文档内容
18.1 电能 电功（导学案）
【学习目标】
1. 了解电能和我们生活的联系，知道电能的单位。
2. 会读家用电能表，会通过电能表计算家庭电费，有节约用电的意识。
3. 从能的转化认识电能，能结合生活实例分析电能转化是通过做功实现的。
4. 通过实例理解电流做功的多少跟电流大小、电压高低和通电时间有关，能利用电功公式进行相
关计算。
【学习重点】
电能和电能的计量是教学的重点。
【学习难点】
对电功概念的理解。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1. 电能
（1）电能的来源和应用：电能产生的过程是把其他形式的能转化为电能的过程；例如水力发电机，
是把机械能转化为电能。用电器工作的过程是电能转化成其他形式能的过程。例如电灯泡将电能转化
成光能，电动机把电能转化成机械能，电热器将电能转化成内能。
（2）电能的单位：电能的国际单位是焦耳，简称焦，符号是J。电能的常用单位还有千瓦时，符
号是kW·h。1kW·h= 3.6×10 6 J。
2. 电能表：电能表用来测量用电器在一段时间内消耗的电能。某段时间内用电的度数等于计数器
前后两次读数之差。根据电能表盘面上的参数“××revs /kW·h”，可以计算消耗的电能或转数。
3. 电功：电流做了多少功就有多少电能发生了转化，电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低
和通电时间的长短都有关系。计算公式：电功W= UIt。
【合作探究】
探究一、电能
1. 电能的来源
（1）我们生活中利用的电能的来源：
①各种电池提供电能；②水力发电、风力发电； ③太阳能发电、潮汐能发电；④核电站等。
（2）一些常见发电方式中的能量转化：发电方式 能量转化的形式
水力发电 机械能转化为电能
火力发电 化学能转化为电能
太阳能发电 太阳能转化为电能
风力发电 机械能转化为电能
核电站 核能转化为电能
2. 电能的利用
【想一想】今天我们的生活已经来不开电，想一想生活中哪些地方利用电？利用电的过程中。发
生了怎样的能量转化？
【做一做】给电动玩具车装上电池，合上开关，电动玩具车会运动起来。这是电能转化成了什么
能？
【归纳】电灯照明、电风扇旋转、冰箱制冷、电视机播放节目等都是电能的具体应用。电能可以
直接转化成我们需要的能量，如内能、机械能、光能、化学能等。电能是目前生活中，应用最广泛、
最方便的能量。
①电让灯泡发光，电能通过灯泡转化成了光能；
②电能还能转变成内能，如电饭锅、电炉、电热水器……
③电动玩具车会运动起来，这是电能转化成了机械能。
用电器能将电能转化为其它形式的能，下表是一些用电器工作时能量转化的形式：
用电器 能量转化形式
电风扇 电能转化为机械能
日光灯 电能转化为光能
3. 电能的单位
电炉 电能转化为内能
在国际单位制中，电能的基本单位是焦耳（J）；在实际生活中，人们常用“度”来量度电能，
蓄电池充电 电能转化为化学能
“度”即千瓦时，符号是kW·h。
1度=1 kW·h= 3.6×10电 6 动J 机 电能转化为机械能【例题1】某家用电器的能量流向图如图所示，该用电器可能是（ ）
A．电视机 B．电风扇 C．电饭煲 D．电水壶
【答案】B.
【解析】由图可知，该用电器工作时，将电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能。A．电视
机工作时，主要将电能转化为光能、声能和部分内能，故A不合题意；B．电风扇工作时，主要将电能
转化为机械能，并产生少部分内能，故B符合题意；CD．电饭煲和电水壶工作时，主要将电能转化为
内能，故CD不合题意。所以选B.
探究二、电能的计量
1. 电能表
（1）电能表的作用：测量用电器消耗电能多少的仪表。
（2）认识电能表：又叫电度表。我们知道测量用电器中的电流用电流表，测量两端的电压用电压
表；而用电器消耗的电能，就可以用电能表测量。
机械式电能 卡式电能表 电子式电能表
电能表的面盘，最顶端有显示数字的窗口，前4位是黑色窗口，为整数，最后1位是红色窗口，为
小数，窗口边上写有单位kW·h。中间部位有一个铝质圆盘，电能表工作时它进行转动。
（3）电能表的参数
观察家中的电能表，如图甲、乙所示是两种电能表，了解电能表面板上或说明书上的技术参数，
说出下列参数的含义。甲 乙
（1）220V：表示该电能表在220 V的电路中使用；
（2）10A：是说这个电能表的标定电流为10A；
（3）20A：通过电能表的电流在短时间应用时允许大些，但不能超过 20A；
（4）50Hz：是说这个电能表在50赫兹的交流电路中使用；
（5）图甲中600r/kW·h：指电能表的铝盘转过600转时，接在电路里的用电器消耗的电能是
1kW·h；
（6）图乙中3200imp/kw·h：指电能表上的指示灯闪烁3200 次，接在电路里的用电器消耗的电能
是1kW·h.
（4）电能表的读数
电能表上显示的数字单位是kW·h（度），最后一位是小数。如上图甲所示，电能表的示数为
120.7 kW·h。如上图乙所示，电能表的示数为 219 . 6 kW·h。
（5）通过电能表求用电器消耗电能的方法
方法一：观察电能表表盘上前后两次的示数，它们的示数差即是所求的电能值。
小华家今年一月新安装了电能表，安装时电能表的示数为0。九月初的读数如图甲所示，九月末读
数如图乙所示，从安装本电能表到九月初她家共用了1120.9 度的电能，九月份她家共用162 度电能。
甲 乙
【解析】从安装本电能表到九月初她家共用了1120.9度的电能，因为月初读数为1120.9kW·h，月
末读数为1282.9kW·h，因此这个月用电量为W=1282.9kW·h-1120.9kW·h=162kW·h=162度方法二：测出一定时间内电能表上转盘的转数，再算出电能值。此种方法的关键是要明确电能表
转1转时消耗的电能值。
例如，一电能表表盘上标有“1200r/kW·h”，将某用电器单独接在该表上。当用电器工作4min后，
电能表转盘转过60r，求该用电器消耗的电能。
【解析】电能表表盘上标有“1200r/kW·h”，表示用电器消耗1 kW·h的电能，转盘转动1200圈。
当电能表转盘转过60r时，消耗的电能 W＝=0.05 kW·h
2. 1kW·h电的作用
电能是人们生活的重要资源，社会需求越来越多，能源供应日益紧张，每个人都应具有节约电能的意
识。为节约每一度电，我们要从点点滴滴做起。图大致表示出了1kW·h电的作用。看了这幅图，你会对
节约用电有进一步的认识。
【例题2】如图所示是小明家的电能表，电能表的示数为9866.8kW·h，此时小明家接入了大功率
的用电器，小明站在电能表前观察指示灯闪烁了800次，那么电能表的示数应为9867.3kW·h。
【解析】图中电能表的示数为9866.8kW·h；从电能表的参数可知，电路中的用电器消耗1kW·h的
电能，指示灯闪烁1600次，现在它闪烁了800次，消耗的电能为0.5kW·h，故电能表的示数为
9866.8kW·h+0.5kW·h=9867.3kW·h
探究三、电功
1. 电功的概念
（1）以电动自行车为例分析：
①电动车运动时，电流通过电动机使其转动，电流做功。②蓄电池中的电能减少；电动车的机械能在增加。
这个能量转化的过程是通过电流做功来实现的。有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即
电功是多少。
（2）烧水为例分析
对电水壶里的水加热，水温度升高，如果水增加了105焦耳的内能，则一定消耗了105焦耳的电能，
有105焦耳电能转化为内能。在这过程中，电流做功 10 5 焦耳 。
总结：①电能转化为其他形式能的过程是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了
多少功，即电功是多少。用电功的大小来量度用电器消耗的电能的多少。
②各类用电器都是以电流做功的形式将电能转化为其他形式的能。
2. 探究影响电功大小的因素
【提出问题】电流做功多少与哪些因素有关?
【猜想与假设】①可能与电流有关；②可能与电压有关；③可能与通电时间有关。
【设计实验】
（1）实验方法
①控制变量法：保持电流、通电时间一定，探究电功与电压的关系；保持电压、通电时间一定，
探究电功与电流的关系。
②转化法：比较电灯的亮度判断电功的大小；小灯越亮，电流做功越多。
【进行实验】
（1）探究电功与电压的关系
电压（V） 发光情况
甲灯 2.0 亮
乙灯 1.0 暗
①把两盏规格不同的小灯串联在电路中，用电压表分别测量它们两端的电压，同时观察比较小灯
的发光情况。
②实验记录如表所示。（2）探究电功与电流的关系
如图所示，把两盏规格不同的小灯并联，用电流表分别测量通过它们的电流，同时观察比较小灯
的发光情况。
电流（A） 发光情况
甲灯 0.26 亮
乙灯 0.6 暗
②实验记录如表所示。
【分析论证】
（1）在通过用电器的电流与通电时间相同时，用电器两端的电压越大，电流做功就越多。
（2）在用电器两端的电压与通电时间相同时，通过用电器的电流越大，电流做功就越多。
进一步精确实验可得出：电流所做功的大小与电压、电流、通电时间成正比。
2. 电功的计算公式
（1）物理学规定：电功等于电压、电流与通电时间的乘积。
（2）公式：电功=电压×电流×通电时间 即： W = UI t
物理量的意义及单位：
U表示电压，单位是伏（V）； I表示电流，单位是安（A）
t表示时间，单位是秒（s）； W表示电功，单位是焦（J）
（3）国际单位：焦耳（J） 1焦=1伏·安·秒
常用单位：千瓦时（kW·h） 1kW·h=3.6×106J
（4）电功的推导公式
U
由W＝UIt和欧姆定律I＝ 可得电功的两个推导公式:
R
U2
W = t W＝ I 2 Rt
R
提示：
①电功变形公式的适用条件：只适用于纯电阻电路；
②利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性；
③ W＝UIt 是普遍适用的公式。
【例题3】在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，如图是进行该探究的电路之一。（1）可以根据_____________比较相同时间内电流做功的多少；
（2）由如图所示电路，可探究电流做功多少与_______的关系；
（3）小明正确操作，验证了实验的结论，支持该结论的实验现象是________________。
【答案】（1）灯泡亮暗程度；（2）电压；（3）电压表示数大的灯泡更亮。
【解析】（1）灯泡将电能转化为光能和热能，故可以根据灯泡的亮暗程度来比较相同时间内电流
做功的多少。
（2）由电路图可知，两灯泡串联，流过灯泡的电流与通电时间均相等，故可探究电流做功多少与
电压的关系。
（3）因灯泡两端的实际电压越大，灯泡的实际功率越大，故可知支持该结论的实验现象是电压表
示数大的灯泡更亮。
【例题4】在图所示的电路中，已知R=5Ω，R=15Ω。闭合开关后，电流表的示数为0.6A。求：
1 2
（1）电源电压；
（2）通电100s，整个电路消耗的电能。
【解析】（1）电路为两个定值电阻的并联电路，电流表测R 的电流，根据并联电路电压的特点，
1
电阻R 两端电压等于电源电压，即
1
U=IR=0.6A×5Ω=3V
1 I
（2）电阻R 所在支路电流为I= U/R=3V/15Ω=0.2A
2 2 2
根据并联电路电流的特点I=I+I=0.6A+0.2A=0.8A
1 2
通电100s，整个电路消耗的电能W=UIt=3V×0.8A×100s=240J
【精讲点拨】
1. 电能：电能是目前应用最普遍、最重要的一种形式的能量。大多通过用电器把电能转化为其他
形式的能量。2. 电功：电功是电能和其他形式的能量转化多少的量度。电能和其它形式的能量的转化遵守能量
守恒定律。
【归纳整理】
第1节 电能 电功
【课堂练习】
1. 关于电功，下列说法正确的是（ ）
A．电流通过电灯做功时，电能只转化为光能
B．电能只有转化为机械能才算电流做功
C．通过导体的电流越大，电流做的功一定越多
D．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能
【答案】D.
【解析】A．电流通过电灯做功时，电能转化为光能和内能，故A错误；
B．电能转化内能、光能、化学能，都叫电流做功，故B错误；
C．通过导体电流做的功与导体两端的电压、电流和通电时间都有关，故C错误；
D．电流做功的过程，是电能转化为其它形式能的过程，消耗多少电能转化为多少其它的能，故D
正确。 故选D。
2．主要利用电能转化为内能的用电器是（ ）
A．电风扇 B．电视机 C．电饭锅 D．电灯泡
【答案】C。
【解析】A．电风扇主要把电能转化为机械能，故A不符合题意；
B．电视机主要把电能转化光、声，还有小部分转化为内能，故B不符合题意；
C．电饭锅把电能转化为内能，给食物加热，故C符合题意；D．电灯泡把电能同时转化内能和光能。故D不符合题意。所以选C.
3. 小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图所示，他仔细观察照片后，得到了以下结论，你认
为错误的是（ ）
A．电能表的基本电流是10A
B．电能表工作时的允许最大电流是20A
C．电能表的转盘转过3000转，表明这个电能表消耗了1kW∙h的电能
D．拍照片时，家中用电器已消耗的电能为2818.5kW∙h
【答案】C。
【解析】AB．10A（20）表示标定电流为10A，允许通过的最大电流为20A，故AB正确，不符合
题意；
C．3000r/kW∙h：接在这个电能表上的用电器每消耗1千瓦时的电能，电能表上转盘转3000转，故
C错误，符合题意；
D．拍照片时，电能表示数为2818.5kW∙h，所以家中用电器已消耗的电能为2818.5kW∙h，故D正
确，不符合题意。所以选C.
4．甲、乙两盏电灯，已知R ＜R ，将它们串联后接在电源上，在相同时间内，它们消耗的电能
甲 乙
（ ）
A．W >W B．W ＜W C．W =W D．无法判断
甲 乙 甲 乙 甲 乙
【答案】B.
【解析】两盏电灯串联联接在某电源上时，通过它们的电流相等，甲灯的电阻小，工作相同的时
间，由W=UIt=I2Rt可知，乙灯消耗的电能多，即W ＜W ，故ACD不符合题意，故B符合题意。
甲 乙
所以选B.
5. 充电宝给手机充电时，充电宝相当于电路中的_______；给手机充电的过程，主要是将电能转化
为 _____能，过一会儿，充电器发烫，这是通过电流 _____的方式增大了物体的内能。小奕看见他爸
爸的手机锂电池上面标明电压为3.7V，容量为3000mA•h，则它充满电后存储的电能为 _____J。
【答案】电源，化学，做功，39960。
【解析】充电宝给手机充电时，充电宝提供电能，相当于电路中的电源。
给手机充电的过程，主要是将电能转化为化学能储存在电池中，时间久了，充电器发烫，这是通过电流做功的方式增大了物体的内能。
手机锂电池上面标明电压为3.7V，容量为3000mA•h，则它充满电后存储的电能为
W=UIt=3.7V×3000×10-3A×3600s=39960J
6. 电子式电能表表盘上标有“3200imp/kW·h”字样（imp表示闪烁次数）。将某电热器单独接在
该电能表上正常工作20min，电能表指示灯闪烁了320次。该电热器在上述时间内消耗的电能为______
kW·h，合_________焦耳。
【答案】0.1 kW·h，3.6×105.
【解析】3200imp/kW·h表示电能表指示灯每闪烁1次，电路中消消的电能为
1
kW·h.
3200
用电器正常工作20min时指示灯闪烁320次，则用电器消耗电能为
1
W=320 × kW·h=0.1 kW·h=3.6 ×105J
3200
7．利用如图所示的电路可以验证电功与电流的关系．
（1）图中两只灯泡的连接方式是_____联，选择这种连接方式是为了控制______相同，它们工作
时的电阻要_______ （选填“相同”或“不同”）；
（2）本实验中，是通过观察________ 来判断电流做功多少的．小明正确操作，验证了实验的结
论，支持该结论的实验现象是________ 。
【答案（1）并，灯泡两端电压，不同；（2）电流表示数，电压相等，电流越大，灯泡越亮。
【详解】（1）由图示电路图，两灯泡并联连接，它们是并联的；电流做功与电压、电流和通电时
间有关．根据并联电路的电压特点知，两灯的电压相等，所以此实验是探究功与电流的关系，应控制
电压相同而电流不同，故两并联灯泡的电阻应该不同；
（2）在电压和通电时间相同时，电流越大，电流做功越多，所以实验中是通过观察通过两灯的电
流来判断电流做功的多少的；如果电流表示数较大的支路灯泡较亮，则可以验证实验结论．
8. 如图所示，电源电压恒定不变，定值电阻R 的阻值为10Ω。闭合开关，电流表A的示数为
1
0.5A，A1的示数为0.3A，则电源电压为____V，定值电阻R 在1min内消耗的电能为____J。
2【答案】3，36。
【详解】由电路图可知，S闭合，R、R 并联，电流表Al测电阻R 的支路电流，电流表A测干路
1 2 1
电流。因并联电路中各支路两端电压相等且等于电源电压，所以电源电压为U=U =I R=0.3A×10Ω=3V
1 1 1
因并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，所以通过电阻R 的电流为
2
I=I -I=0.5A-0.3A=0.2A
2 A 1
R 在1min内消耗的电能为 W=UI t=3V×0.2A×60s=36J
2 2
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
