2、电功率常用下列三种形式表达:P=UI、P=I2R、P=W/t。要注意分清这三种形式公式的适应范围及它们的物理意义。当电路是纯电阻,无反电动势存在,那么上述各式都成立。
如果电路负载中存在反电动势,P=UI为整个负载的总功率,而P=I2R则仅表示负载所消耗热的那部分功率。例如,以电路中接直流电动机而言,如果加在电动机两端电压为U,正常工作时通过的电流为I,则当电枢线圈转动时作切割磁感应线运动而产生感生电动势,这一感生电动势和外加电压的方向相反,因而得I正=(U-E反)/R(I正为正常工作电流);所以,I正R=U-E反,U=E反+I正R,则I正U=I正E反+I2正R。
上式中的I正U为直流电动机的总功率(输入功率),I2正E反为克服反电动势所消耗的功率,即转变为机械能的功率(输出功率),I2正R为电枢线圈中发热而损耗的功率(损耗功率)。由此可见,只有在纯电阻电路中,三个公式可彼此通用,而在反电动势的电路中(含原电路)三者不能混淆。
1、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,从公式中可以看出,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,能反映出电路中电功率的瞬时变化情况。
3、额定电压与额定功率 用电器正常工作时的电压叫做额定电压,
用电器在额定电压下的功率叫做额定功率。
当U实=U额时,P实=P额 用电器正常工作
当U实<U额时,P实<P额 用电器不能正常工作
当U实>U额时,P实>P额 用电器容易被烧坏
教学反思
教学参考:
2、 导出电功另一个单位--千瓦时
W=pt=1千瓦×1小时=1千瓦时
=1000瓦×3600秒=3.6×106焦
1、 电功率
① 意义:表示电流做功的快慢
② 电流在单位时间内所做的功叫做功率
电功率等于电压与电流的乘积
③公式 P=W/t P=UI
④单位 W kW
2、 在实验探究的过程中,培养学生设计实验、收集证据、分析论证等科学探究能力。
重点、难点:
实验探究电功率与那些因素有关是本节的重点、难点;实际功率的计算也是本节的难点。
教学准备:
实验器材:学生电源、电流表、电压表、电阻丝(2Ω)、导线、开关、温度计、广口瓶、煤油、停表。
教学设计:
教师活动 |
学生活动 |
说明 |
复习引入: 1、 怎样比较物体运动的快慢?2、怎样比 较物体做功的快慢?怎样比较电流做功的快慢呢? 电流做功的快慢仅从做功的多少来考虑是 不行的,必须看它们在相同时间里哪个做的功多。 思考讨论:电流通过电扇电动机,通电半小时,电流做功7200J:电流通过起重机电动机,通电2秒钟做工4000J。问①电流通过哪一个电动机做功多?②电流通过哪一个电动机做功快? 新课教学: 一、电功率: ① 师板书出: 1、意义。2、定义。3、公式。4、单位。 让学生看书后逐项明确。 ② 根据上节的探究结果(W=UIT),让学生猜 想电功率与哪些因素有关。 学生猜想后,帮助学生理解实验设计方案 板书:Q=W 而Q吸=cm(t2-t1) P=W/t=Q/t ③ 进行实验与收集证据 ④ 分析与论证: 根据记录的实验数据,进行分析与论证。引导学生算出煤油在时间 t 内吸收的热量,根据能量转化的观点,确定出电流做的功W,由P=W/t计算出电功率。引导学生确认P与U、I的关系。(进行误差分析) 二、额定功率 ①引导学生学习额定功率部分,弄清额定电压、额定电流、额定功率的概念。 ②出示实物和投影图片,使学生辨认几种用电器的额定功率。 ③导出电功的另一个单位:kw·h。 三、实际功率 ①明确概念 ②例题讲解: 投影例题: 例题:将“PZ220-60”的灯泡分别接入 220V和200V的电路中,求灯泡工作时的电阻以及对应电压下的实际功率。 展示目标:引导学生小结本节所学 练习巩固: 课外作业:课本“作业”1、2、3。 |
回顾“速度”和“功率”的定义,采取“比值定义法” 通过思考讨论: 区分开“做功多”和“做功快”这两个概念。 看课本后,归纳出: 1、意义:表示电流做功的快慢。 2、定义:电流在单位时间内所做的功。 3、公式:P=W/t 4、单位:瓦特(W) 1kw=103w 进行猜想,结合课本图15-5理解实验的设计思想。 按图15-5(b)实物图组装器材,遵循正确的步骤进行实验并收集证据。 根据记录的数据利用Q=cm(t2-t1)算出煤油吸收的热量,确定出W,由P=W/t确定出电功率,分析论证P与U、I的关系,得出P=UI。 弄清额定电压、额定电流、额定功率的概念。 知道加在用电器上实际电压所对应的功率叫做用电器的实际功率。 听讲,掌握解答过程 依标小结 作题巩固。 |
若器材不足可以演示。 |
板书设计:
第二节 电流做功的快慢
1、 理解电功率和电流、电压之间的关系,并能进行简单的计算,能区别用电器的额定功率和实际功率。
(五)巩固练习:(附卷)
1、关于电功率的物理意义说法正确的有( )
A、做同样的功,电功率大的用电器用的时间短
B、在相同的时间内,电功率大的用电器做功一定多
C、电功率小的用电器做功一定少
D、电功率小的用电器做功一定慢
2、下列单位中不属于电功率单位的有( )
A、 A、 瓦特(W) B、焦/秒(J/s) C、千瓦时(KW.h) D、伏安(V.A)
3、灯泡的电压为220V,工作电流为0.3A,求它的电功率
4、电动机的电功率为6W,工作电压为12V,求它的工作电流
5、家庭电路中有一只灯泡正常发光,现给的器材有电能表、电流表、电压表、钟表,请用2种方法搞清这只灯泡此时的功率,说明理由并写出计算公式
6、设计探究实验--探究电功率与电阻的关系
(四)小结:
(三)实验探究:电功率的决定因素
(创设问题情境,引导学生合理猜想与假设,鼓励学生大胆发言)
师:用电器消耗电能的多少与它的电压、电流和三个因素决定,用电器消耗电能的快慢即电功率的大小与什么因素有关?你的看法是什么?依据的现象是什么?
生1:我认为电功率与电压有关,因为电动机用两块电池比一块电池转得快,所以电压越高电功率就越大。
生2:我认为电功率不一定与电压有关,因为在同样的电压下不同的电动机转得快慢不同,我在玩儿四驱车时发现的,电池都是两块,换用不同的电动机车跑得快慢不一样,所以电功率可能与电动机的电阻有关。
生3:我觉得电功率也跟电流有关,因为电流大时电动机的转动也会加快。
生4:我还觉得电功率跟通电时间有关,因为做功用的时间越短就说明它做功越快,功率就大。
师:要验证生1观点:电功率与电压有关,应如何设计实验?如何控制变量?
生:同一个电动机分别用两块电池和一块电池供电,看它转得快慢。
师:其他同学有无补充?
师:大家同意吗?(一致掌声通过)
探究一:教师请这位同学上前选用教具演示,其他同学观察,得出结论。
(此实验操作较简单,应给学生以表现的机会)
师:刚才的实验已经说明电功率与电压有关。如何验证电功率是否与电流有关?大家有何方案?换用灯泡做实验试试看?
(因为电动机不是纯电阻用电器,用它在做实验时会出现很多不确定因素,因此教师要有意识引导学生跳出用电动机实验的思维定势,便于试验的进步探究)
生:用两个不一样的灯泡并联,让它们的电压一样电流不一样,比较它们在相同的时间内做功的多少,就可以看出关系了。
请其到黑板画出电路图
师:其他同学有无补充?
生:我觉得控制通电时间很简单,两个灯同时通断电就行了,关键是灯泡做的功怎么比较?
生:利用电压表、电流表分别测灯的电压、电流,再和通电时间相乘就能算出灯泡做的功。
师:大家说得很对!下面我们就两人1组,利用桌面上老师给你提供的实验器材共同来验证这个猜想。注意要随时记录观察到实验数据。
探究二:学生探究、收集、整理实验数据,教师巡视指导
全班交流与合作:
1、 1、 前后组间交流数据及结论
2、 2、 请一组再将数据填写在小黑板上,供全班分析。
师:大家的实验已经说明电功率与电流有关,那么在试验过程中和数据整理时大家有无新的发现或问题?
生:我发现用秒表测的时间没有用,因为算电功时用W=UIt,再用P=W/t算电功率时,时间t 就被除掉了,公式变为P=UI了。
师:你的发现很有价值,这个式子就是我们最常用的电功率计算式,即电功率等于电压和电流乘积。
师:谁还有其他的发现或问题?
生:我发现灯泡越亮它的电功率越大。(一些同学纷纷表示赞同)
师:你的发现也很有价值,实际上灯泡亮度就看它消耗的功率,消耗的功率越大灯泡亮度就越亮。
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