18．3 测量小灯泡的电功率
【学习目标】
1．会用电流表和电压表测量小灯泡的电功率。
2．进一步理解额定功率和实际功率。
重点难点：
1．用伏安法测量小灯泡实际功率的方法，区分额定功率与实际功率。
2．学生自己设计实验电路和实验步骤。
学习内容一：测量小灯泡的电功率
学习指导：阅读课本P96—P97文字内容与插图，基本概念、定义用红笔作上记号。
【自学检测】
1．本次实验的原理：P＝UI。
2．我们使用电压表测量小灯泡两端的电压，使用电流表测量流过小灯泡的电流。
3．设计并画出实验电路图。(使用PPT展示这个电路图)
【合作探究】教师巡视辅导
一、分组讨论：
1．完成本实验需要哪些实验器材和工具？
答：电池组、开关、导线若干、电流表、电压表、滑动变阻器、不同规格的小灯泡。
2．滑动变阻器在本次实验中起什么作用？闭合开关前应将滑片移动到什么位置？怎样移动滑片更合理？
答：滑动变阻器的作用：1.保护电路；2.改变灯泡两端的电压和电路中的电流，进行多次测量。闭合开关前滑片应位于阻值最大处，然后从阻值最大处向阻值较小的一端移动。
3．电流表和电压表应该怎么接入电路？
答：电流表串联在电路中，电压表并联在小灯泡的两端。
4．观察老师提供小灯泡的规格，为了使电压不过多地超过额定电压，实验中电源两端电压应该是多少？用几节干电池串联供电？
答：老师提供的小灯泡的额定电压是3.8V，实验中电源电压应为4.5V，使用三节干电池串联供电。
5．实验中要测量哪些物理量？请设计出实验表格。(使用PPT展示)
小灯泡
的规格
电压(V)
电流(A)
电功率(W)
灯的发光情况
3.8V
2.5W
U＝U额
U>U额
U二、动手做一做。(学生完成后，使用PPT展示对应的实物图)
根据所设计的电路图，以小组为单位连接好实物图，检查好实验电路，闭合开关，完成实验，并将实验结果纪录在上述表格中。
三、算一算
利用公式P＝UI算出对应的功率，并填在上表中。
四、比一比
在不同的电压下，小灯泡的实际功率和亮度是否相同？观察上述表格，你觉得小灯泡的实际功率取决于什么？
答：在不同的电压下，小灯泡的实际功率和亮度均不同。
当小灯泡两端的实际电压超过额定电压时，小灯泡发光较亮；实际电压等于额定电压时，小灯泡正常发光；实际电压低于额定电压时，小灯泡发光较暗；所以小灯泡的实际功率取决于两端的实际电压。
五、完成“想想做做”
动手完成这个实验，利用测得的数据分别计算出发光二极管与小灯泡的功率，比较在亮度相同的情况下，谁的功率较小？如果在家庭电路中，谁比较省电？在生活中有没有类似的应用？
答：在亮度一样的情况下，发光二极管功率较小，比较省电。家用电器的指示灯一般采用发光二极管，可以节省电能。
【展示交流】教师掌握情况
【精讲点拨】
只有在实际电压等于额定电压的情况下，用电器的实际功率才等于额定功率。
在上述实验中，能不能根据计算出的三次功率求出小灯泡的平均功率？为什么？
答：不能，因为小灯泡的功率会随两端的电压的变化而变化，不是一个定值，多次测量求平均值没有意义。
利用P＝W/t这个公式能否测量家用电器的功率？如果能，需要哪些实验器材，应该怎么做？请学生讨论，写出实验原理与步骤。
分析：因为P＝W/t，根据这个公式，要测量出家用电器的功率，需要测量出W(消耗的电能)和t(工作的时间)。我们可以用电能表测量出W，利用秒表或钟表测量出t。
步骤：将家里的其它用电器关闭，只让被测的用电器工作，让它工作五分钟，记下铝盘转动的转数n。
消耗的电能W＝n÷转数/千瓦时
被测用电器的电功率P＝W/t
【即时练习】
完成P97—P98第1、2、3、4、5题。
第4题详解
电炉的电阻 R＝U额2/P额＝(220V)2/1000W＝48.4Ω
电炉的实际电压U实＝80%×U额＝80%×220V＝176V
电炉的实际功率P实＝U实2÷R＝(176V)2÷48.4Ω＝640W
18．4 焦耳定律
【学习目标】
1．知道电流的热效应。
2．知道焦耳定律，会计算电热。
3．知道电热的利用与防止。
重点难点：
通过实验探究知道电流的热效应与哪些因素有关。
学习内容一：电流的热效应
学习指导：阅读课本P99－P100。文字内容与插图，基本概念、定义用红笔作上记号。
【自学检测】
1．电流通过导体，电能转化为内能，这个现象叫做电流的热效应。
2．在生活中，下列哪些用电器是利用电流的热效应工作的(A)
A．电水壶 B．电视机 C．电脑 D．电风扇
3．同一个电阻丝，接入电路，通电的时间越长，产生的热量越多。
【合作探究】 教师巡视辅导
观察图18.4－1，说一说这些器件工作时热量是从哪里来的？
举例：在生活中还有哪些器件是利用电流的热效应工作的？
使用PPT展示电炉丝发热时的图片，你看到什么现象？
答：电炉丝热得发红，而导线没有哪么热。
使用PPT展示图18.4－2的演示实验。仔细观察，在如图所示的实验中，两电阻丝串联，则流过的电流相等，加热的时间相等，我们发现右管中的液面比左管高，这是因为什么？这个实验能得到什么结论？
答：这是因为右边的电阻大产生的热量较多，空气的温度较高，体积膨胀得较大，液面升得较高，这个实验说明：在电流与通电时间一定时，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
继续使用PPT展示图18.4－3的演示实验。在本实验中，两电阻丝的阻值相等，但流过左管中电阻丝的电流较大，左侧U型管的液面较高，这个实验能得到什么结论？
答：这个实验说明，在电阻与通电时间一定时，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
讨论与小结：结合上面的三个结论，我们能得到一个什么样的综合性的结论？以小组为单位，试总结之。
【展示交流】教师掌握情况
【精讲点拨】
在这两次实验中，电流产生的热量我们无法用仪器直接测量，但由于液体具有热胀冷缩的性质，所以我们可以通过观察U型管中液面上升的高度来间接知道电流产生的热量的多少，这种探究方法叫转换法。除了这种探究方法，本实验中还应用了控制变量法。
本实验中管内空气柱的作用是什么？为什么不全部注满液体？
答：因为在受热一样的情况下，气体热胀冷缩的效果更加明显，便于利用观察和比较。
【即时练习】
电熨斗通电后很烫，而连接电熨斗的导线却并不怎么热，这是因为(D)
A．导线有绝缘保护层，能隔热
B．导线散热快，所以温度低
C．通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D．导线电阻小，产生的热量少
学习内容二：焦耳定律
学习指导：阅读课本P100－－P101文字内容与插图，基本概念、定义用红笔作上记号。
【自学检测】
1．电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。这个规律叫焦耳定律。
2．热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律为Q＝I2Rt。
【合作探究】教师巡视辅导
1．以小组为单位，根据下列已学过的电学公式，推导出电热新的计算公式。
I＝U/R, P＝UI，W＝Pt, Q＝UIt
答：常用推导式：Q＝I2Rt，Q＝U2t/R,_Q＝Pt
2．消耗的电能与产生的热量有什么关系？
答：电流通过导体，如果电能全部转化为热量，而没有转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q＝W＝UIt＝Pt。
3．解释：为什么电炉丝热得发红，而与电热丝相连的导线几乎不发热？
使用PPT展示P101例题，学生独立完成。
讨论“想想议议”，并将讨论结果在小组内分享。
【展示交流】教师掌握情况
【精讲点拨】
1．“想想议议”中的问题不矛盾，由R＝U2/P可知，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小；额定功率越小，电阻越大。在并联电路中，由Q＝U2t/R 可知，在通电时间相同时，电阻越小，产生的热量越多；在串联电路中，由Q＝I2Rt 可知，在通电的时间相 同时，电阻越大，产生的热量越多。
2．注意只有在纯电阻电路中(所有的电能转化为热量时)，W与Q才相等，所有利用W与Q相等的关系推导出来的公式才适用。
【即时练习】
1．完成P102第1、2、3、4题。
2．使用PPT展示右图电风扇的铭牌，想一想：对于这个用电器，它工作一段时间产生的热量能否用公式Q＝W＝Pt来计算，为什么？
答：不能，因为它不是一个电热器，在工作中，不是所有的电能都转化为热量，Q＝W＝Pt这个公式不适用。
学习内容三：电热的利用和防止
学习指导：阅读课本P101。文字内容与插图，基本概念、定义用红笔作上记号。
【自学检测】
请分别列举几个生活中利用电热和因为电热产生危害的例子。
利用电热： 电热水壶_、 电饭煲、电热毯、电熨斗等
电热危害：电路短路起火发生火灾； 运输电能时导线发热损失大量电能等。
【合作探究】 教师巡视辅导
一、使用PPT展示图18.4－5，说一说电脑采用了哪些方式来散热？
答：机箱内有风扇；机箱和有很多散热孔，显卡上有散热片等。
二、以小组为单位再列举一些家用电器散热的例子。
【展示交流】教师掌握情况
【精讲点拨】
家用电器在工作时都会产生热量，所以我们在使用的过程中要注意给它们散热。
【即时练习】
完成P102第5、6题。
【当堂练习】见训练案基础部分
课件18张PPT。第十八章 电功率§18.3 测量小灯泡的电功率1．在测量小灯泡电功率的实验中，多次测量的目的是为了研究小灯泡亮度(或电功率)与小灯泡两端电压的关系。不能将多次测量的电功率求平均值。【例】(2014，北京)小岩利用电压表和电流表测量小灯泡的电功率。实验过程中，与小灯泡并联的电压表的示数如图甲所示，与小灯泡串联的电流表的示数如图乙所示，则电压表的示数为________V，电流表的示数为________A，此时所测量的小灯泡的电功率为________W。【解析】由图甲可知电压表选用的量程是0～3 V，示数为2 V，由图乙可知电流表选用的量程是0～0.6 A，示数为0.3 A，此时所测量的小灯泡的电功率P＝UI＝2 V×0.3 A＝0.6 W。答案：2 0.3 0.61．实验目的：测量小灯泡的额定功率和小灯泡不在额定电压下的实际功率，并比较小灯泡在不同电压下的发光情况。
2．“伏安法”测小灯泡的电功率直接测量的物理量是_______和______，用公式_________算出小灯泡的电功率。
3．实验器材：_________________________________________
_________、导线若干。电压电流P＝UI电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、小灯泡1．(2014，广东)图中“＋”“－”分别表示电表的正负接线柱，可以测量R消耗的电功率的电路图是( )B2．如图所示是测量额定电压为3.8 V的小灯泡的额定功率的电路图。
(1)a是______表，b是______表。
(2)按图连接器材时，开关应______，滑片P应滑到____点。(3)除了要用电压表、电流表、小灯泡、导线、开关外，还应选择下面器材中的______(多选)。
A．三节干电池 B．三个铅蓄电池
C．10 Ω的定值电阻 D．“20 Ω 1 A”滑动变阻器
E．“1000 Ω 10 A”滑动变阻器电压电流断开BBD(4)使用上述器材做实验时，电压表量程应选___________挡，电流表量程应选__________挡。
(5)闭合开关，灯泡较暗，为了测出灯泡的额定功率应向_____(选填“左”或“右”)端移动滑片P，使电压表示数为______V。0～15V0～0.6A左3.83．在“测定小灯泡额定功率”的实验中，小灯泡的额定电压为3.8 V，电阻丝为10 Ω，如图是某同学为做这个实验连好的电路，请指出图中存在的三个错误。
(1)___________________________________；
(2)___________________________________；
(3)___________________________________。滑动变阻器都接在下面两个接线柱电压表量程选择小了电流表正负接线柱接反了5．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，某同学电路连接正确。闭合开关，灯泡发光，但无论怎样调节滑动变阻器，电压表的示数虽然有变化，却始终达不到灯泡的额定电压，其原因可能是( )
A．变阻器的电阻太大 B．电压表的量程太大
C．电源电压太低 D．电流表的量程太大C4．在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察( )
A．灯泡的发光情况 B．变阻器滑片的位置
C．电压表的示数 D．电流表的示数C6．(2014，长春)在“测量小灯泡的电功率”实验中，同学们用电压表、电流表、开关、电压为4.5 V的电源、额定电压为3.8 V的小灯泡和标有“20 Ω 1.5 A”的滑动变阻器，设计了如图甲所示的电路图(小灯泡的灯丝电阻约为10 Ω)。(1)请你按图甲的电路图，在图乙的实物电路中，用笔画线代替导线，将电流表正确连入电路(连线不得交叉)。
解：作图提示：灯泡右端与电流表“－”接线柱相连，电流表“0.6”接线柱与开关右端相连。
(2)若电流表正确接入图乙电路，闭合开关前，某同学发现电路有一处错误，这个错误是______________________________。改正错误后，闭合开关，将变阻器滑片向右移动时，电流表示数变大，则变阻器接入电路的接线柱是______(选填“AD”或“BC”)。
(3)测量过程中，当电压表的示数为____V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为____W。滑动变阻器都接下面两个接线柱BC3.81.52 7.在“测量小灯泡的额定功率”实验中，灯泡上标有“3.8 V”字样，电源电压恒定。(1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。(2)连接完实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其故障原因可能是______________________________________________________。
(3)故障排除后，开始实验，在移动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视_________示数，直至灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示。则灯泡的额定功率为________W。灯泡处断路(或灯泡的灯丝断路、灯泡与底座接触不良等)电压表1.52(4)完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，将S2拨到触点____(选填“1”或“2”)，移动滑片，使电压表的示数为______V；
②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；
③灯泡额定功率的表达式为P额＝__________________。(用已知量和测量量表示)23.8115．(2014，咸宁)如图甲所示电路，电源两端电压U不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器。当开关S闭合后，改变滑动变阻器接入电路的电阻，其电流与电压的关系如图乙所示。求：(1)滑动变阻器R2接入电路的最大阻值为_____Ω，电源两端电压为____V；607(2)定值电阻R1的电阻值；(3)电路消耗电功率的最大值。(3)当滑动变阻器接入电路的电阻为0 Ω时，电路消耗的总功率最大，此时有P＝UI＝7 V×0.7 A＝4.9 W
