1、第三节 测量电功率 学案学习目标：会没算小灯泡的额定功率和实际功率，进一步练习使用电压表、电流表和滑动变阻器。增强制定计划与设计实验的能力。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
2、，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？释疑解难：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
3、路图如图 131 所示。需要采用多次测量平均值的方法来减小误差？在做测小灯泡额定电功率实验的时候，小宇和小笛争论起来。小宇说：“多次测量求平均值是减小误差的一种方法，应该测三次求出额定功率的平均值以减小误差。 ”小笛说：“不需要测三次数据求额定功率的平均值。 ”他俩谁也说服不了谁，你来裁决一下，是谁对？“检查无误”主要从以下几个方面来衡量：是否按电路图正确连接了实物；开关是否放在断开的位置；滑动变阻器是否接错（接成短路或固定电阻） ，其滑片是否已置于电阻最大的位置；电流表、电压表的正、负接线柱连接是否正确，量程的选择是否合适；电源的接线是否正确，特别要检查电源有无短路现象。如图 132 所示，
4、在“测定小灯泡电功率”的实验中，有时会出现电流表示数很小，电压表示数接近电源电压值，无论如何调节滑动变阻器，对电表示数均无影响的现象，应明确此故障原因及解决方法。由于电流表、电压表均有示数，说明电流表、电压表是好的，电路中有电流，电压表数值接近电源电压，说明滑动变阻器、开关、电源都是好的。问题是出在小灯泡上，一定是小灯泡灯丝断了或灯泡与灯座接触不良造成此部分电路开路，而使电流表、电压表、滑动变阻器串联在电路上。因为电压表本身电阻很大，使电路中电流很小。即电流表示数很小，又由于电流表的电阻很小很小，滑动变阻器的阻值也远远小于电压表电阻值，此时调节滑动变阻器的电阻没有什么影响，根据串联电路的分压原
5、理，绝大部分电压都分在电压表上，使电压表示数接近电源电压。排除此故障的办法是，先检查灯泡灯丝是否已断，如已断更换新灯泡，若未断，一定是灯泡接触不良，使小灯泡保持良好接触即可排除此故障。自我检测：某同学在用电压表和电流表“测定小灯泡功率”的实验中，当他闭合开关，移动滑动变阻器滑片过程中发现：灯泡变亮时，电压表的示数反而减小；灯泡变暗时，电压表示数反而增大。经检查所用器材均完好。请根据上述现象，画出该同学实验时的电路图。若按该同学所连的电路进行实验，结果电压表和电流表示数如图 133 所示， （已知电源电压为 6V） ，则电流表的示数为 A，电压表的示数为 V，测得小灯泡的实际功率为 W。图 13
6、3某同学用伏安法测定 3.8V 小灯泡的额定功率。该同学把实验数据列表如下：电压（V ） 电流（A） 电功率（W） 额定功率 （W）1 3.5 0.2 0.72 3.8 0.3 1.143 4.0 0.35 1.41.08图 134 所示的是测定额定电压为 3.8V 的小灯泡的功率的电路图。图中 a 是 表，b 是 表。按电路图接好电路后，在测量前开关应该 ，滑动变阻器的滑片应该滑到 。估计小灯泡不正常发光时电阻约为 8，正常发光时约为 15，电源是由 3 个蓄电池组成的串联电池组，那么 a 表应选用 量程，b 表就选用 量程。 （已知电流表的量程有 03A，00.6A ；电压表的量程有 03
7、V，015V）开关闭合后，电压表指针的示数为 1.2V，滑动变阻器接入电路的电阻值是 ，电流表的示数为 A，要使小灯泡正常发光，滑动变阻器的滑片就向 端移动，连入电路中的滑动变阻器要减少 。当小灯泡正常发光时，电流的示数为 A，小灯泡的额定功率是 W。调节滑动变阻器，当小灯泡两端的电压为原来的 1.2 倍时，小灯泡的实际功率是 W。若使小灯泡的实际功率为 0.5W，电流表的示数为 A。参考答案：略 电流表示数 0.28A，电压表示数 2.5V，小灯泡的实际功率为0.98W。该同学的错误是：将三次功率的平均值作为额定功率。电流，电压；断开，B 端；00.6A，015V；32，0.15，A ，23
8、.2；0.25，0.95 ；1.38，0.25交流园地：课外空间：科学探究方法指导分析归纳法。实验分析归纳法是在分析的基础上，对研究对象的各个部分、各个方面、各个因素的研究得出结论的方法，它既有把同一研究对象的不同数据进行比较分析，也有把同一研究对象或不同研究对象的数据进行比较分析。例如：某同学按图 135 所示电路进行实验，实验中电阻 R1 保持不变，滑动变阻器滑片 P 的位置改变了三次，得到如下表所示的实验数据：实验次数A1 表示数I/AA2 表示数I/AV1 表示数U/AV2 表示数U/VV 表示数U/V1 0.4 0.4 4 8 122 0.6 0.6 6 6 123 0.6 0.8
9、8 4 12针对这一系列数据，我们发现：分析电流表 A1、A 2 的示数，可得出串联电路各处的电流相等；分析电压表 V1、V 2、V 的示数，可得出串联电路的总电压等于各部分电压之和。这是把不同的研究对象的数据进行比较分析。我们还发现，对同一个导体 R1，电压表 V1 和电流表 A1 和示数比都相等，即当电阻一定时，通过这个导体的电流和它两端的电压成正比。这是对同一研究对象不同情况下的数据进行比较分析。控制变量法。在研究某个量和多个因素的复杂关系时，控制某些因素不变，只让一个因素改变，然后研究与该因素的关系，之后再依次研究其他因素，这就是实验中常采用的控制变量法。例如我们研究电阻和导体长度、横
10、截面积、材料、温度的关系时，就采用控制变量法。实验方法还有许多，如实验分析综合法、实验比较法、实验等效法、实验推理法、实验逆向思维法、实验数学模型法等。探究不同灯泡串并联时的电功率（亮度）提出问题如果把“220V 100W”的灯和“220V 25W”的灯串联起来接在 220V 的电路中，哪盏灯亮？假设与猜想制定计划用两只规格不同的小灯泡和干电池来做实验。由于灯泡的功率与加在灯泡上的电压和通过灯泡的电流有关，因此需要使用电流表和电压表。器材如图 136 所示。图 136让两个灯泡分别串联和并联，探究灯泡在不同条件下的发光情况（图137） 。图 137进行实验与收集数据按照电路图连接电路并进行实验，将在两个电路中收集到的数据分别填在下面的表格中：当两灯并联时，实验数据如下表：灯泡两端的电压U/V流过灯泡的电流I/A灯泡的电功率P/W亮度比较 结论L1L2当两灯泡串联时，实验数据如下表：灯泡两端的电压U/V流过灯泡的电流I/A灯泡的电功率P/W亮度比较 结论L1L2分析论证从以上表格数据，我们还可以比较 L1 和 L2 的电阻大小，由此得出结论：两灯并联时，电阻小的电功率 ，亮度 。两灯串联时，电阻小的电功率 ，亮度 。
