(共18张PPT)
第3节 测量小灯泡的电功率
第18章 电功率
课前诊断
1.电功率是描述 的物理量,计算电功率的公式有 和 。
2.到目前所学的电学知识为止,我们学了哪些物理量?哪些可以直接测量?哪些不能?
3.伏安法测小灯泡电阻的实验原理是:
。画出实验的电路图。
4.仔细观察下图中白炽灯上的铭牌,它所标的“PZ 220-40”的含义是什么?它的额定电流多大?它的电阻是多少?
课前诊断
提出问题
问题1:如何测量一个额定电压为2.5v小灯泡的额定功率?说出你的实验方法,所要测的物理量,需要的实验器材,并请画出电路图。
问题2:如果要测量低于或高于额定电压下的小灯泡实际功率,还需要什么电路元件可以帮助改变小灯泡两端电压?。
实验名称
实验器材
实验原理
实验电路图
测量小灯泡的电功率(U额=2.5 V)
电源、小灯泡、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器
P = UI
制定计划
1. 按照电路图连接电路,调节滑动变阻器,使电路中的电阻最大;
2. 接通开关,读出在不同情况下电流表和电压表的示数;
3. 根据测量的电压、电流的不同值计算出小灯泡的功率。
进行实验
步骤1、使小灯泡在额定电压下发光,并记录电流表、电压表数值。
步骤2、使小灯泡两端电压是额定电压的1.2倍,观察小灯泡亮度,记录电流表、电压表数值。
步骤3、使小灯泡两端电压低于额定电压,观察小灯泡亮度,并记录电流表、电压表数值。
收集证据
进行实验,并将实验数据填写在表格中。
灯泡两端电压U/V 灯泡的电功率P/W 灯泡
亮度
通过灯丝的电流I/A
2.20 0.28 0.62
2.50 0.30 0.75
2.80 0.32 0.9
亮一些
正常 发光
暗一些
分析与论证
分析实验数据,得结论。
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实>U额 P实>P额 强烈发光
评估与交流
1. 在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在什么位置?
2. 如何选择电流表、电压表的量程?依据是什么?怎样连接?
3. 在实验中,小灯泡的参数(2.5V)有什么用途?
4. 灯泡工作时的电功率一定等于它的额定功率吗?为什么?
巩固练习
如图所示,某实验小组的同学用伏安法测量小灯泡的电功率,灯泡的额定电压为3.8V,其额定功率在1W左右,电源为新的3节干电池.
3、在进行实验过程中,刚连接好最后一根导线,小灯泡就发出很亮的光,其中存在的错误是:
(1) ;
(2) 。
1、在测量时,电流表应选用 的量程,电压表应选用 的量程。
2、请连接好电路图。
4、改正错误后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,而电流表始终无示数,其中错误可能是: 。
5、改正错误后,继续实验,发现如何移动滑片,小灯泡的亮度始终没有变化,而且一直很暗。其中存在的错误是: 。
6、原来做实验并不是一番风顺的,经过排除,解决困难后,调整滑动变阻器,使电压表的示数为 时,小灯泡正常发光。此时,电流表的示数如图,那么这个小灯泡的额定功率为 。
7、同学们记录了多组电压及电流值。分析实验数据得出:小灯泡的亮度是由灯泡的 决定的,且实际功率越大,灯泡越 .
1 2 3 4
电压U/V 2.5 3.0 3.8 4.0
电流I/A 0.25 0.28 0.3 0.32
电功率P/W 0.625 0.84 1.14 1.28
通过进一步观察发现,小灯泡的电流和电压并不成正比,这是因为: 。
8、在实验过程中,发现电压表的大量程接线柱松动,无法使用,在不更换仪器的情况下,应该如何解决这个难题?
伏安法测电阻与测小灯泡电功率的异同
相同点:
实验电路相同;
实验测量的物理量相同。
不同点:
实验原理:测电阻R=U/I,测功率P=UI。
实验结果:测量电阻的多次测量是为了求平均值减小误差,测小灯泡的电功率三次测量是为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况。
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18.3 测量小灯泡的电功率 习题
一、选择题
1.灯泡亮度的大小说明了灯泡的:( )
A、额定功率的大小 B、两端电压的大小
C、实际功率的大小 B、通过的电流的大小
2.在“测定小灯泡额定功率”的实验中,某 ( http: / / www.21cnjy.com )同学电路连接正确,闭合开关,灯泡发光,但测试中无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数都达不到灯泡的额定电压值,其原因可能是下述的哪一种( )21教育名师原创作品
A.变阻器总电阻太大 B.电压表量程太大
C.电源电压太低 D.灯泡的灯丝断开
3.两只额定电压都是220V的灯泡,标志模糊不清,要比较它们的额定功率,可观察灯丝的粗细,则( )
A、灯丝细的功率大 B、灯丝细而长的功率大
C、灯丝粗而短的功率大 D、灯丝粗而短的功率小
4.根据灯泡铭牌(PZ 220-25)所给信息判断,下列说法正确的是 ( )
A.灯泡适宜在25伏的电路中使用
B.灯泡在任何情况下工作时,电功率都是25瓦
C.灯泡电压低于220伏时,不发光
D.灯泡在220伏的电压下工作时,电功率是25瓦
5.将两盏”220V 40W”的电灯串联后接在220V的照明电路中,两盏电灯的实际功率之和是( )21·cn·jy·com
A.20W B.40W C.60W D.80W
6.将额定电压相同的两个灯泡L1、L2串联后接入电路中,如图所示。接通电路后发现灯泡L1要比L2亮一些,则下列判断正确的是( )www.21-cn-jy.com
A.L1的电阻比L2的小 B.L1的额定功率比L2的大
C.两灯正常工作时L1发光要暗一些 D.若将两灯并联接入电路,L1发光要亮一些
7.为了测量小灯泡的电功率,在具体实验操作中,手和眼的分工应该是( )
A.手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电流表的示数变化
B.手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电压表的示数变化
C.手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察灯泡是否发光
D.手按开关,眼睛观察小灯泡
8.由电压为220V的电源向远处某工地的一 ( http: / / www.21cnjy.com )盏标着”PZ220-60”的电灯供电,由于导线有电阻,灯泡消耗的实际功率为55W,则导线消耗的功率( ) 21教育网
A.小于5W B.等于5W C.大于5W D.不能确定
二、填空题
9.小明在测量小灯泡的电功率时,如果小灯泡 ( http: / / www.21cnjy.com )标有“2.5V”而额定功率不到1W,电流表的量程有“0—0.6A”和“0—3A”实验中电流表的量程应选用_________。
10.在“测定小灯泡的功率 ( http: / / www.21cnjy.com )”的实验中,若要测定小灯泡的额定功率,必须让小灯泡在__________电压下工作,通过实验测出_____和_____才能根据公式计算出小灯泡的功率。
11.一种亮度可以调节的小台灯,其电路如图甲。电源电压为24Ⅴ,灯泡L的额定电压为24V,通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图6乙。当灯泡正常发光时,灯丝的电阻为 _ _ Ω。调节滑动变阻器R,使灯泡的实际功率为3.6W时,灯泡两端的电压是 V,滑动变阻器R此时电阻 Ω,滑动变阻器R此时实际功率 W。 2·1·c·n·j·y
三、探究题
12.小灯泡标有“3.8V”字样,李镇同学用如图所示的电路来测定小灯泡的额定功率: 21·世纪*教育网
(1)至少要用_________节干电池串联起来做电源,
(2)闭合开关后,测小灯泡的额定功率发现电压表的读数为2.5V,则应使滑动变阻器的滑片P向_______滑动,2-1-c-n-j-y
(3)闭合开关后,调节滑动变阻器,测得三组数据如下表,请将所缺数据填入表中:
实验次数 电压表读数V 电流表读数A
1 3.0 0.20
2 0.21
3 3.8 0.25
(4)小灯泡的额定功率P=_________。
13.某同学做“测量小灯泡电功率”的实验时,连接了如图中的甲电路,实验前观察小灯泡的螺旋套上标有“2.5V”字样。21cnjy.com
(1)要完成甲图的电路连接,电压表应选择连接 (填“0~3V”或“0~15V”) 的量程。 21*cnjy*com
(2)在闭合开关前,变阻器的滑片应放在 端(填“左”或“右”)。
(3)闭合开关,移动变阻器的滑片,使电 ( http: / / www.21cnjy.com )压表的示数为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表表盘如乙图所示,电流表的示数是 A,则小灯泡的额定电功率是__________W。 【来源:21cnj*y.co*m】
(4)向左移动变阻器滑片,会看到灯泡变 (填“暗”或“亮”)一些,这说明灯泡的实际功率与灯泡 有关系。 21*cnjy*com
四、计算题
14.如图所示的电路中, ( http: / / www.21cnjy.com )电源电压恒为6V.(1)当开关S1闭合,S2,S3断开时,电流表示数为0.3A,求R的阻值;(2)闭合开关S1,S3,断开S2时,小灯泡正常发光,电流表示数为0.9A,求通电10s灯泡消耗的电能;(3)只闭合开关S2,断开S1,S3,求小灯泡实际的电功率(假设小灯泡的电阻不变).
15.小明看到他家5月份电费缴费通 ( http: / / www.21cnjy.com )知单,这个月的用电量是116kW·h,过去他家每个月的用电量在90~100kW·h之间,家里没有增添新的电器且用电器的工作时间与过去基本相同,5月份为什么会用这么多电呢?于是小明将一个标准的灯泡(220V,100W)单独连入家庭电路中,用调节好的电压表测出了其两端电压为198V,观察到电能表(3000R/kW·h)的表盘在10min内转过了50转(灯丝电阻不变),求
(1)灯泡的灯丝电阻多大?
(2)灯泡消耗的实际功率多大?
(3)10min内灯泡消耗多少电能?
(4)请通过计算分析小明家的电能表是否存在问题。
参考答案
1、答案:C
解答:根据电功率P=UI,灯泡的亮度是由其实 ( http: / / www.21cnjy.com )际功率决定的,而额定功率在用电器出厂前已经标注好,不能改变,但是灯泡不是总能够正常工作的。正确选项是C。
分析:灯泡的亮度是由其实际功率决定的。亮度越亮,实际功率越大。
2、 答案:C
解答:在“测定小灯泡额定 ( http: / / www.21cnjy.com )功率”的实验中,闭合开关,灯泡发光,排除选项D;变阻器的最大值和电压表的量程对灯泡的正常发光没有太大影响,都可以调节,排除A和B;如果电源电源太低,电压表的示数都达不到灯泡的额定电压值选C.www-2-1-cnjy-com
分析:灯泡两端的额定电压由电源电源决定,可以利用变阻器进行调节。
3、答案:C
解答:额定电压一定,要 ( http: / / www.21cnjy.com )比较它们的额定功率,根据公式P=U2/R,可知,电压一定时,额定功率的大小与灯丝的电阻成反比。灯丝短粗的电阻小,功率大,所以选C。
分析:根据公式P=U2/R,可知,电压 ( http: / / www.21cnjy.com )一定时,额定功率的大小与灯丝的电阻成反比。决定灯丝电阻的因素是长度和横截面积,长度长,电阻大,横截面积小,电阻大。
4、 答案:D
解答:由题意知,灯泡额定电压220V ( http: / / www.21cnjy.com ),额定功率25W。灯泡只有在额定电压下,额定功率才是25W,B选项不正确。灯泡低于220V时,亮度通常减弱,但仍可以发光,C选项不正确。灯泡通常适宜在220V电路中使用,因此A选项不对,正确选项是D。
分析:根据灯泡的铭牌可知:灯泡额定电压220V,额定功率25W。
5、答案:A
解答:由题意知,两灯泡串联,且灯 ( http: / / www.21cnjy.com )泡相同,则两灯泡的两端实际电压为110V.每盏灯泡两端实际电压为额定电压的一半,根据电功率公式P=U2/R,可以每盏灯的实际功率为原额定功率的四分之一,即10W,因两盏灯相同且串联,所以电路总的实际功率为20W.正确选项是A。【版权所有:21教育】
分析:灯泡串联时,两端的电压降低,灯泡两端的电压降低一半,功率变为原来的1/4。
6、答案:C
解答:两灯泡串联,电流中电流相等,L1要 ( http: / / www.21cnjy.com )比L2亮一些,灯泡L1实际功率大于L2,根据公式P=I2R,可知灯L1电阻应大于L2,A选项错误。由题意已知,灯泡L1电阻大于L2,两灯泡额定电压相同,根据电功率P=U2/R,可知灯L1额定功率小于L2额定功率,所以B选项错误。若将两灯并联在电路中,两盏灯泡额定电压相同,并联接入电路,假设电压等于额定电压,则因为灯泡L1电阻大于L2,根据电功率P=U2/R,可得灯L1实际功率要低于L2,即L1亮度要弱些,D选项错误。当两灯正常工作,在额定电压喜爱工作,因为灯L1电阻应大于L2,根据电功率P=U2/R,L1的额定功率要小于L2的额定功率。所以正确选项C。
分析:灯泡串联,电流相等,灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定。
7、答案:B
解析:因此操作过程中,手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电压表的示数,让电压表示数等于额定电压。
分析:在测量小灯泡的电功率时,闭合开 ( http: / / www.21cnjy.com )关进行实验前,滑动变阻器滑片在阻值最大端,闭合开关后,灯泡两端电压比较小,要提高电压使灯泡的两端电压等于额定电压,必须移动滑片使之电阻变小。【来源:21·世纪·教育·网】
8、答案:A
解答:当导线电阻不计时,灯泡正常发光, ( http: / / www.21cnjy.com )此时电路中的电流为I,灯泡的实际功率P0与灯泡的额定功率相等(即P0=60W)。当导线电阻不为零时,电路中的电流为I’,因为同一灯泡的功率变小,必有I’分析:电路中的总功率等于各个用电器的功率之和,对于导线也同样适用。
9、答案:0-0.6A
解答:根据公式I=P/U可得:I=1W÷2.5V=0.4A,因此电流表的量程应该选择0-0.6A。
分析:根据公式计雪小灯泡正常工作时的电流。
10、答案:额定电压 通过灯泡的电流 小灯泡两端的电压
解答:测定小灯泡的额定功率,前 ( http: / / www.21cnjy.com )提必须是小灯泡两端的电压为额定电压,它才能正常发光,功率才是额定功率。根据公式P=UI,需要测量小灯泡的电流和电压。
分析:测定小灯泡的额定功率,前提必须是 ( http: / / www.21cnjy.com )小灯泡两端的电压为额定电压,它才能正常发光,功率才是额定功率。根据公式P=UI,需要测量小灯泡的电流和电压。
11、答案:60 12 40 3.6
解答:灯泡正常发光时,电压24V,由图像可 ( http: / / www.21cnjy.com )知此时通过的电流为0.4A,则灯丝电阻R=60Ω。当灯泡实际功率为3.6W时,由图像可知,只有当灯泡电压12V时,电流0.3A可以使得灯泡实际功率为3.6W。此时灯泡电阻R灯=3.6W/(0.3A)2=40Ω;灯泡与变阻器串联,电路中总电阻R总=24V/0.3=80Ω;则电阻器接入电路电阻R变=80Ω-40Ω=40Ω;变阻器的实际功率P=I2R=(0.3A)240Ω=3.6W。
分析:分析图表,并从中得到有用的信息是初中物理考察的重点之一。
12、答案:(1)3 (2)左 (3)3.2 (4)0.95
解答:① 小灯泡上标的值是额定电压值,每一节干电池的电压为1.5V,所以需要3节干电池串联使用才能提供给灯泡3.8V的额定电压。【出处:21教育名师】
② 测小灯泡的额定功率,应 ( http: / / www.21cnjy.com )使灯泡两端电压等于3.8V,而此时的电压为2.5V<3.8V,应使灯泡电压变大,滑动变阻器的电压应减小,所以滑动变阻器阻值变小,即滑片向左滑。
③ ,,。
④ 灯泡的额定功率为它在额定电压下的功率,应选第三组数据的计算
。
分析:测小灯泡的功率时,器材的选择均 ( http: / / www.21cnjy.com )应根据小灯泡的额定值来选择。如电源电压应略高于小灯泡的额定电压,电压表量程应大于灯泡的额定电压,电流表的量程可根据题中的已知条件估算。
13、答案:(1)0~3V (2)左 (3)2.5V 0.2A 0.5W (4)暗 两端电压
解答:灯泡的额定电压为2.5V,小于3 ( http: / / www.21cnjy.com )V,电压表选择0~3V的量程即可。当灯泡两端的实际电压等于额定电压时,灯泡的实际功率等于额定功率,调节滑动变阻器使灯泡两端电压等于2.5V,此时灯的功率就等于额定功率。当灯泡两端电压发生改变时,灯泡的实际功率会发生改变,灯泡的亮度也会发生变化。 21世纪教育网版权所有
分析:测量小灯泡电功率的实验中利用了P= ( http: / / www.21cnjy.com )UI的测量原理,利用电压表测出灯泡两端电压,电流表测灯泡的电流。连接电路时,滑动变阻器的滑片P要移到阻值最大端,可以保护电路,实验过程中可以通过调节滑片P的位置来改变灯泡两端电压。
14、答案:(1)20Ω (2)36J (3)0.4W
解答:(1)当开关S1闭合,S2,S3断开时,电路为R的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律可得:R===20Ω;
(2)闭合开关S1,S3,断开S2时,灯泡与 ( http: / / www.21cnjy.com )R并联,电流表测干路电流,∵并联电路中各支路独立工作、互不影响,∴此时通过R的电流0.3A不变,∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和,∴IL=I﹣IR=0.9A﹣0.3A=0.6A,
∵并联电路中各支路两端的电压相等,∴灯泡的电阻:RL===10Ω,通电10s灯泡消耗的电能:WL=UILt=6V×0.6A×10s=36J;
(3)只闭合开关S2,断开S1,S3时,L与R串联,∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,∴此时电路中的电流:I′===0.2A,灯泡的实际功率:PL=(I′)2×RL=(0.2A)2×10Ω=0.4W.
15、答案:(1)484Ω (2)81W (3)48600J (4)有问题
解析:(1)小灯泡电阻
(2)灯泡的实际功率
(3)10min消耗的电能
(4)从电能表中的信息知
∵ 60000J>48600J ∴ 电能表存在问题。
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18.3 测量小灯泡的电功率 教案
一、教学目标
知识与技能目标
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的两端电压的变化而变化的规律,知道用电器不同电压下工作实际功率的变化特点。 21世纪教育网版权所有
过程与方法
能够根据测量小灯泡的电功率的原理,设计符合测量需要的实验方案。会根据记录的实验数据,利用比较的方法,分析和判断实际功率与额定功率的区别。
情感、态度及价值观目标
通过实验,初步认识用电器正常工作与不正常工作对用电器的影响,培养学生科学使用用电器的安全意识。
二、教学重难点
重点:会利用电功率计算公式作为实验原理,用伏安法测量小灯泡不同电压下的实际功率与额定功率的方法和步骤,区分额定功率和实际功率。21教育网
难点:学生能够根据测量小灯泡电功率的实验原理,设计出符合实验目的的实验方案、实验步骤,并得出实验结论。 21cnjy.com
三、教学准备
分组实验:学生电源(或干电池3节 ( http: / / www.21cnjy.com )),2.5V(或3.8V)小灯泡1只,发光亮度与小灯泡正常发光相当的二极管1个,开关1只,电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,导线若干。 21·cn·jy·com
四、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课(5分钟) 出示课前学情诊断评价试题。 1.电功率是描述 的物理量,计算电功率的公式有 和 。 2.到目前所学的电学知识为止,我们学了哪些物理量?哪些可以直接测量?哪些不能? 3.画出伏安法测小灯泡电阻的电路图。实验原理是: 。 教师及时公布诊断评价试题答案,了解学生错误情况,并指导学生自主矫正。 快速阅读 自主答题 对照答案 自主纠错。 诊断学生在新课学习前,是否具备或已经掌握与新课学习所必要的和密切相关物理知识,为新课学习做好前提性诊断和及时补偿矫正。
新课教学(35分钟) 【提出问题】 问题1:如何测量一个额定电压为2.5V小灯泡的额定功率?说出你的实验方法,所要测的物理量,需要的实验器材,并请画出电路图。 围绕老师问题,通过对比伏安法测电阻的实验,按要求回答问题。 利用已学伏安法测电阻和电功率知识,引导学生思考如何进行测量小灯泡电功率电路设计。
问题2:如果要测量低于或高于额定电压下的小灯泡实际功率,还需要什么电路元件可以帮助改变小灯泡两端电压? 按要求回答:滑动变阻器。 引导学生掌握利用滑动变阻器改变小灯泡两端电压,为实验探究小灯泡不同电压下的实际功率奠定基础。
【设计实验】 1.实验原理: 。 2.实验目的: 。 3.实验电路图: 4.实验表格: 提示:在连接电路中,应注意哪些? 学生自主设计实验。 回答:开关置于 ( http: / / www.21cnjy.com )断开的状态;电流表、电压表的选择合适的量程和正负接线柱;滑动变阻器滑片置于阻值最大端。根据小灯泡的额定电压,选择合适的干电池个数。 考查学生自主设计实验方案的能力 引导学生注意电学实验操作中,要注意电路安全及电路元件的保护。
【进行实验】 问题3:电路连好了,接下来怎么做呢? 分别测量以下三种情况下的实际功率。 1.使小灯泡在额定电压下发光,并记录电流表、电压表数值。 2.使小灯泡两端电压是额定电压的1.2倍,并观察小灯泡亮度,并记录电流表、电压表数值。 3.使小灯泡两端电压低于额定电压0.2倍,并观察小灯泡亮度,并记录电流表、电压表数值。 按要求规范操作,准确记录实验数据,观察小灯泡的亮度变化。 根据实验原理,进行实验探究。
【分析论证】 根据实验记录数据,分别计算小灯泡的额定功率是多少?当小灯泡两端电压低于或高于额定电压时,它的实际功率是多少? 比较小灯泡的发光情况与实际功率的变化关系。 根据实验测量的数据进行实际计算。 体会不同电压下小灯泡实际功率与额定功率的区别,认识到实际功率是变化的,额定功率是不变的。
【交流评估】 1.实验中,一位同学连接好电路,在闭合开关时发现小电灯不亮,电流表无示数,但电压表有示数。试分析电路中可能出现的故障。 2.另一位同学连接好电路后,闭合开关时发现小灯泡特别亮。这说明他在闭合开关前没有 。 积极思考。回答问题。 比较测量伏安法测电阻电路。 能根据实验中产生的现象,准确地找出电路连接时产生的故障。 引导学生学会知识的迁移。
课堂小结5分钟 【课堂小结】 1.这节课同学们有哪些收获呢? 2.同学们调节变阻器的过程中,小灯泡的电压不在2.5V时,它此时的功率还等于它的额定功率吗?灯泡的亮度将如何变化呢?电压能太大吗? 3.实验中对小灯泡的实际功率进行了三次测量,是否可以将三次测量的功率求平均值? 【巩固练习】 学生按要求主动回答问题。 体会1.小灯泡实际功率随灯泡两端电压增加而变大;小灯泡的额定功率始终保持不变。 体会2.用小灯泡两端电压高于或低于其额定电压,小灯泡不能正常工作。用电器应在额定电压下工作。 进一步领会和理解小灯泡实际功率与额定功率不同。 进一步理解本次实验探究目的。
作业布置 完成课后《动手动脑学物理》第1、2、4题。 按要求完成 巩固知识
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
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