九年级物理上册《第2节 电功率》教学课件 50页

第十八章 电功率 第 2 节 电功率 第一课时 第一课时 第二课时 人教 版 物理 九 年级 下册 电能表铝盘转动快慢跟接入电路中的用电器有关。 电路中的负载越大，电能表铝盘转动得越快 。 点击图片播 放实验视 频 1 . 知 道 电功率 的物理意义、定义、单 位； 理 解电功率的公 式 P = UI ， 并能进行简单的计 算 ； 理解和区分用电器的 额定功率 和 实际功率 。 2.  观察体验电能表盘转动快慢跟用电器功率的关系 ，体会比较和类比的科学方法。 分 别拿一只 9 W 的节能灯和 一只 1 0 00W 的电热水壶接在电路上，电能表铝盘转 动得快 慢不同，表明了什么 ？ 知识点 1 电功率 点击图片播 放实验视 频 实验现象 9W 节能灯 电能表铝盘转得 慢 1 000W 电热水壶 电能表铝盘转得 快 铝盘转得 慢 消耗电能 慢 电流做功 慢 铝盘转得 快 消耗电能 快 电流做功 快 结论 电流做功有快慢之分 节能灯上的“ 9W ”和电热水壶上的“ 1000W ”表示消耗电能的快慢，“ 1 000 W ”电热水壶比 “ 9 W ”灯泡消耗电能快！ 物理学中用 电功率 表示 消耗电能的快慢 ！ 表示电流做功的 快慢 。 　 　 常用单位： 1 kW = 10 3 W 1 W = 10 3 mW 用 P 表示。 单位： 瓦特 ，简称 瓦 ，符号是 W 。 电功率： 常见电功率值 空调的电功率比电视机的大 ，空 调一定比电视机消耗电能多吗？ 天河一号巨型计算机 4.04×10 6 W 液晶电视机 约100W 空 调 约 1 000W 排风扇 约20W 吸 尘 器 约800W 手 电 筒 约0.5W 电吹风机 约500W 计 算 器 约0.5mW 台式计算机 约200W 电 子 表 约0.01mW 用电器消耗电能的多少不仅与电功率有关，还与做功时间有关。 想一想 P = W t P = UI 又因为 W = UIt ，则 W —— 电功 t —— 时间 P —— 电功率 公式： 电功率 ： 等 于 电功与时间之比 。即电流在单位时间内完成的电功。 U —— 电压 ——V I —— 电流 ——A P —— 电功率 ——W 电功率的定义式和计算式 1 . 在 国际单位制中，式中 W 、 P 、 t 的单位分别是焦、瓦、秒。（ 1J=1W·s ） 2 . 如 果 P 和 t 的单位分别是 千瓦、小时 ，那么它们相乘之后，就得到电功另一个单位 —— 千瓦时（度） 。 W = Pt P = W t 知识点 2 “ 千瓦时 ” 的来历 电功 电功率 时间 W s J kW h kW·h 单位要统一。 1kW·h : 功 率为 1kW 的用电器工作 1h 所消耗的 电能 。 1. 某 电视机的电功率是 150W ，每天使用 3h ，一个月用电多少千瓦时？（按 30 天计算） 解： P = 1 50 W =0. 1 5k W t =3h×30=90h 一个月内消耗的电能 是： W = Pt =0.15kw×90h=13 .5 kW·h 由 变形，得 W = Pt P = W t 解题心得 若用小单位焦、瓦、秒来进行计算，会增大计算量。因此在解决此类问题时常用 大单位 来计算 。 2 . 1 度电可以供 40W 的灯泡工作多长时间？ 解： W =1 kW·h P = 4 0 W =0. 04 k W 思考： 1 度电可以供 100W 的灯泡工作 _______ h ， 可 以供 2 000W 的空调工作 _______h 。 10 0.5 t = 　 = 　　 = 　　　　 = 25 h W P 1 kW·h 40 W 1 kW·h 0.04 kW 想 想议 议 : 一 位电视记者在讲到某工厂上半年共 节 约 5 000kW·h 的时候，手举一只理发用电吹风机说：“我这只电吹风是 500 瓦的，也就是 0.5 千瓦，这个厂节省的电力可以开动 10 000 个这样的电吹风。”这位记者错在哪里 ？ 这 个记者的错误 ： 混 淆了 （电能） kW · h 与（电功率） kW 的关系。 正 确的说法 是：这些电能可以让功率为 0.5 kW 电吹风正常工作的时间是 : 原理： P = W t 测量工具 电能表 停表 测量方法 ： 让被测用电器 单独工作， 记录工作一段时间 t 内铝盘转动的 圈数 n 。 计算公式： （式中 N 为电路中消耗 1kW · h 电能电能表转动的次数） 点击图 片 演示实验 用电能表测量用电器的电功 率 3 . 小 明全家假期外出旅游 5 天 ，回到家时 发 现 忘记拔掉电视机的插头 ，电 视 机一 直 处 于 待机状态，其他电器的 插头 都已经拔掉 ， 此 时电能表的信息如图所示 ，为 了计算浪 费 了 多少电能，小明进行了如 下实 验探究： 让 电 视机处于待机状态，关闭 家中 其他电器 并 将 插头拔掉，观察到电能表 转动 一圈所用 的 时 间是4min，小明家的电视 机处 于待机状态时的 电功率 是 _________ W ，小 明家的电能表在外出旅游前的示数 应该是 。 5 5 3 1 6 2 解 ： （1）电能表转盘转1圈消耗的电能： W = kW•h= × 3.6×10 6 J=1200J， 电 视机的待机功率： P = = 5W =0.005kW； （ 2）5天时间电视机因待机消耗的电能： W 总 = Pt 总 = 0.005kW×5×24h= 0.6kW · h ， 小 明家的电能表在外出旅游前的示数 为 5316.8 kW•h 0.6kW•h= 5316.2 kW · h 。 P = UI I = U R P = I 2 R P = U 2 R 适用条件： 纯电阻电路 （普适公式） 对 于一段导体而言，知道 P 、 U 、 I 、 R 四个物理量中的任意两个，就可以选择对应的公式，来 计算 其他两 个量。 电功率计算的导出公式 例 题 夏 季是多雷电的季节，某次雷电的电流 约为2×10 4 A ，电压约1×10 8 V，放电时间约0.001s 。 这次雷电的电功率约 _______kW ，释放的电能约 _________J 。 解： P = UI = 1×10 8 V×2×10 4 A = 2×10 12 W= 2×10 9 kW W = Pt = 2×10 12 W ×0.001s = 2×10 9 J 2×10 9 2×10 9 电功率的计算 4. 一 个阻值为 10Ω 的定值电阻与一只灯泡 L 串联接到 4V 电源上，定值电阻的功率是 0.1W 。 求灯泡 L 的电功率 。 解析： 已知定值电阻的电阻值和功率，可根据 P = I 2 R 或 P = 求出通过定值电阻的电流或定值电阻两端的电压，然后利用串联电路的电流、电压特点求出灯泡两端的电压及通过的电流，最后根据 P = UI 求出灯泡的电功率 。 P L = U L I L =3V×0.1A=0.3W ． 解： 由 P = I 2 R 可得，通过定值电阻的电流： I R = =0.1A 根据 可得，定值电阻两端的电压： U R = I R R =0.1A×10Ω=1V 因 串联电路中总电压等于各分电压之和， 所 以灯 泡两端的电压 ： U L = U － U R =4V － 1V=3V 由于 串联电路中电流处处相等 ，所以 I L = I R =0.1A 灯泡 L 的电功率 ： 方法一： 因 串联电路中总电压等于各分电压之和 ，所以 ，灯泡两端的电压： U L = U － U R =4V － 1V=3V 由 于 串联电路中电流处处相等 ，所以 I L = I R =0.1A 灯泡 L 的电功率： P L = U L I L =3V×0.1A=0.3W 解： 由 P = 可得，定值电阻两端的电压： U R = =1V 根据 可得，通过定值电阻的电流： I R = =0.1A 方法二： （ 2019•齐齐哈尔）周末，妈妈在家用挂烫机熨烫衣物。善于观察的小华发现，当家里只有挂烫机单独使用时，30min后电能表示数由 变成了 ，则这段时间挂烫机消耗的电能为 _________ kW · h，挂烫机的实际功率为 __________ W。 0.6 1200 连接中考 W =( 124.1 － 123.5) kW · h =0.6 kW · h 0 1 2 3 5 0 1 2 4 1 3 . 某用电器的电阻为 100 Ω ，接 在电路中，通过它的电流是 1.2A ，则 该用电器的功率为 __________ W 。 2. 一把电烙铁接在220V的电路中，通过的电流是350mA，该电烙铁的电功率为 _______W 。 1 . 图 是测量 _________ 的仪表，该仪表的示数是 _________ kW·h；若 家庭电路中只有一台热水器在工作，该表中的金属盘在4min内转过240圈，则该热水器在这段时间内消耗的电能为 _______ kW·h，实际功率为 ________ W。 电功 0.1 1 500 2 01 3.6 77 144 基础巩固题 4 . 如 图所示，电源电压 U 为10V并保持不变，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。闭合开关S，当滑片P移至最左端时，灯泡正常发光，电流表示数为0.5A；当滑片P移至中点时，电流表示数为0.4A 。 则 （ 　　） A．电路消耗的最小功率为2.5W B．滑片P在中点时，灯泡消耗 的 功 率为2.4W C．滑片P在中点时，灯泡消耗的功率为3.2W D．滑片P在最左端时，2min内电流通过灯泡所做的功为10J B 最大 = 20Ω U =1 0 V I =0.4A 将 阻值为10Ω和20Ω的电阻 R 1 、 R 2 串联后接到3V的电源上，求： ①电阻 R 2 消耗的电功率; ②电阻 R 1 在2min内消耗的电能 。 ①电阻 R 2 消耗的电功率 : P 2 = I 2 R 2 =(0.1A) 2 × 20Ω =0.2W ②电阻 R 1 在2min内消耗的电能 : W 1 = I 2 R 1 t =(0.1A) 2 × 1 0Ω × 120s =12J 能力提升题 推出式： 意义 ：反映电流做功快慢的物理量 定义： 电功率 电功与时间的比值 定义 式 : P = W t P = UI 1 千瓦时 : 功率为 1 kW 的用电器使用 1 h 所消耗的电能。 P = I 2 R P = U 2 R 1 kW·h=1 kW×1 h （ W = Pt ） 第二课 时 额定电压、额定功率 大量的实验表明，在不同的电压下，同一个用电器的电功率不一样大；用电器实际的电功率随着它两端的电压而改变。 说 一个用电器的电功率是多 大 时 ，要 指明 工作电压 。 知识点 3 额定电压 额定功率 额定功率 —— 用电器在额定电压下工作时的功率 。 如节能灯上标 着 “ 220V 24W ”，表 示 额定电压是 220V ， 额定功率是 24W 。 额定电压 —— 用电器正常工作时的电压 。 用电器的铭牌上标有额定电压和额定功率 。 正常工作的条件 正常工作 性能 额定电压与额定功率 用滑动变阻器改变小灯泡（标有 “2V” ）两端的电压，观察小灯泡在不同电压下工作时的亮度情况。 实际电压 实际功率 亮暗程度 灯泡的亮度决定于实际功率 U 实 ＜ U 额 P 实 ＜ P 额 发光暗淡 U 实 = U 额 P 实 = P 额 正常发光 U 实 ＞ U 额 P 实 ＞ P 额 发光强烈 实际功率与额定功率 说明： 我们使用各种用电器一定要注意它的 额定电压 ，只有在额定电压下用电器才能正常工作。实际电压偏低，用电器的电功率低 ，不能正常工作。 用电器在高于额定电压的电压下工作时，有可能损坏用电器，缩短用电器的使用寿命 。 注意： 用电器的实际功率会随着实际电压的改变而改变；但 额定电压、额定功率 反映了用电器的规格和性能指标， 是不变的 。 归纳总结 1. 将标有“3.8V 0.3A”的小灯泡接在3伏电源两端 （　　） A．小灯泡的额定功率将变小 B．小灯泡的额定电流将变小 C．小灯泡的额定功率不变 D．小灯泡的额定电流将变大 C 与工作条件无关 2. 小 华同学出国旅游，将我国生产的如图所示的电热水壶带到了英国，却发现英国民用电压是 240V 。 在没有使用变压器的情况下，此电热水壶的实际功率将（　　） A．大于1500W B．等于1500W C．小于1500W D．条件不足，无法判断 A XX 牌电热水壶 型 号： XXXX 电 源： 220V 50Hz 额定功 率： 1500W P = I 2 R P = U 2 R P = UI 一只灯标有“ PZ220~100 ” ，它表示 ①灯的 额定电压： 220V ② 灯的 额定功率： 100W 电功率计算式的运用 ④灯泡的 额定电流 ： P 额 = U 额 I 额 I 额 = ③灯泡的 电阻 ： R U 额 2 P 额 = = R P 额 U 额 2 U 额 P 额 根据上述信息，可以求得哪些量？ = （ 220V ） 2 100W =484 Ω = 100W 220V =0.45A 例题 一 只标有 “ PZ220~40 ” 的灯泡，若现测得它两端的电压为 200V ，则这只灯泡的实际功率是多少 ？ ( 设它的电阻不随温度而变 化 ) 解： U 实 2 P 实 = R = （ 200V ） 2 1 210 Ω =33.1W 灯泡的电阻： = R P 额 U 额 2 = （ 220V ） 2 40W = 1 210 Ω 灯泡的实际功率： 思考： 若灯泡两端的电压为 110V 时，实际功率为多少？ 10W 3 ． 将一只标有 “6 V 3 W” 的灯泡 L 与电阻 R 串联，接入电压为 9 V 的电路中，灯泡恰好正常发光，求： （ 1 ）灯泡 L 的阻值； （ 2 ） 电阻消耗的功率。 解： （ 1 ）灯泡的电阻： = R L P L 额 U L 额 2 = （ 6V ） 2 3W =12 Ω （ 2 ）灯泡正常工作电流： I L 额 U L 额 P L 额 = 3W 6V =0.5A 通过电阻的电流： I R = I L 额 = =0.5A 电阻两端的电压： U R = U － U L =9V － 6V= 3V 电阻消耗的功率： P R = U R I L =3V × 0.5A = 1.5W 由 可 知， P = U 2 R 由此可知， 在并联电路中 ，电阻越小的支路电功率越大。 由 P = I 2 R 可知， 由此可知， 在串联电路中 ，导体的电阻越大电功率越大。 电压一定时，导体的电功率与电阻成反比 。 电流一定时，导体的电功率与电阻成正比 。 并联电路中， 各支路的电功率之比等于电阻的倒数比 。 串联电路中， 各导体的电功率之比等于电阻之比 。 串并联电路中的电功率分析 由 灯泡的铭牌可知， 25W 灯泡的电阻比 40W 的大。 两 灯泡并联时，由 可 知， 40W 的灯泡的功率大，发光更亮。 两 灯泡串联时，由 P = I 2 R 可知 ， 25W 的灯泡的功率大，发光更亮。 点击图片播 放实验视 频 串并联电路中的电功率分析 1. （ 2018 •宁夏）甲 灯标有“ 22V 2W ” ，乙灯标有“ 220V 100W ”，忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法中正确的是 （ ） A ．甲灯泡的功率一定小于乙灯泡的功率 B ．甲灯泡消耗的电能一定小于乙灯泡消耗的电能 C ．两灯串联在电路中，甲灯泡一定比乙灯泡亮 D ．两灯并联在电路中，甲灯泡一定比乙灯泡亮 D 实际功率决定于工作电压 = R 甲 P 额甲 U 额甲 2 = （ 22V ） 2 2W =242 Ω， 同理， R 乙 =484 Ω √ × × × 由 P = I 2 R ，电 阻大的功率大 由 , 电阻小的功率大 由 W=Pt 知：消耗的电能由实际功率和时间决定 连接中考 2. （2019 •自贡）某房间原来只接有一只标有“ PZ220 ~ 40 ”的灯泡，小明又用一只完全相同的灯泡，将它俩串联在一起，在电源电压不变的情况下，房间内的总亮度将（　　） A．变亮 B．变暗 C．不变 D ．无法确定 连接中考 二者平分电压，每个灯泡两端的电压均为 110V 由 可知，电压减半，功率变为原来的 ， 两灯泡的功 率均为 10W ，二者总功率为 20W ，因此 房间内的总亮度将变暗 。 B 3. （2019 •荆门）白炽灯A 标有 “ 220V 100W ” 字样 ，白炽灯B 标有 “ 220V 25W ” 字样， 设它们的电阻不随温度而变化，如果将它们串联起来，接在220V的电路中，A灯的电压为 _______ V，A与B的电功率之和为 ______ W。 连接中考 44 20 由 可知， 两电阻之比 R A : R B =1:4 根据串联分压可知： U A : U B =1:4 由 可知， P A 实 = P A 额 = × 100W=4W ； P B 实 = P B 额 = × 25W=16W ； A 与B的电功率之和 ： P A 实 + P B 实 = 4W+16W=20W 1 . 如 图所示电路中，电源电压保持不变，电阻 R 1 与 R 2 的阻值之比为 2 ∶ 1。开 关S断开时， R 1 与 R 2 的电功率之比为 ________ ；开关S闭合前后，电压表两次的示数之比为 _________ 。 2 ∶ 1 2 ∶ 3 2. 标有“6V 6W”和“3V 6W”的两只灯泡串联接入电路中，一个灯泡正常工作，另一个灯泡的实际功率不超过额定功率，则电源允许的最大电压是 ________ V，30s两只灯泡消耗的总的电能为 _______ J。 7.5 225 基础巩固题 3 . 如 图将标有“12V 6W”的灯泡L 1 和“12V 3W”的灯泡L 2 接在12V的电路中，闭合开关，不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法中正确的是（　　） A．电路总功率等于9W B ．电路总功率大于9W C．灯泡L 1 和L 2 一样亮 D ．灯泡L 2 比灯泡L 1 亮 D 基础巩固题 4 . 将 A、B两个灯泡，按图一、图二两种方式连接，已知 R A =4Ω、 R B =6Ω，电源电压相同，下面分析正确的是 （ 　 ） A．图一中A灯比B灯亮 B．图二中A灯比B灯亮 C．图一中A灯比图二中A灯亮 D．图一中的总功率比图二中的总功率要大 B 基础巩固题 5. 下表为某电饭锅的主要参数。由此可知，在额定电压下工作，通过电饭锅的电流约是多少 A ？电饭锅正常工作 0.4h ，消耗多少电能？如果工作电压是 209V ，那么电饭锅的实际功率是多少？ 额定电压 220V 额定功率 800W 额定频率 50Hz 额定容积 4L 解： （ 1 ）电饭锅的额定电流： I 额 = U 额 P 额 = 100W 220V = 0.45A （ 2 ）电饭锅消耗的电能： W = Pt =0.8kW × 0.4h= 0.32 kW·h U 实 2 P 实 = R = （ 209V ） 2 60.5 Ω =722W （ 3 ）电饭锅的电阻： = R P 额 U 额 2 = （ 220V ） 2 800W =60.5 Ω 电饭锅的实际功率： 如 图所示的电路中，电源电压为6V并保持不变，电压表的量程为 0 ~ 3V ，电流表的量程为 0 ~ 0.6A ，滑动变阻器的规格为“ 20Ω 1A ”，灯泡标有“5V　 2.5W”字 样。闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的位置 ，这 时通过灯泡的电 流为 多少？若 要求 两电表的示数均不超 过所 选量 程，灯泡 两 端电压不允许超过 额定 值 ，则 该电 路 消 耗的最大功率为 多少 ？（不考虑灯 丝 电 阻的变化） 能力提升题 （1）由 P = UI = 可得，灯泡的电阻 U 2 R R L = = = 10Ω U L 2 P L (5V) 2 2.5W 所 以，此时通过灯泡的电流： I L ′= I = = = 0.2A U R L + R 滑 6V 10Ω+20Ω （2）当电压表的示数 U L ′=3V时，通过灯泡的电流： U L ′ R L 3V 10Ω I L ″= = = 0.3A 因 电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以，电路中的最大电流 I 大 =0.3A，此时电路消耗的电功率最大， 则 P 大 = UI 大 =6V×0.3A=1.8W 电功率 额定电压 —— 用电器正常工作时的电压。 额定功率与实际功率 U 实 ＝ U 额 P 实 = P 额 U 实 ＜ U 额 P 实 < P 额 U 实 ＞ U 额 P 实 > P 额 额定功率 —— 用电器在额定电压下工作时的功率。 P = UI P = I 2 R P = U 2 R 适用于并联电路功率讨论 适用于串联电路功率讨论 作业 内容 教材作业 完成课后 “ 动手动脑学物理 ” 练习 自主安排 配套练习 册练 习