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(共37张PPT)
第3节 测量小灯泡的电功率
主题情境·测量小灯泡的电功率
目 录
情境串新知
2
课堂小结
3
学习目标
1
随堂练习
4
主题情境
测量灯泡的电功率
小明在做实验时，发现实验室的一只电表损坏，无法正常测量小灯泡的电功率
情境线
活动线
测量小灯泡的额定功率
单表法测小灯泡的电功率
在亮度相当的情况下，发光二极管和小灯泡相比，哪个的实际功率较小？
测量发光二极管的电功率
测量小灯泡的实际功率
小明发现实验室的小灯泡磨损了，看不清铭牌，无法确定小灯泡的额定功率
1. 会测算小灯泡的实际功率和额定功率，进一步练习使用电流表、电压表
和滑动变阻器.
2. 通过实验，体验小灯泡的电功率随它两端电压的变化而变化的规律.
3. 学会用“单表法”测量小灯泡的额定功率.
4. 通过实验认识用电器正常工作与不正常工作对用电器的影响，培养科学
使用用电器的意识.
学习目标
情境串新知
小明做实验时发现实验室所使用的小灯泡，因为磨损，铭牌中有一个参数看不清.
2.5 V ？W
通过铭牌可知，缺少的参数是小灯泡的额定功率，因此我们需要测量小灯泡的额定功率.
你能帮小明确定铭牌上缺失的参数吗？
通过上节课程的学习，小红和小明分别提出了自己的方案：
利用电能表，根据电能表某段时间内转盘转动的圈数或脉冲闪烁的次数测量出小灯泡所消耗的电能W，利用秒表测出所用时间t，再根据电功率的定义式
计算小灯泡的额定功率.
小红
小明
利用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测出小灯泡在额定电压下通过小灯泡的电流，根据电功率的计算式P=UI计算小灯泡的额定功率.
因为电能表的工作电压为220V，远大于小灯泡的额定电压，小红的方案无法测量，故选用小明的方案来测量小灯泡电功率.
思考
谁的方案更合理呢？
【实验原理】
P=UI
测电压 U
测电流 I
P=UI
伏安法
你能根据学过的知识设计出本节课的实验电路吗？
活动1
测量小灯泡的额定功率
【设计电路】
为了保护电路，同时要调节灯泡两端电压为额定电压，需要在电路图中增加一个____________.
——实验中需要测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，
请你初步设计出实验电路图
滑动变阻器
——实验中要测量哪些物理量，如何设计实验表格？
【设计实验表格】
小灯泡两端的电压 U/V 通过灯丝的电流 I/A 小灯泡的发光情况 小灯泡的电功率 P/W
P
L
L
(1)将电压表和电流表指针调零，断开开关，按照电路图连接电路，将滑动变阻器滑片放在阻值最大处；
【实验步骤】
(2)闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5 V，观察小灯泡的发光情况，记下电压表示数U和对应的电流表示数I，记录在表格中.
P
L
注：电表选择适当的量程；
滑动变阻器选择适当的规格
小灯泡两端的电压 U/V 通过灯丝的电流 I/A 小灯泡的发光情况 小灯泡的电功率 P/W
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0.75
0.3
正常发光
2.5
通过实验，我们确定了小灯泡正常发光的电功率.
那么不在额定电压下小灯泡的发光情况是怎样的呢？
思考
【测量要求】
(1)U实 < U额，观察小灯泡的亮度，测量 P实.
(2) 1.2 U额≥U实 >U额，观察小灯泡的亮度，测量 P实.
活动2
测量小灯泡的实际功率
【实验步骤】
闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为低于2.5 V和高于2.5 V(不超过额定电压的1.2倍) ，观察小灯泡的发光情况，记下电压表示数U 和对应的电流表示数 I，记录在表格中.
P
L
避免因电压过高而损坏小灯泡.我们研究高于额定电压的情况时，使小灯泡两端的电压稍高于额定电压即可，并且时间尽可能短一些
【进行实验】
U实 < U额
U实>U额
小灯泡两端的电压 U/V 通过灯丝的电流 I/A 小灯泡的发光情况 小灯泡的电功率 P/W
0.644
0.868
2.3
2.8
0.28
0.31
比正常发光时暗
比正常发光时亮
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小灯泡两端的电压 U/V 通过灯丝的电流 I/A 小灯泡的发光情况 小灯泡的电功率 P/W
0.75
0.3
正常
2.5
0.644
0.868
2.3
2.8
0.28
0.31
比正常发光时暗
比正常发光时亮
【实验结论】
①不同电压下，小灯泡的功率不同，实际电压越大，小灯泡功率越大
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
②小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮
【分析与论证】
请将此电路与测定值电阻阻值的实验电路相比较，说出两个实验有何相同点和不同点？
【交流与合作】
测定值电阻阻值
测量小灯泡的电功率
相同点：
电路连接形式相同；直接测量的物理量相同；
实验所用器材(除定值电阻和小灯泡外)相同.
滑动变阻器的作用相同(保护电路；改变灯泡或电阻两端的电压)
不同点：
实验目的不同；实验原理不同.
P = UI
R =
U
I
P
L
P
R
小灯泡的电功率测量结果为什么不能求平均值
？
在不同电压下，灯泡的功率是不同的；
只有在额定电压下，灯泡的功率才等于额定功率，计算小灯泡电功率的平均值没有意义.
该实验测出多组数据的目的是测量不同电压下灯泡的电功率.
【交流与合作】
实验 多次测量的目的 滑动变阻器的作用
测量定值电阻的阻值
测量小灯泡的电阻
测量小灯泡的电功率
归纳总结
求平均值，减小误差
测量不同电压下灯丝的电阻
测量不同电压下小灯泡的实际功率
(1)保护电路
(2)改变电阻两端的电压
(1)保护电路
(2)改变小灯泡两端的电压
小明查找资料了解到发光二极管的发光效率比白炽灯大，在亮度相当的情况下，发光二极管和小灯泡相比，哪个的实际功率较小？
理 论 分 析
你能通过实验帮助小明验证吗？
亮度相当时，发光二极管和小灯泡发出的光能相同，发光二极管的发光效率比小灯泡大，在单位时间内发光二极管消耗的电能较少，所以发光二极管的电功率较小.
发光效率：灯泡所消耗的电能转化为光能的效率 .
当小灯泡和发光二极管的亮度相同时，比较其电功率的大小.
伏安法测量电功率
活动3
测量发光二极管的电功率
怎样判断小灯泡和发光二极管的亮度是否相同
思考
利用笔左右两侧影子颜色深浅判断，颜色深浅程度相同时，小灯泡和发光二极管的亮度相同.
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光照度计
探头
光照度
温度
若小灯泡和发光二极管的亮度相近时无法利用比较影子颜色深浅的方法来准确判断，此时如何确定并比较亮度大小呢？
改进
灯泡变亮时，光照度计示数怎样变化？
灯泡越亮，光照度计示数越大.
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思考
如何改变发光二极管两端的电压？
发光二极管
与发光二极管相匹配的电位器
小灯泡
思考
用滑动变阻器改变灯泡两端的电压；用电位器改变发光二极管两端的电压，使光照度计示数相同.
光照度计示数相同
实验数据：
1.2V 0.18A
小灯泡 发光
二极管
U/V
I/A
P/W
小灯泡
2.7V 0.02A
发光
二极管
1.2
0.18
2.7
0.02
P=UI
0.216 0.054
结论：
亮度相当时，发光二极管的电功率比小灯泡的电功率小.
例 实验小组想测量一只标有“2.5 V”字样小灯泡的额定功率，电源电压为4.5 V.
甲 乙
(1)如图甲所示是小明连接的实物电路，有一根导线连接错误，请在错误的导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接完整.
×
在本实验中，电压表应测小灯泡两端的电压，图中电压表测电源电压，不符合实验操作，应使电压表测小灯泡两端的电压
(2)改正错误后，闭合开关前，同学们调节的滑动变阻器的滑片位置如下图所示，其中已经调整好的是______；实验中滑动变阻器除了保护电路，还有______________________作用.
D
改变小灯泡两端的电压
在闭合开关前，应使滑动变阻器接入电路的阻值最大，即滑动变阻器的滑片应在最左端
.
在测量小灯泡的电功率实验中，滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变小灯泡两端的电压
(3)闭合开关，当滑片移动到某一位置时，电压表示数为2 V，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑片向_____(选填“左”或“右”)移动，直至小灯泡正常发光.(4)当小灯泡正常发光时，
电流表的示数如图乙所示，
则小灯泡的额定功率是
____W.
右
0.7
小灯泡的额定电压为2.5 V，故需使小灯泡两端的电压增大，电路中的电流增大，由欧姆定律可知，电路总电阻应减小，故滑动变阻器接入电路阻值应减小
甲 乙
×
小灯泡正常发光时，
通过小灯泡的电流I额=0.28 A
P额=U额I额 = 2.5 V×0.28 A= 0.7 W
在测量小灯泡的电功率实验过程，若测量仪器只有电流表或电压表，你能帮助小明在只有一个电表的情况下测量小灯泡的额定功率吗？
活动4
单表法测小灯泡的电功率
类型一、 缺少电流表
如果实验中测量仪器只有电压表，该如何测小灯泡的额定功率？
求小灯泡的额定功率P额
电压表与定值电阻并联
电流表
等效替代
已知I额求 U额:
P额=U额I额
已知U额求 I额:
P
L
P
L
R0
例 某同学用一个已知阻值为R0的定值电阻和滑动变阻器，设计了如图所示的电路图，来测量额定电压为U额的小灯泡的额定电功率．(1)闭合开关S，S0接触点2，移动滑动变阻器的滑片，
使电压表示数为U额；(2)S0换接触点1，保持滑动变阻器的滑片位置不变，
此时电压表示数为U1；(3)则小灯泡的额定电功率PL＝___________．
(用字母表示)
U额为小灯泡额定电压
电压表测小灯泡和定值电阻总电压
U1=U额+U0
P额=U额I额=
已知U额求 I额:
P额=U额I额
类型二、缺少电压表
如果实验中测量仪器只有电流表，该如何测小灯泡的额定功率？
电流表与定值电阻串联
电压表
等效替代
求小灯泡的额定功率P额
已知I额求 U额:
P额=U额I额
已知U额求 I额:
P
L
P
L
R0
例 如图所示为某同学测量小灯泡额定电功率的电路图，已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻的阻值为R0，主要的测量过程如下：(1)把电流表接在a处，闭合开关S，调节滑片，
使电流表示数为I额；(2)保持滑片的位置不变，断开开关，把电流表
接在b处，再闭合开关，读出电流表的示数为I1；(3)则小灯泡的额定功率PL＝______________．
(用字母表示)
(I1－I额)R0 I额
I额为小灯泡额定电流
电流表测干路电流，I1=I额+I0
已知I额求U额 :
P额=U额I额
=(I1-I额)R0
P额 =U额I额 =
(I1-I额)R0I额=(I1－I额)R0I额
已知I额求 U额: _____________
已知I额求 U额: _______________
电路图______________
已知U额求 I额: _____________
测量小灯泡的电功率
实验原理
实验结论
课堂小结
P=UI
灯泡的实际电功率随两端的电压增大而_____
灯泡的亮度由灯泡的_____功率决定
伏安法
单表法
只有
电压表
只有
电流表
已知U额求 I额: _____________
P额=U额I额
P额=U额I额
增大
实际
电路图______________
1. 某小组研究小灯泡电功率，小灯泡额定电压为2.5 V，电源电压恒定不变，有规格为“10 Ω 2 A”和“20 Ω 2 A”的滑动变阻器各一个.
随堂练习
(1)如图所示是小组连接的部分电路，请用笔画线代替导线，将实物电路连接完整．(要求：滑片向右移动时，电流表示数变大).
电压表选用“0～3 V”量程
根据欧姆定律可知，滑动变阻器接入电路的阻值变小，即滑动变阻器右下接线柱接入电路
(2)如图甲所示，选用“10 Ω 2 A”规格的滑动变阻器进行实验. 闭合开关前，需将滑动变阻器的滑片P 置于____ (填“A”或“B”)端.
A
为保护电路，此时滑片应位于阻值最大处
(3)接下来进行实验，灯泡发光，电压表示数如图乙，此时灯泡两端电
压为 _____V.为了使灯泡正常发光，接下来的操作是_______________
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
________________.
断开开关，用“20 Ω 2 A”的滑动变阻器替换“10 Ω 2 A”的
滑动变阻器，并调节滑片P 到接入电路的阻值
最大处；闭合开关，调节滑片P，直至观察到电
压表示数为2.5 V
2.8
(4)实验中收集信息如下表
分析表格中信息可得，①小灯泡额定功率为 _____W；②在电路安全范围内，小灯泡两端实际电压越大，消耗的电功率_____，灯泡越亮.
0.75
越大
次数 电压表示数/V 电流表示数/A 电功率/W 灯泡亮度
1 2 0.26 0.52 稍亮
2 2.5 0.30 较亮
3 3 0.32 0.96 很亮
2. 某同学在做“测量小灯泡的电功率”实验中，设计了如图所示的电路图，其中小灯泡的额定电压为U额，定值电阻的阻值为R0.请完成下列问题：
①闭合开关S、S2，移动滑动变阻器的滑片，
使电流表示数为____；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，_______
_____________，读出电流表示数为I1；
③小灯泡的额定功率P额＝__________
(用已知量和测量量表示).
断开S2，闭合开关S、S1
小灯泡和定值电阻并联，电流表测定值电阻R0所在支路电流
已知U额求 I额
使电流表在干路，测电路中的总电流记为I1
断开S2，闭合开关S、S1

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