電功率的計算教學(xué)設(shè)計

時間：2024-08-04 10:22:06 學(xué)人智庫我要投稿

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　　電流在單位時間內(nèi)做的功叫做電功率。小編收集了電功率的計算教學(xué)設(shè)計，歡迎閱讀。

電功率的計算教學(xué)設(shè)計

　　整體設(shè)計

　　《電功率》一章是初中電學(xué)的重要內(nèi)容，是初中電學(xué)知識學(xué)習(xí)的核心。而本節(jié)內(nèi)容是本章的重點，學(xué)好本節(jié)內(nèi)容是掌握好本章知識的關(guān)鍵。本節(jié)內(nèi)容較多，包括：建立電功率的概念；根據(jù)P＝Wt公式進(jìn)行有關(guān)計算；額定功率和實際功率；電功率的測量和利用公式P＝UI的計算。

　　本節(jié)教學(xué)可分為4部分：

　　1．電功率。在學(xué)生的潛意識中，常認(rèn)為用電器的瓦數(shù)越大越費電，即將消耗電能的快慢與消耗電能的多少相混淆。教學(xué)中可通過將不同瓦數(shù)的燈泡分別接入電路中進(jìn)行實驗現(xiàn)象的觀察，引導(dǎo) 學(xué)生對實驗現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)致的分析，使學(xué)生正確理解電功率的概念。在此基礎(chǔ)上可通過問題引出電功率的計算，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識電功率的單位。

　　教材通過小資料介紹了常用“家用電器的電功率”，這些數(shù)值對很多學(xué)生來說非常陌生，應(yīng)使學(xué)生通過閱讀對用電器的電功率分類了解，尤其要知道哪些用電器屬于大功率用電器。

　　2．“千瓦時”的來歷。對于此知識點，教材通過公式W＝Pt直接介紹“千瓦時”的來歷，簡單易懂。教學(xué)中可讓學(xué)生推導(dǎo)千瓦時與焦耳的換算關(guān)系，加深對這兩個單位的理解。還要讓學(xué)生知道通常在哪些情況下使用公式W＝Pt，并增加適量練習(xí)，以提高學(xué)生正確使用該公式求解某些問題的能力。

　　3．“額定功率”和“實際功率”�？此坪芎唵蔚闹R點，但學(xué)生接受起來卻有一定的困難，是初中電學(xué)中的難點之一。突破方法：充分利用好演示實驗。實驗一：分別觀察同一燈泡在額定電壓、略高于額定電壓和略低于額定電壓這三種情況下的發(fā)光情況，三次所觀察到的亮度是用電器在各實際功率下所顯示出的亮度，由此得出額定電壓、實際電壓、額定功率和實際功率的概念；實驗二：探究額定電壓相同而額定功率不同的兩個燈泡（“220 V 40 W”和“220 V 15 W”）并聯(lián)和串聯(lián)接入電壓是220 V的電路中的發(fā)光情況，引導(dǎo)學(xué)生分析討論兩盞燈發(fā)光時的實際電壓、實際功率與額定電壓、額定功率的關(guān)系。最終使學(xué)生明確：用電器只有在額定電壓下才能正常工作，只有用電器正常工作時實際功率才等于額定功率。燈泡的實際功率影響燈泡的亮度。

　　4．電功率的測量。由前面的實驗學(xué)生很自然地能想到燈泡的實際電壓影響了燈泡實際功率的大小，電壓越大，實際功率越大。根據(jù)歐姆定律，我們還可以知道當(dāng)電阻不變時，通過燈絲的電流大小與燈泡兩端的電壓大小成正比，它們都直接影響燈泡的實際功率。由此可推知，電功率P與燈泡兩端的電壓U和燈泡中的電流I有關(guān)系，由實驗證明它們之間的關(guān)系滿足：P＝UI。

　　由于下一節(jié)學(xué)生將運用伏安法直接測量小燈泡在不同電壓下工作時的實際功率，所以有必要在本節(jié)教學(xué)中對伏安法測電功率進(jìn)行深入討論，為下一節(jié)實驗探究留出更充裕的時間。

　　教學(xué)重點：

　　掌握電功率的概念，理解額定電壓與額定功率，理解電功率和電流、電壓之間的關(guān)系。

　　教學(xué)難點：

　　理解電功率和電流、電壓之間的關(guān)系，能綜合運用學(xué)過的知識解決簡單的電功率問題。

　　課時安排：1課時

　　三維目標(biāo)

　　一、知識與技能

　　1．知道電功率的定義、定義式、單位；

　　2．理解額定電壓與額定功率；

　　3．會用電功率的公式P＝UI進(jìn)行簡單計算；

　　4．能綜合運用學(xué)過的知識解決簡單的電功率問題。

　　二、過程與方法

　　1．觀察體驗電能表鋁盤轉(zhuǎn)動的快慢跟用電器電功率的關(guān)系；

　　2．觀察體驗用電器的額定功率與實際功率的關(guān)系。

　　三、情感態(tài)度與價值觀

　　感受科學(xué)就在我們生活中。

　　課前準(zhǔn)備

　　簡易家庭電路示教板：接有電能表，一個保險盒，一個開關(guān)，一個15 W電燈泡和一個100 W的電燈泡（包括燈座），一個插座；學(xué)生用穩(wěn)壓電源、直流電流表、電壓表、導(dǎo)線若干、開關(guān)、額定電壓為2。5 V的小燈泡一個、節(jié)能型電燈一只（功率16 W）、教學(xué)課件等。

　　教學(xué)設(shè)計

　　[導(dǎo)入新課]

　　方案1：實驗導(dǎo)入

　　引導(dǎo)：學(xué)過了電能和電能表后，誰觀察過電能表的轉(zhuǎn)動情況？不同時刻、不同家庭的電能表轉(zhuǎn)動得一樣快嗎？

　　演示實驗：在電能表后分別接不同的燈泡，一只燈泡上標(biāo)有“220 V 15 W”，另一只燈泡上標(biāo)著“220 V 100 W”，接通電源，發(fā)現(xiàn)后者比較亮的燈泡電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動得快，而前者比較暗的轉(zhuǎn)動得慢。

　　同是燈泡，為什么有的消耗電能快，有的消耗電能慢呢？為了描述用電器消耗電能時的這種差別，我們引入一個新的物理量——電功率。

　　方案2：調(diào)查導(dǎo)入

　　我們在學(xué)過電能表后，同學(xué)們一定觀察了同學(xué)家或自己家的電能表。是不是可以把觀察的結(jié)果和大家交流一下呢？

　　在學(xué)生匯報交流之后，老師提取精華進(jìn) 行一個綜述。電能表有時候轉(zhuǎn)得快，有時候轉(zhuǎn)得就比較慢。一般是晚上轉(zhuǎn)得快一些，白天轉(zhuǎn)得較慢。電能表轉(zhuǎn)的快慢和用電器的多少及用電器的種類有關(guān)系。

　　今天我們就通過實驗來證明大家觀察到的現(xiàn)象準(zhǔn)不準(zhǔn)。

　　[推進(jìn)新課]

　　一、電功率

　　1．通過觀察、實驗、討論，引出電功率

　　用課件展示右圖，介紹燈泡上的銘牌中參數(shù)的意義。

　　“220 V 15 W”中的“220 V”是燈泡的電壓，“15 W”又表示什么呢？

　�。ㄈ舨捎脤�(dǎo)入方案2，則要進(jìn)行下面的演示實驗）

　　演示實驗：分別拿一只15 W和一只100 W的燈泡，接在電路上，比較電能表鋁盤轉(zhuǎn)動的快慢。

　�。�1）先將15 W的電燈接入電路，合上開關(guān)，燈發(fā)光，同學(xué)們觀察電能表轉(zhuǎn)動情況。

　　（2）將15 W的燈泡取下，換上100 W的燈重復(fù)第一步實驗。

　　學(xué)生觀察并比較兩次轉(zhuǎn)動快慢情況。

　　現(xiàn)象：電能表第二次比第一次轉(zhuǎn)動得快。

　　學(xué)生分析觀察到的實驗現(xiàn)象，討論得出下列結(jié)論：

　　結(jié)論：電能表鋁盤走得快慢不同，表示用電器消耗電能的快慢不同。在相同時間內(nèi)，鋁盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)不同。鋁盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)直接反映用電器消耗電能的多少，而在相同時間內(nèi)鋁盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，則反映用電器工作時消耗電能的快慢。在物理學(xué)中，用電功率表示消耗電能的快慢。

　　2．通過問題討論、深入理解電功率

　　有的學(xué)生此時可能要提出問題：若使100 W的燈泡通電20 s，使15 W的燈泡通電1 h，是不是還是瓦數(shù)大的費電呢？通常講的100 W的燈泡比15 W的燈泡費電是指什么？

　　教師可借機引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，最后學(xué)生再充分發(fā)表自己的看法，然后教師進(jìn)行總結(jié)點評。

　　總結(jié)：在物理學(xué)中，用電功率（electric power）表示消耗電能的快慢。電功率用P來表示，它的單位是瓦特，簡稱瓦，符號是W。前面提到的100 W、15 W說的就是燈泡的電功率。

　　要想比較兩盞燈所消耗的電能的多少，只要看一下兩盞燈通電時電能表鋁盤所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)就行了。瓦數(shù)大的燈泡若通電時間短，所消耗電能也不會比瓦數(shù)小的燈泡多，也就是說用電器所消耗電能的多少不僅與用電器的電功率大小有關(guān)，還與通電工作時間的長短有關(guān)。

　　通常講的100 W的燈泡比15 W的燈泡費電是指在相同時間內(nèi)電功率大的消耗的電能多。

　　3．電功率的定義、公式

　　在上述討論的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生得出：電功率的大小等于它在1秒內(nèi)所消耗的電能。如果在“t”這么長的時間內(nèi)消耗的電能為“W”，那么這個用電器的電功率“P”就是：

　　P＝Wt

　　其中：W表示消耗的電能，單位是J；t表示所用的時間，單位是s；P表示用電器的功率，單位是W。

　　公式在使用過程中單位要統(tǒng)一，只有用電器在1 s內(nèi)消耗的電能是1 J時，其電功率才是1 W（1 W＝1 J/s）

　　注意：要讓學(xué)生深刻理解此公式的意義。

　　4．電功率的單位及換算

　　課件展示：瓦（W）千瓦（kW） 1 kW＝1 000 W

　　要求：應(yīng)明確他們之間的進(jìn)率。

　　5。了解常見的電功率

　　用課件展示“小資料”（見下圖），引導(dǎo)學(xué)生分析：在這個資料中你可以得到什么信息？

　　家用電器的電功率

　　空調(diào) 約1 000 W

　　微波爐約1 000 W

　　電爐約1 000 W

　　電熱水器約1 000 W

　　吸塵器約800 W

　　電吹風(fēng)機約500 W

　　電熨斗約500 W

　　洗衣機約500 W

　　電視機約200 W

　　電子計算機約200 W

　　抽油煙機約140 W

　　電冰箱約100 W

　　電扇約100 W

　　手電筒約0。5 W

　　計算器約0。5 mW

　　電子表約0。01 mW

　　總結(jié)：1。各種不同的用電器，電功率一般不同；2。工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的用電器，功率往往很大。而像一些小型的電器，如計算器等，電功率很小。

　　6．即學(xué)即練

　�。�1）以下家用電器正常工作時，電功率大約為1 kW的是（）

　　A．微波爐 B．電冰箱 C．電風(fēng)扇 D．電視機

　�。�2）小明利用電能表測某家用電器的電功率。當(dāng)電路中只有這個用電器工作時，測得在15 min內(nèi)，消耗電能0。2 kWh，這個用電器可能是（）

　　A．電飯煲 B．電冰箱 C．電視機 D．收音機

　　答案：（1）A （2）A

　　二、“千瓦時”的來歷

　　學(xué)生閱讀教材了解“kWh”的來歷，說說自己的理解。

　　學(xué)生總結(jié)：功率的單位還可以用千瓦（kW），如果時間的單位取小時（h），由公式P＝Wt變形后得到W＝Pt，這時電功W的單位就是“kWh”。

　　1 kWh就是功率為1 kW的用電器使用1 h所消耗的電能。

　　多媒體課件展示：

　　例題：某電視機的電功率是250 W，每天使用3 h，一個月用電多少千瓦時？（按30天計算）如果時間單位用秒，1個月電能消耗多少焦耳？

　�。ü膭钔瑢W(xué)們用不同的解題方法來解答）

　　解：P＝250 W＝0。25 kW

　　t＝3 h×30＝90 h＝3。24×105 s

　　由P＝Wt得W＝Pt

　　所以一個月內(nèi)消耗的電能是：

　　W＝Pt＝250 W×3。24×105 s＝8。1×107 J＝22。5 kWh

　　強調(diào)學(xué)生注意：kW和kWh是兩個不同的物理量的單位，一定要注意區(qū)分。

　　即學(xué)即練（多媒體課件展示）

　　1．晶晶的爸爸從國外帶回來一個電飯鍋，電飯鍋上標(biāo)著“110 V 1 000 W”。則該電飯鍋正常工作1 min，消耗的電能是（）

　　A．6×104 J B．1。1×105 J

　　C．6。6×106 J D．545。4 J

　　2．某型號電冰箱主要技術(shù)參數(shù)如下表所示．此電冰箱連續(xù)使用一個月（按30天計）消耗的電能為________。

　　表1 ××型號電冰箱主要技術(shù)參數(shù)

　　型號 BCD—196

　　電源（AC） 220 V/50 Hz

　　輸入總功率 105 W

　　耗電量 0。69 kWh/24 h

　　總有效容積 196 L

　　氣候類型 ST

　　防觸電保護(hù)類型 Ⅰ

　　制冷劑 R134a

　　冷凍能力 4。0 kg/24 h

　　重力 24 kg

　　答案：1。A 2。20。7 kWh

　　三、“額定功率”和“實際功率”

　　設(shè)問：通常我們說這個燈泡的電功率是40 W，那個電烙鐵的電功率是60 W，并沒有明確地指明電壓。在不同的電壓下，同一個用電器的電功率總是一樣大嗎？

　　學(xué)生議論紛紛，各執(zhí)己見。

　　演示實驗1：取一個標(biāo)有額定電壓、額定功率的燈泡（如教材中“36 V 25 W”），先使它在額定電壓下工作，觀察其發(fā)光情況。并交代此時燈泡處于正常工作狀態(tài)，所觀察到的亮度是燈泡在正常工作時的發(fā)光情況，即功率是25 W時的發(fā)光情況（注意：要將燈泡的發(fā)光情況與燈泡的實際功率掛鉤）。再將它分別接在低于額定電壓和略高于額定電壓的電路中工作，觀察其發(fā)光情況。

　�。ㄗ⒁猓阂�?qū)W生說明三次觀察到的現(xiàn)象都是用電器在實際電壓下的工作情況，三次所觀察到的亮度是用電器在不同的實際功率下所顯示的亮度）

　　學(xué)生討論回答：什么是額定電壓、實際電壓、額定功率、實際功率，教師最后總結(jié)說明。

　　演示實驗2：

　　取“220 V 40 W”和“220 V 15 W”的兩盞燈泡，將它們并聯(lián)接入電壓為220 V的電路中。

　　接入前先讓學(xué)生猜想：可能是哪一盞燈較亮？

　　學(xué)生觀察其發(fā)光情況，可以看到：兩盞燈都正常工作時，40 W燈比15 W燈亮，此時兩盞燈的實際電壓都等于額定電壓，兩盞燈的實際功率等于額定功率。

　　演示實驗3：

　　取“220 V 40 W”和“220 V 15 W”的兩盞燈泡，將它們串聯(lián)接入電壓為220 V的電路中。

　　接入前先讓學(xué)生猜想：可能是哪一盞燈亮？

　　學(xué)生觀察其發(fā)光情況，可以看到：15 W燈竟然比40 W燈亮！

　　引導(dǎo)學(xué)生分析討論此時兩盞燈的實際電壓、實際功率與額定電壓、額定功率的關(guān)系。

　　總結(jié)：用電器正常工作時的電壓叫額定電壓，用電器在額定電壓下的功率叫額定功率。我們在使用各種用電器時一定要注意它的額定電壓，只有用電器在額定電壓下工作時它才能正常工作。用電器在實際電路中工作時所消耗的功率叫實際功率。實際電壓低，實際功率也就低，用電器不能正常工作。實際電壓偏高，長期使用會影響用電器的壽命，還可能燒壞用電器。

　　多媒體課件展示下表，進(jìn)行總結(jié)歸納。

　　U實與U額的關(guān)系 P實與P額的關(guān)系

　　U實＝U額 P實＝P額

　　U實＜U額 P實＜P額

　　U實＞U額 P實＞P額

　　在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步展示不同用電器的銘牌上所顯示的用電器的額定電壓、額定功率及所表示的物理含義。

　　一種洗衣機的銘牌一種微波爐的銘牌

　　通過介紹用電器的銘牌，使學(xué)生明確用電器只有在額定電壓下才能正常工作，只有用電器正常工作時實際功率才等于額定功率。

　　教師介紹穩(wěn)壓器的作用。

　　當(dāng)實際電壓低于220伏或高于220伏的時候，穩(wěn)壓器可以讓電壓保持在220伏，這樣對你使用的電器有保護(hù)作用，能讓用電器在電壓不穩(wěn)的情況下正常工作，在電壓高的時候，電器也不會燒壞。

　　想想議議：學(xué)生思考討論教材上的兩個問題，然后由學(xué)生進(jìn)行解答。

　　對于第1題，可引導(dǎo)學(xué)生通過計算得出正確結(jié)論。

　　解：220 V÷36 V≈6。11＞6

　　所以把7個串聯(lián)起來，即再串上6個。

　　對于第2題，這是一個在電視中曾出現(xiàn)的錯誤使用物理概念的例子。這個記者把電功率和電能混淆了，“kWh”是電能的單位，而“kW”和“W”是電功率的單位。

　　四、電功率的測量

　　引導(dǎo)：同學(xué)們已經(jīng)掌握了電能、電功率的知識，了解了它們之間的區(qū)別和聯(lián)系，在上節(jié)課中也已經(jīng)知道用電能表可以來測量用電器消耗電能的多少。電功率能不能測量，該如何測量呢？

　　是不是有“功率表”這樣的儀表，接入電路后，直接測量功率？要是有就非常便利了�，F(xiàn)在只有秒表和電路中連著的電能表，要讓同學(xué)們幫助我測我家電視機的電功率，能行嗎？大家仔細(xì)觀察電功率定義式：P＝Wt，想一想。

　　學(xué)生討論分析，紛紛發(fā)表自己的看法。大多數(shù)學(xué)生會想到下述方法：

　　因為P＝Wt，只要能測出電視機消耗的電能和消耗電能所用時間，就能算出它的電功率。

　　理論依據(jù)已經(jīng)有了，那么具體怎么操作呢？先記下電能表的示數(shù)，然后讓電視機工作。工作一段時間后，再記錄電能表的示數(shù)，記下工作了多長時間，將單位統(tǒng)一，利用P＝Wt做計算就可以了。

　　有的學(xué)生對這種方法的可行性會提出質(zhì)疑：電視機工作時，冰箱啟動了，還有一盞燈亮著，這樣測準(zhǔn)嗎？所以測量時，其他電器必須關(guān)掉，只讓電視機工作，測出來的才是電視機消耗的電能。

　　教師提示：這樣操作到底可不可行，希望同學(xué)們回去自己試驗，并能找出說明書，對照測量是否準(zhǔn)確。

　　引導(dǎo)：除了上述方法外，有沒有更方便的方法呢？

　　學(xué)生自學(xué)教材上“電功率的測量”。

　　教師提示：要注意這種測量方法的測量依據(jù)或者說測量原理。

　　測量原理就是公式P＝UI。根據(jù)此公式只要用電壓表測出用電器兩端電壓，用電流表測出流過用電器的電流，就能算出電功率。

　　提醒同學(xué)們一定要注意符號的意義和單位，公式中電流、電壓、功率的單位都只能用安培、伏特、瓦特。

　　例題：某家庭節(jié)能燈的額定功率為11 W，使用時通過的電流是多少毫安？

　　解：家庭電路電壓U＝220 V，P＝11 W

　　由P＝UI可得：I＝PU

　　I＝PU＝11 W220 V＝0。05 A＝50 mA。

　　拓展深化

　　每個家庭都需要照明的電燈，目前市場上既有白熾燈，又有電子節(jié)能燈，究竟哪一種燈更好呢？某中學(xué)的同學(xué)在課外調(diào)查中就這個問題進(jìn)行了調(diào)查，了解到的情況如下：60 W的白熾燈與11 W的電子節(jié)能燈發(fā)光效果相當(dāng)，他們選擇其中的一組進(jìn)行研究，收集了如下表中的數(shù)據(jù)：

　　項目額定電壓（V）額定功率（W）壽命（h）單價（元）當(dāng)?shù)仉娰M（元）

　　白熾燈 220 60 1 000 1。5 0。58

　　電子節(jié)能燈 220 11 5 000 30 0。58

　　請根據(jù)表中所列的數(shù)據(jù)，說明你應(yīng)該選擇何種照明燈具更經(jīng)濟(jì)。（要求寫出所依據(jù)的物理原理和必要的文字說明）

　　解：由P＝Wt可得：W＝Pt

　　白熾燈工作1 000 h所消耗的電能：

　　W1＝P1t1＝0。06 kW×1 000 h＝60 kWh

　　白熾燈工作1 000 h所要交的電費：60×0。58元＝34。8元

　　使用白熾燈照明5 000 h所用的花費：（1。5＋34。8）×5元＝181。5元

　　電子節(jié)能燈工作5 000 h所消耗的電能：

　　W2＝P2t2＝0。011 kW×5 000 h＝55 kWh

　　電子節(jié)能燈工作5 000 h所要交的電費：55×0。58元＝31。9元