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1、物理學名詞,電流在單位時間內做的功叫做電功率。是用來表示消耗電能的快慢的物理量,用P表示,它的單位是瓦特(Watt),簡稱瓦,符號是W。
2、作為表示電流做功快慢的物理量,一個用電器功率的大小數值上等于它在1秒內所消耗的電能。如果在t(SI單位為s)這么長的時間內消耗的電能“W”(SI單位為J),那么這個用電器的電功率就是P=W/t(定義式)電功率等于導體兩端電壓與通過導體電流的乘積。
3、(P=U·I)。對于純電阻電路,計算電功率還可以用公式P=I^2*R和P=U^2 /R。
4、每個用電器都有一個正常工作的電壓值叫額定電壓,用電器在額定電壓下正常工作的功率叫做額定功率,用電器在實際電壓下工作的功率叫做實際功率。
(來源:文章屋網 )
授課地點:物理實驗室
授課教師:
授課時間:1課時
儀器材料:PZ220-25、PZ220-60、2.5V 0.3A、3.8V 0.3A、學生電源、開關、電壓表、電流表、導線等。
【教學目標】
1.知識與技能
(1)知道電功率是表示消耗電能的快慢,理解電功率的概念;
(2)知道電功率的單位有W和KW;
(3)會用電功率的公式進行簡單的計算;
(4)了解電功率的大小是儀器的主要指標之一。
2.過程與方法
(1)通過探究電功率與用電器中電流和電壓的關系,進一步學習科學研究的基本方法——控制變量法,體會探究過程和科學方法的重要性;
(2)通過電器的銘牌比較它們的功率大小,培養節能意識。
3.情感、態度和價值觀
(1)通過實驗探究,培養學生實事求是的科學態度和敢于創新的探索精神,激發學習物理知識的興趣;
(2)通過交流討論,使學生學會與人交流自己的見解,學會傾聽別人的見解,有與他人合作的意識,認識到交流合作的重要性;
(3)通過觀察銘牌,計算電功,培養節能意識。
【教學重點】
電功率的概念、公式
【教學難點】
電功率的概念,用電功率的公式進行計算。
【教學過程】
教師活動設計
學生活動設計
一、引入新課
教師:你家裝修房子采購了兩種不同規格的燈泡,有60W和25W的;根據需要客廳、書房的燈要亮些,臥室、廁所里的燈要暗些,如果讓同學們從中選擇,你會怎么選?為什么?
同學們根據已有生活經驗進行判斷選擇:客廳、書房安裝60W的燈泡;臥室、廁所里安裝25W的燈泡。
原因:60W的電燈泡比25W的更亮。
二、認識電功率
教師:演示60W和25W燈泡正常工作情況;
問1:電燈泡工作時能量是如何轉化的?從剛才實驗看出60W的電燈泡比25W的更亮,這說明什么問題呢?
問2:怎樣來比較電流做功的快慢呢?
學生觀察燈泡亮度
電能轉化為光能和熱能;這表明相同時間內60W的電燈泡把更多的電能轉化為光能和熱能。(也就是說電流做功有快慢之分。)
教師類比啟發:
(1)怎樣比較物體運動的快慢?
(2)怎樣比較力對物體做功的快慢?
(3)可以怎樣來比較電流做功的快慢呢?
學生思考并回答:
(1)利用物體單位時間內通過的路程(即速度);
(2)利用物體單位時間內完成的功(即功率);
(3)單位時間電流所做的功。
教師:物理學中就引進了一個十分重要的物理量來描述電流做功的快慢,它就是電功率。從剛才的比較中得出應該怎么來描述電功率呢?
電功率就是電流在單位時間內所做的功。
如果用Ρ表示電功率,用W表示電功,用t表示通電時間,用數學公式就應該這樣表示:
引導學生說出其物理意義、數值和單位
教師:但在工農業生產上的用電器,如起重機上的電動機,功率往往很大,這時就要用更大的單位千瓦(kW)來表示。1kW=1000W
如農田灌溉時用來帶動水泵的電動機,功率大約在幾千瓦到幾十千瓦之間。
電功率在數值上等于電流在單位時間內所做的功。
當電功的單位是焦(J),時間的單位是秒(S),電功率的單位就是焦/秒(J/S),常用瓦特(W)來表示。
學生熟悉電功率的常用單位。
平常我們說40W的燈泡、150W的電視機說的就是電功率。電功率是家用電器的一項重要性能指標,在各種用電器的銘牌和說明書中都有標示,請同學們仔細觀察課本圖7-2-2并思考討論:
(1)該電視機正常工作時的電功率是多少?表示什么意思?(2)看兩小時電視要消耗多少電能?
教師說明:計算時只要單位配套使用即可,計算日常生活中用電時消耗的電能用此方法更簡便。
學生觀察后回答:(1)該電視機正常工作時的電功率是140W;表示它1s消耗電能140J
(2)由公式,可得
或:
學生了解單位的配套使用
(1)P—W,t—S,W—J;
(2)P—KW,t—h,W—KWh.
教師:請同學們利用所學知識分析一下,要節約電能可以從哪些方面著手?
學生:根據公式W=Pt,可以在不改變用電時間的情況下,盡可能的減小用電器的功率;也可以在不減小用電功率的情況下,減少用電時間,如養成隨手關燈的習慣等。當然可以同時考慮。
三、探究電功率跟電流、電壓的關系。1.提出問題,進行猜想與假設
教師:不同的用電器工作時其電功率一般不同,請同學們猜想一下影響電功率大小的因素可能是什么?把你的猜想寫下來,然后與組員討論,提出共同猜想的影響因素。
教師在教室里巡視,引導督促學生進行猜想,避免學生盲目猜想。
學生猜想假設:
(1)可能與兩端的電壓有關;
(2)可能與通過的電流有關;
(3)可能與用電器的電阻有關
…………
學生各自猜想后,與小組成員進行討論,提出小組成員共同贊成的猜想,在班級里進行交流,每個小組選出一位代表與全班同學交流本組的猜想。
教師將學生主要提出的猜想列在黑板上。幫助學生排除掉一些不必要的因素,確定出需要探究的猜想。
學生在教師的指導下,確定出可能影響的因素。明確只需探究電功率跟電壓、電流的關系。
2.設計實驗,進行實驗
教師:以小組為單位進行討論,設計一個驗證我們提出的猜想的實驗方案,畫出電路圖。
學生思考討論,設計實驗方案,畫出電路圖,各小組內進行方案交流。
教師:每組派代表與大家交流你們小組的實驗方案。
教師指導學生交流,強調研究方法---控制變量法。
學生交流討論得出實驗方案。
通過觀察燈泡的亮度來判斷燈泡電功率的大小,操作如下:(1)將小燈泡串聯,保持電流相等,測量燈泡兩端的電壓;(2)將小燈泡并聯,保持電壓相等,測量燈泡的電流。
教師:根據實驗方案,選擇實驗儀器,分小組進行實驗。
教師巡視指導學生實驗。
學生進行實驗。
3.收集數據、分析論證
教師:請設計表格,記錄實驗數據,并且進行分析。
教師對學生進行適時指導。
學生設計表格,收集數據,進行分析,得出小組結論。
4.交流討論
教師組織、指導學生交流討論得出實驗結果。
小組選出代表匯報實驗結果,全班進行交流討論,得到結論:(1)通過用電器的電流相同時,用電器上的電壓越大,電功率越大;(2)用電器兩端的電壓相同時,通過用電器的電流越大,電功率越大。
5.評估
教師:實驗設計有沒有不合理的地方?操作中有沒有失誤?測量數據與所得結論是否可靠?
學生審查思考
教師:進一步實驗發現:電功率等于電壓與電流的乘積。
即P=UI公式中I表示電流,單位是安(A),U表示電壓,單位是伏(V),P表示電功率,單位是瓦(W).
學生領會兩個計算電功率的公式:
(1)
(2)P=UI
推導出公式:W=UIt.
四、例題
教師引導學生解答課本例1;
教師:有無辦法直接由電壓和電功率求出電阻?
學生嘗試完成例1和“自我評價”第3題。
教師引導學生解答課本例2并啟發學生完成討論交流----電流過大的原因。
學生嘗試完成
五、課堂小結
本節課我們探究了電功率,知道了電功率的概念、計算公式、單位;并能利用所學知識進行計算,解決實際問題。
六、課堂練習
“發展空間”之“自我評價”剩余部分
七、課后練習
活動手冊中的練習。
【實踐活動】
利用電能表和秒表測某家用電器的電功率。提醒學生一定要注意安全,最好在家長的陪同下完成。
【教學反饋】
電功率的概念是本節內容重點和難點之一,要巧妙地利用前面所學“速度”和“功率”的概念進行類比,使概念的得出水到渠成。探究電功率跟電壓和電流關系的實驗,是一個完整的探究活動,要讓學生在前面實驗探究基礎上進一步體會探究的各個環節,讓學生在科學探究的過程中體會科學思想和科學方法,培養學生的科學探究能力。本課要根據實際情境設計問題讓同學解答,在解題中激發興趣。
課型:新授課
教學目的:
1、理解和掌握電功率的概念、公式和單位;
2、理解額定電壓、額定功率、實際功率及其關系。
3、能綜合運用學過的知識簡單的電功率問題。
教學重點難點:
1、電功率的定義、公式和單位;
2、額定電壓、額定功率、實際功率及其關系。
教具準備:
36V40W電燈1只,洗衣機、電動機銘牌若干,電流表、
電壓表各1只,變阻器、電源各1個。
教學方法:復習引入、演示實驗、歸納總結。
教學過程:
一、復習引入:
1、怎樣比較物體運動的快慢?
2、怎樣比較物體做功的快慢?
3、怎樣比較電流做功的快慢?
[例題1]
電流通過電扇的電動機,通電半小時,電流做功72000J;電流通過起重機的電動機,通電2s,做功40000J,電流通過哪一個電動機做功多?
二、講授新課:
1、電功率
(1)定義:電流在單位時間內所做的功叫做電功率。用P表示。
注:電功率是表示電流做功快慢的物理量。
(2)公式:
根據定義:P=W/t,W=UIt
所以,P=W/t=UIt/t=UI
上式表明:電功率等于電壓與電流的乘積。
(3)單位:瓦、千瓦,1kW=1000W
由公式得W=Pt得
W=Pt=1kW×1h=1kW·h
=1000W×3600s=3.6×106J
即:1kW·h=3.6×106J
[例題2]
一盞電燈邊在電壓是220V的電路中,燈光中通過的電流是68mA,這個燈光的電功率是多少瓦?一個月總共通電100h,電流所做的功是多少焦,多少千瓦時?
(4)演示實驗:(運行課件)
實驗數據比較:
2、額定電壓與額定功率:
(1)定義:用電器正常工作時的電壓叫做額定電壓,用電器在額定電壓下的功率叫做額定功率。
(2)額定電壓和額定功率的關系:
當U實=U額,則P實=P額,用電器正常工作
U實>U額,則P實>P額,用電器容易損壞
U實<U額,則P實<P額,用電器不能正常工作
三、小結:電功和電功率的比較
四、作業:
1、課本本節的練習3、4。
2、預習下節實驗:
⑴實驗的目的是什么?
⑵必須測出哪些物理量?實驗的原理是什么?
⑶需要哪些實驗器材?
⑷實驗中為何要用滑動變阻器?它和燈泡如何連接?
⑸怎樣組成電路?請畫出實驗電路圖。
摘要:本文討論的是電磁感應中導體棒切割磁感線時,應以什么為參考系。利用法拉第電磁感應定律、電動勢產生機制,對切割現象進行宏觀和微觀的分析,及舉例演算,得出用切割公式求感應電動勢及利用安培力功率求電功率時必須以被切割的磁場為參考系,進而提出一個利用安培力功率求電功率的無需考慮參考系的新算法。
關鍵詞:切割磁感線; 電功率; 克服安培力的功率; 參考系
1 切割速度
當導體棒在相對于地面靜止的勻強磁場中做切割磁感線時,產生的感應電動勢為E=BLv。若其它條件相同,而磁場以速度v0發生運動呢?(只有導體棒附近存在區域磁場,回路的其它部分處沒有磁場;且運動過程中導體棒始終在磁場中)
如圖所示,導體棒向左切割的同時區域磁場以速度v0向右運動,導體棒始終處于磁場中,求產生的感應電動勢?
根據法拉第電磁感應定律,設經過時間Δt,則感應電動勢應為:
上式中的(v+v0)即導體棒相對于磁場的相對切割速度,可見切割公式E=BLv中的速度是以磁場為參考系的。若從微觀角度考察,導體棒向左運動,導體棒中的自由電子也具有向左的速度,每個自由電子都受到沿導體棒向上的洛倫茲力,該洛倫茲力就起到“非靜電力”的作用,在這個非靜電力的作用下導體棒產生了感應電動勢。當區域磁場同時以速度v0向右運動時,自由電子相對磁場的速度增加,受到的洛倫茲力增大,即“非靜電力”搬運電荷的本領增大,感應電動勢增大,亦可知此時求感應電動勢大小需以運動的磁場作為參考系。
2 安培力功率與電功率
如上圖,要使導體棒向左勻速運動,必須施以一個向左的力F。F力做功使導體棒獲得向左的速度,即其中的自由電子獲得向左的相對于磁場的定向速度,該速度的大小決定了自由電子所受的沿導體棒向上洛倫茲力的大小,該洛倫茲力的大小決定了“非靜電力”搬運電荷本領的強弱,即回路電能的產生。而導體棒勻速運動時,F力的功率即克服安培力的功率。說明克服安培力的功率與回路電功率必存在一定關系,或安培力做功大小與回路電功率必存在一定關系。
如上圖,磁場靜止,導體棒以速度v切割磁感線,切割過程中導體棒受的安培力,安培力功率;這時回路中的電功率為P電。即切割磁感線時,“克服安培力功率”與回路中“電功率”大小相等,可見我們可以通過計算安培力的功率來獲得回路中的電功率大小。
若同時區域磁場以速度v0向右運動,則,回路電功率P電;此時導體棒受安培力,安培力功率,克服安培力功率小于回路電功率。但這是以大地為參考系,若以磁場為參考系,則有安培力功率,“克服安培力功率”與回路中“電功率”大小相等,還是可以通過計算安培力的功率來獲得回路中的電功率大小。要以磁場為參考系的原因是,磁場以v0向右運動時,自由電子對于磁場的相對速度增加,受到沿棒向下的洛倫茲力即“非靜電力”增大,產生電能的本領增強了;切割產生電能的根本原因是洛倫茲力,而洛倫茲力大小跟帶電粒子與磁場的相對速度成正比。
同理可證,v0與v同向時,相對于磁場安培力功率大小等于回路中電功率。
由此可見,利用安培力功率求回路電功率時必須選擇磁場作為參考系。
3 綜論舉例
由以上兩點的闡述可知:研究導體棒在勻強磁場中切割磁感線時,應以被切割的磁場作為參考系。如果不注意參考系的選擇,當磁場不動時還則罷了,若磁場也在運動就可能出錯。
2007上海卷如圖(a)所示,光滑的平行長直金屬導軌置于水平面內,間距為L、導軌左端接有阻值為R的電阻,質量為m的導體棒垂直跨接在導軌上。導軌和導體棒的電阻均不計,且接觸良好。在導軌平面上有一矩形區域內存在著豎直向下的勻強磁場,磁感應強度大小為B。開始時,導體棒靜止于磁場區域的右端,當磁場以速度v1勻速向右移動時,導體棒隨之開始運動,同時受到水平向左、大小為f的恒定阻力,并很快達到恒定速度,此時導體棒仍處于磁場區域內。
(1)求導體棒所達到的恒定速度v2;
(3)導體棒以恒定速度運動時,單位時間內克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大?(其它小題略去)
(1)誤解:導體棒受到向左的安培力,導體棒又受向左的摩擦力,無從入手,思維停滯;甚至列出等式,。
正解:以磁場為參考系,導體棒以大小為(v1-v2)的相對速度向左切割,E=BL(v1-v2),I=ER,導體棒受到向右的安培力,導體棒速度恒定時有:,可得:導體棒速度。
(3)誤解:此時電路中的電功率為。
而由電功率公式可得:,與以上解法產生矛盾。而且此時導體棒受安培力向右,導體棒的速度方向也是向右,安培力功率竟為正,故“通過計算安培力的功率來獲得回路中的電功率大小”似乎遇到難題。
正解:以磁場為參考系,安培力向右,相對速度向左,安培力功率仍為負,仍有克服安培力功率等于電功率。
但在大多數的情況下我們都是以大地為參考系,思維容易形成慣性,有時甚至無需文字說明。又,平時所接觸的磁場較少是處于運動狀態的,于是倉促之下直接拿安培力的大小乘以導體棒的運動速度當成是電功率的大小。能否另有一種思維方式,能正確處理回路電功率與安培力功率間的關系,而無需考慮參考系的選擇?
電磁感應切割系統由導體棒回路與磁場組成,磁場是客觀存在的特殊物質,可以把它看作一個特殊的物體。切割磁感線的過程就是導體棒與磁場這兩個物體的相互作用過程,若磁場對導體棒有向右的安培力作用,則磁場就受到一個向左的反作用力,大小等于導體棒受到的安培力。
安培力可以對導體棒做功,同時也可以對磁場做功;安培力對導體棒做的功與安培力對磁場做的功的代數和就是切割過程中安培力對電磁感應系統做的總功。
對上文中的上海卷考題可作如下解:
安培力對導體棒的功率:大于零;
安培力反作用力對磁場的功率:,小于零;
安培力對該切割系統的功率:,小于零。
即整個系統共克服安培力做功為,等于回路中的電功率。
4 結論
綜上所述,得出如下結論:
4.1 研究導體棒切割磁感線現象時,應以磁場為參考系,則回路中的電功率等于導體棒克服安培力的功率。
4.2 若不考慮參考系,則回路中的電功率等于該系統克服安培力的總功率,即安培力對該系統(包括導體棒和磁場)做了多少負功,回路中就產生多少的電能。
小米9配備了3700mAh大電池,有線快充功率為27W,無線快充功率為20W,它是全球首款支持20W無線閃充的手機。
小米9,是小米公司旗下一款手機,內部代號是戰斗天使。小米9支持AI防畸變,適合合影拍照,AI識別廣角場景,自動提醒進入超廣角場景,在超廣角模式下支持4cm微距相機。小米9支持超級夜景,并且支持夜間激光對焦。小米9的月亮模式,調到最大變焦直接拍月亮。小米9使用納米全息紋技術。支持游戲場景模式,增強觸控模式,顯示增強,配備游戲工具箱2.0。
(來源:文章屋網 )