16.3 《测量电功率》课件2021-2022学年沪科版九年级物理全一册（共37张PPT）

第十六章 电流做功与电功率
16.3 测量电功率
学习目标
课时讲解
1
测量小灯泡的电功率
利用电能表测算家用电器的电功率
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从身边的问题出发：
小明发现，实验室常用的小灯泡标有额定电压而未标明额定功率。那么，如何知道它的额定功率以及工作时的实际功率呢？
活学巧用
在测量型实验中，当被测量由于某种原因不能直接测量时，可以将该被测量转化为若干可直接测量的量加以测量，然后再利用计算公式算出被测量，从而间接获得测量结果，这种测量方法叫做间接测量法。
例如，在测量小灯泡的电功率时，可以测出小灯泡两端的电压U和通过它的电流I，然后再利用公式P=IU算出它的电功率；
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在测量家用电器的电功率时，可以测出家用电器一段时间t内消耗的电能W，然后再利用公式P= W/t算出它的电功率。
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感悟新知
知识点
测量小灯泡的电功率
1
1. 实验原理：
根据电功率的计算公式P=IU 可知，要知道小灯泡在不同电压下的电功率大小, 需要测量小灯泡两端的 ___________和通过小灯泡的 ___________。
电压
电流
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2. 实验设计：
（1）实验器材：
要测出小灯泡工作时的电压值和电流值，需要选用的器材有：电压表、电流表、电源、开关、导线。
为了观察不同电压下灯泡亮度, 需要多次测量， 通常利用____________多次改变被测电阻两端的电压和电流。
滑动变阻器
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（2）实验电路图（图1）：
特别提醒
1.电源电压应高于小灯泡的额定电压，例如，测额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率时至少要选两节干电池串联作为电源。
2.小灯泡的额定电压应在电压表的量程范围内，小灯泡正常工作时的电流应在电流表的量程范围内。
3.滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡正常工作时的电流，而滑动变阻器的最大电阻值应与小灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。
感悟新知
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3. 实验步骤：
（1）按设计好的电路图连接实物图（图2）；
（2） 闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压达到小灯泡的额定电压，即小灯泡正常发光，记下电流表、电压表的示数。
（3） 调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压略低于或略高于它的额定电压，观察小灯泡的亮度，并记下电流表和电压表的示数。
实验开始时滑动变阻器的滑片应处于最大阻值处，以保护电路。
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4. 实验数据分析：
根据实验数据计算出小灯泡在不同电压时的电功率。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验
次数
小灯泡规格
电压
U/V
电流
I/A
电功率
P/W
小灯泡
亮度
1
2.5 V
2.5
0.24
0.6
正常
2
2.0
0.20
0.4
较暗
3
3.0
0.28
0.84
较亮
4
3.8 V
3.8
0.25
0.95
正常
5
3.0
0.20
0.6
较暗
6
4.2
0.29
1.22
较亮
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分析表格中的数据可知：
①当U实=U额时，P实 _____P额，灯泡发光 _____。
②当U实③当U实>U额时，P实 _____P额，灯泡发光 _____。
＝
正常
＜
较暗
＞
较亮
思想方法
用“伏安法”测电阻和测电功率是两个重要的间接测量型实验，可以利用下表比较。
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{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}伏安法测电功率
伏安法测电阻
1. 原理
P=IU
R=U/I
2. 需要测量的物理量
电压和电流
电压和电流
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}3. 电路图
4. 滑动变阻器的作用
①保护电路；②改变灯泡两端的电压，使其分别低于、等于或稍高于额定电压，以便测算出灯泡在不同电压下的电功率
①保护电路；②改变待测电阻两端的电压和通过的电流，多次测量求电阻的平均值，减小误差
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例 1
[中考·苏州] 在测定额定电压为“2.5 V”小灯泡电功率的分组实验中：
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(1)请用笔画线代替导线，将图3 甲中的实物电路连接完整。
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(2)小明闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则故障可能是 _______________。排除故障后，移动滑片使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图3 乙所示，则小灯泡额定功率为 _________W。
小灯泡开路
0.75
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(3)小华在进行实验数据处理时，算出了小灯泡的平均功率（如表），你认为这样处理数据是 ___________（填“合理”或“不合理”）的，理由：_________________________________________________________________________________________ 。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验序号
电压U/V
电流I/A
功率P/W
平均功率P /W
1
2.0
0.26
0.52
0.69
2
2.5
0.28
0.70
3
2.8
0.30
0.84
不合理
小灯泡在不同电压下的实际功率不同，反映了小灯
泡的明暗程度不同，求平均值没意义
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(4)下列描述小灯泡功率P 随滑动变阻器阻值R 变化情况的图像中，正确的是（ ）
B
思路导引
小灯泡与滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电路的电阻变大时，电路中的电流变小，则小灯泡的电功率变小，所以小灯泡的电功率P 滑动变阻器阻值R的增大而减小，又因为小灯泡功率P=I2RL=(U/RL+R)2RL，所以小灯泡的电功率P与滑动变阻器阻值R不是一次函数关系。
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测电功率过程中需要注意的问题
1.小灯泡的额定功率是指小灯泡在额定电压下的功率，在不同的电压下小灯泡的电功率不同，所以不能用多次测量求出电功率的平均值作为小灯泡的额定功率。
2.在测量小灯泡的电功率实验中，根据实验数据及实验现象，可以分析小灯泡的亮度与小灯泡的实际功率的关系。
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知识点
利用电能表测算家用电器的电功率
2
1. 实验原理：
要测量某一家用电器的电功率，可以用________测出待测用电器在某段时间内消耗的电能，用________测出这段时间，然后利用公式P=Wt进行计算。
2. 实验器材：电能表、停表。
电能表
停表
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3. 实验步骤：
（1）观察电能表上标明的参数N r/（kW·h）；
（2）关闭其他用电器，只让待测用电器工作，用停表测量用电器工作时电能表转盘转过n 转所用的时间t；
（3）利用公式W=n r/N r/（kW·h）计算用电器在这段时间内消耗的电能；
（4）根据公式P=W/t 计算出该用电器的电功率。
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例2
在“测量小灯泡的电功率”的实验中，选用的小灯泡上标有2.5 V 字样。
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(1)如图5 所示的是某同学连接的实物图，有两处接错了，请指出：
① ___________________________________________；
② ___________________________________________。
电压表正、负接线柱接反
滑动变阻器未按“一上一下”连接
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(2)另一同学在连接电路后，合上开关，出现了以下现象，试分析原因：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}现象
故障原因
①小灯泡不亮，电流表示数为零，电压表示数不为零
②小灯泡不亮，电流表有示数，电压表示数为零
小灯泡开路
小灯泡短路（或电压表被短路）
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}③小灯泡发光较暗，无论怎样调节滑片，都不能改变小灯泡的亮度
④小灯泡发光，电流表指针偏转角度很小无法读数
⑤小灯泡亮，发现电流表和电压表的指针向左偏转
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将滑动变阻器下端两接线柱接入电路
电流表的量程选择过大
电流表和电压表的正、负接线柱接反了
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}⑥移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡变亮，电流表示数变大时，电压表示数反而变小；小灯泡变暗，电流表示数变小时，电压表示数反而变大
⑦小灯泡特别亮，并且无论怎样移动滑动变阻器的滑片，灯泡的亮度不变
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电压表并联在滑动变阻器的两端
同时接了滑动变阻器上面两个接线柱
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测电功率过程中的常见实验故障分析
如图6 所示电路中，常见的电路故障主要有以下几种情况：
1.如图7所示，灯泡开路，电压表相当于串联接入电路，则灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压。
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2.如图8所示，灯泡被短路，则灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数。
3.如图9所示，滑动变阻器开路，则灯泡不亮，电流表无示数，电压表无示数。
在测小灯泡电功率的实验中，如果正确连接电路后，闭合开关，小灯泡不亮，电压表和电流表有示数，这是滑动变阻器放在最大阻值处的原因，不是电路故障。
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例 3
[中考·齐齐哈尔] 小宇同学学习了电能的知识后，回到家里观察电能表。小宇家的电能表如图10 所示，则小宇家里所有用电器同时工作时的总功率不得超过 ___________ W；若小宇只让家中的热水器工作，
经过30 s，电能表的转盘转了30 转，
则该用电器的功率是 ___________W。
4 400
1 200
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思路导引：电能表上的参数“220 V”说明电能表要在220 V 的电路中使用；“20 A”表示电能表允许通过的最大电流是20 A；根据公式P=IU 计算出电能表允许的最大电功率。
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用电能表测算电功率的解题模型
课堂小结
测量电功率
电功率
间接测量 (伏安法)
电压×电流
电流表
电压表
课堂小结
测量电功率
1. 基本原理：用电压表测量小灯泡的电压，用电流表测
量对应的电流，应用公式P＝UI计算出灯泡的电功率。
课堂小结
测量电功率
2. 常见问题的设置：
(1)将电路连接完整；
(2)分析电压表、电流表量程的选择是否合理；
(3)读数，并分析处理数据；
(4)分析发生故障的原因，并能处理故障；
(5)知道灯丝的电阻随温度而变化，能区别这里测量三次
实验数据的目的与“伏安法”测定值电阻阻值不同。