在下冊第十章《機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化》中，學(xué)習(xí)了物體才能對外做功，表示這個物體具有能量，使我們認(rèn)識了機(jī)械能。
比如，飛行的客機(jī)具有動能和勢能，或則說客機(jī)具有機(jī)械能。
干電板、蓄電瓶也存儲了能量，這些能量稱作電能。
干電瓶
蓄電瓶
化學(xué)學(xué)中能量是指才能做功的物體所具有的量，做功指的是這個物體消耗的能量，功是評判能量大小的根據(jù)，因而學(xué)習(xí)中要注意功和能的區(qū)別。
物體做功消耗機(jī)械能，電壓也能做功消耗電能。
知識點(diǎn)三：電功
后面我們曉得力可以做功，其公式為：W=Fs，曉得力的大小與物體在力的方向上聯(lián)通的距離就可以求出功的大小。
電壓做的功叫電功，右圖中電流正在通過電動機(jī)做功，這一過程中電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。雖然不僅僅是電動機(jī)，象電燈通電發(fā)光也是電壓在做功，這個過程中電能轉(zhuǎn)化為光能，所有用家電都是借助電能來做功的，用家電消耗多少電能，電壓就做多少功，同時轉(zhuǎn)化為多少其它方式的能。
1．電能轉(zhuǎn)化為其他方式的能的過程就是電壓做功的過程。有多少電能發(fā)生了轉(zhuǎn)化就說電壓做了多少功。
2．估算電壓做的功：
在家庭里，電壓做了多少功可以通過電能表來讀下來，但在我們中學(xué)的實(shí)驗室里，想曉得電壓做多少功，我們就要研究電壓做功多少與哪些有關(guān)系。
研究表明：電壓做功的多少跟電壓的大小、電壓的高低、通電時間的長短都有關(guān)系。
在實(shí)驗室里檢測小燈泡消耗的電壓不可能用電能表，只能用公式來估算：
公式：W=UIt
W——焦（J）
U——伏（V）
I——安（A）
t——秒（s）
針對純內(nèi)阻電路(關(guān)于純內(nèi)阻電路在焦耳定理一節(jié)里有詳盡述說)，結(jié)合歐姆定理的推論公式有：
1.電功
在數(shù)學(xué)學(xué)中，把電壓所做的功稱作電功。
這么，電壓怎么做功呢？請看下邊的反例。
●電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
如右圖所示：
將小電動機(jī)、電壓表、電流表、變阻器、電池、開關(guān)等器材用導(dǎo)線連成電路。
閉合開關(guān),通電一段時間,觀察砝碼高度的變化
電路中有了電壓,電動機(jī)就可以提起重物。
在電動機(jī)提起重物的過程中,重物的重力勢能降低,也就是機(jī)械能降低。
這是電壓在做功,電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.
實(shí)驗說明：
電壓做功的過程，就是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程。
●電能轉(zhuǎn)化為熱能
電壓在通過電熱水壺，把電能轉(zhuǎn)化為熱能。
電熱水壺電壓做功的過程，就是電能轉(zhuǎn)化為熱能的過程。
●電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能
電壓在通過電電吹風(fēng)，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能。
電吹風(fēng)電壓做功的過程，就是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能的過程。
●電能轉(zhuǎn)化為熱能和光能
電壓在通過電浴霸，把電能轉(zhuǎn)化為熱能光能。
浴霸電壓做功的過程，就是電能轉(zhuǎn)化為熱能和光能的過程。
以上事實(shí)說明：
（1）電壓做功的過程,實(shí)際就是電能轉(zhuǎn)化為其他方式的能的過程。
（2）電壓做了多少功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為多少其他方式的能。
2.用家電
把電能轉(zhuǎn)化為其他方式能的裝置稱作用家電。
最常見的家用家電就是用家電的一些種類，例如洗衣機(jī)、電烤爐、電視機(jī)、微波爐……
3.影響電功的誘因
【認(rèn)真讀圖】
在右圖中,砝碼被提高得越高,電壓做功越多，消耗的電能也就越多。
保持相同的通電時間,分別用不同大小的電流、電流將砝碼提起,瞧瞧電壓做功多少跟電流、電流的關(guān)系。
?由實(shí)驗結(jié)果可知:
在通電時間相同的情況下,電流越大,電壓越大,砝碼被提高得越高,電壓做的功就越多。
?研究表明:
電壓所做的功跟電流、電流和通電時間成反比。
?電功的公式：
電功與電流、電流、通電時間的關(guān)系可用公式表示為：
W=Ult
?符號的意義及單位：
W——電功——焦耳(J)
U——電壓——伏特(V）
I——電流——安培(A)
t——時間——秒(s)
4.電功的估算
【視頻】
視頻反省：
（1）電壓做功轉(zhuǎn)化為多種其他方式的能，視頻僅舉幾例說明。
（2）電瓶存儲的電能多少可用W=UIt統(tǒng)一單位后算出。
（3）電功公式：W=UIt是實(shí)驗得出的公式，估算電功用其他推論公式得到的結(jié)果相同，可按照自己基礎(chǔ)選定公式。
5.電瓶存儲電能的估算方式
電功是用家電把電能轉(zhuǎn)化為其他方式能的多少，這個過程消耗了電源的能量，所以用電功公式可以估算出電瓶存儲電能的多少。
例題：
如右圖手機(jī)電瓶標(biāo)號：3.7V，借助這組數(shù)據(jù)算出這款手機(jī)電瓶的容量。
手機(jī)工作電流：U=3,7V，
電壓：I==1.35A,
時間：t=1h=3600s
按照電功公式:
W=UIt=3,7V×1.35A×3600s
=
按照這一數(shù)據(jù)可大概判定出手機(jī)待機(jī)時間長短。
也可以用電功公式算出電動車所配電池存儲電能的多少，來判定電列車的續(xù)航能力。
下面這幅圖朋友們其實(shí)還很熟悉，這是我們在學(xué)習(xí)功率一節(jié)內(nèi)容時，比較物體做功快慢的圖例。
我們曉得，比較物體做功快慢用功率表示，也就是把物體在單位時間內(nèi)所做的功稱作功率。
用公式表示為：P=W/t
與物體做功快慢類似，電壓做功也有快有慢，不同大小的用家電在相同時間內(nèi)做的功不同，電功率也就不同。
白熾燈節(jié)能燈小燈泡
白熾燈、節(jié)能燈、實(shí)驗室的小燈泡，正常工作相同時間做的功不同，電功率也不同。
知識點(diǎn)一：電功率的定義與單位
一．?dāng)?shù)學(xué)意義：表示電壓做功的快慢。用字母P表示。
在意義、定義、公式方面與這兒的電功率與我們在八年級的時侯學(xué)習(xí)過機(jī)械功的功率沒有哪些區(qū)別。
二．單位：瓦特，簡稱瓦，符號是W。
常用單位：1kW=10３W
若果某臺家電的功率是1000瓦特，可以表示為：
P=1000W
三．定義：假如在t如此長的時間內(nèi)電壓做功為W，這么，電功率P就是：
W——焦耳（J）
t——秒（s）
P——瓦特（W）
注意這兒的W與公式中的W意義是不同的，一個表示數(shù)學(xué)量，一個表示單位，不要混為一談。如同我們曾經(jīng)學(xué)習(xí)速率時，也遇見過這些情況：S表示路程這個數(shù)學(xué)量，也表示時間的單位。
假如某臺家電的功率是500瓦特（可以表示為：P=500W），也就是500焦耳/秒，意思是：每1秒電壓做功500焦耳，或則說這臺家電每1秒消耗500焦耳電能。
又由于W=UIt，代入
P=W/t（1），
得：P=UI（2）
P——瓦特（W）
U——伏特（V）
關(guān)于（1）、（2）這兩個公式，我們之后就會常常用到。
四、千瓦時的由來：
按照前面的公式變型估算：1千瓦時可以看作功率為1kW的用家電使用1h所消耗的電能。
1.電功率的概念：
在熱學(xué)中，把電壓做功的快慢稱作電功率。
電功率等于電功與時間之比.
即：電功率=電功/時間.
2.公式：
用公式表示：P=W/t——變式W=Ptt=W/P
電功率公式：
由電功公式：W=UIt和電功率公式：P=W/t可以推導(dǎo)入電功率的另一個公式，推論過程為：
P=W/t=UIt/t=UI所以得出電功率公式：
P=UI
即：電功率=電流x電壓
從這個關(guān)系公式中不難看出，假如我們測出用家電的電流和電壓，能夠求出用家電的電功率。
因為P=UI和歐姆定理I=U/R及變式U=IR這么可以得出下邊兩個多項式。（請在電腦上推論一下，感受多項式的意義）
P=I2RP=U2/R
這兩個推論式也是估算電功率常用的算式。
應(yīng)用估算
估算電功率的多項式P=I2R和P=U2/R是依照歐姆定理和電功率公式P=UI推論的多項式，它們易于純內(nèi)阻電路，對于熱學(xué)估算和電路剖析應(yīng)用很便捷。
3.單位：
國際單位也與機(jī)械功率一樣：
W——電功——焦耳（J）
t——時間——秒（s）·
P——電功率——瓦特（W）
常用單位：千瓦（KW）
換算關(guān)系：1KW=103W
公式中數(shù)學(xué)量的單位：
I——電流——安培（A）
U——電壓——伏特（V）
R——電阻——?dú)W姆（Ω）
P——電功率——瓦特（W）
4.單位“W”的數(shù)學(xué)意義
比如：某用家電標(biāo)牌標(biāo)有“100W”字樣，表示這個用家電在正常工作時，每秒做100焦的功。
典型例題
小明研究發(fā)覺，他買的一臺電動賽車是由兩節(jié)相串聯(lián)的干電瓶給一個馬達(dá)供電來驅(qū)動的，他用儀器檢測賽車運(yùn)行時通過馬達(dá)的電壓是0.2A，求：
（1）賽車上的小馬達(dá)工作時的電功率是多少？
（2）賽車行駛10分鐘，電壓要做多少功？
【解析】：兩節(jié)串聯(lián)干電瓶的電流為3V
方式一：（1）P=UI=3V×0.2A=0.6W
（2）t=10min=600s
W=Pt=0.6W×600s=360J
技巧二：（2）t=10min=600s
W=UIt=3V×0.2A×600s=360J
（1）P=W/t=360J÷600s=0.6W
【答案】：0.6W360J
典型例題
小明觀察到他家的電水壺正常工作時的電功率是2.2KW，燒開一壺水在3分鐘，須要消耗多少電？已知家庭電路的電流是220V，這么通過電水壺的電壓是多少？其中的電熱絲的阻值是多少？
【解析】：3min=0.05h
W=Pt=2.2KW×0.05h=0.11kW·h
由公式P=UI變型得：
I=P/U=2200W÷220V=10A
R=U/I=220V÷10A=22Ω
【答案】：0.11kW·h10A22Ω
知識點(diǎn)三：實(shí)際功率與額定功率
既然燈泡的高度與用家電的電功率有關(guān)，這么問題來了：
1、如圖有兩只白熾燈，一個燈光上標(biāo)有“22040”，另一個標(biāo)有“22060”的字樣，哪些意思呢？
2、標(biāo)60W的燈一定比標(biāo)40W的更亮嗎？
原先，通常的用家電上都有類似這樣的標(biāo)牌，這兒的“220”指的是它正常工作時的電流，也叫額定電流；“40”、“60”指的是正常工作時，兩電燈消耗電能的功率，也叫額定功率分別為40W、60W。若果兩燈都在220V的電流下工作，這么它們都能正常工作，60W的更亮一些，倘若不是在220V的電流下工作，這么誰亮，就要看它們的實(shí)際電功率那個大了。
用家電不一定總能正常工作，只有在額定電流下它能夠正常工作，他的電功率才剛好等于額定功率，但若果家電長時間不在額定電流下工作，將不能發(fā)揮其正常作用，假若電流嚴(yán)重偏離額定值，還有可能減短用家電的壽命，甚至頓時毀壞！
典型例題
小華用電流為4V的蓄電瓶和一個尺寸為“3V3W”的小燈泡組成電路,為了能使小燈泡正常發(fā)光,他設(shè)計了如圖所示的電路。求：
(1)小燈泡正常發(fā)光時的電壓;
(2)小燈泡正常發(fā)光1min消耗的電能;
(3)定值內(nèi)阻的電阻。
【解析】：
(1)首先理解“3V3W”的涵義：正常工作時電流為3V；正常工作時的電功率為3W。所以正常工作的電壓為：I額=P額/U額=3W/3V=1A
(2)1min=60sW=Pt=3W×60s=180J
(3)因為電路是串聯(lián)的，要使電燈正常工作，內(nèi)阻要分掉的電流為：
UR=4V-3V=1V；同時IR=I額=1A，
所以:R=UR/IR=1V/1A=1Ω
注意：之后再見到電燈、電爐等電熱器的標(biāo)牌上的“**V**W”字樣時，都要曉得這兒告訴我們的是“兩明兩暗”四個信息：
兩明：正常工作的電流、正常工作時的電功率；
兩暗：我們可以按照“兩明”可以估算出這個用家電正常工作的電壓、再按照正常電流與正常電壓可以估算出用家電的阻值。
【知識回顧】
我們學(xué)習(xí)了歐姆定理I=U/R之后，應(yīng)用歐姆定理的原理，用電流表測電流、用電壓表測電壓，就可以測出未知內(nèi)阻Rx的電阻和小燈泡內(nèi)阻與濕度的關(guān)系。
用電壓表和電流表測阻值的實(shí)驗電路被稱為“伏安法”電路，檢測方式被稱為“伏安法測內(nèi)阻”。
右圖是俺們熟悉的實(shí)驗內(nèi)容：
實(shí)驗器材
電路圖
實(shí)驗電路聯(lián)接
仔細(xì)想一想只要用電流表測出電流、用電壓表測出電壓，就可以按照I=U/R算出被測阻值的電阻.
假如用電流表測出電流、用電壓表測出電壓，按照P=UI能夠也用“伏安法”測出小燈泡的電功率呢？
實(shí)驗原理與電路設(shè)計：
原理：P=UI
電路設(shè)計：
滑動變阻器的作用：
1、保護(hù)電路，避免電壓過大；
2、改變燈泡兩端電流，實(shí)現(xiàn)對燈泡在不同電流下工作情況的研究，
注意：
1、電壓不要超過燈泡額定電流的1.2倍，以免毀壞。
2、在檢測小燈泡電功率的實(shí)驗中,不能將多次測得的電功率求平均值，由于不同的電流下，用家電的電功率是不一樣的。
3、在檢測小燈泡電功率的實(shí)驗中，閉合開關(guān)后燈不亮，不一定是小燈泡發(fā)生了故障或電路聯(lián)接出現(xiàn)錯誤，還有可能是滑動變阻器連入了最大電阻。這時應(yīng)當(dāng)觀察電流表或電壓表的示數(shù)情況。
4、不要誤覺得燈泡的額定功率越大，燈泡就越亮。燈泡的色溫決定于其實(shí)際功率，燈泡的實(shí)際功率越大，色溫越高。額定功率大的小燈泡在電流很低時，也有可能很暗。
視頻：[實(shí)驗]檢測小燈泡的電功率
（選擇音量橫屏看）
視頻反省：
1.當(dāng)用家電實(shí)際電流等于額定電流時，實(shí)際功率等于額定功率，用家電正常工作。
2.當(dāng)用家電實(shí)際電流小于額定電流時，實(shí)際功率小于額定功率，影響小燈泡使用壽命或燒毀。
3.當(dāng)用家電實(shí)際電流大于額定電流時電功率與電壓電流的關(guān)系圖，實(shí)際功率大于額定功率，用家電不能正常工作。
知識點(diǎn)一：電壓的熱效應(yīng)
電壓通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個現(xiàn)象稱作電壓的熱效應(yīng)。其實(shí)電壓通過導(dǎo)體時，有的電能絕大部份轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，例如各類電熱器；也有的大部份轉(zhuǎn)化為其它方式的能，有極少一部份電能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，如電動機(jī)。
但無論是哪種用家電總會由于通電而或多或少的形成熱量，焦耳定理就是拿來研究電路中電流通過任意用家電所形成熱量的。
視頻：探究電壓的熱效應(yīng)
電壓的熱效應(yīng)
我們每位家庭都有各類家用家電，電冰柜、洗衣機(jī)、電餅鐺、電飯煲、電熱水壺、電爐子等等。
其中電餅鐺、電飯煲、電熱水壺、電爐子與你冬天相隨的暖孩子原理相同電功率與電壓電流的關(guān)系圖，都是把電能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置。
化學(xué)學(xué)中把電壓通過導(dǎo)體形成熱量的現(xiàn)象稱作電壓的熱效應(yīng)。
常見借助電壓熱效應(yīng)工作的設(shè)備一般稱為電熱器.諸如
電餅鐺燉鍋
電爐子電熱水壺
暖孩子
，時長11:28
【新課學(xué)習(xí)】
為了探究“電流通過導(dǎo)體時形成的熱量的多少與哪些誘因有關(guān)”，課本中設(shè)計了如右圖實(shí)驗裝置。
實(shí)驗剖析：
1.實(shí)驗中兩個燒杯中裝有等量的煤油，用體溫計顯示的示數(shù)表示熱量的多少，氣溫越高說明內(nèi)阻絲形成的熱量越多。
2.探究熱量與阻值的關(guān)系
內(nèi)阻絲RA、RB串聯(lián)后分別置于兩個燒杯中，因為通電時電壓相等，通電時間也相等，觀察比較不同阻值絲形成的熱量多少.
實(shí)驗發(fā)覺內(nèi)阻越大的杯子體溫計的示數(shù)高.
實(shí)驗推論：
在電壓、通電時間相同時，內(nèi)阻越大，形成的熱量越多。
實(shí)驗反省：
本實(shí)驗用到了兩個數(shù)學(xué)方式：
（1）.控制變量法
兩瓶都用同一種物質(zhì)煤油；質(zhì)量相等；內(nèi)阻絲RA、RB串聯(lián)電壓相等，通電時間相等。
（2）.轉(zhuǎn)換法
用體溫計顯示的氣溫高低來說明電熱絲形成熱量的多少。
3.探究熱量與電壓的關(guān)系
一直用控制變量法，取同一個燒杯RB,通電時間相同，改變電壓的大小，觀察比較前后兩次體溫計示數(shù)的大小.
實(shí)驗發(fā)覺電壓大時體溫計的示數(shù)高.
實(shí)驗推論：
在通電時間和內(nèi)阻相同時，電壓越大形成的熱量越多。
知識點(diǎn)二：焦耳定理
實(shí)驗表明：電壓通過導(dǎo)體形成的熱量跟電壓的二次方成反比，跟導(dǎo)體的阻值成反比，跟通電時間成反比。這就是焦耳定理。
公式：Q=I2Rt
單位：焦耳（J）
注意：
當(dāng)電壓通過導(dǎo)體時，假若電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時轉(zhuǎn)化成其他方式的能量，這么電壓形成的熱量Q就等于消耗的電能W，即
Q=W=Pt=UIt=I2Rt
如：電暖器，烤箱，電爐子等。
當(dāng)風(fēng)扇工作時，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為馬達(dá)的機(jī)械能：
電能=內(nèi)能+機(jī)械能
在象電吊扇、電動機(jī)這樣的家電里W＞Q熱
此時：W=Pt=UIt①，Q=I2Rt②。①②兩式就不能連等了！
問題解答：
為何電爐子工作時，電爐絲熱得紅腫而聯(lián)接的導(dǎo)線幾乎不熱？
導(dǎo)線與電爐絲串聯(lián)電壓相等，通電時間也相等，因為導(dǎo)線的內(nèi)阻很小，而內(nèi)阻絲的內(nèi)阻很大，在電壓、通電時間相同時，內(nèi)阻越大，形成的熱量越多，所以導(dǎo)線幾乎不熱。
典型例題
一臺電爐其內(nèi)部內(nèi)阻絲的內(nèi)阻R為43.08Ω，它與電源聯(lián)接的銅導(dǎo)線的總內(nèi)阻r只有0.02Ω，把它接到220V的家庭電路中，一分鐘內(nèi)電爐絲與導(dǎo)線上分別會形成多少熱量？
【解析】：導(dǎo)線與電爐是串聯(lián)的關(guān)系，所以其中的電壓為：I=U/R總=220V/(43.08Ω+0.02Ω)=5A,按照焦耳定理的公式得：
電爐形成的熱量：Q1=I2Rt=(5A)2×43.08Ω×60s=
導(dǎo)線上形成的熱量：Q2=I2rt=(5A)2×0.02Ω×60s=30J
從以上可以看出：電爐工作一會才會發(fā)燙，而聯(lián)接它的導(dǎo)線因為內(nèi)阻太小，在導(dǎo)線上形成的熱量就極少，因而也說明，家庭電路中的導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)使用銅導(dǎo)線，并且還要使用粗一些的導(dǎo)線才安全！
知識點(diǎn)三：電熱的借助與害處
電熱器的優(yōu)點(diǎn):清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以便捷地控制和調(diào)節(jié)體溫。
好多情況下我們并不希望用家電形成太多熱量而導(dǎo)致體溫過低。如：電視機(jī)的后蓋有好多孔，為了通風(fēng)散熱；筆記本運(yùn)行時要用微型電扇及時散熱等等，這種做法就是為了防止電熱引起的害處。
焦耳定理：
電壓通過導(dǎo)體形成的熱量跟電壓的二次方成反比，跟導(dǎo)體的內(nèi)阻成反比，跟通電時間成反比。這個規(guī)律叫焦耳定理。
公式：
1.實(shí)驗式：Q=I2Rt
2.推論式：
在純內(nèi)阻電路中，電壓通過導(dǎo)體的電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，這么電壓形成的熱量就等于消耗的電能，即Q=W=UIt
由于W=UItI=U/RU=IR所以W=I2Rt、W=U2t/R
又由于P=W/t所以W=Pt
純內(nèi)阻電路估算電壓形成的熱量，依照題目要求可選用下述公式或變式：
Q=W=UIt=I2Rt=U2t/R=Pt
純內(nèi)阻用家電
3.溫情提示：
在像電動機(jī)類的電路中，電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因為電動機(jī)的線圈也有阻值，不可防止形成熱能，所以W>Q=I2Rt不能用Q=UIt=Pt估算熱量.
非純內(nèi)阻用家電
電動機(jī)輸入電能=機(jī)械能+熱能
即：W電=W機(jī)+W熱
（UIt=W機(jī)+I2Rt）
單位：