八年级物理下册电功率公式的理解和应用

11-07 15:37:14   浏览次数:790次  栏目：八年级物理教学设计

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学习物理，重在理解。首先要明白规律、原理的内涵，然后才能正确运用这些规律和原理进行分析或计算，并通过练习和运用达到对物理知识的进一步理解和掌握。初中物理关于电功率的计算公式有四个，它们之间有什么区别，如何正确运用呢？   一、解读电功率的计算公式   电功率的四个表达式：（1）定义式：P=W/t。（2）反映电学特点的普适式P=UI。与欧姆定律结合后得到的(3)式P=I²R。（4）式P=U²/R。   电功率是反映电能消耗快慢的物理量，定义为1秒钟内消耗电能的多少，因此，用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间，就得到定义式P=W/t。   经实验研究证明，电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积，即P=UI。电压和电流是电路中最重要的物理量。有电压才可能有电流。电能是通过电荷有规律的运动转化成其它形式的能量的，电荷有规律的运动就形成电流。没有电流就不会消耗电能，当然也就不会有电能转化为其它形式的能量。所以，P=UI广泛应用于电功率的计算。   与欧姆定律结合得到的（3）式P=I²R 、（4）式 P=U²/R适用于纯电阻电路。因为，欧姆定律反映的是导体中的电流与导体两端电压和导体电阻之间的关系，是在纯电阻电路中得出的，所以，它只适用于纯电阻电路。如：白炽灯、电阻、电热器等，不适用于含电动机的电路和输变电电路的计算。由于串联电路中电流处处相等，所以在串联电路中，使用（3）式P=I²R分析和计算方便。在并联电路中，各支路两端电压相等，所以用（4）式 P=U²/R分析和计算方便。通过对近几年的中考命题分析，除了含电动机电路的电功率计算外，其它全是纯电阻电路。在纯电阻电路中，四个计算公式通用，可根据具体情况选择方便的公式进行运用。   二、电功率公式运用示例   1．有关电功率的分析   题1：有两只灯泡L₁、L₂并联接入电路，发现L₁比L₂亮。若把L₁、L₂串联接入同一电路，则   A．L₁比L₂亮                   B．L₂比L₁亮   C．L₁、L₂一样亮            D．无法比较它们的亮度   分析：本题是纯电阻电路，灯泡的电阻可以看作不变。灯泡的亮度是其电功率大小的外在表现。亮度大说明其实际功率大。在电压或电流相同的情况下，电功率的大小就可以从比较电阻大小中做出判断。并联时，L₁比L₂亮，说明P₁>P₂。并联电压相同，根据P=U²/R可知，R₁<R₂。当它们串联时，因电流相同，由P=I²R可知P₁<P₂。即，L₂比L₁亮，所以，答案B正确。   题2：用久了的灯泡变暗，其主要原因是                              。   分析：用久了的灯泡变暗，一方面是因为灯丝中的钨在高温下升华又在灯泡壁上凝华，使灯泡壁的透光性减弱；另一方面，灯丝升华后变细，横截面积减小，电阻变大。在电压不变的情况下，由公式P=U²/R可知，其电功率减小。所以，本题的答案应是：灯丝在高温下升华后变细，电阻变大，电功率减小。   题3．学习物理要多观察勤思考。平时注意细心观察的小明发现，家中的大功率用电器如微波炉、空调启动时，家中的灯泡会变暗。当这些大功率用电器停止工作时，电灯亮度又恢复正常。小明经过分析和查找资料找到了科学的解释。请你对该问题作出科学的回答。   分析：小灯泡变暗，说明小灯泡的功率减小了。为什么减小了？对于给定的导体，电压是电流变化的原因。电压、电流的变化，导致电功率的变化。在小灯泡的电阻不变的情况下，P=U²/R可知，是因为电压减小所致。电压为什么会减小呢？原来，尽管导线的电阻较小，导线的分压作用也是客观存在的。在电路中电流较小时，导线的分压作用不明显。当电路中的电流较大时，这个分压作用就明显的显现出来了。这样电源的电压就被导线分去了一部分，用电器得到的电压就减小了，实际功率就减小了，所以，灯泡变暗。   答案：大功率用电器的使用，使得电路中的电流显著增大。由于导线的分压作用，使得灯泡得到的电压减小，实际功率减小，所以，启动大功率用电器时，灯泡变暗。   2．电功率的计算   （1）简单计算   题1．开着空调看电视，妈妈打开电饭锅做饭时，家里的自动空气开关“跳闸”了。则“跳闸”的原因可能是_________________。根据小华家自动空气开关上的铭牌，如表所示，他家的电路允许使用的电器总功率最大为________W。     DZ47—70A 最大工作电流     10A 漏电电流         ≤30mA 额定电压　　　　 220V 动作时间　　　　 ≤0.1A   分析：空气开关跳闸是因为电流过大，而电流过大的原因有两个，一是电路中发生短路；二是电路中总功率过大。根据本题提供的信息，答第二个原因比较合适。因为空调和电饭锅都是大功率用电器。同时开着空调和电视机，电路中功率已经很大，再打开电饭锅是电路中总功率进一步增大，可能导致电路中的电流过大使电路中的自动空气开关跳闸，断开电路。这是命题人的出题意图。根据最大工作电流和额定电压，用P=UI可以算出电路中允许使用的用电器的最大功率是2200W。   答案：用电器的总功率过大   2200W   题2．如图所示的电路，电源电压为6V，灯泡L₁和L₂分别标有“6V 6W”和“6V 3W”字样。如果将S₁、S₂、S₃分别换成电流表、电压表、电流表，则电压表的示数为____ V；如果将S_l、S₂、S₃分别换成电压表、电流表、电压表，则电流表的示数为____ A。   分析：本题考查分析电路和电路中的综合计算能力。在电路中按要求接入电表时，两盏电灯的连接关系可能发生改变，电路中的物理量的大小也会发生改变。先根据电灯的“规格参数”求出它们的电阻，进而转化为电阻的串并联计算使得问题得以解决。   解答：R₁=U²/P₁=(6V)²/6W=6Ω    R₁=U²/P2=(6V)²/3W=12Ω   当S₁、S₂、S₃分别换成电流表、电压表、电流表时，L₁和L₂并联，它们两端电压等于电源电压，为6V。当S_l、S₂、S₃分别换成电压表、电流表、电压表时，L₁和L₂串联。电路中的电流  I=U/(R₁+R₂)=6V/(6Ω+12Ω)=0.33A   答案：6V；0.33A   题3．有两只定值电阻R_A和R_B，各自的电流与电压关系如U-I图象中的A、B。则   A．若将它们串联接在电源两端，R_A的电流是R_B的2倍   B．若将它们并联接在电源两端，R_A的电压是R_B的2倍   C．若将它们串联接在电源两端，R_A的电功率是R_B的2倍   D．若将它们并联接在电源两端，R_A的电功率是R_B的2倍   分析：本题根据电阻大小比较以不同形式连接时的电流、电压、电功率的大小。而电阻的大小又间接地以图像的形式给出，考查利用图像求电阻的能力。考查知识较全面，能力要求较综合，属中等偏上难度题目。   解答：

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