人教版初中物理九年級下冊課時36 全部課程 能量守恒 效率（三）（電學部分） 教案

電學中有關(guān)能量守恒及效率教學設計幻燈片1同學們好，我是來自廣州市第二中學的陳思勤老師，今天我們學習的內(nèi)容是電學中有關(guān)能量守恒及效率。這是我們的學習目標：學習目標：幻燈片2問題導入：幻燈片3首先，我們研究一下生活中最常見的用電器：燈泡。我們來思考一個問題：兩盞不同的燈泡的實際功率一樣時，由于單位時間內(nèi)消耗相同的電能，所以兩燈的亮度就相當？（實際實驗時，由于測量儀器精確度不足等原因，我們很難把兩盞燈泡的實際功率調(diào)到完全相同，所以我們觀察的是兩盞燈泡實際功率接近時，觀察其亮度是否相當？）實驗演示：幻燈片4接下來看我們的實驗：兩節(jié)干電池為一盞燈供電，使其發(fā)光。我們測得燈兩端的電壓為2.7V，通過燈的電流為0.02A。根據(jù)公式可以算出這時燈的實際功率大概為0.054W燈的發(fā)光情況?；脽羝?接下來我們用兩節(jié)干電池為一盞白熾燈小燈泡供電，電路中串聯(lián)了一個滑動變阻器，調(diào)節(jié)滑動變阻器接入電路中的阻值，使小燈泡的實際功率與剛才的燈實際功率相當，如圖：我們測得小燈泡兩端的電壓為0.7V，通過小燈泡的電流為0.08A。根據(jù)公式可以算出這時小燈泡的實際功率大概為0.056W，與剛才的燈功率非常接近。我們幾乎無法看到小燈泡發(fā)光，放大后發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)出微弱光芒。這是在晚上關(guān)掉其他所有光源后，小燈泡的發(fā)光情況。與剛才同樣關(guān)掉其他光源后的進行對比，我們會發(fā)現(xiàn)兩燈的實際功率非常接近，相同的時間內(nèi)兩燈消耗的電能基本相當，但燈明顯比白熾燈（小燈泡）亮得多，說明相同時間內(nèi)燈產(chǎn)生了更多的光能。這是為什么呢？小結(jié)：幻燈片6我們一起從能量轉(zhuǎn)化的角度來對比一下白熾燈和燈有何不同。如圖，白熾燈工作時，是通過燈絲的電流熱效應，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，隨著燈絲溫度升高了，有部分的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為光能，而大部分的內(nèi)能都散失到周圍的環(huán)境中了。而燈工作時，通過內(nèi)部的半導體晶片直接把電能大部分都轉(zhuǎn)化為光能，但這過程也無可避免的產(chǎn)生少量的內(nèi)能，散失到環(huán)境中。兩燈的亮度取決于相同時間內(nèi)產(chǎn)生的光能多少。兩燈的實際功率非常接近，相同的時間內(nèi)兩燈消耗的電能基本相當，但相比白熾燈，燈把更高比例無論是白熾燈還是燈，在這個能量轉(zhuǎn)化的過程中：有用的能量是光能，總的能量是輸入的電能，我們班兩者之比稱為燈泡的發(fā)光效率。燈泡的發(fā)光效率為燈的發(fā)光效率明顯高于白熾例題計算：幻燈片7學生看題）問題思考：幻燈片8接下來我們來研究第二個用電器：電熱水壺。我們來思考一個問題：兩個不同功率的電熱水壺把質(zhì)量相同、初溫相同的水燒開，兩壺水需要吸收的熱量相同，則兩個電熱水壺消耗的電能是否一樣？實驗中，我們用兩個功率不一樣的電熱水壺（A電熱水壺銘牌上標注的額定功率為1000WB電熱水壺銘牌上標注的額定功率為1800W容量為380ml的水。接下來我們來看看實際的實驗情況?；脽羝?如圖：實際實驗中，我們用溫度計測量水的初溫為22℃，兩個電熱水壺分別倒入兩瓶的水，利用電力節(jié)能測試儀直接直接測出兩個電熱水壺的實際功率。發(fā)現(xiàn)A電熱水壺的實際功率為970.6W，B電熱水壺的實際功率為1670W，與銘牌上標注的額定功率有一定出入。同學們，思考一下為什么會消耗的電能W一定等于額定電壓乘以時間。幻燈片繼續(xù)實驗，待水燒開后，我們測出兩壺水此時的溫度都為100℃，此時可以利用電力節(jié)能測試儀直接讀出此過程消耗的電能分別為0.101kWh和0.089kW·。實驗結(jié)果表明：兩個不同功率的電熱水壺把質(zhì)量相同、初溫相同的水燒開，兩壺水需要吸收的熱量雖然基本相當，但兩個電熱水壺消耗的電能差異較大。思考：為什么會出現(xiàn)這種情況呢？：幻燈片我們利用能量流向圖分析一下這個過程：電熱水壺通過電流熱效應，把輸入的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。但轉(zhuǎn)化出來的內(nèi)能并不是全部被水吸收的，有部分內(nèi)能會被壺身吸收后散失到空氣中，另外水吸AB兩電熱水壺用于使水升溫的這部分內(nèi)能基本相當，但熱量散失的部分不一樣，所以到時消耗的電能不一樣了。此過程有用的能量是使水溫度上升的這部分內(nèi)能，我們可以用Q=cmΔt計算，總的能量是消耗的電能，所以此過程的加熱效率為。例題計算：幻燈片出AB兩個電熱水壺大概的加熱效率？幻燈片通過計算，我們發(fā)現(xiàn)B電熱水壺的加熱效率更高。要把質(zhì)量相同、初溫相同的水燒開，使用B電熱水壺更省電。拓展思考：幻燈片接下來我們一起來看這個模型，把一個發(fā)電機和電動機串聯(lián)起來。首先，向發(fā)電機輸入機械能，使其轉(zhuǎn)動。發(fā)電機轉(zhuǎn)動，會把機械能轉(zhuǎn)化為電能；電能傳輸給電動機，使電動機轉(zhuǎn)動，把電能轉(zhuǎn)化為機械能，電動機與發(fā)電機通過這時，哪怕不再向這個系統(tǒng)輸入能量，此裝置也可以永遠保持轉(zhuǎn)動并且對外實際真的是如此嗎？幻燈片老師提前找了一些學生來分析這個裝置。所有學生都回答不可能，因為永動機不可能實現(xiàn)。但我們來仔細看看部分同學的回答，我們會發(fā)現(xiàn)一些有趣的想法?；脽羝脽羝覀円黄鹩媚芰苛飨驁D再來仔細分析這個過程涉及到的能量轉(zhuǎn)化：發(fā)電機其實只能把一部分輸入的機械能轉(zhuǎn)化為電能，還有一部分由于機械摩擦和電流熱效應會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；這部分的電能輸入給電動機，電動機同樣只能把一部分的電能轉(zhuǎn)化為機械能輸出，還有一部分同樣由于機械摩擦和電流熱效應會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；這一部分機械能再回到發(fā)電機時，已經(jīng)遠少于原來輸入的機械能了。如此循環(huán)，只要不再對此裝置輸入能量，原來的能量其實就會逐漸的轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，最終使此裝置停下來。這里的能量轉(zhuǎn)化，就涉及到能量利用的效率問題。我們把有用的能量和總的能量的比值稱為效率。這里的發(fā)電機和電動機的效率，實際上都無法達到100%?；脽羝蠋煵贾靡粋€課后作業(yè)：我們知道了電動機的能量轉(zhuǎn)化過程是這樣的，也知道了電動機的效率如何定義了。我們能否設計出一個實驗來測量電動機的效率？如果用圖中的實驗，我們還需要添加什么實驗儀器？（時間不足就展開總結(jié)：幻燈片最后，我們總結(jié)一下這節(jié)課的內(nèi)容。通過這節(jié)課的學習，我們知道各種用電器實現(xiàn)了不同的