九.docx
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九
乐学书院讲学稿——九年级科学
上课时间：
月日总第次内容
1、专题内容：
电热
2、学习目标：
掌握焦耳定律
3、知识点梳理：
1.据专家测算：
额定功率11w节能灯与额定功率60w白炽灯的亮度相当，）白炽灯是利用来工作的．白炽灯灯丝热达到1700℃以上发白光，灯丝是选用钨，理由是钨的．根据我国的使用实际，节能灯额定电压应为V，如果电压降到200V，节能灯消耗的实际功率；假设每天开灯5h，采用上述措施每盏灯每月（以30天计）能节电度，可节约电费元．（已知电费是0.5元/kW•h），节约的这些电能可将千克20℃的水烧至100℃，说出二条节约用电具体措施；身边有功率不知的白炽灯泡和电子节能灯各一个，请你设计一种简易的方法判断其功率哪个大．（电能表秒表谁转的快）
2.将两个“220W60W”的白炽灯串联接在家庭电路中，两灯发光的总功率为有一盏标着“220V 60W”字样的白炽灯，现将它接在110V的电压下工作，则实际功率与额定功率之比为
3.某白炽灯上标有“PZ220-60”字样，该灯不工作时，其额定电压是V，额定功率是W；实际电压是V，实际功率是W
4是某电热水器的铭牌．若其中装满50L的水，则水的质量kg．利用该热水器将这些水从温度为20℃加热至60℃时，水吸收了的热量；电热水器正常工作时需加热S
5.小明仔细观察家中的电视机、电风扇、白炽灯和节能灯四种电器，发现它们上都标有“220V40W”字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是
6.白炽灯用久了由于作用灯泡玻璃壁会变乌，同时灯丝会变细电阻变功率变
灯丝断了之后再搭接上还会发光．这时的耗电功率与原来相比从能量角度分析白炽灯发光效率不高的原因电能大部转化为内能，少部分转化为光能，白炽灯用了几个月后发现好象比原来暗些，其原因之一是钨丝在高温下先升华成钨蒸汽，然后在玻璃内壁上凝华，影响了玻璃的透光性；原因之二是灯丝变细，电阻变大，功率变小，白炽灯属于热光源（“冷”“热”）使用LED灯优点：
发光效率高、节能降耗
7某学校课室共使用了1000盏额定功率40W的日光灯，每天正常照明8小时，每月（按20天计算）消耗电能6400度，若该地区电费每度电0.6元，学校每月应付照明所需电费3840元．将日光灯换成10W节能灯，每月课室照明用电可节省电能4800度．请写出节约用电的措施人走灯灭
8.白炽灯电烙铁电动机上都标有220V60W，它们均正常工作1h，产生热量最多的是
9.标有“220V40W”“36V40W”甲乙两盏白炽灯，当正常发光时，电流I甲I乙，两灯的电阻R甲R乙，两灯的实际功率P甲P乙
10.小峰家电能表上标有“220V10A”字样，那么他家所有用电器总功率不能超过W；若该电路只接入“220V40W”的白炽灯，最多可接盏
11.两个额定电压220V的白炽灯L1和L2的U-I特性曲线如图．L2的额定功率约W；现将L1和L2串联后接到220V的电源上，电源内阻忽略不计，此时L2的实际功率约W
12.为选用节能交通信号灯，实验室通过实验发现LED灯和白炽灯在正常工作时，光照强度相同，有关数据如表，根据表1数据，判断下列正确的是（ ）
二种灯
LED灯
白炽灯
发光原理
二极管发光
钨丝高温发光
额定电压
24V
220V
响应时间
10-9s
10-3s
额定功率
12W
100W
A．LED灯正常工作时电流2AB．每天正常工作10h，使用LED灯比使用白炽灯可节约电能0.88kW•hC．白炽灯工作时消耗电功率总是大于LED灯D．LED灯电阻大于白炽灯
小刚家买回“220V22W”节能灯，但家里电压常在220V以上．若平均电压约240V要台灯正常发光应串联还是并联一个多大电阻该电阻消耗的功率多少该电阻起什么作用？
灯泡L1标有“6V3W”字样，灯泡L2标有“6V2W”，它们串联后接在某电源上．闭合开关后，其中一只灯泡正常发光，另一只灯泡比正常发光时暗淡，此时通过正常发光灯的电流是
如果你家中表盘上标有3000r/KW•h电能表另外手头有一秒表，如何测量你家中一盏白炽灯的实际功率1）写出测量方法2）要测出哪些物理量3）写出灯泡电功率的表达式．
如图1是小宇家电能表，此时示数kW•h，他家允许接入的用电器总功率最大W；图2白炽灯正常工作1h消耗的电能J，小宇家的电能表的转盘需转动圈
L1标有“220V100W”字样，L2标有“220V40W”字样，当并联在220V上，消耗电能最多的是，当它们串联在220V的电源上若它们都发光，灯的功率最大，原因是
四、1、精典例题：
例1、某电热器接在220伏的电源上，它的电阻是55欧，通电10分钟产生多少热量？
例2、甲“220V，40W”和乙“220V，60W”的两个电烙铁并联起来使用，哪个放出的热量多？
串联起来使用，哪个放出的热量多？
例5：
家用电熨斗为满足不同布料的整烫需要，通常设计成三档不同的温度档．右图是它的工作原理图，其中Ｒ１、Ｒ２为电热丝，且Ｒ１＝Ｒ２＝110Ω，图乙是电熨斗旋转开关在不同温度档时的连接情况．求电熨斗处于“高温档”时，工作1分钟所产生的热量
小灯泡L的额定电压为6V，小明通过实验测得其电流随电压变化的曲线如图．由图可知，灯泡两端电压增大时，通过灯丝的电流增大，灯丝电阻（增大、不变、减小）．当L正常发光时，通过灯丝的电流是A，此时灯丝的电阻Ω；通过调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为3V，则此时小灯泡消耗的实际功率W灯丝两端电压为1V时，通过灯丝的电流0.2AA，此时灯丝的电阻为10Ω灯丝的电流0.5A时实际功率
灯类型
额定电压
额定功率
寿命h
每只售价
每度电费
白炽灯
220V
60W
1000
1.5元
0.4元
节能灯
220
11
5000
30
0.4
为构建“节能型社会”，今年2月份新闻联播对每个家庭都使用的照明灯泡专门作了报导．目前市场上既有白炽灯，又有电子节能灯，究竟选择哪一种好呢？
据调查，在正常工作时，25W的白炽灯与5W的电子节能灯、45W的白炽灯与9W的电子节能灯，60W的白炽灯与11W的电子节能灯的发光效果相当，现收集了60W的白炽灯与11W的电子节能灯有关数据如下表．根据下表数据，在照明效果相当，若以节能灯使用到寿终正寝时间计算，60W白炽灯和11W节能灯的成本加电费分别为127.5元和52元，因此可见你应选择电子节能灯
1）11W电子节能灯工作5000h所需费用（包括电费和电子节能灯费用）2）60W白炽灯工作5000h所需费用3）你选择哪一种灯？
理由？
解：
一只白炽灯消耗的电能：
W=Pt=0.06kW×1000h=60kw•h一只电子节能灯消耗的电能：
W′=P′t′=0.011kW×5000h=55kw•h5只60W的白炽灯工作的时间和一只电子节能灯工作的时间相同，因此5个60W白炽灯消耗的成本电费5×（60×0.4+1.5）元=127.5元．
一只11W节能灯的成本加电费55×0.4元+30元=52元．因此选择11W的电子节能灯．；
“测量小灯泡的额定功率”实验，电源3V，小灯泡额定电压2.5V，额定功率不大于1W，变阻器上标有“20Ω1A”1）在图甲完成电路连接
2）连接电路时开关应断开，闭合开关前，滑片P应移到右端3）闭合开关后发现灯不亮，电流表有示数电压表无示数，则可能故障是小灯泡短路4）排除故障接通电路，调节滑片P，使电压表示数2.5V，此时电流表示数如图乙，则灯正常发光时电流0.25A，额定功率0.625W5）某同学进一步测量描绘出灯电流随电压变化图象，分析图象发现小灯丝电阻随温度的变化而变化．当小灯两端电压1.0V时灯泡电阻5Ω
小明在做“测定小灯泡功率”的实验中，得到如下表所示的一组U和I的数据
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
灯泡电压U伏
0.20
0.60
1.00
1.40
1.80
2.20
2.60
3.00
通过灯电流I安
0.02
0.06
0.10
0.14
0.17
0.19
0.20
0.205
灯发光情况
不亮
微亮
逐渐变亮
正常发光
（1）从上述数据可看出电流逐渐增大时灯丝电阻2）小灯额定功率瓦3）正确连接闭合开关，电压表和电流表均有示数，但小灯泡却不亮原因是：
4）小华做测量灯泡功率时发现电流表增大时电压表反而减少原因是灯泡发光越亮时灯丝的温度是越高的．从灯泡不发光到很亮时灯丝电阻大小变化的情况是你认为导致灯丝电阻变化的本质可能是（5）为验证你的想法你可选择一段钨丝重新设计实验进行探究，探究的课题内容是在实验探究的过程中应保持钨丝两端电压不变，改变，观察通过钨丝的电流是否发生变化6）由表格得出
曲线OA、OB分别是通过两个小灯泡的电流随两端电压变化的曲线，两个小灯泡的额定电压都为6V．如果将这两个小灯泡串联接入电路，使其中一个灯泡正常发光，则通过的电流A，此时两小灯泡的总功率W
小明利用标有“6V6W’的灯泡L1和“6V3W’的灯L2进行实验；
（1）当L1正常发光时，通过灯泡L1的电流为
1A2）如图甲：
OA和OB分别为通过灯泡L1和L2中的电流随两端电压变化关系的曲线．现将两灯连入图乙所示电路，要使其中一个灯泡正常发光，电路中电流表的示数为0.5A，电压表的读数是1.5V，电路消耗的总功率为3.75W
2、变式训练：
.小明在超市看见白炽灯和节能灯后，想到一个问题：
白炽灯和节能灯谁的寿命更长，使用时哪个更经济？
为此他查阅了资料，摘出部分信息如下．资料一：
白炽灯在白炽状态下发光时，有微粒不断地从灯丝上跑出来，温度越高，微粒跑得越厉害，使灯丝逐渐变细．资料二：
60W白炽灯与某种11W的节能灯正常工作时照明效果相同（数据如表一）．资料三：
白炽灯和节能灯都不宜频繁开闭．
表一
表二
（1）以上资料蕴藏着一些物理知识．请写出两点：
①用钨做灯丝是利用其熔点高的特点；②灯丝升华变细（温度越高升华越厉害；灯泡是用电流的热效应来发光的等）
（2）已知“220V60W”的白炽灯，在常温下灯丝的电阻约80Ω，请通过计算将该白炽灯的有关数据填在表二的空格中．
（3）根据以上的数据分析，可知白炽灯不宜频繁开闭的原因是频繁开闭导致白炽灯灯丝经常在强电流大功率下工作，由于热效应，使灯丝易断（4）根据资料二的数据，若使白炽灯与节能灯从买回来开始正常工作到寿命结束，白炽灯消耗的电能为60kW•h，节能灯消耗的电能为33kW•h．
2.如图是小林家所用电能表的表盘，如表是他家主要用电器的额定功率．
请根据所给信息，解答下列问题：
（1）这些用电器在家庭电路中的连接方式是并联；
（2）为保证电能表稳定安全工作，通过计算回答这些用电器是否可以同时使用；电热水壶正常工作时，发热板的电阻是（3）经过查阅资料，小林了解到60W白炽灯和11W节能灯照明亮度相同，他建议爸爸将白炽灯换成节能灯．若小林家四盏电灯平均每天使用4h，则更换成节能灯后，一月（30天）可节约用电多少度？
2500r/kW•h表示如果仅让家中一只“220100W”的白炽灯泡连续工作15min，电能表转盘转动了60圈，白炽灯实际消耗的功率W，单独正常使用空调器2.5小时，电能表转盘转过圈
额定功率相同的白炽灯和日光灯，正常工作时日光灯要比白炽灯亮一些，这是因为（ ）A．日光灯消耗的电能多B．日光灯产生的热量多C．日光灯比白炽灯把电能转化为光能的效率高D．日光灯的实际功率大
一只标有“PZ220-60”的白炽灯接在某电路中，测得通过它的电流是0.2A，则这个灯泡的实际功率为（ ）A．大于60WB．小于60WC．等于60WD．不知电压值无法确定
小红家中有25W的节能灯两只、40W的白炽灯两只、150W的彩电一台、650W的洗衣机一台，她家电能表的额定电流为5A，下面说法中正确的是（ ）A．小红家的用．电器同时使用时，总电流大于5AB．小红家的用电器不能同时使用C．小红家再购置一个700W的电饭锅，所有的用电器还可以同时使用D．为安全、方便地用电，小红家应选用电流值稍大于5A就跳闸的空气开关
小芳家有40W的节能灯两个，25W的白炽灯两盏，150W的彩电一台，650W的洗衣机一台，她家用的电能表上写着“220V 5（10）A”字样．下面说法正确的是（ ）A．小芳家的用电器同时使用时，总电流大于5AB．小芳家的用电器不能同时使用C．小芳家再购置一台1500W的电暖气，所有的用电器还可以同时使用D．为安全、方便地用电，小芳家应选用电流值稍大于10A就跳闸的空气开关（总电流＞5A）
小明观察家中的电视机，电风扇、白炽灯，节能灯四种电器，发现上面都标有“220V40W“的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则消耗能量关系正确的是（ ）
A．电视机=电风扇B．电风扇＜白炽灯C．电视机＞白炽灯D．节能灯＜白炽灯
两盏白炽灯的额定电压相等，额定功率不同，串联后接在电源上，则下列分析中正确的是（ ）A．较亮的灯，实际功率较大B．较亮的灯，额定功率较大C．较亮的灯，灯丝电阻较大D．较亮的灯，灯丝中的电流较大
五、课内巩固：
每个家庭都有需要照明灯泡，目前市场上既有白炽灯，又有电子节能灯，究竟选择哪一种好呢？
某中学“STS”研究小组的同学进行了调查，了解到在正常工作时，60W的白炽灯与11W的电子节能灯的发光效果相当，他们收集了有关数据如表：
项目
额定电压
（V）
额定功率
（W）
寿命
（h）
售价
（元/只）
电费
（元/度）
白炽灯
220
60
1000
1.5
0.5
电子节能灯
220
11
5000
18
0.5
（1）已知“220V60W”的白炽灯，在常温下灯丝的电阻约80Ω．请计算该白炽灯刚开始工作时的电功率．根据计算的
数据分析，说说白炽灯不宜频繁开闭的原因是什么？
（2）根据表中数据，若以节能灯使用到寿终正寝时间计算，60W白炽灯和11W节能灯的成本加电费分别是多少？
从“经济”角度考虑，你会选择哪种灯泡？
（3）白炽灯工作时的能量转换如图所示，请你设计一个实验来比较白炽灯与节能灯的效率．（从实验器材、操作步骤、现象与结论三方面简述你的设计方案）
解
（1）已知灯泡两端的电压U=220V，刚开灯时灯丝电阻R=80Ω，则白炽灯刚开启时的电功率P=605W电流I==2.75A（电阻用80Ω）正常发光时的电流I额=0.27灯泡刚开启的时候，功率是正常工作时的10倍，电流也是正常工作时的10倍，远大于额定电流，灯泡容易损坏．频繁开闭更增加了损坏的几率．
（2）由表中数据可知，节能灯的寿命是白炽灯寿命的5倍，一支节能灯损坏时已经有5支白炽灯损坏，白炽灯使用到寿终正寝时消耗的电能：
W=Pt=0.06kW×5000h=300kW•h；电费：
300kW•h×0.5元/kW•h=150元；
总费用：
150元+1.5元×5=157.5元．节能灯使用到寿终正寝时消耗的电能：
W'=P't'=0.011kW×5000h=55kW•h；电费：
55kW•h×0.5元/kW•h=27.5元；总费用：
27.5元+18元=45.5元．节能灯的费用少，我们选择节能灯．答：
60W白炽灯的成本加电费是157.5元，11W节能灯的成本加电费是45.5元；从“经济”角度考虑，应选择节能灯．
（3）实验器材：
温度计，功率相等的白炽灯和节能灯．操作步骤：
①取功率相等的白炽灯和节能灯，使它们正常工作；②在离它们相等的距离处分别用温度计测出相等的时间内温度计的示数．实验现象：
观察到白炽灯所在位置的温度计温度示数大，它周围的温度高；节能灯所处位置的温度计示数小，温度低．实验结论：
由于白炽灯与节能灯功率、发光时间相等，由W=Pt知它们消耗的电能W相等；白炽灯周围的温度高，说明它产生的热量Q多，由η=W−Q/W知白炽灯发光效率低答：
器材：
温度计，功率相等的白炽灯和节能灯．操作步骤：
取功率相等的白炽灯和节能灯，使它们正常工作；在离它们相等的距离处分别用温度计测出相等的时间内温度计的示数．实验现象：
观察到白炽灯所在位置的温度计温度示数大，它周围的温度高；节能灯所处位置的温度计示数小，温度低．实验结论：
白炽灯的发光效率低．
2.某20W高效节能灯的亮度相当于100W的白炽灯，一户居民家的4只100W白炽灯均换用该节能灯，如平均每天使用5小时，30天可以节电度．
3.图A“220V11W”的节能灯与“220V60W”白炽灯正常工作时光照强度相当．”小明对此有疑问，查阅资料得到以下信息；①光敏电阻遵循欧姆定律．②实验用的光敏电阻阻值随光照强度变化如图甲．③为了节能，我国正在逐步淘汰白炽灯．小明设计实验装置如图乙，在暗室中把“220V11W”的节能灯与“220V60W”白炽灯分别安装在与光敏电阻距离30厘米的台灯上，每次通电后调节滑动变阻器使电压表读数恒为3伏，记录电流表读数．
（1）实验发现，正常工作时节能灯照射下电流表读数较大，光照强度较强（选填“强”或“弱”）．
（2）正常工作相同时间后发现白炽灯温度远高于节能灯，说明白炽灯把更多的电能转化为热能．
4.在“家电下乡”活动中，小亮家买了一台微波炉．微波炉说明书中的铭牌如下表
（1）小亮对铭牌中加热效率大于92%有点怀疑，他动手进行了测量．他用容积是250mL的废矿泉水瓶装满自来水，倒入专用塑料杯中，水的初温为20℃，放入微波炉中用最大加热功率加热lmin，取出后测得温度为78℃．请你计算这台微渡炉的加热效率．
（2）通过近两年的物理学习，小亮同学认识到现代社会能源趋于紧张，节能是当前社会的主题．经过查阅资料，小亮了解到60W白炽灯和11W节能灯照明亮度相同，他建议爸爸将白炽灯换成节能灯．请你再提出两条家庭电路中节约用电的建议．
5.小东家选购节电型电器，20W的高效节能灯，亮度大约相当于100W白炽灯．如果换用一只这样的节能灯，以每天使用5个小时计算，每年（365天）可节省电KWh，若这些电能全部用来烧水，可以将Kg、20℃的冷水加热到40℃的温水供家庭使用；若干木柴完全燃烧释放能量的30%被有效利用．节省这些电能需要燃烧Kg的干木柴来获取．（q=1.2×107J/Kg）
6.决不可以同时闭合的开关是；如果想使电路中的总功率最大，应该闭合的开关是；图中的白炽灯能够发光是利用电流的效应
7.说出白炽灯中涉及的物理知识
在探究“家用电器”的综合实践活动中，小明与同学合作，在爸爸的协助下，以家里的电水壶为观察、研究对象，记录了如下表中的有关数据．
观察对象
有关活动与相关记录
观察电水壶铭牌
额度电压：
220V；额定功率：
800W；容量：
2L
观察电能表铭牌
有关参数：
220V；10A；1200r∕（kW•h）
在电水壶对水加热时观察电能表
关闭家里其他用电器，只将电水壶接入电路，
观察电能表，表盘在2min内转了30r
测量电水壶中水的温度
壶中装水量：
1.5kg
通电前温度：
30℃
通电2min后温度：
44℃
根据上表中的记录，请解答下面的问题．
（1）求通电2min壶中的水吸收的热量；[c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（2）求电水壶中发热体正常工作时的电阻值；
（3）求2min内电水壶消耗的电能和实际功率（4）分析实际功率变小原因
六、今日反思：
1、收获：
2.困惑：
七、家庭作业1.60W的白炽灯与11W的电子节能灯的发光效果相当，如果测得60W的白炽灯的发光效率为7.7%．
（1）请你计算11W电子节能灯的发光效率为多少？
如果我们家中每盏电灯一年平均用电1000小时，家中用11W电子节能灯代替60W的白炽灯后，一只11W电子节能灯一年可节约多少电能？
（2）不要小看1kW•h电能的作用，它可以使电炉炼钢1.6Kg，使电车行驶0.85Km．节约用电我们要从点滴做起．请你选取你家中的一种用电器提出两条合理的节约电能的措施．（3）现在有功率不知的白炽灯泡和电子节能灯各一个，请你设计一种简易的方法判断其功率哪个大
2.一只11W的这种灯照明亮度相当于60W的白炽灯．如果把国内7000万只60W的白炽灯都换成这种灯，按每灯每天正常工作3h计算，1年可节能多少焦？
这些能量相当于完全燃烧多少吨的煤而放出的热量？
（煤的热值为3.4×107J/kg）
3.将标有“220V60W”的白炽灯L1和标有“220V”额定功率未知的节能灯L2正确接入电路中，当开关S1、S2都闭合时，两盏灯都正常发光，且在2000s内，标有1800revs/kW•h电能表转了71转节能灯额定功率W.
4.小玲家要买灯泡，小玲先到家电商场作调查，得到三种灯泡的数据如下：
功率
正常寿命
单价元/只
白炽灯
100W
1000H
1.5
一般节能灯
30
1000
14
优质节能灯
20
5000
30
将这三种灯泡各取一只试验，其照明效果相当．按每度电费0.6元，使用时间5000小时计算．要使灯泡费用与耗电费用之和最小，你认为小玲家应买哪一种灯泡？
请说明理由．（用电度数=功率（W）×使用时间（h）÷1000）
解：
应该买优质节能灯，理由如下：
普通白炽灯需要买5只，灯泡费用：
1.5×5=7.5（元），
耗电费用：
0.6×100×1000×5÷1000=300（元），合计：
7.5+300=307.5（元）；一般节能灯需要买5只，灯泡费用：
14×5=70（元），耗电费用：
0.6×30×1000×5÷1000=90（元）合计：
70+90=160（元）；优质节能灯只需买1只，灯泡费用：
30（元），耗电费用：
0.6×20×5000÷1000=60元，合计：
30+60=90元．所以优质节能灯费用之和最小．
晓军家里装修，准备安装电灯．他到市场做了调查，得到三种灯的数据如下：
功率
平均使用寿命
价格
普通白炽灯
100瓦
1000时
1.5元/只
优质节能灯
20瓦
5000时
25元/只
一般节能灯
40瓦
1000时
24元/只
将这三种灯泡各取一只试验，其照明效果相当．按每度电费0.6元，使用5000小时计算．要使灯的费用与耗电费用之和最小，你认为晓军应买哪种灯？
请说明理由．（用电度数=功率（瓦）×使用时间（小时）÷1000）
5.电能的开发和利用，给我们的生活和工作带来了极大的便利．我们再利用电能的时候，既要注意安全用电，也要注意节约用电．
（1）大阪城风力发电站是把风能转化为电能．如果某风力发电机每天发电3.6×1011J，相当于节约12吨标准煤．（煤的热值为3×107J/kg）
（2）电网向用户供电时，两条进户线中，在正确使用试电笔测试的情况下，使氖管发光的是火线．如果家中的保险丝被熔断，其可能的原因是电路发生短路（3）某同学家中的电能表如图所示，按每度电0.5元计费，根据电能表当前计算该同学家总计应交电费411.5元．由表盘上的参数计算该电能表1min内最多能转110转．（4）据资料记载，11W的节能灯与60W的白炽灯发光效率相当．如果将60W的白炽灯换成11W的节能灯，每天工作4h，每月可节约5.88kW•h电能（每月按30天计）解1min内电能表允许消耗的最大电能：
W=UIt=220V×10A×60s=1.32×105J
6.市区某工厂一直以来都使用“220V40W”的白炽灯做照明路灯．为了响应节能减排的号召，工厂用“220
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