(一)教學(xué)目的
1.把握電功率的概念:曉得電功率的意義(反映電壓做功的快慢)、定義(電壓在單位時(shí)間內(nèi)所做的功)、公式(P=UI)和單位(瓦);能綜合運(yùn)用已學(xué)知識估算用家電(只限于一個(gè))的電功率問題。
2.理解額定電流、額定功率和實(shí)際功率的意義以及它們之間的關(guān)系。
(二)教具
1.標(biāo)有不同額定電流和不同功率的燈泡各一個(gè)。
2.45伏左右的電源一個(gè)。
3.安培計(jì)、伏特計(jì)、變阻器各一個(gè)。
4.燈管一個(gè)、導(dǎo)線若干。
(三)教學(xué)過程
1.備考提問
(1)電功大小與哪些有關(guān)?電功的公式和單位是哪些?(2)電力機(jī)車上的電動(dòng)機(jī)和風(fēng)扇上的電動(dòng)機(jī)。那個(gè)做的功多?
(引導(dǎo)中學(xué)生如下回答:不能確定電功率的公式和單位,由于未告訴各自做功的時(shí)間。在相同時(shí)間內(nèi),肯定電力機(jī)車做的功比風(fēng)扇大得多,但若果電力機(jī)車做功時(shí)間很短,風(fēng)扇工作時(shí)間很長,那就不一定了。)
2.引入新課
由備考提問自然引入:電力機(jī)車和風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)做功大小不好比較,那末它們做功到底有哪些不同呢?
(答:做功快慢不同電功率的公式和單位,電力機(jī)車在單位時(shí)間做的功多,風(fēng)扇在單位時(shí)間做的功少)
為表示電壓做功的快慢,引人電功率的概念。
3.講授新課
(1)電壓在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱作電功率。
這個(gè)單位時(shí)間就是一秒鐘,假如通電時(shí)間為t秒,電壓所做的功為W焦,則電功率是
P=W/t
∵W=UIt
∴P=UI
即電功率等于電流與電壓的乘積。
(2)電功率的單位。第一冊小學(xué)過功率的單位是瓦,即每秒鐘做功1焦其功率為1瓦。電功的單位也是焦,所以電功率的單位也是瓦。由P=UI可知:U的單位為伏,I的單位為安,P的單位就是瓦。(以上均采用邊講邊啟發(fā)的方法得出)
電功率的單位還有千瓦
1千瓦=1000瓦。
l焦=1瓦·l秒=1瓦·秒
如P取千瓦,t取小時(shí)為單位,則得一電功的新單位:千瓦時(shí)(kw·h)
1千瓦·時(shí)=1000瓦×3600秒=3.6×106瓦·秒
=3.6×106焦
聯(lián)系上節(jié)課講的電功單位“度”,可知
1千瓦·時(shí)=1度
注意:“度”是生活中的說法,今后一律用千瓦·時(shí)。(以上采用講授形式)
(3)例題《以下例題應(yīng)預(yù)先抄在小黑板上)。例①一只小燈泡所用的電流是:3伏,通過的電壓是0.3安。通電時(shí)間是100秒。求電壓所做的功和燈泡的電功率。
解I:由W=UIt=3伏×0.5安×100秒=150焦。
P=W/t=150焦/100秒=1.5瓦。
解Ⅱ:由P=UI=3伏×0.5安=1.5瓦。
W=P·t=l.5瓦×100秒=150焦。
兩種解法是一樣的,但解Ⅱ在估算上簡便些.
例②一只內(nèi)阻絲,接在40伏電路中,通過的電壓是安,內(nèi)阻絲的電功率是多少瓦?如把它接在20伏的電路中,內(nèi)阻絲的電功率又是多少?
解:接在40伏電路中的電功率
P=UI=40伏×5安=200瓦
接在20伏電路中的電功率
∵R=U/I=40伙/5安=8歐
I′=U/R=20伏/8歐=2.5安
∴P′=U′I′=20伏×2.5安=50瓦
可見:同一用家電(內(nèi)阻不變)所加電流增大到原先的1/2,則電功率降低到原先的1/4,即電功率與所加電流的平方成反比。
(例①解后應(yīng)指出思路和技巧,例②解后應(yīng)指出用家電的功率隨所加電流的變化而變化)
(4)從例②中可以看出,同一個(gè)用家電在不同電流下,電功率是不同的。但是為何日常使用的用家電都有一定的功率值呢?
(演示課本述說額定功率的實(shí)驗(yàn)。取一標(biāo)有電流和功率的小燈泡,分別接在標(biāo)定電流、高于標(biāo)定電流、低于標(biāo)定電流的電路中,觀察發(fā)光情況。最后接入220伏的照明電路中。燈泡澆毀)
所以我們說用家電的功率是多大時(shí),必須指明電流是多少。因?yàn)檎彰麟娐冯娏鞫际?00伏,所以我們說15瓦的電燈。1000瓦的路燈,40瓦的日光燈等等,都是指在220伏電流時(shí)的功率。但在那些用家電上必須同時(shí)注明電流和功率。
(出示各類用家電,讓中學(xué)生認(rèn)明標(biāo)記)
不同廠家生產(chǎn)的用家電上的標(biāo)記太原小異,如40瓦電燈泡,標(biāo)記為“220伏40瓦”、“”、“PZ220梍40”等等。用家電上標(biāo)定的電流和功率稱作額定電流和額定功率。用家電只有在額定電流下工作,其功率才是額定功率,只有在這些情況下使用,用家電工作才是正常的。比如電燈在額定電流下正常發(fā)光,若電流高于額定電流,就發(fā)光黯淡,低于額定電流就發(fā)光強(qiáng)烈,時(shí)間長了就容易燒壞,若遠(yuǎn)低于額定電流,就立刻被毀;因而,使用用家電時(shí),一定不要使電流低于額準(zhǔn)電流。
%額定電流和額定功率是一切用家電的重要性能指標(biāo),通常都標(biāo)在用家電上或使用說明書中。
(5)一些家電設(shè)備的功率。
(按照學(xué)生日常用到的家電設(shè)備舉例)
強(qiáng)調(diào):
①家用家電的額定電流均為220伏。
②小燈泡只標(biāo)有額定電流如“1.5V”、“2.5V”、”3.8V”等。
最后強(qiáng)調(diào):功率大說明單位時(shí)間做功多,功率表示了電家電做功本領(lǐng)的大小。如電爐1500瓦比500瓦發(fā)熱快,電燈100瓦瓦比40瓦發(fā)光強(qiáng)等。
4.鞏固練習(xí)
(l)本節(jié)課文中的例題(讓中學(xué)生不看書,自己解下來,之后和課本解法對照)
(2)有一標(biāo)記為“12V3W”的燈泡,接在15伏電流的電路中:①如果鎢絲內(nèi)阻不變,燈泡的功率是多少?②實(shí)際上鎢絲內(nèi)阻是隨氣溫下降而減小的。設(shè)這時(shí)鎢絲內(nèi)阻是正常使用時(shí)內(nèi)阻的1.2倍,燈泡的實(shí)際功率是多少?
解:①燈絲額定電壓I=P/U=3瓦/2伏=0.25安
鎢絲內(nèi)阻R=U/I=12伏/0.25安=48歐
電流為15伏時(shí)的電壓
I1=15伏/48歐=5/16安
∴.功率P1=5/16安×5伏=4.7瓦
②燈絲實(shí)際內(nèi)阻R′=l.2R=1.2×48歐=57.6歐
實(shí)際通過的電壓
I2=15伏/57.6歐=0.26安
實(shí)際功率是P2=15伏×0.26安=3.9瓦
說朋:在功率的估算中通常不考慮內(nèi)阻變化的影響。但在電燈的使用中,電流不同燈泡的色溫不同,鎢絲氣溫差異較大,故阻值的變化亦較大。因而,使用電流高下額定電流時(shí),實(shí)際功率高于估算值;反之,實(shí)際功率低于估算值。(本題第2問,也可改為定性說明題而不做估算,可視中學(xué)生接受能力而定)
5.課外作業(yè):本自習(xí)題一第2、3題。
6.板一書設(shè)計(jì)
電功率
定義:電壓在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。
公式:P=UI或P=W/t
單位:1瓦=1伏·安=1焦/秒
l千瓦=1000瓦
電功單位:1焦=1瓦·秒
1千瓦時(shí)=1000瓦×3600秒=3.6×106=1度。
額定電流和額定功率。
(四)構(gòu)想、體會(huì)
電功率是中學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因?yàn)閮?nèi)容較多,估算較復(fù)雜,要安排三節(jié)課能夠完成:這一節(jié)講電功率的意義、公式及額定功率的意義及其適用條件,后繼兩節(jié)課為實(shí)驗(yàn)和估算。三節(jié)課的知識內(nèi)涵和深度是相同的、只是從不同方面來強(qiáng)化和鞏固,使中學(xué)生達(dá)到對電功率的理解和把握。
這節(jié)課從實(shí)際的大小不同的電動(dòng)機(jī),它們工作有哪些不同引入新課,這樣既突出了電功率的意義,也突出了電功率和電功的區(qū)別。
在講過電功率的公式和單位后,沒有采用課本的例題,而另編了兩道較淺的例題:例①意在使中學(xué)生理解電功率和電功都有兩個(gè)多項(xiàng)式(P=W/t=IU,W=IUt=Pt)和兩種算法;例②意在使中學(xué)生理解電功率大小隨所加電流而變,為順利過渡到額定功率的討論提供預(yù)備知識。課本的例題是聯(lián)系實(shí)際照明電路的題,估算較復(fù)雜,題的內(nèi)容也統(tǒng)包含了這節(jié)課的全部知識,因而用作授完新課后的鞏固練習(xí)。這樣就使整堂課中的例題和練習(xí),都不是無的放矢,而是為教學(xué)目的服務(wù),與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合,成為推動(dòng)教學(xué)的有力工具。
最后鞏固練習(xí)中,提出了燈泡的功率隨電流變化。而電流變化又將導(dǎo)致鎢絲氣溫變化,進(jìn)而造成鎢絲阻值變化。阻值變化又影響實(shí)際功率的大小,這是一道聯(lián)系已學(xué)知識的擴(kuò)充加深的題。在教學(xué)中可視中學(xué)生情況而定:如中學(xué)生都是優(yōu)等生,可做定量估算。對通常中學(xué)生可做定性說明。
這節(jié)課的難點(diǎn)是中學(xué)生對額定電流、額定功率與實(shí)際電流、實(shí)際功率混淆不清,解題中需把電功率公式和歐姆定理公式反復(fù)運(yùn)用,愈發(fā)導(dǎo)致了困難。解決這一困難,一是要把有標(biāo)記的燈泡接入不同電流的演示實(shí)驗(yàn)做好,二是解題中要分步估算,把每一步的已知哪些求哪些講清楚。因?yàn)橹笥幸还?jié)課專門講估算,因而本節(jié)課的練習(xí)應(yīng)以直接用公式的簡單估算為主。
注:本學(xué)案根據(jù)的教材是人教社高中數(shù)學(xué)課本第二冊第九章