九年级物理《电功和电热》学案教师版.docx

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九年级物理《电功和电热》学案教师版

江苏省无锡新领航教育咨询有限公司九年级物理《电功和电热》学案（教师版）

复习回顾：

下列属于电磁感应现象的是（）

分析：

A是电磁铁应用的是电流的磁效应；C是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场；D演示的是磁场对通电导体有力的作用，是电动机的工作原理；

1、电能表和电功

1、电能表

（1）电能表的作用：

用来测量用电器消耗电能的仪表。

⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：

电电能表额定电压220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。

⑶读数：

A、测量较大电功时用刻度盘读数。

①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。

②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。

3

2

4

6

8

3

2

6

5

4

如：

电能表月初读数月底读数是

这个月用电度合J

B、测量较小电功时，用表盘转数读数。

如：

某用电器单独工作电能表（3000R/kwh）在10分

钟内转36转则10分钟内电器消耗的电能是J。

（4）电能表的单位：

1kWh=3.6*106J

电能表是测量电功或电能的仪表，是初中重要的教学仪表之一。

电能表功能的多样化，据此衍生出的考题，是近年中考重要热点。

【例2】（2005四川）如图8-2所示，这是个家庭电路中的电能表示意图，根据图中的数据，你能得到哪些信息？

请写出两条：

（1）___________________________________________________________________

（2）__________________________________________________________________。

解析：

电能表俗称电度表，是家庭电路中常用测量用电器一段时间内消耗电功多少的仪表，对于电能表，我们应掌握它的作用和重要参数。

根据它的铭牌，我们可以获得很多信息：

“××V”表示它的使用电压，“×（××）A”表示这个电能表长时间和短时间允许通过的最大电流，“50Hz”表明它能在50Hz的交流电路中使用。

表盘上的最右边示数为小数点后读数。

有的电能表还有“3000r/kW·h”字样，表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW·h电能，电能表的转盘转过3000转。

此题是对新课程目标“能简单描述所观察物理现象的主要特征”的落实。

另外，此类信息题为开放性试题，答案不唯一，只要表达的信息准确即可，同时也要注意表达时语言的简练。

答案：

（1）电能表使用的电压是220V

（2）电能表此时的读数是123.4度（或123.4kW·h）等

2、电功

1、定义：

电流通过某段电路所做的功叫电功。

2、实质：

电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。

电流做功的形式：

电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。

3、规定：

电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。

4、计算公式：

W=UIt=Pt（适用于所有电路）

对于纯电阻电路可推导出：

W=I2Rt=U2t/R

①串联电路中常用公式：

W=I2RtW1:

W2:

W3:

…Wn=R1:

R2:

R3:

…:

Rn

②并联电路中常用公式：

W=U2t/RW1:

W2=R2:

R1

③无论用电器串联或并联。

计算在一定时间所做的总功常用公式W=W1+W2+…Wn

5、单位：

国际单位是焦耳（J）常用单位：

度（kwh）1度=1千瓦时=1kwh=3.6×106J

（2011·山东临沂）2.某日光灯接在照明电路中正常工作时，其电流是0.13A，若通电10min，有　　　　J的电能转化成了热能和　　　　能。

【解题思路】电流通过灯泡做功过程，是电能转化为热能和光能的过程。

要计算消耗电能，本题知道电压、电流和通电时间，可以直接使用电功公式W=UIt计算。

W=UIt=220V×0.13A×600s=17160J

【答案】17160　光

【点评】本题考查了电流做功的实质和电功的计算，难度较小。

（2011·山东济宁）10.电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。

李明同学要通过实验探究电功跟电压的关系，他选用的器材如图4所示。

其中甲、乙两容器完全相同，电阻丝R1的阻值大于电阻丝R2的阻值。

（1）请你用笔画线代替导线，帮他把实验电路连接

完整。

（2）他在该实验中选用两根阻值不同的电阻丝，其目的是。

（3）在这个实验中，李明是通过观察比较来比较电流做功多少的。

电流通过电阻丝做的功多（填R1或R2）。

（4）由这个实验可以得到的结论是：

。

【解题思路】要通过实验探究电功跟电压的关系，就应控制电流和通电时间相等，将电路设计成串联电路能很好的解决这一问题，选用不同阻值的电阻丝的目的是使两电阻丝两端的电压不相同；电阻丝放热多少不容易观察出来，所以实验还要用到转换法，将两电阻丝放入质量相等的煤油中，煤油吸热温度升高，可以通过观察温度计示数的变化大小来比较电流做功多少，实验观察到，电压较大的电阻丝电流做功多，而在串联电路中分压较大的导体电阻也较大。

【答案】⑴如图所示⑵使R1、R2两端的电压不同。

（3）温度计示数的变化R1

（4）在电流一定、通电时间一定时，电压越高，电流做的功越多。

【点评】本题主要考查了探究影响电流做功多少因素的实验，考查了实验探究能力。

影响电流做功的因素有：

电压、电流、通电时间，在进行实验探究时要注意进行控制变量。

另外本实验中应用到的另一种研究方法是转换法。

本题难度中等。

二、电功率

1、电功率的物理意义：

表示电流做功快慢的物理量。

理解：

电流做功快，

电功率就大；电流做功慢，电功率就小.

2、电功率的定义：

在物理学中，我们把电流单位时间内完成的功叫做电功率。

3、电功率的计算

电功率的定义公式为P=W/t（定义式）

电功率的普遍适用公式是P=UI（基本式）

4、电功率的单位：

由P=W/t可知，当W取其国际单位Ｊ,t取其国际单位s时，可得，P的国际单位是Ｊ/s。

当Ｊ/s用作电功率的单位时，物理学中给他一个特定的名称，叫做瓦特。

国际单位：

瓦特简称:

瓦符号：

W

等效单位：

1W=1Ｊ/s=1VA

常用单位：

千瓦符号：

kW

换算关系：

1kW=103W

电功率推导式一：

P=U2/R

电功率推导式二：

P=I2R

（2011·福州）25．（8分）如图14甲所示电路，电源电压为6V不变，滑动变阻器的滑片P从a端移动到b端，定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的图像如图14乙所示。

问：

（1）当R2为10Ω时，电压表的示数是多少？

（2）当电压表示数为2V时，R1的阻值是多少？

（3）滑动变阻器的滑片P在b端时，电阻R1的功率是多少？

【解题思路】根据图像当R2为10Ω时，电压表的示数是3V；电压表是测量R1的，要求出R1阻值，可根据串联电路电流相等特点求出I2,然后根据欧姆定律求出；再求电功率时，要看题中条件灵活运用电功率求解。

【答案】

（1）当R2为10Ω时，电压表的示数是3V

（2）当电压表的示数是2V时，U1=2V，R2=20Ω；因为R1与R2串联，所以U2=U－U1=6V－2V=4V，I1=I2=

=

=0.2A；R1=

=

=10Ω

（3）解法一：

滑片P在b端时，U1/=1V，P1/=

=

=0.1W。

解法二：

滑片P在b端时，R2/=50Ω；R/=R1＋R2/=10Ω＋50Ω=60Ω；

I1/=I2/=

=

=0.1A，P1/=I1/R1=（0.1A）2×10Ω=0.1W。

【点评】解答本题时首先要对电路进行分析，然后根据电路的电流规律、电压规律、电阻规律，结合欧姆定律公式，电功率公式进行计算。

本题是常见题型，难易适中，是一道好题。

14、（2011四川广安）在如图8所示的电路中，电源电压保持不变，当开关S由断开到闭合，电流表两次示数之比是1∶5。

闭合S后，

与

的阻值之比和电功率之比分别是（　　）

A、4∶1；1∶4　　B、1∶4；4∶1　　C、1∶5；5∶1　D、5∶1；1∶5

【解题思路】开关断开时，电路中只有R1，闭合后，增加了一条支路，R1与R2并联，此时电流表测的是两条支路中的总电流，电流表中增加的电流就是通过R2中的电流，假设通过R1的电流为I1，通过R2的电流为I2，则有I1：

I2＝1：

4，根据并联分流原理可得：

R1：

R2＝I2：

I1＝4：

1。

又因为并联电路两端的电压相同，根据公式P＝UI可知，电功率与电流成正比，所以P1：

P2＝I1：

I2＝1：

4。

故选项A是正确的。

【答案】A

【点评】该题主要考查了学生对并联分流知识的应用情况，如果不能选用合适的公式进行分析则容易出错。

难度较大。

5、额定功率和实际功率：

⑴额定电

压：

用电器正常工作时的电压。

额定功率：

用电器在额定电压下的功率。

P额=U额I额=U2额/R某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：

普通照明，额定电压220V，额定功率25W的灯泡。

若知该灯“正常发光”可知：

该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0.11A灯丝阻值Ｒ＝U2额/Ｐ＝２９３６Ω。

⑵当U实=U额时，P实=P额用电器正常工作（灯正常发光）

　当U实＜U额时，P实＜P额用电器不能正常工作（灯光暗淡）,有时会损坏用电器

　　①实际功率随电压变化而变化根据P=U2/R得

②根据P=U2/R　如果U减小为原来的1/n

则P′=　　　　　　　如：

U实=12U额P实=14P额

当U实>U额P实>P额长期使用影响用电器寿命（灯发光强烈）

　P实=0用电器烧坏（灯丝烧断）

⑶灯L1“220V100W”，灯L2“220V25W”相比较而言，L1灯丝粗短，L2灯丝细长。

判断灯丝电阻口诀：

“大（功率）粗短，小细长”（U额相同）

两灯串联时，灯L2亮，两灯并联时，灯L1亮。

判断哪个灯亮的口诀“串小（功率）并大”（U额相同）

⑷“1度”的规定：

1kw的用电器工作１h消耗的电能。

Ｐ＝Ｗ/t可使用两套单位：

“W、J、s”、“kw、kwh、h”

（2011年无锡市）29．（6分）如图是家庭、宾馆常用的电热水壶，袭中列出了其部分技术参数．

型号

FY—TSl010A

额定电压

220V

频率

50Hz

额定功率

1000W

容量

1.OL

（1）电热水壶正常工作时的电流是多少?

（2）电热水壶正常工作时，用6min就能将整壶水烧开，如果水吸收的热量是3.24×105J，则该电热水壶的效率是多少?

（3）有关电热水壶的安全使用，有下列几种说法，其中不正确的是▲（填序号）．

①电热水壶不用时，应拔下电源插头；②当壶体和基座被弄脏时，放

进清水中清洗；③电热水壶工作时，身体不可靠近壶嘴；④注入水时，水位不超过电热水壶的最高水位线

【解题思路】在表中选出有用的信息，代入公式即可。

电热水壶的效率是被水吸收的热量在消耗的电能中所占的百分比。

【答案】

（1）由公式

（1分）

=4.5A（1分）

（2）电热水壶消耗的电能

（1分）

电热水壶的效率

（1分）

（3）②（2分）

【点评】考察学生从题中提取有用信息的能力，难度中等。

6、功率的测量

Ⅰ、伏安法测灯泡的额定功率：

①原理：

P=UI②电路图：

③选择和连接实物时须注意：

　电源：

其电压高于灯泡的额定电压

滑动变阻器：

接入电路时要变阻，且调到最大值。

根据能否调到灯泡的额定

电压选择滑动变阻器。

电压表：

并联在灯泡的两端“+”接线柱流入，“－”接线柱流出。

根据额定电压选择电压表量程。

电流表：

串联在电路里““+”接线柱流入，“－”接线柱流出。

根据I额=P额/U额或I额=U额/R选择量程。

Ⅱ测量家用电器的电功率：

器材：

电能表秒表原理：

P=W/t

【例9】（2006江苏南通课改实验区）在“测量小灯泡电功率”的实验中，已知电源为两节铅蓄电池，小灯泡的额

定电压为2.5V，电阻约为10Ω，滑动变阻器上标有“20Ω1A”字样，某同学已连接的部分电路如图8-8甲。

图8-8

（1）该

同学连接的电路中有错误，请用笔在错误处划“×”标明。

（2）错误改正后，请你用笔画线代替导线，在图88甲中把电路连接完整。

（3）闭合开关，将变阻器的滑片移到某位置时，电压表示数为2.5V，电流表示数如图8-8乙所示，则此时小灯泡中的电流是________A，小灯泡的额定功率是________W。

（4）另一同学连好电路闭合开关后，发现小灯泡先很亮后熄灭，你认为他在连接电路时可能出现的问题是____________________________________________________________________。

解析：

由图甲可知，该同学连接电路时的错误是闭合了开关；由图乙可知，电流表使用“0—0.6A”量程，在电压表示数等于灯泡额定电压2.5V时，电流表示数为0.20A，此时小灯泡消耗的功率等于灯泡的额定功率，P额=IU=0.20A×2.5V=0.5W。

当灯泡出现很亮后熄灭的现象时，说明闭合开关后通过小灯泡的电流过大，小灯泡的实际功率超过额定功率过多，原因可能是滑动变阻器连接错误，导线都接在上方

接线柱，或者虽然连接方法正确，滑片却调到了阻值为零处，没有起到保护作用。

答案：

（1）

（2）如图8-9所示（3）0.20（或0.2）0.5（4）滑动变阻器同时连接上方两个接线柱

（2011·江苏南京·30题·6分）在“测量小灯泡电功率”的实验中，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为8Ω，实验器材如图甲所示．

（1）在图甲中，请你用笔画线代替导线将电路连接完整（导线不得交叉）；

（2）在连接电路时开关应，滑动变阻器的滑片应放在（选填“A”或“B”）端；

（3）某次实验中，电压表读数为l.8V．要测量小灯泡的额定功率，应将滑片向（选填“A”或“B”）端滑动，小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W．

【解题思路】

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器调到最大值，保护电路，滑片移到B端，阻值最大。

（3）小灯泡两端的电压为1.8V时，小于小灯泡的额定电压，要提高小灯泡两端的电压可以通过增大电路中电流方法，即须减小电路中的总电阻，滑片向A端移动时，滑动变阻器连入电路中的阻值减小，电路中的总电阻减小。

根据P=UI计算小灯泡的电功率。

【答案】

（1）见图

（2）断开B（3）A0.75

【点评】本题考查测量小灯泡的电功率。

注意：

小灯泡正常发光即为小灯泡两端的电压为额定电压。

本题难度较大。

（2011·福建泉州）28．（9分）在测定小灯泡的额定功率的实验中．小灯泡的额定电压为2.5V．小灯泡的电阻大约是10Ω，两个规格分别是“l0Ω，1A”、“50Ω，5A”，的滑动变阻器．电源电压6V。

（1）本次实验中应选择规格为______________的滑动变阻器；图17（a）已经连接了部分电路，请用笔画线代替导线将电路连接完整。

在连接电路前，开关要_______。

正确连接电路后，闭合开关前滑动变阻器的滑片应移至_____端（填“A”或“B”）。

（2）闭合开关后发现电流表指针向左偏转如图17（b）所示．产生故障的原因可能是______________________，排除故障后，调节滑片的位置，当电压表的示数2．5V时，电流表的示数如图17（c）所示为________A，小灯泡的额定功率是_______W。

不改变这个电路，还可以完成的实验有：

_______________________（写出一个即可）。

【解题思路】

（1）若使用“l0Ω，1A”的滑动变阻器，灯泡两端电压至少是3V，大于其额定电压；若使用“50Ω，5A”的滑动变阻器，灯泡两端电压可达到其额定电压“2.5V”，故应选择该滑动变阻器；在连接电路时，要注意滑动变阻器应“一上一下”接入电路，电压表要选择0～3V的量程，且要让电流“十”入“－”出；在连接电路时，为保护电路，开关应断开，并且要将滑片移在最大阻值处。

（2）电流表指针向左偏，说明它的接线柱接反了；排除故障后，由图（c）可知，灯泡的额定电流为0.24A，则它的额定功率P＝UI＝2.5V×0.24A＝0.6W；利用该实验还可测量小灯泡正常发光时的电阻。

【答案】

（1）“50Ω，5A”；如图所示；断开；A　　

（2）电流表正负接线柱接反了；0.24；0.6；测小灯泡的电阻等；

【点评】本题考查了伏安测功率的相关问题，考点包括电路的连接、仪器的选择、故障的排除、电表的读数、电功率的计算等内容，综合性较强，难度中等。

1、电热器电流的热效应

1、实验：

目的：

研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？

原理：

根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少。

实验采用煤油的目的：

煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快：

是绝缘体

2、焦耳定律：

电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。

3、计算公式：

Q=I2Rt（适用于所有电路）对于纯电阻电路可推导出：

Q=UIt=U2t/R=W=Pt

①串联电路中常用公式：

Q=I2Rt。

Q1:

Q2:

Q3:

…Qn=R1:

R2:

R3:

…:

Rn

并联电路中常用公式：

Q=U2t/RQ1:

Q2=R2:

R1

②无论用电器串联或并联。

计算在一定时间所产生的总热量常用公式Q=Q1+Q2+…Qn

③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：

Q=U2t/R=Pt

4、应用——电热器：

①定义：

利用电流的热效应而制成的发热设备。

②原理：

焦耳定律

③组成：

电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。

④优点：

清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。

【例3】有一个电压值可任意选取的电源，有若干根电阻值相同的电阻丝。

现把一根电阻丝接在电压值为U的电源上，通电1min，电阻丝产生的热量为Q，要想使电阻丝产生的热量为3Q，应采取哪三种最简单的不同方法。

解析：

根据Q=I2Rt及导出公式Q＝U2t/R可采取的方法有：

方法一：

由Q=I2Rt可知，把一根电阻丝仍接到U两端，通电时间延长为3min，则电阻丝产生的热量为3Q。

方法二：

由Q＝U2t/R可知，把三根电阻丝并联接在U两端，通电仍为1min，则电阻丝产生的热量为3Q。

方法三：

由Q＝U2t/R可知，把一根电阻丝接到电压为

U的电源两端，通电1min，则电阻丝产生的热量为3Q。

启迪：

灵活运用公式用不同方法解决问题，体现解电学问题的变通性。

12.（2005湖北武汉）如果电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V，60W”的字样，它们都在额定电压下工作相同时间，则三个用电器产生的热量是（）

A.电烙铁最多B.电视机最多

C.电风扇最多D.一样多

答案：

A

解析：

三个用电器在额定电压下工作时，电流所做的功虽然一样多，但是它们转化得到的能量形式不相同：

电流通过电视机主要转化为光能，通过电风扇主要转化为机械能，二者对产生的电热要予以防止；只有通过电烙铁时转化得到较多内能，并且利用这些热量工作。

所以，选择A。

这道试题是对新课程标准“初步认识能量的转化与转移”的考查。

（2011·广东湛江）21．一只电烙铁的规格为“220V110W”请回答下列问题：

（1）该电烙铁正常工作的电流为多少？

（2）该电烙铁的电阻为多少？

（3）在额定电压下通电10min产生多少热量？

【解题思路】只有在用电器两端的实际电压等于额定电压时，用电器才能正常工作，用电器在额定电压下消耗的功率为额定功率。

已知用电器的额定电压和额定功率，根据公式I=

可求出它正常工作的电流，根据公式R=

可求出它的电阻；电烙铁是纯电阻电器，它工作时消耗的电能全部转化为热，所以求额定电压下通电10min产生的热量可以利用公式Q=W=Pt计算，也可利用公式Q=I2Rt。

【答案】21.解：

（1）电烙铁正常工作的电流I＝

＝

＝0.5Ａ

（2）电烙铁的电阻R=

=

=440Ω

或

（3）产生热量Q=W=Pt=110W×10×60s=6.6×104J

答：

（1）电烙铁正常工作的电流为0.5A．

（2）电烙铁的电阻为440Ω．

（3）产生的热量6.6×104J．

说明：

用其他方法解答，正确的同样给分．

【点评】本题考查了额定电压、额定功率、用电正常工作时通过的电流、电阻、焦耳定律。

解决本题的关键点是熟练运用电功率的各个公式。

本题难度较小。

2、家庭安全用电

家庭电路中，用电器、插座并联，保险丝要串联在火线上，测电笔是区别火线、零线的工具，触电有低压触电和高压触电，发生触电事故时，要先切断电源，短路和用电器总功率过大是家庭电路中干路电流过大的两个主要原因，今后生产和生活中会逐渐用空气开关代替保险丝。

（2011·山东菏泽）4．“珍爱生命、注意安全”是同学们日常生活中必须具有的意识，

下列有关安全的说法，错误的是（）

A．如果发生触电事故，应立即切断电源，然后施救

B．雷雨天，人不能在高处打伞行走，否则可能会被雷击中

C．使用验电笔时，手必须接触笔尾金属部分

D．洗衣机、电冰箱、电脑等许多家用电器均使用三脚插头与三孔插座连接，如图2所示，在没有三孔插座的情况下，可以把三脚插头上最长的插头去掉，插入二孔插座中使用用电器

【解题思路】三脚插头上最长的插头是为了让用电器的金属外壳与大地相连，避免发生触电事故，所以不能去掉。

【答案】D

【点评】本题考查了家庭电路中有关安全用电的常识。

11．（2011四川广安）如图6所示，请将下列元件连接成符合安全用电要求的家庭电路。

【解题思路】根据家庭电路安全用电要求，灯泡和插座并联，开关要接在火线上，螺丝口灯泡的螺旋套接在零线上，三孔插座按“左零右火上地”接入电路。

正确接法如图所示。

【答案】如图

（2011·黑龙江鸡西）10.小艳同学某天在家开灯时，灯不亮，经检查发现保险丝被烧断。

她在爸爸的协助下用一盏标有“220V40W”的灯泡L0（检验灯泡）取代保险丝接入电路，如图所示。

然后进行如下操作，并观察到相应的现象：

当只闭合开关S1时，L0和L1均发光，但都比正常发光暗；当只闭合开关S2时，L0正常发光，L2不发光。

由此可以判断（）

A.L1和L2所在的支路均短路

B.L1所在的支路完好，L2所在的支路短路

C.L1所在的支路完好，L2所在的支路断路

D.L1所在的支路短路，L2所在的支路断路

【解题思路】当只闭合开关S1时，L0和L1串联在220V的电路中，若能正常工作，它们的实际电压都小于额定电压，而现象恰是L0和L1均发光，但都比正常发光暗。

说明L1这条支路完好；当只闭合开关S2时，L0和L2串联在220V的电路中L0正常发光，L2不发光，说明L0两端的电压为220V，L2两端的电压为0，说明L2被短路。

【答案】B

【点评】此题最好，先通过现象分析原因，然后再到选项里面对号入座。

难度较大。

四、电功电热综合题

（2011·黑龙江鸡西）30.某实验小组的