13.3学生实验：探究——小灯泡的电功率课件(共29张PPT)2023-2024学年度北师大版物理九年级全册

(共29张PPT)
第3节 学生实验：探究——
小灯泡的电功率
1.铭牌上标有“2.5 V 0.3 A”的小灯泡在正常工作时的功率是多少？
怎样测量小灯泡的实际功率？
思考
P=UI=2.5V×0.3 A=0.75 W
小灯泡在低于额定电压的情况下也可以工作，只不过亮度要暗一些。小灯泡的实际亮度与小灯泡的实际电压有关，实际电压越大，小灯泡越亮，实际功率越大
2.是不是它只能在2.5 V的电压下工作？它的电功率只能是0.75W？
新课引入
1.知道用伏安法测定小灯泡电功率的原理。知道如何测算小灯泡的额定功率和实际功率
2.会设计实验电路、选用实验器材、设计实验记录表格、有步骤的进行实验、读取数据、计算小灯泡的功率
学习目标
难点
重点
提出问题
根据公式：P=UI
小灯泡两端的电压
流过小灯泡的电流
回顾一下上一章我们测未知电阻的阻值时，是如何测量的？
探究——小灯泡的电功率
新知学习
制定计划
小灯泡在不同电压下工作时，小灯泡亮度相同吗？实际功率相同吗？如何测量实际功率？
V
A
V
A
1.实验原理：
使用电压表测量小灯泡两端的电压，用电流表测量通过小灯泡的电流
P=UI
实验中要在不同电压下（额定电压、高于额定电压、低于额定电压）测量小灯泡实际电功率，如何改变小灯泡两端电压呢？
你能根据学过的知识设计出本节课的实验电路吗？
2.电路设计
3.实验器材：
电池、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线
灯泡两端电压 U/V 通过灯丝的电流 I/A 灯泡的电功率 P/W 灯泡亮度
4.实验记录表
5.实验注意事项：
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在什么位置？
（2）如何选择电压表、电流表的量程？依据是什么？怎样连接？
（3）如果估测不出电流和电压的大小，我们还有什么别的办法？
闭合开关前，滑动变阻器应调到阻值最大处，目的为保护电路
小灯泡的额定电压为2.5V，电流0.3A，则电压表、电流表应选择的量程分别是0~3V、0~0.6A。
可以试触
（4）在调节小灯泡两端的实际电压时，能否使小灯泡两端的电压远远高于它的额定电压？为什么？
不行，要避免因电压过高而损坏小灯泡。我们研究高于额定电压的情况时，使小灯泡两端的电压稍高于额定电压即可，并且时间尽可能短一些。
（5）电路连接小技巧：连接电路时，可将其他器材先连接好，最后将
电压表并联在小灯泡两端，并联时应该注意，电压表的正负接线柱和电源的正负极对应。
(1)将电压表和电流表指针调零，断开开关，按照电路图连接电路，将滑动变阻器滑片放在阻值最大处；
6. 实验步骤
（2）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数依次为2.5 V、2 V和2.9 V，依次记下电压表示数U和对应的电流表示数I，分别将U、I记录在表格中；
（3）观察并比较小灯泡的发光情况，将现象记录在表格中。
进行实验与收集证据
灯泡两端电压 U/V 通过灯丝的电流 I/A 灯泡的电功率 P/W 灯泡亮度
2.5 0.26 0.65
2 0.22 0.44
2.9 0.28 0.81
比正常发光时亮
正常发光
比正常发光时暗
实验记录表
1.不同电压下，小灯泡的功率不同，实际电压越大，小灯泡功率越大
3.灯泡两端实际电压等于额定电压时，灯泡正常发光；低于额定电压时，灯泡比正常发光时暗；高于额定电压时，灯泡比正常发光时更亮
2.小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮
分析与论证
电压 U/V 电功率 P/W 灯泡发光情况
U实＝U额 P实＝ P额 正常发光
U实 < U额 P实 < P额 发光较暗
U实 > U额 P实 > P额 强烈发光
小灯泡在不同电压下工作时，实际电功率不同，亮度也不同，这个小灯泡电阻相同吗？
交流与合作
灯泡两端电压 U/V 通过灯丝的电流 I/A 灯泡的电功率 P/W 灯泡亮度 灯泡的电阻R/Ω
2.5 0.26 0.65
2 0.22 0.44
2.9 0.28 0.81
比正常发光时亮
正常发光
比正常发光时暗
0.96
0.91
10.36
结论：小灯泡在不同电压下，小灯泡灯丝电阻也不同
小灯泡的电功率测量结果为什么不能求平均值
？
在不同电压下，灯泡的功率是不同的，只有在额定电压下，灯泡的功率才等于额定功率，计算小灯泡电功率的平均值没有意义；
该实验测出多组数据的目的是测量不同电压下灯泡的电功率
交流与合作
不同电压下小灯泡的电阻值能求平均值吗
？
在不同电压下，灯泡的电阻受温度影响也是不同的，不同电压下计算小灯泡电阻的平均值也没有意义；
交流与合作
请将此电路与伏安法测电阻的实验电路相比较，说出两个实验有何相同点和不同点？
伏安法测电阻
测量小灯泡的电功率
相同点：
电路连接形式相同；
直接测量的物理量相同；
实验所用器材（除定值电阻和小灯泡外）相同。
滑动变阻器的作用相同（改变灯泡或电阻两端的电压）
交流与合作
伏安法测电阻
测量小灯泡的电功率
不同点：
实验目的不同；实验原理不同。
P = UI
R =
U
I
请将此电路与伏安法测电阻的实验电路相比较，说出两个实验有何相同点和不同点？
交流与合作
实验 多次测量的目的 滑动变阻器的作用
测量定值电阻的阻值
测量小灯泡的电阻
测量小灯泡的电功率 归纳
求平均值，减小误差
测量不同电压下灯丝的电阻
测量不同电压下小灯泡的实际功率
(1)保护电路
(2)改变电阻两端的电压
(1)保护电路
(2)改变小灯泡两端的电压
常见故障
原因分析
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数
电路断路：
①电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏；
②接线柱接触不良
闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转
①灯泡断路；②电流表、电压表位置接反
电流表有示数，电压表无示数
①电压表损坏或断路；②灯泡短路
电流表与电压表的指针向零刻度左侧的方向偏转
电流表、电压表的“+”
“-”接线柱接反.
电流表与电压表的指针偏转角度很小
①电流表、电压表的量程选择过大；②电源电压过低
测量电功率中常见故障
知识拓展
常见故障
原因分析
电流表指针超过最大刻度
①量程选择过小；
②电路中出现短路
移动滑动变阻器滑片时，电表示数及灯泡亮度无变化
滑动变阻器连接时，没有遵循“一上一下”的接线原则，滑动变阻器相当于定值电阻或导线
无论怎样调节滑动变阻器，电压表的示数总小于灯泡的额定电压
电源电压过低
灯不亮，电流表与电压表稍有偏转
①电源电压过低；
②变阻器连入电路的电阻过大
测量小灯泡的功率
实验方法
伏安法
实验原理
实验步骤
实验结论
P=UI
电压表、电流表、滑动变阻器的连接和使用
小灯泡亮度随功率的改变而改变
板书
1. 小灯泡L的额定电压为6V，小星通过实验测得其电流随电压变化的曲线如图所示。由图可知，当小灯泡L正常发光时，通过其灯丝的电流是 ______A; 通过调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为3V，则此时小灯泡L消耗的实际功率为________W.
0.6
1.5
随堂练习
2. 小灯泡上标有“6 V 3 W”字样，将这盏灯接到3 V电压下，它比正常发光时_____(选填“亮”或“暗”)，这时它的实际功率为______W。
暗
0.75
3. 白炽灯泡的灯丝断了，“搭接”上后有时会比原来更亮，为什么
“搭接”后的灯丝变短了，电阻变小了．根据公式 可知，电压不变，电阻变小，电功率变大，因此该白炽灯变亮了
4．利用如图所示的器材，测量小灯泡的电功率。
（1） 在闭合开关前，滑动变阻器连入电路的电阻阻值应最___，即滑片应位于____端（填“左或右”）。
大
左
（2） 闭合开关后，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，则电路中可能出现的故障是___________。
灯泡断路
（3）排除故障后，再次闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2 V 时，电流表的示数如图所示，此时电流为____A，小灯泡的功率为____W。
0.6
0.3
5.某小组研究小灯泡电功率，小灯泡额定电压为2.5 V，电源电压恒定不变，有规格为“10 Ω 2 A”和“20 Ω 2 A”的滑动变阻器各一个。
(1)如图甲所示，选用“10 Ω 2 A”规格的滑动变阻器进行实验。连接电路时，需将滑动变阻器的滑片P 置于____ (填“A”或“B”)端，其目的是_________
A
保护电路
(2)接下来进行实验，灯泡发光，电压表示数如图乙，此时灯泡两端电压为 _____V。为了使灯泡正常发光，接下来的操作是______________
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
________________.
2.8
断开开关，用“20 Ω 2A”的滑动变阻器替换“10 Ω 2 A”的
滑动变阻器，并调节滑片P 到接入电路的阻值
最大处；闭合开关，调节滑片P，直至观察到电
压表示数为2.5 V
(3)实验中收集信息如下表
次数 电压表示数/V 电流表示数/A 电功率/W 灯泡亮度
1 2.5 0.30 较亮
2 3 0.32 0.96 很亮
3 2 0.26 0.52 稍亮
分析表格中信息可得，①小灯泡额定功率为 _____W；②在电路安全范围内，小灯泡两端实际电压越大，消耗的电功率_____，灯泡越亮。
0.75
越大