13.3 学生实验：探究——测量小灯泡的电功率 学案 2023-2024学年物理北师大版九年级全一册

三 学生实验：探究——测量小灯泡的电功率
素养目标
1.重点:通过实验探究电功率与电压、电流的关系。
2.能利用公式P=UI及其变形式进行相关计算。
3.体验实验过程中控制变量法和转换法的应用。
学法指导
1.预习前,注意观察一些家用电器的铭牌,特别注意它们的额定电压和额定功率;尝试将同一灯泡接在不同的电压下,观察灯泡的亮度变化,猜想灯泡的亮度与实际功率的关系。
2.预习时间约10分钟,对测量小灯泡电功率的原理、实验器材、实验电路图以及实验中需要观察的现象及需要记录的实验数据进行充分的思考。
3.为了更好地做好本节实验,可先回忆测量小灯泡的电阻实验,复习电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法,在连接的时候要注意断开开关。
【预习导学】
　　阅读课本,回答下列问题。
1.测量小灯泡的电功率的原理是利用公式 。用 测量小灯泡两端的电压,用 测量通过小灯泡的电流;用 改变小灯泡两端的电压及通过它的电流,同时还可以起到 的作用。这种测量方法叫作 法。
2.实验中需要的器材:小灯泡、 、导线、开关、电源。请在下面的虚线框里画出你设计的电路图。
3.观察电压表的示数,若电压表的示数等于小灯泡的 ,则小灯泡正常发光;若电压表的示数不等于小灯泡的额定电压,则小灯泡不正常发光;可通过 进行调节。
4.设计记录表格。
实验 次数
1
2
3
5.测量小灯泡的电功率。
(1)根据实验电路图,连接好实物电路。
(2)将滑动变阻器调至阻值 的位置,闭合开关。
(3)调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压分别为 额定电压、 额定电压和额定电压的 倍。
(4)观察灯泡亮度,记下 的示数,将数据和现象填入预习时制订的表格中并计算出三种电压下的电功率。
(5)实验结论:灯泡两端的 越大,灯泡的 越大,灯泡越亮。
6.同学们用如图所示的电路“探究电功率与电流的关系”。以下观点不正确的是 ( )
A.实验要选取规格不同的灯泡
B.实验中将两灯并联控制了灯两端电压相同
C.将滑动变阻器串联在干路中可以完成实验
D.将题中并联电路改为串联电路也可以完成实验
【答案】预习导学
1.P=UI　电压表　电流表　滑动变阻器　保护电路　伏安
2.电流表、电压表、滑动变阻器
3.额定电压　滑动变阻器
4.
实验 次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡的发光情况
1
2
3
5.(2)最大
(3)等于　低于　1.2
(4)电流表
(5)实际电压　实际功率
6.D
【合作探究】
任务驱动1实验探究电功率与电压、电流的关系
1.小明同学在“探究灯泡的电功率与哪些因素有关”的实验中,首先进行了猜想。
猜想一:跟电流有关,电流越大,电功率越大;
猜想二:跟电压有关,电压越高,电功率越小。
通过思考,他设计了如图(a)、(b)所示的两个实验来研究这个问题,请你完成下列问题:
(1)若想验证猜想一,应该选用图 所示电路来进行实验,这是因为在实验中要控制 相同。小明同学在实验时记录了一组数据,如表一所示。
表一
电流I/A 灯泡亮度
灯泡甲 0.2 暗
灯泡乙 0.4 亮
表二
电压U/V 灯泡亮度
灯泡甲 2.5 亮
灯泡乙 1.3 暗
由数据分析可知,猜想一是 (选填“正确”或“错误”)的。
(2)若想验证猜想二,应该选用图 所示电路来进行实验,这是因为在实验中要控制 相同。小明同学在实验时记录了一组数据,如表二所示。
由数据分析可知,猜想二是 (选填“正确”或“错误”)的。
2.讨论交流下列问题:
(1)能否根据三次测量数据计算出小灯泡的平均电功率,为什么
提示: ,电功率是一个变化的量,因此多次测量求平均值毫无意义。
(2)电源和电压表、电流表的量程应如何选择
提示:所选电源电压应高于小灯泡的额定电压,例如:测定额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率时至少要选两节新的干电池串联使用;电压表的量程要大于小灯泡的额定电压,电流表的量程要大于 。
(3)某同学闭合电路的开关后发现小灯泡较暗,移动滑动变阻器滑片时不能改变小灯泡的亮暗程度,你认为他可能在连接电路时 ;改正后,再闭合开关,发现小灯泡发光很亮,你认为他忘记了 ;过了一会,小灯泡就不亮了,这时电流表示数为零,电压表示数接近于电源电压,则此时小灯泡处 (选填“短路”或“断路”)。而旁边的小东做这个实验的过程中,突然发现电压表的示数变为零,电流表示数增大,电路可能出现的故障是 。
【答案】任务驱动一
1.(b)　电压
正确
(2)(a)　电流
错误
2.(1)不可以,小灯泡的电功率随着它两端电压的改变而改变
(2)小灯泡正常工作时的电流
(3)同时使用了滑动变阻器的下面两个接线柱　将滑动变阻器的阻值调到最大值处　断路　小灯泡短路
任务驱动2串、并联电路中电功率的特点
3.比较同一电路中所用电器电功率大小时,可以用串、并联电路的特点来进行判断。电功率的大小与 和 两个因素有关,因此实验中应注意 法的应用。
(1)如图甲所示,将两个灯泡L1、L2串联起来,目的是控制通过两个灯泡的 相等,两个灯泡L1、L2规格不同,它们分得的 不同,这样就可以方便地比较电功率的大小与 的关系。
如图乙所示,将两个灯泡L1、L2并联起来,目的是控制两个灯泡两端的 相等,两个灯泡L1、L2规格不同,在电压一定的情况下,通过它们的 不同,这样就可以方便地比较电功率的大小与 的关系。
【答案】任务驱动二
3.电压　电流　控制变量
(1)电流　电压　电压
(2)电压　电流　电流
2