九年级全册（2024）第1节 电能 电功教案设计

这是一份九年级全册（2024）第1节 电能 电功教案设计，共16页。教案主要包含了演示实验，提出问题，猜想与假设，设计实验，进行演示实验，分析论证等内容，欢迎下载使用。
年级
九年级
学科
物理
教师
课题
第1节 电能 电功
教学
目标
物理观念
结合生产生活实例，从能量转化的角度认识电能和电功，能利用电能、电功知识解决生活中的实际问题。从电的角度认识功能关系，发展能量观念。
科学思维
通过定性分析电流做功跟电流、电压和通电时间的关系，培养科学推理能力。
科学探究
通过电能表的学习，发展观察能力。
科学态度
与责任
通过了解电能表的使用，感受科技进步为人类生活带来的巨大变化。
教材
分析
本节主要包括电能和电功两部分内容。通过前面几章的学习，学生已经有了一定的电学基础，对能量也有一定的了解。教材利用学生已有的知识，紧密联系生活实际，引入电能的概念，展示生产生活中电能转化的实例，帮助学生从能量转化的角度理解电流做功，形成电功的概念。由此，学生已有的功的概念就扩展到了电功，学生对功能关系的认识也得到了深化。
本节教学的重点是通过生产生活实例从能量转化的角度认识电能，难点是电功概念的建立。教学中要从能量转化的角度引入电功的概念，培养学生观察现象、分析问题以及探究物理现象本质的能力。关于影响电功大小的因素及电功的表达式，教材通过定性分析直接给出，同时还对电功单位的意义进行了说明。
学情分析
1. 知识储备分析：九年级的学生已经具备了一定的物理基础知识，特别是在电学方面，他们已经学习了电流、电压、电阻等基本概念。然而，对于电能和电功这两个概念，他们可能还相对陌生。因此，这节课的内容对他们来说既是一次知识的拓展，也是一次理解和应用能力的挑战。电能作为一个抽象的概念，其包含的能量转换和存储的过程可能对学生来说较为困难。因此，我们需要通过生活中的实例和实验，让学生直观感受到电能的存在和它的作用，帮助他们建立起电能和电功的直观认识。
2. 学习难点分析：学生在学习过程中可能会存在一些认知偏差或误解。例如，他们可能会混淆电能和电功的概念，或者对电能和电功的计量方法存在疑惑。因此，在教学过程中，需要时刻关注注学生的反馈，及时发现并纠正他们的错误认识，帮助他们建立起正确的物理概念。
教学重点
通过生产生活实例从能量转化的角度认识电能。
教学难点
电功概念的建立。
教学
器材
干电池或蓄电池、电流表2个、电压表2个、导线若干、滑动变阻器一个、导线若干、开关、玩具小车。多媒体ppt。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
【问题】巨大的门式起重机通电后正常工作，就能够将集装箱吊起，再准确地放到列车上。集装箱被吊起后重力势能增加，增加的重力势能从何而来?
思考问题，激发兴趣，进入情景。
学习新课 一、电能
1. 电能的来源与能量转化
【提问】我们的生活中利用的电能，都来自于哪里？是什么能量转化的？
【总结】（1）我们生活中利用的电能的来源：
①发电厂、电池提供电能；②水力发电、风力发电；
③太阳能发电、潮汐能发电；④核电站等。

风力发电 火力发电 三峡水电站
（2）常见发电方式中的能量转化：
发电方式
能量转化的形式
水力发电
机械能转化为电能
火力发电
化学能转化为电能
太阳能发电
太阳能转化为电能
风力发电
机械能转化为电能
核电站
核能转化为电能
2. 电能的利用与能量转化
【提问】今天我们的生活已经来不开电，想一想生活中哪些地方利用电？利用电的过程中。发生了怎样的能量转化？
【演示实验】给电动玩具车装上电池，合上开关，电动玩具车会运动起来。这是电能转化成了什么能？
【归纳】电灯照明、电风扇旋转、冰箱制冷、电视机播放节目等都是电能的具体应用。电能可以直接转化成我们需要的能量，如内能、机械能、光能、化学能等。电能是目前生活中，应用最广泛、最方便的能量。
①电让灯泡发光，电能通过灯泡转化成了光能；
②电能还能转变成内能，如电饭锅、电炉、电热水器……
③电动玩具车会运动起来，这是电能转化成了机械能。
用电器能将电能转化为其它形式的能，下表是一些用电器工作时能量转化的形式：
用电器
能量转化形式
电风扇
电能转化为机械能
日光灯
电能转化为光能
电炉
电能转化为内能
蓄电池充电
电能转化为化学能
电动机
电能转化为机械能
3. 电能的单位
在国际单位制中，电能的基本单位是焦耳（J）；在实际生活中，人们常用“度”来量度电能，“度”即千瓦时（kW·h）。
1度=1千瓦时（kW·h）=3.6×106焦耳（J）
4. 电能表
（1）电能表的作用：测量用电器消耗电能多少的仪表。
（2）认识电能表：又叫电度表。我们知道测量用电器中的电流用电流表，测量两端的电压用电压表；而用电器消耗的电能，就可以用电能表测量。

机械式电能 卡式电能表 电子式电能表
电能表的面盘，最顶端有显示数字的窗口，前4位是黑色窗口，是整数，最后1位是红色窗口，是小数，窗口边上写有数值单位kW·h。电能表的中间部位有一个铝质圆盘，电能表工作时它进行转动。
（3）电能表的参数
下面我们来了解一下电能表上重要参数的意义。
甲 乙
= 1 \* GB3 ① “220V”表示该电能表在220 V的电路中使用；
= 2 \* GB3 ② “50Hz”是说这个电能表在50赫兹的交流电路中使用；
= 3 \* GB3 ③ “10（20）A”是说这个电能表的标定电流为10A，在短时间应用时电流允许大些，但不能超过20A；
= 4 \* GB3 ④ 甲图中“600revs/kW·h”指电能表转过600转时，接在电路里的用电器消耗的电能是1kW·h。
⑤乙图中“3200imp/kw·h”指电能表上的指示灯闪烁3200次，接在电路里的用电器消耗的电能是1kW·h.
（4）电能表的读数
电能表上显示的数字单位是kW·h（度），最后一位是小数。如上图甲所示，电能表的示数为120.7 kW·h。上图乙电能表的示数为219.6 kW·h。
（5）通过电能表求用电器消耗电能的方法
方法一：观察电能表表盘上前后两次的示数，它们的示数差即是所求的电能值。
甲 乙
小华同学家今年一月新安装了电能表，安装时电能表的示数为0。九月初的读数如图甲所示，九月末读数如图乙所示，从安装本电能表到九月初她家共用了_______度的电能，九月份她家共用______度电能。
【解析】从安装本电能表到九月初她家共用了1120.9度的电能。因为月初读数为1120.9kW·h，月末读数为1282.9kW·h，因此这个月用电量为
W=1282.9kW·h-1120.9kW·h=162kW·h=162度
方法二：测出一定时间内电能表上转盘的转数，再算出电能值。此种方法的关键是要明确电能表转1转时消耗的电能值。
例如，一电能表表盘上标有“1200r/kW·h”，将某用电器单独接在该表上。当用电器工作4min后，电能表转盘转过60r，求该用电器消耗的电能。
【解析】电能表表盘上标有“1200r/kW·h”，表示用电器消耗1 kW·h的电能，转盘转动1200圈。当电能表转盘转过60r时，消耗的电能
W＝ EQ \F(60r, 1200r/kW·h) =0.05 kW·h
【例题1】下列有关实验中能量转化关系的描述中，错误的是（ B ）
A．电热水壶工作时，电能主要转化为热能
B．风扇转动时，电能全部转化为机械能
C．给蓄电池充电时，电能转化为化学能
D．LED灯发光时，电能转化为光能和少量热能
【解析】A．电热水壶工作时，通过内部的电阻加热元件（如电阻丝）将电能转化为热能。故A正确，不符合题意；
B．风扇转动时，电能大部分转化为机械能，还有一部分转化为热能，故B错误；
C．给蓄电池充电时把电能转化为化学能储存起来，故C正确；
D．LED灯发光时，消耗了电能，电能转化为光能和少量热能，故D正确，不符合题意。故选B。
【例题2】小明4月底观察到自己家里的电能表如图所示，5月底再观察时，发现电能表示数为 ，则他家5月份消耗的电能为_____ kW·h；如果电能表在某段时间内转盘转了300r，那么该电路中的用电器在这段时间内消耗的电能为__________。
【答案】150 3×105J
【解析】由图知，5月份他家消耗的电能为
W＝6387.2kW⋅h﹣6237.2kW⋅h＝150kW⋅h
3600r/kW⋅h表示的是电路中每消耗1kWh的电能，电能表的转盘转3600r，则电能表转盘转动了300转时，电路中的用电器消耗的电能为
讨论回答，电能的主要来源。通过实例从能量转化的角度分析。
列举一些常见的发电方式。
举例说明用电器是把电能转化为其他形式的能量的装置。
知道电能的两个单位及其换算。

知道电能表的种类及其面板情况。
了解描述电能表的一些重要参数及其物理意义。
会正确读数。
会用两种方法计算用电器一定时间消耗的电能。
通过实例计算用电器消耗的电能。
做例题1，知道电能与其他形式的能量的转换。。
做例题2，会通过电能表计算用电器消耗的电能。
学习新课 二、电功
1. 电功的概念
（1）以电动自行车为例分析：
①电动车运动时，电流通过电动机使其转动，电流做功。
②蓄电池中的电能减少；电动车的机械能在增加。
这个能量转化的过程是通过电流做功来实现的。有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。
（2）烧水为例分析
对电水壶里的水加热，水温度升高，如果水增加了105焦耳的内能，则一定消耗了105焦耳的电能，有105焦耳电能转化为内能。在这过程中，电流做功105焦耳。
总结：①电能转化为其他形式能的过程是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。用电功的大小来量度用电器消耗的电能的多少。
②各类用电器都是以电流做功的形式将电能转化为其他形式的能。
2. 探究影响电功大小的因素
【提出问题】电流做功多少与哪些因素有关?
【猜想与假设】
①可能与电流有关；②可能与电压有关；③可能与通电时间有关。
【设计实验】
（1）实验方法
①控制变量法：保持电流、通电时间一定，探究电功与电压的关系；保持电压、通电时间一定，探究电功与电流的关系。
②转化法：比较电灯的亮度判断电功的大小：小灯越亮，电流做功越多。
【进行演示实验】
（1）探究电功与电压的关系
①把两盏规格不同的小灯串联在电路中，用电压表分别测量它们两端的电压，同时观察比较小灯的发光情况。
②实验记录
电压（V）
发光情况
甲灯
2.0
亮
乙灯
1.0
暗
（2）探究电功与电流的关系
①如图所示，把两盏规格不同的小灯并联，用电流表分别测量通过它们的电流，同时观察比较小灯的发光情况。
②实验记录。
电流（A）
发光情况
甲灯
0.26
亮
乙灯
0.6
暗
【分析论证】
（1）在通过用电器的电流与通电时间相同时，用电器两端的电压越大，电流做功就越多。
（2）在用电器两端的电压与通电时间相同时，通过用电器的电流越大，电流做功就越多。
进一步实验可得出：电流所做功的大小与电压、电流、通电时间成正比。
3. 电功
（1）物理学规定：电功等于电压、电流与通电时间的乘积。
（2）公式：电功=电压×电流×通电时间 W = UIt
式中各物理量的意义及单位：
U表示电压，单位是伏（V）；I表示电流，单位是安（A）
t表示时间，单位是秒（s）； W表示电功，单位是焦（J）
（3）国际单位：焦耳（J） 1焦=1伏·安·秒
常用单位：千瓦时（kW·h） 1kW·h=3.6×106J
（4） 电功的推导公式
由W＝UIt 和欧姆定律 I＝ UR 可得电功的两个推导公式:
W = U2R t W＝I2Rt
提示：
①电功变形公式的适用条件：只适用于纯电阻电路；
②利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性；
③ W＝UIt是普遍适用的公式。
（5）应用W = UIt 的注意问题
①电路的同一性：W、U、I、t 必须是同一个导体在同一时间对应的四个物理量。
②单位的统一性：W、U、I、t 的单位必须是国际单位，分别为：焦、伏、安、秒。
【例题3】在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，如图是进行该探究的电路之一。
（1）可以根据_____________比较相同时间内电流做功的多少；
（2）由如图所示电路，可探究电流做功多少与_______的关系；
（3）小明正确操作，验证了实验的结论，支持该结论的实验现象是________________。
【答案】（1）灯泡亮暗程度；（2）电压；（3）电压表示数大的灯泡更亮。
【解析】（1）灯泡将电能转化为光能和热能，故可以根据灯泡的亮暗程度来比较相同时间内电流做功的多少。
（2）由电路图可知，两灯泡串联，流过灯泡的电流与通电时间均相等，故可探究电流做功多少与电压的关系。
（3）因灯泡两端的实际电压越大，灯泡的实际功率越大，故可知支持该结论的实验现象是电压表示数大的灯泡更亮。
【例题4】如图所示的电路中，R1的阻值为8Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.6A，电流表A的示数为0.9A。求：
（1）电源两端的电压；
（2）R2的阻值；
（3）电路在10min内消耗的电能。
【答案】（1）4.8V；（2）16Ω；（3）2592J
【详解】（1）由图可知，该电路为电阻R1、R2的并联电路，电流表A测该电路干路的电流，电流表A1测通过R1的电流。闭合开关S，电流表A1的示数为0.6A，则R1两端的电压为
U1=I1R1=0.6A×8Ω=4.8V
在并联电路中，电源两端的总电压与各支路用电器两端的电压相等，电源电压为U= U1=3V
（2）在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和。则通过R2的电流
I2=I-I1=0.9A-0.6A=0.3A
根据并联电路的电压特点，R2两端的电压为4.8V，由欧姆定律可得，R2的阻值是
R2=U2I2=Ω
（3）电路在10min内消耗的电能W＝UIt＝4.8V×0.9A×10×60s＝2592J
配合老师的教学过程，通过两个实例分析，理解电功的物理意义。
知道电能转化的过程就是电流做功的过程。
观看演示实验，分析实验现象与证据，归纳出影响电功大小的因素。
记住电功的定义、公式及各物理量的单位。
知道电功的推导公式与原始公式在使用时的区别。
做例题3，对影响电功大小的因素进一步理解。
做例题4，会应用电功公式进行有关计算。
课
堂
练
习
课
堂
练
习
1. 一年一度的春节联欢晚会是无数家庭新春夜的文化盛宴，2025春晚精彩纷呈，融合传统与科技，隐藏着许多有趣的物理知识。其中机器人扭秧歌的节目，简直让人眼前一亮！《秧BOT》中机器人快速奔跑运动时，电机驱动机器人，主要是将电能转化为（ ）
A．化学能B．机械能C．内能D．光能
【答案】B
【详解】机器人快速奔跑运动时，电机驱动机器人，电机消耗电能，获得机械能，因此其主要是将电能转化为机械能，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
2．关于电功，下列说法错误的是（ ）
A．电功和电能是同一个物理量
B．电流做功越多，消耗的电能就越多
C．用电能表可以直接测量电流做功的多少
D．电功是表示电流做功多少的物理量
【答案】A
【详解】A．电功就是电流做功的多少，电流做功的过程，是电能转化为其它形式能的过程，两者不是同一个物理量，故A错误，符合题意；
B．电流做功的过程，是电能转化为其它形式能的过程，电流做功越多，消耗的电能就越多，故B正确，不符合题意；
C．电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗的电能的仪器，而电流做多少功的，就有多少电能转化为其他形式的能，等于消耗的电能，故可以直接用电能表测量电流做功的多少，故C正确，不符合题意；
D．电能转化为其他形式的能的过程也可以说是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少，即电功是表示电流做功多少的物理量，故D正确，不符合题意。故选A。
3. 小明家3月末和4月末电能表表盘示数如图所示，若以当地电价0.5元/度计算，小明家4月份应缴纳电费 元。将某用电器单独接在该表上工作一段时间后，电能表转盘转了600转，该用电器在上述时间内消耗的电能为 J。
【答案】 120 7.2×105
【详解】由图可知，小明家3月末、4月末电能表的示数分别为：6022.3kW•h、6262.3kW•h
小明家4月消耗的电能W=6262.3kWh-6022.3kW•h=240kW•h=240度
应缴纳电费：0.5元/度×240度＝120元
这段时间内，该用电器消耗的电能
W1=nN=600r3000r/(kWh)=0.2kWh=0.2×3.6×106J=7.2×105J
4．如图所示，某手机移动电源（俗称充电宝）有两个输出端，上面标有10V，12000mAh的字样，通过电源线可以单独或同时为手机充电，这两个输出端的连接方式是 联；用移动电源为手机充电时，手机相当于电路中的 。该充电宝能储存的电能为 J。
【答案】 并 用电器 432000
【详解】移动电源给手机充电过程中，通过电源线可以单独或同时为手机充电，各手机间互不影响，所以输出端的连接方式是并联。
用移动电源为手机充电时，手机消耗电能，则手机相当于电路中的用电器。
根据题意知道，充电宝充满电后储存的电能
W=UIt=10V×12000×10-3A×3600s=432000J
5．利用如图所示的电路可以验证电功与电流的关系．
（1）图中两只灯泡的连接方式是_____联，选择这种连接方式是为了控制______相同，它们工作时的电阻要_______ （选填“相同”或“不同”）；
（2）本实验中，是通过观察________ 来判断电流做功多少的．小明正确操作，验证了实验的结论，支持该结论的实验现象是________ 。
【答案】（1）并，灯泡两端电压，不同；（2）电流表示数，电压相等，电流越大，灯泡越亮。
【详解】（1）由图示电路图，两灯泡并联连接，它们是并联的；电流做功与电压、电流和通电时间有关．根据并联电路的电压特点知，两灯的电压相等，所以此实验是探究功与电流的关系，应控制电压相同而电流不同，故两并联灯泡的电阻应该不同；
（2）在电压和通电时间相同时，电流越大，电流做功越多，所以实验中是通过观察通过两灯的电流来判断电流做功的多少的；如果电流表示数较大的支路灯泡较亮，则可以验证实验结论。
6. 如图所示电路，电源电压U=9V，R2 = 20Ω。闭合开关S，电流表的示数为0.3A，求：
（1）R2两端电压；
（2）R1的阻值；
（3）工作10s电路中的电流所做的功。
【答案】（1）6V；（2）10Ω；（3）27J
【详解】（1）分析电路图可知，两个电阻串联，电流表测量串联电路中电流；闭合开关S，电流表的示数为0.3A，则通过R2的电流为0.3A，可得R2两端电压
U2=IR2=0.3A×20Ω=6V
（2）因为串联电路中总电压等于各分电压之和，电流处处相等，所以R1两端的电压U1=U-U2=9V-6V=3V
则R1的阻值为
R1=U1I=3V0.3A=10Ω
（3）工作10s电路中的电流所做的功W=UIt=9V×0.3A×10s=27J
板
书
设
计
第1节 电能 电功
一、电能
1．来源：各种各样的发电厂、电池等，把其他形式的能转化为电能。
2. 电能的利用与能量转化：
用电器在工作时把电能转化为其他形式的能量。
3. 单位：国际单位制中是焦耳，生活中常用度，学名叫千瓦时，符号是kW·h。
1 kW·h=3.6×106 J
4. 电能表
（1）电能表的种类。
（2）电能表参数的含义。
（3）电能表的读数。
（4）通过电能表求用电器消耗电能的方法。
二、电功
1. 概念：有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。
2. 单位：焦耳或千瓦时。
3. 实质：电流做功的过程就是把电能转化为其他形式能的过程。
4. 公式：W=Uit