(一)教学目的
1.掌握电功率的概念:知道电功率的意义(反映电流做功的快慢)、定义(电流在单位时间内所做的功)、公式(P=UI)和单位(瓦);能综合运用已学知识计算用电器(只限于一个)的电功率问题。
2.理解额定电压、额定功率和实际功率的意义以及它们之间的关系。
(二)教具
1.标有不同额定电压和不同功率的灯泡各一个。
2.45伏左右的电源一个。
3.安培计、伏特计、变阻器各一个。
4.灯座一个、导线若干。
(三)教学过程
1.复习提问
(1)电功大小与什么有关?电功的公式和单位是什么?(2)电力机车上的电动机和电扇上的电动机。哪个做的功多?
(引导学生如下回答:不能确定,因为未告诉各自做功的时间。在相同时间内,肯定电力机车做的功比电扇大得多,但如果电力机车做功时间很短,电扇工作时间很长,那就不一定了。)
2.引入新课
由复习提问自然引入:电力机车和电扇的电动机做功大小不好比较,那末它们做功究竟有什么不同呢?
(答:做功快慢不同,电力机车在单位时间做的功多,电扇在单位时间做的功少)
为表示电流做功的快慢,引人电功率的概念。
3.讲授新课
(1)电流在单位时间内所做的功叫做电功率。
这个单位时间就是1秒钟,如果通电时间为t秒,电流所做的功为W焦,则电功率是
P=W/t
∵W=UIt
∴P=UI
即电功率等于电压与电流的乘积。
(2)电功率的单位。第一册中学过功率的单位是瓦,即每秒钟做功1焦其功率为1瓦。电功的单位也是焦,所以电功率的单位也是瓦。由P=UI可知:U的单位为伏,I的单位为安,P的单位就是瓦。(以上均采用边讲边启发的方式得出)
电功率的单位还有千瓦
1千瓦=1000瓦。
l焦=1瓦·l秒=1瓦·秒
如P取千瓦,t取小时为单位,则得一电功的新单位:千瓦时(kw·h)
1千瓦·时=1000瓦×3600秒=3.6×106瓦·秒
=3.6×106焦
联系上节课讲的电功单位"度",可知
1千瓦·时=1度
注意:"度"是生活中的说法,今后一律用千瓦·时。(以上采用讲授方式)
(3)例题《以下例题应预先抄在小黑板上)。例①一只小灯泡所用的电压是:3伏,通过的电流是0.3安。通电时间是100秒。求电流所做的功和灯泡的电功率。
解I:由W=UIt=3伏×0.5安×100秒=150焦。
P=W/t=150焦/100秒=1.5瓦。
解Ⅱ:由P=UI=3伏×0.5安=1.5瓦。
W=P·t=l.5瓦×100秒=150焦。
两种解法是一样的,但解Ⅱ在计算上简便些.
例②一只电阻丝,接在40伏电路中,通过的电流是安,电阻丝的电功率是多少瓦?如把它接在20伏的电路中,电阻丝的电功率又是多少?
解:接在40伏电路中的电功率
P=UI=40伏×5安=200瓦
接在20伏电路中的电功率
∵R=U/I=40伙/5安=8欧
I′=U/R=20伏/8欧=2.5安
∴P′=U′I′=20伏×2.5安=50瓦
可见:同一用电器(电阻不变)所加电压减小到原来的1/2,则电功率减小到原来的1/4,即电功率与所加电压的平方成正比。
(例①解后应强调思路和方法,例②解后应强调用电器的功率随所加电压的变化而变化)
(4)从例②中可以看出,同一个用电器在不同电压下,电功率是不同的。可是为什么日常使用的用电器都有一定的功率值呢?
(演示课本讲述额定功率的实验。取一标有电压和功率的小灯泡,分别接在标定电压、高于标定电压、低于标定电压的电路中,观察发光情况。最后接入220伏的照明电路中。灯泡浇毁)
所以我们说用电器的功率是多大时,必须指明电压是多少。由于照明电路电压都是200伏,所以我们说15瓦的电灯。1000瓦的路灯,40瓦的日光灯等等,都是指在220伏电压时的功率。但在这些用电器上必须同时标明电压和功率。
(出示各种用电器,让学生认明标记)
不同厂家生产的用电器上的标记大同小异,如40瓦电灯泡,标记为"220伏40瓦"、"220V40W"、"PZ220梍40"等等。用电器上标定的电压和功率叫做额定电压和额定功率。用电器只有在额定电压下工作,其功率才是额定功率,只有在这种情况下使用,用电器工作才是正常的。例如电灯在额定电压下正常发光,若电压低于额定电压,就发光暗淡,高于额定电压就发光强烈,时间长了就容易烧坏,若远高于额定电压,就立即烧毁;因此,使用用电器时,一定不要使电压高于额准电压。
%额定电压和额定功率是一切用电器的重要性能指标,一般都标在用电器上或使用说明书中。
(5)一些电器设备的功率。
(根据学生日常用到的电器设备举例)
指出:
①家用电器的额定电压均为220伏。
②小灯泡只标有额定电压如"1.5V"、"2.5V"、"3.8V"等。
最后指出:功率大说明单位时间做功多,功率表示了电电器做功本领的大小。如电炉1500瓦比500瓦发热快,电灯100瓦瓦比40瓦发光强等。
4.巩固练习
(l)本节课文中的例题(让学生不看书,自己解出来,然后和课本解法对照)
(2)有一标记为"12V3W"的灯泡,接在15伏电压的电路中:①如果灯丝电阻不变,灯泡的功率是多少?②实际上灯丝电阻是随温度升高而增大的。设这时灯丝电阻是正常使用时电阻的1.2倍,灯泡的实际功率是多少?
解:①灯丝额定电流I=P/U=3瓦/2伏=0.25安
灯丝电阻R=U/I=12伏/0.25安=48欧
电压为15伏时的电流
I1=15伏/48欧=5/16安
∴.功率P1=5/16安×5伏=4.7瓦
②灯丝实际电阻R′=l.2R=1.2×48欧=57.6欧
实际通过的电流
I2=15伏/57.6欧=0.26安
实际功率是P2=15伏×0.26安=3.9瓦
说朋:在功率的计算中一般不考虑电阻变化的影响。但在电灯的使用中,电压不同灯泡的亮度不同,灯丝温度差别较大,故电阻的变化亦较大。因此,使用电压高下额定电压时,实际功率低于计算值;反之,实际功率高于计算值。(本题第2问,也可改为定性说明题而不做计算,可视学生接受能力而定)
5.课外作业:本自习题一第2、3题。
6.板一书设计
电功率
定义:电流在单位时间内所做的功。
公式:P=UI或P=W/t
单位:1瓦=1伏·安=1焦/秒
l千瓦=1000瓦
电功单位:1焦=1瓦·秒
1千瓦时=1000瓦×3600秒=3.6×106=1度。
额定电压和额定功率。
(四)设想、体会
电功率是初中教学的重点和难点。由于内容较多,计算较复杂,要安排三节课才能完成:这一节讲电功率的意义、公式及额定功率的意义及其适用条件,后继两节课为实验和计算。三节课的知识内涵和深度是相同的、只是从不同方面来加强和巩固,使学生达到对电功率的理解和掌握。
这节课从实际的大小不同的电动机,它们工作有什么不同引入新课,这样既突出了电功率的意义,也突出了电功率和电功的区别。
在讲过电功率的公式和单位后,没有采用课本的例题,而另编了两道较浅的例题:例①意在使学生理解电功率和电功都有两个式子(P=W/t=IU,W=IUt=Pt)和两种算法;例②意在使学生理解电功率大小随所加电压而变,为顺利过渡到额定功率的讨论提供预备知识。课本的例题是联系实际照明电路的题,计算较复杂,题的内容也统包含了这节课的全部知识,因此用作授完新课后的巩固练习。这样就使整堂课中的例题和练习,都不是无的放矢,而是为教学目的服务,与教学内容紧密结合,成为推进教学的有力工具。
最后巩固练习中,提出了灯泡的功率随电压变化。而电压变化又将引起灯丝温度变化,从而引起灯丝电阻变化。电阻变化又影响实际功率的大小,这是一道联系已学知识的扩展加深的题。在教学中可视学生情况而定:如学生都是优等生,可做定量计算。对一般学生可做定性说明。
这节课的难点是学生对额定电压、额定功率与实际电压、实际功率混淆不清,解题中需把电功率公式和欧姆定律公式反复运用,更加造成了困难。解决这一困难,一是要把有标记的灯泡接入不同电压的演示实验做好,二是解题中要分步计算,把每一步的已知什么求什么讲清楚。由于以后有一节课专门讲计算,因此本节课的练习应以直接用公式的简单计算为主。
注:本教案依据的教材是人教社初中物理课本第二册第九章