初中物理人教版九年级全册第2节 电功率导学案

电功率（提高）

【学习目标】

1.理解电功率的概念，知道电功率表示消耗电能的快慢；
2.知道电功率的单位W、kW；
3.理解用电器的额定功率，知道额定功率是在额定电压下工作时的功率；　　
4.会用功率的公式进行简单的计算；

5.掌握测量小灯泡电功率的方法。

【要点梳理】

要点一、电功率的基本概念

1.物理意义：电功率是表示电流做功快慢的物理量。电流做功越快，电功率就越大，电流做功越慢，电功率就越小。
2.定义：电功率等于电功与时间的比
3．单位：瓦(W)、千瓦(kW) 1kW=103W
4．定义公式：
　　　 W——电流所做的功(消耗的电能)——焦(J)——kW·h
　　　 t——所用的时间 ——秒(s)——h
　　　 P——用电器的功率 ——瓦(W)——kW
要点诠释：

1．kW·h是电功的单位，是由电功率的单位KW和时间的单位h组成的复合单位。
2．据公式P=W/t得W=Pt。 P的单位用kW，t的单位用h，则电功(电能)的单位为kW·h，由此可知1kW·h就是功率为1KW的用电器使用1h所消耗的电能。
3．kW·h和J的换算关系：1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J。
要点二、电功率的公式推导

1．计算电功率最常用的基本公式：P=IU 该公式表明：用电器的电功率P等于通过用电器的电流I和用电器两端的电压U的乘积。
2．公式变形：  

3．推导公式：
要点三、额定电功率和实际电功率

1．额定电压与额定功率：
　　　
　　　
　2．实际电压与实际功率：
（1）实际电压：用电器工作时两端的电压 ，
　　　 可能大于 ，可能等于 ，可能小于。
（2）实际功率：实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率；用电器的实际功率可能大于额定功率，可能等于额定功率，可能小于额定功率。
3．用电器所消耗的功率与用电器两端电压的关系：
　　　 当时，；
　　　 当时，；
　　　 当时，。

要点诠释：

1.对某一用电器而言，额定电压和额定功率只有一个，而实际电压和实际功率却有无数个。灯泡的亮度是由它的实际功率决定的。
2.若不考虑温度对用电器电阻的影响，则有，即电阻一定时，实际电压是额定电压的n倍，则实际电流也是额定电流的n倍，实际功率是额定功率的n2倍。

要点四、测定小灯泡的电功率

1.实验原理：
2.实验器材：电源、电灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
3.电路图： 　　　　　　　　　　　
4.实验步骤
（1）按电路图连接好电路，断开开关，将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置；
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使灯泡在额定电压下发光，观察电流表和电压表的示数，记录为Ie、Ue，记录小灯泡的亮度；
（3）调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍，观察电流表和电压表的示数，记录为I1，U1，记录小灯泡的亮度；
（4）调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压低于额定电压，观察电流表和电压表的示数，记录为I2，U2，记录小灯泡的亮度；
（5）重复步骤4两次，观察电流表和电压表的示数，记录为I3、U3，I4、U4，记录小灯泡的亮度；
（6）根据P=UI，算出小灯泡的额定功率Pe和实际功率的电功率P1……P4；
（7）分析数据，整理器材。
　5.实验结论：
　　小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮；
　　当小灯泡的两端的电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光；
　　当小灯泡的两端的电压大于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光比正常情况下亮；
　　当小灯泡的两端的电压小于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光比正常情况下暗。

要点诠释：

1.电源：电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如：，至少要选择2节干电池串联作电源，学生电源选择3V的电源。
2.电压表的量程应大于，电流表的量程应大于灯泡正常的工作电流；在被测电压、电流不超电压表、电流表量程的情况下，应尽可能选用小量程；例如的小灯泡电压表量程选0—3V，电流表选0—0.6A的量程。
3.滑动变阻器的允许通过最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而其最大阻值应与灯泡的电阻差不多，以便调节效果明显。

【典型例题】

类型一、电功率的计算

1.如图所示为一可保温电热水壶的电路示意图，烧水时，开关S2处于       状态。若电热水壶烧水时消耗的功率为1000W，则电阻R1=       Ω。如果保温状态下电热水壶消耗的功率是烧水时的，则R2消耗的功率为        W。

【思路点拨】本题对求电功率P=公式的应用，当电压一定时，电路的电阻越大，电功率越小；电路的电阻越小，电功率越大；从而可以判断电路的状态，进行有效计算

【答案】闭合；48.4；9.9

【解析】当开关闭合时，只有R1工作，电路电阻最小，功率最大，所以烧水时开关闭合，
电阻R1的阻值：，

保温状态下电热水壶消耗的功率：，

电路电流为：，
此时电阻R1的功率为：

所以R2消耗的功率为P2=P保-P1=10W-0.1W=9.9W。

【总结升华】题目联系实际应用，考查电阻、电功率、电流等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用。

举一反三：
【变式】（2015•绥化中考）某品牌的电加热器工作电路如图所示，其额定电压为220V，加热功率为1100W，保温功率为44W。单刀双掷开关S接b时，电加热器处于       （选填“保温”或“加热”）状态；电路中定值电阻R1的阻值为      Ω。

【答案】加热；44

2. 如图所示，电源电压保持不变，R1:R2=1:4。只闭合S1时，电流表的示数为0.3A，R1消耗的功率为P1；只闭合S2 时，R0消耗的功率0.4W，R2消耗的功率为P2，且P1:P2=9:4。则下列结果正确的是（　　）

A．电源电压为24V                  B．R0的阻值为80Ω

C．R2的阻值为320Ω                D．R0先后两次消耗的功率之比为9：4

【思路点拨】本题难度较大，同学一定分清电路的状态，各电阻的关系，对于多状态电学问题，一定把每种情况的等效图画出来，标出各物理量，是解题的关键

【答案】C

【解析】只闭合S1时，如图1所示，R1消耗的电功率为：

只闭合S2时，如图2所示，R2消耗的电功率为：
因为 ，所以

所以R0的阻值为：故B错误，
只闭合S1时，电路电流：——①

只闭合S2时电路电流：——②

又因为：R1:R2=1：4——③

①②③联立代入数据可得：R1=80Ω，R2=320Ω，U=36V，故A错误，C正确
R0第一次消耗的电功率：

所以R0先后两次消耗的功率之比为：故D错误。

【总结升华】本题考查欧姆定律和电功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是变化电路的分析，题目的综合性比较强，是一道难题。

举一反三：
【变式】（2015•濠江区模拟）如图所示，电源电压和灯L的电阻不变，灯L上标有“6V 3W”字样．当开关S闭合，滑片P移至a端时，电流表的示数为1.0A，灯L正常发光；当开关S断开，滑片P移至b端时，电源电压U和灯L消耗的电功率P为（　　）

A．3V 1.5W             B．3V 0.75W                   C．6V 1.5W              D．6V 0.75W

【答案】D

类型二、实际电功率和额定电功率

3. 将“6V，2W”L1和“8V，2W”L2各一只串联在电源上，通电后有一只灯正常发光，另一只发光较暗，则哪只灯在正常发光？电源电压为多少？此时两灯的实际功率分别为多少？

【答案与解析】（1）由公式

 根据灯泡的铭牌可得：，

（2）由公式可得：

L1正常工作时的电流：

L2正常工作时的电流：

电流较小的能正常发光，所以L2正常发光，此时的电流是0.25A

L2正常发光时电路两端的电压是：U=I（R1+R2）=0.25A×（18Ω+32Ω）=12.5V
（3）灯泡L1的实际电功率：P1=Ie22R1=（0.25A）2×18Ω=1.125W

L2正常发光所以实际电功率等于额定电功率2W

答：灯L2在正常发光，电源电压为12.5V，两灯的实际功率分别为1.125W、2W。

【总结升华】能读懂用电器的铭牌，根据用电器铭牌上的信息，求用电器工作时的实际电流、电压、电功率等物理量。

举一反三：
【变式】现在有“6V  3W”的L1和“12V  3W”的L2两只小灯泡串联后接在电路中使用时，通过两灯的电流之比I1:I2=           ，两灯消耗的实际功率之比P1:P2=         ，为了使电路能安全使用，电路两端允许加的最大电压为          V。

【答案】1:1；1:4；15

类型三、测量灯泡的电功率

4.如图1所示是小明设计的测量一个小灯泡额定功率的电路图。已知定值电阻R0=15Ω，滑动变阻器R（“20Ω  1A”），电源电压恒为18V，小灯泡L的额定电压为6V，小灯泡L的电阻约为12Ω。

（1）连接电路时，开关S应当      （选填“断开”或“闭合”），滑片P应移到滑动变阻器的最         ；（选填“左端”或“右端”）
（2）请用笔画线代替导线，将图2的实物图补充完整。
（3）小明合理的连接好电路，并按正确的顺序操作，但闭合开关后灯不亮，电压表有示数，电流表的示数为0，你认为出现的故障是       。

A．可能是灯丝断了    B．可能是滑动变阻器开路   C．可能是小灯泡短路     D．可能是电流表开路
（4）小明正确连接电路后，进行实验。当电压表的示数为5V时，小灯泡的实际功率       小灯泡的额定功率（选填“等于”、“小于”或“大于”），为了使小灯泡正常发光，此时应该向       （选填“左”或“右”）边移动滑片。小灯泡正常发光时，电流表的指针如图3所示，通过小灯泡的电流为

        A，其额定功率为       W，此时灯泡的电阻为       Ω。

【答案】（1）断开；右端（2）（3）A（4）小于；左；0.48；2.88；12.5

【解析】（1）为了保护电路，连接电路时，开关S应当断开；闭合开关S前，滑动变阻器连入电路的阻值最大；

（2）灯泡额定电压是6V，因此电压表选择15V量程，电压表并联在灯泡两端；
（3）电流表的示数为0，说明电路中有断路现象，电压表有示数说明电压表正负接线柱与电源连通的部分没有断路现象，所以可以判断是灯泡断路；

（4）小灯泡L的额定电压为6V，实际电压为5V时，实际功率小于额定功率；小灯泡L的电阻约为12Ω，由欧姆定律知，小灯泡正常发光的电流约为0.5A，所以电流表量程应选0至0.6A，由图3知：电流表最小分度值是0.02A，电流表示数I额=0.48A，灯泡的额定功率P=U额I额=6V×0.48A=2.88W；灯泡的电阻。

【总结升华】本题考查了连接实物图、滑动变阻器的调节、电路故障分析、电流表读数、求灯泡的额定功率，是实验的常考问题；连接电路时要根据灯泡额定电压确定电压表量程；分析电路故障时，要考虑各种可能的故障原因，然后综合分析找出原因；对电表读数时，要先确定电表的量程与最小分度值，然后根据电表指针位置读数，读数时视线要与电表刻度线垂直。