九年級物理上冊 第十五章 電能與電功率課件 粵教滬版.ppt

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第十五章電能與電功率 15 1電能與電功 學習目標 1 知道電能 理解電功概念 知道電功的單位 2 認識電能表 了解電能表參數(shù)的意義 會讀電能表 3 通過分析實例 從能量轉化的角度建立并理解電功的概念 4 認識電能的應用價值 有節(jié)約電能的意識 核心考點 電能表的讀數(shù)及電能表中的各參數(shù)的意思 電能的計算 課前預習 1 電流做功的過程 實際就是能轉化為能的過程 電流做多少功 就有多少電能轉化為其他形式的能 就消耗了多少電能2 電功的測量 是用來測量電功 即記錄電路消耗電能的儀表 3 家庭用戶每月應繳付電費多少的依據(jù)是 A 用電器的多少B 用電器功率的大小C 消耗電能的多少D 通過用電器電流的大小 電 其他形式 電能表 C 4 下列物品中 消耗電能的是 A 發(fā)電機B 干電池C 數(shù)碼相機D 太陽能電池5 2014 巴中 如圖所示 是小明家的電能表以及該表某月初 月末的兩次讀數(shù) 由圖可知 他家在該月消耗的電能為kW h C 90 課堂精講 知識點1 電能與電功 1 電能的利用是第二次工業(yè)革命的主要標志 從此人類社會進入電氣時代 電能的利用 都是通過電能轉化為其他形式的能量來實現(xiàn)的 如 光能 熱能 動能等 2 物理學中 當電能轉化為其他形式的能時 我們就說電流做了電功 電能轉化為其他形式的能的多少 可以用電功的大小來量度 電功用字母W表示 電功的單位與機械功的單位一樣 也是焦 J 生活中電功的單位常用千瓦時 俗稱 度 符號是kW h 3 電功和電能的區(qū)別和聯(lián)系 區(qū)別 電能反映的是電流具有做功的本領 它跟機械能和內能相似 是自然界能量的一種形式 電功表示電流做功過程中將多少電能轉化為其他形式的能量 因此 電能是狀態(tài)量 電功是過程量 聯(lián)系 電能轉化為其他形式能的多少 可以用電功的大小來量度 電流做了多少功 就有多少電能轉化為其他形式的能 它們是等價的 因此電功的單位跟電能的單位是相同的 即焦耳 例1 圖的幾種用電器工作時 以電能轉化成內能為應用目的 練習1 下列用電器不是把電能轉化為內能的是 A 電風扇B 電熱水器C 電飯煲D 電取暖器 A 知識點2 電能表 1 電功的測量 電功是可以用電能表 俗稱電度表 直接測量 電進入家庭時 首先要進入電能表 因此每家每戶都裝配了電能表 2 電能表上參數(shù)的物理意義 3 電能表的讀數(shù) 電能表的計數(shù)器先后兩次的示數(shù)之差就是這段時間內用戶消耗的電能 即電流在這段時間所做的功 例2 2014 淮安 如圖所示 是感應式電能表的示意圖 與其技術參數(shù)有關的說法正確的是 A 正常工作時額定功率為220VB 每轉2圈電路耗電為1kW hC 正常運行的最大電流為10AD 電路消耗的電能是2486kW h 練習2 2014 廣安 一天 小紅看她家電能表的表盤如圖所示 此時電能表的讀數(shù)是kW h 該電能表的表盤每轉300轉 說明小紅家的用電器消耗了kW h的電能 練習3 2014 慶陽 一個電能表 表盤上標明 720revs kW h 這表示 小明家中一周前 后電能表示數(shù)如圖所示 小明家所在地區(qū)每度電的電費是0 6元 則小明家這周共耗電kW h 并估算他家4周需要付元電費 314 5 0 5 電路每消耗1kW h的電能 電能表的轉盤轉720r 41 8 100 32 隨堂檢測1 家庭電路中 電能表可直接測量 A 電功B 電阻C 電流D 電壓2 2014 莆田 電功的國際單位是 A 伏特 V B 安培 A C 瓦特 W D 焦耳 J 3 如圖所示 下列電器設備工作時 將電能主要轉化為內能的是 A 電視機B 洗衣機C 電風扇D 電熱水壺 A D D 4 小明家電能表上個月表盤數(shù)字是這個月底表盤數(shù)字如圖所示 可知他家本月用電度 5 如圖是小明家電能表和電冰箱的銘牌如下表 根據(jù)表中的信息可知 此時電能表的示數(shù)是KW h 電冰箱每天消耗的電能是J 若電能表后只有電冰箱在工作 每天電能表的轉盤轉轉 100 931 6 1 8 106 1250 15 2認識電功率 學習目標 1 結合實例理解電功率 知道電功率的單位 2 知道電功率和電流 電壓之間的關系 并能運用電功率的公式進行簡單計算 3 經(jīng)歷 探究燈泡的電功率跟哪些因素有關 的實驗探究過程 學習應用串 并聯(lián)電路知識設計電路 體驗實驗中如何運用控制變量的方法 核心考點 有關電功率的計算 一般考察綜合題 課前預習 1 一個用電器的電功率的大小等于它在內所消耗的 因而 100W 就是表示這個用電器在內消耗的電能是 2 小麗的房間里有兩盞燈 一盞是照明燈 上面標有 PZ220 40 字樣 另一盞是夜間應急備用燈 上面標有 36V 40W 字樣 兩盞燈正常工作時亮 1s 電能 1s 100J 一樣 3 用電器的功率大表示 A 消耗的電能多B 消耗的電能快C 用電器中電流大D 用電器工作時間長4 電功和電功率的單位分別是 A 千瓦和千瓦時B 千瓦和瓦特C 千瓦時和焦耳D 焦耳和瓦特5 額定功率最接近800瓦的是 A 白熾燈B 電風扇C 洗衣機D 微波爐 B D D 課堂精講 知識點1 電功率在物理學中 把電流在某段時間內所做的電功跟這段時間的比叫做電功率 電功率用P表示 電功率的大小反映了用電器通過消耗電能后產(chǎn)生的效果大小 如果用電器的電功率大 則單位時間內消耗的電能就多 用公式表示 P W t P 電功率 瓦特 W W 電流做的功 焦耳 J t 所用的時間 秒 s 電功率的國際單位是瓦特 W 簡稱瓦 常用的電功率的單位還有千瓦 kW 注意 電功率的作用是描述電流做功的快慢 電功率大的用電器只能說明該用電器消耗電能快或電流做功快 并不表示電流做的功多 電功率可以反映用電器通過電流時產(chǎn)生的效果 如 燈泡的電功率大 說明單位時間內電流通過燈泡做的功多 也就是說單位時間內燈泡消耗的電能多 那么燈泡的亮度就大 例1 小明利用電能表測量某一家用電器的電功率 當電路中只有這一個用電器連續(xù)工作時 測得在1h內消耗的電能為0 8kW h 那么這一個用電器可能是 A 家庭電扇B 筆記本電腦C 臺燈D 電飯鍋 練習1 甲 乙用電器上分別標著 220V 15W 110V 100W 它們都在額定電壓下工作 則下列說法中正確的是 A 甲用電器做功一定少B 乙用電器做功一定快C 完成相同的功 甲用電器所用的時間一定少D 相同的時間內 乙用電器完成的功一定少 B 知識點2 探究燈泡的電功率跟哪些因素有關1 猜想與假設 燈泡的電功率可能跟電壓有關 也可能跟電流有關 還可能跟電壓 電流都有關 2 實驗器材 電源 兩只電壓表 兩只電流表 兩個不同規(guī)格的燈泡 開關 若干導線 3 設計實驗 要通過控制變量法來進行實驗探究 在研究電功率跟電流的關系時 應控制電壓不變 在研究電功率跟電壓的關系時 應控制電流不變 a 探究電功率跟電壓的關系時 應要保持電流相同 應把用電器串聯(lián) 實驗時把兩個規(guī)格不同的燈泡串聯(lián)在電路中 如圖甲所示 觀察比較燈泡兩端的電壓大小及燈泡的亮度 b 探究電功率跟電流的關系時 應要保持電壓相同 應把用電器并聯(lián) 實驗時把兩個規(guī)格不同的燈泡并聯(lián)在電路中 如圖乙所示 觀察比較通過燈泡的電流大小及燈泡的亮度 4 實驗數(shù)據(jù) 表一 當通過兩個燈泡的電流相同時表二 當兩個燈泡兩端的電壓相同時 5 分析與論證電功率的大小跟通過用電器的電壓 電流有關 在電壓相等時 電流越大 電功率就越大 在電流相等時 電壓越高 電功率就越大 精確的實驗表明 電功率等于電壓U跟電流I的乘積 即P UI 例2 同學們用如圖所示電路探究 電功率與電流的關系 以下觀點不正確的是 A 實驗要選取規(guī)格不同的燈泡B 實驗中將兩燈并聯(lián)控制了燈兩端電壓相同C 將滑動變阻器串聯(lián)在干路中可以完成實驗D 將題中并聯(lián)電路改為串聯(lián)電路也可以完成實驗 練習2 2014東莞模擬 如圖是某小組的同學探究電功率跟哪些因素有關的實驗電路圖 圖1 1 在連接電路時 應將開關 并將變阻器阻值調至端 2 由圖1可以看出 這個組的同學是在探究燈泡的電功率跟的關系 3 如果兩個表的示數(shù)如圖2 圖3 則小燈泡L1此時的功率為 還可以算出L1的電阻為 4 如果將滑片P向a端滑動 則電壓表的示數(shù)將變 電流表的示數(shù)將變 此時燈L1的電功率將變 斷開 b 電流 0 72w 8 大 大 大 知識點3 電功率的計算 重要考點 1 電功率和電流 電壓之間的關系式是 P UI 使用公式P UI時 U的單位為V I的單位為A P的單位為W 2 P 是根據(jù)功率的定義得出的 是功率的的定義式 反映了功率跟功和時間的關系 P UI揭示了電功率跟電流 電壓的關系 適用于電功率的測量和計算 3 根據(jù)P UI和歐姆定律 還可以推出另外兩個計算電功率的公式 P 和P I2R 這兩個公式只適用于純電阻電路或用電器 如電燈 電爐等 例3 2015浦東新區(qū)一模 如圖所示電路中 電源電壓不變 閉合電鍵S后 R1兩端的電壓為2伏 通過R1的電流為0 2安 1 求電阻R1的電功率P1 2 若電阻R2的阻值為5歐 求電源電壓U 例4 早餐喝豆?jié){已經(jīng)成為許多人的選擇 如圖1所示為某款全自動豆?jié){機及其銘牌 其主要結構 中間部位是一個電動機帶動的刀頭 用來將原料進行粉碎打漿 外部是一個金屬圓環(huán)形狀的電熱管 負責對液體加熱煮沸 如圖2所示是該豆?jié){機正常制作一次豆?jié){過程中電熱管和電動機交替工作的 P t 圖象 求 1 電熱管正常工作時的電流 2 電熱管正常工作時的電阻值 3 豆?jié){機正常制作一次豆?jié){ 消耗的總電能 練習3 如圖所示 電源電壓保持不變 燈泡L標有 6V6W 字樣 燈絲的阻值不變 當S和S1都閉合時 電壓表示數(shù)為10V 燈泡L正常發(fā)光 求 1 電阻R的阻值 2 當閉合S 斷開S1時 電路消耗的總功率 練習4 2014 隨州 圖甲是用來焊接PVC塑料管道的熱熔器外觀照片 其內部電路如圖乙 S1是手動電源開關 S2是溫控開關 作用是完成 加熱模式 和 保溫模式 之間的切換 L是指示燈 在S1閉合情況下L始終能正常發(fā)光 R1是限流電阻 下表是有關元件的物理參數(shù) 1 求R1的阻值 2 求保溫功率 不含L和R1的功率 3 求該熱熔器 全電路 在保溫模式下1min消耗的電能 隨堂檢測 1 家用空調的額定電功率約為 A 1500瓦B 150瓦C 15瓦D 1 5瓦2 2014 廣元 如圖所示 閉合開關 將滑動變阻器的滑片向上滑動時 觀察到的現(xiàn)象是 A 燈泡變暗 電壓表示數(shù)變大B 燈泡變亮 電壓表示數(shù)不變C 電路消耗的總功率變小 電壓表示數(shù)不變D 電路消耗的總功率變大 電壓表示數(shù)變大 A C 3 2014 云南 冬天來臨 小王給奶奶買了一個 暖手寶 該 暖手寶 加熱過程中所產(chǎn)生的電熱與時間的關系如圖所示 由此可知該 暖手寶 加熱時的功率約為 A 2400WB 400WC 40WD 24W圖3圖44 2014 廣安 如圖所示 電源電壓保持不變 小燈泡L標有 6V0 6W 的字樣 R為定值電阻 閉合S1 斷開S2 小燈泡正常發(fā)光光 若再閉合S2 發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變化了0 3A 則R的阻值為 此時燈泡L和電阻R消耗的功率之比是 B 20 1 3 5 如圖所示 電路用來探究電功與哪些因素有關 1 本探究活動中 控制的變量是和 通過觀察甲乙兩燈泡的亮度以及得出探究結論 2 在探究活動中 觀察甲乙兩燈泡亮度的目的是 電壓 通電時間 電流表示數(shù) 比較相同時間內電流做功的多少 燈泡的實際功率大小 6 2014 汕尾 如圖所示電路中 電源電壓保持不變 燈L標有 6V0 5A 字樣 定值電阻R的阻值為6 閉合開關S時 燈泡L恰好正常發(fā)光 求 1 小燈泡正常發(fā)光時燈絲的阻值 2 此時電路消耗的總功率 15 3怎樣使用電器正常工作 學習目標 1 知道電器銘牌上標出的一些參數(shù)的意義 知道用電器的額定功率與實際功率 2 測量小燈泡的電功率 能用電功率公式計算額定功率和實際功率 3 學會用 伏安法 設計并進行實驗 測量小燈泡在不同電壓時的電功率 核心考點 伏安法測電功率的實驗 課前預習 1 用電器時的電壓值和電流值 分別叫做和 2 在額定電壓下工作時所消耗的功率 叫做 3 2014 黑龍江 LED燈是一種新型的環(huán)保節(jié)能燈 小明媽媽為他買了一款LED護眼燈 此款燈額定電壓為24V 額定功率為8W 它正常發(fā)光時與 PZ220 60 的白熾燈正常發(fā)光時的亮度相當 有關這款燈下列說法正確的是 A 該燈發(fā)光柔和 會增加用眼疲勞B 該燈工作時主要將電能轉化為內能C 該燈正常工作時的電壓為24VD 1度電可供該燈正常工作12h 額定電壓 額定電流 額定功率 C 4 某學校有300盞 220V40W 的燈 其中 40W 表示 若少開幾盞燈 電路中的總電阻將 選填 變小 不變 或 變大 若這300盞燈每天少開1小時 共可節(jié)約電能千瓦時 5 甲白熾燈標有 220V40W 字樣 乙白熾燈標有 220V15W 字樣 若兩燈均正常工作 燈較亮 燈燈絲較細長 均選填 甲 或 乙 通過甲燈的電流為安 該燈的額定功率為40w 變大 12 甲 乙 0 18 課堂精講 知識點1 額定電壓與額定功率 1 額定電壓 用電器正常工作時的電壓 叫額定電壓 額定電流 用電器正常工作時的電流 叫額定電流 額定功率 用電器在額定電壓下工作時所消耗的功率 叫做額定功率 2 實際電壓 用電器實際工作時的電壓 叫實際電壓 實際功率 用電器在實際電壓下工作時的功率 叫實際功率 3 額定功率和實際功率的區(qū)別與聯(lián)系 例1 把標有 8V16W 的燈泡L1和 12V36W 的燈泡L2并聯(lián)后結接在電源兩端 其中一只燈泡正常發(fā)光 另一只沒有達到額定功率 則 A 電源電壓為20VB 干路中的總電流為3AC 兩燈泡的總功率為32WD 燈L2的實際功率小于L1的實際功率 練習1 甲 乙兩燈 將它們并聯(lián)在照明電路中均能正常發(fā)光 且甲燈比乙燈亮 不考慮溫度對電阻的影響 那么 A 甲燈兩端的電壓比乙燈兩端的電壓大B 甲燈中的電流比乙燈中的電流小C 甲燈的額定功率比乙燈的額定功率大D 甲燈的電阻比乙燈電阻大 C 知識點2 測量小燈泡的電功率 伏安法測電功率 重要考點 1 實驗原理 用電壓表測量小燈泡兩端的電壓 用電流表測流過小燈泡的電流 根據(jù)P UI計算電功率 這種方法成為伏安法 是一種間接測量電功率的方法 2 實驗器材 電壓表 電流表 電源 滑動變阻器 待測小燈泡 開關和若干導線 3 實驗電路圖 如圖所示 4 實驗步驟 a 根據(jù)實驗要求 按設計的電路圖連接電路 并設計實驗記錄表格b 檢查電路無誤后 閉合開關S 移動滑動變阻器的滑片P 使小燈泡在額定電壓下發(fā)光 記下電流表的示數(shù) 算出小燈泡的功率為額定功率 c 調節(jié)滑動變阻器的滑片 使小燈泡兩端的電壓約為額定電壓的1 2倍 觀察小燈泡的發(fā)亮情況 并記下電壓表和電流表的示數(shù) 算出小燈泡此時的實際功率 d 調節(jié)滑動變阻器的滑片 是小燈泡兩端的電壓約為額定電壓的4 5 觀察小燈泡的發(fā)光情況 并記下電壓表和電流表的示數(shù) 算出小燈泡此時的實際功率 5 實驗記錄 小燈泡的額定電壓為 6 實驗結論 小燈泡的發(fā)光情況由實際功率決定 實際功率越大 燈泡越亮 燈泡實際功率隨著燈泡兩端的電壓的增加而變大 燈泡兩端實際電壓等于額定電壓時 燈泡正常發(fā)光 低于額定電壓時 燈泡比正常發(fā)光時暗 高于額定電壓時 燈泡比正常發(fā)光時更亮 7 注意事項 A 選取器材時 電源電壓應高于小燈泡的額定電壓 電壓表的量程應大于小燈泡的額定電壓 電流表的量程要大于小燈泡正常工作時的電流 滑動變阻器允許通過的最大電流要大于小燈泡正常工作時的電流 同時滑動變阻器的最大阻值應與小燈泡的阻值差不多 以便于調節(jié) B 連接電路時 開關要斷開 閉合開關前 要把滑動變阻器置于最大阻值處 C 在調節(jié)滑動變阻器的滑片時 要一邊調節(jié) 一邊注意觀察電壓表的示數(shù) 以免燒壞燈泡 例2 實驗室購買了一批規(guī)格為 2 5V0 75W 的小燈泡 小明利用其中一只燈泡做測量小燈泡電功率的實驗 1 用筆畫線代替導線把如圖所示的實物電路補充完整 2 按圖連接好電路 閉合開關前 滑動變阻器的滑片P應調至端 選填 左 或 右 閉合開關后 發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光 電流表無示數(shù) 但電壓表示數(shù)接近電源電壓 則產(chǎn)生此故障的原因可能是 3 排除故障后 閉合開關并調節(jié)滑動變阻器 測得如下一組數(shù)據(jù) 其中第2次實驗時的電流表示數(shù)如圖所示 則第二次測得的電流是A 分析這組數(shù)據(jù) 你認為該小燈泡是否合格 其原因是 假如生產(chǎn)這種小燈泡鎢絲的粗細是一定的 則這個小燈泡內鎢絲的長度與合格產(chǎn)品相比是長了還是短了 答 例3 圖1是小紅同學在 測量小燈泡的電功率 實驗中連接的實驗電路 小燈泡的額定電壓為3 8V 電源電壓為6V 1 當開關閉合 滑動變阻器的滑片向左滑動時 電流表示數(shù) 電壓表示數(shù) 填 變大 變小 或 不變 2 同組的小剛同學發(fā)現(xiàn)接線中有一處錯誤 所以才出現(xiàn)上述現(xiàn)象 而且只需改動一根導線的連接 就會符合實驗要求 請你在需要改動的導線上打上 并用筆畫線代替導線畫出正確的接線 3 電路連接正確后 他們正常進行實驗并將實驗數(shù)據(jù)記錄在下表中 若第二次測量時電流表的示數(shù)如圖2所示 則此時電流為A 小燈泡的額定功率為W 4 假設電壓表的0 15V量程已損壞 只有0 3V量程能正常使用 若利用現(xiàn)有器材測出小燈泡的額定功率 請在虛線框中畫出你設計的電路圖 練習2 在測定 小燈泡的電功率 的實驗中 已知電源電壓為6V 小燈泡的額定電壓為2 5V 小燈泡的電阻約為10 滑動變阻器上標有 20 1A 字樣 如圖是小向同學沒有連接完的實物電路 1 請你用筆畫線代替導線 將實物電路連接完整 如圖所示 2 實驗中 小向同學連接好電路后 閉合開關 移動滑片 發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮 且電壓表有示數(shù) 電流表無示數(shù) 則故障的原因可能是 3 故障排除后 閉合開關 移動滑動變阻器的滑片到某一點 電壓表的示數(shù)如圖乙所示 為V 要測量小燈泡的額定功率 應將滑片P向端滑動 選填 左 或 右 4 當小燈泡正常發(fā)光時 電流表的示數(shù)如圖乙所示 則小燈泡的額定功率是W 燈泡短路 2 2 左 0 6 練習3 在測2 5V小燈泡 電阻大約為10 左右 額定功率的實驗時 小明連接了如圖甲所示的電路 其中電源電壓為6V 1 在連接電路時 開關必須 請將實物電路連接完整 要求 滑動變阻器的滑片向右移動時小燈變亮 2 若在連接電路時 有A 10 1A 和B 20 1A 兩個滑動變阻器可供選擇 則應該選擇變阻器 填 A 或 B 連入電路 才能保證實驗順利進行 斷開 如圖所示 B 3 小明合理地連接好電路 閉合開關 發(fā)現(xiàn)無論怎樣調節(jié)滑動變阻器燈泡都不亮 小明分析后發(fā)現(xiàn)是燈泡的故障 請你依據(jù)表一中電流表 電壓表示數(shù)出現(xiàn)的幾種情況 幫小明判斷故障原因 并將其填寫在表一對應的空格中 表一 燈泡短路 燈泡斷路 表二 4 排除故障后 小明調節(jié)變阻器滑片的位置 使小燈泡兩端電壓分別為2V 2 5V 2 8V 依次測出通過小燈泡的電流 并觀察發(fā)光情況 記錄在表二中 當小燈泡正常發(fā)光時 電流表示數(shù)如圖乙所示 此時小燈泡電阻是 計算結果保留兩位小數(shù) 小燈泡的額定功率是W 8 33 0 75 隨堂檢測 1 關于標有 12V24W 的白熾燈 下列說法正確的是 A 該燈泡實際工作時的實際功率是24WB 該燈泡工作時 其兩端電壓是12VC 該燈泡正常發(fā)光時 其燈絲電阻是6 D 該燈泡工作時 通過其燈絲的電流是2A2 關于額定電壓和額定功率 下列說法中正確的是 A 用電器工作時的實際功率總等于它的額定功率B 用電器工作時它兩端的電壓總等于它的額定電壓C 用電器兩端的實際電壓大于其額定電壓時 它的實際功率小于額定功率D 用電器兩端的實際電壓小于其額定電壓時 它的實際功率小于額定功率 C D 3 如圖是測定額定電壓為2 5V小電燈功率的實物電路 1 開關閉合前 滑動變阻器滑片應該移動到 選填 左 或 右 2 開關閉合后 若電路連接正確 發(fā)現(xiàn)小電燈不亮 電壓表有示數(shù) 電流表指針幾乎不動 產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是 3 排除故障后 移動滑片 獲得多組對應的電壓 電流值 繪出如下I U圖象 則小電燈的額定功率為W 小電燈的電阻值隨電壓的升高而逐漸 左 燈泡斷路 0 5 增大 4 2014 梅州 如圖甲所示 在測定小燈泡電功率的實臉中 選用的電源電壓為4 5V 小燈泡的額定電壓為2 5V 1 連接電路時開關 2 閉合開關 移動滑動變阻器的滑片P 發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮 電壓表 電流表均無示數(shù) 原因可能是下列中的哪一種 只填選項 A 燈泡斷路B 電壓表短接C 燈泡短接D 滑動變阻器斷路 斷開 D 3 排除故障后 閉合開關 移動滑片P至某一位置時 電壓表的示數(shù)如圖乙所示 其讀數(shù)為 要獲得小燈泡額定功率的數(shù)據(jù) 滑片P應向 選填 A 或 B 端移動 4 改變滑片P的位置 獲得如表所示的多組對應的電壓 電流值 由表格可知 燈泡的額定功率是 2 2V B 0 5W 15 4探究焦耳定律 學習目標 1 知道電流的熱效應及其在實際中的應用與控制 2 通過實驗探究通電導體放出的熱量跟哪些因素有關 在設計實驗的過程中運用控制變量法和轉換法 3 了解焦耳定律 用焦耳定律說明生活 生產(chǎn)中的一些現(xiàn)象 會用焦耳定律進行簡與的計算 核心考點 電熱的計算 課前預習 1 電流通過導體時 通電導體產(chǎn)生的熱量 跟成正比 跟成正比 跟成正比 2 科學家有著強烈的好奇心和執(zhí)著的探究精神 英國物理學家做了大量實驗 于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流 電阻和通電時間的關系 為了紀念他做出的貢獻 人們將他的名字命名為的單位 3 一根阻值為10 的電阻絲 通過的電流為2A 通電20s電流產(chǎn)生的熱量為J 電流的平方 導線的電阻 通電的時間 焦耳 熱量 800 4 下面不是利用電熱的實例 A 用電飯鍋煮飯B 用電熨斗熨衣服C 電視機外殼有許多小孔D 用電熱壺燒水5 一臺電風扇和一個電熨斗 如果使用時消耗電能相同 產(chǎn)生的熱量 A 一樣多B 電風扇較多C 電熨斗較多D 無法比較6 下列電器中 是主要利用焦耳定律來工作的是 A 洗衣機B 電熱水煲C 電風扇D 電視機 C C B 課堂精講 知識點1 通電導體放出的熱量跟哪些因素有關 1 猜想與假設 通電導體放出的熱量可能與導體的電阻 導體中的電流和通電時間有關 2 設計實驗為了比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少 可以將電阻絲浸沒在一定質量的煤油中 通電時電阻絲產(chǎn)生的熱量會被煤油吸收 煤油的溫度就會升高 通電導體放出的熱量越多 煤油吸熱后升高的溫度也越多 我們可以通過溫度計示數(shù)的變化來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少 a 探究導體產(chǎn)生的熱量跟電阻的關系要探究導體產(chǎn)生的熱量跟電阻的關系 應選擇兩個阻值不同的電阻絲 如電阻為5的銅絲和電阻為10的鎳鉻合金絲 來進行實驗 研究時要控制通過兩個電阻絲的電流大小相等 因此 可將兩個電阻絲串聯(lián)在電路中 同時 注意通電時間的控制 b 探究導體產(chǎn)生的熱量跟電流的關系要探究導體產(chǎn)生的熱量跟電流的關系 應保持電阻值和通電時間不變 改變通過電阻絲的電流 這可以跟電阻絲串聯(lián)一個滑動變阻器 通過移動滑動變阻器的滑片來改變電路中的電流 3 進行實驗 a 按電路圖連接電路 通電前 先記下瓶中煤油的初始溫度t0 通電后 沒經(jīng)過相同的時間 如1min 就記錄一次兩支溫度計的示數(shù) 并記錄在表一中 b 保持通電時間相同 調節(jié)滑動變阻器改變通過電阻絲的電流大小 觀察R1電阻絲所在液體的變化 將測量記錄結果記錄在表二中 4 實驗結論 a 當電流一定時 導體的電阻越大 熱量產(chǎn)生的熱量就越多b 當電阻一定時 通過導體的電流越大 導體產(chǎn)生的熱量越多c 實驗還得出 通電時間越長 導體產(chǎn)生的熱量越多通電導體產(chǎn)生的熱量與導體的電阻 導體中的電流以及通電時間有關 導體的電阻越大 通電時間越長 通電導體產(chǎn)生的熱量越多 例1 小明利用如圖所示的裝置探究 導體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關系 圖中兩只燒瓶內盛有質量和溫度相同的煤油 溫度計可顯示瓶中煤油的溫度 煤油中都浸著一段橫截面積相同 長度不同的鎳鉻合金絲 已知甲瓶中的鎳鉻合金絲比乙瓶中的長 1 請用筆畫線代替導線將電路連接完整 要求閉合開關 滑動變阻器的滑片向右移動時電路中電流變大 2 正確連接電路 閉合開關后 可以觀察到 選填 甲 或 乙 瓶中溫度計的示數(shù)升高得更快 這表明 在電流和通電時間相同的情況下 導體的電阻越大 產(chǎn)生的熱量越多 3 利用此裝置還可探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與的關系 實驗時移動滑動變阻器的滑片 觀察 選填 同一 或 不同 燒瓶內的溫度計示數(shù)升高的快慢 4 小明認為 將該裝置改進后 還可以做 比較水和煤油比熱容的大小 的實驗 則他應將其中一燒瓶中的煤油換成水 對這部分水的具體要求是 并且要使甲 乙兩燒瓶中金屬絲的電阻 水和煤油吸熱的多少是通過來反映的 選填 溫度計升高的示數(shù) 或 加熱時間 通過實驗 發(fā)現(xiàn)水的溫度上升較慢 表明的比熱容比較小 練習1 小明利用圖所示的實驗裝置探究 導體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關系 甲 乙兩瓶中裝有質量與初溫都相同的煤油 甲瓶中銅絲的電阻比乙瓶中鎳鉻合金絲的電阻小 1 實驗中煤油吸熱的多少是通過來反映的 選填 溫度計示數(shù) 或 加熱時間 2 為了在較短的時間內達到明顯的實驗效果 小明選用煤油而不用水做實驗 是因為煤油的比熱容水的比熱容 選填 大于 或 小于 3 通電一定時間后 乙瓶中的溫度計示數(shù)升高的快 由此得出的實驗結論是 4 該實驗中用到的研究物理問題的方法是 溫度計示數(shù) 小于 在電流和通電時間相同時 導體電阻越大產(chǎn)生的熱量越多 控制變量法 知識點2 焦耳定律 1 內容 電流流過導體時產(chǎn)生的熱量 跟電流的平方成正比 跟導體的電阻成正比 跟通電時間成正比 這個規(guī)律叫做焦耳定律 2 公式 Q I2RtQ表示電流流過導體時產(chǎn)生的熱量 單位是J I表示通過導體的電流 單位是A R表示導體的電阻 單位是 t表示通電時間 單位是s 3 導出公式 Q Pt Q UIt Q 這三個公式只適用于電能全部轉化為內能的情況 也就是電流所作的功全部用來產(chǎn)生熱量的純電阻電路中 例2 2014 遵義 一臺電爐通電后電爐絲熱的發(fā)紅 與電爐絲連接的導線卻不怎么熱 這臺電爐的額定電壓為220V 額定功率為1100W 與電爐絲連接的導線的電阻為0 1 電爐正常工作10min 通過導線的電流為A 導線上產(chǎn)生的熱量是 練習2 2014 達州 一臺線圈電阻為0 3 電動機 接在12V的電源上時 通過電動機的電流為0 5A 在2min內電流產(chǎn)生的熱量是J 轉化成的機械能是J 9 711 知識點3 電流熱效應的應用的控制 1 電流熱效應的應用電熱器是利用電熱的主要設備 它是利用電流的熱效應來加熱的設備 如 電烙鐵 電熨斗 電爐 電熱毯 電飯鍋等 2 電流熱效應的控制對于不予要熱量的用電器 電流熱效應是一種浪費甚至會造成危害 因此就有必要把這部分熱量散發(fā)出去 如電視機后蓋上開了很多孔來通風散熱 電動機的外殼有很多翼狀散熱片 使用時與軸相連的扇葉還向散熱片吹風 這些都是為了把電熱及時的散發(fā)出去 例3 電熨斗通電一段時間后變得很燙 而連接電熨斗的導線卻不怎么熱 這主要是因為 A 導線的絕緣皮隔熱B 通過導線的電流小于通過電熨斗的電流C 導線散熱比電熨斗快D 導線的電阻遠小于電熨斗電熱絲的電阻 練習3 下列情況中不屬于防止電熱危害的是 A 電視機的后蓋有許多孔B 電腦機箱內有小風扇C 電動機外殼有許多散熱片D 家電長時間停用 隔一段時間應通電一次 D 隨堂檢測 1 2014 無錫 為了探究 電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關 某同學將兩段阻值不同的電阻絲R1 R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中 并設計了如圖所示的甲 乙兩套裝置 已知所用蓄電池電壓相等且保持不變 R1 R2 裝入燒瓶的煤油質量相等 下列有關此探究活動的各種表述 錯誤的是 A 在此實驗中 電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少是通過溫度計示數(shù)變化的大小體現(xiàn)出來的B 甲裝置可探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻是否有關C 比較相同通電時間內a c兩支溫度計示數(shù)變化情況 可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流是否有關D 在相同的通電時間內 d溫度計所在燒瓶中的電阻絲產(chǎn)生的熱量最多 D 2 2014 衡陽 將兩根電阻絲R1 R2分別插入甲 乙兩瓶等質量煤油中 串聯(lián)接入電路 R1 R2 2 3 通電一段時間后 R1 R2產(chǎn)生的熱量之比為 A 3 2B 2 3C 4 9D 9 43 下列例子中 能防止電熱危害的是 A 供取暖用的電褥子B 高空飛行員所穿衣服里的電熱保溫裝置C 收音機 電視機的機殼上有許多小孔D 孵化家禽的電熱孵卵機 B C 4 2014 東營 熱熔膠在室溫下為固體 加熱變?yōu)檩^強粘性的液體 冷卻后 將物體牢牢地粘在一起 如圖是熱熔膠槍的外形 在槍嘴內有電熱絲 電熱絲的電阻是1000 通過的電流是0 2A時 1min產(chǎn)生的熱量是J 2400 5 如圖是 探究電流的熱效應跟電阻大小關系 的實驗裝置示意圖 A B兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲 燒瓶A內的金屬絲電阻較小 燒瓶B內的金屬絲電阻較大 實驗中應使兩瓶中盛裝的煤油質量 選填 相等 或 不相等 當開關閉合后 選填 A 或 B 瓶中溫度計示數(shù)上升較快 相等 B 6 2014 長沙 在做 電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與什么因素有關 的實驗時 小于采用了如圖甲所示的實驗裝置 兩個透明的容器中密閉了等量的空氣 U型管中液面變化反映了密閉空氣溫度的變化 1 若通電時間相同 發(fā)現(xiàn)B玻璃管內液面上升較高 這表明 在電流和通電時間相同的情況下 導體的越大 產(chǎn)生的熱量越多 2 小剛采用了如圖乙所示的實驗裝置 通電相同時間 發(fā)現(xiàn)A玻璃管液面上升較高 這表明 在電阻和通電時間相同的情況下 通過導體的越大 產(chǎn)生的熱量越多 3 該實驗中用到的研究物理問題的方法是法和轉換法 電阻 電流 控制變量 第十五章復習課考點1 電能和電能表考點分析 本考點的考查重點是由電能表的讀數(shù)及電能表中的各參數(shù)的意思 電能的計算 1 電能表的重要參數(shù) 1 220V 是指電能表的額定電壓是220V 2 10 20 A 是指這個電能表的標定電流為10安 額定最大電流為20安 3 50Hz 指這個電能表在50赫茲的交流電路中使用 4 600r kW h 指這個電能表每消耗一度電表盤轉600轉 1 2006廣東 15 1分 電學儀器正常使用時示數(shù)如下圖所示 電能表讀數(shù)為kW h 2 2014廣東 19 2分 底電能表示數(shù)如圖5所示 6月底電能表示數(shù)為100 0kW h 那么6月份他家消耗了kW h的電能 在某段時間內 轉盤轉過了400轉 表示此段時間內他家用了度電 757 8 68 0 0 16 3 2010廣東 20 4分 小明學習了電功率的知識后 想利用家里的電能表 如圖 和手表 測出一些家用電器的有關數(shù)據(jù) 1 當家里只有一臺電冰箱在正常工作時 他測出電能表1分鐘轉了3圈 求電冰箱在這段時間消耗的電能是多少焦耳 2 當電冰箱和電熱水壺同時工作時 他測出電能表1分鐘轉33圈 求此時電熱水壺的電功率是多少瓦 考點2電功率 高頻考點 考點分析 本考點是廣東中考的高頻考點 考查的重點是有關電功率的計算 考查難度較大 一般都為綜合題 分值比重也較大 備考時要吃透這個考點 需掌握的知識點 1 電功率是表示用電器消耗電能快慢的物理量 用符號P表示 2 電功率大小等于用電器在1秒時間內所消耗的電能 電功率的計算公式是 P W t UI 3 電功率的國際主單位是 瓦特 用符號W表示 另一個常用單位是 千瓦 用符號kW表示 它們之間的換算關系是 1kW 1000W 4 額定電壓是指用電器正常工作時的電壓 額定功率是指用電器在額定電壓下的功率 當燈泡的實際電壓偏高時 燈泡實際功率會偏大 燈泡強烈發(fā)光 當燈泡的實際電壓偏低時 燈泡實際功率會偏小 燈泡發(fā)光暗淡 1 2012廣東 20 6分 某保溫電熱水壺電路如圖 S是溫控開關 R1為加熱器 當開關S接到a時 電熱水壺處于加熱狀態(tài) 此時通過電熱水壺的電流是5A 當水燒開時 開關S自動切換到b 電熱水壺處于保溫狀態(tài) 此時電熱水壺的電功率為165W 不考慮溫度對電阻阻值的影響 求 1 加熱電阻R1的阻值是多大 2 在保溫狀態(tài)下 通過電阻R2的電流是多少 2 2009廣東 20 7分 家庭電路的電壓是220V 某空調器處于制冷狀態(tài)時的功率P1是2 2Kw 送風狀態(tài)時的功率P2是0 22Kw 它們是交替運行的 現(xiàn)測得此空調器在某時段內的電功率隨時間變化的關系如圖所示 1 空調器在前5min內處于什么狀態(tài) 此時通過它的電流是多少 2 在1h內 空調器將消耗的電能是多少度 3 2013廣東 21 6分 題圖甲是家用電吹風的工作原理圖電吹風工作時可以吹出熱風也可以吹出涼風 l 要讓電吹風工作時吹出熱風 它的開關應置于題圖甲中 選填 1 2 或 3 位置 此時電風扇與電熱絲的連接方式是 2 某次用該電吹風將頭發(fā)吹干的過程中 電吹風的功率隨時間的變化關系如題21圖乙所示 則在該次吹干頭發(fā)過程中電吹風消耗的總電能是J 3 電熱絲在工作時的電阻值是 保留一位小數(shù) 4 使用幾年后 發(fā)現(xiàn)電熱絲變細 則其電阻變 它的實際功率將變 1 并聯(lián) 13200 91 7 大 小 4 2014廣東 23 6分 如圖是家用電熱壺及銘牌 假設電熱壺電阻絲電阻不變 水的比熱容c水 4 2 103J kg 水的密度 水 1 0 103kg m3 求 1 電熱壺電阻絲的電阻 2 不考慮熱損失 電熱壺正常工作時 把1L水從20 加熱到100 所需要的時間 3 當電壓為198V時 電熱壺的實際功率 考點3伏安法測電功率 高頻考點 考點分析 本考點是廣東中考的高頻考點 是重要的電學實驗 考查難度較大 考查的都是綜合題 分值所占比重較大 備考時要也要吃透這個考點 需掌握的知識點 1 2014廣東 6 3分 圖中 分別表示電表的正負接線柱 可以測量R消耗的電功率的電路圖是 B 2 2010廣東 17 7分 在測定 小燈泡額定電功率 的實驗中 電源電壓為4 5V且保持不變 小燈泡額定電壓為2 5V 電阻約為10 1 請你用筆畫線代替導線 將圖中的實物電路連接完整 2 當小明同學按要求將圖電路正確連接后 閉合開關 移動變阻器滑片P到某一點時 電流表示數(shù) 如圖甲所示 為A 電壓表示數(shù) 如圖乙所示 為V 若他想測量小燈泡的額定功率 應將圖中變阻器滑片P向端 填 A 或 B 移動 使電壓表的示數(shù)為2 5V 3 另一組的小紅同學在連線時 不小心將線接錯了 使開關閉合后 移動變阻器滑片P 發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變大時 電壓表示數(shù)卻變小 你分析一下產(chǎn)生這個現(xiàn)象的原因是 0 2 2 B 電壓表測滑動變阻器兩端的電壓了 3 2013廣東 18 6分 小王做 測量小燈泡電功率 的實驗所用器材有 標有 2 5V 字樣 正常發(fā)光時阻值約為13 的完全相同的小燈泡兩個 電壓恒為3V的學生電源 標有 20 1A 的滑動變阻器 電流表 電壓表 開關及導線若干 1 圖甲是實驗電路圖 圖乙是實物連接圖 接線過程中有一處連接錯誤 請在錯誤的接線上打 并用筆畫線代替導線進行改正 要求改正后滑動變阻器接入電路的阻值最大 2 小王在實驗之前檢查儀表時發(fā)現(xiàn) 電流表有電流通過時能自由偏轉 電流表未接入電路時 電流表指針如圖丙所示 出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是 3 按電路圖正確連接后 閉合開關 燈不亮 電壓表示數(shù)接近電源電壓 電流表無示數(shù)造成這種現(xiàn)象的原因可能是 填正確選項前的字母 A 滑動變阻器斷路B 開關接觸不良C 小燈泡與燈座接觸不良D 電流表斷路 4 排除故障后 閉合開關 改變滑動變阻器滑片位置 將電壓表和電流表的示數(shù)填人右表中 從表中可知小燈泡的額定功率為W 5 若將兩個小燈泡串聯(lián)后直接接在3V電源的兩端 兩燈消耗的總電功率為W 電流表使用前沒有將指針調到零刻度線處 C 0 5 0 48 考點4電熱及其應用考點分析 本考點近幾年均未考查 2015年備考時要重視 考查的重點是有關電熱的計算 應掌握的知識點 1 電流的熱效應 是指電流通過導體時電能轉化為熱能的現(xiàn)象 2 焦耳定律 Q I2Rt 3 利用電熱的實例有 長時間不用的電視機會受潮 可以每過一段時間通電利用電熱來驅潮 各種電熱器 自身發(fā)熱的電熱器 如電熱水器 電飯鍋 電熨斗 電熱孵化器 電熱器的主要組成部件是發(fā)熱體 它是用電阻較大 熔點高的材料制成 4 防止電熱危害的實例有 不要讓電視機長時間工作 電視機的外殼上有散熱窗 電動機外殼裝有許多翼狀的散熱片 電腦內部裝有散熱風扇等 1 2005廣東 16 3分 由于電流的 效應 當電流通過電阻時會產(chǎn)生熱量 一根60 的電阻絲接在36V的電源上 通過電阻絲的電流為 A 在10min內產(chǎn)生的熱量 J 2 2006廣東 16 3分 如圖11是研究電能轉化為內能的大小與什么因素有關的實驗裝置 已知兩個相同的燒瓶甲 乙裝有相同質量的煤油 甲瓶中電阻絲的電阻為100 乙瓶中電阻絲的電阻為100 當閉合開關一段時間后 觀察到甲瓶中玻璃管內煤油液面上升較高 說明在 相同時 越大產(chǎn)生的熱量越多 在這段時間內 甲 乙兩電阻絲產(chǎn)生的熱量之比是 熱 0 6 1 296 104J 通過的電流 電阻 5 3