗的电能为：【例2】（多媒体展示）某同学家里上月底抄表时，电能表示数为；本月底抄表时，电能表的示数为.该家庭本月用电度，合J，若电费价格为0.60元/（kW·h）,则应付电费元.（结果保留一位小数）解析：电能表表盘上的示数单位是kW·h，把电能表接入电路中，电能表计数器上前后两次读数之差，就是这段时间内的用电量.计算时需注意，读数的最右一位为小数，所以该家庭本月用电量为9695.9kW·h-9558.7kW·h=137.2kW·h=137.2×3.6×106J=4.9×108J，电费为0.60元/（kW·h）×137.2kW·h=82.3元.答案：137.24.9×10882.3【例3】如果甲、乙、丙三位同学家的电能表上分别标出600Revs/kW·h、1200Revs/kW·h、3000Revs/kW·h.则这三位同学家：（1）用电器均消耗1度电的时候，电能表转过的圈数分别是多少？（2）电能表均转一圈，消耗的电能分别是多少焦耳？（3）若甲同学家单独让一用电器工作一段时间，他家电表转了20圈，则消耗了多少电能？学生讨论、演算，教师请三名同学上台板书，分别计算（1）、（2）、（3）问.解：（1）三位同学家用电器消耗1度电，电能表转过的圈数分别是600转、1200转、3000转.（2）电能表转过一圈，用电器消耗的电能分别是：甲：乙：丙：（3）甲同学家电表转过20圈，消耗的电能为：通过大家的努力，同学们对现在普遍使用的电能表已经有了一定的了解.现在请同学们打开教材P89页了解另外一种电能表——IC卡电能表.IC卡电能表有许多优点，比如说它不用工人师傅每月查电表，节省许多人力，还能避免出错，省去了收电费时的许多麻烦.IC卡中的金额用完后，电能表便自动切断电源，能完全杜绝少数人光用电不愿意交电费的现象.8 备课笔记课外拓展：电能表的分类电能的计量具有重要的意义，19世纪开始诞生了计量电能的电能表.根据其用途，一般将电能表分为测量用电能表和标准电能表两大类。测量用电能表又可以分成以下不同的类别。(1)按其结构和工作原理的不同可分为感应式(机械式)电能表、静止式(电子式)电能表和机电一体式(混合式)电能表.(2)根据接入电源的性质可分为交流电能表和直流电能表.(3)按其准确度等级一般分为3级、2级、1级、0.5级等不同等级的电能表，近年来又增加了0.55和0.25级静止式电能表.(4)按照表的安装、接线方式又可以分为直接接入式和间接接入式(经互感器接入式)两种电流表.(5)按平均寿命的长短，单相感应式电能表又分为普通型和长寿命技术电能表.(6)根据付款方式的不同还分为投币式、磁卡式、电卡式(IC卡)等预付费电能表.电功师人们利用电能的过程，就是电能转化成其他形式能的过程，有时也用电功W（即电流做的功）来表示.因此，我们说消耗了多少电能，就有多少电能转化为其他形式的能，或者说电流做了多少功.（电功的单位和电能一样，是焦耳）教师总结：实验证明，用电器消耗的电能（做的功）跟它的通电时间、通过它的电流和它两端的电压成正比，可以用公式表示为W=UIt.教师用多媒体播放课件“电功的计算公式”，并讲解.电功的计算公式：（多媒体课件）①定义式：W=UIt.U表示某段电路两端的电压，单位是V；I表示通过该电路的电流，单位是A；t表示通电时间，单位是s;W表示电流在该段电路上所做的功，单位是J.②应用公式过程中的“同一性”：③导出式：教学板书思想方法：在学习电功的计算公式时，可借由欧姆定律得出其他推导式.规律总结：串、并联电路中电功特点及分配关系8 ①串联电路和并联电路中，电流所做的总功等于各部分用电器电流所做的功之和，即W=W1+W2.②串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其电阻值成正比，即W1∶W2=R1∶R2.③并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其电阻值成反比，即W1∶W2=R2∶R1.课堂小结这节课我们学习了电能，认识到电能是连结其他形式能的纽带，电能的单位是“度”即千瓦时，国际单位制中电能的单位是焦耳，简称焦；它们的换算关系为1度=1千瓦时（kW·h）=3.6×106焦耳（J）；电功是电能转化为其他形式能的过程，它的单位与电能的单位是一致的；电能的大小用电能表来测量，电能表上的一些符号表示的含义我们要搞清楚，这对正确使用电能的用途很大.教材习题解答想想议议（P89）随着信息技术的发展，出现了远程售电系统，方便了用户交费.另外，阶梯电价、分时电价等计费方式的出现，改变了人们的用电方式.请你在课外查找相关信息，并与同学互相交流.解:阶梯电价是把户均用电量设置为若干个阶梯分段或分档次定价计算费用，对居民用电实行阶梯式递增电价可以提高能源效率；分时电价是指根据电网的负荷变化情况，将每天24小时划分为高峰、平段、低谷等多个时段，对各个时段分别制定不同的电价水平，以鼓励居民合理安排用电时间，削峰填谷，提高电力资源的利用效率.动手动脑学物理（P90）1.一个电能表，表盘上表明“720Revs/(kW·h)”，这表示什么意思？解：每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转过720转.2.小明家中一周前、后电能表示数如图所示，小明家所在地区每度电的电费是0.6元，请你估算他家每个月需要付多少电费.记下你家电能表今天的示数，和一周后的示数对比.根据你家所在地的电费标准，估算你家一个月应交多少电费.解：每月用电约（823.3kW·h-781.5kW·h）×4=167.2kW·h,电费约0.6元/（kW·h）×167.2kW·h≈100.3元.3.一个小灯泡的两端加2.5V电压时电流是0.3A，它在这种情况下通电2mIn，电流做了多少功？消耗的电能是多少？解：电功W=UIt=2.5V×0.3A×120s=90J,电流做了90J的功，消耗的电能为90J.4.有一块手机用的锂电池，上面标明电压为3.7V，容量为1130mA·h，它充满电后，大约储存了多少电能？解：容量1130mA·h表示I=1130mA=1.13A时，t=1h=3600s，所以储存的电能W=UIt=3.7V×1.13A×3600s=15051.6J.难题解答【例4】把一个阻值为18Ω的小灯泡和一个阻值为6Ω的定值电阻，串联接在12V的电源上，求1mIn内电流通过小灯泡所做的功.解析：先算出通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压，再根据W=UIt算电功.答案：通过小灯泡的电流小灯泡两端的电压U1=IR1=0.5A×18Ω=9V1mIn内电流通过小灯泡所做的功W1=U1It=9V×0.5A×60s=270J.备课笔记8 布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并预习下一课时教学反思1.由于这是一章的开始，许多知识没办法说明理由，只能先硬性地记住就可以了，如电能的单位为什么是“度”，它又为什么叫千瓦时等有待于我们以后通过学习解决，在此不必为了这样的问题而做过多解释.2.电能的概念学生有一定的实际基础，引起学生兴趣的地方也就在这里，所以关于能的转化问题是激发学生兴趣、调动他们积极性的关键.3.本节教材中并未出现电能的计算公式，学生可能会提出这样或那样的问题，可以给学生留下思考的空间：例如不同的用电器工作时消耗电能的多少与哪些因素有关？这样为后面的学习奠定基础.教学过程中老师的疑问：教师点评和总结备课笔记8