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(共37張PPT)
第3節(jié) 測(cè)量小燈泡的電功率
主題情境·測(cè)量小燈泡的電功率
目 錄
情境串新知
2
課堂小結(jié)
3
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1
隨堂練習(xí)
4
主題情境
測(cè)量燈泡的電功率
小明在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的一只電表?yè)p壞，無(wú)法正常測(cè)量小燈泡的電功率
情境線
活動(dòng)線
測(cè)量小燈泡的額定功率
單表法測(cè)小燈泡的電功率
在亮度相當(dāng)?shù)那闆r下，發(fā)光二極管和小燈泡相比，哪個(gè)的實(shí)際功率較小？
測(cè)量發(fā)光二極管的電功率
測(cè)量小燈泡的實(shí)際功率
小明發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的小燈泡磨損了，看不清銘牌，無(wú)法確定小燈泡的額定功率
1. 會(huì)測(cè)算小燈泡的實(shí)際功率和額定功率，進(jìn)一步練習(xí)使用電流表、電壓表
和滑動(dòng)變阻器.
2. 通過實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)小燈泡的電功率隨它兩端電壓的變化而變化的規(guī)律.
3. 學(xué)會(huì)用“單表法”測(cè)量小燈泡的額定功率.
4. 通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)用電器正常工作與不正常工作對(duì)用電器的影響，培養(yǎng)科學(xué)
使用用電器的意識(shí).
學(xué)習(xí)目標(biāo)
情境串新知
小明做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室所使用的小燈泡，因?yàn)槟p，銘牌中有一個(gè)參數(shù)看不清.
2.5 V ？W
通過銘牌可知，缺少的參數(shù)是小燈泡的額定功率，因此我們需要測(cè)量小燈泡的額定功率.
你能幫小明確定銘牌上缺失的參數(shù)嗎？
通過上節(jié)課程的學(xué)習(xí)，小紅和小明分別提出了自己的方案：
利用電能表，根據(jù)電能表某段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)或脈沖閃爍的次數(shù)測(cè)量出小燈泡所消耗的電能W，利用秒表測(cè)出所用時(shí)間t，再根據(jù)電功率的定義式
計(jì)算小燈泡的額定功率.
小紅
小明
利用電壓表測(cè)小燈泡兩端的電壓，用電流表測(cè)出小燈泡在額定電壓下通過小燈泡的電流，根據(jù)電功率的計(jì)算式P=UI計(jì)算小燈泡的額定功率.
因?yàn)殡娔鼙淼墓ぷ麟妷簽?20V，遠(yuǎn)大于小燈泡的額定電壓，小紅的方案無(wú)法測(cè)量，故選用小明的方案來(lái)測(cè)量小燈泡電功率.
思考
誰(shuí)的方案更合理呢？
【實(shí)驗(yàn)原理】
P=UI
測(cè)電壓 U
測(cè)電流 I
P=UI
伏安法
你能根據(jù)學(xué)過的知識(shí)設(shè)計(jì)出本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)電路嗎？
活動(dòng)1
測(cè)量小燈泡的額定功率
【設(shè)計(jì)電路】
為了保護(hù)電路，同時(shí)要調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓為額定電壓，需要在電路圖中增加一個(gè)____________.
——實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)出小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流，
請(qǐng)你初步設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路圖
滑動(dòng)變阻器
——實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量哪些物理量，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格？
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格】
小燈泡兩端的電壓 U/V 通過燈絲的電流 I/A 小燈泡的發(fā)光情況 小燈泡的電功率 P/W
P
L
L
(1)將電壓表和電流表指針調(diào)零，斷開開關(guān)，按照電路圖連接電路，將滑動(dòng)變阻器滑片放在阻值最大處；
【實(shí)驗(yàn)步驟】
(2)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2.5 V，觀察小燈泡的發(fā)光情況，記下電壓表示數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I，記錄在表格中.
P
L
注：電表選擇適當(dāng)?shù)牧砍蹋?br/>滑動(dòng)變阻器選擇適當(dāng)?shù)囊?guī)格
小燈泡兩端的電壓 U/V 通過燈絲的電流 I/A 小燈泡的發(fā)光情況 小燈泡的電功率 P/W
點(diǎn)擊播放視頻
0.75
0.3
正常發(fā)光
2.5
通過實(shí)驗(yàn)，我們確定了小燈泡正常發(fā)光的電功率.
那么不在額定電壓下小燈泡的發(fā)光情況是怎樣的呢？
思考
【測(cè)量要求】
(1)U實(shí) < U額，觀察小燈泡的亮度，測(cè)量 P實(shí).
(2) 1.2 U額≥U實(shí) >U額，觀察小燈泡的亮度，測(cè)量 P實(shí).
活動(dòng)2
測(cè)量小燈泡的實(shí)際功率
【實(shí)驗(yàn)步驟】
閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為低于2.5 V和高于2.5 V(不超過額定電壓的1.2倍) ，觀察小燈泡的發(fā)光情況，記下電壓表示數(shù)U 和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù) I，記錄在表格中.
P
L
避免因電壓過高而損壞小燈泡.我們研究高于額定電壓的情況時(shí)，使小燈泡兩端的電壓稍高于額定電壓即可，并且時(shí)間盡可能短一些
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
U實(shí) < U額
U實(shí)>U額
小燈泡兩端的電壓 U/V 通過燈絲的電流 I/A 小燈泡的發(fā)光情況 小燈泡的電功率 P/W
0.644
0.868
2.3
2.8
0.28
0.31
比正常發(fā)光時(shí)暗
比正常發(fā)光時(shí)亮
點(diǎn)擊播放視頻
點(diǎn)擊播放視頻
小燈泡兩端的電壓 U/V 通過燈絲的電流 I/A 小燈泡的發(fā)光情況 小燈泡的電功率 P/W
0.75
0.3
正常
2.5
0.644
0.868
2.3
2.8
0.28
0.31
比正常發(fā)光時(shí)暗
比正常發(fā)光時(shí)亮
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
①不同電壓下，小燈泡的功率不同，實(shí)際電壓越大，小燈泡功率越大
③燈泡兩端實(shí)際電壓等于額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光；低于額定電壓時(shí)，燈泡比正常發(fā)光時(shí)暗；高于額定電壓時(shí)，燈泡比正常發(fā)光時(shí)更亮
②小燈泡的亮度由小燈泡的實(shí)際功率決定，實(shí)際功率越大，小燈泡越亮
【分析與論證】
請(qǐng)將此電路與測(cè)定值電阻阻值的實(shí)驗(yàn)電路相比較，說(shuō)出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？
【交流與合作】
測(cè)定值電阻阻值
測(cè)量小燈泡的電功率
相同點(diǎn)：
電路連接形式相同；直接測(cè)量的物理量相同；
實(shí)驗(yàn)所用器材(除定值電阻和小燈泡外)相同.
滑動(dòng)變阻器的作用相同(保護(hù)電路；改變燈泡或電阻兩端的電壓)
不同點(diǎn)：
實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌粚?shí)驗(yàn)原理不同.
P = UI
R =
U
I
P
L
P
R
小燈泡的電功率測(cè)量結(jié)果為什么不能求平均值
？
在不同電壓下，燈泡的功率是不同的；
只有在額定電壓下，燈泡的功率才等于額定功率，計(jì)算小燈泡電功率的平均值沒有意義.
該實(shí)驗(yàn)測(cè)出多組數(shù)據(jù)的目的是測(cè)量不同電壓下燈泡的電功率.
【交流與合作】
實(shí)驗(yàn) 多次測(cè)量的目的 滑動(dòng)變阻器的作用
測(cè)量定值電阻的阻值
測(cè)量小燈泡的電阻
測(cè)量小燈泡的電功率
歸納總結(jié)
求平均值，減小誤差
測(cè)量不同電壓下燈絲的電阻
測(cè)量不同電壓下小燈泡的實(shí)際功率
(1)保護(hù)電路
(2)改變電阻兩端的電壓
(1)保護(hù)電路
(2)改變小燈泡兩端的電壓
小明查找資料了解到發(fā)光二極管的發(fā)光效率比白熾燈大，在亮度相當(dāng)?shù)那闆r下，發(fā)光二極管和小燈泡相比，哪個(gè)的實(shí)際功率較小？
理 論 分 析
你能通過實(shí)驗(yàn)幫助小明驗(yàn)證嗎？
亮度相當(dāng)時(shí)，發(fā)光二極管和小燈泡發(fā)出的光能相同，發(fā)光二極管的發(fā)光效率比小燈泡大，在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)光二極管消耗的電能較少，所以發(fā)光二極管的電功率較小.
發(fā)光效率：燈泡所消耗的電能轉(zhuǎn)化為光能的效率 .
當(dāng)小燈泡和發(fā)光二極管的亮度相同時(shí)，比較其電功率的大小.
伏安法測(cè)量電功率
活動(dòng)3
測(cè)量發(fā)光二極管的電功率
怎樣判斷小燈泡和發(fā)光二極管的亮度是否相同
思考
利用筆左右兩側(cè)影子顏色深淺判斷，顏色深淺程度相同時(shí)，小燈泡和發(fā)光二極管的亮度相同.
點(diǎn)擊播放視頻
光照度計(jì)
探頭
光照度
溫度
若小燈泡和發(fā)光二極管的亮度相近時(shí)無(wú)法利用比較影子顏色深淺的方法來(lái)準(zhǔn)確判斷，此時(shí)如何確定并比較亮度大小呢？
改進(jìn)
燈泡變亮?xí)r，光照度計(jì)示數(shù)怎樣變化？
燈泡越亮，光照度計(jì)示數(shù)越大.
點(diǎn)擊播放視頻
思考
如何改變發(fā)光二極管兩端的電壓？
發(fā)光二極管
與發(fā)光二極管相匹配的電位器
小燈泡
思考
用滑動(dòng)變阻器改變燈泡兩端的電壓；用電位器改變發(fā)光二極管兩端的電壓，使光照度計(jì)示數(shù)相同.
光照度計(jì)示數(shù)相同
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
1.2V 0.18A
小燈泡 發(fā)光
二極管
U/V
I/A
P/W
小燈泡
2.7V 0.02A
發(fā)光
二極管
1.2
0.18
2.7
0.02
P=UI
0.216 0.054
結(jié)論：
亮度相當(dāng)時(shí)，發(fā)光二極管的電功率比小燈泡的電功率小.
例 實(shí)驗(yàn)小組想測(cè)量一只標(biāo)有“2.5 V”字樣小燈泡的額定功率，電源電壓為4.5 V.
甲 乙
(1)如圖甲所示是小明連接的實(shí)物電路，有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，請(qǐng)?jiān)阱e(cuò)誤的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整.
×
在本實(shí)驗(yàn)中，電壓表應(yīng)測(cè)小燈泡兩端的電壓，圖中電壓表測(cè)電源電壓，不符合實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)使電壓表測(cè)小燈泡兩端的電壓
(2)改正錯(cuò)誤后，閉合開關(guān)前，同學(xué)們調(diào)節(jié)的滑動(dòng)變阻器的滑片位置如下圖所示，其中已經(jīng)調(diào)整好的是______；實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器除了保護(hù)電路，還有______________________作用.
D
改變小燈泡兩端的電壓
在閉合開關(guān)前，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，即滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)在最左端
.
在測(cè)量小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器的作用：①保護(hù)電路；②改變小燈泡兩端的電壓
(3)閉合開關(guān)，當(dāng)滑片移動(dòng)到某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)為2 V，為了測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片向_____(選填“左”或“右”)移動(dòng)，直至小燈泡正常發(fā)光.(4)當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，
電流表的示數(shù)如圖乙所示，
則小燈泡的額定功率是
____W.
右
0.7
小燈泡的額定電壓為2.5 V，故需使小燈泡兩端的電壓增大，電路中的電流增大，由歐姆定律可知，電路總電阻應(yīng)減小，故滑動(dòng)變阻器接入電路阻值應(yīng)減小
甲 乙
×
小燈泡正常發(fā)光時(shí)，
通過小燈泡的電流I額=0.28 A
P額=U額I額 = 2.5 V×0.28 A= 0.7 W
在測(cè)量小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)過程，若測(cè)量?jī)x器只有電流表或電壓表，你能幫助小明在只有一個(gè)電表的情況下測(cè)量小燈泡的額定功率嗎？
活動(dòng)4
單表法測(cè)小燈泡的電功率
類型一、 缺少電流表
如果實(shí)驗(yàn)中測(cè)量?jī)x器只有電壓表，該如何測(cè)小燈泡的額定功率？
求小燈泡的額定功率P額
電壓表與定值電阻并聯(lián)
電流表
等效替代
已知I額求 U額:
P額=U額I額
已知U額求 I額:
P
L
P
L
R0
例 某同學(xué)用一個(gè)已知阻值為R0的定值電阻和滑動(dòng)變阻器，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路圖，來(lái)測(cè)量額定電壓為U額的小燈泡的額定電功率．(1)閉合開關(guān)S，S0接觸點(diǎn)2，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，
使電壓表示數(shù)為U額；(2)S0換接觸點(diǎn)1，保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，
此時(shí)電壓表示數(shù)為U1；(3)則小燈泡的額定電功率PL＝___________．
(用字母表示)
U額為小燈泡額定電壓
電壓表測(cè)小燈泡和定值電阻總電壓
U1=U額+U0
P額=U額I額=
已知U額求 I額:
P額=U額I額
類型二、缺少電壓表
如果實(shí)驗(yàn)中測(cè)量?jī)x器只有電流表，該如何測(cè)小燈泡的額定功率？
電流表與定值電阻串聯(lián)
電壓表
等效替代
求小燈泡的額定功率P額
已知I額求 U額:
P額=U額I額
已知U額求 I額:
P
L
P
L
R0
例 如圖所示為某同學(xué)測(cè)量小燈泡額定電功率的電路圖，已知小燈泡的額定電流為I額，定值電阻的阻值為R0，主要的測(cè)量過程如下：(1)把電流表接在a處，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑片，
使電流表示數(shù)為I額；(2)保持滑片的位置不變，斷開開關(guān)，把電流表
接在b處，再閉合開關(guān)，讀出電流表的示數(shù)為I1；(3)則小燈泡的額定功率PL＝______________．
(用字母表示)
(I1－I額)R0 I額
I額為小燈泡額定電流
電流表測(cè)干路電流，I1=I額+I0
已知I額求U額 :
P額=U額I額
=(I1-I額)R0
P額 =U額I額 =
(I1-I額)R0I額=(I1－I額)R0I額
已知I額求 U額: _____________
已知I額求 U額: _______________
電路圖______________
已知U額求 I額: _____________
測(cè)量小燈泡的電功率
實(shí)驗(yàn)原理
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
課堂小結(jié)
P=UI
燈泡的實(shí)際電功率隨兩端的電壓增大而_____
燈泡的亮度由燈泡的_____功率決定
伏安法
單表法
只有
電壓表
只有
電流表
已知U額求 I額: _____________
P額=U額I額
P額=U額I額
增大
實(shí)際
電路圖______________
1. 某小組研究小燈泡電功率，小燈泡額定電壓為2.5 V，電源電壓恒定不變，有規(guī)格為“10 Ω 2 A”和“20 Ω 2 A”的滑動(dòng)變阻器各一個(gè).
隨堂練習(xí)
(1)如圖所示是小組連接的部分電路，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物電路連接完整．(要求：滑片向右移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大).
電壓表選用“0～3 V”量程
根據(jù)歐姆定律可知，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，即滑動(dòng)變阻器右下接線柱接入電路
(2)如圖甲所示，選用“10 Ω 2 A”規(guī)格的滑動(dòng)變阻器進(jìn)行實(shí)驗(yàn). 閉合開關(guān)前，需將滑動(dòng)變阻器的滑片P 置于____ (填“A”或“B”)端.
A
為保護(hù)電路，此時(shí)滑片應(yīng)位于阻值最大處
(3)接下來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，燈泡發(fā)光，電壓表示數(shù)如圖乙，此時(shí)燈泡兩端電
壓為 _____V.為了使燈泡正常發(fā)光，接下來(lái)的操作是_______________
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
________________.
斷開開關(guān)，用“20 Ω 2 A”的滑動(dòng)變阻器替換“10 Ω 2 A”的
滑動(dòng)變阻器，并調(diào)節(jié)滑片P 到接入電路的阻值
最大處；閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P，直至觀察到電
壓表示數(shù)為2.5 V
2.8
(4)實(shí)驗(yàn)中收集信息如下表
分析表格中信息可得，①小燈泡額定功率為 _____W；②在電路安全范圍內(nèi)，小燈泡兩端實(shí)際電壓越大，消耗的電功率_____，燈泡越亮.
0.75
越大
次數(shù) 電壓表示數(shù)/V 電流表示數(shù)/A 電功率/W 燈泡亮度
1 2 0.26 0.52 稍亮
2 2.5 0.30 較亮
3 3 0.32 0.96 很亮
2. 某同學(xué)在做“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路圖，其中小燈泡的額定電壓為U額，定值電阻的阻值為R0.請(qǐng)完成下列問題：
①閉合開關(guān)S、S2，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，
使電流表示數(shù)為____；
②保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，_______
_____________，讀出電流表示數(shù)為I1；
③小燈泡的額定功率P額＝__________
(用已知量和測(cè)量量表示).
斷開S2，閉合開關(guān)S、S1
小燈泡和定值電阻并聯(lián)，電流表測(cè)定值電阻R0所在支路電流
已知U額求 I額
使電流表在干路，測(cè)電路中的總電流記為I1
斷開S2，閉合開關(guān)S、S1

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