第3章

能量的轉(zhuǎn)化與守恒第6節(jié)

電能學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解電功的概念，知道電功的單位，列舉決定電功大小的因素。2.知道用電器消耗的電能可以用電功來(lái)度量。3.了解電能表上各參數(shù)的含義，會(huì)根據(jù)電能表做簡(jiǎn)單的計(jì)算。4.理解電功率的概念，掌握電功率和電功的基本計(jì)算。5.會(huì)使用電流表和電壓表測(cè)定小燈泡的電功率，能區(qū)分用電器的額定電壓和實(shí)際電壓，額定功率和實(shí)際功率。6.熟悉常用電熱器，知道電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)。7.理解焦耳定律，能利用焦耳定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。知識(shí)點(diǎn)1

電能與電功

重點(diǎn)1.電能（1）教材第109頁(yè)讀圖：電能的利用電視機(jī)脫排油煙機(jī)應(yīng)急燈電暖器用電器消耗電能的過(guò)程，就是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程，消耗了多少電能就有多少電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能。

定義電流所做的功叫做電功實(shí)質(zhì)電流做功的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程。電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的多少可以用電功來(lái)度量。如電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，說(shuō)明電流對(duì)電動(dòng)機(jī)做了功單位2.電功3.電能的計(jì)量工具——

電能表（也叫電度表）（1）作用：計(jì)量用電器在一段時(shí)間內(nèi)消耗的電能。（2）讀數(shù)方法：電能表在一段時(shí)間內(nèi)前后兩次示數(shù)的差值,就是這段時(shí)間內(nèi)用電的度數(shù)，即這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能。（3）電能表上所標(biāo)參數(shù)的物理意義參數(shù)物理意義（4）其他電能表

4.用電能表測(cè)量電路消耗電能的方法（1）讀數(shù)法：電能表在一段時(shí)間內(nèi)前后兩次讀數(shù)之差，就是這段時(shí)間內(nèi)電路消耗電能的總量。（2）計(jì)算法：可通過(guò)轉(zhuǎn)盤所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)(或指示燈閃爍的次數(shù))間接計(jì)算出電路消耗的電能。如參數(shù)為1600r/(kW·h)的電能表，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)80轉(zhuǎn)消耗的電能為：。典例1

小明同學(xué)觀察到自己家的電能表的表盤如圖所示，并得到了下列結(jié)論，你認(rèn)為正確的是(

)C

知識(shí)點(diǎn)2

電器的電功率

重點(diǎn)1.電功率定義意義描述電流做功的快慢單位計(jì)算公式

2.額定電壓和額定功率的相關(guān)量

額定電壓額定功率額定電流實(shí)際電壓實(shí)際功率

額定功率實(shí)際功率區(qū)別概念用電器在額定電壓下工作時(shí)的電功率用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的電功率是否變化是唯一的,不隨實(shí)際電壓的改變而改變不是唯一的,不同的電壓值,對(duì)應(yīng)的實(shí)際功率不相同聯(lián)系1.凡是用電器銘牌或說(shuō)明書上標(biāo)注的電壓、電流、電功率等的值，都是額定值。2.在使用用電器時(shí)，應(yīng)盡量保證用電器兩端的電壓等于或接近其額定電壓，這樣才能使用電器更好地發(fā)揮作用，延長(zhǎng)其使用壽命。4.常見(jiàn)電器設(shè)備的功率電器功率（瓦）電器功率（瓦）電器功率（瓦）電子表0.001普通照明燈泡電熨斗半導(dǎo)體收音機(jī)家用電冰箱電飯煲21寸彩色電視機(jī)90臺(tái)式電腦家用空調(diào)日光燈吸塵器800家用電烤爐

C

[解析]

燈泡的亮度取決于其實(shí)際功率的大小。無(wú)論額定電壓如何，額定功率如何，在沒(méi)有損壞的前提下，只要燈泡的實(shí)際功率相等，其發(fā)光的亮度就相同。知識(shí)點(diǎn)3

電功率和電功的計(jì)算

重點(diǎn)1.教材第112頁(yè)探究：影響電功率大小的因素提出問(wèn)題小燈泡的電功率跟哪些因素有關(guān)？建立假設(shè)（1）小燈泡的電功率跟電壓有關(guān)，電壓越高，電功率就越大。（2）小燈泡的電功率跟電流有關(guān)，電流越大，電功率就越大設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究電功率與電流的關(guān)系探究電功率與電壓的關(guān)系如圖所示，將兩只不同的小燈泡并聯(lián)，目的是控制它們兩端的電壓相同，比較通過(guò)兩只小燈泡的電流大小和亮度（亮度反映實(shí)際功率的大小）。觀察兩只小燈泡的暗亮，并記錄兩只電流表的示數(shù)，把觀察結(jié)果記錄在下表中如圖所示，將兩只不同的小燈泡串聯(lián)，目的是控制它們兩端的電流相同，比較通過(guò)兩只小燈泡的電壓大小和亮度（亮度反映實(shí)際功率的大小）。觀察兩只小燈泡的暗亮，并記錄兩只電壓表的示數(shù)，把觀察結(jié)果記錄在下表中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________分析與論證小燈泡的電功率大小跟小燈泡兩端的電壓、通過(guò)小燈泡的電流有關(guān)。在電壓相等的情況下，通過(guò)小燈泡的電流越大，小燈泡的電功率越大；在電流相等的情況下，小燈泡兩端的電壓越高，小燈泡的電功率越大2.電功率的計(jì)算公式（1）計(jì)算式：實(shí)驗(yàn)表明，用電器的電功率等于用電器兩端電壓與通過(guò)用電器電流的乘積，即

電路中電功率關(guān)系的三個(gè)推論

額定功率和實(shí)際功率的相關(guān)計(jì)算（純電阻電路）

3.電功的計(jì)算

（2）兩個(gè)重要推導(dǎo)公式電路中電功關(guān)系的三個(gè)推論1.串、并聯(lián)電路電功的特點(diǎn)

串聯(lián)電路并聯(lián)電路分析

串聯(lián)電路并聯(lián)電路推論12.串、并聯(lián)電路電功的分配關(guān)系（僅適用于純電阻電路）推論2串聯(lián)電路中電流通過(guò)各電阻所做的功與其電阻值成正比推論3并聯(lián)電路中電流通過(guò)各電阻所做的功與其電阻值成反比4.電功和電功率的區(qū)別與聯(lián)系

電功電功率區(qū)別定義電流通過(guò)導(dǎo)體或用電器所做的功電功與時(shí)間之比物理意義電功是表示電流做功多少的物理量電功率是表示電流做功快慢的物理量實(shí)質(zhì)電流做功的過(guò)程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程，電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能電流通過(guò)導(dǎo)體或用電器時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)消耗電能的多少

電功電功率區(qū)別計(jì)算公式?jīng)Q定因素由電壓、電流和通電時(shí)間三個(gè)因素決定由電壓、電流決定單位聯(lián)系注意電功率大,電流做功不一定多；電功率小,電流做功不一定少5.伏安法測(cè)量小燈泡的電功率（1）教材第114頁(yè)實(shí)驗(yàn)：測(cè)定小燈泡的電功率

實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量小燈泡的額定功率和小燈泡不在額定電壓下工作時(shí)的實(shí)際功率，并加以比較實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）按照?qǐng)D甲所示電路圖連接好實(shí)物圖，如圖乙所示；_____________________________________________________________________________________（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使其連入電路的阻值最大，檢查電路連接無(wú)誤后閉合開(kāi)關(guān)；（3）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端的電壓約為小燈泡額定電壓的五分之四，記下電壓表與電流表的示數(shù)和小燈泡的發(fā)光情況；（4）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端的電壓等于其額定電壓，記下電壓表與電流表的示數(shù)和小燈泡的發(fā)光情況；實(shí)驗(yàn)過(guò)程（5）繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端的電壓約為小燈泡額定電壓的1.2倍，記下此時(shí)電壓表與電流表的示數(shù)和小燈泡的發(fā)光情況；（6）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理器材；（7）計(jì)算出三種情況下小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論（2）實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)正確選擇實(shí)驗(yàn)器材正確連接電路和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作

伏安法測(cè)電功率和測(cè)電阻的異同

伏安法測(cè)電功率伏安法測(cè)電阻不同點(diǎn)原理數(shù)據(jù)處理測(cè)量小燈泡的電功率時(shí)，不能求平均值，多次測(cè)量是為了求不同電壓下小燈泡的電功率多次測(cè)量取平均值作為待測(cè)電阻的阻值，是為了減小測(cè)量誤差相同點(diǎn)電路圖

伏安法測(cè)電功率伏安法測(cè)電阻相同點(diǎn)所測(cè)物理量實(shí)驗(yàn)方法伏安法6.伏安法測(cè)小燈泡電功率的過(guò)程中常見(jiàn)故障的判斷（1）斷路類（2）短路類（3）滑動(dòng)變阻器類（4）電表指針偏轉(zhuǎn)類

0.75

（4）

他利用已測(cè)出的幾組數(shù)據(jù)求出了小燈泡的電阻，發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻值是變化的。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是________________________________。小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大[解析]

由于小燈泡的電阻隨溫度升高而增大，因此測(cè)出的小燈泡的電阻是變化的。（5）

在完成該實(shí)驗(yàn)后，把小燈泡換成一個(gè)定值電阻，還可探究___（選填“A”或“B”）的關(guān)系。A.電流與電阻

B.電流與電壓B[解析]

把小燈泡換成定值電阻，改變電阻兩端電壓并測(cè)出通過(guò)電阻的電流，可以探究電流與電壓的關(guān)系，故選B。測(cè)小燈泡電功率的特殊方法

知識(shí)點(diǎn)4

常用電熱器1.電流的熱效應(yīng)定義電流通過(guò)各種導(dǎo)體時(shí)，會(huì)使導(dǎo)體的溫度升高，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)實(shí)質(zhì)電流通過(guò)導(dǎo)體發(fā)熱的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程應(yīng)用

___________________________________________________________________________________________________說(shuō)明

電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體一般是由電阻大、熔點(diǎn)高的金屬導(dǎo)體制成的。2.教材第116頁(yè)活動(dòng)：探究影響電熱的因素提出問(wèn)題電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱的多少跟哪些因素有關(guān)呢？猜想與假設(shè)（1）與通電時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)；（2）與導(dǎo)體的電阻大小有關(guān)；（3）與電流大小有關(guān)設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)如圖所示，2只燒瓶?jī)?nèi)裝有煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶?jī)?nèi)各裝1根阻值不同的鐵絲R甲和R乙，且R甲>R乙。燒瓶與玻璃管相當(dāng)于液體溫度計(jì)，只要比較2根玻璃管內(nèi)液面上升的高度，就可以比較出液體溫度上升的高低，進(jìn)而比較2根電阻絲放出熱量的多少設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（1）將2根電阻絲串聯(lián)在電路中，標(biāo)出2根玻璃管內(nèi)液面的位置。（2）閉合開(kāi)關(guān)，記下電流表的讀數(shù)。（3）經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，標(biāo)出2根玻璃管內(nèi)液面的位置。（4）比較2根玻璃管內(nèi)液面上升的高度，發(fā)現(xiàn)甲燒瓶中玻璃管液面上升的高度較乙燒瓶中的多，可以推測(cè)得出：當(dāng)電流相等時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。（5）當(dāng)2根玻璃管中的液面降回到原來(lái)的高度后，減小滑動(dòng)變阻器的阻值，閉合開(kāi)關(guān)，記下電流表的讀數(shù)。（6）經(jīng)過(guò)與第一次相同時(shí)間的通電后，標(biāo)出甲瓶（或乙瓶）玻璃管內(nèi)液面的位置。設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（7）與上次甲（或乙）瓶玻璃管內(nèi)液面上升的高度相比，此次甲（或乙）瓶玻璃管內(nèi)液面上升較高，可以推測(cè)得出：當(dāng)電阻相等時(shí)，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量就越多。（8）由常識(shí)可知，在電流、電阻相同情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量越多實(shí)驗(yàn)結(jié)論電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電阻、通過(guò)導(dǎo)體的電流和通電時(shí)間有關(guān)，導(dǎo)體的電阻越大、通過(guò)導(dǎo)體的電流越大、通電時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量就越多典例4

在“探究電流熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，小余等同學(xué)經(jīng)過(guò)討論，設(shè)計(jì)并連接的電路如圖所示。請(qǐng)你回答下列問(wèn)題：（1）甲、乙兩個(gè)裝置是______（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）的，這樣連接的目的是___________________________________________。因此，圖示的電路是為了探究電流熱效應(yīng)與______（選填“電阻”或“電流”）的關(guān)系。串聯(lián)的電流相等、通電時(shí)間相同電阻

控制通過(guò)電阻絲（2）通過(guò)比較__________________，可以比較裝置中電阻的大小。若甲裝置中電阻絲的電阻比乙裝置中的大，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象是_______________________________。由此得出的結(jié)論是________________________________________________________。電壓表示數(shù)的大小甲裝置中溫度計(jì)的示數(shù)升

電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，通電導(dǎo)體產(chǎn)生的[解析]

甲、乙裝置串聯(lián)連接就是為了保證通過(guò)電阻絲的電流相等以及通電時(shí)間相同，而甲、乙裝置中兩根電阻絲的阻值不同，故圖示的電路是在探究電流熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系。甲、乙裝置兩端各并聯(lián)一個(gè)電壓表就是為了通過(guò)比較兩電壓表的示數(shù)，來(lái)比較甲、乙裝置中兩根電阻絲阻值的大小。

高得多

熱量越多3.焦耳定律（1）焦耳定律的內(nèi)容英國(guó)物理學(xué)家焦耳做了大量實(shí)驗(yàn)，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(shí)間的關(guān)系，從而得到了焦耳定律。內(nèi)容電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電時(shí)間成正比計(jì)算公式單位（2）焦耳定律公式的理論推導(dǎo)焦耳定律可通過(guò)理論推導(dǎo)得出，假設(shè)當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則有電流產(chǎn)生的熱量（Q）=電流所做的功（W）,結(jié)合歐姆定律可得Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。當(dāng)消耗的電能全部用來(lái)產(chǎn)生熱量時(shí)，根據(jù)電功公式和歐姆定律推導(dǎo)出來(lái)的電流發(fā)熱規(guī)律與焦耳通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的焦耳定律是一致的。（3）理解和應(yīng)用焦耳定律應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題①公式中各物理量都是對(duì)同一段電路或同一導(dǎo)體而言的。②運(yùn)用公式時(shí)，各物理量要轉(zhuǎn)換成國(guó)際單位制單位后再代入公式計(jì)算。

純電阻串、并聯(lián)電路中電熱與電阻的關(guān)系

電功電功率電熱適用范圍基本公式普遍適用導(dǎo)出公式適用于純電阻電路

（1）燈泡正常工作時(shí)的電阻。

題型

1

電能表

★★

100.5

題型

2

額定功率和實(shí)際功率

★★★

1.81.8

題型

3

電功的計(jì)算

★★★

題型

4

電熱的比值計(jì)算

★★★

A

題型

5

燈泡亮度與功率的關(guān)系

★★★

DA.串聯(lián)時(shí)，兩燈都能正常發(fā)光B.串聯(lián)時(shí)，甲燈比乙燈更亮C.并聯(lián)時(shí)，通過(guò)兩燈的電流相等D.并聯(lián)時(shí)，甲燈的實(shí)際功率比乙燈的實(shí)際功率大

題型

6

電功率的比值計(jì)算

★★★

電壓

題型

7

動(dòng)態(tài)電路中的電功率

（培優(yōu)）

★★★★

D

題型

8

測(cè)電功率時(shí)的實(shí)驗(yàn)故障分析

★★★

（1）請(qǐng)你在實(shí)物圖中把電壓表連入電路。

（2）閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到最____端，這樣做能對(duì)電路起______作用。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器的另一個(gè)作用是___________________________________________。右保護(hù)電路中的電流）[解析]

閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)處于最大阻值處，因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器電阻絲的左下接線柱接入電路，所以滑片應(yīng)移到最右端?；瑒?dòng)變阻器連入電路的電阻最大，此時(shí)電路中的電流最小，這樣做可以對(duì)電路起保護(hù)作用。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，可改變小燈泡兩端的電壓及電路中的電流，以便完成實(shí)驗(yàn)。改變小燈泡兩端電壓（或改變（3）若開(kāi)關(guān)閉合后，電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)為零，可能的原因是_____________或____________。小燈泡短路電壓表斷路[解析]

電流表有示數(shù)，電路通路，如果小燈泡不亮，則小燈泡短路，電壓表測(cè)導(dǎo)線兩端的電壓，示數(shù)為零；如果小燈泡正常發(fā)光，則電壓表斷路。題型

9

伏安法測(cè)小燈泡的電功率

★★★★

（1）根據(jù)電路圖，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的器材連接成完整的電路。連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于________________（選填“斷開(kāi)”或“閉合”）狀態(tài)。斷開(kāi)

電流表

（3）改變滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值，通過(guò)三次測(cè)量得到表中三組數(shù)據(jù)，再求出平均值得出小燈泡的額定功率。這種方法對(duì)嗎？______。為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。次數(shù)電流表示數(shù)/A額定功率12.00.20.422.50.240.632.80.250.7不對(duì)

因?yàn)轭~定功率是用電器在額定電壓下工作時(shí)的功率，額定功率是唯一的。當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變化時(shí)，小燈泡兩端的電壓也變化，小燈泡的實(shí)際功率也隨之變化，因此不能用多次測(cè)量求平均值的方法求小燈泡的額定功率

0.6

大[解析]

由表格中數(shù)據(jù)知，小燈泡兩端的電壓越大，它的實(shí)際功率越大，小燈泡就越亮。題型

10