人教版物理（中職）類 4.3 電功 電功率 教案（表格式2課時）

課題第四章直流電路第三節(jié)電功電功率2課時教學目標知識目標1.了解電功和電功率的概念；2.理解焦耳定律；3.知道電流做功時能量的轉化與守恒。能力目標1.通過對電功的學習，能估算家庭的月耗電量；2.通過對電功率的學習，會估算常用電器的電功率；3.通過對焦耳定律的學習，能計算用電器產生的熱量。情感目標1.通過本節(jié)的學習，使學生意識到科學對技術進步和社會發(fā)展的影響；2.通過本節(jié)的學習，增強環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的意識。重點電功和電功率的概念；焦耳定律難點電功與熱功的區(qū)別教具多媒體展示系統(tǒng)主要教學過程學生活動教學過程設計一、引入課題用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖4-22所示的家用電能表。提問：每個家庭每個月都依照上面顯示的數字向供電局繳納電費。你知道這個電能表測量的是什么嗎？（雖然學生在初中時學習過相關內容，但在實際應用時又大多想不起來。大多數學生回答不出來。）引入課題：要想弄清這個問題，我們就要學習有關電功的知識——第三節(jié)電功電功率。二、電功在導體的兩端加上電壓，導體內就形成了電場。導體內的電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，電場力對電荷做了功。我們把電路中電場力所做的功，叫作電流做的功，簡稱電功。如果導體兩端的電壓為U，通過導體的電流為I，通電時間為t，則電流做的功W為W=UIt電流流過一段電路時所做的功，等于這段電路兩端的電壓、電路中的電流和通電的時間三者的乘積，其中W，U，I，t的SI單位分別是J、V、A、s。日常生活中，常用的電功的單位還有kW·h（千瓦·時），即“度”。1度=1kW·h=3.6×106J功是能量轉化的量度，電流做功的過程實際上就是電能轉化成其他形式能的過程。例如，電流通過電爐時，電能轉化為熱力學能；電流通過電動機時，大部分電能轉化為機械能，小部分電能轉化為熱力學能；電流通過電解槽時，電能轉化為化學能和熱力學能。電流做功消耗的電能是由電源供給的。電流流過電路時做了多少功，電源就提供了多少電能。所以，家用電能表顯示的就是家庭消耗的電能。（這部分內容一定要講清楚，這是為后面更好地理解焦耳定律打基礎。）用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖4-23。目前很多地區(qū)已經開始使用IC卡式電能表，如圖所示。安裝了這種電能表的用戶，需要到供電部門購買電能，購買的電能值被“寫”到IC卡上，將IC卡插入自家的電能表即可使用相應的電能。電能用完后需要再去購買。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖4-24。還有一種新式電能表，靠內部的電子電路計算電能，讀數由液晶板顯示。三、電功率電流所做的功跟完成這些功所用時間的比值叫作電功率，通常用P表示。即將W=UIt代入上式，可得P=UI上式表明，一段電路上的電功率等于這段電路兩端的電壓和電路中的電流的乘積。電功率的SI單位是W（瓦）：1W=1J/s=1V·A用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖4-25。一般用電器的銘牌上都標明額定功率和額定電壓，如圖所示。用電器只有以額定電壓工作時才能達到額定功率。如果把用電器接到高于它的額定電壓的電路上，用電器消耗的電功率會超過它的額定功率，就有被燒壞的危險；而接到低于它的額定電壓的電路上，它消耗的實際功率就比額定功率小，如果電壓過低，用電器也不能正常工作。所以，在把用電器接入電路之前，必須注意電路實際電壓與用電器的額定電壓是否一致。例題1有一個額定值為“1kW，220V”的電暖器，正常工作時的工作電流是多大？如果由于供電緊張，電壓下降到160V，它的實際功率將是多少？解根據電功率公式P=UI，電暖器正常工作時的工作電流為由部分電路的歐姆定律，電暖器的電阻為當把電暖器兩端的電壓為160V時，電阻不變，根據歐姆定律得電暖器的實際功率是四、焦耳定律電流通過導體時，導體要發(fā)熱，這就是電流的熱效應。英國物理學家焦耳（1818—1889）通過實驗得出這樣的結論：電流通過導體時產生的熱量，等于電流的平方、導體的電阻和通電時間三者的乘積。這就是焦耳定律。用公式表示為Q=I2Rt上式中Q表示熱量，I表示電流，R表示電阻，t表示時間，它們的SI單位分別是J、A、Ω、s。如果電路中只含有電阻，即純電阻電路，根據歐姆定律U=IR，有Q=I2Rt=UIt。在這種情況下，電流所做的功UIt跟產生的熱量I2Rt是相等的，電能完全轉化為電路的熱力學能。這時，計算電功也可以用下面的公式：如果不是純電阻電路，例如電路中還包括電動機、電解槽等用電器，那么，電能除有一部分轉化為熱力學能外，還要轉化為機械能、化學能等。這時電流所做的功總是大于它所產生的熱量，在這種情況下，歐姆定律不成立，就不能再用I2Rt或來計算電功。例題2一臺直流電動機，額定電壓是220V，線圈電阻為1.0Ω，正常工作時通過的電流是5.0A。求它的額定電功率和工作1h電流做的功及產生的熱量。解根據電功率的公式，可得電動機的額定電功率P=UI=220×5.0W=1.1×103W由電功和電功率的關系可知，1h內電流做的功W=Pt=1.1×103×3.6×103J=4.0×106J由焦耳定律可知，1h內電流通過電動機產生的熱量Q=I2Rt=5.02×1.0×3.6×103J=9.0×104J（由計算結果可以看出，電動機這種非純電阻用電器，電流所做的功遠大于電流產生的熱量，即大部分電能轉化成了機械能。）提問：大家知道為什么要用高壓輸電嗎？（電能由發(fā)電廠中的發(fā)電機發(fā)出，沿著導線輸送到幾百千米甚至幾千千米之外。電流沿著導線流動時，能量會有損失，主要損失是由電流的熱效應引起的。由焦耳定律Q=I2Rt可知，為了減少輸送過程中電能的損失，一種方法是盡量減小導線的電阻。由于輸電距離不能改變，只能使用電阻率較小的銅導線并使其橫截面更大一些來減小電阻，但導線過粗不但會消耗大量的金屬材料，而且給架線帶來困難。減小電能損失的另一種方法是減小導線中的電流。由P=UI可知，在輸送電功率不變的前提下，要減小電流，必須提高電壓。所以，遠距離輸電大多采用高壓輸電。）觀看圖片學生思考并嘗試回答板書板書教師講解板書板書學生觀看學生觀看板書板書板書學生觀看板書板書板書板書板書學生思考并嘗試回答小結電功電功率1．電功導體內的電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，因此電場力做了功。這個功叫作電流做的功，簡稱電功。W=UIt2．電功率電流所做的功跟完成這些功所用時間的比值叫作電功率。=UI3．焦耳定律Q=I2Rt只有在純電阻電路中，計算電功可以用下面的公式：回顧本節(jié)知識；體會思考方法；感受情感態(tài)度。隨堂練習練習4-31．解100W的白熾燈一年內的總花費：2元＋0.1kW×2h×360×0.5元／（kW·h）=38元20W的節(jié)能燈一年內的總花費：12元＋0.02kW×2h×360×0.5元／（kW·h）=19.2元