初中物理――电功率教案

1电功率一、考点、热点回顾第一节电能1.电功：电流所做的功叫电功。电功的符号是W，单位是焦耳（焦，J）。电功的常用单位是度，即千瓦时（kW·h）。1kW·h＝3.6×106J2.电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式能的过程。3.电流在某段电路上所做的功，等于电功率与通电时间的乘积，还等于这段电路两端的电压与电路中的电流以及通电时间的乘积。电功的计算公式为：UItPtW4.电能表：测量电功的仪表是电能表（也叫电度表）。下图是一种电能表的表盘。表盘上的数字表示已经消耗的电能，单位是千瓦时，该数的前四位是整数，第五位是小数部分，即1234.5kW·h。“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用。“10（20A）”表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A。“50Hz”表示这个电能表在50Hz的交流电中使用；“600revs/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的表盘转过600转。根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时，可以列比例式：列出的比例式类似于h600revs/kWh1kW电表转数消耗电耗用电能表月底的读数减去月初的读数，就表示这个月所消耗的电能。第二节电功率1.电功率：电流在1秒内所做的功叫电功率。电功率符号是P，单位是瓦特（瓦，W），常用单位为千瓦（kW）。1kW＝103W2.电功率的物理意义：表示消耗电能的快慢。3.电功率的定义式：tWP第一种单位：P——电功率——瓦特（W）；W——电功——焦耳（J）；t——通电时间——秒（s）。第二种单位：P——电功率——千瓦（kW）；W——电功——千瓦时（kW·h）；t——通电时间——小时（h）。4.电功率的计算式：UIPP——电功率——瓦特（W）；U——电压——伏特（V）；t——电流——安培（A）。5.家用电器的电功率（估计数值）：1000W：空调、微波炉、电炉、电热水器；800W：吸尘器；500W：电吹风机、电熨斗、洗衣机；200W：电视机、电子计算机；2100W：电冰箱、电扇。低于1W：手电筒、计算器、电子表。6.有关电功、电功率的公式及其适用范围：电功电功率公式的适用范围PtWtWP普遍适用UItWUIP普遍适用tRUW2RUP2只适用于纯电阻电路（只含电阻的电路）RtIW2RIP2只适用于纯电阻电路7.用电器的额定功率和实际功率额定电压：用电器正常工作时的电压叫额定电压。额定功率：用电器在额定电压下的功率叫额定功率。额定电流：用电器在正常工作时的电流叫额定电流。用电器实际工作时的三种情况：额实PP——用电器不能正常工作。（如果是灯泡，则表现为灯光发暗，灯丝发红）额实PP——用电器不能正常工作，有可能烧坏。（如果是灯泡，则表现为灯光极亮、刺眼、发白或迅速烧断灯丝）额实PP——用电器正常工作。电灯泡上的“PZ22025”表示额定电压是220V，额定功率是25W。有些地区电压不稳定，使用稳压器可以获得较为稳定的电压。额定电压相同，额定功率不同的灯泡，灯丝越粗，功率越大。将这两个灯泡串联，额定功率大的，实际功率小；将这两个灯泡并联，额定功率大的，实际功率大。8.串并联电路P实与R大小的关系项目串联电路并联电路P实与R的关系nIIIIRIP212实串联电路中电阻越大的用电器消耗的电功率越大nUUUURUP212实并联电路中电阻越小的用电器消耗的电功率越大3灯泡发光亮度nIIIIIUP21实实实际电压大的P实越大，因此实际电压大的灯泡较亮nUUUUIUP21实实通过电流大的P实越大，因此通过电流大的灯泡较亮nIIIIRIP212实电阻大的P实越大，因此电阻大的灯泡较亮nUUUURUP212实电阻小的P实越大，因此电阻小的灯泡较亮串接上滑动变阻器的小灯泡，变阻器阻值增大时分压也大，小灯泡实际电压减小，小灯泡发光较暗并接上滑动变阻器的电灯，由于并联电路中各部分互不干扰，所以通过小灯泡所在支路的电流不变，小灯泡发光情况不变第三节测量小灯泡的电功率1.伏安法测小灯泡的功率【实验目的】探究小灯泡的发光情况与小灯泡实际功率的关系。【实验原理】UIP【实验器材】小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。【实验步骤】①画出电路图（见右图）；②按电路图连接实物。注意开关断开，滑动变阻器的滑片移到阻值最大端。③检查无误后，试触，无异常后闭合开关。移动滑片，使小灯泡在额定电压下发光，然后使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍，接下来使小灯泡两端的电压小于额定电压，每次都要观察小灯泡的亮度，测出小灯泡的功率。④根据UIP分别算出小灯泡的额定功率、电压为额定电压的1.2倍时的实际功率、电压低于额定电压时的实际功率。【实验表格】次数电压/V电流/A电功率/W发光情况123【实验结论】灯泡的亮度由实际功率决定。灯泡的实际功率越大，灯泡越亮。【注意事项】滑动变阻器的作用：改变小灯泡两端的电压、保护电路。第四节电与热1.探究电流的热效应【实验器材】（如下图）烧瓶（三个烧瓶中放入等量的煤油）、温度计、铜丝、镍铬合金丝、电源。【实验步骤】（1）①如下图中的左图，在两瓶中分别浸泡铜丝、镍铬合金丝。②将两瓶中的金属丝串联起来接到电源上。4③通电一段时间后，比较两瓶中煤油的温度变化。（2）在通电时间相同的情况下，分别给一个烧瓶中的镍铬合金丝通入大小不同的电流（下图中的右图），观察什么情况下产生的热量多。【实验结论】（1）在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。（2）在通电时间一定、电阻相同的情况下，通过电流大时，镍镉合金丝产生的热量多。2.焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。RtIQ2Q——热量——焦耳（J）；I——电流——安培（A）；R——电阻——欧姆（Ω）；t——通电时间——秒（s）3.有关焦耳定律的注意事项Q不与I成正比，而是与I2成正比。往公式里代数时要注意电流的代入：Q＝I2Rt＝(1A)2×2Ω×5s＝10J对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q＝W），这时以下公式均成立tRUUItRtIPtQ22对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q＝I2Rt。4.利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。5.串并联电路中电功、电功率、电热与电阻的关系物理量串联并联电功n21总电功率nPPPP21总电热nQQQQ21总比例关系在串联电路中，电压分配、电功、电功率、电热都与电阻成正比2121212121QQPPWWUURR在并联电路中，电流分配、电功、电功率、电热都与电阻成反比1212121221QQPPWWIIRR第五节电功率和安全用电1.家庭电路中电流过大的原因：①发生短路；②接入电路中的总功率过大。这两个原因都可以使保险丝熔断。此外，如果保险丝的额定电流过小，也容易烧坏。2.保险丝：保险丝是用铅锑合金制作的，电阻比较大，熔点比较低。3.保险丝的作用：当电流过大时，保险丝由于温度升高而熔断，切断电路，起到保护的作用。4.不能用铜丝、铁丝代替保险丝。5.新建的楼房的保险装置不是保险丝，而是空气开关。当电流过大时，开关中的电磁铁起作用，使5开关断开，切断电路。6.在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么？因为导线互相连接处接触面积小，所以电阻大。在串联电路中通电时间相同，由焦耳定律可知，导线互相连接处产生的热量多，温度高，所以那里容易发热，加速老化，甚至引起火灾。7.灯泡的灯丝烧断了，把断了的灯丝搭在一起，灯泡会更亮。为什么？因为灯丝烧断之后再搭在一起，灯丝的长度缩短，所以灯丝电阻变小。由RUP2可知，灯泡电压不变，灯泡的实际功率增大，所以灯泡会更亮。第六节生活用电常识1.家庭电路的组成：家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险盒、开关、电灯、插座、导线等组成。2.家庭电路中各部分电路及作用：进户线进户线有两条，一条是火线，一条是零线。火线与零线之间的电压是220V。正常情况下，零线之间和地线之间的电压为0V。电能表（见第一节）用途：测量用户消耗的电能（电功）的仪表。安装：电能表安装在家庭电路的干路上，这样才能测出全部家用电器消耗的电能。闸刀开关（空气开关）作用：控制整个电路的通断，以便检测电路更换设备。安装：闸刀开关安装在家庭电路的干路上，空气开关的静触点接电源线。保险盒（见第五节）电路符号：连接：与所保护的电路串联，且一般只接在火线上。选择：保险丝的额定电流等于或稍大于家庭电路的最大工作电流。保险丝规格：保险丝越粗，额定电流越大。注意事项：不能用较粗的保险丝或铁丝、铜丝、铝丝等代替标准的保险丝。因为铜丝的电阻小，产生的热量少，铜的熔点高，不易熔断。插座作用：连接家用电器，给可移动家用电器供电。种类：常见的插座有二孔插座（下图左）和三孔插座（下图右）。安装：并联在家庭电路中，具体接线情况见右图。把三脚插头插在三孔插座里，在把用电部分连入电路的同时，也把用电器的金属外壳与大地连接起来，防止了外壳带电引起的触电事故。用电器（电灯）和开关白炽灯的工作原理：白炽灯是利用电流的热效应进行工作的。灯泡长期使用会变暗，原因是：灯丝升华变细电阻变小，实际功率变小；升华后的金属钨凝华在玻璃内壁上降低了灯泡的透明度。开关和用电器串联，开关控制用电器。如果开关短路，用电器会一直工作，但开关不能控制。63.为防止漏电对人造成伤害，在家庭电路的总开关处要安装漏电保护器。4.连接家庭电路的注意事项：家庭电路中各用电器是并联的。插座的连接要遵循“左零右火”的规则。开关必须串联在火线中，成“火线——开关——用电器——零线”的连接方式。与灯泡的灯座螺丝口相接的必须是零线。火线上必须接有保险丝，保险丝不能用铁丝、铜丝代替。（现在保险丝已被空气开关代替。）三线插头中的地线与用电器的金属外壳相连，插座上相应的导线和室外的大地相连。这样做可以防止外壳带电给人造成伤害。虽然地线和零线正常情况下之间没有电压，但绝不能将地线和零线接通，否则易造成触电事故。5.试电笔：用试电笔可以辨别火线和零线。使用时笔尖接触被测的导线，手必须接触笔尾的金属体。用试电笔测火线时氖管会发光；测零线时不会发光，因为零线内没有电压。测电笔接触火线时，如果观察不到氖管发光，你认为产生这种现象的原因可能是：测电笔氖管已坏；手没有接触笔尾金属体；火线断路。某次检修电路时，发现灯泡不亮，火线、零线都能使测电笔发光，可能的原因是：火线完好，零线处有断路，被测段零线通过用电器和火线构成通路。6.家庭电路中触电的原因：一是人体接触了火线和大地（单线触电），二是人体接触了火线和零线（双线触电）。二、典型例题3．（2011·浙江宁波）小科做作业时，电灯突然变暗，其原因可能是（）A．电灯的实际电压变大B．电灯的额定电压变小C．电灯的实际功率变小D．电灯的额定功率变小3.C解析：灯泡的明暗程度由灯泡的实际功率决定，与它的额定电压和额定功率无关，此外，灯泡的额定电压和额定功率是它本身的规格，它们是不会变的。本题答案为C。4．（2011·北京）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（）A．笔记本电脑B．电冰箱C．电风扇D．电暖器4.D解析:简单题。考查知识点：“焦耳定律的应用”（电流的热效应）。得分率较高的基础试题。5．（2011·江苏扬州）下列家用电器中，正常工作一小时耗电接近1.2kW·h的是（）A．空调B．电冰箱C．电视机D．台灯5.A解析：P=1.2kW，四个选项中额定功率接近1.2kw的用电器是空调机。6．（2011·四川乐山）小李家有一