2018--2019学年九年级物理全册 第十八章电功率突破一测功率实验讲义 新版新人教版

电功率突破一—
电功率实验

1．常规方法测电功率：
电压表、电流表齐全：（电路与伏安法测电阻的电路很相似）
先调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压达到额定电压；
再读出此时的额定电流，
注意事项：
（1）观察电流表、电压表、变阻器的量程和允许通过的最大电流，选择量程时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小灯泡的额定电流．变阻器的电阻应与小灯泡的电阻相当为好，允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流．
（2）断开开关，调节滑变到最大阻值处，使电路中的电阻最大．
（3）闭合开关，调节滑变，使小灯泡两端电压为其额定电压．
（4）此实验只做一次，不用求平均值．
（5）不能先用伏安法多次测量取平均测出小灯泡的电阻，再用，因为R不是小灯泡正常发光时的电阻.
在做“测小灯泡的额定功率”实验时，被测小灯泡上标有“2.5V”字样．
（1）请用笔画线代替导线把图甲所示的实验电路连接完整（连线时导线不得交叉）；
（2）某同学连接好电路，闭合开关后，发现灯不亮，电流表无示数，而电压表有明显偏转．他应该检查______（选填“电流表”、“小灯泡”或“滑动变阻器”）处是否发生断路；
（3）排除故障后，调整滑片位置至小灯泡正常发光，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______W．
（1）见答图2 （2）小灯泡 （3）1.25
在“测定额定电压为2.5V小灯泡的电功率”的实验中，小阳同学已连接好如下图所示的部分电路．
（1）在小阳所连接的电路中，有两根导线还没连好，请你帮他完成电路的连接（其他的导线不要变动）；
（2）开关试触时，若发现电流表无示数，电压表示数较大，其故障原因可能是 ；
（3）实验中小阳测出了三组数据，记录在右表中．若第一次实验时电流表的示数如图所示，请将此示数读出并填入右表中;
（4）他测出小灯泡的额定功率是 W．
（1）电路连接如图（2）灯丝断了或小灯泡接触不实（3）0.36（4）1
（1）缺少电压表：用一个已知阻值的定值电阻和一个电流表串联后替代缺少的电压表．
实验步骤：
①按电路图连接实物图；
②断开开关，滑变调到最大阻值处；
③闭合开关，滑变调到某一阻值，使定值电阻电压达到小灯泡的额定电压，记录电流为I1、I2；
④根据公式P=UI可知，P=R0I1（I2-I1）．
（2）缺少电流表：用一个已知阻值的定值电阻和一个电压表并联后替代缺少的电流表．
实验步骤：
①按电路图连接实物图；
②断开开关，滑变调到最大阻值处；
③闭合开关，滑变调到某一阻值，使电压表的示数为小灯泡的额定电压U2 ，读出电压表的示数为U1；
④根据公式P=UI可知，P= ．
实验桌上提供了电压表一块，已知阻值的定值电阻R0一只，滑动变阻器一个，电源一个，开关一个，导线若干．小英用提供的器材测量2.5V小灯泡正常发光时的电功率．她连接的实验电路如图所示．请你完成下列实验步骤．
（1）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片使 电压表示数为2.5V．
（2）断开开关， ，保持滑动变阻器的滑片位置不动，闭合开关，读出电压表示数为U0．
（3）小灯泡正常发光时的电功率表达式是：PL= ．

(2)将电压表接在R0两端 (3)PL=2.5VU0/R0
图是小林在测量标有“2.5V”的小灯泡的额定功率时所设计的实验电路，其中滑动变阻器R2上标有“20Ω 1.5A”的字样．以下是他所设计的部分实验步骤，请你帮他补充完整：
（1）将电压表调零，断开开关；
（2）将R1的阻值调为最大，______，闭合开关S，
调节R1使电压表的示数为U1=2.5V，记录数据；
（3）保持R1的滑片位置不变，______，读出并记录电压表的示数U2，断开开关S．
根据上述过程进行测量得到的数据，可以计算出小灯泡的额定功率为P额=__．
（2）滑动变阻器R2的滑片置于a端；（3）滑动变阻器R2的滑片置于b端；W [或；或 W]
小明利用电流表和已知阻值为R0的定值电阻，测量额定电压为U0的小灯泡L正常发光时的电功率．他选择了满足实验要求的实验器材，连接了部分实验电路，如图所示．
答案图
（1）请添加两根导线完成图所示的实验电路的连接；
（2）请把小明的实验步骤补充完整：
?闭合开关_______，断开开关_______， ；
?断开开关_______，闭合开关_______，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录此时电流表的示数为I；
?则灯泡L的额定功率P＝_______．（用已知量和实验中所测物理量的字母表示）
（1）如答案图（2）? S、S1；S2 ；调节滑动变阻器，使电流表示数为U0/R0；
?S1；S、S2 ；? U0（I－U0/R0）；
在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为的小灯泡、电源（电压未知）、一个阻值为的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线，如图实验时不能忽略灯丝的电阻随温度而发生的变化．
　　
（1）小张同学设计的实验电路图如图（a），请你根据电路图用笔画线连接未完成实物连线．
（2）写出用以上实验电路测定小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量（物理量用字母表示）．
（3）本实验中，小灯泡额定功率的表达式　　　．
（1）如图所示．
（2）第一步：计算当两端的电压为时，通过它的电流为；第二步：S掷向接线柱1，调节滑动变阻器，使电流表读数为；第三步：保持滑动变阻器滑片不动，S掷向接线柱2，读出电流表读数．
（3）．
1．六次设计实验—写结论：
（1）探究A与B之间的关系是（关系）：
结论：控制变量表述+文字+表达式（当～保持不变时，A与B的关系是：
）
（2）探究A与B之间的关系式：
结论：直接写表达式
2．六次设计实验—定量探究：
在完成定量设计实验时，包括三部分，设计电路图、写出完整实验步骤、设计实验表格
难点在于实验步骤的书写，以及实验表格的设计．
实验步骤：
（1）实验器材调零．
（2）按照电路图连接实物图．
（3）交代实验器材的初状态
（4）表明控制变量的过程．及相应物理量填入表格
（5）仿照上述步骤
（6）根据公式得出相应的物理量
小阳在研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间的关系”时，记录的实验数据如下表所示．请你对表格中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻阻值之间的关系： ____________________________．
R/Ω
10
20
30
50
60
70
I/A
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
U/V
3
6
9
15
18
21
P/W
0.9
1.8
2.7
4.5
5.4
6.3
当导体中的电流保持0.3A不变时，导体的电功率跟导体的电阻的关系为：
P=(0.09 W /Ω)·R．
或当导体中的电流保持0.3A不变时，导体的电功率跟导体的电阻成正比，
比例系数为0.09 W /Ω．
下表是小红同学和晓伟同学在做“研究电阻消耗的电功率与电阻阻值之间关系”的实验时，记录的一部分实验数据．请你对表格中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻的关系式： ．
R/?
1
2
3
4
5
6
7
8
I/A
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
P/W
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
P＝(0.5A)2R
小阳同学为了探究小灯泡消耗的电功率与电阻的关系，做了如图所示的实验，图中灯泡L1的电阻为R1，灯泡L2的电阻为R2，且R1＞R2，小阳闭合开关后发现灯泡L2比灯泡L1亮，因此小阳认为，灯泡电阻越小，小灯泡消耗的电功率越大．请你利用图所示的器材，设计一个实验证明小阳的结论是错误的．
（1）在方框内画出实验电路图．
（2）根据实验现象简要说明小阳的结论是错误的．
（1）
（2）将灯泡L1和L2串联在电路中，且R1＞R2，闭合开关S，灯泡L1比L2亮，此时灯泡电阻越小，消耗的电功率越小，所以，小阳的说法“灯泡电阻越小，消耗的电功率越大”是错误的．
实验桌上有如下实验器材：符合实验要求的电源（其两端电压恒为6V）、电阻箱、滑动变阻器各一个，已调零的量程为0～0.6A的电流表和量程为0～3V的电压表各一块，开关一个，导线若干．请选用上述实验器材，设计一个实验证明“如果电阻R两端的电压保持不变，则电阻R消耗的电功率P跟电阻R的倒数成正比”．请你画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表．
实验电路图如答图所示．
实验步骤：
（1）按电路图连接电路．
（2）闭合开关S，用电流表测量通过电阻箱R的电流I1（不写脚标不扣分），用电压表测量电阻箱R两端的电压U，将R 的阻值、I1和U 的测量数据记录在实验数据记录表中．
（3）断开开关S，调节电阻箱R的阻值．闭合开关S，移动滑动变阻器R1的滑片P，使电压表的示数仍为U，用电流表测量通过电阻箱R的电流I2，将R 的阻值和I2（不写脚标不扣分）的测量数据记录在实验数据记录表中．
（4）仿照步骤（3），分别改变4次电阻箱R的阻值，用电流表分别测量通过电阻箱R的电流I ，并分别将R 的阻值和I的测量数据记录在实验数据记录表中．
（5）利用公式P=UI分别计算出6次电阻箱R消耗的电功率P，根据R的阻值分别计算出，并分别将它们记录在实验数据记录表中．
实验数据记录表
R /Ω
U / V
I / A
/
P/W
提高班
在测量额定电压为2.5V的小灯泡电功率的实验中，电路已连接好，如图甲所示．
（1）闭合开关S，发现灯泡不亮，电流表示数几乎为零，电压表示数接近电源电压，其电路故障可能是 ．
（2）排除故障后，移动滑动变阻器滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图乙所示的I－U图像，根据图像信息可算出： ①小灯泡两端加的电压为1V时的功率为 W； ②小灯泡的额定功率是 W．
（1）灯处断路（2）① 0.2 ② 0.75
小英想利用一块电压表、滑动变阻器和已知的电阻R0测量标有“2.5V”小灯泡正常发光时的功率．小英选择了满足实验要求的器材，并连接了部分实验电路，如图所示．
（1）请你继续完成小英实验电路的连接．
（2）请你写出主要的实验步骤： ； ．
（3）请你用实验中所测量的量表示出小灯泡正常发光时的功率PL，PL= ．
（1）答案如图所示
（2）①闭合S、S1，断开S2，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V
②保持滑动变阻器滑片位置不动，断开S1，闭合S、S2（记录电压表的示数为U）
（3）P=2.5V（U-2.5V）/R0
小华在研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间的关系”时，记录的实验数据如下表所示．请你对表格中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻阻值之间的关系式为： ．
R/Ω
10
20
30
40
50
60
I/A
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
U/V
4
8
12
16
20
24
P/W
1.6
3.2
4.8
6.4
8.0
9.6
P=0.6W/ΩR或P=（0.4A）2R
实验桌上有如下实验器材：满足实验要求的电源一个、已调零的电流表和电压表各一块、开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干．请你利用上述器材设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”．要求：⑴画出实验电路图；⑵写出实验步骤；⑶设计出实验数据记录表．
⑴实验电路如下图：

⑵实验步骤：
① 按电路图连接电路．将R1、R2、R3、R4、R5和R6这六个电阻的阻值记录在表格中．
② 闭合开关S，用电流表测量电路中的电流I，将测量数据记录在表格中．
③ 断开开关S，把电压表依次并联在电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6两端，闭合开关S，用电压表依次测量它们两端的电压U1、U2、U3、U4、U5和U6，将测量数据记录在表格中．
④ 利用公式P＝UI和测量数据，分别计算出6个电阻消耗的电功率P1、P2、P3、P4、P5和P6，将计算结果记录在表格中．
⑶实验数据记录表：
R/Ω
I/A
U/V
P/W
尖子班
小军要测量小灯泡的额定功率．实验桌上备有如下器材：电源、额定电压U0=3.5V的小灯泡L、滑动变阻器、已调零的电流表和电压表、开关，导线若干．他设计了如图所示的电路进行实验．
⑴请将实物电路图补充完整．
⑵连接好电路后，请补充操作步骤：
闭合开关S，调节滑动变阻器，使????；此时电流表的示数如图所示，电流为 A．
⑶小灯泡的额定功率P＝????????W．
之后小军调节滑动变阻器测出多组数据，绘出了小灯泡的电流与电压关系的U-I图象如图所示，则图中有关此小灯泡功率P的图象可能正确的是 ．
（1）见答图（2）电压表示数为3.5V； 0.24（3）0.84；D
小阳同学在进行“用伏安法测额定电压为2.5V小灯泡的额电定功率”的实验时，发现电流表已损坏，但手边还只有两只开关和一个阻值已知的定值电阻R0，于是小阳就利用这些元件重新设计了一个如图所示的测小灯泡额定功率的实验方案．
（1）断开S、S1、S2，按图连接好电路后，将滑动变阻器的滑片P放在最_______端（填“左”或“右”）．
（2）闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器的滑片P使电压表的示数为________V，记为UL；
（3）保持滑片P的位置不变，断开S1，再闭合S2，记下此时电压表的示数为
（4）根据所测数据，写出计算小灯泡额定功率的表达式：P＝____________．
（1）右；（2）2.5；（4）
下表是某同学研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间的关系”时记录的实验数据，请你对表格中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻的关系为：
R/Ω
2
4
8
10
20
40
U/V
4
4
4
4
4
4
I/A
2
1
0.5
0.4
0.2
0.1
P/W
8
4
2
1.6
0.8
0.4
当电阻两端电压保持4V不变时，导体的电功率与导体电阻的关系是P=16V2/R．
或电阻两端电压保持4V不变时，电功率与电阻成反比，比例系数为16V2
实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、滑动变阻器一个、电阻箱一个、开关一个、导线若干．要求从实验桌上选取适当器材，设计一个实验证明：“当电阻两端电压保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成反比．”请画出实验电路图，写出实验步骤，并设计出实验数据记录表．
（1）实验电路图： （2）实验步骤： （3）实验数据记录表：
（1）实验电路图：
（2）实验步骤：
①按电路图将调好的电表及各元件连接电路；
②闭合开关S，调节滑动变阻器到适当位置，测出变阻箱两端的电压U和通过变阻箱的电流I1，并把电阻箱接入电路的阻值R1和测量的电压U、电流I1记录在表格中；
③断开开关S，改变电阻箱接入电路的电阻值为R2，然后闭合开关S，调节滑动变阻器使电压表示数仍为U，测量电流I2，并把电阻箱接入电路的阻值R2和测量的电流I2、电压表示数U记录在表格中；
④仿照步骤③，分别测出通过电阻箱R3、R4、R5、R6的电流I3、I4、I5、I6和相应的电压U，并把数据记录在表格中；
⑤利用公式P=UI分别计算出电阻R1、R2、R3 、R4、R5和R6 消耗的功率P1、P2、P3、P4、P5和P6，并把数据记录在表格中．
（3）实验数据记录表
R/Ω
U/V
I/A
P/W
小鹏同学利用伏安法测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的功率．
　　　　
（1）图中的电路没有连接完整，请你把图中的元件连接完整．（要求滑片P向右移动时变阻器阻值变大）．
（2）在连接电路时，开关应该 ；滑动变阻器的滑片P应放在 端（填：A或B）
（3）小鹏联接好电路后闭合开关，发现灯泡很暗，移动滑动变阻器灯泡的亮度不改变，请你分析小鹏电路联接的错误可能是 ．
（4）小棚改正错误后，闭合开关，通过调节滑动变阻器的滑片P，使得电压表的示数为2.5V，这时电流表的示数如图所示，小灯泡正常发光时的功率是 W．
（1）电路图连接略；（2）断开，B；（3）都接在滑动变阻器的AB线圈接线柱上；
（4）0.75
如图是小阳同学“测额定电压为2.5V小灯泡的额定功率”的电路．实验时，发现电流表已损坏，但手边还有另一只电压表V1和电阻箱可利用，请你帮助小阳利用这些元件重新设计一个测定小灯泡额定功率的方案，并按要求完成下列问题．
（1）在方框内画出新设计的电路图；
（2）按新设计的电路图连接好电路后，将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，再闭合开关，然后调节滑动变阻器的滑片P和______________，使接在小灯泡两端的电压表 V 的示数为2.5V；
（3）记下此时另一块电压表V1的示数U和电阻箱连入电路中的阻值R1；
（4）根据所测数据，写出计算小灯泡额定功率的表达式：P ＝____________．
　　
（1）电路图
（2）电阻箱连入电路中的阻值 （4）
实验桌上有如下实验器材：一个满足实验要求的电源（两端电压值符合实验要求且保持不变）、阻值已知的定值电阻一个，电阻箱一个，滑动变阻器一个，已调零的电流表一块、电压表两块，开关一个，导线若干．请选用上述实验器材，设计一个实验证明“在R1与R2串联的电路中，如果R1的电阻值和通过它的电流保持不变，则电阻R1与R2消耗的总功率P与电阻R2消耗的功率P2的关系为P= P2+ b（b为一个不变量）”．请画出实验电路图；写出实验步骤；画出实验数据记录表．
（1）实验电路图如图所示．
（2）实验步骤：
①按电路图连接电路．
②将滑动变阻器阻值调到最大值，闭合开关S，调节电阻箱R2的阻值为适当值．用电流表A测量电路的电流I0，用电压表V1测量R1和R2两端的电压U1，用电压表V2测量电阻R2 两端的电压U2，将 I0、U1、U2的数据记录在实验记录表中．
③断开开关S，改变电阻箱R2的阻值后，闭合开关S，再调节滑动变阻器使电流表的示数仍为I0，用电压表V1测量R1和R2 两端的电压U1，用电压表V2测量电阻R2两端的电压U2，将U1、U2的数据记录在实验记录表中．
④仿照步骤③，再进行4次实验．
⑤利用公式P=U1I0和P2=U2I0，分别计算出6次电阻R1与R2消耗的总功率P和电阻R2消耗的功率P2的数值，并分别记录在实验记录表中．
（3）实验数据记录表：
I0/A
U1/V
U2/V
P2/W
P/W