1、本章核心素养提升 知| 识| 框| 架重| 点| 突| 破一、两个电学重要概念物理量 电功 电功率物理意义电能转化为其他形式的能的多少的量度电流做功的快慢概念物理学中，当_转化为_时，我们就说电流做了电功物理学中，把电流在_跟_的比叫做电功率单位 焦(J) 瓦(W)公式 W UIt P P UIWt二、一个测量工具：电能表1作用：记录电路消耗电能的仪表2测量电功的方法：在某段时间内，电能表上计数器前后两次的示数之差，也就是用电器在这段时间内消耗的电能三、一个重要定律：焦耳定律1内容：电流流过导体时产生的热量，跟_，跟_，跟_2公式： Q_四、三个重要实验1探究灯泡的电功率跟哪些因素有关图 15
2、T1实验运用了_法和_法，即在电流不变的情况下，观察灯泡的亮度来探究_对灯泡电功率的影响；在电压不变的情况下，观察灯泡的亮度来探究_对灯泡电功率的影响2伏安法测量小灯泡电功率(1)实验原理：_(2)实验器材：电源、_、_、开关、小灯泡、导线、滑动变阻器(3)电路图：图 15T23探究导体产生的热量跟哪些因素有关电路图 实验操作 实验方法闭合开关，通过滑动变阻器来改变电流的大小，通电相同时间，观察比较瓶中煤油温度的变化控制变量法：电阻相同、通电时间相同转换法：温度计的示数变化反映了电阻丝产生热量的多少闭合开关，移动滑动变阻器使电路中有适当的电流，通电一段时间，观察比较瓶中煤油温度的变化控制变量法
3、：电流相同、通电时间相同转换法：温度计的示数变化反映了电阻丝产生热量的多少物理研究方法 该方法在本章的应用转换法转换法是把不便于直接测量的物理量或不便于直接观察的物理现象，用易测量的物理量间接测量或用一些比较直观的现象去认识，从而获得结论的方法例如本章中探究焦耳定律时，比较电流产生热量的多少时，通过温度计的示数变化或液柱上升的高低来比较电阻产生热量的多少控制变量法在探究导体产生的热量与导体电阻的关系时，应该控制通过不同的导体的电流相同、通电时间相同；探究导体产生的热量与通过导体电流的关系时，应该控制同一导体的通电时间相同，改变通过电流的大小比例法比例法是初中物理中经常用到的解题方法之一所谓的“
4、比例法”就是利用各物理量之间的比例关系来解决物理问题的方法例如解答串联电路中电功、电功率、电热与电阻的比例关系；并联电路中电功、电功率、电热与电阻的比例关系夯基专训易错概念辨析判断下列说法的正误，并对错误的说法分析指正( )1.用电器通电时间越长，电流做功一定越多分析指正：_.( )2.通过用电器的电流越大，电流做功一定越多分析指正：_.( )3.用电器两端的电压越大，电流做功一定越多分析指正：_.( )4.用电器消耗电能越多，电流做功一定越多分析指正：_.( )5.用电器消耗的电能越多，电流做功越快分析指正：_.( )6.串联的几只灯泡工作时，电阻大的灯泡的电功率小分析指正：_.( )7.灯
5、泡两端的电压不等于其额定电压时，其消耗的电功率可以等于其额定功率分析指正：_.( )8.电炉工作时，与之相连的导线却不太热是因为导线的电阻小分析指正：_.( )9.电吹风机吹热风时，电能转化为内能分析指正：_.提能专训重点考点剖析)考点一 电能与电功电流做功过程实质就是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，用电器消耗了电能，获得了其他形式的能量，就是电流做功的过程例 1 2017眉山某品牌手机充电宝，上面标有电压为 5 V，容量为 12000 mAh，它充满电后，可以储存的电能是_J，在充电过程中，将电能转化为_能储存考点专训见本章中考链接(五)考点 1
6、考点二 与电能表相关的计算电能表的使用跟生活用电联系密切，各省命题中有增加考查的趋势，但由于知识比较简单，主要以填空题和选择题为主例 2 2016武汉图 15T3 分别是小明家上月初和月末的电能表的表盘，表盘上“1600 imp/(kWh)”表示每消耗 1 kWh 的电能，指示灯闪烁 1600 次，下列选项中正确的是( )图 15T3A指示灯闪烁越快，电能表所在电路消耗的电能越多B小明家上月消耗的电能为 911 kWhC小明家干路中的电流不得超过 10 AD断开其他用电器，只让电饭锅单独工作 2 min，指示灯闪烁 32 次，此时电饭锅的功率为 600 W方法技巧 利用电能表的有关参数进行计算
7、是中考的常考点主要体现在以下方面：(1)根据电能表转盘的转数 n 和每千瓦时的转数 N，计算消耗的电能 W，即 W kWh 3.6106 J.nN nN(2)根据消耗的电能 W 和时间 t，计算用电器的功率 P，即 P 3.6106 W.Wt nNt(3)根据电能表的工作电压 U 和允许通过的最大电流 I，计算这个电能表允许接的用电器的最大功率：PUI.考点专训见本章中考链接(五)考点 2 考点三 串、并联电路中的电功率计算电功率的计算是电学的重点内容，常以填空题、选择题、计算题的形式进行考查例 3 2017南通如图 15T4 所示，电源电压恒定，小灯泡 L 标有“6 V 3 W”字样，定值电
8、阻 R2的阻值为 10 ， R1为滑动变阻器，开关 S1、S 2都闭合时，L 恰好正常发光，电流表示数为 1.1 A求：(1)小灯泡正常发光时的电阻(2)S1、S 2都闭合时， R1在 10 min 内消耗的电能(3)S1、S 2都断开，调节滑片使 R2的电功率为 R1电功率的 2 倍时， R2的电功率图 15T4方法技巧 串、并联电路中的电功率计算是复杂电路中电功率计算的基础要想解决好更复杂的电路问题，就要先学会计算简单的串联电路和并联电路中的电功率计算这类问题要注意结合欧姆定律、串并联电路的特点(如电流关系、电压关系、电阻关系等)，用电功率公式进行综合计算电功率的计算公式及选用如下(纯电阻
9、电路中)：考点专训见本章中考链接(五)考点 3 考点四 电功、电功率及电热的综合计算电功、电功率及电热的综合计算是电学的重点，往往是各地市中考的压轴计算题，也通常以选择题、填空题的形式出现例 4 2017重庆小明家的电饭锅如图 15T5 甲所示，额定电压为 220 V， “煮饭”时额定功率为 1210 W，简化电路如图乙所示，S 1为温控开关，发热电阻 R1和 R2的阻值不随温度变化，电阻 R2在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为 116，问：(1)正常“煮饭”状态，通过电饭锅的电流为多少安？(2)电阻 R1的阻值为多少欧？(3)某天傍晚，小明关闭家里其他用电器，只让“保温”状态的电饭锅
10、工作，发现自家电能表(如图丙所示)指示灯每闪烁 4 次所用的时间为 48 s则 R2两端的实际电压为多少伏？图 15T5考点专训见本章中考链接(五)考点 4 实验专训重点实验突破实验一 测量小灯泡的电功率例 5 2017盘锦节选在测量标有“3.8 V”字样的小灯泡的额定功率实验中，器材有电压为 6 V 的电源，小灯泡(电阻约为 10 )，电压表(03 V、015 V)，电流表(00.6 A、0 3 A)，滑动变阻器 R1“5 1 A”，滑动变阻器 R2“10 1 A”，开关各一个，导线若干图 15T6(1)如图 15T6 甲所示的电路中有一条导线连接错误，请在错误的导线上打“” ，并画出改正后
11、的导线(2)为了完成实验，应该选择的滑动变阻器是_(选填“ R1”或“ R2”)(3)电路连接正确后，闭合开关，滑片位于某一位置时，电压表示数为 3 V为了测量小灯泡的额定功率，应将滑片向_(选填“左”或“右”)移动(4)当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则电流表的示数为_A，小灯泡的额定功率为_W，实验得出的结论：小灯泡的实际功率_，小灯泡越亮【变式延伸】结合上例探究以下问题：(1)测出小灯泡的额定功率后，该组同学又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的Error!，请你分析出现这种现象的原因是_(2)实验中若电压表的“015 V”量程损坏，_(选填
12、“能”或“不能”)测小灯泡的额定功率(3)实验中若电压表损坏不能使用，该组同学设计了如图 15T7 所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电流为 I 额 ，定值电阻的阻值为R0，实验步骤如下，请补充完整：图 15T7闭合开关 S、S 2，调节滑动变阻器 R 的滑片 P，使电流表示数为_；闭合开关 S、S 1，断开开关 S2，记录下此时电流表的示数为_；小灯泡的额定功率的表达式为_(4)完成上述实验后，该小组同学又向老师要了一个电压表、一个已知阻值为 R的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图 15T8 所示的电路，也测出了灯泡的额定功率请完成下列
13、实验步骤：图 15T8闭合开关 S1，将 S2拨到触点_(选填“1”或“2”)，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为_V；再将开关 S2拨到触点_(选填“1”或“2”)，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数 U；灯泡额定功率的表达式为 P 额 _(用已知量和测量量表示)考点专训见本章中考链接(五)考点 5 实验二 探究导体产生的热量跟哪些因素有关例 6 2016衢州为探究“电流通过导体产生热量的多少与导体电阻的关系” ，小柯用如图 15T9 甲所示装置进行实验，图中两个 250 mL 相同规格的烧瓶内装有等体积的煤油，瓶塞上各插一根相同规格的玻璃管，瓶内连接的电阻丝的阻值分别为 5 和 10
14、.图 15T9实验步骤(1)连接好电路，将滑动变阻器的滑片移至_(填字母)端，分别标记两烧瓶内玻璃管中液面的起始位置(2)闭合开关，通电 t0时间后，分别标记此时两烧瓶内玻璃管内液面的位置(3)比较发现 10 电阻丝所在烧瓶内玻璃管中液面上升更高推测结论在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量_交流反思方案一：在前一次实验后，待玻璃管中的液面降回到起始高度后，按小柯的实验步骤(2)再次进行实验，比较两玻璃管内液面上升情况，得出结论方案二：用图乙所示装置替换图甲中对应装置(图乙中两个烧瓶规格相同，容积都为500 mL)，按小柯的实验步骤(1)(2)进行实验，得出结论以上两种方案，你
15、认为可行的是_【变式延伸】结合上例探究以下问题：(1)实验中选用煤油而不用水的原因是_.(2)实验中运用的探究方法是_和_(3)小柯完成以上实验后，他想探究的更全面，为此他设计了如图 15T10 所示的电路(三个瓶中装有质量相同的煤油，三个金属丝电阻大小关系是： R 甲 R 丙 R 乙 )，这样只要连接一次电路就能完成实验探究在小柯的设计中，探究电热的多少与电流的关系，应该对比_两个烧瓶中的煤油上升的温度，探究电热的多少与电阻的关系，应该对比_两个烧瓶中的煤油上升的温度若闭合开关通电一段时间后，三个瓶中煤油的温度从高到低依次是_图 15T10(4)小柯觉得用煤油不安全，他将四段电阻丝 a、 b
16、、 c、 d 分别密封在完全相同的盒内，盒内封闭有适量的空气，如图 15T11 所示，图乙装置中另有一个 5 的电阻在盒外与d 并联图 15T11该实验是通过观察_来比较电阻丝产生热量的多少的根据甲装置中的实验现象得到的实验结论是_.乙装置右侧盒外连接的 5 电阻的作用是_.考点专训见本章中考链接(五)考点 5 详解详析【科学知识梳理】重点突破一、电能 其他形式的能 某段时间内所做的电功 这段时间三、1.电流的平方成正比 导体的电阻成正比 通电的时间成正比 2. I2Rt四、1.控制变量 转换 电压大小 电流的大小2(1) P UI (2)电流表 电压表【科学应用举例】夯基专训1，由电功的公式
17、 W UIt 可知，不知道电压与电流的大小，用电器通电时间越长，电流做功不一定越多2，由电功的公式 W UIt 可知，不知道电压与通电时间，通过用电器的电流越大，电流做功不一定越多3，由电功的公式 W UIt 可知，不知道电流与通电时间，用电器两端的电压越大，电流做功不一定越多45，由 P 可知，时间未知，用电器消耗的电能越多时，电流做功不一定越快Wt6，串联电路电流处处相等，由 P I2R 可知，串联的几只灯泡工作时，电阻大的灯泡的电功率大7，灯泡在额定电压下的功率为额定功率，当实际电压等于额定电压时，实际功率等于额定功率89，电吹风机吹出热风时消耗了电能，风扇会转动即获得了动能，同时是热风
18、即获得了内能，因此电吹风机能吹出热风，是把电能转化为内能和机械能提能专训例 1 2.1610 5 化学解析 该电池一次充满电后储存的电能：WUIt5 V12000103 A3600 s2.1610 5 J；电池的充电和供电是相反的过程，充电时是把电能转化为化学能，放电时是把化学能转化为电能例 2 D 解析 因为电能表指示灯闪烁的快慢反映了做功的快慢，因此指示灯闪烁越快，电能表所在电路的用电器总功率越大，故 A 选项错误；小明家上月消耗的电能为：5637.8 kWh5546.7 kWh91.1 kWh，故 B 选项错误；因为电能表允许通过的最大电流为 20 A，因此小明家干路中的电流不得超过 2
19、0 A，故 C 选项错误；指示灯闪烁 32 次消耗的电能：W kWh0.02 kWh；电饭锅的功率：P 0.6 321600 Wt 0.02 kWh260 hkW600 W，故 D 选项正确例 3 (1)小灯泡 L 标有“6 V 3 W”字样，表示灯的额定电压为 6 V，额定功率为 3 W，根据 PUI ，故灯的电阻：R L 12 .U2R UL2PL （ 6 V） 23 W(2)S1、 S2都闭合时，R 2被短路，灯泡与变阻器并联，电流表测电路的总电流，因 L 恰好正常发光，故电源电压为 U6 V，灯正常发光时的电流：I L 0.5 A，PLUL 3 W6 V电流表示数即为干路的总电流，I1
20、.1 A，根据并联电路电流的规律，通过变阻器的电流：I 1II L1.1 A0.5 A0.6 A，R1在 10 min 内消耗的电能：WUI 1t6 V0.6 A1060 s2160 J.(3)S1、 S2都断开，R 1与 R2串联，调节滑片使 R2的电功率为 R1电功率的 2 倍，根据串联电路电流的规律，结合 PUII 2R，电功率与对应的电阻成正比，故 R2R 121，故R1 R2 10 5 ，12 12根据电阻的串联和欧姆定律，电路的电流：I 0.4 A，UR1 R2 6 V5 10 R2的电功率：P 2U 2II 2R2(0.4 A)210 1.6 W.例 4 (1)正常煮饭状态下的电
21、流：I 5.5 A.P煮 饭U 1210 W220 V(2)由 I 得 R2的电阻为 R2 40 ；UR UI 220 V5.5 A在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为 116.即 I 保 2R2I 煮 2R2116，I 保 I 煮 14，即 14.UR1 R2 UR2所以 R13R 2120 .(3)闪烁 4 次所消耗电能：W 41.210 4 J，3.6106 J1200P 250 W，Wt 1.2104 J48 sU 实 2P(R 1R 2)250 W160 ，所以 U 实 200 V.U2I 实 R2 R2 40 50 V.U实R1 R2 200 V160 实验专训例 5 (1)
22、如图所示(2)R2 (3)右 (4)0.32 1.216 越大解析 (1)因灯泡的额定电压为 3.8 V，故电压表要选用大量程，并与灯泡并联，改正后如图所示(2)灯泡的额定电压为 3.8 V，则灯泡正常发光时，变阻器分得的电压：U滑 6 V3.8 V2.2 V，变阻器分得的电压为灯泡两端电压的 倍，根据分压原理可得，2.23.8变阻器连入电路中的电阻为 R 滑 RL 10 5.8 ，故为了完成实验，应该2.23.8 2.23.8选用“10 1 A”的滑动变阻器 R2.(3)电路连接正确后，闭合开关，滑片位于某一位置时，电压表示数为 3 V，小于灯泡的额定电压 3.8 V，应增大灯泡两端的电压，
23、根据串联电路电压的规律，应减小变阻器两端的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压 3.8 V(4) 当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为 0.02 A，则电流表的示数为 0.32 A，小灯泡的额定功率为 PUI L3.8 V0.32 A1.216 W；实验得出的结论：小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮变式延伸(1)灯泡的电阻随温度的降低而减小(2)能(3)I 额 I P 额 R 0(II 额 )I 额(4)2 3.8 1 3.8 V（ U 3.8 V）R解析 (1)当灯泡两端的电压调为额定电压的一半时，通过灯泡
24、的电流也减小了，根据 PUI 可知灯泡的功率减小，灯丝的温度降低，因灯泡的电阻随温度的降低而减小，根据 P ，故发现测得的实际功率不等于其额定功率的 .U2R 14(2)实验中若电压表的“015 V”量程损坏，根据串联电路电压的规律，灯泡正常发光时，变阻器分得的电压为 2.2 V，故可将电压表并联在变阻器两端，记下此时电流表示数，故能测出小灯泡的额定功率(3)闭合开关 S、 S2，调节滑动变阻器 R 的滑片 P，使电流表示数为 I 额 ；闭合开关S、 S1，断开开关 S2，记录下此时电流表的示数为 I；算出小灯泡的额定功率通过定值电阻 R0的电流为：I 0II 额 ，定值电阻 R0两端的电压为
25、：UI 0R0(II 额 )R0，因为灯泡两端的电压等于定值电阻两端的电压，所以灯泡的额定功率为：P 额 UI 额 R 0(II 额 )I 额(4)连接好实验电路，闭合开关 S1，将开关 S2拨到触点 2，移动滑片，使电压表的示数为 3.8 V；保持滑动变阻器滑片位置不变， S2接 1，读出电压表示数 U；此时定值电阻 R两端的电压：UUU 额 U3.8 V，通过灯泡的电流：I 额I R .UR U 3.8 VR0则小灯泡的额定功率：P 额 U 额 I 额 3.8 V .U 3.8 VR 3.8 V（ U 3.8 V）R例 6 B 越多 方案二解析 (1)为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻
26、器的滑片置于最大阻值处；滑动变阻器使用的是左下接线柱，闭合开关前要使接入的阻值最大，就要使接入的电阻线最长，即远离下端使用的接线柱，故将滑片移至 B 端(2)通电时间和电流相同时，根据焦耳定律 QI 2Rt 可知，电阻越大，放出的热量越多，表明在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，在导体上所产生的热量就越多(3)为了使实验结论具有普遍性，应该换用阻值不同的电阻丝重复上面的实验，所以方案二好变式延伸(1)煤油的比热容小，吸热相同时，温度升高得多，实验现象明显(2)控制变量法 转换法(3)甲、丙 甲、乙 丙、甲、乙(4) U 形管两侧液柱的高度差电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越
27、多使通过电阻丝 c、d 的电流不相等【章内专题阅读】灯泡亮度问题辨析灯泡亮度问题是电学部分最常见的考点之一，不少同学因为对影响灯的亮度的因素把握不准，而怵于解答此类题目下文就不同情况下的灯泡亮度问题进行分析第一，我们应该理解灯的亮度是以实际功率的大小来衡量的，单位时间内电流流经用电器做功越多，电能转化成的其他形式的能也就越多就电灯而言，电功率越大，每秒钟内电能转化成的光能也就越多，即灯越亮概言之，无论是同一盏灯，还是不同灯泡的亮度相比较，都是实际功率越大，灯泡越亮第二，我们必须认识到：仅从加在灯泡上的电压高低或通过灯丝的电流大小并不能判定灯泡的亮度因为根据电功率的计算式 PUI 可知，灯泡的实
28、际功率等于它两端的电压和通过它的电流的乘积，也就是说这两个因素(电压 U 和电流 I)同时影响灯泡的实际功率实际上，对同一盏灯而言，加在它两端的电压越高，其电功率也越大(因为 PUI，R一定时，I 与 U 成正比)，即灯越亮第三，有些同学会在潜意识里认为：灯泡两端的电压的高低或通过灯丝的电流大小影响灯的亮度，这种想法对串联或并联电路中的多盏灯而言就不适用了，因为若两盏(或多盏)灯并联，各灯两端的电压均相等，但它们的亮度未必相同(这一点在家庭电路中即有明证)；同样，若两盏(或多盏)灯串联，通过各灯的电流相等，但灯的亮度也未必相同若比较并联时灯的亮度，可借助 P 这一关系式判断，因为各支路两端的电
29、压 U 相等，电阻 R 越U2R小，则电功率 P 越大，即灯越亮；要比较串联时灯的亮度，可借助 PI 2R 这一关系式判断，因为串联时，各灯中的电流相同，电阻 R 越大，则电功率 P 越大，即灯越亮因此，并联电路中，电阻小的灯泡亮些；串联电路中，电阻大的灯泡亮些第四，灯泡的亮度与它的额定电压没有关系事实上“220 V 60 W”的灯泡与“36 V 60 W”的灯泡在都正常发光时，亮度是相同的，因为它们每秒钟将电能转化成的光能同样多 “220 V 60 W”的灯泡正常发光时要比“110 V 100 W”的灯泡正常发光时暗；但若将“220 V 60 W”与“110 V 100 W”的两灯泡串联(
30、两灯均不被烧坏)时，却是“220 V 60 W”的灯亮些，相信你可以用上面的结论来证明这一论断了第五，我们可以分析得到这样的结论：若干盏灯并联时，其中一盏灯的亮与灭对其他的灯的亮度不构成影响，这是因为并联电路各支路两端的电压都相等，等于电源电压，断开或合上一条支路，其余支路上的电压不受影响，仍等于电源电压，并且各灯的电阻不变，故各灯的实际功率不变注意：这种时候我们忽略了干路上电线的电阻(事实上，我们在家庭电路中会观察到傍晚用电高峰灯泡的亮度都有所降低，或者当我们往电路中插入大功率的用电器时，电路中电灯会变暗些，都是由于干路中电线的电阻分压而降低了支路两端的电压的缘故)综上可知，对同一盏灯而言，因为忽略温度对电阻的影响(即认为灯的电阻恒定)，我们只要能推断它两端的电压和其中电流的变化情况即可判定其亮度的变化情况；对于不同灯泡而言，比较它们的亮暗，应依据它们实际功率的大小来判断，这时必须根据它们的电阻大小结合它们的连接方式，综合运用串、并联电路的各种规律得到准确的结论
