電功率的計算教學設計

時間：2024-08-04 10:22:06 學人智庫

電功率的計算教學設計

　　電流在單位時間內做的功叫做電功率。小編收集了電功率的計算教學設計，歡迎閱讀。

電功率的計算教學設計

　　整體設計

　　《電功率》一章是初中電學的重要內容，是初中電學知識學習的核心。而本節內容是本章的重點，學好本節內容是掌握好本章知識的關鍵。本節內容較多，包括：建立電功率的概念；根據P＝Wt公式進行有關計算；額定功率和實際功率；電功率的測量和利用公式P＝UI的計算。

　　本節教學可分為4部分：

　　1．電功率。在學生的潛意識中，常認為用電器的瓦數越大越費電，即將消耗電能的快慢與消耗電能的多少相混淆。教學中可通過將不同瓦數的燈泡分別接入電路中進行實驗現象的觀察，引導學生對實驗現象進行細致的分析，使學生正確理解電功率的概念。在此基礎上可通過問題引出電功率的計算，引導學生認識電功率的單位。

　　教材通過小資料介紹了常用“家用電器的電功率”，這些數值對很多學生來說非常陌生，應使學生通過閱讀對用電器的電功率分類了解，尤其要知道哪些用電器屬于大功率用電器。

　　2．“千瓦時”的來歷。對于此知識點，教材通過公式W＝Pt直接介紹“千瓦時”的來歷，簡單易懂。教學中可讓學生推導千瓦時與焦耳的換算關系，加深對這兩個單位的理解。還要讓學生知道通常在哪些情況下使用公式W＝Pt，并增加適量練習，以提高學生正確使用該公式求解某些問題的能力。

　　3．“額定功率”和“實際功率”?？此坪芎唵蔚闹R點，但學生接受起來卻有一定的困難，是初中電學中的難點之一。突破方法：充分利用好演示實驗。實驗一：分別觀察同一燈泡在額定電壓、略高于額定電壓和略低于額定電壓這三種情況下的發光情況，三次所觀察到的亮度是用電器在各實際功率下所顯示出的亮度，由此得出額定電壓、實際電壓、額定功率和實際功率的概念；實驗二：探究額定電壓相同而額定功率不同的兩個燈泡（“220 V 40 W”和“220 V 15 W”）并聯和串聯接入電壓是220 V的電路中的發光情況，引導學生分析討論兩盞燈發光時的實際電壓、實際功率與額定電壓、額定功率的關系。最終使學生明確：用電器只有在額定電壓下才能正常工作，只有用電器正常工作時實際功率才等于額定功率。燈泡的實際功率影響燈泡的亮度。

　　4．電功率的測量。由前面的實驗學生很自然地能想到燈泡的實際電壓影響了燈泡實際功率的大小，電壓越大，實際功率越大。根據歐姆定律，我們還可以知道當電阻不變時，通過燈絲的電流大小與燈泡兩端的電壓大小成正比，它們都直接影響燈泡的實際功率。由此可推知，電功率P與燈泡兩端的電壓U和燈泡中的電流I有關系，由實驗證明它們之間的關系滿足：P＝UI。

　　由于下一節學生將運用伏安法直接測量小燈泡在不同電壓下工作時的實際功率，所以有必要在本節教學中對伏安法測電功率進行深入討論，為下一節實驗探究留出更充裕的時間。

　　教學重點：

　　掌握電功率的概念，理解額定電壓與額定功率，理解電功率和電流、電壓之間的關系。

　　教學難點：

　　理解電功率和電流、電壓之間的關系，能綜合運用學過的知識解決簡單的電功率問題。

　　課時安排：1課時

　　三維目標

　　一、知識與技能

　　1．知道電功率的定義、定義式、單位；

　　2．理解額定電壓與額定功率；

　　3．會用電功率的公式P＝UI進行簡單計算；

　　4．能綜合運用學過的知識解決簡單的電功率問題。

　　二、過程與方法

　　1．觀察體驗電能表鋁盤轉動的快慢跟用電器電功率的關系；

　　2．觀察體驗用電器的額定功率與實際功率的關系。

　　三、情感態度與價值觀

　　感受科學就在我們生活中。

　　課前準備

　　簡易家庭電路示教板：接有電能表，一個保險盒，一個開關，一個15 W電燈泡和一個100 W的電燈泡（包括燈座），一個插座；學生用穩壓電源、直流電流表、電壓表、導線若干、開關、額定電壓為2。5 V的小燈泡一個、節能型電燈一只（功率16 W）、教學課件等。

　　教學設計

　　[導入新課]

　　方案1：實驗導入

　　引導：學過了電能和電能表后，誰觀察過電能表的轉動情況？不同時刻、不同家庭的電能表轉動得一樣快嗎？

　　演示實驗：在電能表后分別接不同的燈泡，一只燈泡上標有“220 V 15 W”，另一只燈泡上標著“220 V 100 W”，接通電源，發現后者比較亮的燈泡電能表的轉盤轉動得快，而前者比較暗的轉動得慢。

　　同是燈泡，為什么有的消耗電能快，有的消耗電能慢呢？為了描述用電器消耗電能時的這種差別，我們引入一個新的物理量——電功率。

　　方案2：調查導入

　　我們在學過電能表后，同學們一定觀察了同學家或自己家的電能表。是不是可以把觀察的結果和大家交流一下呢？

　　在學生匯報交流之后，老師提取精華進行一個綜述。電能表有時候轉得快，有時候轉得就比較慢。一般是晚上轉得快一些，白天轉得較慢。電能表轉的快慢和用電器的多少及用電器的種類有關系。

　　今天我們就通過實驗來證明大家觀察到的現象準不準。

　　[推進新課]

　　一、電功率

　　1．通過觀察、實驗、討論，引出電功率

　　用課件展示右圖，介紹燈泡上的銘牌中參數的意義。

　　“220 V 15 W”中的“220 V”是燈泡的電壓，“15 W”又表示什么呢？

　　（若采用導入方案2，則要進行下面的演示實驗）

　　演示實驗：分別拿一只15 W和一只100 W的燈泡，接在電路上，比較電能表鋁盤轉動的快慢。

　?。?）先將15 W的電燈接入電路，合上開關，燈發光，同學們觀察電能表轉動情況。

　?。?）將15 W的燈泡取下，換上100 W的燈重復第一步實驗。

　　學生觀察并比較兩次轉動快慢情況。

　　現象：電能表第二次比第一次轉動得快。

　　學生分析觀察到的實驗現象，討論得出下列結論：

　　結論：電能表鋁盤走得快慢不同，表示用電器消耗電能的快慢不同。在相同時間內，鋁盤轉過的圈數不同。鋁盤轉過的圈數直接反映用電器消耗電能的多少，而在相同時間內鋁盤轉過的圈數，則反映用電器工作時消耗電能的快慢。在物理學中，用電功率表示消耗電能的快慢。

　　2．通過問題討論、深入理解電功率

　　有的學生此時可能要提出問題：若使100 W的燈泡通電20 s，使15 W的燈泡通電1 h，是不是還是瓦數大的費電呢？通常講的100 W的燈泡比15 W的燈泡費電是指什么？

　　教師可借機引導學生進行討論，最后學生再充分發表自己的看法，然后教師進行總結點評。

　　總結：在物理學中，用電功率（electric power）表示消耗電能的快慢。電功率用P來表示，它的單位是瓦特，簡稱瓦，符號是W。前面提到的100 W、15 W說的就是燈泡的電功率。

　　要想比較兩盞燈所消耗的電能的多少，只要看一下兩盞燈通電時電能表鋁盤所轉過的圈數就行了。瓦數大的燈泡若通電時間短，所消耗電能也不會比瓦數小的燈泡多，也就是說用電器所消耗電能的多少不僅與用電器的電功率大小有關，還與通電工作時間的長短有關。

　　通常講的100 W的燈泡比15 W的燈泡費電是指在相同時間內電功率大的消耗的電能多。

　　3．電功率的定義、公式

　　在上述討論的基礎上引導學生得出：電功率的大小等于它在1秒內所消耗的電能。如果在“t”這么長的時間內消耗的電能為“W”，那么這個用電器的電功率“P”就是：

　　P＝Wt

　　其中：W表示消耗的電能，單位是J；t表示所用的時間，單位是s；P表示用電器的功率，單位是W。

　　公式在使用過程中單位要統一，只有用電器在1 s內消耗的電能是1 J時，其電功率才是1 W（1 W＝1 J/s）

　　注意：要讓學生深刻理解此公式的意義。

　　4．電功率的單位及換算

　　課件展示：瓦（W）千瓦（kW） 1 kW＝1 000 W

　　要求：應明確他們之間的進率。

　　5。了解常見的電功率

　　用課件展示“小資料”（見下圖），引導學生分析：在這個資料中你可以得到什么信息？

　　家用電器的電功率

　　空調約1 000 W

　　微波爐約1 000 W

　　電爐約1 000 W

　　電熱水器約1 000 W

　　吸塵器約800 W

　　電吹風機約500 W

　　電熨斗約500 W

　　洗衣機約500 W

　　電視機約200 W

　　電子計算機約200 W

　　抽油煙機約140 W

　　電冰箱約100 W

　　電扇約100 W

　　手電筒約0。5 W

　　計算器約0。5 mW

　　電子表約0。01 mW

　　總結：1。各種不同的用電器，電功率一般不同；2。工業和農業生產上的用電器，功率往往很大。而像一些小型的電器，如計算器等，電功率很小。

　　6．即學即練

　?。?）以下家用電器正常工作時，電功率大約為1 kW的是（）

　　A．微波爐 B．電冰箱 C．電風扇 D．電視機

　　（2）小明利用電能表測某家用電器的電功率。當電路中只有這個用電器工作時，測得在15 min內，消耗電能0。2 kWh，這個用電器可能是（）

　　A．電飯煲 B．電冰箱 C．電視機 D．收音機

　　答案：（1）A （2）A

　　二、“千瓦時”的來歷

　　學生閱讀教材了解“kWh”的來歷，說說自己的理解。

　　學生總結：功率的單位還可以用千瓦（kW），如果時間的單位取小時（h），由公式P＝Wt變形后得到W＝Pt，這時電功W的單位就是“kWh”。

　　1 kWh就是功率為1 kW的用電器使用1 h所消耗的電能。

　　多媒體課件展示：

　　例題：某電視機的電功率是250 W，每天使用3 h，一個月用電多少千瓦時？（按30天計算）如果時間單位用秒，1個月電能消耗多少焦耳？

　　（鼓勵同學們用不同的解題方法來解答）

　　解：P＝250 W＝0。25 kW

　　t＝3 h×30＝90 h＝3。24×105 s

　　由P＝Wt得W＝Pt

　　所以一個月內消耗的電能是：

　　W＝Pt＝250 W×3。24×105 s＝8。1×107 J＝22。5 kWh

　　強調學生注意：kW和kWh是兩個不同的物理量的單位，一定要注意區分。

　　即學即練（多媒體課件展示）

　　1．晶晶的爸爸從國外帶回來一個電飯鍋，電飯鍋上標著“110 V 1 000 W”。則該電飯鍋正常工作1 min，消耗的電能是（）

　　A．6×104 J B．1。1×105 J

　　C．6。6×106 J D．545。4 J

　　2．某型號電冰箱主要技術參數如下表所示．此電冰箱連續使用一個月（按30天計）消耗的電能為________。

　　表1 ××型號電冰箱主要技術參數

　　型號 BCD—196

　　電源（AC） 220 V/50 Hz

　　輸入總功率 105 W

　　耗電量 0。69 kWh/24 h

　　總有效容積 196 L

　　氣候類型 ST

　　防觸電保護類型 Ⅰ

　　制冷劑 R134a

　　冷凍能力 4。0 kg/24 h

　　重力 24 kg

　　答案：1。A 2。20。7 kWh

　　三、“額定功率”和“實際功率”

　　設問：通常我們說這個燈泡的電功率是40 W，那個電烙鐵的電功率是60 W，并沒有明確地指明電壓。在不同的電壓下，同一個用電器的電功率總是一樣大嗎？

　　學生議論紛紛，各執己見。

　　演示實驗1：取一個標有額定電壓、額定功率的燈泡（如教材中“36 V 25 W”），先使它在額定電壓下工作，觀察其發光情況。并交代此時燈泡處于正常工作狀態，所觀察到的亮度是燈泡在正常工作時的發光情況，即功率是25 W時的發光情況（注意：要將燈泡的發光情況與燈泡的實際功率掛鉤）。再將它分別接在低于額定電壓和略高于額定電壓的電路中工作，觀察其發光情況。

　?。ㄗ⒁猓阂驅W生說明三次觀察到的現象都是用電器在實際電壓下的工作情況，三次所觀察到的亮度是用電器在不同的實際功率下所顯示的亮度）

　　學生討論回答：什么是額定電壓、實際電壓、額定功率、實際功率，教師最后總結說明。

　　演示實驗2：

　　取“220 V 40 W”和“220 V 15 W”的兩盞燈泡，將它們并聯接入電壓為220 V的電路中。

　　接入前先讓學生猜想：可能是哪一盞燈較亮？

　　學生觀察其發光情況，可以看到：兩盞燈都正常工作時，40 W燈比15 W燈亮，此時兩盞燈的實際電壓都等于額定電壓，兩盞燈的實際功率等于額定功率。

　　演示實驗3：

　　取“220 V 40 W”和“220 V 15 W”的兩盞燈泡，將它們串聯接入電壓為220 V的電路中。

　　接入前先讓學生猜想：可能是哪一盞燈亮？

　　學生觀察其發光情況，可以看到：15 W燈竟然比40 W燈亮！

　　引導學生分析討論此時兩盞燈的實際電壓、實際功率與額定電壓、額定功率的關系。

　　總結：用電器正常工作時的電壓叫額定電壓，用電器在額定電壓下的功率叫額定功率。我們在使用各種用電器時一定要注意它的額定電壓，只有用電器在額定電壓下工作時它才能正常工作。用電器在實際電路中工作時所消耗的功率叫實際功率。實際電壓低，實際功率也就低，用電器不能正常工作。實際電壓偏高，長期使用會影響用電器的壽命，還可能燒壞用電器。

　　多媒體課件展示下表，進行總結歸納。

　　U實與U額的關系 P實與P額的關系

　　U實＝U額 P實＝P額

　　U實＜U額 P實＜P額

　　U實＞U額 P實＞P額

　　在此基礎上進一步展示不同用電器的銘牌上所顯示的用電器的額定電壓、額定功率及所表示的物理含義。

　　一種洗衣機的銘牌一種微波爐的銘牌

　　通過介紹用電器的銘牌，使學生明確用電器只有在額定電壓下才能正常工作，只有用電器正常工作時實際功率才等于額定功率。

　　教師介紹穩壓器的作用。

　　當實際電壓低于220伏或高于220伏的時候，穩壓器可以讓電壓保持在220伏，這樣對你使用的電器有保護作用，能讓用電器在電壓不穩的情況下正常工作，在電壓高的時候，電器也不會燒壞。

　　想想議議：學生思考討論教材上的兩個問題，然后由學生進行解答。

　　對于第1題，可引導學生通過計算得出正確結論。

　　解：220 V÷36 V≈6。11＞6

　　所以把7個串聯起來，即再串上6個。

　　對于第2題，這是一個在電視中曾出現的錯誤使用物理概念的例子。這個記者把電功率和電能混淆了，“kWh”是電能的單位，而“kW”和“W”是電功率的單位。

　　四、電功率的測量

　　引導：同學們已經掌握了電能、電功率的知識，了解了它們之間的區別和聯系，在上節課中也已經知道用電能表可以來測量用電器消耗電能的多少。電功率能不能測量，該如何測量呢？

　　是不是有“功率表”這樣的儀表，接入電路后，直接測量功率？要是有就非常便利了?，F在只有秒表和電路中連著的電能表，要讓同學們幫助我測我家電視機的電功率，能行嗎？大家仔細觀察電功率定義式：P＝Wt，想一想。

　　學生討論分析，紛紛發表自己的看法。大多數學生會想到下述方法：

　　因為P＝Wt，只要能測出電視機消耗的電能和消耗電能所用時間，就能算出它的電功率。

　　理論依據已經有了，那么具體怎么操作呢？先記下電能表的示數，然后讓電視機工作。工作一段時間后，再記錄電能表的示數，記下工作了多長時間，將單位統一，利用P＝Wt做計算就可以了。

　　有的學生對這種方法的可行性會提出質疑：電視機工作時，冰箱啟動了，還有一盞燈亮著，這樣測準嗎？所以測量時，其他電器必須關掉，只讓電視機工作，測出來的才是電視機消耗的電能。

　　教師提示：這樣操作到底可不可行，希望同學們回去自己試驗，并能找出說明書，對照測量是否準確。

　　引導：除了上述方法外，有沒有更方便的方法呢？

　　學生自學教材上“電功率的測量”。

　　教師提示：要注意這種測量方法的測量依據或者說測量原理。

　　測量原理就是公式P＝UI。根據此公式只要用電壓表測出用電器兩端電壓，用電流表測出流過用電器的電流，就能算出電功率。

　　提醒同學們一定要注意符號的意義和單位，公式中電流、電壓、功率的單位都只能用安培、伏特、瓦特。

　　例題：某家庭節能燈的額定功率為11 W，使用時通過的電流是多少毫安？

　　解：家庭電路電壓U＝220 V，P＝11 W

　　由P＝UI可得：I＝PU

　　I＝PU＝11 W220 V＝0。05 A＝50 mA。

　　拓展深化

　　每個家庭都需要照明的電燈，目前市場上既有白熾燈，又有電子節能燈，究竟哪一種燈更好呢？某中學的同學在課外調查中就這個問題進行了調查，了解到的情況如下：60 W的白熾燈與11 W的電子節能燈發光效果相當，他們選擇其中的一組進行研究，收集了如下表中的數據：

　　項目額定電壓（V）額定功率（W）壽命（h）單價（元）當地電費（元）

　　白熾燈 220 60 1 000 1。5 0。58

　　電子節能燈 220 11 5 000 30 0。58

　　請根據表中所列的數據，說明你應該選擇何種照明燈具更經濟。（要求寫出所依據的物理原理和必要的文字說明）

　　解：由P＝Wt可得：W＝Pt

　　白熾燈工作1 000 h所消耗的電能：

　　W1＝P1t1＝0。06 kW×1 000 h＝60 kWh

　　白熾燈工作1 000 h所要交的電費：60×0。58元＝34。8元

　　使用白熾燈照明5 000 h所用的花費：（1。5＋34。8）×5元＝181。5元

　　電子節能燈工作5 000 h所消耗的電能：

　　W2＝P2t2＝0。011 kW×5 000 h＝55 kWh

　　電子節能燈工作5 000 h所要交的電費：55×0。58元＝31。9元

　　使用電子節能燈照明5 000 h所用的花費：30元＋31。9元＝61。9元

　　由計算結果可見，使用電子節能燈更經濟。

　　[課堂總結]

　　師生共同活動，完成下列表格：

　　物理量及符號意義表達式單位（符號）及換算測量

　　電功W 電流做功的多少或用電器消耗能量的多少 W＝Pt 焦耳（J）千瓦時（kWh）

　　1 kWh＝3。6×106 J 電能表

　　電功率P 電流做功的快慢或用電器消耗電能的快慢 P＝Wt

　　P＝UI 瓦特（W）千瓦（kW）

　　1 kW＝103 W 電能表、秒表；電流表、電壓表

　　[布置作業]

　　1．書面作業：動手動腦學物理1、2、3、4。

　　2．收集下列電器的銘牌，了解它們的額定電壓和額定功率（STS活動）。電冰箱、電熨斗、電視機、電烙鐵、電風扇、微波爐、洗衣機。

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