初中人教版（2024）第2节 电功率教学设计及反思

这是一份初中人教版（2024）第2节 电功率教学设计及反思，共17页。
年级
九年级
学科
物理
教师
课题
第2节 电功率
教学
目标
物理观念
了解电功率的概念和物理意义，知道用电器的额定电压和额定功率，知道电功率的测量方法，能利用电功率的知识解决生活中的实际问题。
科学思维
通过用物理量之比定义新物理量的方法，建立电功率的概念，发展科学思维。
科学探究
通过小灯泡的电功率随电压变化的演示实验，培养观察、分析、处理信息和得出结论的能力。
科学态度
与责任
经历额定功率和实际功率的学习过程，养成正确使用用电器的习惯。
教材
分析
本节主要包括电功率、额定电压和额定功率、电功率的测量三部分内容。电功率是继电流、电压、电阻、电功之后的又一个电学量，也是生活中各类用电器铭牌上的一个重要指标，在生产生活中有着广泛的应用。本节内容既是对上节电能、电功知识学习的深化，又为后面的学习作知识准备，起到承上启下的作用。
电功率概念的建立是本节教学的重点，而额定电压与实际电压、额定功率与实际功率的区别，以及灵活应用所学知识解决简单的电功率相关问题是本节的难点。虽然在前面的教学中已经为计算作了一些铺垫，但本节的计算学生仍然会感觉困难较大。顺利进行这部分教学的关键，是让学生准确理解物理量及其单位，使他们能够在观察实验现象的基础上进行推理。
学情分析
1. 知识储备分析：九年级学生已经具备了一定的物理学习基础和思维能力，在之前的学习中，他们对电流、电压、电阻、电能、电功等电学知识有了一定的了解，掌握了一些基本的电学实验操作技能和分析问题的方法。然而，电功率这一概念相对抽象，学生在理解其物理意义和本质时可能会存在一定的困难。
2. 学习难点分析：学生在区分电功率与电能、电压、电流等物理量的关系时，容易出现混淆的情况。此外，学生在运用电功率公式解决实际问题时，可能会遇到多个物理量变化的复杂情况，需要进一步提高他们的逻辑推理和问题解决能力。不过，这个年龄段的学生好奇心强，对生活中的物理现象充满兴趣，喜欢通过实验探究和小组讨论来获取知识。因此，在教学过程中，教师应充分利用学生的这些特点，采用多样化的教学方法，激发学生的学习兴趣，引导学生积极参与课堂教学活动，帮助他们突破学习难点，掌握本节课的重点知识。
教学重点
电功率概念的建立。
教学难点
额定电压与实际电压、额定功率与实际功率的区别，以及灵活应用所学知识解决简单的电功率相关问题是本节的难点。
教学
器材
电源、小灯泡（额定电压2.5 V）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线等。多媒体ppt。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
【问题】电风扇利用扇叶的转动吹出了风，扇叶转动的机械能是通过电动机从电能转化而来的。
把电风扇调到不同挡位，吹出的风有什么不同?电流通过电动机做功的快慢有什么不同?
思考问题，激发兴趣，进入情景。
学习新课 一、电功率
1. 探究电流做功的快慢
（1）演示实验：在家庭电路中，分别让一盏电灯、一台电吹风机单独工作；观察记录电能表铝盘在1分钟内转动的圈数。
①实验结果：在相同时间内铝盘转过的圈数不同。在使用电吹风机时，1分钟内转动的圈数多。
②实验分析：铝盘转过的圈数反映了消耗电能的多少，而在相同时间内铝盘转过的圈数反映的是消耗电能的快慢。显然，消耗电能的快慢与消耗电能的多少是两个完全不同的概念。
实验结论：电流做功不仅有多少的问题，还有快慢问题。
（2）用电器的铭牌
【提问】不同的用电器究竟有什么不同？下面我们来看它们的铭牌。
用电器都有一个铭牌，上面标记了一些重要的参数，不同的用电器参数一般不同。
①电炉铭牌：电炉上的字样“500W”是什么意思?
②电灯铭牌：电灯上的“25W”字样是什么意思?
【总结】不同的用电器，在它们的铭牌中都标有一个类似于“× × W”字样的参数，不同的用电器这个数值一般不同。这个数值反映出该用电器消耗电能的快慢（即电流做功的快慢）。
2. 比较电流做功快慢的方法
【实例】把一盏电灯接在家庭电路中通电1h，消耗的电能是3.6×105J；把一只电炉接在家庭电路中通电1min，消耗的电能是6×104J。谁消耗的电能较多？谁消耗电能较快?
【分析】①从题目所给的条件可以直接得到电灯消耗的电能较多，即电流在灯丝上做的功较多。
②要比较消耗电能的快慢，参照比较物体运动快慢的方法，分别求出电灯和电炉在1s内消耗的电能多少，就可以比较谁消耗电能较快。
电灯1s内消耗的电能： 3.6×105J3.6×103s=100J/s
电炉1s内消耗的电能：6×104J60s=1000J/s
结论：在相同时间内电炉消耗电能较快。所以我们可以用“ EQ \F(电功,时间) ”比较电流做功的快慢。
3. 电功率
（1）物理意义：是表示电流做功快慢的物理量。
（2）定义：电功率等于电功与完成这些电功所用的时间之比。
（3）公式：电功率= EQ \F(电功,时间) P＝ EQ \F(W,t)
（4）电功率的推导公式:
由 P=W/t W=UIt I=U/R得
P=UI P= EQ \F(U2,R) P=I2R
（5）电功率单位
国际单位：瓦特（W）；常用单位：千瓦（kW）、毫瓦（mW）
换算关系： 1kW = 103 W 1 W = 103 mW
①根据P＝ EQ \F(W,t) ，若电功W的单位是焦耳（J），时间t的单位是秒（s），则电功率P的单位是瓦特（W）。1瓦特=1焦耳/秒
②根据P=UI，若电压U单位是伏（V），电流I 单位是安（A），则电功率P单位是瓦特（W）。1瓦特=1伏特·安培
4. 一些电功率
复兴号CR400动车组的电功率约为1万千瓦，神威太湖之光超级计算机的电功率约为1.5万千瓦。家用电风扇工作时，挡位由低到高对应的电功率分别为30W、33W、38W，电冰箱、液晶电视的电功率一般是100~200W，空调、电热水器的电功率通常是1000~3000W。发光二极管的电功率约为50 mW。
【例题1】关于电能、电功和电功率的说法，正确的是（ C ）
A．电能表是测量用电器电功率的仪表
B．用电器的额定功率越大，消耗电能就越快
C．单位时间内电流做功越多，电功率就越大
D．电流做功是把其他形式的能转化为电能的过程
【解析】A．电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表，故A错误；
B．用电器的额定功率越大，在正常工作时消耗电能就越快，但如果不是正常工作，实际功率不一定等于额定功率，消耗电能快慢就不一定由额定功率决定，故B错误；
C．电流单位时间内做功越多，电功率就越大，故C正确；
D．电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程，而不是把其他形式的能转化为电能，故D错误。所以选C。
【例题2】小明经常观察家里面的电能表，提醒父母家里用电情况。本月初他家电能表示数如图所示，本月末示数为0243.6kW·h，则本月他家用电_______ kW·h；他家里有一台“220V 1100W”的电饭锅，某次小明让该电饭锅单独正常工作6min，电能表转盘转动了_____转。
【答案】120.2 330
【解析】月初电能表的示数为123.4kW⋅h，本月末示数为243.6kW⋅h，则本月他家用电W=243.6kW⋅h-123.4kW⋅h=120.2kW⋅h
电饭锅单独正常工作6min消耗电能
W'=Pt=1100×10-3kW×（6/60）h=0.11kW⋅h
由电能表表盘可知，该家庭电路中用电器消耗1kW⋅h的电能，电能表铝盘转过3000r；电饭锅单独工作6min，电能表转盘转动的转数
n=0.11kW⋅h×3000r/（kW⋅h）=330r
观看演示实验，与老师一起分析现象，知道电流做功有快慢之分。
通过用电器的铭牌参数，引导出电流做功有快慢之分。
通过分析实例说明比较电流做功快慢的方法，建立电功率的概念。
与老师一起分析归纳出电功率的意义、定义、公式、单位等知识。
了解一些电功率。
做例题1，区分电功与电功率，理解电功率的概念。



做例题2，会根据电能表的一些参数，计算电功及电功率等问题。


学习新课 二、额定电压、额定功率
1. 演示实验——小灯泡的电功率随电压变化
图中小灯泡的螺口位置标有“2.5V”，意思是小灯泡应在2.5V电压下工作。如图所示，我们用滑动变阻器控制小灯泡两端的电压，使小灯泡两端的电压分别等于、低于和略高于2.5V，观察小灯泡的亮度，比较不同电压下小灯泡的电功率。

实验记录与计算
分析与结论：在不同的电压下，同一个小灯泡的亮度不同，电功率也不一样；小灯泡的电功率随着它两端的电压而改变。
2. 额定电压 额定功率
（1）额定电压U额：用电器正常工作时的电压。
（2）额定功率P额：用电器在额定电压下工作时的电功率。
3. 实际电压 实际功率
（1）实际电压U实：实际加在用电器两端的电压。
（2）实际功率P实：用电器在实际电压下工作时的功率。
（3）一个用电器只有一个额定电压和一个额定功率，但可以有多个实际电压和实际功率。
（4）灯泡的亮度是由灯泡在电路中工作时的实际功率所决定的，实际功率越大，灯泡越亮。
4. 实际功率与实际电压的关系
（1）当小灯两端的实际电压等于额定电压时：U实 =U额，小灯的实际功率等于额定功率：P实=P额；小灯正常发光。
（2）当小灯两端的实际电压低于额定电压时：U实P额；小灯发光偏亮易被烧坏。
5. 认识理解家用电器的铭牌
各种不同的用电器，电功率一般是不同的，翻看用电器的说明书，我们常常可以看到“电功率”这样的参数。
（1）白炽电灯：“220V”是它的额定电压； “25W”是该灯泡在额定电压220V工作时的额定功率。

（2）电热水器：“220V”是它的额定电压；“1000W”是该热水器在额定电压220V工作时的额定功率。
【例题3】研究发现，额定功率为3W的LED灯与额定功率为8W的节能灯，以及额定功率为25W的白炽灯在正常发光时的亮度相当。下列说法正确的是（ D ）
A．三个灯的实际功率相同
B．LED灯比节能灯和白炽灯消耗的电能都少
C．LED灯比节能灯的电流做功快
D．LED灯比节能灯把电能转化为光能的效率更高
【解析】 A．额定功率3W的LED灯、额定功率8W的节能灯、额定功率为25W的白炽灯均正常工作时，实际功率均等于额定功率，白炽灯的实际功率最大，故A错误；
B．LED灯比节能灯的实际功率小，但未说明工作时间，不能判断消耗电能的多少，故B错误；
C．功率表示电流做功的快慢，LED灯比节能灯和白炽灯的额定功率小，正常工作时LED灯比节能灯和白炽灯的电流做功慢，故C错误；
D．LED灯比节能灯的额定功率小，正常发光时的亮度相当，所以LED灯比节能灯把电能转化为光能的效率更高，故D正确。
故选D。
【例题4】如图所示的电路图中，灯泡标有“6V 3W”字样，电源电压为 ，闭合开关 ，灯泡正常发光。求：
（1）电流表的示数；
（2）R的阻值；
（3）通电10s电路消耗的电能。
【答案】（1）0.5A；（2）6Ω；（3）45J。
【详解】（1）由图可知，闭合开关，R与灯泡L串联，电流表测量电路中的电流；由于灯泡正常发光，则灯泡两端的电压UL=6V，灯泡的功率PL=3W，根据串联电路的特点和P=UI可知，电路中的电流为
即电流表示数为0.5A。
（2）根据串联电路的特点可知，R两端的电压为UR=U-UL=9V-6V=3V
根据欧姆定律可知，R的阻值为
（3）通电10s电路消耗的电能为
观看演示实验，得出用电器实际的电功率随着它两端的电压而改变的结论。
建立额定电压与额定功率的概念。
知道实际电压与实际功率的概念。
知道实际功率与实际电压的关系。
知道用电器铭牌上电压值、电功率值的物理意义。
做例题3并分析，加深对额定电压、额定功率的理解。

做例题4并分析，会计算电路中与额定电压、额定功率等有关问题。

学习新课 三、电功率的测量
【提问】测量小灯泡的电功率需要测量哪些物理量？用到哪些实验器材？画出实验电路图。
【以下活动，师生共同进行】
1. 设计实验
（1）需要测定的物理量
根据公式P=UI，若求小灯泡的电功率，需测定小灯两端的电压与通过的电流。用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流，就可以计算出小灯泡的电功率，这种测量方法也叫做伏安法。
（2）实验电路图
在电路中，使小灯泡与滑动变阻器串联，电压表与小灯并联，电流表串联在电路中。移动滑动变阻器的滑片，可以改变小灯泡两端的电压及通过的电流，使小灯泡在不同电压下发光。
（3）选择实验器材
根据小灯泡的额定电压选择实验器材的规格。例如选用的小灯泡标有“2.5V 0.3A”，则电源至少需要2节干电池串联（电压为3V），电压表使用0～3V量程，电流表使用0～0.6A量程。
实验器材：电源、开关、电流表、电压表、 导线、滑动变阻器、小灯泡（额定电压2.5 V）。
（4）设计记录表格
实验次数
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
灯泡发光情况
1
2
3
2. 进行实验
（1）按照电路图连接电路。注意断开开关，将滑动变阻器滑片放在阻值最大处；将电压表和电流表指针调零。
（2）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5V（等于额定电压），记下此时对应的电流表示数 ，并观察灯泡的发光情况。
（3） 闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.0V（低于额定电压），记下此时对应的电流表示数，并观察灯泡的发光情况。
（4）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.9V（不能超过额定电压的1.2倍），记下此时对应的电流表示数，并观察灯泡的发光情况。
（5）数据处理：根据公式P=UI 计算出小灯泡的额定功率和实际功率。
3. 分析与论证
（1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡的电功率越大，灯泡越亮。
（2）小灯泡的亮度直接由它的实际电功率决定。
（3）小灯泡的实际功率有多个，额定功率只有一个。
P额=UI=2.5V×0.26A=0.65W
（4）实验结论：
①当小灯泡的实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光。
②当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光较暗。
③当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光较亮。
4. 交流合作
对小灯泡的功率进行了三次测量，为什么不求小灯泡功率的平均值?
【分析】额定功率是额定电压下的功率，不是不同电压下功率的平均值；用电器在不同电压下的实际功率不同，把三次测量的平均值作为小灯泡的额定功率是不合理的。
【例题5】如图甲是科技小组“测量小灯泡电阻”的实验装置，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器标有“20Ω”字样。
（1）请用笔画线代替导线，在图甲中将实验电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮）；
（2）检查电路无误后进行实验，当电压表的示数如图乙时，示数为 V，为了测量小灯泡正常发光时的电阻，应将滑动变阻器的滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动。
（3）移动滑片P，多次测量记录数据并绘制出I-U关系图像，如图丙所示。由此可得小灯泡正常发光时的电阻是 Ω，小灯泡的额定功率为 W；
（4）根据小灯泡的I-U图像和观察到的亮度变化，还可以发现，实际功率越大，灯泡 。
【答案】（1）见下图；（2）1.8，B；（3）10，0.625；（4）越亮
【详解】（1）
（2）电压表的示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为1.8V；此时小灯泡两端电压小于灯泡额定电压2.5V，要测量小灯泡正常发光时的电流，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据串联分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将图甲中滑动变阻器的滑片向B端移动，直至电压表示数为2.5V。
（3）由图丙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过的电流为0.25A，则小灯泡正常发光时的电阻为
小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.25A=0.625W
（4）根据小灯泡的I-U图像和观察到的亮度变化可知，灯泡两端的电压越大，通过的电流越大，根据P=UI可知，灯泡的实际功率越大，灯泡越亮，因此可知，灯泡的亮度与实际功率有关，实际功率越大，灯泡越亮。
设计实验，知道实验原理。
设计并画出电路图。
会根据小灯泡的额定电压选择实验器材的规格。
设计出记录表格。
进行或观看实验，收集证据。
进行分析论证，归纳出实验结论。
思考交流2个问题，进行回答。
做例题1并进行交流。会分析“测量小灯泡电阻实验”
中的有关问题。
课
堂
练
习
课
堂
练
习
1. 售货员推介某家用电吹风：“老款功率仅800W、新款功率升级为2000W”。则新款电吹风使用时（ ）
A．更省电 B．更费电 C．更节约时间 D．电压更高
【答案】C
【详解】AB．用电吹风吹干同一物体，物体需要吸收的热量一定，则消耗的电能相同，故AB不符合题意；
C．使用电吹风时，根据W=Pt，消耗的电能一定，吹风机的电功率越大，越节省时间，故C符合题意；
D．家庭电路的电压为220V，不同的家用电吹风的额定电压相同，故D不符合题意。故选C。
2．甲、乙两个LED灯泡的参数如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．两灯均正常发光时，甲灯消耗的电能较多
B．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多
C．两灯均正常发光时，甲灯比乙灯亮
D．两灯均正常发光时，乙灯比甲灯亮
【答案】D
【详解】由铭牌可知：甲灯的额定电压为36V，额定功率为24W；乙灯的额定电压为24V，额定功率为48W。
AB．两灯均正常发光时，由W=Pt可知，工作时间未知，故两灯消耗的电能无法判断，故AB错误；
CD．两灯均正常发光时，甲灯的实际功率是24W，乙灯的实际功率是48W，乙灯的实际功率大，乙灯亮，故D正确，C错误。
故选D。
3. 如图所示是一种电能表，下列说法中正确的是（ ）
A．电能表是测量电功率的仪表
B．铝盘转得越快说明电流做功越快
C．该电能表的读数为3021kW∙h
D．铝盘每转过1500转电路消耗电能2000J
【答案】 B
【详解】A．电能表是测量电能或电功的仪表。故A错误；
B．电能表铝盘转得越快，即相同时间内电路消耗的电能多，即电路的功率大，即电流做功快。故B正确；
C．电能表示数中最后一位数字的单位是0.1kW∙h，电能示数为302.1kW∙h。故C错误；
D．铝盘转过1500转，电路消耗的电能为
W=15003000×1kW·h=0.5kW·h=1.8×106J
故D错误。故选B。
4．华为最新款手机Mate70RS全球发布，其中内置的麒麟9020芯片是由______（选填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成的。电池容量约6000mA·h，额定电压3.7V，支持100W有线超级快充和80W无线快充。“超级快充”的“快”是指_____（填写物理量），若采用有线快充方式给电池充电，则充满需要的时间是_____s。
【答案】 半导体 电功率 799.2
【详解】芯片的主要材料是半导体，因为半导体的导电性介于导体和绝缘体之间， 可以通过掺杂等手段精确控制其电学性能，广泛应用于集成电路制造，所以麒麟9020芯片是由半导体材料制成的。
“超级快充”的“快”是指充电功率大，功率是表示做功快慢（这里是电能转化为化学能快慢）的物理量，所以这里填功率。
根据公式W=UIt，则电池储存的电能W=UIt=3.7V×6A×3600s=79920J
由题意知，有线快充的功率100W，根据P=W/t可知，充满需要的时间是
5．如图所示是一台常用的电热饮水机的铭牌数据和电路原理图。其中S是温控开关， R1是定值电阻，R2是加热电阻。当S闭合时，饮水机处于加热状态；当S断开时，饮水机处于保温状态。
（1）求在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？
（2）求电阻R1的阻值（保温功率是指整个电路消耗的功率）？
【答案】（1）2A；（2）1100Ω。
【详解】（1）由P=UI可得，饮水机正常工作时电路中的电流
（2）当S闭合时，电路为R2的简单电路，饮水机处于加热状态，由P=U2R可得，R2的阻值
当S断开时，R1与R2串联，饮水机处于保温状态，电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电阻R1的阻值
6. 小明发现家里不同房间的灯亮度不同，猜想可能是与灯泡的电功率有关。他找来若干节干电池、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、同一规格的导线若干，测量额定电压为2.5V小灯泡L的功率。
（1）小明选择两节干电池进行实验，连接的实物电路如图甲所示，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应放置在 （填“左”或“右”）端；
（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V，读出电流表示数，记人数据；继续移动滑片，即使将滑片移动到阻值最小的位置，小灯泡两端电压也无法达到2.5V，解决的办法是 ；
（3）问题解决后，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端电压达到2.5V，此时电流表示数如乙图所示，则小灯泡L1的额定功率P1为 W。
【答案】（1）左；（2）加一节电池；（3）0.75
【详解】（1）闭合开关前，为了保护电路，应将滑片移动到阻值最大的位置，即最左端。
（2）实验中选择两节干电池，即使将滑片移动到阻值最小的位置（滑动变阻器分得电压为0），小灯泡两端电压也无法达到2.5V，说明电流表和导线（有一定的电阻）分得的电压较大，则为了完成该实验，需增大电源电压，解决的办法是加一节干电池。
（3）由图知，电流表所选量程为0～0.6A，示数为0.3A，则小灯泡的额定功率
板
书
设
计
第2节 电功率
一、电功率
（1）意义：表示电流做功快慢的物理量.
（2）定义：电功率等于电功与时间之比.
（3）公式： 定义式 P= Wt
推导式 P=UI P= U2R P=I2R
（4）单位：瓦特（W）、千瓦（kW） 1kW=103W
二、额定电压、额定功率
（1）额定电压：用电器正常工作时的电压.
（2）额定功率：用电器在额定电压下工作时的电功率.
三、电功率的测量
（1）实验原理：P = UI
（2）实验器材：电源、电压表、电流表、 小灯泡、滑动变阻器、开关、导线。
（3）实验电路：如图所示。
（4）实验步骤：
（5）实验结论：灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，实际功率越大，灯泡越亮。小灯泡的实际功率有多个，额定功率只有一个。