初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第1节 电能 电功教案

这是一份初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第1节 电能 电功教案，共7页。教案主要包含了师生活动，设计意图等内容，欢迎下载使用。
1．结合生产生活实例，从能量转化的角度认识电能和电功，能利用电能、电功知识解决生活中的实际问题。从电的角度认识功能关系，发展能量观念。
2．通过定性分析电流做功跟电流、电压和通电时间的关系，培养科学推理能力。
3．通过了解电能表的使用，发展观察能力，感受科技进步为人类生活带来的巨大变化。
教学重点
电能的单位及换算，电功的物理意义、计算公式及应用，电能表的读数方法。
教学难点
深入理解电功的物理意义，探究电功影响因素的实验设计，灵活运用电功公式解决实际问题。
教学器材
干电池或蓄电池、电流表2个、电压表2个、导线若干、滑动变阻器一个、导线若干、开关、玩具小车。
教学过程
新课导入
【师生活动】教师展示课件，提出问题：
巨大的门式起重机通电后正常工作，就能够将集装箱吊起，再准确地放到列车上。集装箱被吊起后重力势能增加，增加的重力势能从何而来？
学生思考并作答。
【设计意图】从学生熟悉的生活、生产场景切入，结合视觉素材，能快速吸引学生的注意力，引导学生思考，激发学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性。
新知探究
一、电能
1．电能的利用与能量转化
【师生活动】教师展示课件，做出提问：
我们现在的生活已经离不开电，想一想生活中哪些地方利用了电？利用电的过程中。发生了怎样的能量转化？
学生思考并回答。
教师展示课件并梳理：电灯、电风扇、电动自行车、电磁炉、电热水壶等都是电能的具体应用。电能可以直接转化成我们需要的能量，如内能、机械能、光能、化学能等。电能是目前生活中，应用最广泛、最方便的能量。
①电灯把电能转化为光能，为我们照明；
②电动机把电能转化为动能，为电动车提供动力；
③电热水壶把电能转化为内能，使水升温……
【设计意图】情境选择聚焦“生活化、关联性”：电灯、空调等家庭场景是学生最熟悉的电能应用实例，多场景组合可让学生直观感受电能的广泛应用，为后面电能的学习做铺垫。
2．电能的单位及换算
【师生活动】教师展示课件，指导学生阅读教材中关于电能单位的内容，找出国际单位和常用单位。
（1）在国际单位制中，电能的基本单位是焦耳（J）。
（2）在实际生活中，人们常用单位是“度”，“度”即千瓦时（kW·h）。
（3）单位的换算：1度=1 kW·h = 1×103 W×3 600 s = 3.6×106 J。
【设计意图】自主阅读环节培养学生的“信息提取能力”，并区分国际单位与常用单位，贴合“生活中用度计量，物理计算用焦耳”的实际场景，及单位之间的换算。
3．电能表
【师生活动】教师展示课件，介绍电能表作用及其使用方法：
（1）电能表的作用：测量用电器消耗电能多少的仪表。
（2）认识电能表：
机械式电能表 卡式电能表 电子式电能表
电能表的面盘，最顶端有显示数字的窗口，前4位是黑色窗口，是整数，最后1位是红色窗口，是小数，窗口边上写有数值单位kW·h。电能表的中间部位有一个铝质圆盘，电能表工作时它进行转动。
（3）电能表的参数
下面我们来了解一下电能表上重要参数的意义。
= 1 \* GB3 ①“220 V”表示该电能表在220 V的电路中使用；
= 2 \* GB3 ②“50 Hz”是说这个电能表在50赫兹的交流电路中使用；
= 3 \* GB3 ③“10（20）A”是说这个电能表的额定电流为10 A，在短时间应用时电流允许大些，但不能超过20 A；
= 4 \* GB3 ④甲图中“3 000 r/（kW·h）”指电能表转过3 000转时，接在电路中的用电器消耗的电能是1 kW·h。
电子式电能表没有铝盘，但是表盘上有一个指示灯，工作时，该指示灯会闪烁。
表盘上标有3 200 imp/（kW·h）字样，指接在电路中的用电器，每消耗1 kW·h的电能时，电能表的指示灯闪烁3 200次。
（4）电能表的读数
电能表上显示的数字单位是kW·h（度），最后一位是小数。如图甲所示，电能表的示数为1380.6 kW·h。
（5）通过电能表求用电器消耗电能的方法
方法一：电能表上前、后两次的示数之差，就是用电器在这段时间内消耗的电能：
W=W后-W前
甲 乙
小华家今年1月1日安装了新电能表，九月初的示数如图甲所示，九月末的示数如图乙所示，今年九月前他家共用了_______度的电能，九月份他家共用_____度电能。
解析：从安装本电能表到九月初她家共用了1 120.9度的电能。因为月初读数为1 120.9 kW·h，月末读数为1 282.9 kW·h，因此这个月的用电量为
W=1 282.9 kW·h-1 120.9 kW·h=162 kW·h=162度。
方法二：明确电能表转盘转 1 圈（指示灯亮 1 次）时，消耗的电能值，然后测量某段时间内电能表转盘的转数（指示灯亮的次数），通过计算得出所消耗的电能。
某电能表表盘上标有“1 200 r/（kW·h）”，将用电器单独接在该表上。当用电器连续工作4 min时，电能表转盘转过60 r，求该用电器消耗的电能。
解析：电能表表盘上标有“1 200 r/（kW·h）”，表示用电器消耗1 kW·h的电能，转盘转动1 200圈。当电能表转盘转过60 r时，消耗的电能
W＝ EQ \F(60r, 1200r/kW·h) =0.05 kW·h
【设计意图】利用实物和图片增强直观性，让学生对电能表有具象认识；读数方法通过“讲解+实例”突破，参数解析结合问题引导，培养学生的应用能力，同时衔接家庭电费计量的实际场景，提升知识的实用性。
二、电功
1．电功的概念
【师生活动】教师展示课件，以电动自行车工作流程为例，讲解电流做功的概念。
电动自行车核心部件：
（1）电动自行车运动时，是电能转化为机械能的过程；
（2）电动自行车运动时，电流做功使电动机向外输出机械能。
这个能量转化的过程是通过电流做功来实现的。有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。
以电热水壶为例：
用电热水壶给水加热，水的温度逐渐升高，若水增加了105 J的内能（电能仅转换为内能，不考虑热量的损失），则电热水壶一定消耗了105 J的电能，在这一过程中，电流做功105 J。
【设计意图】通过“电功=消耗的电能”建立概念关联，以及实际案例电动自行车和电热水壶的工作原理介绍，降低抽象概念的理解难度，培养学生能量观念。
2．探究影响电功大小的因素
【师生活动】教师展示课件，探究影响电功大小的因素，引导学生提出问题、猜想与假设等过程。
提出问题：电流做功多少与哪些因素有关?
猜想与假设：
（1）可能与电流有关；
（2）可能与电压有关；
（3）可能与通电时间有关。
研究表明：
电流所做功的多少跟电压、电流、通电时间有关，加在用电器两端的电压越高、通过的电流越大、通电时间越长，电流做功也越多。
电功等于电压、电流与通电时间的乘积。
【设计意图】通过提出问题、猜想与假设等过程，带领学生进一步了解电流所做功的多少与哪些因素有关。
3．电功
【师生活动】教师展示课件，讲解电功公式、推导公式等。研究表明：
（1）电功等于电压、电流与通电时间的乘积。
（2）公式：W = UIt
（3）各物理量的意义及单位：1焦=1伏·安·秒
W表示电功，国际单位是焦（J），常用单位：千瓦时（kW·h）；
U表示电压，单位是伏（V）；
I表示电流，单位是安（A）；
t表示时间，单位是秒（s）；
（4）电功的推导公式
由W＝UIt 和欧姆定律 I＝ UR 可得电功的两个推导公式：
W = U2R t
W＝I2Rt
提示：
W＝UIt是普遍适用的，电功变形公式只适用于纯电阻电路。
（5）应用W = UIt 的注意问题
①单位的统一性：W、U、I、t的单位必须是国际单位，分别为：焦、伏、安、秒。
②电路的同一性：W、U、I、t必须是同一个导体在同一时间对应的四个物理量，符号的角标用同一数字或字母表示，如W1、U1、I1、t1。
【设计意图】让学生理解电功的推导公式与原始公式在使用时的区别。公式教学强调“单位对应性”，提前规避“单位不统一”的核心易错点，为后续计算做铺垫。
三、课堂练习
【师生活动】展示课堂练习，学生思考作答。
1．关于电功，下列说法不正确的是（ ）
A．电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能
B．电流做功的过程就是消耗电能的过程
C．用电能表可以测量电流做功的多少
D．电流越大，电流做功就一定越多
【答案】D
【解析】在A选项中，根据能量守恒定律可知，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能；在B选项中，电流做功的过程，就是消耗电能的过程，电流做功越多，消耗的电能就越多，故B正确；在C选项中，电能表是用来测量电流做功多少的仪器，可以直接用电能表测量电流做功的多少；在D选项中，由W = UIt可知，电流做功的多少与电压、电流和通电时间有关，电流越大，故电流做功不一定越多。故选D。
2．移动便携式充电宝实质是一个可充电的锂聚合物电池。用充电宝给手机电充电时，此时手机电池相当于 （选填“用电器”或“电源”）。若手机电池上面标明电压为3.7 V，容量为3 000 mA·h，给它充满电后，大约储存了 J的电能。
【答案】用电器 39 960
【解析】用充电宝给手机电池充电时，充电宝将储存的化学能转化为电能，充电宝在电路中相当于电源，手机电池消耗电能，相当于用电器。手机电池充满电后能储存的电能
W=UIt=3.7 V×3 000×10-3 A×1×3 600 s=39 960 J
【设计意图】通过学生对课堂练习的作答与教师的讲解，进一步巩固学生对电能、电功的理解与应用。
课堂小结