北师大版九年级物理上第十三章第三节学生实验：测量小灯泡的电功率教学设计

第十三章第三节学生实验：测量小灯泡的电功率
一、指导思想与理论依据
本节课从“身边的亮度可调的台灯”切入课题，这一实验为主题实验做了铺垫，也可以说是主题实验的“热身”。本节内容体现了“从生活走向物理”的基本理念，贴近学生生活，使学生体验到生活中无处不在的物理知识，进而引导学生分析“灯泡亮度为什么发生变化”，从电压、电流的变化引出电功率的变化，自然地进入“测量小灯泡的电功率”的实验。实验过程中，通过分析讨论，自主排除实验中遇到的困难，提高学生通过科学探究的方法解决问题的能力。最后联系生活实例，将物理知识融入生活中去解决一些实际问题，体现了“从物理走向社会”的理念。
二、教学背景分析
1.教学内容分析
本节的主要内容是定量测量的综合性实验，是上一节内容的延伸。从实验角度使学生了解电流、电压如何影响用电器的实际电功率，对探究实验的要求上升了一个高度，要求学生理解这个实验的目的、依据的原理、主要操作步骤、所得的结论及实验中发现的新问题。
2.学生情况分析
学生在前面的学习中已经知道额定电压、额定电功率，但学生往往会混淆额定电压、额定电功率与实际电压、实际电功率的概念。本节课通过实验加深学生对这一概念的理解。学生已经做过伏安法测量小灯泡电阻的实验，对定量测量实验有了一定的基础，且对于电功率公式P＝UI有了初步认识，但实验中要求他们自己判断待测物理量、设计实验步骤并加以实施，这对学生来说也存在一定的困难。
3.教学方式
实验法、讨论法、探究法。
4.教具学具
学生使用：干电池、电压表、电流表、小灯泡(带底座)、开关、滑动变阻器、导线。
教师使用：多媒体、实物投影仪。
三、教学目标
1.知识与技能
(1)会用电流表、电压表测量小灯泡的电功率。
(2)进一步熟练电流表、电压表和滑动变阻器的使用。
(3)理解额定功率和实际功率的区别。
2.过程与方法
(1)通过分析讨论，培养根据实验原理设计实验方案的能力。
(2)通过探究，体验小灯泡的电功率随两端电压的增大而增大的规律。
3.情感、态度与价值观
认识用电器不正常工作时对用电器的影响，培养学生科学使用用电器以及节约用电的意识。
四、教学重点和难点
1.教学重点
伏安法测量小灯泡的电功率，区分额定电压、额定功率与实际电压、实际功率。
2.教学难点
设计实验电路和实验步骤。
五、教学流程示意图
六、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
课前准备
引入新课
新课教学
1.设计实验
2.进行实验
收集数据
3.分析归纳得出结论
4.评估与交流
5.实验拓展
小结
作业
展示课前准备好的灯泡，让一位同学观察灯泡上标注的参数，并说出这两个参数分别代表什么？
①将灯泡安装在学生用的台灯上，打开台灯。灯泡正常发光，说明了什么？
②晚上同学们正在写作业，觉得灯太亮了，我们可以把光线调得暗一点(教师同时调节台灯)。灯泡的电压还是220
V？电功率还是40
W吗？
请同学们帮帮我，我想知道这个灯泡此时的电功率是多少，需要怎么办呢？
③如果我们要做实验，你打算选用哪种方法呢？
④为了安全起见，我们用台灯灯泡显然是不合适的，我为你们准备了实验室用的小灯泡。请同学们观察上边标注的参数。
我们现在就测量一下同学们手中小灯泡的额定电功率和实际电功率？首先请同学们设计一个测量小灯泡电功率的实验方案。
教师指导，提出要求。
板书：
实验目的：测量小灯泡电功率。
多媒体展示电路图。
学生若提出了两种方案情况，可由提出第二种方案的同学指出第一种方案的不足，并说明加入滑动变阻器的理由及作用。若学生回答不出来，教师可以做简单的提示（如小灯泡的功率在什么情况下才等于额定功率，电源电压是否满足额定功率的条件等），也可由其他同学补充。
当同学们完善了实验电路图后，教师给予肯定评价。
对比以上两种方案，为了测出小灯泡的额定功率，我们应该选择哪种方案才能达到目的呢？我们按照电路图连接完成后应该怎样操作呢？
①同学简要叙述测量小灯泡电功率的实验步骤，可以请其他同学补充不完善的地方。
②提问：如果小灯泡两端电压低于或略高于额定电压，小灯泡的功率还等于额定功率吗？请测出当小灯泡两端电压低于额定电压或略高于额定电压时的功率，并观察小灯泡的亮度有什么变化。
规范操作：一摆、二连、三查、四做、五记、六整。
教师巡视指导。
讨论：
①根据实验现象，小灯泡在什么情况下正常发光？在什么情况下比正常情况更亮？这样做好不好？在什么情况下小灯泡比正常情况下暗？
②使用用电器时，为什么要在额定电压下工作？
③教师调节台灯，灯泡变亮或变暗说明了什么？
回想一下自己在实验过程中遇到了哪些困难，你是怎么解决的。
①用伏安法测未知电阻阻值要多次测量求平均值减小误差，而用伏安法测小灯泡的电功率是不是也可以求平均值呢？
②用测量数据能否算出小灯泡的电阻？如果可以的话，大家看看有没有新发现？除了以上我们总结出的结论外，你还发现了什么新问题吗？
测小灯泡电阻和测小灯泡电功率的实验对比。
见学案
PZ
220—40
额定电压是220
V
额定功率是40
W
说明灯泡两端的电压是220
V，灯泡的电功率是40
W。
不是。
思考：我们学过计算电功率的两种方法。1.利用电能表根据公式P＝W/t可以测量。2.利用电流表和电压表根据P＝UI。
第二种。
上面标有额定电压，但没有额定功率(2.5
V或3.8
V)。
实验方案包括实验原理、实验器材、实验电路图、实验注意事项，以上四个环节要求同学们先独立完成，5分钟后小组内交流，并在全班展示。
学生讨论、交流、设计出方案。
预想方案：
①测量通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压，根据计公式P＝UI计算得出结果，实验电路图如下：
②在上述设计中添加一个滑动变阻器，电路图如下：
选择有滑动变阻器的实验方案。
实验步骤：
①根据电路图连接实物图。
②分别测量额定电压、高于额定电压、低于额定电压情况下，小灯泡的电功率。
注意事项；
连接电路时开关应＿＿，滑动变阻器滑片应置于______。闭合开关前，滑动变阻器的阻值___________。
开始实验，记录数据，教师巡回指导。
实验数据表格见附表1。
实验数据分析和小结：
请同学汇报实验结果，选1～2组数据填入黑板上的表格中。
①小灯泡在额定电压下能正常工作，此时实际功率等于额定功率。
②实际电压偏低，小灯泡消耗的功率减小，灯光变暗，不能正常工作。
③实际电压偏高，小灯泡消耗的功率增大，灯光过亮，若长期使用会影响灯泡的寿命，还有可能直接烧坏小灯泡。
④灯泡变亮或变暗说明调节电阻的大小可以改变灯泡两端的电压，使灯泡的实际功率变大或变小从而调节小灯泡的亮度。
灯泡不亮；电压表指针反转；无法测出额定电功率；最后一根导线刚刚连接上灯泡就亮了等。
同学们讨论解决办法。
①在不同的电压下工作，灯泡的电功率是不一样的，所以不能求平均值。
②在求小灯泡电阻的实验中，我们认为灯泡的电阻不受温度的影响，即电阻不变。实际上，灯丝的电阻随温度的升高而变小。
对比情况见附表2。
运用知识解题
从生活走向物理，学以致用。
生活中的现象引起学生思考。
锻炼学生根据公式P＝UI和P＝W/t设计实验的能力。
会根据实际情况筛选最佳的实验方案。
进一步体会滑动变阻器的作用，培养学生设计电路的探究能力和评估能力。
通过所学知识来解决问题，对新知识有亲切感，减小了学习难度。
通过实验使学生对仪器的使用更熟练，对现象记忆更深刻。
用今天所学的知识解释生活中的现象，从物理走向生活。
体现了物理知识回归生活的理念。
充分展示出本节实验教学具有较强的知识综合性和实验能力的协调性。
知识的横向联系。
通过对比降低了新知识的难度，加强知识的横向联系。
加强了知识的联系。
七、学习效果评价设计
1.小宇要测定一个额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，他设计了如图1所示的电路。则连接电路时，开关应处于_______状态，变阻器的滑片应移到________处。根据电路图将实物电路连接好。
图1
实验中发现电压表示数为2V，为测小灯泡的额定功率应将滑片P向__________端(填“a”或“b”)移动，使电压表示数达到3.8V，这时观察到电流表示数为0.2A，小灯泡的额定功率为______W。
2.小红通过实验测量小灯泡的电功率(小灯泡标有“2.5V”字样)。
(1)如图2所示，小丽所接的实验电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确。请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线将其改正。
(2)电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数。接下来应进行的操作是
。
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
(3)实验过程中，当电压表示数为
V时，小灯泡达到额定功率，此时电流表的示数如图所示，其值为
A，小灯泡的额定功率为
W。
图2
八、教学设计的特点
本教学设计主要体现了课程改革的精神：倡导自主学习、合作交流、探究学习，以学生发展为本，让学生成为学习的主体、学习的主人。当学生真正成为学习的主人时，学习活动就不仅仅以知识为目标，而是成为学生全面发展的载体。教师在注重知识传授的同时，更注重实验探究，联系生活实际、走近科学。
(1)从学生已有的知识入手，层层推进，步步为营。教学过程自然合理顺畅，符合学生的认知规律。
(2)在具体活动中，尽可能地让所有学生都主动参与，照顾到全体学生。
(3)教学的每一个环节都以学生为主，让学生在充分活动的基础上得到知识，而不是机械灌输。
(4)尊重学生的个性差异，满足多样化的学生需求，鼓励学困生，为他们树立学习的信心。通过探索方式多样化，练习题的梯度设置，使学有余力的学生得到满足，获得更大的发展空间。
(5)用多媒体呈现问题情境，使学生在具体情境中发现问题、解决问题。
(6)通过分组讨论、提问、归纳总结等方式，培养学生之间的交流合作、解决问题的能力。
九、板书设计
测量小灯泡的电功率
1.实验原理：P＝UI。
2.实验电路图：
3.实验结论：
U实＝U额
P实＝P额
正常工作
U实＞U额
P实＞P额
非常亮（容易烧坏）
U实＜U额
P实＜P额
非常暗
附表1
电压U/V
电流I/A
小灯泡发光亮度
电功率P/W
等于额定电压
额定功率
高于额定电压
实际功率
低于额定电压
实际功率
附表2
实验名称
测未知电阻的阻值
测小灯泡的电功率
实验原理
R＝U/I
P＝UI
实验器材
电压表、电流表、电源、滑动变阻器、开关、导线、待测电阻或小灯泡
实验分析
对比分析测量结果
实验数
据处理
多次测量求平均值以减小误差
测量电功率不能求平均值