18.3《測量小燈泡的電功率》教學設計-2024-2025學年人教版九年級物理下冊

第頁第十八章電功率第3節(jié)測量小燈泡的電功率【方式一】師：同學們，前面我們學習了伏安法測量電阻的方法，大家說一說它的測量原理和測量的基本思路是什么？生：R＝eq\f(U,I)，用電壓表測出電阻兩端的電壓，用電流表測出通過電阻的電流，然后利用公式計算出電阻.師：很好！那我們同樣用電壓表和電流表能不能測出燈泡的電功率呢？這節(jié)課我們就來研究一下這個問題.【方式二】教師展示一只銘牌不全的燈泡.師：（一邊看上面的銘牌一邊說）這只燈泡的額定電壓是3.8V，額定功率缺失了，這怎么辦？你們能想辦法測量出這只小燈泡的電功率嗎？生：能！師：這節(jié)課我們就來研究測量小燈泡的電功率.1.教師準備：電源、電流表、電壓表、滑動變阻器、小燈泡（額定電壓為2.5V，附燈座）、開關(guān)、導線若干、投影儀等.2.學生準備：教材、課堂用品.課題第3節(jié)測量小燈泡的電功率授課人教學目標知識與技能1.會用電流表和電壓表測量小燈泡的電功率.2.進一步理解額定功率和實際功率.過程與方法通過探究，體驗小燈泡的電功率隨它兩端電壓的改變而改變，并發(fā)現(xiàn)其變化的規(guī)律.情感、態(tài)度與價值觀認識用電器正常工作和不正常工作對用電器的影響，培養(yǎng)學生科學使用用電器以及節(jié)約用電的意識.教學重點用伏安法測量小燈泡的額定功率和實際功率.根據(jù)實驗原理P＝UI確定實驗需要測量的物理量及需要用到的器材，設計電路圖，與伏安法測量小燈泡電阻實驗對比分析，認識各元件在實驗中的作用.教學難點理解實際功率和額定功率的關(guān)系.結(jié)合上一節(jié)對額定功率與實際功率的認識，利用實驗時小燈泡的亮度及計算出的電功率，深入認識實際功率與額定功率的聯(lián)系及區(qū)別.教學步驟師生活動設計意圖新課導入【教師提問】通過前面的學習我們知道了電功率的計算方法，而我們今天要解決電功率的實際測量問題.現(xiàn)在我給大家一個小燈泡，你們能想辦法測量小燈泡的電功率嗎？怎樣測量？【回答】可以利用電能表和停表測出用電器一段時間內(nèi)消耗的電能和所用的時間，根據(jù)P＝eq\f(W,t)計算出電功率；也可以利用公式P＝UI測出電壓和電流，計算出電功率.【教師提問】如果我們現(xiàn)在要測小燈泡的電功率，應該用哪種方法呢？【回答】小燈泡不能接在家庭電路上，應該用第二種方法測.從生活中的問題入手，使學生有親切感新課教學教師板書課題并展示教學目標測量小燈泡的電功率【提出問題】問題1：如何測量一個額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率？說出你的實驗方法、所要測的物理量和需要的實驗器材.問題2：如果要測量低于或高于額定電壓下小燈泡的實際功率，什么電路元件可以幫助改變小燈泡兩端的電壓？【實驗目的】測量小燈泡的電功率【實驗原理】根據(jù)公式P＝UI，測出燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流，計算出小燈泡的電功率，電路如圖所示.【實驗器材】干電池2節(jié)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)各1只，“2.5V”的小燈泡1個（附燈座），導線若干.【設計并進行實驗】（1）按電路圖連接實物電路，滑片置于阻值最大處，電壓表選擇0～3V量程，電流表選擇0～0.6A量程.（2）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓為額定電壓，觀察小燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表的示數(shù).（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓高于額定電壓（約為額定電壓的1.2倍），觀察燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表的示數(shù).（4）調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓低于額定電壓，觀察并做記錄.（5）斷開開關(guān)，整理實驗器材.【實驗表格】【實驗結(jié)論】（1）當U實＝U額，P實＝P額，燈泡正常發(fā)光.（2）當U實<U額，P實<P額，較正常發(fā)光暗.（3）當U實>U額，P實>P額，較正常發(fā)光亮.（4）小燈泡的亮度由小燈泡的實際功率決定，實際功率越大，小燈泡越亮.【交流與評估】1.小明在實驗中，測得小燈泡的三次電功率為0.6W、0.36W、0.72W，他認為小燈泡的額定功率應為三次功率的平均值，你認為小明的說法是否正確？為什么？2.實驗電路連接正確，但是實驗中無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡都不能正常發(fā)光（始終比較暗），試分析電路中出現(xiàn)的故障.【教師板書】實驗原理：P＝UI實驗方法：伏安法實驗結(jié)論：小燈泡的亮度取決于它的實際功率 通過問題設置，進一步激發(fā)學生的學習興趣課堂小結(jié)課堂檢測1.小剛利用如圖甲所示電路測定小燈泡的電功率。被測小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω左右。實驗室有如下器材：電源(電壓為6V)、電流表(0～0.6A、0～3A)、電壓表(0～3V、0～15V)、開關(guān)各一個、導線若干、滑動變阻器三只：R1(20Ω?0.5A)、R2(50Ω?0.5A)、R3(500Ω?1A)。

(1)小剛在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示，則接下來的操作是______；

(2)正確連接電路后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則電路的故障可能是______；

A.燈泡短路

B.燈泡斷路

C.滑動變阻器短路

D.滑動變阻器斷路

(3)閉合開關(guān)，改變滑動變阻器的阻值，經(jīng)多次測量，小剛畫出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖像(如圖丙)，則小燈泡的額定功率為______W。在多次測量中，小剛還發(fā)現(xiàn)：當電壓表的示數(shù)增大時，電壓表與電流表的示數(shù)之比______(選填“變大”、“變小”或“不變”)，原因是______；

(4)燈泡的功率測量完畢，小剛用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值電阻更換電路中的燈泡，探究電流跟電阻的關(guān)系，得到如圖丁所示的電流I隨電阻R變化的圖像，則小剛應選用滑動變阻器______(選填“R1”、“R2”或“R3”)【答案】斷開開關(guān)，將電流表換接小量程

B

0.625

變大

小燈泡兩端的電壓增大，溫度升高，小燈泡電阻變大

R2

10【解析】解：(1)電流表指針偏轉(zhuǎn)過小，應斷開開關(guān)，將電流表換接小量程；(2)電路正確連接后，閉合開關(guān)，移動滑片P，發(fā)觀燈泡總不亮，且電流表無示數(shù)，但電壓表示數(shù)接近6V，則故障原因可能是燈泡斷路，故選B；(3)由圖象知，在額定電壓下，通過燈泡的電流為I=0.25A，所以燈泡的額定功率為P額=U額I=2.5V×0.25A=0.625W；

由圖象知，當電壓為0.5V時，對應的電流為0.1A，電壓與電流比值大小為5Ω；當電壓為2.5V時，對應的電流為0.25A，電壓與電流的比值為10Ω，所以，當電壓表的示數(shù)增大時，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大，原因是小燈泡兩端的電壓增大，溫度升高，小燈泡電阻變大；(4)電源電壓為6V；由圖象知，電阻兩端的電壓為U=IR=0.5A×5Ω=2.5V保持不變；則變阻器兩端的電壓始終為U滑=6V?2.5V=3.5V；當電流值為0.5A時，變阻器的阻值最小R小=U滑I大=3.5V0.5A=7Ω，；當電流為值為0.1A時，變阻器連入電路中的阻值最大R大=U滑I小2.在“測量小燈泡的電功率”的實驗中，電源電壓6V恒定不變，小燈泡的額定電壓為2.5V(電阻約為10Ω)。

(1)請用筆畫線代替導線將圖甲的電路連接完整(要求滑動變阻器滑片向左移動時燈泡變亮)；

(2)閉合開關(guān)前，應將滑片移到______端(選填“A”或“B”)；

(3)閉合開關(guān)，移動滑片，使小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示為______A，則小燈泡的額定功率為______W；

(4)由(3)中數(shù)據(jù)可知，實驗中滑動變阻器連入電路的阻值不能小于______Ω(保留一位小數(shù))；

(5)完成實驗后，愛動腦筋的小明又設計了一種不用電流表測量小燈泡的額定功率的方案，R0為已知阻值的定值電阻，設計的電路圖如圖丙所示，請將下列實驗步驟；

補充完整；

①檢查電路無誤后，閉合開關(guān)S和S1，斷開開關(guān)S2，移動滑動變阻器滑片P，使電壓表的示數(shù)為U甲；

②______，保持滑動變阻器的滑片位置不動，讀出電壓表的示數(shù)U1；

③小燈泡額定功率的表達式：P額=______(用U額、U【答案】B

0.3

0.75

11.67

閉合開關(guān)S和S2，斷開開關(guān)S1

【解析】解：(1)滑動變阻器采用一上一下的連接方式，且與小燈泡串聯(lián)，滑動變阻器滑片向左移動時燈泡變亮，即接入的電阻變小，故滑動變阻器應選擇A端接線柱，電路連接如圖所示：

(2)為了保護電路，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片位于最大電阻處，滑動變阻器的滑片應移到B端；(3)小燈泡的額定電壓為2.5V，當電壓表的示數(shù)為2.5V時，小燈泡正常發(fā)光；如圖乙所示，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，電流表示數(shù)為0.3A，由P=UI得燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；(4)由歐姆定律計算燈泡正常發(fā)光時的電流為0.3A，根據(jù)串聯(lián)電路中電壓規(guī)律可知滑動變阻器兩端電壓為：U滑=U?UL=6V?2.5V=3.5V，滑動變阻器接入電路的電阻為：R滑=U滑I=3.5V0.3A