第十五章从测算家庭电费说起全章教案整理版.docx

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第十五章从测算家庭电费说起全章教案整理版

第十五章从测算家庭电费说起

第一节科学探究：

电流做功与哪些因素有关

一、课型课时

科学探究课；2课时。

二、教学目标

1．从能量转化的角度认识电能，能简单描述电能和我们生活的关系。

2．学会读家用电能表。

3．学习设计探究实验的方案，经历探究实验的过程。

4．通过探究实验认识电流做功的相关因素。

三、重点难点

设计探究实验的方案，经历探究实验的过程，认识电流做功的相关因素是教学的重点；探究实验方案的设计则是本节课的难点。

四、教材分析

本节教材包括两部分内容：

学读家用电能表，探究电流做功与哪些因素有关。

课本基于能量转化是通过做功来实现的这一思路，通过分析家用电器工作中发生能量转化这一事实来认识电能。

而电能转化为其他形式的能，则是通过电流做功的方式来实现的。

以上问题提出后很自然地过渡到电能的测量，以及电流做功与哪些因素有关的问题。

这节课的重点就是设计实验方案，探究电流做功与哪些因素有关，教材依据电流的热效应设计的两个半定量探究实验，可以较直观地得出与电流做功有关的因素。

五、教学思路

依据教学理念，要让学生在学习时经历科学探究的过程，在学习知识的同时学习科学探究的方法。

因此，教学中不要按传统的教学方式直接进行教材呈现的实验。

否则，学生通过实验观察虽然能记住实验结论，知道电流做功与哪些因素有关。

但实验方案为何要这样设计?

为什么要探究电流做功与电压、电流、时间的关系等问题却是学生不得而知的。

学生在学习过程中，不仅要知道实验的结果，还要让他们经历实验的过程；不仅要记住结论，更要让他们知道知识的来龙去脉。

这样，学生才能真正理解所学知识，同时也能掌握科学研究的基本方法。

本节课是探究与电流做功有关的因素，因此教学应围绕这一目标开展与实施，每一个活动都应为探究方案的设计进行铺垫。

为此，教学可以按以下五个步骤进行。

1．认识电能转换与电流做功有关

为体现从生活走向物理的理念，首先依据现代生活对电能的依赖和应用，组织学生结合广泛使用的家用电器展开讨论，通过其中能量转化的分析引入电能，而电能的转化又是通过电流做功来实现的。

这样，就对电能的转换与电流做功有关知识有了初步的认识。

2．学会读电能表，认识电流做功与时间有关

关于电能表的示数，在进行本课教学前一周已将有关表格发给学生，要求学生在家长指导下填写。

这样设计的目的有两个：

一是让学生在家中学读电能表，同时进一步认识物理与生活的关系；二是让学生通过统计对家用电器的用电情况有一些了解，并对电流做功有一个感性认识。

教学中选择两位同学的统计表，由全班同学共同计算每户前三天的用电量和后三天用电量。

组织学生分析为何不同时段用电量不同，然后让学生充分讨论、猜想，电流做功什么因素有关。

学生可能会猜想，电流做功与使用的用电器多少有关，与用电器使用时间有关，等等。

为后面设计探究实验方案进行铺垫，教师不需对学生的猜想进行分析。

3．探究实验：

怎样使小灯泡更亮?

认识电流做功与电流大小、电压大小有关。

通过对电能表示数的分析，学生对电流做功可能与使用的用电器多少及使用时间有关，有一定的感性认识，但还不能得出电流做功与电压、电流有关的猜想。

所以，在此设计一个实验。

首先，教师先进行一个实验，将一个小灯泡接在一节干电池上，让学生观察小灯泡的亮度。

接着提出问题，怎样使小灯泡更亮?

（此时，向学生提供2．5V或3．8V小灯泡，干电池、电压表、电流表、导线、开关等，并让他们做实验）让学生自己通过实验得出灯泡两端的电压越大，小灯泡越亮；流过灯泡的电流越大，小灯泡越亮的结论。

紧接着再让学生猜想，电流做功还与哪些因素有关?

通过实验，学生不难猜想电流做功可能与电路中电流大小、电压大小有关。

如此，设计探究实验方案就是水到渠成的事了。

4．设计探究实验方案

探究实验方案的设计应以学生为主，教师进行适当的引导，并注意使用变量控制法。

要引导学生根据串、并联电路的特点设计实验方案。

两个不同的小灯泡并联在电路中，可以比较相同电压、不同电流下的亮度，从而得出电流做功与电流大小有关的结论。

两个不同的小灯泡串联在电路中，可以比较相同电流、不同电压下的亮度，从而得出电流做功与电压大小有关的结论。

电流做功与时间的关系无法用小灯泡的亮度来比较，还要引导学生根据生活中人电流的热效应利用这一事实，设计探究电流做功与时间关系的实验方案。

5．进行探究实验

通过以上一系列的铺垫、递进，这时学生就不难自己设计出探究实验方案，对教材中的实验电路也不难理解了，实验过程中学生就会有目的地进行观察和实验。

可以按教材上的方法进行实验，也可以用电热杯烧水进行实验。

六、教学过程

1．引入新课

我们每天都要用到一些家用电器，课本上图示的一些家用电器中，你能说出它们是通过什么做功的?

电能转化成了什么形式的能?

2．新课教学

组织学生进行讨论，通过能量转化的分析引入电能，电能可以变成光能、热能、机械能等。

能量的转化，通常通过做功来实现。

如从高处流下的水流过水轮机，水对水轮机做功，把水的机械能转换为水轮机的动能。

设疑：

一旦水停止流动，水轮机还转动吗?

为什么?

（学生能分析出水停止流动，就不能对水轮机做功，水轮机就会停止转动）

再设疑：

一旦停电，图中的家用电器还能工作吗?

为什么?

分析：

停电时，电路中没有电流，没有电流做功，电能就不能转化为其他形式的能，因而家用电器便不能工作。

（板书）1．电能转化与电流做功有关

（板书）2．测算家庭电费

让学生读出课本上图示中家用电能表的示数，以1kW．h需要0．70元人民币的价格计算6月份的电费。

用投影仪展示两位同学的家庭一周用电情况统计表，组织学生分析计算前三天的用电量和后三天的用电量。

可以看出，用电器用电时间越长，用电量越大；使用的用电器越多，用电量也越大。

再让学生分析自己家中的用电情况，猜想假设电流做功与什么因素有关?

（板书）3．电流做功与哪些因素有关

学生可能会猜想：

电流做功与使用的用电器多少有关，与用电器使用的时间长短有关。

设疑：

电流做功还可能与什么因素有关?

实验：

将一个小灯泡连接在一节干电池的两端，观察小灯泡的亮度。

提出问题：

怎样使小灯泡更亮?

让学生进行探究实验，可以为学生提供干电池、电压表、电流表、开关、导线等器材。

若学生仅仅在电路中增加干电池，使灯泡更亮，则要提醒学生思考，增加干电池将改变电路中的什么因素?

然后让学生测出灯泡亮度不同时，电路中的电压、电流值，从而得出：

灯泡两端的电压越大，小灯泡越亮；流过灯泡的电流越大，小灯泡越亮这一结论。

进一步猜想：

电流做功可能与电路中的电流大小、电压大小有关。

（板书）

（1）猜想与假设：

电流做功可能与使用的用电器多少有关，与用电器使用时间长短有关；与电路中的电流大小、电压大小有关。

（板书）

（2）设计探究实验方案。

引导学生讨论，若电流做功与上面猜想的物理量都有关的话，实验中我们应怎样控制变量?

探究电流做功与电流大小的关系时，可以在同一个并联电路中，比较两个不同的小灯泡，电压相同、电流不同时小灯泡的亮度。

设计出图15—3所示的电路。

探究电流做功与电压的关系时，可以在同一个串联电路中，比较两个不同的小灯泡，电流相同、电压不同时小灯泡的亮度。

设计出图15—4所示电路。

设疑：

如何比较通电时间不同时电流做功的情况?

提示学生，电饭锅煮饭时，水开前，通电时间越长，水的温度越高。

若将图15—3、图15—4中的小灯泡换成电热器，就可以比较电能转换成热能的大小与通电时间长短的关系了，这样也就能得出电流做功与通电时间的关系。

再设疑：

怎样比较使用用电器的多少与电流做功的关系?

提示学生，根据串、并联电路的特点，并联电路中用电器越多，电路中的总电流就越大。

比较使用用电器的多少与电流做功的关系，实质就是比较并联电路中电流的大小与电流做功的关系。

串联电路中，若保持电流不变，用电器越多，电路两端的总电压就越大，比较使用用电器的多少与电流做功的关系，实质就是比较串联电路中，电压的大小与电流做功的关系。

因此，可以按图15—3、图15—4的装置进行探究实验。

（提示：

也可以用功率不同的家用电热器进行实验）

（板书）（3）进行实验与收集证据。

若用家用电热器进行实验，则要注意用电安全，因为要用220V交流电。

两个电热器的功率应不同，所加的水的质量应相同。

实验结论：

电流做功跟电流的大小、电压的高低均有关。

通过用电器的电流越大，电流做功越多；加在用电器上的电压越高，电流做功越多；通电时间越长，电流做功越多。

（教学中要提醒学生注意，上述结论的前提是电流、电压应在一定的范围内）

进一步的研究表明：

当电路两端电压为U，电路中的电流为I，通电时间为t，电功W的计算公式为

W＝UIt。

公式中U的单位为V，I的单位为A，t的单位为s，W的单位为J。

知道电功为多少，也就知道消耗了多少电能。

3．巩固新课

1．根据一周家庭用电情况统计表，算出你家一周用了多少焦的电能?

2．有一个电热水器，测出它工作时的电压为220V，流过它的电流为3．6A，烧开一壶水用了8min时间，求电流做的功。

解答：

略

4．小结

这节课我们经历了设计探究实验方案的过程，学习了科学探究的基本方法。

根据电流的热效应，通过设计探究实验方案，进行实验探究，得到了电流做功与电流的大小、电压的大小、通电时间长短的关系；知道了电功的计算公式；知道怎样测算家庭电费。

希望同学们平时要注意节约用电。

5．作业

课本“作业”第2、3题。

七、教学反思：

第二节电流做功的快慢

一、课型课时

讲授课；2课时。

二、教学目标

1．知道额定功率、实际功率的概念，能区别用电器的额定功率和实际功率。

2．理解电功率和电流、电压之间的关系，并能进行简单计算。

三、重点难点

1．教学重点是实验探究电功率的大小与哪些因素有关。

2．教学难点是收集和分析实验数据，得出电功率的计算式“p=UI”以及掌握实际电功率的计算。

四、教材分析

电功、电功率是初中物理中两个重要的物理量，本节所学电功率的知识是前面学生已学过的电学知识的深化和发展，与生活实际联系紧密，具有较强的综合性。

电功率概念的建立、有关电功率的计算都是本章的重点内容，可以让学生从力学的角度研究功率以及在研究物体运动快慢的基础上来理解电功率的概念和电功率的计算公式。

本节的教学内容由电功率概念的引入“实验探究：

电功率跟哪些因素有关”；讲解额定功率和实际功率的概念三部分组成。

教学的核心是完成好实验探究，更进一步提高学生的科学探究能力，充分体现出创新教育的基本理念。

五、教学思路

用学生已经掌握的如何描述物体运动的快慢、物体做功的快慢的方法为类比来引入如何描述电流做功的快慢，能为学生在新概念的理解上扫清障碍，从而顺理成章地为学生在思想上建立起电功率的概念。

实验探究采用分组实验，利用实验测出的数据组织学生通过计算、讨论来找出电功率跟电流、电压这两个因素之间到底存在什么样的关系，使学生从中领会如何通过数学的方法来找出物理规律。

让学生亲自完成实验设计，收集、整理和分析实验数据，再一次体验科学探究的全过程，从而激发学生的学习兴趣和科学探究的热情。

额定功率和实际功率的介绍，通过演示实验来引入，能帮助学生直观、形象用电器消耗的实际功率随电压的改变而改变。

能加深学生对额定功率和实际功率这两个概念的理解，正确分清额定功率和实际功率的区别。

六、教学过程

1，复习提问，引入新课

（1）电流做功的大小跟哪些因素有关?

电流做功跟电流的大小、电压的高低以及通电时间有关。

通过用电器的电流越大，电流做功越多；加在用电器两端的电压越大，电流做功越多；用电器通电时间越长，电流做功越多。

（2）电功的计算公式怎样表示?

电功的单位是什么?

电功的计算公式是：

W＝UIt；电功的单位是焦，用符号“J”表示。

（3）引入新课

我们知道，电流通过用电器时，通过做功的形式，将电能转化成其他形式的能，那么电流通过不同的用电器时，电流做的功是不是都一样呢?

请看下面的实验。

演示实验：

用手电筒的灯泡发光与接在照明电路中40W的灯泡发光作对比，让学生观察后回答，电流通过这两个灯泡发光有什么不同，然后教师总结、讲解。

电流通过各种用电器时都能做功，但是电流通过不同用电器做功的快慢不一样，即在相等的时间内电流通过用电器做功的多少不一样。

例如，电流通过一个玩具电动机每秒做的功不足1J，电流通过电风扇的电动机每秒做的功也只有几十焦，电流通过电车的电动机每秒做的功就有几万焦，电流通过电力机车每秒做的功达到几百万焦。

在日常生活用电和工农业生产用电中，人们不仅要了解电流做功的多少，更需要知道电流做功的快慢。

在物理学中，用电功率来表示电流做功的快慢。

这节课我们就要探究如何来描述电流做功的快慢。

2．新课教学

（1）电功率。

在初二物理课的学习中我们用物体在单位时间内通过的路程来描述物体运动的快慢；用单位时间内做的功来描述物体做功的快慢，类似地我们也可用电流在单位时间内做的功来描述电流做功的快慢。

物理学中把电流在单位时间内做的功叫做电功率，与初二所学的机械功率一样，电功率的大小也可以表示为：

P=W／t。

式中“P”是电功率，单位名称是瓦特，简称瓦，符号是W。

常用的电功率单位还有千瓦（kW）。

它们之间的换算关系是1kW=1000W。

W是电流做的功，单位符号是“J；

t是通电时间，单位是“s”。

（2）实验探究：

电流做功的快慢与哪些因素有关?

①引导学生制定计划，完成实验方案的设计交代

让学生复习上节课“电流做功与哪些因素有关”的实验探究，再提问：

在实验中是通过什么现象来判断电流做功情况的。

（根据电流的热效应，电流通过电热丝做功将电能转化成内能，使煤油的温度升高，如果不计热损失，煤油增加的内能等于电流做的功。

因此通过插在煤油中温度计示数的变化大小，就可以判断电流做功的多少）。

再引导学生讨论根据实验目的，在实验中需要测哪些物理量，需要什么实验仪器，如何进行实验。

从而帮助学生完成实验方案的设计，画出实验电路图。

②进行实验与收集证据

向学生交代如何记下两次温度计的示数和通电时间，着重讲明读取温度计示数t2时为什么要等温度计内液柱不再上升时才读数，然后放手让学生自己去完成分组实验。

③分析与论证

让学生根据自己测出的实验数据计算，并完成课本中的填空：

电流通过电阻丝做的功

W＝Q＝J；电流通过电阻丝的功率P＝p=w／t＝W。

让学生分组讨论，如何通过数学的方法找出电功率户与电阻丝两端的电压U、通过电阻丝的电流I之间有何关系。

培养学生运用数学工具找出物理规律的能力。

让几组学生向全班公布自己的实验数据和计算结果，教师分别进行评价，并帮助学生找出产生实验误差的原因，最后师生一起总结出实验结。

论：

“电功率等于电压与电流的乘积”，写成公式为：

P＝UI。

讲解上式中各量的物理意义及其单位。

讲解日常用电中电功单位"kW．h”与“J之间的换算关系1kW．h＝1000W×3600s＝3．6×106J。

（3）讲解例题。

例1一盏电灯连接在电压是220V的电路中，通过灯丝的电流是68mA。

求这个灯泡的电功率是多大?

一个月总共通电100h，电流所做的功是多少焦?

多少千瓦·时?

已知：

U＝220V，I＝68mA＝0.068A，t＝100h＝100X3.6X103s。

求：

P、W。

解：

P＝UI＝220V×0.068A=15W，

W＝Pt＝15W×l00X3.6X103s＝5.4×106J

5.4×106J/3.6×103×103=1.5kW·h。

或者W＝Pt＝0.015kWXl00h＝1.5kW．h。

通过这一例题的计算可以看出：

用“W”作电功率的单位，用“s”作时间的单位时，由公式W＝Pt计算出的电功率的单位是“J”。

如果用“kW”作电功率的单位，用“h”作时间的单位时，由公式W＝Pt计算出的电功率的单位是"kW．h”。

例2一灯泡连接在6V的电源上时，灯泡消耗的电功率是1．5W，求通过灯丝的电流是多大?

已知：

U＝6V，P＝1.5W。

求：

I

解：

由P＝UI变形得I＝p/U=1.5W/0.25A。

答：

通过灯丝的电流是0.25A。

例3一盏电灯中通过0．27A的电流时，电灯消耗的电功率是60W，求加在电灯两端的电压是多大?

已知：

I＝0．27A，P＝60W。

求：

U。

解：

由P＝UI变形得u＝P/U=60W/222V。

答：

加在电灯两端的电压是222V。

（4）额定功率和实际功率。

我们知道，在家庭用电中，40W的电灯泡比15W的电灯泡亮，而60W的电灯泡又比40W的电灯泡亮。

根据我们的生活经验，通过比较两灯发光的亮暗程度，我们就能判断出哪个灯泡的电功率大。

提问：

在不同的电压下，同一个用电器的电功率是不是总是一样大?

下面请同学们通过实验观察来回答这个问题。

演示实验：

向学生出示电灯泡，并说明电灯泡上标有"36V25W”字样。

将灯泡接在变压器上，交流电压表与灯泡并联，用照明电路作电源，调节变压器，使电压表的示数为36V。

教师指出这时加在灯泡两端的电压与灯泡上标出的电压值相符，灯泡正常发光，其功率是25W。

将灯泡两端电压调成6V，这时灯泡发光暗淡。

提问：

这时灯泡的电功率比25W大，还是小?

（灯泡功率小于25W）

再将灯泡两端电压调到40V，这时灯泡发光强烈。

提问：

这时灯泡的电功率比25W大，还是小?

（灯泡功率大于25W）

让学生回答完“在不同的电压下，同一个用电器的电功率是不是总是一样大?

”的问题后，教师总结：

从这个实验我们看出，一个用电器的电功率并不是恒定不变的。

用电器实际消耗的电功率随加在它两端电压的改变而改变。

因此对一个用电器，要了解它实际功率的大小，必须知道它是在什么电压下工作的。

在用电器的铭牌和使用说明书上，均标有该用电器正常的电压值或电流值，它们分别叫做额定电压或额定电流。

与额定电压或额定电流对应的功率叫做额定功率。

当用电器的工作电压低于或高于它的额定电压时，用电器不能正常工作，我们把加在用电器上实际电压所对应的功率叫做用电器的实际功率。

用电器的实际功率与额定功率一般是不等的，只有当实际电压等于它的额定电压时，用电器的实际功率才与额定功率相等。

（5）介绍"PZ220—100"表示的意义。

3．课堂小结

让学生对这节课所学的内容进行小结，然后教师作出评价、总结。

4．布置作业

（1）把R1和R2串联接后接到6V的电路中，已知通过兄的电流是0.1A，R2两端的电压是4V。

求：

①R1和R2消耗的电功率各是多大?

②通电1min，电路中总共产生的热量是多少?

（2）有一个标有“8V2W”的小灯泡，如果接在12V的电源上，必须串联一个多大的电阻，才能使小灯泡正常发光。

此时这个电阻消耗的电功率是多大?

（3）“6V3W”的灯泡与一电阻R＝8Ω的串联后接在某一电源上时，灯泡刚好能正常发光，求1rain电路中消耗的电能是多大?

（4）将“12V8W”的灯泡分别接在9V和15V的电源上时，灯泡的实际功率各是多大?

七、教学体会

第三节测量电功率

一、课型课时

实验探究课；1课时。

二、教学目标 

知识目标

进一步掌握电功率的概念，加深对额定功率、实际功率的理解。

能力目标

1．会用伏安法测定小灯泡的额定功率和小灯泡不在额定功率电压下的实际功率。

2．提高学生综合使用电流表、电压表和滑动变阻器的技能。

3．培养学生观察实验能力。

情感目标

1．培养学生实事求是的科学态度和不畏艰难、勇于探索的精神。

2．培养学生认真严肃、一丝不苟、爱护公物的品质。

三、教学建议

本节拟采用与伏安法测小灯炮电阻的实际进行对比学习。

重点·难点·疑点及解决办法

1．重点：

会用伏安法测小灯泡的功率。

2．难点：

自己设计电路测量小灯泡的功率和各种故障的排除。

用电压表、电流表测量小灯泡的功率是电学中第二个要求定量测量的实验，它关系到电压表，电流表和变阻器等电学器件的正确使用和操作，所以对学生要求比较高，正确选择仪表及合理地进行实验，准确地记录及处理实验中的数据是个关键，教师应注意适当引导。

 四、教学过程

（一）提出问题

1.什么叫电功率？

2.电功率的公式

3.什么叫额定电压和额定功率？

（二）实验探究：

测定小灯泡的功率

1.目的：

测定小灯泡在额定电压下和不在额定电压下的功率（已知小灯泡的额定电压是2.5V），并加以比较。

2.原理：

根据电功率的公式：

P＝UI。

3.器材：

电源、电灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。

4.步骤：

①根据实验目的，设计电路，画出电路图。

②并设计适当的表格。

额定

实际

电压（V）

2.5

3

2.2

电流（A）

0.40

0.45

0.35

功率（W）

1

1.35

0.77

比较

1

＞1

＜1

③根据电路图连接电路

注意事项：

1.电源的正负极。

    2.电压表、电流表的正负接线柱。

    3.初步估计电压表、电流表的量程。

 ④检查电路无误后，进行实验。

（1）使小灯泡在额定电压下发光，测出灯泡的功率：

闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，计下电流表的读数，计入表格中，（检查读数无误后，即断开开关）。

（2）使小灯泡在电压大于额定电压下，观察小灯泡发光情况，并测出小灯泡的功率：

闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为3V，计下电流表的读数，计入表格中.（检查读数无误后即断开开关）。

（3）使小灯泡在电压小于额定电压下，观察小灯泡的发光情况，并测出小灯泡的功率：

闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2．2V，计下电流表的读数，计入表格中（检查读数无误后即断开开关）。

⑤实验数据处理

在表格里，根据记录的数据，分别计算出：

额定电压下的额定功率和实际电压的实际功率.对额定电压的功率和实际电压下的功率进行比较.

结论：

小灯泡在额定电压下能正常工作，实际电压偏低，小灯泡消耗的功率低，灯光变暗.不是正常工作，实际电压偏高，小灯泡消耗的功率增大，灯光过亮，若长期使用会影响灯光的寿命，还有可能烧坏小灯泡。

⑥拆开电路，整理仪器。

五、课后反思