2019-2020年九年级物理全册《第十一单元 电功和电热》教案 新人教版.doc

2019-2020年九年级物理全册第十一单元 电功和电热教案 新人教版教学内容与目的要求1、知道电功及其单位，掌握电功的公式，知道电能表是测量电功的仪表2、掌握电功率的概念，理解额定功率3、理解焦耳定律，知道电热器的原理4、会测小灯泡的电功率知识重点与学习难点1、理解电功的概念2、理解电功率的概念，掌握电功率的计算公式3、理解额定功率和实际功率的概念4、理解焦耳定律及有关计算方法指导与教材延伸1、怎样理解电功这个物理量电流做功的过程就是电能转化为其它形式能，如：内能、机械能和化学能等的过程。电功的计算公式W=UIt是电功的基本计算公式，适用于任何电路。根据W=Pt，也可以计算电功，但是，根据I=U/R推出的电功的两个计算公式：和只适用于计算将电能完全转化为内能的用电器的电功。电功的单位是焦耳，常用的电功单位是千瓦时（度）。1千瓦时=焦耳2、怎样理解电功率这一物理量电功和电功率是既有联系又有区别的两个物理量。电功率表示电流做功的快慢，即电流在单位时间内做的功。公式P=UI是计算电功率的基本公式。另两个公式P=I2R，P=U2/R，这两个公式是根据P=UI结合欧姆定律I=U/R推出的，仅适用于将电能完全转化为内能的用电器或电路。3、额定功率和实际功率（1）额定电压（U0）：用电器正常工作的电压。（2）额定功率（P0）：用电器在额定电压下的功率。（3）实际电压（U）：实际加在用电器两端的电压。（4）实际功率（P）：用电器在实际电压下的功率。当U U0时，则P P0 ；灯很亮，易烧坏。当U U0时，则P P0 ；灯很暗，当U = U0时，则P = P0 ；正常发光。（同一个电阻或灯炮，接在不同的电压下使用，则有 ；如：当实际电压是额定电压的一半时，则实际功率就是额定功率的1/4。例“220V100W”是表示额定电压是220伏，额定功率是100瓦的灯泡如果接在110伏的电路中，则实际功率是25瓦。）4、焦耳定律焦耳通过大量实验精确地确定了电流产生热量跟电流强度、电阻和时间的关系：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。即：Q=I2Rt。它适用于任何用电器热量的计算。在仅有电流热效应存在的电路中，电能全部转化成了内能，而没有转化为其他形式的能，这时电流产生的热量等于电流所做的功。即Q=W。再根据W=UIt和U=IR可推导得出Q=I2Rt。焦耳定律的公式也可以表述为，用它解决某些问题比较方便，但必须注意它适用于只存在电流热效应的电路中。例题选讲例1、灯泡L1和L2串联在电路中，L1的电阻比L2大，在相等的时间里，电流做的（ ）A、L1灯做的功多 B、L2灯做的功多 C、两灯一样多 D、无法确定例2、把“12V、8W”的电灯接到9V的电路中，它的实际功率为多大？例3、现有甲、乙、丙三盏灯，分别标有“220V、40W”、“110V、40W”、“36V、40W”的字样，它们均在额定电压下工作，比较它们的亮度，哪一盏灯最亮。例4、一台“220V、1000W”的电炉，想把它改装后接到110伏的电源上，但功率保持不变，以下哪个措施是正确的（ ）A、将电炉丝截掉一半后接入电路 B、将电炉丝截掉四分之三接入电路C、将电炉丝分成等长的两段，然后并联接入电路 D、将电炉丝截掉四分之一后接入电路例5、标有“6V、3W”的灯L1和标有“6V、1W”的灯L2串联后接在12伏的电源上，求灯L1的实际功率。例6、今有“6V、6W”的电灯L1和“6V、1.5W”的电灯L2各式各一盏，把它们分别接到电压6伏的电源上，要求两灯具有同样的亮度，应在哪一盏灯的电路里串联一个电阻？阻值为多大？例7、如图所示，两盏灯L1和L2串联接入电路，合上开关后两灯均正常发光，电压表和电流表均有示数，突然两灯先后熄灭，同时发现电压表示数变为零，电流表示数先增大后变为零，电路发生故障的首要原因是（ ）A、L1断路 B、L2断路 C、L1短路 D、L2短路例8、如图所示，一个标有“6V ，3.6W”字样的小灯泡L和最大阻值为50的滑动变阻器R串联后接在电源电压U 恒为6V 的电路中，设灯泡电阻不变，则下列判断不正确的是（ ）A无论如何移动滑片P，电路中总功率不会超过2W B移动滑片P，电路中总功率最小值为0.6WC当滑片P滑到某个位置时，L和R 的电功率相等D当滑片P由a滑向b的过程中，灯泡L的电功率一直是减小例9、如图所示，小灯泡L标有“6V 3.6W”，滑动变阻器R 最大值为10欧，当滑片P移到a端，小灯泡正常发光。试求：电源电压和小灯泡电阻。当滑片P移到b端时，闭合S，你还能求出哪些物理量？例10：如图是供电设备向居民楼用房户输电的示意图。为保证居民楼内的用户所有用电器都能正常工作，居民楼的输入导线间的电压必须保证为220V，当居民楼内消耗的功率为44千瓦的时候，问：通过输电线的电流为多少安？若输电线的总电阻为0.1欧，供电设备的输出电压是多少伏？居民楼内由于家用电器的增加，将向供电部门申请“增容”，即增加用电功率，当居民的用电器的额定功率由44千瓦增加到88千瓦所有用电器均在正常工作时，输电线路损失的功率比“增容”前增加了多少？若要求减少输电线损失的功率，用学过的公式及知识说明应采取的措施。例11：市场上有一种双能源太阳能热水器,晴天享用太阳能，阴天可用电加热，如图，该热水器电路图。电热管R标有“220V 1100W”，R0与R构成保温电路。当K连到2时，电热管正常工作，给水箱里的水加热；当K连到3时，热水器处于保温状态，保温功率为100W。求R、R0的值。保温时R实际功率是多少？例12如图所示是某同学家庭电路中的电能表.若照明灯泡的规格为“220V 60W”,两孔插座接一台“220V 100W”的电视机,三孔插座接一台“220V 280W”的电饭锅,当它们全部工作时,通过电流表的电流是多大?如果某一天电灯和电视机都使用了5h,电饭锅使用了1h,这一天它们消耗了几度电?如果该同学家中添置了一台铭牌标示为“220V 600W”的电热水器,他想测试一下标示的功率与实际使用时的功率是否相符,他让这台电热水器单独工作,用手表计时,结果10电能表的转盘转了250转.请计算说明电热水器的实际功率是多大.例13：如图,是一个电热毯示意电路图,R0是电热毯中的电阻丝,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. 用学过的公式推理说明开关S断开时,电热毯是处于加热状态还是保温状态? 若要求在保温时电流通过电阻线R0每分钟有60焦的电能转化为内能,电阻R的阻值是多大?例14：某同学在做完“测定小灯泡的电功率”的实验后（所用小灯泡的额定电压为2.5伏），及时完成了实验报告。实验报告中他设计了表格。如该同学对实验现象的观察和数据的记录都正确，请你指出他所设计的表格中的错误。专题练习一、填空1电流做功的过程，就是电能 的过程，电流做多少功，就有多少电能 。2“PZ220 40”的灯泡接在220伏的电路上工作 小时消耗1度电，改接在110伏的电路是，功率为 瓦，额定功率为 瓦。3甲灯标有“220V 40W”，乙灯标有“110V 40W”，将它们分别接在电路中，都能正常发光，则甲、乙两灯实际功率之比为 ，甲、乙两灯通过的电流之比为 ，甲灯的电阻是欧，甲、乙两灯的电阻之比为 。4电热器是利用电流的 制成的加热设备，它的发热体是由 、 的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。5我国大亚湾核电站一号机组的发电功率为。若这个机组连续工作一天，输出的电能为 。6把标有“6V ，3W”和“6V ，6W”的两盏电灯串联后接入电路中，如果让其中一盏灯正常发光，另一盏灯的实际功率不超过额定功率，则该电路两端的电压应为 V，两灯消耗的实际总功率为 W。7如图所示电路，电源电压不变，。当S1闭合、S2断开时，电流表的示数为0.1A；当S1和S2都闭合时，电流表的示数为0.4A，在10min内电流通过R1与R2做功之比W1:W2 。8下表为某型号双缸洗衣机的铭牌在额定电压下洗衣时，通过洗衣机额定电压220V频率50Hz洗衣功率330W脱水功率300W最大电流5A的电流为 A；若洗衣用20min，脱水用10min，则该洗衣机消耗的电能共是 KWh。 9甲、乙两个用电器并联在电路中，它们的电阻之比为R甲：R乙1：3，则通过它们的电流之比I甲：I乙 ，它们的电功率之比P甲：P乙 。10如图所示，电源电压恒定，定值电阻的阻值R10，滑动R、的规格为“20 1A”。闭合开关S ，当滑动变阻碍器接入电路的阻值在010范围内变化时，电流表的示数在0.3A0.6A的范围内变化，则电源电压为 V。当滑动变阻器接入电路的阻值分别是10和20时，滑动变阻器上所消耗的电功率之比等于 。11灯泡的灯丝断了再搭接上，接到原来的电源上，灯泡比以前更 了，这是因为灯丝电阻 ，消耗的功率 。12如图是电吹风机送热风时的工作电路。对应额定功率为1100W，正常工作10分钟，消耗电能 焦，则电动机的机械能一定小于 焦。二、选择题13下列各组中都属于电功单位的一组是（ ）A焦耳，伏特安培，千瓦时 B焦耳，伏特安培秒，千瓦时C瓦特，伏特安培秒，焦耳/秒 D瓦特，千瓦时，瓦特秒14家庭电路中正在使用的两盏白炽灯，若甲灯比乙灯亮，则 （ ）A甲灯灯丝电阻一定比乙灯的大 B甲灯两端的电压一定比乙灯的大C通过甲灯的电量一定比乙灯的多 D甲灯的实际功率一定比乙灯的大15电风扇、白炽灯、电烙铁三个用电器上都标有“220V 60W”字样，正常工作时，相同的时间内产生的热量（ ）A电风扇最多 B白炽灯最多 C电烙铁最多 D三者一样多16下列说法中不符合事实的是（ ）A一只鸡的质量大约为1.5千克B一只100瓦的白炽灯泡正常工作一小耗电1度C如果导体两端的电压是1伏，通过的电流是1安，这段导体的电阻就是1欧D拿起两只鸡蛋举高1米，做的功大约是1焦耳17如图所示电路中，电源电压保持不变，开关S闭合后，调节滑动变阻器滑片P的为2V。则关于该电路，下述判断不正确的是（ ）A电流表示数变小，电压表示数变B电流表示数变大，电压表示数变小C电阻R1消耗的功率增大D整个电路消耗的总功率减小18如图所示的电路中，电源电压保持不变，开关S闭合后，调节滑动变阻器滑片P的为位置，当灯泡L恰好正常发光时，电流表A的示数为0.5A，电压表V的示数为2V。则关于该电路，下述判断正确的是（ ）A电源电压是2V B灯泡的额定功率是1WC若滑片再向右运动，灯泡有可能被浇毁D若滑片再向左运动，A表示数将减小，V表示数将增大19如图所示是一位同学已经连接好的电路。闭合开关，并将滑动变阻器的滑片向A端移动，则不会观察到的现象是（ ）A电流表的示数逐渐减小 B电压表的示数逐渐减小C小灯泡越来越暗 D电路消耗的总功率增大20将“220V 25W”和“220V 40W”的两个灯泡先并联起来接到220V的电路中，后串联起来接入同一电路，则（ ）A两种情况下灯泡都能正常发光 B两种情况下灯泡都不能正常发光C并联接入时两灯消耗的总功率比串联时大 D串联接入时两灯消耗的总功率经并联时大21一个灯泡的灯丝烧断了，把断了的灯丝搭在一起，灯泡会更亮，其原因是（ ）A灯丝电阻增大，功率增大 B灯丝电阻减小，功率增大C灯丝两端电压增大，功率增大 D灯丝中电流增大，功率减小22图中所示的电路中，不计温度对灯丝电阻的影响，电源电压保持不变。当在ab间接入“6V 6W”的灯泡时，闭合开关，灯L恰能正常发光；断开开关，在ab间换接入一个“6V 4W”的灯泡后，再闭合开关，下列说法错误的是（ ）A灯L将变亮 B灯L将变暗C换接的灯可能烧坏 D电路总功率要变小23调无台灯的电路是由一只灯泡和一个电位器（滑动变阻器）串联组成。调节电位器的旋钮使灯由亮变暗的过程中，电路的总功率将（ ）A变小 B变大 C不变 D无法确定24四只相同的灯泡分成两组，两只灯泡并联，两只灯泡串联，分别接上电压相同的电源，如果这两组灯泡消耗的电能相等，则串联通电时间是并联通电时间的（ ）A8倍 B4倍 C2倍 D0.5倍25一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈电阻为2，线圈中电流为10A。这台电动机正常工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）AW=3800J，Q=200J BW=3800J，Q=3800J CW=72200J，Q=200J =DW=72200J，Q=3800J26一只标有“220V 100W”的灯泡（灯丝电阻不变）与一电阻串联后，接在220V电源上，电阻消耗的功率为10W，则此时（ ）A灯泡与电阻消耗的总功率为110W B灯泡与电阻消耗的总功率为100W C灯泡消耗的功率小于90W D灯泡消耗的功率大于90W27有甲、乙两只灯泡，分别标有“3V 1.8W”和“4.5V 1.5W”的字样，若将这两只灯泡接入一个电路，要使它们同时正常发光，下图所列方案中可行的是（ ）三、实验题28在测定额定电压为2.5V、电阻约为10的小灯泡的额定功率的实验中，某同学将器材连成如图所示的电路。请指出该电路连接中错误或不妥：a、 ；b、 。将上述错误或不妥改正后，闭合开关发现电流表有示数，但电压表无示数，灯泡也不发光，出现故障的原因是 。故障排除后，调滑动变阻，使灯泡正常发光，此时电流表示数如上图所示，则该灯泡的额定功率为 W。29按图示电路对额定电压为3.8V的小灯泡进行实验时，测得5组实验数据，并记录在表中，同时记录了小灯泡亮度变化情况。请你仔细分析实验数据和实验现象，回答以下问题： 小灯泡的额定功率是 W 小灯泡亮度变化规律是 。30某小组同学探究灯泡发光时的亮度与哪些因素有关。他们将九只不同规格的灯泡分别接入电路，使它们都正常发光，并用电压表和电流表分别测得灯泡正常发光时的电压和电流。该小组的同学仔细观察灯泡的亮暗程度，把九只灯泡分成三组，每组的亮暗程度相同，且第一组最亮，第二组其次，第三组最暗。实验中记录的有关数据分别如表19-3、表19-4、表19-5所示。分析比较实验序号1与4、2与5、3与6的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是： 。分析比较实验序号 的数据及观察到的现象，可得出的初步的结论是：当通过灯泡的电流相等时，灯泡两端的电压越大，灯泡越亮。请进一步综合分析比较表19-3、表19-4、表19-5中的数据及观察到的现象，并归纳得出结论。分析比较表19-3、表19-4或19-5中的数据及观察到的现象，可初步得出： 。分析比较表19-3、表19-4或19-5中的数据及观察到的现象，可初步得出： 。 31下面是小宇同学在实验室中研究电流产生的热量和哪些因素有关的实验过程记录，有不完整的地方，请你帮他填写完整。课题：研究电流产生的热量与哪些因素有关装置及原理：我们组的同学组装了如图所示的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大。通电后电流通过电阻丝产生热量使煤矿油的温度升高，体积膨胀，煤油上升的高度越 。实验过程： 接通电路一段时间，比较两瓶中的煤油哪个上升得高，实验结果是： 瓶中的煤油上升得高。这表明，电阻越大，产生的热量越多。 在两玻璃管中的液柱降回原来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做上述实验，通电时间与前次相同。在两次实验中，比较甲瓶（或乙瓶）中的煤油哪次上升得高。实验结果：在第二次实验中，瓶中煤油上升得较 。这表明，电流越大，电流产生的热量越多。 实验表明，通电时间越长，瓶中煤油上升得越高，电流产生的热量越 。我们小组的同学一起对实验现象进行归纳分析，找到了电流产生热量的多少和哪些因素有关。四、计算32电动自行车轻便、实用、无污染，很受人们喜爱。表是某种型号电动自行车的相关数据，若骑车人质量为80kg在2h内匀速行驶36km，根据表中数据，求： 这辆电动自行车在2h内克服阻力所做的功。 电动自行车匀速行驶时的工作电流。33给塑料加热要使其受热均匀，为此工厂里用热水浸泡加热，若所用热水质量为15kg，温度为98 oC，由于热量散失，每分钟热水温度会降低1oC。为维持水恒温，用电热丝给热水加热使其始终保持98 oC，已知电源电压210V，那么电热丝要选择多大的电阻？34为了缓解用电高峰电力紧张的矛盾，降低居民的用电费用，部分地区已使用了分时电（能）表，电费价目如下：小明家每天要用电水壶将质量为4kg、初温为20 oC的水烧开，已知气压为1标准大气压，水的比热为。求： 烧开的这些水吸收了多少热量？ 使用分时电表后，小明把烧水时间安排在低谷期，若不计热量损失，仅此一项，1个月（以30天计）比原来节省多少元电费？参考答案1A。 4C 7C 8A2、解：例3答：三盏灯的亮度完全相同，因为它们均在额定电压下工作，所以它们的实际功率也就是它们的额定功率均为40W。例5解： 例6、解：U= 若L1、L2直接接入6伏电路上均能正常发光，即P1=6瓦，P2=1.5瓦。今要求两灯具有相同的亮度，即L1的实际功率与L2的额定功率相同： P1=P2= L1的电路中应串联一个电阻RX起分压作用，如图所示 例9： 【解析】：当滑片移到端时，L正常发光，此时电源电压U=6V，则得小灯泡的电阻为当滑P滑到b端时：电路中的总电阻：电路中的总电流：电路中消耗的总功率：电灯L消耗的功率：滑动变阻器消耗的电功率：答案： 电源电压U=6V小灯泡的电阻 电路中的总电阻 电路中的电流 电路中消耗的总功率 电灯L消耗的功率 滑动变阻器消耗的电功率 滑动变阻器两端电压例10：【解析】： 由可知，导线上损失的功率与电流的平方和导线的电阻有关，减小输电线损失的电功率时，为保障用户的用电器正常工作，I不能减小，只能减小，随导线长度的变短而变小，随横截面积变大而变小，还跟材料有关。因居民楼到供电设备间距离不能变短，所以导线的长度不能变短，减小输电线的电阻应换用较粗的导线或改变输电线的材料（例如：铝线换成铜线），从而达到减小输电线损失功率的目的。例11：解： 。 时，只有接入电路，正常工作，故电源电压。时，和串联， 。 保温时,流过的电流有。消耗的实际功率。例1解: , 度 电能表转盘转250转,电流做功臣, (实际功率)说明:利用电能表测用电器的功率,通常采用了下列步骤: 首先按测量要求设计合理的测量电路图. 观察电能表,记下它每的转数N . 测量时使待测用电器工作,其他用电器(属于该电能表的)都停止工作. 用秒表或手表记下电能表转一定圈数(盘的边缘有个红点)时所用时间 . 利用公式计算出所测用电器的功率值为多少瓦?例13:【解析】 当开关S闭合时,被短接,电路中只有,由电功率公式得的电功率为(U为电源电压),当开关S断开时,电路中与串联.设两端电压为,则的电功率为.很明显,所以有,即S断开的电功率要小些,也就是说,S断开时电热毯处于保温状态. 由电热毯上标有的“220V 100W”字样,可得电热毯电阻丝的电阻为:.在保温状态(S断开)时,的电功率为；在加热状态（S闭合）时，的电功率为它的额定功率，即。因电阻丝的阻值不变，于是由公式得： 在S 断开时，与串联，由串联电路电压特点，得两端电压为。再由串联电路的电流特点，不难得出：例14：答案: 表格中灯泡的平均电功率一栏设计错误【解析】:这是一道较为新颖的实验考查题，主要考查学生对实验设计、对图表的认识与设计和对实验数据的处理能力，表格中设计了“灯泡平均电功率”一栏，意在考查学生是否真正理解“实验结果求平均值”这种数据处理方法的含义。【答案与提示】一、填空1。、转化为其它形式能， 转化为其它形式的； 2、25，10 ，40； 3、1：1，1：2，1210， 4：1； 4、热效应，电阻率大，熔点高； 5、 6、9，4.5； 7、1：3； 8、1.5,0.16； 9、3：1，3：1； 10、6，9：8； 11、亮，变小，变大； 12、，； 二、选择13.B 14.D 15.C 16.B 17.B 18.A 19.B 20.B 21.C 22.A 23.A 24.B 25.A 26.C 27.B 三、实验38、 a、变阻器接了两个下面的接线柱 b、电流表量程选择过大 电压表或灯泡被短路 0.739、 1.18 电功率越大灯越亮42、越高。 甲 高 多43、 44、45、 元