【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.理解電功率的概念，知道電功率表示消耗電能的快慢；
2.知道電功率的單位W、kW；
3.理解用電器的額定功率，知道額定功率是在額定電壓下工作時(shí)的功率；
4.會(huì)用功率的公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算；
5.掌握測(cè)量小燈泡電功率的方法。
【要點(diǎn)梳理】
要點(diǎn)一、電功率的基本概念
1.物理意義：電功率是表示電流做功快慢的物理量。電流做功越快，電功率就越大，電流做功越慢，電功率就越小。
2.定義：電功率等于電功與時(shí)間的比
3．單位：瓦(W)、千瓦(kW) 1kW=103W
4．定義公式：
W——電流所做的功(消耗的電能)——焦(J)——kW·h
t——所用的時(shí)間 ——秒(s)——h
P——用電器的功率 ——瓦(W)——kW
要點(diǎn)詮釋：
1．kW·h是電功的單位，是由電功率的單位KW和時(shí)間的單位h組成的復(fù)合單位。
2．據(jù)公式P=W/t得W=Pt。 P的單位用kW，t的單位用h，則電功(電能)的單位為kW·h，由此可知1kW·h就是功率為1KW的用電器使用1h所消耗的電能。
3．kW·h和J的換算關(guān)系：1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J。
要點(diǎn)二、電功率的公式推導(dǎo)
1．計(jì)算電功率最常用的基本公式：P=IU 該公式表明：用電器的電功率P等于通過(guò)用電器的電流I和用電器兩端的電壓U的乘積。
2．公式變形：
3．推導(dǎo)公式：
要點(diǎn)三、額定電功率和實(shí)際電功率
1．額定電壓與額定功率：


2．實(shí)際電壓與實(shí)際功率：
（1）實(shí)際電壓：用電器工作時(shí)兩端的電壓 ，
可能大于 ，可能等于 ，可能小于。
（2）實(shí)際功率：實(shí)際功率是指用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的功率；用電器的實(shí)際功率可能大于額定功率，可能等于額定功率，可能小于額定功率。
3．用電器所消耗的功率與用電器兩端電壓的關(guān)系：
當(dāng)時(shí)，；
當(dāng)時(shí)，；
當(dāng)時(shí)，。
要點(diǎn)詮釋：
1.對(duì)某一用電器而言，額定電壓和額定功率只有一個(gè)，而實(shí)際電壓和實(shí)際功率卻有無(wú)數(shù)個(gè)。燈泡的亮度是由它的實(shí)際功率決定的。
2.若不考慮溫度對(duì)用電器電阻的影響，則有，即電阻一定時(shí)，實(shí)際電壓是額定電壓的n倍，則實(shí)際電流也是額定電流的n倍，實(shí)際功率是額定功率的n2倍。
要點(diǎn)四、測(cè)定小燈泡的電功率
1.實(shí)驗(yàn)原理：
2.實(shí)驗(yàn)器材：電源、電燈泡、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干。
3.電路圖：
4.實(shí)驗(yàn)步驟
（1）按電路圖連接好電路，斷開開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片置于阻值最大的位置；
（2）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使燈泡在額定電壓下發(fā)光，觀察電流表和電壓表的示數(shù)，記錄為Ie、Ue，記錄小燈泡的亮度；
（3）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使燈泡兩端的電壓為額定電壓的1.2倍，觀察電流表和電壓表的示數(shù)，記錄為I1，U1，記錄小燈泡的亮度；
（4）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使燈泡兩端的電壓低于額定電壓，觀察電流表和電壓表的示數(shù)，記錄為I2，U2，記錄小燈泡的亮度；
（5）重復(fù)步驟4兩次，觀察電流表和電壓表的示數(shù)，記錄為I3、U3，I4、U4，記錄小燈泡的亮度；
（6）根據(jù)P=UI，算出小燈泡的額定功率Pe和實(shí)際功率的電功率P1……P4；
（7）分析數(shù)據(jù)，整理器材。
5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
小燈泡的實(shí)際功率越大，小燈泡越亮；
當(dāng)小燈泡的兩端的電壓等于額定電壓時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率等于額定功率，小燈泡正常發(fā)光；
當(dāng)小燈泡的兩端的電壓大于額定電壓時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率大于額定功率，小燈泡發(fā)光比正常情況下亮；
當(dāng)小燈泡的兩端的電壓小于額定電壓時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率小于額定功率，小燈泡發(fā)光比正常情況下暗。
要點(diǎn)詮釋：
1.電源：電源電壓應(yīng)高于小燈泡的額定電壓。例如：，至少要選擇2節(jié)干電池串聯(lián)作電源，學(xué)生電源選擇3V的電源。
2.電壓表的量程應(yīng)大于，電流表的量程應(yīng)大于燈泡正常的工作電流；在被測(cè)電壓、電流不超電壓表、電流表量程的情況下，應(yīng)盡可能選用小量程；例如的小燈泡電壓表量程選0—3V，電流表選0—0.6A的量程。
3.滑動(dòng)變阻器的允許通過(guò)最大電流要大于燈泡的正常工作電流，而其最大阻值應(yīng)與燈泡的電阻差不多，以便調(diào)節(jié)效果明顯。
【典型例題】
類型一、電功率的計(jì)算
1.如圖所示為一可保溫電熱水壺的電路示意圖，燒水時(shí)，開關(guān)S2處于 狀態(tài)。若電熱水壺?zé)畷r(shí)消耗的功率為1000W，則電阻R1= Ω。如果保溫狀態(tài)下電熱水壺消耗的功率是燒水時(shí)的，則R2消耗的功率為 W。
【思路點(diǎn)撥】本題對(duì)求電功率P=公式的應(yīng)用，當(dāng)電壓一定時(shí)，電路的電阻越大，電功率越??；電路的電阻越小，電功率越大；從而可以判斷電路的狀態(tài)，進(jìn)行有效計(jì)算
【答案】閉合；48.4；9.9
【解析】當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，只有R1工作，電路電阻最小，功率最大，所以燒水時(shí)開關(guān)閉合，
電阻R1的阻值：，
保溫狀態(tài)下電熱水壺消耗的功率：，
電路電流為：，
此時(shí)電阻R1的功率為：
所以R2消耗的功率為P2=P保-P1=10W-0.1W=9.9W。
【總結(jié)升華】題目聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，考查電阻、電功率、電流等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用。
舉一反三：
【變式】（2015?綏化中考）某品牌的電加熱器工作電路如圖所示，其額定電壓為220V，加熱功率為1100W，保溫功率為44W。單刀雙擲開關(guān)S接b時(shí)，電加熱器處于 （選填“保溫”或“加熱”）狀態(tài)；電路中定值電阻R1的阻值為 Ω。
【答案】加熱；44
2. 如圖所示，電源電壓保持不變，R1:R2=1:4。只閉合S1時(shí)，電流表的示數(shù)為0.3A，R1消耗的功率為P1；只閉合S2 時(shí)，R0消耗的功率0.4W，R2消耗的功率為P2，且P1:P2=9:4。則下列結(jié)果正確的是（ ）
A．電源電壓為24V B．R0的阻值為80Ω
C．R2的阻值為320Ω D．R0先后兩次消耗的功率之比為9：4
【思路點(diǎn)撥】本題難度較大，同學(xué)一定分清電路的狀態(tài)，各電阻的關(guān)系，對(duì)于多狀態(tài)電學(xué)問(wèn)題，一定把每種情況的等效圖畫出來(lái)，標(biāo)出各物理量，是解題的關(guān)鍵
【答案】C
【解析】只閉合S1時(shí)，如圖1所示，R1消耗的電功率為：
只閉合S2時(shí)，如圖2所示，R2消耗的電功率為：
因?yàn)?，所以
所以R0的阻值為：故B錯(cuò)誤，
只閉合S1時(shí)，電路電流：——①
只閉合S2時(shí)電路電流：——②
又因?yàn)椋篟1:R2=1：4——③
①②③聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得：R1=80Ω，R2=320Ω，U=36V，故A錯(cuò)誤，C正確
R0第一次消耗的電功率：
所以R0先后兩次消耗的功率之比為：故D錯(cuò)誤。
【總結(jié)升華】本題考查歐姆定律和電功率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是變化電路的分析，題目的綜合性比較強(qiáng)，是一道難題。
舉一反三：
【變式】（2015?濠江區(qū)模擬）如圖所示，電源電壓和燈L的電阻不變，燈L上標(biāo)有“6V 3W”字樣．當(dāng)開關(guān)S閉合，滑片P移至a端時(shí)，電流表的示數(shù)為1.0A，燈L正常發(fā)光；當(dāng)開關(guān)S斷開，滑片P移至b端時(shí)，電源電壓U和燈L消耗的電功率P為（ ）
A．3V 1.5W B．3V 0.75W C．6V 1.5W D．6V 0.75W
【答案】D
類型二、實(shí)際電功率和額定電功率
3. 將“6V，2W”L1和“8V，2W”L2各一只串聯(lián)在電源上，通電后有一只燈正常發(fā)光，另一只發(fā)光較暗，則哪只燈在正常發(fā)光？電源電壓為多少？此時(shí)兩燈的實(shí)際功率分別為多少？
【答案與解析】（1）由公式
根據(jù)燈泡的銘牌可得：，
（2）由公式可得：
L1正常工作時(shí)的電流：
L2正常工作時(shí)的電流：
電流較小的能正常發(fā)光，所以L2正常發(fā)光，此時(shí)的電流是0.25A
L2正常發(fā)光時(shí)電路兩端的電壓是：U=I（R1+R2）=0.25A×（18Ω+32Ω）=12.5V
（3）燈泡L1的實(shí)際電功率：P1=Ie22R1=（0.25A）2×18Ω=1.125W
L2正常發(fā)光所以實(shí)際電功率等于額定電功率2W
答：燈L2在正常發(fā)光，電源電壓為12.5V，兩燈的實(shí)際功率分別為1.125W、2W。
【總結(jié)升華】能讀懂用電器的銘牌，根據(jù)用電器銘牌上的信息，求用電器工作時(shí)的實(shí)際電流、電壓、電功率等物理量。
舉一反三：
【變式】現(xiàn)在有“6V 3W”的L1和“12V 3W”的L2兩只小燈泡串聯(lián)后接在電路中使用時(shí)，通過(guò)兩燈的電流之比I1:I2= ，兩燈消耗的實(shí)際功率之比P1:P2= ，為了使電路能安全使用，電路兩端允許加的最大電壓為 V。
【答案】1:1；1:4；15
類型三、測(cè)量燈泡的電功率
4.如圖1所示是小明設(shè)計(jì)的測(cè)量一個(gè)小燈泡額定功率的電路圖。已知定值電阻R0=15Ω，滑動(dòng)變阻器R（“20Ω 1A”），電源電壓恒為18V，小燈泡L的額定電壓為6V，小燈泡L的電阻約為12Ω。
（1）連接電路時(shí)，開關(guān)S應(yīng)當(dāng) （選填“斷開”或“閉合”），滑片P應(yīng)移到滑動(dòng)變阻器的最 ；（選填“左端”或“右端”）
（2）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖2的實(shí)物圖補(bǔ)充完整。
（3）小明合理的連接好電路，并按正確的順序操作，但閉合開關(guān)后燈不亮，電壓表有示數(shù)，電流表的示數(shù)為0，你認(rèn)為出現(xiàn)的故障是 。
A．可能是燈絲斷了 B．可能是滑動(dòng)變阻器開路 C．可能是小燈泡短路 D．可能是電流表開路
（4）小明正確連接電路后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)電壓表的示數(shù)為5V時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率 小燈泡的額定功率（選填“等于”、“小于”或“大于”），為了使小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)應(yīng)該向 （選填“左”或“右”）邊移動(dòng)滑片。小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的指針如圖3所示，通過(guò)小燈泡的電流為
A，其額定功率為 W，此時(shí)燈泡的電阻為 Ω。
【答案】（1）斷開；右端（2）（3）A（4）小于；左；0.48；2.88；12.5
【解析】（1）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)S應(yīng)當(dāng)斷開；閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最大；
（2）燈泡額定電壓是6V，因此電壓表選擇15V量程，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；
（3）電流表的示數(shù)為0，說(shuō)明電路中有斷路現(xiàn)象，電壓表有示數(shù)說(shuō)明電壓表正負(fù)接線柱與電源連通的部分沒(méi)有斷路現(xiàn)象，所以可以判斷是燈泡斷路；
（4）小燈泡L的額定電壓為6V，實(shí)際電壓為5V時(shí)，實(shí)際功率小于額定功率；小燈泡L的電阻約為12Ω，由歐姆定律知，小燈泡正常發(fā)光的電流約為0.5A，所以電流表量程應(yīng)選0至0.6A，由圖3知：電流表最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)I額=0.48A，燈泡的額定功率P=U額I額=6V×0.48A=2.88W；燈泡的電阻。
【總結(jié)升華】本題考查了連接實(shí)物圖、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、電路故障分析、電流表讀數(shù)、求燈泡的額定功率，是實(shí)驗(yàn)的?？紗?wèn)題；連接電路時(shí)要根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程；分析電路故障時(shí)，要考慮各種可能的故障原因，然后綜合分析找出原因；對(duì)電表讀數(shù)時(shí)，要先確定電表的量程與最小分度值，然后根據(jù)電表指針位置讀數(shù)，讀數(shù)時(shí)視線要與電表刻度線垂直。

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第2節(jié) 電功率

版本： 人教版

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