8.1 电功率

18.1电功率执教：上海市延安初级中学王霞一、教学任务分析本节学习电功、电功率。电功、电功率是初中物理电学部分的两个重要的物理量，电功是物理学中为了衡量电流做功过程中能量转移的多少而引入的物理量，电功率是描述电流做功快慢即消耗电能快慢的物理量。通过电功、电功率的学习，学生可以在电压、电流和电阻的基础上，进一步从做功和能量转化的角度认识电路。学习本节内容需要以机械功、机械功率、机械能转化与守恒定律等力学知识和电压、电流、电阻、欧姆定律、串并联电路的特点等电学知识为基础；还需要学生具备熟练使用电流表、电压表、滑动变阻器等实验技能。本节内容的教学围绕“电能”展开。由学生在日常生活中较多接触的“电能”出发，将能量转化及守恒的思想拓展到电能、机械能、内能和化学能等多种形式的能之间的相互转化和守恒。以图片、实验等形式创设情景，通过对问题的讨论，引入学习电功、电功率。在“测定小灯泡的电功率”实验中，通过对小灯泡不同亮暗时测得的数据进行分析，认识比较、分析、综合等思维方法；通过与“用电流表、电压表测电阻”实验的对比，提高学生对两个实验的理解和辨析能力。本节课的教学要求学生主动参与，通过实验探究的过程，感受实验、归纳的科学方法，体会控制变量的方法；感悟“类比”方法对形成电功、电功率概念的重要作用。教学中，应渗透辨证唯物主义教育和安全意识教育；通过运用电功率解决实际问题，体会物理与生活的紧密联系，树立“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程观念。二、教学目标1、知识与技能（1）理解电功；理解电能表的使用方法。能运用公式W=UIt和W=Pt进行有关的计算。（2）理解电功率；能说明额定电压和额定功率的含义；能运用公式P=UI和P=W/t进行有关的计算。（3）学会使用电流表和电压表测量小灯泡的电功率。2、过程与方法（1）通过“探究电功的大小与什么因素有关”的实验过程，感受控制变量的科学方法。（2）通过与机械功率、速度比较形成电功率概念的过程，认识“类比”的科学方法。（3）通过“测定小灯泡的电功率”实验，认识科学测量的重要性。3、态度、情感与价值观（1）通过了解人类获取电能的历史进程，了解物理学上的发明和发现是怎样使人类大规模利用电能成为可能的，感悟物理学知识在日常生活中的价值。（2）观察各种家用电器的额定功率和额定电压（额定电流），以及在不同电压或电流时的工作状态，懂得安全用电的重要性和必要性。（3）通过对报刊杂志上常见的工程词汇的了解，如“装机容量”、“发电量”、“电网”等，学习从单位推知物理量，提高基本的科学素养。三、教学重点和难点重点：（1）电功率概念的形成；（2）学生实验“测定小灯泡的电功率”。2难点：电功率概念的理解。四、教学资源1、学生实验器材：电源、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导线等。2、演示实验器材：电源、小电动机、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导线等。3、自制模拟演示PPT幻灯片。五、教学设计思路本设计的内容包括电功、电功率两部分内容。本设计的基本思路是：通过机械能与内能等之间相互转化的类比，学生体验到：当小灯泡发光时，电能转化为光能、内能；当小电动机转动时，电能转化为机械能。利用学生日常生活中接触较多的“电能”引入新课，提出能量之间的转化必然伴随着做功的观点，引出“电功”的概念。进而猜测电功的大小与哪些因素有关，通过学生实验、交流、归纳得出结论，形成电功的概念。通过类比速度、机械功率，比较不同的用电器电流做功的快慢，形成电功率的概念；通过阅读“电功率的阶梯”，学生对电功率的单位产生具体的认识。通过小灯泡亮度变化的演示实验，学生理解额定功率和实际功率，提高应用知识解决实际问题的能力。在“测定小灯泡的电功率”实验中，通过与“用电流表、电压表测电阻”实验的类比设计实验方案并对测得的数据进行分析，认识比较、分析等思维方法；在与“用电流表、电压表测电阻”实验的对比，提高学生对两个实验的理解和辨析能力。最后，学生通过对家用电能表观察与交流讨论，知道家用电能表的作用、读数方法、记数单位、功率容量值、分时电能表的记费规则，会进行简单的电费计算，增强节约用电的意识。本设计要突出的重点之一是：电功率概念的形成。方法是在学生已经知道电功的概念的基础上，通过实验演示不同灯泡发光,，让学生比较相等的时间内电流通过哪一个小灯泡做的功较多？在比较中学生会发现：不同的用电器消耗电能的快慢不同。怎样才能比较电流通过不同用电器做功的快慢？通过类比速度、机械功率，形成电功率的概念。本设计要突出的另一个重点是：学生实验“测定小灯泡的电功率”。方法是：通过复习回顾“用电流表、电压表测电阻”实验，类比该实验，请同学讨论设计并完善“测定小灯泡的电功率”实验方案。通过与“用电流表、电压表测电阻”实验的对比，讨论两个实验的共同点和不同点，提高学生对两个实验的理解和辨析能力，也就突破了学生实验“测定小灯泡的电功率”的难点。本设计要突破的难点是：电功率概念的理解。方法是：通过播放影片同一盏灯泡在用电高峰傍晚时电压较低电灯较暗，而在正午时电压较高电灯较亮。启发学生讨论、思考并提出猜想与假设，再通过小灯泡亮度变化的演示实验，使学生理解额定功率和实际功率。本设计强调问题讨论、交流讨论、实验研究、教师指导等多种教学策略的应用，重视概念、规律的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育。通过学生主动参与，培养其分析推理、比较判断、归纳概括的能力，感受“类比”、“实验探究”等科学方法，并在教学中注重挖掘“两纲”教育的内容，使之自然结合到物理课堂教学中。完成本设计的内容需3课时。六、教学流程1、教学流程图32、流程图说明情景I图片展示1展示电灯、电风扇、电热水瓶、电熨斗、洗衣机、冰箱、电视等家用电器图片。活动Ⅰ演示实验1使小灯泡发光，体验电能可以转化为光能、内能；给小电动机通电使其转动，体会电能可以转化为机械能，从学生日常生活中接触较多的“电能”引入“电功”。活动Ⅱ学生实验1通过做学习活动卡上的小实验，研究电功与电压、电流和通电时间的关系。电功活动II学生实验1情景I图片展示1活动I演示实验1活动Ⅲ交流讨论电功率情景II图片展示2实验2活动Ⅳ演示实验3活动Ⅴ复习活动Ⅵ分组讨论活动Ⅶ学生实验2活动Ⅷ图片展示3额定电压额定功率电能表活动Ⅸ电费计算电能表活动Ⅹ估测活动Ⅺ巩固4情景II图片展示2演示实验2展示两个规格相同，但功率不同的小灯泡的铭牌，并使小灯泡发光，体会不同小灯泡消耗电能快慢不同。活动Ⅲ交流讨论类比速度、机械功率引入电功率。活动Ⅳ演示实验3演示改变小灯泡，并测出小灯两端电压及通过小灯的电流，计算出小灯的电功率。活动Ⅴ复习复习电功率、额定功率和实际功率概念。活动Ⅵ交流讨论小组活动交流讨论“测定小灯泡的电功率”实验电路的设计方案，根据实验目的选取器材。活动Ⅶ学生实验2测定小灯泡的电功率。活动Ⅷ图片展示3展示某家庭一个月的电费单图片。活动Ⅸ电费计算观察家庭分时电表、电费单，讨论分时电表的计费方法。活动Ⅹ估测用电能表估测用电器的电功率。活动Ⅺ巩固复习电功、电功率，巩固训练。3、教学主要环节本设计可分为三个主要的教学环节。第一环节，通过小灯发光等活动，分析生活情景，知道电功概念；通过类比速度、机械功率，建立电功率概念。第二环节，利用电功率的知识，设计实验测量小灯的电功率。第三环节，通过学生对家用电能表观察与交流讨论，知道家用电能表的作用、读数方法、记数单位、功率容量值、分时电能表的记费规则，会进行简单的电费计算，增强节约用电的意识。七、教案示例第一课时（一）引入1、图片展示，提出问题5设问1：自然界中各种形式的能量总和是守恒的，那么这些家用电器的能量来自何处？2、活动Ⅰ演示实验1：使小灯泡发光，学生体验电能可以转化为光能、内能；给小电动机通电使其转动提升重物，体会电能可以转化为机械能；3、导入新课电路中的电能是怎样转化为其他形式的能？（二）新课4、电功我们知道物体的重力势能和动能之间的相互转化是通过重力做功实现的。实验发现，不仅是重力势能与动能间的相互转化需要做功，任何其他两种不同形式的能量之间要发生相互转化都必须通过做功才能够实现。举例说明家用电器工作时，电能转化为其他形式的能，说明有做功过程。（1）建立概念电功：电流所做的功称为电功。物理意义：电流做功的过程，就是电能转化为其他能的过程。符号：W单位：焦耳（2）探究影响电功大小的因素学生实验1：完成学习活动卡P1中的“观察和描述”，描述实验现象及感受。A、串联电路，控制其电流及通电时间相等，观察并记录电压大小，讨论电流做功与导体两端电压的关系。B、并联电路，控制其电压及通电时间相等，观察并记录电流大小，讨论电流做功与通过导体中电流的关系。C、对于同一电路中的灯乙，控制其通电时间的长短，讨论电流做功跟通电时间长短的关系。（3）交流总结电流所作的功随着两端电压、通过的电流、通电时间的增大而增大。（4）电功计算电流通过导体所做的电功等于导体两端的电压、通过导体的电流和通电时间的乘积。6表达式：W＝UIt单位：W——焦耳（J）；U——伏（V）；I——安（A）；t——秒（s）。1焦＝1伏·安·秒。推导公式：W＝UQ。5、电功率（1）引入图片展示：两个规格相同，但功率不同的小灯泡的铭牌演示实验2：亮度不同的小灯泡发光。设问2：在相等的时间内电流哪一个小灯泡做的功较多？设问3：电流做功有快慢之分，我们以前还接触过哪些快慢问题，怎样表示的？学生交流讨论、总结。教师展示学生成果：①运动的快慢——速度（物体单位时间通过的路程）②做功的快慢——功率（物体单位时间做的功）设问4：如何表示用电器消耗电能的快慢呢？学生总结：用电器单位时间所做的电功叫电功率。（2）建立电功率概念定义：电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值，称为电功率。物理意义：电功率是表示电流做功快慢的物理量。计算公式：P=Wt=UI单位：P——瓦（W）；U——伏（V）；I——安（A）。（3）阅读“电功率的阶梯”6、额定功率和实际功率（1）情景引入播放影片在用电高峰傍晚时，电压较低，这时电灯较暗而在正午时电压较高，这时电灯较亮。图片展示电灯PZ220-40的铭牌和各种家用电器铭牌。设问5：电灯铭牌中数字各代表了什么？根据观察到的现象，你能提出什么问题或有什么想法呢？你的依据是什么？（2）猜想与假设：猜想：当电压变化（变大或变小）时电功率也变化（变大或变小）。（3）演示实验3：用电源、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电键组成电路，移动滑片，观察小灯泡亮度的变化情况。实验数据记录：7灯泡两端的电压（V）通过灯泡的电流（A）小灯泡的功率（W）发光程度1.52.53.0设问6：小灯泡的亮度怎么会发生变化？U实际=U额定时用电器正常工作，此时P实际=P额定。（4）介绍额定功率和实际功率概念（5）额定功率和实际功率的关系讨论：“220V40W”与“220V100W”的灯，哪一盏小灯泡的比较亮？（不确定，灯泡的亮度取决于实际功率而不是额定功率）（三）知识应用7、巩固练习（1）运用已学知识完成教科书P5和P6例题1和例题2。（2）完成教科书P8思考与练习1、2、3。（四）小结（略）（五）作业布置（略）第二课时（一）引入1、复习回顾设问7：“用电流表、电压表测电阻”实验中，如何测出待测电阻的阻值？2、导入新课类比“用电流表、电压表测电阻”实验，设计一个方案来测出小灯泡的功率。（二）新课3、学生实验“测定小灯泡的电功率”（1）设计实验根据已学的电功率知识，分小组讨论，设计实验。（包括实验原理、实验电路、实验器材、实验数据记录表格）（2）进行实验（3）分析与交流实验结束，选择2～3组同学利用投影和大家交流。（要求同学配合投影上台讲解）（三）知识应用84、与“用电流表、电压表测电阻”对比，讨论两个实验的共同点和不同点，以提高学生对两个实验的理解和辨析能力（四）小结（略）（五）作业布置（略）附：学习活动卡学习活动卡［课题］测量小灯泡的电功率。［实验目的］测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。［实验原理］P=UI［实验电路］［实验器材］小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、电键、导线。［