《电学：电能、电功率和家庭电路》.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,1,课时电能电功率,第,2,课时电流的热效应,第,3,课时家庭电路安全用电,电学2,第,1,课时电能电功率,考 点 聚 焦,考 点 聚 焦,归 类 示 例,归 类 示 例,考 点 聚 焦,考点,1,电能和电功,考点聚焦,归类示例,耗能的实质,用电器消耗电能的过程实际就是电能转化为其他形式的能的过程，用电器消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能,耗能的应用,电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等,电能的计算,电流所做的功跟电压、电流和通电时间成正比。电功等于电压、电流和通电时间的乘积，即,W,_,；,W,_,_(,适用于所有电路,),；,对于纯电阻电路，可推导出：,W,_,_,电功的单位,国际单位是,_,，常用单位是,_,；,1,度,1,kW,h,3.6,10,6,J,UIt,UIt,Pt,I,2,Rt,焦耳,(J),kWh,考点聚焦,归类示例,考点,2,电功率,1电功率,快慢,瓦特,(W),UI,考点聚焦,归类示例,2.,额定电压和额定功率,额定电压：用电器正常工作时的电压。,额定功率：用电器在额定电压下的功率。,考点聚焦,归类示例,考点3测量小灯泡的电功率,1伏安法测小灯泡的电功率,探究课题：测量小灯泡的电功率,实验原理,P,_,电路图,UI,考点聚焦,归类示例,阻值最大处,考点聚焦,归类示例,进行实验,分别在额定电压、约,1.2,倍额定电压和低于额定电压的情况下测出小灯泡的电流，记入表格，计算出小灯泡在不同电压下的电功率,得出结论,用电器两端的电压不同，电功率就不同；小灯泡两端的电压越高，实际功率越大，灯泡越亮,评估交流,由于小灯泡两端实际电压不同，实际功率不同，所以计算平均值无意义,一图多用,利用该实验装置还能完成的实验是,_,，由于灯丝电阻不是定值，所以以上器材不能探究电阻一定时，电流与电压的关系,伏安法测电阻,考点聚焦,归类示例,2.用电能表、停表测量小灯泡的额定功率,考点聚焦,归类示例,类型一、电能及其测量,归 类 示 例,例1,2012天津,图201是某同学家中的电能表，现用它测量一只灯泡的实际功率。他关掉其他用电器只让该灯泡工作，电能表转盘转过30转用时10 min，这段时间灯泡消耗的电能是_kWh，灯泡的实际功率是_W。,图,20,1,0.01,60,考点聚焦,归类示例,解 析,考点聚焦,归类示例,类型二、电功率,例2,2013兰州,将“6 V3 W”和“6 V6 W”的两只灯泡L,1,和L,2,串联后接在电源两端，不考虑温度对灯丝电阻的影响，则(),A电源电压为12 V时，两只灯泡均能正常发光,B两个灯泡发光时，灯泡L,2,比灯泡L,1,亮一些,C灯泡发光时，电路中允许通过的最大电流为1 A,D灯泡L,1,正常发光时，灯泡L,2,的实际功率是1.5 W,D,考点聚焦,归类示例,解 析,考点聚焦,归类示例,解 析,考点聚焦,归类示例,类型三、电功率的测量,例3,2013十堰,小明利用如图202甲所示的电路测定小灯泡的功率。被测小灯泡的额定电压为2.5 V，电阻约为10。实验室有如下器材：电源(电压为6 V)、电流表(00.6 A、03 A)、电压表(03 V、015 V)、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：R,1,(20 0.5 A)、R,2,(50 0.5 A)、R,3,(500 1 A)。,图,20,2,考点聚焦,归类示例,(1)实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是_。正确连接电路闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，灯泡都不亮，电压表示数接近6 V，电流表示数几乎为零，则电路的故障可能是_。,(2)排除电路故障后，闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，多次测量，小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像，如图丙所示，则小灯泡的额定功率为_W。在多次测量中，小明还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比_(选填“变大”“变小”或“不变”)。,进行调零,小灯泡断路,0.625,变大,考点聚焦,归类示例,(3)小明又取了一个规格、型号完全相同的旧灯泡进行实验，发现在额定电压下工作时，灯泡亮度明显偏暗。小明仔细观察，发现这只灯泡的玻璃内壁变黑。灯泡亮度偏暗的原因是灯丝发光时发生_(填物态变化名称)而变细，消耗的实际功率变_(选填“大”或“小”)的缘故。,(4)灯泡的功率测量完毕，小明用5、10、15、20、25 的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流跟电阻的关系，得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图像，则小明应选用滑动变阻器_(选填“R1”“R2”或“R3”)。若某次实验中滑动变阻器连入电路的阻值为14，则所选定值电阻的阻值为_。,升华,小,R,2,10,考点聚焦,归类示例,解 析,考点聚焦,归类示例,解 析,考点聚焦,归类示例,类型四、电能、电功率的计算,例4,2013德阳,如图203所示的电路中，电源电压和灯L的电阻均保持不变，灯L标有“9 V9 W”字样。求：,(1)灯L正常发光时的电阻。,(2)当R的滑片P位于a端，闭合S1、断开S2时，灯L两端的实际电压为额定电压的23，求此时灯L工作1 min所消耗的电能是多少？,(3)当R的滑片P位于中点c，闭合开关S1、S2时，电流表的示数为3 A，求滑动变阻器消耗的电功率。,图,20,3,考点聚焦,归类示例,解 析,考点聚焦,归类示例,解 析,考点聚焦,归类示例,解 析,考点聚焦,归类示例,第,2,课时电流的热效应,考 点 聚 焦,考 点 聚 焦,归 类 示 例,归 类 示 例,考 点 聚 焦,考点,1,电流的热效应,1,定义：,电流通过导体时，导体会发热，这种现象叫做电流的热效应。,2,探究实验,考点聚焦,归类示例,探究课题,电流的热效应与哪些因素有关,实验原理,利用电流的热效应加热质量相同的同种液体，通过液体温度升高的情况判断通电导体产生热量的多少,用煤油的目的,煤油的比热容小，吸收相同的热量，温度升高得快，易进行实验操作，且它是绝缘体,探究方法,控制变量法、转换法,实验设计,实验过程分三步完成：,在电流和电阻相同时，探究电热与通电时间的关系,(,具体操作：把同一只通电烧瓶连入电路中，加热不同的时间，通过观察温度计示数的变化从而比较产生的电热的多少,),；,在电流和通电时间相同时，探究电热与电阻的关系,(,电路设计：两个阻值不同的电阻串联，目的是控制电流、通电时间相同，如图甲所示,),；,在电阻与通电时间相同时，探究电热与电流的关系,(,电路设计：将阻值相同的电阻分别放在并联电路的干路和支路上，目的是控制电阻相同，改变电流大小，如图乙所示,),甲 乙,考点聚焦,归类示例,结论,在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越,_,；,在通电时间一定、电阻相同的情况下，,通过的电流越大，产生的热量越,_,多,多,考点聚焦,归类示例,考点,2,焦耳定律,正比,正比,正比,Q,I,2,Rt,考点聚焦,归类示例,考点,3,电热与电能的关系,对于电流做功,(W,UIt,),跟电流产生的热量,(Q,I,2,Rt),，它们是整体与局部、全体与部分的关系。,说明,在电路中接入的如果是电炉、白炽灯、电烙铁等“纯电阻”用电器，当电流通过时，消耗的电能全部转化为内能，此时电能和电热的计算相同，即,W,Q,。,在电路中接入的如果是电动机、充电的蓄电池等“非纯电阻”用电器，当电流通过时，消耗的电能大部分转化为机械能、化学能，只有一部分电能消耗在导线上，克服电阻做功而转化为内能，所以，电热,Q,只是电能,W,的一部分，即,W,Q,。,考点聚焦,归类示例,考点,4,电热的利用和防止,1电热的利用,电热器,原理,电流的,_,效应,组成,主要组成部分,发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘体材料上制成的,优点,清洁卫生；,热效率高；,可以方便地控制和调节温度,举例,电炉、电饭锅、电热毯等,2.,电热的防止,利用散热窗、散热片、风扇吹风等方法加快散热。,热,考点聚焦,归类示例,类型一、电流的热效应,归 类 示 例,例1 用如图211所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。,图,21,1,考点聚焦,归类示例,(1)实验中通过观察_,_,_,_,_,_,_来比较电流产生的热量的多少。,(2)为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲、乙两瓶中要装入_,_,_,_、_,_,_,_的同种液体。,(3)为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值不能_。,(4)实验结论是_。,(5)该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与_的关系。,两支温度计的示数,(,或变化,),质量相同,初温相同,相同,在电流、通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多,电流大小,考点聚焦,归类示例,此实验的考查通常从三个角度入手：控制变量法的应用；如何比较产生的热量多少,(“,转换法”的利用,),；被加热液体的选择,(,比热容小的液体,),。,点 评,考点聚焦,归类示例,类型二、焦耳定律及其应用,例2,2013黄冈,电热加湿器工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。下表是某同学设计的电热加湿器部分参数，其发热电路如图212所示，R,1,、R,2,为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，可实现加湿器关、低、高挡的转换。,额定电压,220 V,额定最大发热功率,400 W,水箱容积,4 L,适用面积,40,60 m,2,图,21,2,考点聚焦,归类示例,(1)若加热前水温为20，电热槽内气压为标准大气压，从加热到沸腾最短时间为3 min，则电热槽中水的质量是多少千克？不计热损失，c,水,4.210,3,J/(kg)，结果保留两位小数,(2)求加湿器在低挡时的发热功率。,(3)对于需要制冷的室内，电热加湿器会使其气温升高，请提出一条改进的建议。,考点聚焦,归类示例,点 评,考点聚焦,归类示例,点 评,考点聚焦,归类示例,答 案,(1)0.21 kg,(2)200 W,(3),降低电热槽内气压，使水的沸点降低,解 析,考点聚焦,归类示例,类型三、非纯电阻电路的有关计算,例3,2013呼和浩特,如图215所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能转化成内能。已知线圈电阻为1.5，电动机正常工作时，通过线圈的电流为2 A，物体质量540 g，以10 m/s的速度匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦。物体上升20 s的过程中，求：(g取10 N/kg),(1)电压表示数。,(2)电流通过线圈产生的热量。,(3)提升物体的有用功。,(4)电动机的工作效率。,图,21,5,考点聚焦,归类示例,答 案,(1)30 V,(2)120 J,(3)1080 J,(4)90%,解 析,考点聚焦,归类示例,解 析,考点聚焦,归类示例,第,22,课时家庭电路安全用电,考 点 聚 焦,考 点 聚 焦,归 类 示 例,归 类 示 例,考 点 聚 焦,考点,1,家庭电路的组成,考点聚焦,归类示例,图,22,1,组件,说明,备注,进户线,零线,家庭电路一般有两条进户线从低压输电线引下来，即零线和火线，火线和零线之间有,_V,的电压,三孔插座要连接地线，火线和地线之间也有,_V,的电压，正常情况下，零线和地线之间的电压为,_V,火线,电能表,作用,测量用户消耗电能的多少,家用电器同时工作的总功率不能超过电能表允许使用的最大功率，否则电能表计数不准确，甚至还会烧坏电能表,连接,如图,22,1,所示，,a,、,c,为接进线，,b,、,d,为接出线,闸刀开关,作用,控制电路的通断,安装闸刀开关时要使静触点在上，动触点在下，不能倒装,连接,在保险装置前,220,220,0,考点聚焦,归类示例,组件,说明,备注,熔丝,作用,当电路中电流过大时，自动熔断，切断电路，保护电路,由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成；,因电流的热效应而熔断，实现切断电路；,选择熔丝时，额定电流等于或稍大于电路中最大的正常工作电流；,家庭电路中千万不要用铁丝或铜丝代替熔丝,连接,安装在闸刀开关后的保险盒内，零、火线各一根,灯泡和开关,连接,开关和灯泡是,_,联的，各灯泡,_,联在电路中；,控制灯泡的开关与灯泡串联后，另一端应该接,_,线,白炽灯有卡口灯和螺口灯；,螺口灯的尾部接开关，再接火线，螺旋套接零线,串,并,火,考点聚焦,归类示例,组件,说明,备注,插座,作用,方便移动的家用电器用电,两孔、三孔插座：两孔接用电部分，三孔插座中的第三个孔和三脚插头中的脚把家用电器外壳用导线与大地连接，即使用电器漏电，外壳带的电从接地导线上流走，人体接触外壳就没有危险。三孔插座连接：左零、右火、中接地,连接,与其他用电器并联在电路中,考点聚焦,归类示例,考点,2,测电笔,1,作用：,辨别火线和零线。,2,组成：,测电笔由金属笔尖、电阻、氖管、弹簧和金属笔卡组成。,3,使用方法：,用手接触笔尾的,_,，笔尖接触电线,(,或与电线连通的导体,),，如果氖管发光，表示接触的是,_,线；如果氖管不发光，表示接触的是,_,线。,金属体,火,零,考点聚焦,归类示例,4,测电笔氖管里充有惰性气体,氖气。,测电笔结构如图,22,2,所示，两端电极之间只要有少许电压，就会激发氖气发出红光。弹簧是为了保证接触良好，电阻是为了分去大部分电压，或者使电流很小，从而保护人的安全。使用时，金属笔尖,(,有时附带当螺丝刀使用,),接触火线或带电体，金属笔卡与人体接触再接地，构成串联电路，此时电流微弱，对人体不会造成伤害。,图,22,2,考点聚焦,归类示例,考点,3,漏电保护器,在新型楼房里，连接各户的总开关上大多装有漏电保护器。正常情况下，用电器通过火线、零线和供电系统中的电源构成闭合电路，不应有电流直接流入大地。如果站在地上的人不小心接触了火线，电流经过人体流入大地，这时，总开关上的漏电保护器就会迅速切断电流，对人身起到保护作用。,考点聚焦,归类示例,考点,4,家庭电路电流过大的原因,家庭电路电流过大的原因：,(1),电路中发生,_,；,(2),电路中用电器,_,过大。,短路,总功率,考点聚焦,归类示例,考点,5,安全用电,1,触电形式,(1),低压触电：双线触电；单线触电。,说明,家庭电路触电属于低压触电，是人体直接或间接跟火线连通造成的；人体安全电压：,_,。,(2),高压触电：高压电弧触电；跨步电压触电。,2,触电急救措施：,如果发生触电事故，要立即切断电源，或用绝缘体将电线挑开，必要时应该对触电者进行人工呼吸，同时尽快通知医务人员抢救。,3,安全用电原则：,不接触,_,带电体，不靠近,_,带电体，不弄湿用电器，不损坏绝缘层。,不高于,36 V,低压,高压,考点聚焦,归类示例,类型一、家庭电路的组成与连接,归 类 示 例,例1,2013长沙,某家庭电路的部分组成如图223所示，下列说法正确的是(),图223,A图中三个插座是串联的,B控制灯泡的开关S要接在火线上,C带三脚插头的用电器也可插入两孔插座,D闭合开关S时，灯泡不亮，一定是零线某处断路,B,考点聚焦,归类示例,类型二、安全用电,例2,2013河北,关于家庭安全用电，下列说法不正确的是(),A使用测电笔时，手不要接触金属笔尾,B一旦发生触电事故，应先切断电源再进行抢救,C电脑、电视机等用电器长时间待机，应切断电源,D同时使用大功率用电器前，必须先考虑电能表、保险丝等的承受能力,A,考点聚焦,归类示例,安全用电是中考中有关家庭电路问题考查较多的命题点，涉及测电笔的使用、触电急救、保险丝的作用及接地线的相关情况，与生活联系紧密，充分体现了“从物理走向生活”的新课标理念。,点 评,解 析,使用测电笔时，手一定要接触金属笔尾，这样火线、测电笔、人体、大地形成一个通路，氖管才会发光。,考点聚焦,归类示例,类型三、家庭电路故障的排查,例3,2013齐齐哈尔,如图224所示的家庭电路中，正常发光的两盏灯突然全部熄灭，经检查保险丝完好，用测电笔分别插入插座的两孔，氖管均发光，造成这一现象的原因可能是(),A,插座发生短路,B,进户的火线断了,C,进户的零线断了,D,某盏电灯的灯丝断了,图,22,4,C,考点聚焦,归类示例,解 析,分析题意知，正常发光的两盏灯突然全部熄灭，且经检查保险丝完好，说明电路中出现了断路；用测电笔插进插座的两孔，氖管均发光，说明火线完好，原因是零线断路，选,C,。,考点聚焦,归类示例,例4 如图225所示的家庭照明电路，已知其中一只灯泡的灯头接线处存在故障。电工师傅为查明故障，在保险丝处接入一只“220 V40 W”的灯泡L,0,。当只闭合开关S、S,1,时，灯泡L,0,和L,1,都呈暗红色(比正常发光状态暗得多)；当只闭合开关S、S,2,时，灯泡L,0,正常发光，L,2,不发光。由此可以确定(),A,L,1,灯头接线处断路,B,L,1,灯头接线处短路,C,L,2,灯头接线处断路,D,L,2,灯头接线处短路,图,22,5,D,考点聚焦,归类示例,家庭电路故障排查,“,校验灯”校验电路工作原理如图,22,6,所示。,若某支路短路，该支路开关闭合前“校验灯”,不亮，但将该支路开关闭合，“校验灯”通过,该支路短路线接在电压为,220 V,的火、零线,之间，“校验灯”正常发光；若某支路断路，,支路开关闭合前后，“校验灯”均处在断路，,不发光；若某支路正常，该支路开关闭合,后，该支路上的灯泡与“校验灯”串联在电压,为,220 V,的火、零线之间形成回路，使得“校验灯”两端的电压小于,220 V,，“校验灯”发光不正常,(,暗红色,),。,点 评,图,22,6,考点聚焦,归类示例,专题电功电功率电热,要 点 聚 焦,要 点 聚 焦,要 点 聚 焦,要点,1,电学实验梳理,要点聚焦,三同三异区分电学实验,以上四个实验中，电路结构相同、滑动变阻器都有保护电路的作用、所测量均是电流和电压值；但原理、数据处理方式、实验结论不同。,要点聚焦,要点,2,解读,“,伏安法,”,要点聚焦,要点聚焦,要点聚焦,电路故障,多测目的,小灯泡不亮的原因：,(1),电路完好灯不亮：滑动变阻器选择了大阻值或滑动变阻器连入的阻值太大，接下来的操作是移动滑片，观察灯泡是否发光。,(2),电路故障灯不亮：灯泡短路或断路，根据电表示数来确定,测定值电阻阻值的实验中，多次测量是为了求平均值从而减小误差；而测量小灯泡电阻和实际功率的实验中，多次测量是为了分析变化的普遍规,律,要点聚焦,“,内接法,”,与,“,外接法,”,对测量结果的影响,“内接法”中，由于电压表所测量的是电流表和被测元件的总电压，使得所测电压值偏大，故计算出的电阻值偏大。“外接法”中，由于电流表所测量的是电压表和被测元件的总电流，使得所测电流值偏大，故计算出的电阻值偏小。,要点聚焦,要点,3,特殊方法测电阻、额定功率,等压、等流巧设计,(1),只有电压表：利用已知电阻间接测出电流大小。根据,“,串等流,”,特点将被测对象与已知电阻串联，再利用电压表测出两者电压，利用所测量导出表达式，可记为,“,压表等流串,”,。,(2),只有电流表：利用已知电阻间接测出两端电压。根据,“,并等压,”,特点将被测对象与已知电阻并联，再利用电流表测出两者电流，利用所测量导出表达式，可记为,“,流表等压并,”,。,(3),滑动变阻器特殊用法：移动滑片到两端位置，滑动变阻器作为导线或定值电阻使用。具体设计如下表：,要点聚焦,要点聚焦,要点聚焦,要点聚焦,要点聚焦,要点聚焦,要点聚焦,要点聚焦,要点,4,“,电热,”,综合,例题,2012,桂林,小明同学家里的电热饮水机有加热和保温两种功能，可由机内温控开关,S,0,进行自动控制。小明从说明书上收集到如下表所示的部分数据和如图,TZ8,1,所示的电路原理图。请解答下列问题：,(,计算结果若不能整除，保留一位小数,),额定电压,220 V,频率,50 Hz,额定加热功率,920 W,图,TZ8,1,要点聚焦,(1),这个电热饮水机正常工作时，在加热状态下的总电流大约是多大？,(2),若电阻,R2,的阻值为,1210,，则电阻,R1,的阻值为多少？,(3),在傍晚用电高峰期，供电电压可能会下降。当实际电压只有,198 V,时，这个电热饮水机加热的实际功率是多大？,要点聚焦,解 析,要点聚焦,解 析,要点聚焦,解 析,要点聚焦,电热器,“,多挡,”,问题,(1),理解,“,多挡,”,电热器工作时将电能转化为内能，俗称热能，根据实际需要往往要设计不同挡位。电热器的高低挡指的是,“,功率,”,不同，电源电压不变，高挡时功率大，电阻小，为单阻或两阻并联；而低挡时功率小，电阻大，为两阻串联或单阻，具体电路如图,TZ8,2,所示。,图,TZ8,2,要点聚焦,要点聚焦,要点聚焦,