2019-2020年九年级 科学探究：电流做功与哪些因素有关（教案）1.doc

2019-2020年九年级 科学探究：电流做功与哪些因素有关（教案）1学习目标：1、 理解电功率与电流、电压的关系，并能进行简单计算。2、 能区分用电器的额定功率和实际功率。3、 在实验探究的过程中培养设计实验、收集证据、分析和论证等科学探究能力。学法指导：学习本节知识首先复习电功的概念，明白电流做功不仅有大小而且有快慢之分，为了描述电流做功的快慢，引入了电功率的概念。和机械做功的功率一样，采用了比值定义法，即电流在单位时间内完成的功叫电功率。由此定义，不难理解电功率的定义式：P=W/t，以往教材，结合W=UIT，（其中的t与P=W/t中的t一样），利用电功率的定义式P=W/t推导出P=UI，推导过程：P=W/t=UIt/t=UI。新课程中采用实验探究的方法，通过实验，探究出电功率与电流和电压的关系，即电功率与电压、电流成正比，其关系式为 P=UI。在运用公式进行计算时，要注意单位统一。能区分用电器的额定功率与实际功率，额定功率是指用电器在额定电压下的电功率；实际功率是指用电器在实际电压下的电功率。当用电器正常工作时，它两端的电压称为额定电压，在一般情况下：（1） 当用电器U实U额时，则P实P额，用电器不能正常工作，容易烧坏，因此不安全。（2） 当U实=U额时，用电器的P实=P额，能正常工作，使用也安全。（3） 当U实U额时，用电器的P实P额，用电器能正常工作（实际电压太低除外），但不能正常工作。 由上述分析可知，用电器两端实际电压等于或稍小于其额定电压是，用电器才能安全使用，在实际应用中不允许用电器两端的实际电压高于它的额定电压，因为这样容易烧坏用电器。释疑解难： 1、消耗电能多的白炽灯一定亮吗？ 白炽灯是把电能转化为内能和光能的用电器。所谓灯越亮，实际是在相同时间内将电能转化为光的越多，即消耗电能或电流做功越快，也就是说，灯越亮说明灯的实际功率越大。 2、分辨灯泡的功率大小 如图130所示，小明买来两只灯泡，额定电压都是“220V”，但额定功率看不清了，他只记得一只是25W，一只是100W，如果不接入电路中，你能帮他判断出来吗？ 根据P=UI=U2/R，在额定电压相同的情况下，额定功率大的灯丝的电阻小；在材料和长度相同的条件下，电阻小的横截面积大，几灯丝粗，因此乙灯是100W的，甲灯是25W的。 3、如何理解额定功率和实际功率？ 额定功率是指用电器在额定电压下的功率，实际功率是用电器在实际电压下的功率，一般情况下，用电器两端所加的实际电压等于它的额定电压，此时用电器恰好正常工作，其实际功率等于它的额定功率。例如，将一只标有“220V，40W”的灯泡接在220V的电源上时，灯泡两端实际电压220V等于它的额定电压220V，此时灯泡的实际功率等于额定功率40W。当用电器的两端所加的电压不等于它的额定电压时，用电器的实际功率也不等于它的额定功率，当用电器两端的电压小于它的额定电压时，通过用电器的电流也将小于它正常工作时的电流，由于电压、电流都减小，有公式可知，用电器的实际功率将小于它的额定功率，同理，当用电器两端的电压大于它的额定电压时，通过它的电流将大于它正常工作的电流，用电器的实际功率将大于它的额定功率。（在实际应用中是不允许发生的，会损坏用电器）。因此，对于一个给定的用电器来说，它的实际功率可以有多个数值，但其额定功率只有一个数值，那就是该用电器在额定电压下的功率，即使用电器没有接入电路，其实际功率为零，但其额定功率仍为原来大小。 4、将“220V，100W”与“220V，25W”的两灯串联接在220V的电路中，为什么发现“220V，25W”的灯比“220V，100W”的灯亮些？ 根据P=UI=I2R，当两灯串联时，电流相等，电阻大的灯电功率大，要亮些，因此“220V，25W”的灯电阻大，要亮些。自我检测： 1、甲灯和乙灯的额定电压相同，把它们串联接在某电路中，甲灯比乙灯亮，则（ ） A 通过甲灯的电流比乙灯大 B 甲灯的额定功率比乙灯小 C 甲灯的实际功率比乙灯小 D 甲灯的电阻比乙灯小 2、一个小灯泡与一个6的电阻串联或接在12V的电源上，小灯泡恰好正常发光，此时小灯泡的功率为6W，求小灯泡正常发光时的电阻几额定电压。 3、“PZ220100”的灯泡，额定功率是 W，当它两端加上121V电压是时，通过的电流是 A，则实际功率是 W；当它正常工作10h，消耗的电能是 kw.h。参考答案：1、 B2、 6；6V3、 100W；0.25A；30.25W；1kw.h交流园地1、 关于电功率的计算用电器在额定状态下电流、电阻的求法用电器铭牌上标着的电压和功率是指额定电压和额定功率值，根据额定电压和额定功值值，可以计算出用电器正常工作时的电阻、电流值。R=U2额/P额 I额=P额/U额 由式可知：额定电压相同的灯泡，额定功率大的灯丝电阻小，灯丝的外形特点是粗而短；额定功率小的灯丝电阻大，灯丝的外形特点是细而长。 用电器实际功率的求法 在实际应用中，加在用电器两端的电压不等于其额定电压时，则其实际功率不等于其额定功率，用电器均不能正常工作，用电器制成后，即使将其接在不同电压的电路中，也可以认为其电阻是不变的（不考虑温度变化），可根据用电器上标的额定电压和额定功率值计算出用电器的电阻，再根据实际电压或实际电流求出实际功率。由P=U2/R得，：R=U2/PU2额/P额=R=U2实/P额 P实=（U实/U额）2P额（用电器电阻不变时）注意：灯泡的亮度由其消耗的实际功率决定，与额定电压，额定功率无关。电功率的解题思路（1）、明确题意，并根据题意和电路图分析电路结构，分析各部分元件在电路中的作用（2）、明确已知量和未知量，并将其标在电路图上，便于分析。（如有多个电阻、电压、电流、电功率等物理量，应当以加角标的方式予以区别。） （3）、根据串、并联电路特点、欧姆定律、电功率公式题目给定的条件列方程。 （4）、将已知数据代入公式，代入时注意“对号入座”。 （5）、解方程。注意：明确公式中各物理量之间的关系，对于P=UI，首先是P、U、I均对于同一段电路或同一个用电器而言的，也就是说必须是同一研究对象，同时P、U、I必须是相对于同一研究对象，同时P、U、I必须是相对于同一工作状态而言的，例如：如果用电器两端加的是额定电压，此时通过它的电流是额定电流，则消耗的实际功率就是额定功率，如果用电器两端加的是实际电压而不是额定电压，则通过它的电流和消耗的功率都不再是额定值，但三物理量仍满足P=UI。2、P=W/t与P=UI的区别在运用公式P=W/t计算电功率时，从公式可以看出，计算所得的值是做功时间内的平均值，用公式P=UI计算电功率时，从公式可以看出，当电路接通后每个时刻电路中都有电压和电流，所以用这个公式计算的是每个时刻的电路中的电功率。当电路中的电功率恒定不变时，用上述两个公式所算得的电功率值是相等的:当电路中的电功率在做功的时间内发生变化时,用公式P=W/t算得的电功率是平均值,不能反映出电路中电功率的变化情况，然而,用公式P=UI计算的电功率是每个时刻的电功率，如果在做功的时间内,每时刻的电压和电流是已知的，都可以计算出该时刻的电功率，能反映出电路中电功率的瞬时变化情况。3、电炉丝为什么没有白炽灯亮？电炉丝是绕成单螺旋状，螺旋的直径在7-8mm左右，便于集中热量；电炉丝较粗，它的螺距比较大，便于散热，因此电路工作时，电炉丝的温度只在200左右，远没有达到白炽状态，但足以满足加热的需要，电炉是将消耗电能的绝大部分转化为热，可见光很少。白炽灯的灯丝比较细，是电炉直径的1/101/20左右，将电灯丝绕成双螺旋状，灯丝间的螺距很小，便于集中热量。这样，电流通过灯丝产生的热量，很快使灯丝温度达到2500以上，并保持这个温度，灯丝处于白炽状态，灯丝向外发射白光。虽然灯丝将消耗的电能转化为热，用以维持灯丝的白炽状态，白炽的灯丝只将7%8%的电能转化为光，但这部分光是可见光，比电炉丝转化的可见光要多得多，因此白炽灯比电炉亮就不足为奇了。4、 掌握串、并联电路中电功率的规律。在串联电路中，由于流经各个用电器的电流均相等，由公式P=I2R可知，P1=I2R1,P2=I2R2,Pn=I2Rn,所以（1） P总=P1+P2+Pn即在串联电路，电路的总功率等于各用电器的功率之和。（2）P1/P2=R1/R2，P1/Pn=R1/R2即在串联电路，电功率的分配与电阻成正比。在并联电路中，由于各个用电器两端电压相同，由公式P=U2/R可知，P1=U2/R1，P2=U2/R2，Pn=U2/Rn，所以，也有 （1）P总=P1+P2+Pn即在并联电路中，电路的总功率等于各用电器的功率之和。（2）P1/P2=R2/R1，P1/Pn=Rn/R1即在并联电路中，电功率的分配跟电阻成正比。