2019-2020年九年級(jí) 科學(xué)探究：電流做功與哪些因素有關(guān)（教案）1學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、 理解電功率與電流、電壓的關(guān)系，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。2、 能區(qū)分用電器的額定功率和實(shí)際功率。3、 在實(shí)驗(yàn)探究的過程中培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、分析和論證等科學(xué)探究能力。學(xué)法指導(dǎo)：學(xué)習(xí)本節(jié)知識(shí)首先復(fù)習(xí)電功的概念，明白電流做功不僅有大小而且有快慢之分，為了描述電流做功的快慢，引入了電功率的概念。和機(jī)械做功的功率一樣，采用了比值定義法，即電流在單位時(shí)間內(nèi)完成的功叫電功率。由此定義，不難理解電功率的定義式：P=W/t，以往教材，結(jié)合W=UIT，（其中的t與P=W/t中的t一樣），利用電功率的定義式P=W/t推導(dǎo)出P=UI，推導(dǎo)過程：P=W/t=UIt/t=UI。新課程中采用實(shí)驗(yàn)探究的方法，通過實(shí)驗(yàn)，探究出電功率與電流和電壓的關(guān)系，即電功率與電壓、電流成正比，其關(guān)系式為 P=UI。在運(yùn)用公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要注意單位統(tǒng)一。能區(qū)分用電器的額定功率與實(shí)際功率，額定功率是指用電器在額定電壓下的電功率；實(shí)際功率是指用電器在實(shí)際電壓下的電功率。當(dāng)用電器正常工作時(shí)，它兩端的電壓稱為額定電壓，在一般情況下：（1） 當(dāng)用電器U實(shí)>U額時(shí)，則P實(shí)>P額，用電器不能正常工作，容易燒壞，因此不安全。（2） 當(dāng)U實(shí)=U額時(shí)，用電器的P實(shí)=P額，能正常工作，使用也安全。（3） 當(dāng)U實(shí)<U額時(shí)，用電器的P實(shí)<P額，用電器能正常工作（實(shí)際電壓太低除外），但不能正常工作。 由上述分析可知，用電器兩端實(shí)際電壓等于或稍小于其額定電壓是，用電器才能安全使用，在實(shí)際應(yīng)用中不允許用電器兩端的實(shí)際電壓高于它的額定電壓，因?yàn)檫@樣容易燒壞用電器。釋疑解難： 1、消耗電能多的白熾燈一定亮嗎？ 白熾燈是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能的用電器。所謂燈越亮，實(shí)際是在相同時(shí)間內(nèi)將電能轉(zhuǎn)化為光的越多，即消耗電能或電流做功越快，也就是說，燈越亮說明燈的實(shí)際功率越大。 2、分辨燈泡的功率大小 如圖130所示，小明買來兩只燈泡，額定電壓都是“220V”，但額定功率看不清了，他只記得一只是25W，一只是100W，如果不接入電路中，你能幫他判斷出來嗎？ 根據(jù)P=UI=U2/R，在額定電壓相同的情況下，額定功率大的燈絲的電阻小；在材料和長度相同的條件下，電阻小的橫截面積大，幾燈絲粗，因此乙燈是100W的，甲燈是25W的。 3、如何理解額定功率和實(shí)際功率？ 額定功率是指用電器在額定電壓下的功率，實(shí)際功率是用電器在實(shí)際電壓下的功率，一般情況下，用電器兩端所加的實(shí)際電壓等于它的額定電壓，此時(shí)用電器恰好正常工作，其實(shí)際功率等于它的額定功率。例如，將一只標(biāo)有“220V，40W”的燈泡接在220V的電源上時(shí)，燈泡兩端實(shí)際電壓220V等于它的額定電壓220V，此時(shí)燈泡的實(shí)際功率等于額定功率40W。當(dāng)用電器的兩端所加的電壓不等于它的額定電壓時(shí)，用電器的實(shí)際功率也不等于它的額定功率，當(dāng)用電器兩端的電壓小于它的額定電壓時(shí)，通過用電器的電流也將小于它正常工作時(shí)的電流，由于電壓、電流都減小，有公式可知，用電器的實(shí)際功率將小于它的額定功率，同理，當(dāng)用電器兩端的電壓大于它的額定電壓時(shí)，通過它的電流將大于它正常工作的電流，用電器的實(shí)際功率將大于它的額定功率。（在實(shí)際應(yīng)用中是不允許發(fā)生的，會(huì)損壞用電器）。因此，對(duì)于一個(gè)給定的用電器來說，它的實(shí)際功率可以有多個(gè)數(shù)值，但其額定功率只有一個(gè)數(shù)值，那就是該用電器在額定電壓下的功率，即使用電器沒有接入電路，其實(shí)際功率為零，但其額定功率仍為原來大小。 4、將“220V，100W”與“220V，25W”的兩燈串聯(lián)接在220V的電路中，為什么發(fā)現(xiàn)“220V，25W”的燈比“220V，100W”的燈亮些？ 根據(jù)P=UI=I2R，當(dāng)兩燈串聯(lián)時(shí)，電流相等，電阻大的燈電功率大，要亮些，因此“220V，25W”的燈電阻大，要亮些。自我檢測(cè)： 1、甲燈和乙燈的額定電壓相同，把它們串聯(lián)接在某電路中，甲燈比乙燈亮，則（ ） A 通過甲燈的電流比乙燈大 B 甲燈的額定功率比乙燈小 C 甲燈的實(shí)際功率比乙燈小 D 甲燈的電阻比乙燈小 2、一個(gè)小燈泡與一個(gè)6的電阻串聯(lián)或接在12V的電源上，小燈泡恰好正常發(fā)光，此時(shí)小燈泡的功率為6W，求小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻幾額定電壓。 3、“PZ220100”的燈泡，額定功率是 W，當(dāng)它兩端加上121V電壓是時(shí)，通過的電流是 A，則實(shí)際功率是 W；當(dāng)它正常工作10h，消耗的電能是 kw.h。參考答案：1、 B2、 6；6V3、 100W；0.25A；30.25W；1kw.h交流園地1、 關(guān)于電功率的計(jì)算用電器在額定狀態(tài)下電流、電阻的求法用電器銘牌上標(biāo)著的電壓和功率是指額定電壓和額定功率值，根據(jù)額定電壓和額定功值值，可以計(jì)算出用電器正常工作時(shí)的電阻、電流值。R=U2額/P額 I額=P額/U額 由式可知：額定電壓相同的燈泡，額定功率大的燈絲電阻小，燈絲的外形特點(diǎn)是粗而短；額定功率小的燈絲電阻大，燈絲的外形特點(diǎn)是細(xì)而長。 用電器實(shí)際功率的求法 在實(shí)際應(yīng)用中，加在用電器兩端的電壓不等于其額定電壓時(shí)，則其實(shí)際功率不等于其額定功率，用電器均不能正常工作，用電器制成后，即使將其接在不同電壓的電路中，也可以認(rèn)為其電阻是不變的（不考慮溫度變化），可根據(jù)用電器上標(biāo)的額定電壓和額定功率值計(jì)算出用電器的電阻，再根據(jù)實(shí)際電壓或?qū)嶋H電流求出實(shí)際功率。由P=U2/R得，：R=U2/PU2額/P額=R=U2實(shí)/P額 P實(shí)=（U實(shí)/U額）2P額（用電器電阻不變時(shí)）注意：燈泡的亮度由其消耗的實(shí)際功率決定，與額定電壓，額定功率無關(guān)。電功率的解題思路（1）、明確題意，并根據(jù)題意和電路圖分析電路結(jié)構(gòu)，分析各部分元件在電路中的作用（2）、明確已知量和未知量，并將其標(biāo)在電路圖上，便于分析。（如有多個(gè)電阻、電壓、電流、電功率等物理量，應(yīng)當(dāng)以加角標(biāo)的方式予以區(qū)別。） （3）、根據(jù)串、并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式題目給定的條件列方程。 （4）、將已知數(shù)據(jù)代入公式，代入時(shí)注意“對(duì)號(hào)入座”。 （5）、解方程。注意：明確公式中各物理量之間的關(guān)系，對(duì)于P=UI，首先是P、U、I均對(duì)于同一段電路或同一個(gè)用電器而言的，也就是說必須是同一研究對(duì)象，同時(shí)P、U、I必須是相對(duì)于同一研究對(duì)象，同時(shí)P、U、I必須是相對(duì)于同一工作狀態(tài)而言的，例如：如果用電器兩端加的是額定電壓，此時(shí)通過它的電流是額定電流，則消耗的實(shí)際功率就是額定功率，如果用電器兩端加的是實(shí)際電壓而不是額定電壓，則通過它的電流和消耗的功率都不再是額定值，但三物理量仍滿足P=UI。2、P=W/t與P=UI的區(qū)別在運(yùn)用公式P=W/t計(jì)算電功率時(shí)，從公式可以看出，計(jì)算所得的值是做功時(shí)間內(nèi)的平均值，用公式P=UI計(jì)算電功率時(shí)，從公式可以看出，當(dāng)電路接通后每個(gè)時(shí)刻電路中都有電壓和電流，所以用這個(gè)公式計(jì)算的是每個(gè)時(shí)刻的電路中的電功率。當(dāng)電路中的電功率恒定不變時(shí)，用上述兩個(gè)公式所算得的電功率值是相等的:當(dāng)電路中的電功率在做功的時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化時(shí),用公式P=W/t算得的電功率是平均值,不能反映出電路中電功率的變化情況，然而,用公式P=UI計(jì)算的電功率是每個(gè)時(shí)刻的電功率，如果在做功的時(shí)間內(nèi),每時(shí)刻的電壓和電流是已知的，都可以計(jì)算出該時(shí)刻的電功率，能反映出電路中電功率的瞬時(shí)變化情況。3、電爐絲為什么沒有白熾燈亮？電爐絲是繞成單螺旋狀，螺旋的直徑在7-8mm左右，便于集中熱量；電爐絲較粗，它的螺距比較大，便于散熱，因此電路工作時(shí)，電爐絲的溫度只在200左右，遠(yuǎn)沒有達(dá)到白熾狀態(tài)，但足以滿足加熱的需要，電爐是將消耗電能的絕大部分轉(zhuǎn)化為熱，可見光很少。白熾燈的燈絲比較細(xì)，是電爐直徑的1/101/20左右，將電燈絲繞成雙螺旋狀，燈絲間的螺距很小，便于集中熱量。這樣，電流通過燈絲產(chǎn)生的熱量，很快使燈絲溫度達(dá)到2500以上，并保持這個(gè)溫度，燈絲處于白熾狀態(tài)，燈絲向外發(fā)射白光。雖然燈絲將消耗的電能轉(zhuǎn)化為熱，用以維持燈絲的白熾狀態(tài)，白熾的燈絲只將7%8%的電能轉(zhuǎn)化為光，但這部分光是可見光，比電爐絲轉(zhuǎn)化的可見光要多得多，因此白熾燈比電爐亮就不足為奇了。4、 掌握串、并聯(lián)電路中電功率的規(guī)律。在串聯(lián)電路中，由于流經(jīng)各個(gè)用電器的電流均相等，由公式P=I2R可知，P1=I2R1,P2=I2R2,Pn=I2Rn,所以（1） P總=P1+P2+Pn即在串聯(lián)電路，電路的總功率等于各用電器的功率之和。（2）P1/P2=R1/R2，P1/Pn=R1/R2即在串聯(lián)電路，電功率的分配與電阻成正比。在并聯(lián)電路中，由于各個(gè)用電器兩端電壓相同，由公式P=U2/R可知，P1=U2/R1，P2=U2/R2，Pn=U2/Rn，所以，也有 （1）P總=P1+P2+Pn即在并聯(lián)電路中，電路的總功率等于各用電器的功率之和。（2）P1/P2=R2/R1，P1/Pn=Rn/R1即在并聯(lián)電路中，電功率的分配跟電阻成正比。