16.3测量电功率.课件 --2023-2024学年初中物理沪科版九年级全一册

(共31张PPT)
第三节 测量电功率
1. 会测算小灯泡的实际功率和额定功率，进一步练习使用电流表、电压
表和滑动变阻器.
2. 通过实验，体验小灯泡的电功率随它两端电压的变化而变化的规律.
3. 学会用“单表法”测量小灯泡的额定功率.
4. 通过实验认识用电器正常工作与不正常工作对用电器的影响，培养科
学使用用电器的意识.
学习目标
新课引入
小明做实验时发现实验室所使用的小灯泡，因为磨损，铭牌中有一个参数看不清.
2.5 V ？W
通过铭牌可知，缺少的参数是小灯泡的额定功率，实验中我们需要测量小灯泡的额定功率和实际功率!
你能帮小明确定铭牌上缺失的参数以及测量小灯泡在不同电压下的电功率吗？
测量小灯泡的电功率
【实验原理】
P=UI
测电压 U
测电流 I
P=UI
伏安法
你能根据学过的知识设计出本节课的实验电路吗？
1. 设计实验
实 验
新知学习
【设计电路】
为了保护电路，同时要调节灯泡两端电压，需要在电路图中增加一个____________.
滑动变阻器
【电表量程、滑动变阻器规格选取】
(1)电压表的量程如何选取呢？
a. 为了确保电压表的安全，所用量程的最大测量值要______小灯泡的额定电压；
b. 为了保证测量结果的精确性，应使电压表量程的最大测量值尽可能接近小灯泡的
额定电压.所以当小灯泡的额定电压是2.5 V，则应选择 ______ 量程.
大于
0~3 V
L
P
L
(2)电流表的量程如何选取呢？
a. 若知道小灯泡额定电压和额定功率，则可以计算出额定电流的大小，电流表量程
略_____额定电流大小即可；
大于
b. 由于小灯泡铭牌磨损，不能求出额定电流大小，为了避免电流过大，损坏电流表，
可用_______确定电流表量程.
试触法
【电表量程、滑动变阻器规格选取】
②为了能够使小灯泡两端的电压为额定电压，根据串联电路电压规律，需要使滑动
变阻器两端的电压为________，小灯泡正常发光时通过电路的电流 ，则
滑动变阻器最大阻值R滑≥ _________.
(3)滑动变阻器的规格如何选取呢？
①为了保护滑动变阻器，需要使滑动变阻器允许通过的最大电流_____(选填“大于”
“等于”或“小于”)小灯泡的额定电流.
大于
U源 -UL
【电表量程、滑动变阻器规格选取】
测量小灯泡的额定功率和不同电压下的功率，所以至少需要进行3次测量
——实验中要测量哪些物理量，如何设计实验表格？
实验次数 小灯泡两端的电压 U/V 通过灯丝的电流 I/A 小灯泡的电功率 P/W 小灯泡的发光情况
1
2
3
【设计实验表格】
(1)根据设计电路图连接电路；
2. 进行实验与收集证据
注意事项：
①连接电路前电表调零；
②连接电路时开关需断开；
③连接好电路后需要检查电路；
④闭合开关前，滑动变阻器滑片
需要移至最大阻值处.
P
L
(3)闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为低于2.5 V和高于2.5 V
(不超过额定电压的1.2倍) ，观察小灯泡的发光情况，记下电压表示数U 和
对应的电流表示数 I，记录在表格中.
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
(2)闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5 V，观察小灯泡的
发光情况，记下电压表示数U和对应的电流表示数I.
2. 进行实验与收集证据
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实验记录表格
实验次数 小灯泡两端的电压 U/V 通过灯丝的电流 I/A 小灯泡的电功率 P/W 小灯泡的
发光情况
1
2
3
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
根据表中数据可知，小灯泡的额定功率为0.65 W
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；
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；
3. 分析与论证
通过与同学们的交流与合作，你能回答下面的问题吗？
①小灯泡正常发光时的功率是什么功率？
②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压略高于或略低于其额定电压时，
小灯泡的功率是什么功率？能否说这是小灯泡的额定功率？为什么？
4. 交流与合作
小灯泡正常发光时的电压为额定电压，其在额定电压的工作的功率为额定功率.
实际功率. 不能说这是小灯泡的额定功率，这是因为小灯泡的额定功率是在额定电压下工作时的电功率.
③请将此电路与测定值电阻阻值的实验电路相比较，说出两个实验
有何相同点和不同点？
测定值电阻阻值
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(保护电路；改变灯泡或电阻两端的电压)
4. 交流与合作
不同点：
实验目的不同；实验原理不同.
P = UI
R =
U
I
P
L
P
R
⑤小灯泡的电功率测量结果为什么不能求平均值
4. 交流与合作
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.
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 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
归纳总结
例1 实验小组想测量一只标有“2.5 V”字样小灯泡的额定功率，电源电压为4.5 V.
甲 乙
(1)如图甲所示是小明连接的实物电路，有一根导线连接错误，请在错误的导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接完整.
×
在本实验中，电压表应测小灯泡两端的电压，图中电压表测电源电压，不符合实验操作，应使电压表测小灯泡两端的电压
(2)改正错误后，闭合开关前，同学们调节的滑动变阻器的滑片位置如下图所示，其中已经调整好的是______；实验中滑动变阻器除了保护电路，还有______________________作用.
D
改变小灯泡两端的电压
在闭合开关前，应使滑动变阻器接入电路的阻值最大，即滑动变阻器的滑片应在最左端
.
在测量小灯泡的电功率实验中，滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变小灯泡两端的电压
(3)闭合开关，当滑片移动到某一位置时，电压表示数为2 V，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑片向_____(选填“左”或“右”)移动，直至小灯泡正常发光.
(4)当小灯泡正常发光时，
电流表的示数如图乙所示，
则小灯泡的额定功率是
____W.
右
0.7
小灯泡的额定电压为2.5 V，故需使小灯泡两端的电压增大，电路中的电流增大，由欧姆定律可知，电路总电阻应减小，故滑动变阻器接入电路阻值应减小
甲 乙
×
小灯泡正常发光时，
通过小灯泡的电流I额=0.28 A
P额=U额I额 = 2.5 V×0.28 A= 0.7 W
在测量小灯泡的电功率实验过程，若测量仪器只有电流表或电压表，你能帮助小明在只有一个电表的情况下测量小灯泡的额定功率吗？
类型一、 缺少电流表
如果实验中测量仪器只有电压表，该如何测小灯泡的额定功率？
求小灯泡的额定功率P额
电压表与定值电阻并联
电流表
等效替代
已知I额求 U额:
P额=U额I额
已知U额求 I额:
P
L
P
L
R0
例 某同学用一个已知阻值为R0的定值电阻和滑动变阻器，设计了如图所示的电路图，来测量额定电压为U额的小灯泡的额定电功率．
(1)闭合开关S，S0接触点2，移动滑动变阻器的滑片，
使电压表示数为U额；
(2)S0换接触点1，保持滑动变阻器的滑片位置不变，
此时电压表示数为U1；
(3)则小灯泡的额定电功率PL＝___________．
(用字母表示)
U额为小灯泡额定电压
电压表测小灯泡和定值电阻总电压
U1=U额+U0
P额=U额I额=
已知U额求 I额:
P额=U额I额
类型二、缺少电压表
如果实验中测量仪器只有电流表，该如何测小灯泡的额定功率？
电流表与定值电阻串联
电压表
等效替代
求小灯泡的额定功率P额
已知I额求 U额:
P额=U额I额
已知U额求 I额:
P
L
P
L
R0
例 如图所示为某同学测量小灯泡额定电功率的电路图，已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻的阻值为R0，主要的测量过程如下：
(1)把电流表接在a处，闭合开关S，调节滑片，
使电流表示数为I额；
(2)保持滑片的位置不变，断开开关，把电流表
接在b处，再闭合开关，读出电流表的示数为I1；
(3)则小灯泡的额定功率PL＝______________．
(用字母表示)
(I1－I额)R0 I额
I额为小灯泡额定电流
电流表测干路电流，I1=I额+I0
已知I额求U额 :
P额=U额I额
=(I1-I额)R0
P额 =U额I额 =
(I1-I额)R0I额=(I1－I额)R0I额
迷你实验室
利用家用电能表测算家用电器的电功率
如要测一只电吹风的电功率，首先要关闭家里所有的电器，只启动电吹风，利用钟表测量电吹风工作时电能表铝盘转n转所用的时间t.假定这个电能表的盘面上标着“3000 r/(kW·h)”，它表示每消耗1 kW·h的电能，表盘要转3000转.那么表盘每转1转，电流做的功为多少呢 你能由此测出电吹风在t(s)时间内所做的功及电吹风的电功率吗？
求得电吹风在t(s)时间消耗的电能，即电吹风在t(s)时间内所做的功；
N r/(kW·h)
n r
用W =
P =
W
t
用 求电吹风的电功率
表盘每转1转，电流做的功为 kW·h
1
3 000
已知I额求 U额: _______________
电路图______________
已知U额求 I额: _____________
测量小灯泡的电功率
实验原理
实验结论
课堂小结
P=UI
灯泡的实际电功率随两端的电压增大而_____
灯泡的亮度由灯泡的_____功率决定，灯泡实际功率越大，亮度越大.
伏安法
单表法
只有
电压表
只有
电流表
已知U额求 I额: _____________
已知I额求 U额: _____________
P额=U额I额
P额=U额I额
增大
实际
电路图______________
0.1 0.2 0.3
0
1
2
3
I/A
U/V
1. 在测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率的实验中，小明根据实验数据绘制的图像如图所示，则小灯泡的额定电功率为______W.由图像可得出___________________________________________(写出一条即可)．
0.625
灯泡的电阻随两端电压的增大而增大(合理即可)　
当灯泡两端的电压为额定电压2.5 V时，流过灯泡的电流为0.25 A
P额＝U额I额＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W
随堂练习
2. 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)如图所示是小组连接的部分电路，请用笔画线代替导线，将实物电路连接完整．(要求：滑片向右移动时，电流表示数变大).
电压表选用“0～3 V”量程
根据欧姆定律可知，滑片右移时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，即滑动变阻器右下接线柱接入电路
(2)如图甲所示，选用“10 Ω 2 A”规格的滑动变阻器进行实验. 闭合开关前，需将滑动变阻器的滑片P 置于____ (填“A”或“B”)端.
A
为保护电路，此时滑片应位于阻值最大处
(3)接下来刚闭合开关后发现灯泡发出耀眼的光，电压表示数如图乙所示，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_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
____________________________.
断开开关，用“20 Ω 2 A”的滑动变阻器替换“20 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
2.8
(4)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 0.26 0.52 稍亮
2 2.5 0.30 较亮
3 3 0.32 0.96 很亮
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
2. 某同学在做“测量小灯泡的电功率”实验中，设计了如图所示的电路图，其中小灯泡的额定电压为U额，定值电阻的阻值为R0.请完成下列问题：
①闭合开关S、S2，移动滑动变阻器的滑片，
使电流表示数为____；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，_______
_____________，读出电流表示数为I1；
③小灯泡的额定功率P额＝__________
(用已知量和测量量表示).
断开S2，闭合开关S、S1
小灯泡和定值电阻并联，电流表测定值电阻R0所在支路电流
已知U额求 I额
使电流表在干路，测电路中的总电流记为I1
断开S2，闭合开关S、S1