测量小灯泡电功率的探究实验

实验：测量小灯泡电功率
●教学目标
1．知识与技能
（1）会用电流表和电压表测量小灯泡的电功率。

（2）理解额定功率与实际功率。

2．过程和方法
通过探究，体验小灯泡的电功率随它两端电压的改变而改变，并发现灯泡亮度与功率的关系
3．情感、态度与价值观
认识用电器正常工作和不正常工作对用电器的影响，合作探究的意识和善于观察的探究态度。

●教学重点
1．会测定小灯泡的功率.
2．对实际功率和额定功率的理解.
●教学难点
1．电流表、电压表及滑动变阻器的正确使用.
2．学生自己设计实验电路和实验步骤
●教学方法
自主合作学习 实验探究
●教具准备
电源（电池组）、电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡（带灯座）、开关、导线若干
●课时安排
1课时
●教材分析
测量小灯泡电功率的实验，是为了巩固电功率的概念，加深学生对额定功率、实际功率的理解。

同时，也是为了进一步提高学生使用电流表、电压表和滑动变阻器的能力。

根据上一章讲过的测定小灯泡的电阻的方法，分析要测定小灯泡的电功率，需要测出那些物理量？需要那些器材？学生很容易想出应测定电压、电流，进一步得出应该用电压表、电流表进行测量。

实验还安排了在额定电压、1.2倍的额定电压、低于额定电压的三种情况下，来测定小灯泡的功率。

其目的是让同学们通过自己动手操作、亲眼观察，从灯泡的明暗程度的变化，体会用电器的实际功率与额定功率不一定相等，实际功率的大小取决于加在用电器两端的实际电压。

在老师的指导下，通过学生设计实验、进行实验、分析数据、得出结论，几个步骤，进一步熟悉电压表、电流表及滑动变阻器的使用培养学生的实验能力。

●教学过程
（一）引入实验
引导学生回顾测量小灯泡电阻的方法：利用电流表测出通过小灯泡的电流，再
利用电压表测出了小灯泡两端的电压，然后利用欧姆定律I=R U 的变形公式R=I U
算出了小灯泡的电阻，为了测量更准确，还利用变阻器进行了多次测量，然后求平均值。

测量小灯泡电功率的原理是什么呢？能否设计一个方案来测出小灯泡的功率呢？并分别测量以下三种情况下的实际功率：
（1）使小灯泡在额定电压下发光。

（2）使小灯泡两端电压是额定电压的1.2倍，并观察小灯泡亮度。

（3）使小灯泡两端电压低于额定电压，并观察小灯泡亮度。

然后要求学生设计实验，并做好记录。

（二）进行实验
实验目的：测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。

实验原理：根据公式P=UI，用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测小灯泡中的电流，利用公式P＝UI计算电功率，在额定电压下测出的电功率就是额定功率。

这是物理学中常用的一种间接测量方法，这种方法又被称为“伏安法”。

实验电路：根据实验的目的和原理设计如下电路。

实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。

器材说明：用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和其两端电压，因为要测量不同电压下的功率，所以电路中要接入滑动变阻器，用来改变小灯泡两端电压。

实验步骤：
（1）检查器材，摆放器材，并按电路图连接好电路；
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压2.5V，观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数。

（3）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的1.2倍。

观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数（注意：小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多）。

（4）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的0.8倍。

观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数。

（5）计算出三种情况下小灯泡的电功率
（6）断开电路，整理器材。

实验数据（记录）表格：
注意：在进行实验时应注意以下几点：
（1）电源电压应高于小灯泡的额定电压，例如，测定额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率时至少要选两节干电池串联作电源。

（2）电压表的量程应大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于小灯泡正常工作电流。

（3）滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的正常工作电流，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。

（4）根据串联分压原理进行判断，准确熟练地调节滑动变阻器，使小灯泡在等于额定电压、略高于额定电压的和低于额定电压三种条件下发光。

尤其在做第二次实验时，需小心调节滑动变阻器，以免因实验电压超过额定电压太多而烧坏灯泡。

（5）开始连接电路时，要使开关断开，闭合开关前，要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处。

（6）开始实验前，要检查电路并试触，实验结束，要先断开开关，再整理电路。

分析论证：由公式P=IU计算小灯泡的功率。

（将计算结果填入表中，通过分析和比较得出）分析比较额定电功率和实际电功率大小问题，比较灯泡的亮暗程度与电功率间的关系。

（1）当U实=U额时，P实=P额，正常发光
（2）当U实<U额时，P实< P额，较暗
（3）当U实>U额时，P实> P额，较亮
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。

（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。

实验拓展：测小灯泡的电功率和用伏安法测电阻两实验有相似之处，也有明显区别，
能也求平均值呢？
随着小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的改变，小灯泡的功率也在改变，不同的电压下，小灯泡的电功率不同，小灯泡的实际功率是不断变化的，因此求功率的平均值是没有意义。

为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况，所以电功率不能求平均值。

（三）课堂达标检测
为了测定额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，问：
(1)请根据如图所示器材，画出实验电路图，并连接实物电路；
(2)当按电路图连接实物电路时，开关应______；在闭合开关前要把滑动变阻器的滑片P移到______的位置；
(3)为了迅速准确地测定额定电压时的额定功率，至少要______节干电池，用______
调节小灯泡两端的电压，电压表应和______并联，为了提高测量的准确程度，最好选用______V的量程，闭合开关后发现小灯泡两端的电压只有2V，这时滑动变阻器的滑片户应向______端移动，使电压表的示数为______V，若此时电流表的示数为0.2A，则该灯泡的额定功率为______W；
(4)实验证实了当小灯泡两端的实际电压大于额定电压时，灯的实际电功率______于额定电功率，灯变______；当灯的实际电压小于额定电压时，灯的实际电功率______于额定电功率，灯变______；当实际电压______于额定电压时，灯的实际电功率等于额定电功率，此时灯______(选填“能”或“不能”)正常发光．当小灯泡两端的实际电压为1.5 V时，电流表的示数为0.12A，小灯泡的实际电功率为______；
(5)实际中如果电流表有读数，而电压表没有读数，故障可能出在哪里?
(6)如果电压表有读数，电流表没有读数，故障又可能出在哪里?
(7)实验中，滑动变阻器的作用是______。

（四）板书设计
实验名称：测量小灯泡的电功率
实验目的：测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。

实验原理：P=UI
实验电路及实物图：
实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。

实验步骤：
实验结论：
（1）当U实=U额时，P实=P额，正常发光
（2）当U实<U额时，P实< P额，较暗
（3）当U实>U额时，P实> P额，较亮
（五）布置作业：。