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(共61張PPT)
第二節(jié) 電功率
第十五章 電功和電熱
逐點
導(dǎo)講練
課堂小結(jié)
作業(yè)提升
學(xué)習(xí)目標(biāo)
課時講解
1
課時流程
2
電功率
額定功率與實際功率
電功率的測量
知識點
電功率
知1－講
感悟新知
1
1. 物理意義 表示電流做功的快慢.
2. 公式 (1)定義式：P= Wt.(2)基本公式：P=UI.(3)推導(dǎo)公式：P= =I2R.
知1－講
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推理結(jié)果
功的公式代入功率的定義式，則有P=== UI.
將歐姆定律公式或變形公式代入功率基本公式，則有P=UI=U=；P=UI=IRI=I2R.
推理思考 功率公式P=UI 和P= =I2R 分別是如何推導(dǎo)出來的？
知1－講
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3. 單位
(1)國際單位：瓦特，簡稱瓦，符號W；1 W=1 V·A.
(2)常用單位：千瓦(kW)，1 kW =1 000 W.
4. 電功率計算的要點
(1) 基本公式P=UI 和定義式P=Wt普遍適用；推導(dǎo)公P=
=I2R，只適用于電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路(俗稱純電阻電路).
知1－講
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(2) 用P=UI= =I2R 計算時，電壓的單位是V、電流的單位是A、電阻的單位是Ω，計算結(jié)果電功率的單位才是W.
(3) 用P= 計算時，如果電功(能)的單位是kW·h，時間的單位取h，則電功率的單位就是kW，運用這套單位往往可簡化計算.
知1－講
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發(fā)散結(jié)果
1 W=1 J/s=1 A2 Ω=1 V2 Ω－1(或V2/Ω).
發(fā)散思考 結(jié)合電功率的推導(dǎo)公式說明1 W 還等于什么？
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知1－練
[泰州期中改編] 如圖1 所示，新能源電動汽車正在充
電，充電過程中電動汽車的電池相當(dāng)于電路中的______(填“電源”“開關(guān)”或“用電
器”)；假如這輛新能源電動汽車的電
池容量為48kW·h, 充電功率為6000W，
大約需要______h才能充滿.
例 1
用電器
8
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知1－練
解題秘方：電池容量單位是kW ·h，期望計算結(jié)果的單位是h．將電功率的單位換算成kW，代入公式P= 可以簡化計算.
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知1－練
解析：新能源電動汽車正在充電，充電過程中電動汽車的電池消耗了電能，相當(dāng)于電路中的用電器；
充電功率6 000 W=6 kW；電池充滿電需要的時間約t===8 h.
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1.2023 年3 月26 日晚，小明家參與了長春市“地球一小時”活動，在熄燈一小時的時間里，共節(jié)省了0.5 kW·h 的電能，合________J，可供40 W 的燈泡正常工作________ h.
1.8×106
12.5
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知1－練
如圖2 所示，電源兩端的電壓保持不變，電阻R1 的阻值為20Ω,電阻R2 的阻值為30Ω，當(dāng)閉合開關(guān)S 時，電流表的示數(shù)為0.2A. 求：
例2
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解題秘方：先計算出電源兩端的電壓和干路電流，然后利用公式P=UI 計算電路消耗的總功率.
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(1)電源兩端的電壓U.
解：電源兩端的電壓U=I2R2=0.2 A×30 Ω=6 V.
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(2)電路消耗的總功率P.
解：通過R1 的電流I1= = =0.3 A，
干路電流I=I1+I2=0.3 A+0.2 A=0.5 A，
則電路消耗的總功率P=UI=6 V×0.5 A=3 W.
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2. 手機待機時間為自動充電時間的50 倍．已知手機在待機狀態(tài)下消耗電能的功率為0.2 W，充電器的充電電流為2.0 A，則充電器的充電電壓為( )
A.2 V B.3 V C.4 V D.5 V
D
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小林家住農(nóng)村，他家的廁所離房子有一段距離，為了方便和節(jié)能， 他用阻值為1210Ω的燈泡， 阻值為1210Ω的電阻和開關(guān)S1、S2 設(shè)計了一個電路，電路圖如圖3 所示.
例 3
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天黑后，當(dāng)無人上廁所時，要求燈光較暗，但能起到指示作用，此時開關(guān)_______________(填開關(guān)S1 和S2 的通斷情況)，此時燈泡消耗的電功率為________W.
Sl 閉合、S2 斷開
10
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解析：當(dāng)無人上廁所時，要求燈光較暗，但能起到指示作用，此時開關(guān)Sl 閉合、S2 斷開，燈泡與電阻串聯(lián)，此時電路中的電流
I= == A，此時燈泡消耗的電功率P=I2RL=(A)2×1 210 Ω=10 W.
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知1－練
3. 如圖4 所示， 標(biāo)有“6 V 6 W”字樣的小燈泡L1 和標(biāo)有“6 V 3 W”字樣的小燈泡L2，串聯(lián)后接在電源電壓為
6 V 的電路中(溫度對燈絲電阻的影響忽略不計)，閉合開關(guān)后，通過燈L1 的電流______通過
燈L2 的電流， 燈L1的實際功率______
燈L2的實際功率.( 均填“大于”“小
于”或“等于”)
等于
小于
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[中考·常州] 如圖5 所示的電路，R1的阻值為15Ω，閉合開關(guān)S，電流表的示數(shù)為0.3A,電壓表的示數(shù)為3 V，則R2 的阻值為______Ω,電路總功率為______ W.
例4
10
1.5
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解析：由圖可知，兩個電阻并聯(lián)，電流表測通過R2 的電流，電壓表測電源電壓，R2 的阻值R2= =
=10 Ω, 電路總功率P 總= + =
+=1.5 W.
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4. 某型號電飯鍋有“高溫擋” 和“ 低溫擋”兩個擋位， 其原理如圖6 所示，若已知電阻R0=44 Ω，R=2 156 Ω.該電飯鍋低溫擋的功率是________W.
22
知識點
額定功率與實際功率
知2－講
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2
1. 額定功率
(1)用電器在額定電壓下工作時的功率叫作額定功率.
(2) 額定電壓和額定功率標(biāo)在用電器的銘牌或說明書上. 如表所示，儲水式電熱水器的額定電壓為220 V, 額定功率為3 000 W.
知2－講
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儲水式電熱水器
型號 額定電壓 220 V~
額定容量 80 L 額定頻率 50 Hz
額定最高溫度 75 ℃ 額定功率 3 000 W
防水等級 IP×4 額定內(nèi)壓 0.8 MPa
出廠編號 X X X X
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2. 實際功率
(1)用電器實際工作時的功率叫作實際功率，這時用電器兩端的電壓叫作實際電壓.
(2)用電器在額定電壓下工作時，實際功率等于額定功率.
知2－講
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深度思考 (1)實際功率和額定功率與電壓之間各是什么關(guān)系？
深度理解
用電器的額定功率固定不變，不隨電壓的變化而變化；一般用電器的實際功率隨電壓的升高而增大，隨電壓的降低而減小．
知2－講
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(2)小燈泡的亮度是由額定功率決定的，還是由實際功率決定的？
深度理解
燈泡的亮度是由燈泡的實際功率決定的，實際功率越大，燈泡越亮．
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[ 襄陽期末] 小萌在更換某節(jié)能燈時發(fā)現(xiàn)燈泡上標(biāo)有“220V11W”的字樣．下列說法中正確的是( )
A. 該節(jié)能燈只能在220V電壓下工作
B. 該節(jié)能燈的實際功率是11W不變
C. 該節(jié)能燈每秒消耗的電能是11J
D. 該節(jié)能燈正常發(fā)光時的功率是11W
例 5
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解題秘方：用電器銘牌信息標(biāo)識的是額定電壓和額定功率，用電器正常工作時，實際電壓等于額定電壓，實際功率等于額定功率.
解析：“220 V”為該節(jié)能燈正常工作時的電壓；該節(jié)能燈在220 V 電壓下工作時的實際功率才是11 W，實際功率隨電壓的變化而變化.
答案：D
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5.[中考·廣西] 小明發(fā)現(xiàn)家里的白熾燈突然變亮，主要原因可能是白熾燈的( )
A. 額定電壓變大
B. 實際電壓變大
C. 額定功率變小
D. 實際電壓變小
B
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[ 德州校級期中] 燈泡L1、L2 分別標(biāo)有“220V 100W”
“220V 40W”的字樣，將它們接入220V的電路中，則( )
A.L1、L2 并聯(lián)時，L1 比L2 亮
B.L1、L2 并聯(lián)時，亮度相同
C.L1、L2 串聯(lián)時，L1 比L2 亮
D.L1、L2 串聯(lián)時，亮度相同
例6
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解題秘方：知道兩燈的額定電壓、額定功率，利用R= 比較電阻大小．燈泡的亮暗取決于燈泡的實際功率，并聯(lián)時運用P= 判斷實際功率(亮度)，串聯(lián)時運用P=I2R 判斷實際功率(亮度).
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解析：兩燈并聯(lián)在220 V的電路中，實際功率等于額定功率，L1 因?qū)嶋H功率大而亮度大．由R= 可知，兩燈的額定電壓相同，燈泡L1 的額定功率較大，電阻較小；兩燈泡串聯(lián)起來接入220 V 的電路中，通過它們的電流相等，根據(jù)P=I2R 可知，L1的電阻小，實際功率小而亮度較暗.
答案：A
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6. 如圖7 所示，燈泡L1標(biāo)有“6 V 3 W”，L2標(biāo)有“6 V 2 W”字樣，電源電壓6 V 恒定不變．閉合開關(guān)S，忽略溫度對燈絲電阻的影響， 則甲、乙兩電路中流過L1 的電流之比I1∶ I 1 ′= ______，
L2 消耗的實際功率P2
______(填“＞”“=”
或“＜”)P2′.
2∶5
＜
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知2－練
[德州統(tǒng)考一模] 將“12V 12W”的小燈泡L1 和
“12V 6W”的小燈泡L2 串聯(lián)起來，直接接到電壓恒定的電源兩端. 開關(guān)閉合后，恰好有一個小燈泡正常發(fā)光，而另一個小燈泡比正常發(fā)光時暗些，則正常發(fā)光的小燈泡是______，電源電壓是______ V，發(fā)光較暗的小燈泡的實際功率是______ W.(燈絲電阻不變)
例 7
L2
18
3
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知2－練
解題秘方：根據(jù)額定電壓和額定功率，運用公式P=UI 變形計算燈泡的額定電流，運用公式R= (或R=)計算燈泡的電阻；兩燈串聯(lián)時，只能額定電流小的燈泡正常發(fā)光；基于上述計算結(jié)果結(jié)合串聯(lián)電路的特點、歐姆定律和功率公式推算電源電壓和另一個小燈泡的實際功率.
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知2－練
解析：燈L1 正常發(fā)光時的電流I1= = =1 A, 電
阻R1= = =12 Ω； 同理燈L2 正常發(fā)光時的電流I2=0.5 A，燈L2 的電阻R2=24 Ω．L2 的額定電流小于L1 的額定電流，兩燈泡串聯(lián)時，只能L2 正常發(fā)光，即串聯(lián)電路的電流I=0.5 A，電源電壓U=IR=I(R1+R2)=0.5 A×(12 Ω+24 Ω)=18 V；
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知2－練
由公式P=I2R 可知電阻小的燈泡L1 發(fā)光暗，則其實際功率P1′=I2R1=(0.5 A)2×12 Ω=3 W.
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知2－練
7.[ 常德期中] 在如圖8 所示的電路中，白熾燈泡L 上標(biāo)有“6.3 V 0.3 A”字樣，電源兩端的電壓恒為7.5 V，滑動變阻器的最大電阻值為10 Ω. 設(shè)燈L 的電阻保持不變，求：
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知2－練
(1)燈L 的電阻值；
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知2－練
(2)燈L 正常工作時，滑動變阻器接入電路中的電阻值；
感悟新知
知2－練
(3)當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為9 Ω 時，燈泡L 的實際電功率．
知識點
電功率的測量
知3－講
感悟新知
3
實驗設(shè)計：如圖9 所示的是測量小燈泡功率的電路. 運用電壓表和電流表分別測量小燈泡兩端的電壓U 和電流I，運用公式P=UI 計算燈泡的功率. 測量時，
通過滑動變阻器改變燈泡兩端的電壓，
測量燈泡兩端的電壓為額定電壓時的功
率，以及高于和低于額定電壓時的功率.
知3－講
感悟新知
實驗思考 運用電壓表、電流表測量小燈泡的電功率和測量小燈泡的電阻有哪些異同點？
實驗要點
相同點：電路連接相同、通常都能由待測元件規(guī)格選擇適當(dāng)?shù)碾姳砹砍獭⒍疾荒苡嬎悴煌妷合鹿β屎碗娮璧钠骄档龋?br/>不同點：用于計算測量結(jié)果的公式不同.
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知3－練
[ 杭州校級一模] 在“測量小燈泡的電功率”實驗中，實驗室提供的實驗器材如下：
例4
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知3－練
A. 待測小燈泡一個(額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω)；
B. 電源一個(電壓為6V)；
C. 電流表一個(量程0 ～ 0.6A和0 ～ 3A)；
D. 電壓表一個(量程0 ～ 3V和0 ～ 15V)；
E. 滑動變阻器(最大阻值為10Ω，額定電流為1A)；
F. 開關(guān)一個，導(dǎo)線若干
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知3－練
解題秘方：選擇電表量程的思路：根據(jù)小燈泡標(biāo)注的額定電壓(或額定電流)判斷電壓表(或電流表)的量程；根據(jù)小燈泡額定功率或電阻的大致范圍，運用有關(guān)公式推算額定電流(或額定電壓)判斷另一個電表的量程.
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知3－練
(1)圖甲是已經(jīng)完成部分連線的實物電路圖，請用筆畫線代替導(dǎo)線將實物電路連接完整(要求當(dāng)滑動變阻器的滑片P 向C 端移動時，接入電路的電阻變小)；
解：如圖11 所示.
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知3－練
解析：小燈泡的額定電壓為3.8 V，則電壓表應(yīng)選擇
0~15 V 的量程，電阻約為10 Ω，則小燈泡的額定電流大約為I 額=0.38 A，即電流表應(yīng)選擇0 ～ 0.6 A 的量程；由滑片P向C 端移動時，接入電路的電阻變小，可知滑動變阻器選擇C接線柱, 電路連接如圖.
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(2)電路連接完成之后，在開關(guān)S 閉合之前，從安全性原則出發(fā)，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P 置于______(填“C”或“D”)端；
D
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(3)正確連接電路后，閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電壓表有示數(shù)但電流表無明顯示數(shù)，且移動滑動變阻器滑片P 時，兩表示數(shù)均無顯著變化．造成這一現(xiàn)象的原因可能是______；
A. 小燈泡發(fā)生短路 B. 小燈泡發(fā)生斷路
C. 滑動變阻器發(fā)生短路 D.滑動變阻器發(fā)生斷路
B
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解析：該實驗的電路屬于串聯(lián)電路，電流表與小燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表與小燈泡并聯(lián)．當(dāng)小燈泡不發(fā)光，且電流表無明顯示數(shù)時，電路中發(fā)生了斷路，而電壓表有示數(shù)，且移動滑動變阻器滑片P 時，兩表示數(shù)均無顯著變化，則原因可能是與電壓表并聯(lián)的小燈泡發(fā)生了斷路，故B 正確.
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(4)排除故障繼續(xù)實驗，閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器滑片P，當(dāng)電壓表讀數(shù)U=3.8V時，小燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)如圖乙所示，則可以求得小燈泡的額定功率P0=______W.
1.14
解析：圖乙中電流表的示數(shù)為0.3 A，則小燈泡的額定功率P0=U額I額′=3.8 V×0.3 A=1.14 W.
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8.[中考· 威海] 實驗室購買了一批規(guī)格為“2.5 V 0.8 W”的小燈泡，物理興趣小組的同學(xué)通過測量小燈泡的額定功率來鑒別燈泡是否符合規(guī)格．他們準(zhǔn)備了如下器材：電源(電壓恒為6 V)、開關(guān)、滑動變阻器(“20 Ω 1 A”)、電流表各1 個，導(dǎo)線若干.
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知3－練
(1)若要完成此實驗， 還需要的器材是 ________； 請在圖12甲所示的虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖.
電壓表
解：如圖所示．
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知3－練
(2)按正確的電路圖連接好電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡強烈發(fā)光后立即熄滅，造成這種現(xiàn)象的原因可能是_____________________________________________ .
連接電路前，滑動變阻器滑片沒有滑至阻值最大處
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(3)問題解決后繼續(xù)實驗，當(dāng)小燈泡兩端電壓為2.5 V 時，電流表示數(shù)如圖乙所示，此時電路中的電流為_______A，小燈泡的電功率為__________ W，小燈泡是否符合規(guī)格？__________.
0.32
0.8
符合規(guī)格
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(4)興趣小組按上述操作測量了這批小燈泡在電壓為2.5 V 時的電功率，發(fā)現(xiàn)其中一些小燈泡不符合規(guī)格，如果問題出在鎢絲的制作環(huán)節(jié)，其原因可能是______________
__________________.
制作鎢絲時，
鎢絲橫截面積不合格
電功率
電功率
定義、定義式
物理意義
額定功率
公式
推導(dǎo)式
額定電壓
正常工作時的電流

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