八年级科学上册 电能和电功率教案 鄂教版.doc

电能和电功率

学习目标：
1、建立电功概念，了解电源和用电器工作过程中能量的转化情况，知道消耗了多少电能，其实就是电流做了多少功。能的转化过程也就是做功的过程，能与功的单位都是焦耳。
2、掌握电能表的相关知识，主要是理解相关参数的含义，并根据这些参数做电功、电能以及后面电功率方面的计算题（重点）
3、理解电功率的概念，学会判定用电器的额定功率与实际功率、额定电压与实际电压，以及这些状态下用电器的工作情况。
4、进行电功率的计算，能灵活运用电功率公式P＝UI与电功公式W＝UIt联合起来变出多种解电功、电功率方面习题的解题方法。（难点）

重难点讲解：
【知识点1】电能的概念
电流通过导体做功，实质是把电能转化为其他形式能的过程，而且电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式能。
电流做功的表现形式实质上就是电流的三种效应，即电流的热效应，电流的磁效应和电流的化学效应。电流通过各种用电器使其产生的转动、发热、发光、发声现象都是电流做功的表现。

【知识点2】电功的计算（难点）
1、计算公式
公 式
各量单位
适用范围
W＝UIt
W—J U—V
I—A t—s
适用于各种电路电功计算

W＝UQ
W—J U—V
Q—C
W＝Pt
W—J P—W
t—s
W＝t
W—J U—V
R—Ω t—s
适用于电能完全转化为内能
的电路计算

W＝I2Rt
W—J I—A
R—Ω t—s

【知识点3】串联电路和并联电路电流做功的情况
（1）对于电流做功把电能全部转化为内能来说，①若串联，根据W＝I2Rt，I、t相同时，W与R成正比，即：串联电路，电流所做的功与电阻成正比＝，②若并联，根据W＝t，U、t相同时，W与R成反比，即：并联电路，相同时间内，电流所做的功与电阻成反比＝。
（2）无论是串联，还是并联电路，电流所做的总功都等于电流在各个导体上所做的功之和，即：W总＝W1＋W2＋W3＋……＋Wn。
证明：设电源电压为U，总电流为I，导体R1的电压电流分别为U1、I1，导体R2的电压、电流分别为U2、I2。
若R1与R2串联，W1=U1 I1t W2=U2 I2 t
W1＋W2＝U1 I1t＋U2 I2 t =U1 It＋U2 I t =（U1＋U2 ）I t =UI t =W总
若R1与R2并联，相同时间内，
W1=U1 I1t W2=U2 I2 t
W1＋W2=U1 I1t＋U2 I2 t =UI1 t＋UI2 t =U（I1＋I2 ） t =UI t =W总

【知识点4】电能表：（重点）
①作用：测定电能（消耗电能多少）
②读数方法：电能表的计数器上前后两次读数之差就是这段时间内用电的度数。

③正确理解电能表上的参数含义：使用电能表时应看清电能表的参数，弄清参数的意义。例如：“220V”表示这个电能表应该接在220V的电路中使用；“10（20A）”是说这个电能表的额定电流为10A，在短时间内允许电流大些但不能超过20A；“50Hz”是说这个电能表在50Hz的交流电路中使用；“600r/kW·h”是说该电能表每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转600转。

【知识点5】电功率
（1）意义：表示消耗电能的快慢。
（2）定义：电流在单位时间内所做的功。
（3）单位：国际单位制中是瓦特，简称瓦（W）还有千瓦（kW） 1kW＝1000 W

知识点6】电功率计算（难点）
（1）普遍适用公式P＝ P＝UI
其中单位各是：P－W W－J t－s U—V I—A
（2）当电流做功把电能全部转化为内能时，电功率计算还可用如下公式P＝，P＝I2R单位各是：P－W U－V I—A R—Ω

【知识点7】串联电路和并联电路的功率的特点
1、不论是串联还是并联电路，总功率等于各用电器的功率之和，即：
P总＝P1＋P2＋P3＋……＋Pn
证明：因为串联电路和并联电路中的总功等于各用电器做功之和，即：
W总＝W1＋W2＋W3＋……＋Wn
对上式两边同时除以t即成为：
＝＋＋……＋即：P总＝P1＋P2＋P3＋……＋Pn
2、串联电路的电功率与电阻的关系：
= 即串联电路中的电功率与其电阻成正比。
3、并联电路的电功率与电阻的关系
即在并联电路中电功率与电阻成反比。

【知识点8】额定电压、额定功率
（1）额定电压：用电器正常工作时的电压。 额定功率：用电器在额定电压时的功率。
（2）对于一个用电器
当U实＝U额，则P实＝P额 用电器正常工作
当U实＞U额，则P实＞P额 用电器不能正常工作，容易被烧坏。
当U实＜U额，则P实＜P额 用电器不能正常工作。
（3）灯泡的亮暗程度取决于灯泡的实际功率

【知识点9】用电器实际功率求解方法
若已知：U实、U额、P额
方法1：先用R＝再用P＝求解
方法2：由于R一定时，可得P实/P额＝（U实/U额）2利用此式也可求解。

【典型例题】
例1. 有一台电动机工作一段时间后消耗了2度电，则下列说法正确的是（ ）
A. 电流通过电动机做了7.2×106J的功
B. 有7.2×106J的电能全部转化为动能
C. 电流做功小于7.2×106J
D. 转化成的动能小于7.2×106J
解析：2度＝2kw·h＝3.6×106J×2＝7.2×106J。电流做功的多少与消耗电能的多少总是相等的，所以A对，C错。电动机消耗的电能，绝大部分转化成了动能，少量转化成了热能，所以D对，B错。
答案：A、D

例2. 有两个电阻R1、R2，若只将R1接到电源上，1min内电流做功为160J，若只将R2接到电源上，1min内电流做功240J，现将R1和R2串联在同一电源上，则1min内电流做了多少功？
解析：将R1、R2串联起来的电路与R1、R2单独在电源上相比较，电源电压U相同，通电时间t相同，单个电阻阻值R不变，因此要利用已知条件解决串联时的问题应选择公式W＝t来分析比较方便。学会根据已知、未知条件选择公式是解题的关键所在。
若只将R1接到电源上，W1＝t， ①
若只将R2接到电源上，W2＝t， ②
现将R1、R2串联后接到电源上，电流所做的功W＝t＝t ③
联立①②③解＝＝96J
答案：1min内电流做功为96J。

例3. 电给我们的生活带来了极大的方便，但使用不当也会造成危险，小明家电能表的几个重要参数如下图所示，家中铺设电路所用的电线允许通过的最大电流为15A，家中已有用电器的总功率为2200W，最近又准备购买一台电热水器，性能指标如下表所示，这种电热水器是否适合他家使用呢？小明对这个问题进行了认真的研究。

（1）添置这么大功率的用电器，是否超过电能表的负荷？请你通过计算写出你的看法。
（2）如果安装了这台电热水器，家中所有用电器同时工作时的最大电流将达到＿＿＿A，家中电路所用的电线＿＿＿＿＿承受（填“能”或“不能”）。
（3）通过对以上问题的研究，你认为如果他家购买了这台电热水器，在使用时应该采取什么措施？请你为他家提出建议。（要求正确提出一条建议即可）
（4）请你算一算：按照当地1 kW·h的电费为0.55元的标准，如果这台电热水器每天正常工作1 h，在电热水器上，小明家一个月需交纳多少元电费？（每月按30天计算）
解析：添置大功率用电器后，是否超过电能表的负荷，关键是比较添置后电路中消耗的总功率是否超过电能表允许通过的最大功率，电能表允许通过的最大功率由电能表铭牌上标明的额定电压和允许通过的最大电流决定，求用电器工作时电路中允许通过的最大电流，应根据电路中连接的最大功率，即根据P总＝UI得I＝P总／U求出。
（1）P负＝UI＝220 V×20 A＝4400 W，接入电热水器后电路中总功率：P总＝2200 W＋2000 W＝4200 W。由于P总＝4200W＜P负＝4400 W，所以没有超过电能表的负荷。
（2）根据P＝UI得：I最大＝P总／U＝4200 W／220V＝19.1A. 由于I最大＝19. 1 A＞I线＝15 A，所以家中电路所用的电线不能承受。
（3）由于购买了这台电热水器，使电路中电流可能超过电线允许的最大电流，因此使用时应避免电路中的电流超过15 A，或者更换家庭电路中所用的电线，因此提出的建议为：家中的用电器不要同时使用；或更换家庭电路所用的电线。
（4）电热水器每天工作时消耗的电能为：W＝Pt＝2 kW×1h＝2 kW·h，一个月消耗的电能为：W总＝2 kW·h×30＝60 kW·h。故在电热水器上，一个月需交纳的电费为：60 kW·h×0.55元／kW·h＝33元。
答案：如上分析。

例4. 楼道里原来安有一只“220V，60W”的灯泡照明，但觉得太耗电，（1）若换用一只“220V 15W”的灯泡，一个月（30天每天通电4h）下来可节约多少度电？（2）若用两只“220V 60W”的灯串联后接在电路上，每只灯泡实际功率是多少？
解析：利用公式W＝Pt可求出“220 V，60 W”的灯泡和“220 V，15 W”的灯泡一个月消耗的电能，因求解单位为度，故在计算中功率单位用千瓦，时间单位用小时较为方便，（2）问中要求实际功率，首先必须求出灯泡工作的实际电压和电流，根据灯泡电阻不变，只要解出灯泡电阻，由P＝UI就可求出灯泡实际功率。
答案：（1）原来一个月消耗电能
W1＝P1t＝60×10-3kW×30×4 h＝7.2kW·h
现在换用“220 V，15 W”的灯泡后，一个月消耗电能
W2＝P2t＝15×10-3kW×30×4 h＝1.8kW·h
故一个月可节约电能
W＝W1一W2＝7.2kW·h－1.8 kW·h＝5.4kW·h
（2）因两只灯泡相同，故电阻相同，其电阻由P＝得R＝＝＝807Ω。
根据串联电路R总＝R＋R＝2R＝2×807Ω＝1614Ω
故I＝P＝＝＝0.14 A。
故灯泡工作电压为UL＝IR＝0.14A×807Ω＝113V，灯泡功率P＝ULI＝113 V×0.14 A＝15 W.

【模拟试题】（答题时间：40分钟）
1、如图所示，若通电时间相同，s闭合与断开相比，电路消耗的电能将（ ）
A. 减小 B. 增大 C. 不变 D. 无法确定

2、甲乙用电器分别标有“220V，60W”、“220 V，100 W”下列说法正确的是（ ）
A. 甲做功比乙多 B. 甲做功比乙快
C. 甲做功花的时间长 D. 正常工作时甲电流小
3、（多选）可调光台灯功率为100 W，旋转调光旋钮使灯泡变暗，则 （ ）
A. 台灯所在电路总电阻变大
B. 台灯实际功率变小
C. 相同时间内，台灯所在电路消耗电能减少
D. 灯泡两端实际电压不变
4、如图所示，测得C、D之间电压为3 V，现在C、D间接入一个“3 V，3W”的灯泡，灯泡的功率（ ）
A. 等于3 W B. 大于3 W C. 小于3 W D. 无法确定

5、将电阻为242Ω的导体接在220V的电路中，通电10min电流做了＿＿＿＿功。
6、加在某一段导体上的电压为6V时，电流通过导体做了108J功，则通过导体的电荷量为＿＿＿＿C，若通电时间为10s，则导体中电流为＿＿＿＿A，如果电流通过导体做的功全部转化为内能，导体电阻为＿＿＿＿Ω。
7、把一台电动机接在380 V电路上，在5 min内消耗1.5×105J电能，则电动机的功率是＿＿＿＿W，通过电动机的电流为＿＿A。
8、标有“6V，6W”和“6V，1.5W”字样的灯L1和L2串联接在某电源上，设灯丝电阻不变，则通过灯L1和L2电流之比是＿＿，灯L1与L2实际功率之比为＿＿。要保证两灯都能工作，电源电压不得超过＿＿V。
9、有两电阻R1∶R2＝4∶5，若将它们并联接入电路，则它们的电功率之比为＿＿＿＿；若将它们串联接入电路，它们的电功率之比为＿＿＿＿。
10、额定电压相同的A、B两盏灯额定功率之比为3∶2，如果将它们并联接入电压为额定电压一半的电路中，它们消耗的实际功率之比为＿＿＿＿。
11、一个小电动机接在6 V的电源上，电流在5 min内做功900J，求通过电动机的电流。
12、在实验室做电学实验时，小芳将6V的电源与L1、L2组成了串联电路，已知L1、L2电阻分别为6Ω、4Ω，求：（1）L1中的电流；（2）L2两端的电压；（3）通电100 s，电流在L1上做的功是多少。
13、在下图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R2的阻值为10Ω，闭合开关S后，电流表的示数为1 A，通过电阻R2的电流0.6A求（1）电源电压U；（2）电阻R1的阻值；（3）通电10 S，电流通过电阻R1所做的功W1。

14、下表为某型号双缸洗衣机铭牌，在额定电压下洗衣，通过洗衣机电流为＿＿A。若洗衣用20min，脱水用10min，则该洗衣机消耗的电能是＿＿＿＿kW·h
额定电压
220V
频率
50Hz
洗衣功率
330W
脱水功率
300W
最大电流
5A

【试题答案】
1、B 2、D 3、A、B、C 4、C
5、1.2×105J
6、18； 1.8； 3.3
7、500；1.32
8、1∶1； 1∶4； 7.5
9、5∶4； 4∶5
10、3∶2
11、0.5A
12、（1）0.6A （2）2.4V （3）216 J
13、（1）U＝U1＝U2＝I2R2＝0.6 A×10Ω＝6 V
（2）I1＝Ⅰ一I2＝I A－0.6A＝0.4 A
R1＝U1／I1＝6 V／0.4 A＝15Ω
（3）W1＝U1I1 t＝6 V×0.4 A×10 S＝24J
14、1.5；0.16