2019-2020年九年級物理全冊《第十一單元 電功和電熱》教案 新人教版.doc

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2019-2020年九年級物理全冊第十一單元 電功和電熱教案 新人教版教學內容與目的要求1、知道電功及其單位，掌握電功的公式，知道電能表是測量電功的儀表2、掌握電功率的概念，理解額定功率3、理解焦耳定律，知道電熱器的原理4、會測小燈泡的電功率知識重點與學習難點1、理解電功的概念2、理解電功率的概念，掌握電功率的計算公式3、理解額定功率和實際功率的概念4、理解焦耳定律及有關計算方法指導與教材延伸1、怎樣理解電功這個物理量電流做功的過程就是電能轉化為其它形式能，如：內能、機械能和化學能等的過程。電功的計算公式W=UIt是電功的基本計算公式，適用于任何電路。根據(jù)W=Pt，也可以計算電功，但是，根據(jù)I=U/R推出的電功的兩個計算公式：和只適用于計算將電能完全轉化為內能的用電器的電功。電功的單位是焦耳，常用的電功單位是千瓦時（度）。1千瓦時=焦耳2、怎樣理解電功率這一物理量電功和電功率是既有聯(lián)系又有區(qū)別的兩個物理量。電功率表示電流做功的快慢，即電流在單位時間內做的功。公式P=UI是計算電功率的基本公式。另兩個公式P=I2R，P=U2/R，這兩個公式是根據(jù)P=UI結合歐姆定律I=U/R推出的，僅適用于將電能完全轉化為內能的用電器或電路。3、額定功率和實際功率（1）額定電壓（U0）：用電器正常工作的電壓。（2）額定功率（P0）：用電器在額定電壓下的功率。（3）實際電壓（U）：實際加在用電器兩端的電壓。（4）實際功率（P）：用電器在實際電壓下的功率。當U U0時，則P P0 ；燈很亮，易燒壞。當U U0時，則P P0 ；燈很暗，當U = U0時，則P = P0 ；正常發(fā)光。（同一個電阻或燈炮，接在不同的電壓下使用，則有 ；如：當實際電壓是額定電壓的一半時，則實際功率就是額定功率的1/4。例“220V100W”是表示額定電壓是220伏，額定功率是100瓦的燈泡如果接在110伏的電路中，則實際功率是25瓦。）4、焦耳定律焦耳通過大量實驗精確地確定了電流產生熱量跟電流強度、電阻和時間的關系：電流通過導體產生的熱量，跟電流強度的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比。即：Q=I2Rt。它適用于任何用電器熱量的計算。在僅有電流熱效應存在的電路中，電能全部轉化成了內能，而沒有轉化為其他形式的能，這時電流產生的熱量等于電流所做的功。即Q=W。再根據(jù)W=UIt和U=IR可推導得出Q=I2Rt。焦耳定律的公式也可以表述為，用它解決某些問題比較方便，但必須注意它適用于只存在電流熱效應的電路中。例題選講例1、燈泡L1和L2串聯(lián)在電路中，L1的電阻比L2大，在相等的時間里，電流做的（ ）A、L1燈做的功多 B、L2燈做的功多 C、兩燈一樣多 D、無法確定例2、把“12V、8W”的電燈接到9V的電路中，它的實際功率為多大？例3、現(xiàn)有甲、乙、丙三盞燈，分別標有“220V、40W”、“110V、40W”、“36V、40W”的字樣，它們均在額定電壓下工作，比較它們的亮度，哪一盞燈最亮。例4、一臺“220V、1000W”的電爐，想把它改裝后接到110伏的電源上，但功率保持不變，以下哪個措施是正確的（ ）A、將電爐絲截掉一半后接入電路 B、將電爐絲截掉四分之三接入電路C、將電爐絲分成等長的兩段，然后并聯(lián)接入電路 D、將電爐絲截掉四分之一后接入電路例5、標有“6V、3W”的燈L1和標有“6V、1W”的燈L2串聯(lián)后接在12伏的電源上，求燈L1的實際功率。例6、今有“6V、6W”的電燈L1和“6V、1.5W”的電燈L2各式各一盞，把它們分別接到電壓6伏的電源上，要求兩燈具有同樣的亮度，應在哪一盞燈的電路里串聯(lián)一個電阻？阻值為多大？例7、如圖所示，兩盞燈L1和L2串聯(lián)接入電路，合上開關后兩燈均正常發(fā)光，電壓表和電流表均有示數(shù)，突然兩燈先后熄滅，同時發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變?yōu)榱?，電流表示?shù)先增大后變?yōu)榱?，電路發(fā)生故障的首要原因是（ ）A、L1斷路 B、L2斷路 C、L1短路 D、L2短路例8、如圖所示，一個標有“6V ，3.6W”字樣的小燈泡L和最大阻值為50的滑動變阻器R串聯(lián)后接在電源電壓U 恒為6V 的電路中，設燈泡電阻不變，則下列判斷不正確的是（ ）A無論如何移動滑片P，電路中總功率不會超過2W B移動滑片P，電路中總功率最小值為0.6WC當滑片P滑到某個位置時，L和R 的電功率相等D當滑片P由a滑向b的過程中，燈泡L的電功率一直是減小例9、如圖所示，小燈泡L標有“6V 3.6W”，滑動變阻器R 最大值為10歐，當滑片P移到a端，小燈泡正常發(fā)光。試求：電源電壓和小燈泡電阻。當滑片P移到b端時，閉合S，你還能求出哪些物理量？例10：如圖是供電設備向居民樓用房戶輸電的示意圖。為保證居民樓內的用戶所有用電器都能正常工作，居民樓的輸入導線間的電壓必須保證為220V，當居民樓內消耗的功率為44千瓦的時候，問：通過輸電線的電流為多少安？若輸電線的總電阻為0.1歐，供電設備的輸出電壓是多少伏？居民樓內由于家用電器的增加，將向供電部門申請“增容”，即增加用電功率，當居民的用電器的額定功率由44千瓦增加到88千瓦所有用電器均在正常工作時，輸電線路損失的功率比“增容”前增加了多少？若要求減少輸電線損失的功率，用學過的公式及知識說明應采取的措施。例11：市場上有一種雙能源太陽能熱水器,晴天享用太陽能，陰天可用電加熱，如圖，該熱水器電路圖。電熱管R標有“220V 1100W”，R0與R構成保溫電路。當K連到2時，電熱管正常工作，給水箱里的水加熱；當K連到3時，熱水器處于保溫狀態(tài)，保溫功率為100W。求R、R0的值。保溫時R實際功率是多少？例12如圖所示是某同學家庭電路中的電能表.若照明燈泡的規(guī)格為“220V 60W”,兩孔插座接一臺“220V 100W”的電視機,三孔插座接一臺“220V 280W”的電飯鍋,當它們全部工作時,通過電流表的電流是多大?如果某一天電燈和電視機都使用了5h,電飯鍋使用了1h,這一天它們消耗了幾度電?如果該同學家中添置了一臺銘牌標示為“220V 600W”的電熱水器,他想測試一下標示的功率與實際使用時的功率是否相符,他讓這臺電熱水器單獨工作,用手表計時,結果10電能表的轉盤轉了250轉.請計算說明電熱水器的實際功率是多大.例13：如圖,是一個電熱毯示意電路圖,R0是電熱毯中的電阻絲,R是與電熱毯電阻絲串聯(lián)的電阻.電熱毯上標有“220V 100W”字樣,S是控制電熱毯處于加熱狀態(tài)或保溫狀態(tài)的開關. 用學過的公式推理說明開關S斷開時,電熱毯是處于加熱狀態(tài)還是保溫狀態(tài)? 若要求在保溫時電流通過電阻線R0每分鐘有60焦的電能轉化為內能,電阻R的阻值是多大?例14：某同學在做完“測定小燈泡的電功率”的實驗后（所用小燈泡的額定電壓為2.5伏），及時完成了實驗報告。實驗報告中他設計了表格。如該同學對實驗現(xiàn)象的觀察和數(shù)據(jù)的記錄都正確，請你指出他所設計的表格中的錯誤。專題練習一、填空1電流做功的過程，就是電能 的過程，電流做多少功，就有多少電能 。2“PZ220 40”的燈泡接在220伏的電路上工作 小時消耗1度電，改接在110伏的電路是，功率為 瓦，額定功率為 瓦。3甲燈標有“220V 40W”，乙燈標有“110V 40W”，將它們分別接在電路中，都能正常發(fā)光，則甲、乙兩燈實際功率之比為 ，甲、乙兩燈通過的電流之比為 ，甲燈的電阻是歐，甲、乙兩燈的電阻之比為 。4電熱器是利用電流的 制成的加熱設備，它的發(fā)熱體是由 、 的電阻絲繞在絕緣材料上制成的。5我國大亞灣核電站一號機組的發(fā)電功率為。若這個機組連續(xù)工作一天，輸出的電能為 。6把標有“6V ，3W”和“6V ，6W”的兩盞電燈串聯(lián)后接入電路中，如果讓其中一盞燈正常發(fā)光，另一盞燈的實際功率不超過額定功率，則該電路兩端的電壓應為 V，兩燈消耗的實際總功率為 W。7如圖所示電路，電源電壓不變，。當S1閉合、S2斷開時，電流表的示數(shù)為0.1A；當S1和S2都閉合時，電流表的示數(shù)為0.4A，在10min內電流通過R1與R2做功之比W1:W2 。8下表為某型號雙缸洗衣機的銘牌在額定電壓下洗衣時，通過洗衣機額定電壓220V頻率50Hz洗衣功率330W脫水功率300W最大電流5A的電流為 A；若洗衣用20min，脫水用10min，則該洗衣機消耗的電能共是 KWh。 9甲、乙兩個用電器并聯(lián)在電路中，它們的電阻之比為R甲：R乙1：3，則通過它們的電流之比I甲：I乙 ，它們的電功率之比P甲：P乙 。10如圖所示，電源電壓恒定，定值電阻的阻值R10，滑動R、的規(guī)格為“20 1A”。閉合開關S ，當滑動變阻礙器接入電路的阻值在010范圍內變化時，電流表的示數(shù)在0.3A0.6A的范圍內變化，則電源電壓為 V。當滑動變阻器接入電路的阻值分別是10和20時，滑動變阻器上所消耗的電功率之比等于 。11燈泡的燈絲斷了再搭接上，接到原來的電源上，燈泡比以前更 了，這是因為燈絲電阻 ，消耗的功率 。12如圖是電吹風機送熱風時的工作電路。對應額定功率為1100W，正常工作10分鐘，消耗電能 焦，則電動機的機械能一定小于 焦。二、選擇題13下列各組中都屬于電功單位的一組是（ ）A焦耳，伏特安培，千瓦時 B焦耳，伏特安培秒，千瓦時C瓦特，伏特安培秒，焦耳/秒 D瓦特，千瓦時，瓦特秒14家庭電路中正在使用的兩盞白熾燈，若甲燈比乙燈亮，則 （ ）A甲燈燈絲電阻一定比乙燈的大 B甲燈兩端的電壓一定比乙燈的大C通過甲燈的電量一定比乙燈的多 D甲燈的實際功率一定比乙燈的大15電風扇、白熾燈、電烙鐵三個用電器上都標有“220V 60W”字樣，正常工作時，相同的時間內產生的熱量（ ）A電風扇最多 B白熾燈最多 C電烙鐵最多 D三者一樣多16下列說法中不符合事實的是（ ）A一只雞的質量大約為1.5千克B一只100瓦的白熾燈泡正常工作一小耗電1度C如果導體兩端的電壓是1伏，通過的電流是1安，這段導體的電阻就是1歐D拿起兩只雞蛋舉高1米，做的功大約是1焦耳17如圖所示電路中，電源電壓保持不變，開關S閉合后，調節(jié)滑動變阻器滑片P的為2V。則關于該電路，下述判斷不正確的是（ ）A電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變B電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小C電阻R1消耗的功率增大D整個電路消耗的總功率減小18如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，開關S閉合后，調節(jié)滑動變阻器滑片P的為位置，當燈泡L恰好正常發(fā)光時，電流表A的示數(shù)為0.5A，電壓表V的示數(shù)為2V。則關于該電路，下述判斷正確的是（ ）A電源電壓是2V B燈泡的額定功率是1WC若滑片再向右運動，燈泡有可能被澆毀D若滑片再向左運動，A表示數(shù)將減小，V表示數(shù)將增大19如圖所示是一位同學已經連接好的電路。閉合開關，并將滑動變阻器的滑片向A端移動，則不會觀察到的現(xiàn)象是（ ）A電流表的示數(shù)逐漸減小 B電壓表的示數(shù)逐漸減小C小燈泡越來越暗 D電路消耗的總功率增大20將“220V 25W”和“220V 40W”的兩個燈泡先并聯(lián)起來接到220V的電路中，后串聯(lián)起來接入同一電路，則（ ）A兩種情況下燈泡都能正常發(fā)光 B兩種情況下燈泡都不能正常發(fā)光C并聯(lián)接入時兩燈消耗的總功率比串聯(lián)時大 D串聯(lián)接入時兩燈消耗的總功率經并聯(lián)時大21一個燈泡的燈絲燒斷了，把斷了的燈絲搭在一起，燈泡會更亮，其原因是（ ）A燈絲電阻增大，功率增大 B燈絲電阻減小，功率增大C燈絲兩端電壓增大，功率增大 D燈絲中電流增大，功率減小22圖中所示的電路中，不計溫度對燈絲電阻的影響，電源電壓保持不變。當在ab間接入“6V 6W”的燈泡時，閉合開關，燈L恰能正常發(fā)光；斷開開關，在ab間換接入一個“6V 4W”的燈泡后，再閉合開關，下列說法錯誤的是（ ）A燈L將變亮 B燈L將變暗C換接的燈可能燒壞 D電路總功率要變小23調無臺燈的電路是由一只燈泡和一個電位器（滑動變阻器）串聯(lián)組成。調節(jié)電位器的旋鈕使燈由亮變暗的過程中，電路的總功率將（ ）A變小 B變大 C不變 D無法確定24四只相同的燈泡分成兩組，兩只燈泡并聯(lián)，兩只燈泡串聯(lián)，分別接上電壓相同的電源，如果這兩組燈泡消耗的電能相等，則串聯(lián)通電時間是并聯(lián)通電時間的（ ）A8倍 B4倍 C2倍 D0.5倍25一臺電動機正常工作時線圈兩端的電壓為380V，線圈電阻為2，線圈中電流為10A。這臺電動機正常工作1s消耗的電能為W，產生的熱量為Q，則（ ）AW=3800J，Q=200J BW=3800J，Q=3800J CW=72200J，Q=200J =DW=72200J，Q=3800J26一只標有“220V 100W”的燈泡（燈絲電阻不變）與一電阻串聯(lián)后，接在220V電源上，電阻消耗的功率為10W，則此時（ ）A燈泡與電阻消耗的總功率為110W B燈泡與電阻消耗的總功率為100W C燈泡消耗的功率小于90W D燈泡消耗的功率大于90W27有甲、乙兩只燈泡，分別標有“3V 1.8W”和“4.5V 1.5W”的字樣，若將這兩只燈泡接入一個電路，要使它們同時正常發(fā)光，下圖所列方案中可行的是（ ）三、實驗題28在測定額定電壓為2.5V、電阻約為10的小燈泡的額定功率的實驗中，某同學將器材連成如圖所示的電路。請指出該電路連接中錯誤或不妥：a、 ；b、 。將上述錯誤或不妥改正后，閉合開關發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，但電壓表無示數(shù)，燈泡也不發(fā)光，出現(xiàn)故障的原因是 。故障排除后，調滑動變阻，使燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如上圖所示，則該燈泡的額定功率為 W。29按圖示電路對額定電壓為3.8V的小燈泡進行實驗時，測得5組實驗數(shù)據(jù)，并記錄在表中，同時記錄了小燈泡亮度變化情況。請你仔細分析實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象，回答以下問題： 小燈泡的額定功率是 W 小燈泡亮度變化規(guī)律是 。30某小組同學探究燈泡發(fā)光時的亮度與哪些因素有關。他們將九只不同規(guī)格的燈泡分別接入電路，使它們都正常發(fā)光，并用電壓表和電流表分別測得燈泡正常發(fā)光時的電壓和電流。該小組的同學仔細觀察燈泡的亮暗程度，把九只燈泡分成三組，每組的亮暗程度相同，且第一組最亮，第二組其次，第三組最暗。實驗中記錄的有關數(shù)據(jù)分別如表19-3、表19-4、表19-5所示。分析比較實驗序號1與4、2與5、3與6的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可得出的初步結論是： 。分析比較實驗序號 的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可得出的初步的結論是：當通過燈泡的電流相等時，燈泡兩端的電壓越大，燈泡越亮。請進一步綜合分析比較表19-3、表19-4、表19-5中的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，并歸納得出結論。分析比較表19-3、表19-4或19-5中的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可初步得出： 。分析比較表19-3、表19-4或19-5中的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可初步得出： 。 31下面是小宇同學在實驗室中研究電流產生的熱量和哪些因素有關的實驗過程記錄，有不完整的地方，請你幫他填寫完整。課題：研究電流產生的熱量與哪些因素有關裝置及原理：我們組的同學組裝了如圖所示的實驗裝置，在兩個相同的燒瓶中裝滿煤油，瓶中各放一根電阻絲，甲瓶中電阻絲的電阻比乙瓶中的大。通電后電流通過電阻絲產生熱量使煤礦油的溫度升高，體積膨脹，煤油上升的高度越 。實驗過程： 接通電路一段時間，比較兩瓶中的煤油哪個上升得高，實驗結果是： 瓶中的煤油上升得高。這表明，電阻越大，產生的熱量越多。 在兩玻璃管中的液柱降回原來的高度后，調節(jié)滑動變阻器，加大電流，重做上述實驗，通電時間與前次相同。在兩次實驗中，比較甲瓶（或乙瓶）中的煤油哪次上升得高。實驗結果：在第二次實驗中，瓶中煤油上升得較 。這表明，電流越大，電流產生的熱量越多。 實驗表明，通電時間越長，瓶中煤油上升得越高，電流產生的熱量越 。我們小組的同學一起對實驗現(xiàn)象進行歸納分析，找到了電流產生熱量的多少和哪些因素有關。四、計算32電動自行車輕便、實用、無污染，很受人們喜愛。表是某種型號電動自行車的相關數(shù)據(jù)，若騎車人質量為80kg在2h內勻速行駛36km，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，求： 這輛電動自行車在2h內克服阻力所做的功。 電動自行車勻速行駛時的工作電流。33給塑料加熱要使其受熱均勻，為此工廠里用熱水浸泡加熱，若所用熱水質量為15kg，溫度為98 oC，由于熱量散失，每分鐘熱水溫度會降低1oC。為維持水恒溫，用電熱絲給熱水加熱使其始終保持98 oC，已知電源電壓210V，那么電熱絲要選擇多大的電阻？34為了緩解用電高峰電力緊張的矛盾，降低居民的用電費用，部分地區(qū)已使用了分時電（能）表，電費價目如下：小明家每天要用電水壺將質量為4kg、初溫為20 oC的水燒開，已知氣壓為1標準大氣壓，水的比熱為。求： 燒開的這些水吸收了多少熱量？ 使用分時電表后，小明把燒水時間安排在低谷期，若不計熱量損失，僅此一項，1個月（以30天計）比原來節(jié)省多少元電費？參考答案1A。 4C 7C 8A2、解：例3答：三盞燈的亮度完全相同，因為它們均在額定電壓下工作，所以它們的實際功率也就是它們的額定功率均為40W。例5解： 例6、解：U= 若L1、L2直接接入6伏電路上均能正常發(fā)光，即P1=6瓦，P2=1.5瓦。今要求兩燈具有相同的亮度，即L1的實際功率與L2的額定功率相同： P1=P2= L1的電路中應串聯(lián)一個電阻RX起分壓作用，如圖所示 例9： 【解析】：當滑片移到端時，L正常發(fā)光，此時電源電壓U=6V，則得小燈泡的電阻為當滑P滑到b端時：電路中的總電阻：電路中的總電流：電路中消耗的總功率：電燈L消耗的功率：滑動變阻器消耗的電功率：答案： 電源電壓U=6V小燈泡的電阻 電路中的總電阻 電路中的電流 電路中消耗的總功率 電燈L消耗的功率 滑動變阻器消耗的電功率 滑動變阻器兩端電壓例10：【解析】： 由可知，導線上損失的功率與電流的平方和導線的電阻有關，減小輸電線損失的電功率時，為保障用戶的用電器正常工作，I不能減小，只能減小，隨導線長度的變短而變小，隨橫截面積變大而變小，還跟材料有關。因居民樓到供電設備間距離不能變短，所以導線的長度不能變短，減小輸電線的電阻應換用較粗的導線或改變輸電線的材料（例如：鋁線換成銅線），從而達到減小輸電線損失功率的目的。例11：解： 。 時，只有接入電路，正常工作，故電源電壓。時，和串聯(lián)， 。 保溫時,流過的電流有。消耗的實際功率。例1解: , 度 電能表轉盤轉250轉,電流做功臣, (實際功率)說明:利用電能表測用電器的功率,通常采用了下列步驟: 首先按測量要求設計合理的測量電路圖. 觀察電能表,記下它每的轉數(shù)N . 測量時使待測用電器工作,其他用電器(屬于該電能表的)都停止工作. 用秒表或手表記下電能表轉一定圈數(shù)(盤的邊緣有個紅點)時所用時間 . 利用公式計算出所測用電器的功率值為多少瓦?例13:【解析】 當開關S閉合時,被短接,電路中只有,由電功率公式得的電功率為(U為電源電壓),當開關S斷開時,電路中與串聯(lián).設兩端電壓為,則的電功率為.很明顯,所以有,即S斷開的電功率要小些,也就是說,S斷開時電熱毯處于保溫狀態(tài). 由電熱毯上標有的“220V 100W”字樣,可得電熱毯電阻絲的電阻為:.在保溫狀態(tài)(S斷開)時,的電功率為；在加熱狀態(tài)（S閉合）時，的電功率為它的額定功率，即。因電阻絲的阻值不變，于是由公式得： 在S 斷開時，與串聯(lián)，由串聯(lián)電路電壓特點，得兩端電壓為。再由串聯(lián)電路的電流特點，不難得出：例14：答案: 表格中燈泡的平均電功率一欄設計錯誤【解析】:這是一道較為新穎的實驗考查題，主要考查學生對實驗設計、對圖表的認識與設計和對實驗數(shù)據(jù)的處理能力，表格中設計了“燈泡平均電功率”一欄，意在考查學生是否真正理解“實驗結果求平均值”這種數(shù)據(jù)處理方法的含義。【答案與提示】一、填空1。、轉化為其它形式能， 轉化為其它形式的； 2、25，10 ，40； 3、1：1，1：2，1210， 4：1； 4、熱效應，電阻率大，熔點高； 5、 6、9，4.5； 7、1：3； 8、1.5,0.16； 9、3：1，3：1； 10、6，9：8； 11、亮，變小，變大； 12、，； 二、選擇13.B 14.D 15.C 16.B 17.B 18.A 19.B 20.B 21.C 22.A 23.A 24.B 25.A 26.C 27.B 三、實驗38、 a、變阻器接了兩個下面的接線柱 b、電流表量程選擇過大 電壓表或燈泡被短路 0.739、 1.18 電功率越大燈越亮42、越高。 甲 高 多43、 44、45、 元