15.3 测量电功率

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§15.3 测 量 电 功 率
【教学目标】
知识与技能：
1、学会测小灯泡的额定功率和实际功率，
2、加深对电功率的理解；
3、巩固电流表、电压表、滑动变阻器的使用操作技能。
过程与方法：
使学生充分体验科学探究的方法，培养学生制定实验计划与设计实验的能力。
情感态度与价值观：
培养学生实事求是的科学态度和不畏艰难、勇于探究的精神，通过讨论和交流，培养学生合作学习的意识。
【教学重点】
1、用实验的方法来测量小灯泡的电功率，
2 、实际功率和额定功率的理解；
3、电流表、电压表、滑动变阻器的正确使用。
【教学难点】
1、 实验方案的制定。
2、 电流表、电压表、滑动变阻器的正确使用。
【教学准备】
学生用器材：学生电源、2.5V和3.8V小灯泡，灯座，开关，学生用电流表、电压表，滑动变阻器，导线若干。(共12组，其中2.5V的六组，3.8V的六组)
【教学方法】启发引导，实验探究，交流讨论。
【教材分析】
安排这个实验，是为了巩固电功率的概念，加深学生对额定功率、实际功率的理解。同时，也是为了进一步提高学生使用电流表、电压表和滑动变阻器的能力。教材通过“想想议议”提出问题，引导学生去思考。再根据上一节所讲的测定功率的方法以及上一章测定小灯泡的电阻的方法，分析要测定小灯泡的电功率，需要测出那些物理量？需要那些器材？学生很容易想出应测定电压、电流，进一步得出应该用电压表、电流表进行测量。教材还安排了在额定电压、1.2倍的额定电压、低于额定电压的三种情况下，来测定小灯泡的功率。其目的是让同学们通过自己动手操作、亲眼观察，从灯泡的明暗程度的变化，体会用电器的实际功率与额定功率不一定相等，实际功率的大小取决于加在用电器两端的实际电压。在老师的指导下，通过学生设计实验、进行实验、分析数据、得出结论，几个步骤，进一步熟悉电压表、电流表及滑动变阻器的使用培养学生的实验能力。
【学法指导】
实验前，应该先预习下列内容：为了测定小灯泡的功率，必须测出哪些有关的物理量？测这些物理量需要哪些实验器材？怎样组成电路（要求画出实验电路图）？实验要做几次？要记录哪些数据（设计出记录表格）？在什么条件下测出的功率才是小灯泡的额定功率？
通过预习和教师的讲解弄清以上问题后，再开始连接电路进行实验。在实验的过程中，要注意观察小灯泡两端的电压在等于额定电压、约高于额定电压的1/5和低于额定电压三种情况下的发光情况，将每次测得的电压和电流填在实验表格内，并求出其电功率的大小。特别注意在做第二次实验时，要小心地调节滑动变阻器，以免因实际电压超过额定电压过多而烧坏灯泡。
做完实验后可思考下列问题：从实验看出，小灯泡在什么情况下正常发光？什么情况下小灯泡比正常发光时更亮？这样做好不好？什么情况下小灯泡比正常发光时暗？使用用电器时，为什么应该让它在额定电压下工作？
【教学过程】
（一）、引入新课
［师］同学们在上一章的第五节已经测量过小灯泡的电阻.还记得是怎么测的吗？
［生］利用电流表测出通过小灯泡的电流，再利用电压表测出了小灯泡两端的电压，然后利用欧姆定律I=的变形公式R=算出了小灯泡的电阻.
［生］为了测量更准确，还利用变阻器进行了多次测量，然后求平均值.
［师］同学们对学过的知识掌握得很好.我们在上节课刚学过了电功率，谁来说说？
［生］电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量.用电器在1 s内消耗的电能叫用电器的电功率.
［师］电功率能测吗？怎么测？
［生］可以利用电能表和钟表测.
［生］也可以利用公式P=IU测出电压和电流，计算出电功率.
［师］如果我们要测“小灯泡”的电功率，用哪种方法呢？
［生］小灯泡不能接在家庭电路上，应该用第二种办法测.
（二）、进行新课
［想想议议］
［师］同学们能设计一个方案来测出小灯泡的功率吗？
［师］大家一定还记得用电器在额定电压下工作时的功率叫（同学们一起说）额定功率.如果不是在额定电压下叫什么功率，你想要测量的是什么功率，明白了吗？
［投影］测量要求
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.
（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.
（3）使小灯泡两端电压低于额定电压，并观察小灯泡亮度.
［师］同学们现在可以设计实验，并做好记录.
（学生经过以前的探究活动，已能了解实验活动的基本程序，所以，不必过多讨论，用投影提醒学生即可）
［投影］
［设计实验］
●设计思想（实验原理）：
●实验电路：
怎样设计测小灯泡电功率的电路图？
测小灯泡的电功率的原理公式是P=UI。因此需要测量的物理量分别是加在灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流。测电压需要电压表，测电流需要电流表，要测出小灯泡的额定功率，还需要用滑动变阻器来调节灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，使小灯泡正常发光。由引画出电路图如图131所示。
●实验器材：（注明使用器材规格）
1.小灯泡：额定电压________,
4.滑动变阻器：最大阻值___________Ω，允许通过最大电流___________A.
5.电源___________V；6.开关；7.导线
［说明］电源的选择应考虑小灯泡的额定电压，选择大于小灯泡额定电压的1.2倍，但不能过大.
实验数据（记录）表格：
小灯泡的规格 电压（V） 电流（A） 电功率（W） 灯的发光情况
U=U额
U>U额
U［实验步骤］
1.按电路图连接实物电路.
2.合上开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为额定电压,观察小灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数.
3.调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压值的1.2倍，观察灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数.
4.调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压低于额定电压，观察并做记录.
5.断开开关，整理实验器材.
［说明］
1.按电路图连接实物电路时注意：
（1）连接过程中开关应始终处于断开状态.
（2）根据小灯泡的额定电压值，估计电路中电流、电压的最大值，选择合适的量程，并注意正负接线柱的连接及滑动变阻器正确接法.
（3）连接好以后，每个同样检查一遍，保证电路连接正确.
2.合上开关前，应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上，若不是，要弄清楚什么位置是最大位置并调整.
3.调节滑动变阻器的过程中，要首先明白向什么方向可以使变阻器阻值变大或变小，怎么调能使小灯泡两端电压变大或变小.
［实验结论］
由公式P=IU计算小灯泡的功率.（将计算结果填入表中，通过分析和比较得出）
［结论］
（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.
［评估］
能想到问题，我们都考虑，基本上没有什么错误. <结束>
［师］我们这组同学非常自信.大家有什么问题可以互相交流，谈谈你在设计实验及实验过程中有什么新的感想，发现了什么问题？
［生］我们组认为实验中最容易出错的就是滑动变阻器，阻值最大的位置一错，滑动变阻器阻值就从你想的最大成为实际的最小.合上开关就容易使电表偏转过激.
［生］电流表、电压表的接线也很重要，如果接反了，表针“反打”也会损坏电表的.
［生］实际接线前可以先将实物按电路图中的位置摆放好，然后再连接，这样接起来不容易连接错，检查也容易.
［生］实验过程中，滑动变阻器开始在阻值最大的位置，调节的时候阻值从大到小，小灯泡两端的电压会从小变到大.测量时为什么不先测低于额定电压时的功率，依次测量等于额定电压和高于额定电压的功率，以免变阻器阻值一会儿变大，一会儿变小，还容易错？
［生］在不是额定电压下工作时，用电器的功率不是额定功率，该叫什么呢？
［师］同学们非常认真，非常棒.谁能来解释刚才那几个同学的两个问题呢？
［生］（同学讨论）不是额定电压和额定功率时就叫实际电压和实际功率就可以.
［生］我们认为先从低于额定电压开始测也不是不可以，但是先测额定电压更好.这样在观察小灯泡亮度时有明显的区分，容易观察.
…
［师］不知道那组同学对他们的解释满不满意，下去以后可以参照以前实验继续探讨.
［生］老师，我们发现今天测“小灯泡功率”的实验装置与上一章测“小灯泡电阻”时的装置一模一样.
［师］是吗？还有什么？
［生］测量的内容也一样，都是灯泡两端电压和通过小灯泡的电流.
［生］实验过程中的要求和注意的问题也基本一样…
［师］有不一样吗？
［生］两次测量的目的不同，上次是要测电阻，这次是要测功率.
［生］从今天的测量数据也可以算出小灯泡电阻.
［师］可以的话，大家算一下电阻.
［生］三次测量算出的电阻值基本相同，但有小的差别.将三次测量的值加起来算平均值就知道小灯泡的电阻了.
［师］大家都求出电阻了吗？有没有新的发现？
［生］电阻可以求平均值，今天测的功率不能求平均值.
［生］上次多次测量是为了求平均值减小误差，这次是为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况.
［师］同学们分析的非常好，请同学们比较计算电阻的公式R=和计算电功率的公式：P=IU，式中的电流和电压相同吗？
［生］如果是同一次测量，就是同一个电流值和电压值.
［师］大家将式中的电流替换电压或用电压替换电流，看有什么结果.
学生板演： P=IU=I2R=（R==)
［师］同学们看变形出来的公式，有什么发现吗？
［生］额定电压下的功率就是额定功率，电灯铭牌上一般标的都有，就可以利用它们直接求小灯泡的电阻.
［生］如果知道小灯泡不是在额定电压下，而是在实际电压下工作时的实际功率.
…
［师］现在请同学们观察你手中的小灯泡上的额定值，求出小灯泡的电阻.再求出实际电压下电流值和功率值，和你测量的结果进行比较.如有误差，分析原因.（也可留在课后完成）
哪组同学认为你们的实验非常有特色，可以展示给大家，共同交流.
（三）、小结
通过本节课的实验，同学们进一步加深了对电功率的理解，巩固了电流表、电压表的操作技能，锻炼了设计实验的能力，希望同学们在课后能更充分交流，在相互交流中发现自己的不足甚至是错误，在不断改正错误的过程中学到更多知识.
（四）、板书设计
［测量原理］P=IU
［结论］小灯泡的发光情况由小灯泡的实际功率来决定，在额定电压下，小灯泡才能正常发光.
【教学反思】
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