1、学科：物理教学内容：测量小灯泡的电功率【重点难点提示】测量小灯泡的电功率的方法和原理：根据 P=IU，要测量小灯泡的电功率，需要测量通过小灯泡的电流 I 和小灯泡两端的电压 U，这就需要电流表和小灯泡串联，电压表并联在小灯泡两端要测量小灯泡在不同电压下的电功率，就需要滑动变阻器和小灯泡串联，通过改变滑动变阻器的滑片位置，改变小灯泡两端的电压和小灯泡中的电流实验电路图如图 7-19 所示【重点难点解析】用电压表和电流表测量小灯泡的电功率根据电功率的公式 P=IU，测出小灯泡的电流和电压，就可以计算得出小灯泡的功率在额定电压下测出的功率就是额定功率调节滑动变阻器改变小灯泡两端的电压，使它略高于或略
2、低于额定电压，测出对应的电流值，就可以计算出小灯泡不在额定电压下的功率根据实验的要求，自己设计出电路，并画出实验电路图然后按电路图选择实验器材并将器材连接成电路，进行实验(1)使小灯泡在额定电压下发光，测出小灯泡中的电流，算出小灯泡的功率(2)使小灯泡上的电压约为额定电压的 12 倍，观察小灯泡的发光情况，测出小灯泡中的电流，算出小灯泡的功率(3)使小灯泡上的电压低于额定电压，观察小灯泡的发光情况，测出小灯泡中的电流，算出小灯泡的功率设计如下的表格，把三次实验数据填写在表格里分析实验现象和实验数据，归纳得出实验结论：(1)小灯泡的发光情况由实际功率决定，功率越大，灯泡越亮；(2)灯泡实际消耗的
3、功率随着加在它两端的电压而改变电压越大，功率越大；(3)灯泡两端实际电压等于额定电压时，灯泡正常发光；低于额定电压时，灯泡比正常发光时暗；高于额定电压时，灯泡比正常发光时更亮(4)灯泡的实际功率可以等于额定功率，也可以不等于额定功率实验结束后，要对实验过程进行回顾和分析，思考在实验过程中还有没有不合理的地方，操作中有没有什么失误，测量结果有哪些误差，并和同学进行交流最后写出实验报告【典型热点考题】例 1 某小组同学探究小灯泡发光时的亮度与哪些因素有关他们用九只不同规格的灯泡分别接入电路，使它们都正常发光，并用电压表和电流表分别测得小灯泡正常发光时的电压和电流该小组的同学仔细观察灯泡的亮暗程度，
4、把九只灯泡分成三组，每组的亮暗程度相同，且第组最亮，第二组其次，第三组最暗实验中记录的有关数据分别如表、表二、表三所示(1)分析比较实验序号 1 与 4、2 与 5、3 与 6 的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：_(2)分析比较实验序号_的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：当通过灯泡的电流相等时，灯泡两端的电压越大，灯泡越亮(3)请进一步综合分析表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，并归纳得出结论(a)分析比较表、表二或表三中的数据及观察到的现象，可初步得出_；(b)分析比较表一、表二或表三中的数据及观察到的现象，可初步得出：_.(2003 年，上海)分析与解答：根据实验中记录
5、的数据可以得出九只规格不同的灯泡正常发光时的电阻和功率第一组三只灯泡的电阻依次是 3、12 和 48，功率都是 12W；第二组三只灯泡的电阻分别是 6、24 和 96，功率均是 6W；第三组三只灯泡的电阻分别是3、12 和 48，功率都是 3W(1)分析比较实验序号 1 与 4、2 与 5、3 与 6 的数据及观察到的现象，灯泡两端电压相同，灯泡的电流、电阻、电功率和亮度均不同，归纳可得出的初步结论是：当灯泡两端的电压相等时，通过灯泡的电流越大，灯泡的功率越大，灯泡越亮(2)分析比较实验序号 4 与 7、5 与 8、6 与 9 的数据及观察到的现象，通过灯泡中的电流相同，灯泡两端的电压、电阻和
6、电功率都不同，归纳可得出的初步结论是：当通过灯泡的电流相等时，灯泡两端的电压越大，灯泡的功率越大，灯泡越亮(3)进步综合分析表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，归纳可得出如下结论(a)灯泡两端的电压与通过灯泡的电流的乘积相等，即灯泡的功率相等，灯泡的亮度相同；(b)灯泡两端的电压与通过灯泡的电流的乘积越大，即灯泡的功率越大，灯泡越亮，小灯泡发光时的亮度是由灯泡两端电压和通过灯泡电流的乘积，即灯泡的功率决定的点评：本题是道探究实验题，考查分析处理实验数据、归纳得出实验结论的能力根据实验得出的数据和观察到的现象，探究灯泡发光时的亮度跟哪些因素有关，可猜想：只与电压有关；只与电流有关；与电阻(
7、IUR)有关；与功率(P=IU)有关通过分析比较，归纳得出上述哪种猜想正确，即得出初步的实验结论例 2 在“测定小灯泡额定功率”的实验中：电路如 22 页图 7-19 所示，小灯泡的额定电压为 25V，电阻约为 10，电源为两节干电池(1)请用笔画线代替导线，将图 7-20 甲中的元件连成符合这个实验要求的电路(连线不能交叉)(2)正确连好电路后，闭合开关 S，发现灯 L 不发光，故障的原因可能是 ( )(A)电流表处有开路 (B)电压表正负接线柱处开路(C)小灯泡 L 短路 (D)小灯泡 L 的灯丝断了(3)排除故障后，当小灯泡 L 正常发光时，电流表指针位置如图 7-20 乙所示，则小灯泡
8、 L 的额定功率为_W(2003 年，辽宁)分析与解答：(1)在连接电路之前要确定电压表和电流表所使用的量程选择电压表的量程时，以灯泡的额定电压为依据本题中，小灯泡的额定电压为 25V，为提高读数的准确性，电压表选择使用 03V 量程，把标有“”和“3”的两个接线柱连入电路选择电流表的量程时，以电路中可能出现的最大电流值(滑动变阻器连入电路的电阻为零时的电流)为依据本题中给出的电源是两节干电池，必须组成串联电池组使用，电源电压为3V，电路中可能出现的最大电流AVI3.01，电流表选择使用 006A 的量程，把标有“-”和“06”的两个接线柱接入电路中连接实验电路时，可先把电池组、开关、滑动变阻
9、器、小灯泡和电流表连接成串联电路，最后把电压表并联接在小灯泡两端(2)正确连好电路后，闭合开关 S，灯 L 不亮，说明灯泡中没有电流通过，灯泡电路出现了开路或短路(3)由于电流表使用的是 006A 量程，灯泡正常发光时，两端电压等于额定电压，U=25V，灯泡中的电流等于电流表的示数，I=026A，灯泡的额定功率等于此时的实际功率，P=IU=026A25V=065W由以上分析可得：(1)连成的符合实验要求的电路如图 7-21 所示；(2)闭合开关 S 灯 L不发光的故障原因可能有 A、C、D；(3)灯泡 L 的额定功率为 0.65W点评：本题是一道典型的实验综合题，它把电流表和电压表的量程选择、
10、实验电路的连接、实验电路故障的分析判断、电流表示数的读取、实验数据的分析处理综合在一起，考查动手操作和综合分析问题的能力解题的关键是亲身经历实验过程，理解实验原理，并能分析和处理实验数据，归纳得出实验结论解题时要特别注意小灯泡正常发光，就意味着小灯泡两端电压等于额定电压，此时灯实际消耗的功率等于它的额定功率例 3 实验探究：提出问题给你额定电压为 6V 的小灯泡只，你能测出它发光时的电功率吗?制定计划与设计实验根据电功率公式，要测电功率需测出电压 U 和电流 I；设计如图 7-22 甲所示的电路进行实验，选择图 7-22 乙所示的仪器和器材(用笔画线进行连接)；为比较不同电压下灯泡工作的功率，
11、实验进行三次进行实验与收集证据通过实验(步骤略)，得到如下数据：交流与合作请你讨论下列问题以便同其他同学交流：(1)完成上面数据表的填写；(2)写出计算灯泡额定功率的计算过程 (2003 年，安顺)分析与解答：1按照实验电路图连接电路要按照一定顺序进行可以从电池组的正极开始，依次连接开关 S、电流表 A、灯泡 L、滑动变阻器，最后连到电池组负极然后把电压表并联接在灯泡 L 两端连接电路时要注意，电流必须从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出；滑动变阻器取金属杆两端的一个接线柱和电阻丝两端的一个接线柱连入电路(电路连接读者在图 7-22 乙上自行完成)2根据实验记录的数据和电功率公式可计算得出，
12、VU0.61时，VUWP5.;31时， WP0.5;3.2时， WP233由实验测得的数据知，当灯泡两端电压等于额定电额时，灯泡中的电流I=050A，灯泡的额定功率 AI.0.6.额额点评：本题是一道科学探究试题题目围绕“提出问题” 、 “制定计划与设计实验” 、“进行实验与收集证据” 、 “交流与合作”等科学探究的环节对物理研究方法进行考查把科学探究和科学内容的学习和考查放在同等重要的地位试题突出科学探究和科学素质的培养，体现研究过程和方法显现了今后中考物理命题的方向和趋势例 4 按图 7-23 所示电路对额定电压为 38V 的小灯泡进行实验时，测得 5 组实验数据，并记录在表中，同时记录了
13、小灯泡亮度变化情况请你仔细分析实验数据和实验现象，回答以下问题：(1)小灯泡的额定功率是_W；(2)小灯泡亮度变化规律是_；(3)除了表格中列出的数据和现象外，你还能发现的问题是_.(2003 年，安徽)分析与解答：小灯泡的额定电压为 38V，由实验数据可得，当小灯泡两端电压等于额定电压时，通过的电流为 03lA，小灯泡的额定功率为 WVAIUP18.31.额额；从实验数据和现象可以看出，随着小灯泡两端电压的增大，灯泡中的电流也增大，灯泡耗电的电功率由 4.28.01逐渐增大为 WP05.12、W.3、 4、 P53，灯泡发光的亮度逐渐增加同时，由欧姆定律可以计算出五次实验时灯泡的电阻依次是：
14、 .3,.,.12,7., 54321 RRR很明显，灯泡的电阻是变化的，并且电阻随灯丝中电流的增大而增大由以上分析可得：(1)灯的额定功率是 118W；(2)灯泡的功率越大，灯泡的亮度越大；(3)灯丝的电阻是变化的点评：本题考查分析处理实验数据和现象、归纳总结得出物理规律的能力解题过程中，要善于运用欧姆定律和电功率公式计算得出小灯泡发光时的电阻、电功率，结合小灯泡发光的亮度，概括总结得出灯泡亮度和电功率的关系及灯丝电阻和电功率的关系例 5 在“伏安法测电阻”和“测小灯泡功率”(小灯泡的额定电压为 25V)两个实验中：(1)都需要测出三组电压值和电流值，前者的目的是_；后者的目的是_(2)下表
15、是小明“测小灯泡功率”实验时记录的数据，由此可知小灯泡的额定功率额P_W(3)同学们在交流实验体会时，有的同学提出：可以根据小明的测量数据，在非额定电压条件下求出小灯泡的电阻，再由公式 RUP2额额 ，求出小灯泡的额定功率 额P，请用这种方法根据表格中的数据算出 额 (要求有必要的计算过程)将 额 和 额 进行比较并分析说明产生这种差异的根本原因 (2003 年，哈尔滨)分析与解答：(1)用电压表和电流表测小灯泡的电阻和电功率，测量电路和方法完全相同，前者利用 IUR计算灯泡的电阻，后者利用 IUP计算灯泡的功率测量过程中都要测出三组电压值和电流值，前者的目的是进行多次测量，求电阻的平均值，减
16、小测量的误差；后者的目的是测小灯泡在额定电压下的额定功率和不在额定电压下的实际功率，并加以比较，寻求小灯泡的发光亮度和实际功率及实际电压的关系(2)小灯泡的额定电压为 25V，由实验数据知道，灯泡两端电压等于额定电压时，通过灯泡的电流为 022A，小灯泡的额定功率 WVAI5.0.2.0额额 (3)根据实验测得的数据， VU31时， 25.1，此时灯泡的电阻25.31AVIUR.小灯泡的额定功率 RUP.1).(额额.额额 P原因是灯丝的电阻受温度的影响，电压高时，灯丝温度高，测得的电阻偏大，由 12额额可知计算出的 额P值偏小若选择 VU23、 AI0.3计算电阻 3R，由 32UP额额 计
17、算出的 额P值将偏大读者可自行分析产生差异的原因点评：本题考查分析处理实验数据、归纳总结得出实验结论的能力通过解题，加深对用电压表、电流表测灯泡电阻和电功率实验的相同之处和不同之处的理解和掌握，同时探究发现灯泡灯丝的电阻是随温度升高(或实际电功率的增大)而增大的通常我们解题认为灯丝电阻恒定不变，只是为了简化解决主要问题而采取的种近似例 6 在 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 0U的小灯泡、电源(电压未知)、一个阻值为 R 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 7-24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
18、电路图如图 7-24，请你根据电路图用笔画线连接未完成的实物连线(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 P=_(4)若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为只电压表，请你重新设计个实验电路图，测量小灯泡的额定功率(将实验电路图画在下面的方框内，不需要说明实验步骤) (2003 年，重庆)分析与解答：(1)根据电路图连接未完成的实物连线如图 7-25 所示(连接电路时，要注意单刀双掷开关有三个接线柱，动触片和灯泡相连接，两个静触片分别和电流表的正负接线柱相连接)(2)由电路图(图 7-24)可以看出，单刀双
19、掷开关的动触片接触点 1 时，灯泡 L 和电阻R 并联，电流表测 R 中的电流；开关的动触片接触点 2 时，灯泡 L 和电阻 R 仍然并联，电流表测干路中的电流由于只有电流表而没有电压表，灯泡两端的电压测量问题需要转化为电流测量问题，然后利用欧姆定律计算出灯泡两端电压利用图 7-24 所示电路测定小灯泡额定功率的实验步骤是：计算出 R 两端电压等于灯泡 L 的额定电压 0U时，通过它的电流 RUI0；S 掷向接线柱 1，调节滑动变阻器，使电流表示数为 R(此时灯泡 L 两端电压为 0)；保持滑动变阻器的滑片位置不动，S 掷向接线柱 2，读出电流表示数 I(灯泡 L 和电阻 R 并联电路的干路电
20、流)(3)小灯泡的额定功率 000)(IIP.(4)若将图 7-24 所示器材中的电流表改换为电压表，要测量灯泡 L 的额定功率，电压可用电压表直接测量，电流就需要进行间接测量可将灯泡 L 和电阻 R 串联，测量两个不同的电压值，最后计算出灯泡的额定功率可以测量出小灯泡的额定功率的实验电路图如图 7-26 所示(实验步骤和灯泡额定功率的表达式读者自己分析、设计和写出)点评：本题考查综合运用欧姆定律、电功率公式、串联电路和并联电路特点解决实际问题的能力解题时要能灵活运用转化的物理思想方法将电压的测量转化为电流的测量或把电流的测量转化为电压的测量，借此达到测量小灯泡额定功率的目的【易错例题分析】例
21、 图 7-27 是测定额定电压为 25V 小灯泡额定功率的实物连接图(1)请在方框内画出电路图(2)实验过程中某一时刻电压表示数如图 7-28 甲所示，为了测得小灯泡的额定功率闭合开关后，应把图 7-27 中的滑动变阻器滑片 P 向_(填“左”或“右”)移动，直至电压表示数为 25V 为止，这时电流表示数如图 7-28 所示，为_A，则此时灯泡的额定功率是_W(3)若电源电压为 6V，滑动变阻器有“10 15A”和“20 1A”两种规格，那么实验中应选用规格为_的滑动变阻器(2003 年，福州)错解一：由图 7-27 和图 7-28 甲知，滑动变阻器连入电路的是 AP 段电阻丝，电路连通时，电
22、压表示数为 12V，要使电压表示数增大为 25V，变阻器连入电路的电阻必须增大，因为串联电路中，电阻越大，两端的电压也越大，滑动变阻器的滑片 P 应向右移动错解二：由图 7-28 乙知，灯泡两端电压等于额定电压时，灯泡中的电流，即电流表示数为 022A，灯泡的额定功率 WVAIUP5.0.0额额 .错解三：实验中应选用“10 15A”的滑动变阻器，因为该变阻器允许通过的最大电流值比较大实验过程中不会因电路中电流过大而损坏警示：在做用电压表和电流表测小灯泡的电功率的实验时：实验器材的选择不但要考虑器材的作用，还必须考虑器材的规格能否满足实验中对电流、电压、电阻以及电功率的要求；读取电表示数时，要
23、先根据连入电路的接线柱确定使用的量程，再根据量程确定刻度盘上的分度值，最后根据指针位置读数；实验电路中用来调节灯泡电压和电流的是滑动变阻器，调节前要弄清变阻器连入电路的是哪一段电阻丝，滑片向左或向右移动时电灯中的电流或电压是增大还是减小，最后根据实验要求确定滑片的移动方向正解：(1)实验电路图如图 7-29 所示；(2)要使电压表示数为 25V，变阻器的滑片 P应向左移动；电压表示数为 25V 时，电流表的示数为 024A，灯泡的额定功率WVAIUP6.05.4.0额额；(3)灯泡正常发光时的电流 I=024A，此时变阻器两端电压 VR 5.3额 ，变阻器连入电路的电阻.12.3I要使灯泡在实
24、验中不致被烧坏，变阻器连入电路的电阻不得小于 146，即变阻器的最大电阻值必须大于 146实验中应选用规格为“20 1A”的滑动变阻器点评：本题综合考查设计实验，选择器材、读取电表示数和分析处理实验数据的能力用电压表和电流表测量灯泡的功率是一个非常重要的实验，应明确该实验的原理，会设计和连接实验电路，能根据欧姆定律和电功率公式通过计算和分析选择实验器材，理解各元件(特别是滑动变阻器)的作用，能收集、整理和处理实验数据并归纳总结得出实验结论通过探究实验提高综合运用知识的能力【同步达纲练习】1在“测定小灯泡额定功率”的实验中(小灯泡标有“38V”字样，灯泡的电阻约为12)：(1)在连接电路时，开关
25、应该是_的(2)某同学在连接实验电路时还有导线未接上，如图 7-30a 所示请你用笔画线代替导线，把图中电路连接好，闭合开关后，要求变阻器滑片向右移动时灯泡变亮(请勿更改原有导线，且所有导线不得交叉)(3)正确连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为_时，灯泡正常发光，此时电流表的指针位置如图 7-30b 所示，其示数为_，则小灯泡的额定功率是_(2003 年，南京)2在做“测定小灯泡的电功率”的实验中，已知实验用小灯泡的额定电压为 25V，额定功率约为 1W，某同学想较准确地测出小灯泡的额定功率，连接了如图 7-31a 所示的实验电路(1)该同学正要闭合开关进行实验，老师又帮他检查了一下电路，发现电路中有三处错误或不妥请把它们找出来，并填写在下面的横线上_
