测量小灯泡的电功率、电与热、安全用电.doc

让更多的孩子得到更好的教育测量小灯泡的电功率 一、目标与策略明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件，要做到心中有数！学习目标：l 加深对电功率的理解；l 巩固电流表和电压表的操作技能；l 通过测量，体验额定功率和实际功率的区别；l 锻炼根据测量公式P=IU设计实验方法的能力；l 体验电流的热效应及其影响，并了解电流的热效应与哪些因素有关；l 探究焦耳定律，并能用它来解决实际问题；l 了解电热的利用和防止。l 知道家庭电路中电流与用电器的总功率的关系；l 掌握家庭电路中电流过大的两个原因；l 了解保险丝在家庭电路中的作用。重点难点：l 重点：通过测量，体验额定功率和实际功率的区别；l 电流的热效应；焦耳定律及其应用；电热的计算。l 家庭电路中电流过大的原因；安全用电常识。l 难点：锻炼根据测量公式(P=IU)设计实验方法的能力；l 焦耳定律的理解；增大与减小电热功率的措施；l 保险丝的作用及保险丝的选择。学习策略：l 紧密结合实验，尝试举一反三，切实学透这个实验。二、学习与应用“凡事预则立，不预则废”。科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对性。我们要在预习的基础上，认真听讲，做到眼睛看、耳朵听、心里想、手上记。知识要点预习和课堂学习认真阅读、理解教材，尝试把下列知识要点内容补充完整，带着自己预习的疑惑认真听课学习。请在虚线部分填写预习内容，在实线部分填写课堂学习内容。课堂笔记或者其它补充填在右栏。详细内容，请学习网校资源，ID：#tbjx5#24611925知识点一：测量小灯泡的电功率实验目的：（1）学会用 表、 表测定小灯泡的功率；（2）会测量小灯泡额定功率和实际功率。实验原理： 测出小灯泡的电压 和电流 ，利用公式 计算求得电功率。实验器材：电源、 、 、滑动变阻器、开关、小灯泡、灯座、导线等。实验电路图及表格：电路图：次数电压U/V电流I/A功率P/W发光情况123实验步骤：（1）实验前准备：检查仪器是否齐全，规格是否合乎要求，查看小灯泡的额定电压；（2）按电路图连电路，查无误， ，进行实验；（3）调节 ，使电压表示数为，记录电流表示数；（4）调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压等于1.2，记下电压表、电流表的示数，并观察小灯泡发光情况；（5）调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压小于，记下电压表，电流表的示数，并观察小灯泡发光情况；（6）断开开关，计算电功率值填入表格。数据分析，总结结论：（1）分析数据知，实际功率随实际 改变而改变；（2）灯泡的亮度了取决于灯泡的实际 ，实际 越大灯泡越亮。注意事项：（1）仪器选择：电源：电源电压应 于小灯泡的额定电压。例如：，至少要选择 节干电池串联作电源，学生电源选择 V的电源。电压表的量程应 于，电流表的量程应 于灯泡正常的工作电流；在被测电压、电流不超电压表、电流表量程的情况下，应尽可能选用 量程；例如的小灯泡电压表量程选0 V，电流表选0 A的量程。滑动变阻器的允许通过最大电流要 于灯泡的正常工作电流，而其最大阻值应与灯泡的电阻差不多，以便调节效果明显。（2）连电路时注意事项：同伏安法测电阻。知识点二：利用电能表和钟表测量家用电器的功率（一）原理： （二）仪器：电能表、钟表、家用电器。（三）测量的物理量：电能表表盘的转数，时间。（四）实验步骤：要测某家用电器的功率，可只让其工作，其他用电器关闭，观察记录电能表表盘转数，同时记下钟表的时间值，再计算出功率。（五）计算方法：例：电能表的参数3000R/kWh，记录的转数为n转，时间为t(s)，则t秒消耗的电能：电功率： 注意事项：（1）明确电能表参数的物理意义；（2）被测的电器一定要单独工作；（3）单位的对应关系。知识点三：电流的热效应（一）定义：电流通过导体时电 能转化成 ，这个现象叫做电流的热效应。（二）影响电流的热效应的大小的因素：导体通电时，产生热效应的多少与 的大小、 的大小和 有关。 越长， 越大， 越大，产生的热量越多。知识点四：焦耳定律（一）内容：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟 成正比， 成正比的这个规律叫焦耳定律。（二）公式：Q= 。（三）焦耳定律的另外两个表达式： 、 （1）从公式我们能看出，电流通过导体产生的热量受 的影响最大。（2）在应用焦耳定律的表达式来解决问题时，应该根据具体情况进行分析选用，例如，当几个导体串联起来时，由于通过导体的 相等，通电 也相等，应用表达式Q= 分析，此时导体产生的热量与 成正比；当几个导体并联起来时，由于加在导体两端的 相等，通电 也相等，应用表达式Q= 分析，此时，导体产生的热量与 成反比。（3）几个公式的比较应用公式电功电功率焦耳定律适用范围基本公式W= P= Q= 普遍适用导出公式 、 、 纯电阻电路W=Q（4）只有在 电路中可以用电功公式计算电热。因为在 电路中，电流做的功全部用来产生 ，此时电功等于 ，即W= 。而在非纯电阻电路中，电流所做的功只有一部分用来产生 ，如电动机工作时，既产生热量，又产生机械能，电功等于热量与机械能之和，即W ，故此时就不能用电功的公式来计算电热了。（四）探究影响电流通过导体产生的热量的因素（1）提出问题： 探究电流通过导体产生的热量和哪些因素有关。（2）猜想与假设：电热器一般是由电阻构成的，那么它们产生的热量会不会与电阻有关系呢？又因为电热器只有在通电时才发热，那么它们产生的热量是否与电流的大小有关呢？（3）实验设计：实验器材：蓄电池组、开关一个、两只带电阻丝的烧瓶、两只 ，滑动变阻器、 表、导线。实验步骤：在两个相同的烧瓶中装入质量相等的煤油，烧瓶中各放一段电阻丝（阻值不同）。把两只相同的 分别插入两个烧瓶，并记下 的示数。按图所示连接好电路图。（4）进行实验闭合开关，读出 表的示数，通电3min后，迅速读出 的示数，分别计算出煤油升高的温度，将有关数据记入表格。断开开关，调节滑动变阻器，改变电路中的 ，待 示数回到接近原来值时再闭合开关，读出 表的示数，通电3min，分别读出 的示数，计算出 升高的温度，将数据记入表格。 甲乙数据表格实验序号电阻丝电阻值（）电流（A）通电时间（min）升高温度（）1甲5135乙1013102甲51610乙1016203甲52320乙102340注意：在实验时，两只烧瓶内的煤油不要装得太满； 的玻璃泡不能与电阻丝接触或离得太近；为了使现象更明显，两条电阻丝的阻值相差应该 一些。本实验中我们用到了控制变量法，如：我们把阻值不同的两个电阻 联，是为了使通过两个电阻的 和通电时间相等。现象和结论：现象：当把两个阻值不同的电阻丝串联在电路中时，通电一段时间后，电阻小的烧瓶内的 变化较小。当增大电流时，在相同的时间内 变化的示数较大。通电时间越长， 的示数变化越大。结论：电流通过导体产生的热量与 的大小、 的长短、 的大小有关。通过导体的 越大，导体的 越大， 越长，产生的热量越多。评估与交流：关于探究电热器产生热量的多少与电流的关系，你能否设计一个与本探究不同的实验方案？与同学们进行交流与探讨，并评价各自设计的实验方案的优点与不足之处。知识点五：电热的利用和防止（一）电热的利用：日常生产、生活中会经常用到电热，如家用的热水器、电饭煲等，这些都是用电来加热的设备，叫电热器。这些用电器的共同特点就是利用电流做功，将电能转化成内能，使我们获得需要的热量。有些电器通电时也能产生热量，但是由于不是用电来加热的，所以不能叫电热器（如电视机、电脑等）。（二）电热的危害：很多情况下，电流通过导体时产生的热量，并不是我们需要的，这时电能白白消耗掉了，有时还会引起事故甚至灾害，所以要想办法阻止电热的产生。我们说的电热的危害是对于我们的需要来说的，如果产生的热量是我们需要的，那对我们是有利的，反之就是有害的，如：电视机在工作时产生的热量，在正常观看时是有害的，但当电视机长时间不用时，我们可以利用电热来驱潮，这时的电热是有利的。电热器在工作时产生的热量如果过多，也会带来危害，所以我们在正常使用电能产生的热量时，也要注意安全。知识点六：电功率和安全用电（一）在家庭电路中，电路的总功率等于各用电器的功率 。在同一个家庭电路中，所有的用电器都是 联的，每个用电器的两端电压 线路提供的电压，总功率等于各用电器功率 ，使用的用电器越多，电路的总功率 ，但不是说使用的用电器多时才会使 过大，有时只用少数几个 较大的用电器，电路的 也会达到很大。（二）家庭电路中电流过大的原因有两个：（1） ；（2）电路的 过大。从P=UI可以看出，家庭电路中的 一定，当电路中的 越大，通过电路的 越大，所以家庭电路中的 过大是电路中的 过大的原因之一。由欧姆定律我们也可以知道，当电路出现 时，电流将不通过用电器，使整个电路中的 非常小，这时电路中的 就会很大，所以家庭电路中出现短路，是家庭电路中 过大的又一个原因。知识点七：保险丝的作用（一）保险丝的作用：当家庭电路中的电流过大时，保险丝会自动 切断 ，起到保险的作用。（二）保险丝的材料：保险丝由 较大而 较低的铅锑合金制成。（三）保险丝的规格：保险丝越 ，额定电流越 ，熔断电流也越 。（四）保险丝的使用注意事项：不能用过细或过粗的熔丝，过细的容易经常断电，过粗的不能起到保险作用，更不能用铁丝、铜丝或其他金属丝代替熔丝使用。（五）空气开关的作用：空气开关的作用和保险丝的作用 ，当电路 过大时，开关中的 起作用，使 断开，切断电路。（1）说明：这里所说的电流过大，是指电路中的电流超过了电路允许的 ，而不是说电流一定很大。如：超过了电能表的 电流，超过了电路中导线允许的 电流等。（2）保险丝的作用和空气开关的作用是 的，但是空气开关可以 次使用，保险丝是 性的，所以现在很多新建的楼房都用空气开关代替保险丝。（3）当电路的保险装置断开时，不要急于更换保险丝或使空气开关复位。要先 ，排除之后再恢复供电。（4）不同粗细的保险丝有不同的额定电流，而较粗的保险丝额定电流过 ， 于电路中的最大正常工作电流。若用较粗的保险丝来代替的话，当电路中的电流达到危险值时，仍小于较粗保险丝的额定电流，保险丝不会熔断，起不到保险作用，所以不能用较 的保险丝来代替。当然，更不能用铜丝、铁丝来代替保险丝。因为铜丝、铁丝的电阻远远小于保险丝的电阻，电流通过它们产生的热量少，而铜丝与铁丝的熔点又比保险丝的熔点高得多，根本对电路起不到 作用。经典例题自主学习认真分析、解答下列例题，尝试总结提升各类型题目的规律和技巧，然后完成举一反三。无星号题目要求同学们必须掌握，为基础题型，一个星号的题目综合性稍强。更多精彩，请见网校资源ID：#tbjx9#246119类型一：测量小灯泡电功率基础类型例1为了测量小灯泡的电功率，在具体实验操作中，手和眼的分工应该是（ ）A手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察电流表的示数变化B手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察电压表的示数变化C手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察灯泡是否发光D手按开关，眼睛观察小灯泡解析：答案：总结升华： 例2小灯泡标有“3.8V”字样，李镇同学用如图所示的电路来测定小灯泡的额定功率：（1）至少要用 节干电池串联起来做电源。（2）闭合开关后，测小灯泡的额定功率发现电压表的读数为2.5V，则应使滑动变阻器的滑片P向 滑动。（3）闭合开关后，调节滑动变阻器，测得三组数据如下表，请将所缺数据填入表中：实验次数电压表读数V电流表读数A13.00.2020.2133.80.25（4）小灯泡的额定功率P= 。解析：答案：总结升华： 例3在测定“小灯泡的电功率”的实验中，已知电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为10，滑动变阻器上标有“20 1A”字样，下图是小向同学没有连接完的实物电路。（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；（2）实验中，小向同学连接好电路后，闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不亮，且电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是 。（3）故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某一点，电压表的示数如下图甲所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向 端移动。（填“左”或“右”）（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。 解析：总结升华： 类型二：测量小灯泡电功率提高型例4要测量一个额定电压3.8V的小灯泡的额定功率估计小灯泡工作时的电阻约为10，现有电流表、电压表，开关各一个，三个规格分别为“10、1A”“50、0.5A”和“1k、0.1A”的滑动变阻器，导线若干，电源（8V）一个。（1）小明设计了如图所示的电路图，通过分析你认为小明应选用规格为 的滑动变阻器；（2）请你根据电路图，用笔画线代替导线，将下图中的实物连成实验电路；（要求减小误差，导线不要交叉，并且滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮）（3）连接电路前，开关应 ，当确认电路连接正确准备合上开关时，应将变阻器的滑片P移到 端。（填A或B） 解析：答案：总结升华： 例5如甲图所示是“测量小灯泡的电功率”实验的电路图，图乙是即将连接完成的实验电路，其中电源为3节新的干电池，灯泡的额定电压为3.8V，灯丝的电阻约为10，滑动变阻器标有“10、1A”的字样。（1）对照电路图，用笔画线代替导线，将实物图未完成部分连接好；（2）当闭合电路的开关时，若出现以下不正常现象：（见下表）电路中出现的不正常现象可能的原因顺序电灯的亮暗电流表的示数A电压表的示数V甲不亮0.540乙很亮0.424.2丙不亮04.5请你从下列选项中选择可能原因填入表中（只要填写代号）A电路中a、b间断路 B电路中a、b间短路C滑动变阻器连入电路中的电阻太小图甲图乙解析：答案：总结升华： 类型三：测量小灯泡电功率探究园地（请看网校资源ID：#tjyd0#246119）例6甲、乙两同学分别做“测定小灯泡的功率”实验，除了小灯泡外，他们所使用的器材规格均相同，小灯泡的额定电压可能是“2.2V”“2.5V”或“3.8V”。小灯泡的功率相差不大，甲同学正确连接好电路闭合开关时记录了第1组数据，当小灯泡正常发光时，记录了第2组数据，把滑片移到端点时小灯泡闪亮一下，后熄灭，并记录了第三组数据，如下表所示，则他们所用电源的电压为 V。甲同学所用小灯泡的额定功率为 W，当乙同学所选用的小灯泡正常发光时，电压表的示数如下图所示，而滑片恰好在滑动变阻器的中点上，此时滑动变阻器连入电路的电阻值为 ，乙同学所选用小灯泡正常发光时的电流为 A。次数电压表示数电流表示数小灯泡亮度11.3V0.16A暗22.5V0.26A正常34.5V0A不发光解析：答案：例7明想利用以下提供的器材测量两只小灯泡的电功率（小灯泡的额定电压分别为2.5V、3.8V，阻值均约为10），所提供的器材分别有：电流表、电压表、单刀双掷开关和电源（电压约6V）各一个，滑动变阻器（“10 2A”“50 1A”）两个，导线若干条。单刀双掷开关的符号是，当开关扳到上边时，a、b两接线柱接通；开关扳到下边时，a、c两接线柱连通。（1）请按下面的要求在虚线框内画出实验电路图，（要求设计一个电路，只能通过开关改变电路的连接，完成两只小灯泡电功率的测量 用一个滑动变阻器）（2）请你帮助小明在下面画出记录一只小灯泡实验数据的表格。（3）小明按符合设计要求的电路图正确连接电路后，将开关分别掷于b、c两点时，发现其中一个小灯泡发光过亮，不能进行实验。为了完成实验，他应 （4）小明改正错误后进行实验，依据实验记录的数据画出了通过额定电压为2.5V的小灯泡的电流随其两端电压变化关系的曲线，如图所示，则这只灯的额定功率 W。（5）由图可知，通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比，其原因是 。解析：答案：类型四：电与热基础训练例8一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2，通过线圈的电流为10A，这台电动机正常工作时，1min消耗的电能为 J，在线圈上产生的热量为 J，有 J电能转化为机械能。解析：答案：总结升华： 。例9两个阻值为R1：R2=2：1的电阻丝，通过的电流为I1：I2=1：2，在相同的时间内它们所放出的热量Q1：Q2应为（ ）A2：1 B1：2 C1：1 D1：4解析：答案：总结升华： 。类型五：电与热综合应用例10一幢楼的用电器全部使用时，用电器的总功率为P，保险丝每分钟发热为Q，若只用部分用电器时，消耗的功率为，这时保险丝每分钟发热是多少？解析：总结升华： 。类型六：电与热探究园地例11某电热水器的工作原理如图所示，（已知两电阻丝的阻值相等，电源电压保持不变），它有加热和保温两个工作状态。当开关S1接b ，S2断开时，它处于 状态。此时电路功率为P1，当开关S1接a ，S2闭合时，它处于 状态，此时电路功率为P2，则P1：P2= 。解析：答案：总结升华： 。例12有一个直流电动机，把它装入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A，求电动机工作时的输出功率是多大？如果在电动机正常工作时，转子突然卡住，电动机的发热功率又是多大？解析：答案：总结升华： 。例13打开家庭电路中的电灯，会看到电灯热得发光，与灯连接的导线的发热却觉察不出来，这是为什么？解析：答案：总结升华： 。例14小强同学为了探究“通电导体产生的热量与电阻的关系”，设计了如图所示的实验（甲、乙两个相同的烧瓶里装满煤油，玻璃管内液面相同）。G_+甲乙 （1）电阻丝甲与乙采用串联的连接方式，其目的是 。（2）已知电阻丝的阻值R甲R乙，通电一段时间后， 烧瓶中的玻璃管液面上升较高。（3）我们保持电源的电压不变，利用该实验装置还可以探究通电导体产生的热量与 的关系。（写出一种即可）（4）上述实验中，用到的科学方法主要是“控制变量法”，请你另举一个平时学习过程中用到这种方法的实验名称： 。解析：例15有一个电压值可任意选取的电源，有若干根电阻值相同的电阻丝。现把一根电阻丝接在电压值为U 的电源上，通电1min，电阻丝产生的热量为Q，要想使电阻丝产生的热量为3Q，应采取哪三种最简单的不同方法。解析：总结升华： 。例16李明同学从商店里买来一个电热毯。使用中有时感到温度太高，他想用一个开关和一个电阻把它改装为两档，使电热毯在单位时间内的发热量为原来的一半。厂家说明书上只写着额定电压为220 V，没有其他额定指标。请你设计一个方案完成这项改装。要求：（1）画出电路图；（2）推导出所用电阻大小的计算公式；（3）指出安装时必须注意的问题。解析：总结升华： 类型七：安全用电基础知识例17下列现象可能引起保险丝熔断的是（）灯座中的两个线头相碰 开关中的两个线头相碰电路中增加了较大的用电器 户外电源线的绝缘皮破损A BC D解析：答案：总结升华： 。类型八：安全用电综合应用例18李明同学在家看电视，为了取暖，便将一个电暖器拿出来，他将插头插入插座时，听到“叭”地一声，同时从插座中冒出一股黑烟，电视机和电灯都停止了工作，其原因是（ ）A电视机烧坏了B短路引起空气开关断开C电暖器烧坏了D灯丝烧断了解析：答案：总结升华： 。例19王丽同学家有40W的电灯四盏，90W的电视机一台，300W的洗衣机一台，170W的电冰箱一台，请你帮她家选用保险丝，你认为应选用额定电流为下面的哪一数值的保险丝合适（）A2A B2.5A C3.75A D3A解析：答案：总结升华： 。例20小芳家中有40W的节能灯两个，25W的白炽灯两盏，150W的彩电一台，650W的洗衣机一台，她家用的电能表允许通过的最大电流为5A，下列说法中正确的是（ ）A小芳家的用电器同时使用时，总电流大于5AB小芳家的用电器不能同时使用C小芳家再购置一个700W的电饭锅，所有的用电器可以同时使用D为安全、方便地用电，小芳家应该用电流值稍大于5A就跳闸的空气开关解析：答案：总结升华： 。类型九：安全用电探究园地（请看网校资源，ID：#tjyd0#207405）例21关于家庭电路的熔丝，下列说法错误的是（）A熔丝的熔点较低、电阻率较大B当电流过大时，熔丝能自动切断电路C不能用铜丝代替熔丝D熔丝不能用带有保险装置的空气开关代替解析：答案：总结升华： 。例22妮妮的新家中有150W的电视机一台，300W的洗衣机一台，100W的电冰箱一台，2200W的微波炉一台，250W的电饭锅一只，40W的照明灯8盏，则安装电能表时，选用以下哪一种电能表最合适（ ）A220V 5A B220V 15AC220V 20A D220V 30A解析：答案：例23小明同学统计出家里现有用电器及其额定功率分别如下（额定电压为220V）电器名称照明灯厨房用电彩电洗衣机电冰箱音响空调电熨斗额定功率220W250W90W225W125W100W700W500W（1）他家所有用电器同时工作时，总电流是多少？（2）如果仅凭空调工作24h，电能表示数盘上的数字由03864变为04032，空调工作正常吗？请分析原因？（3）若家里所用的电能表的规格为“220V 10A”，说明怎样合理使用这些用电器？（4）小明在开空调时，发现灯光变暗，试解释产生此现象的原因？解析：答案：例24某用户有下列几种家用电器：900W电饭煲一个，200W电冰箱一台，750W电暖器一台，100W电视机一台，40W电灯三盏，1500W空调一台。请通过计算说明如果上述六种用电器欲同时使用，则如何选择保险丝规格。如果该用户的电能表允许通过最大电流是10A，则应如何选择保险丝规格？使用时应注意什么？解析：答案：总结升华： 。例25在某家庭电路的干路上接一个“220V 5A”的电能表，此电路最多可以安装“220V 40W”的电灯的盏数为（）A27盏 B28盏 C55盏 D44盏解析：答案：总结升华：三、总结与测评要想学习成绩好，总结测评少不了！课后复习是学习不可或缺的环节，它可以帮助我们巩固学习效果，弥补知识缺漏，提高学习能力。总结规律和方法强化所学请看网校资源ID：#tbjx8#246119（一）测量电功率的方法：（1）测量电功率可以使用专用的功率表。（2）用电能表测量出电流通过小灯泡做的功（消耗的电能）用钟表测出所用的时间，根据公式 计算出要用电器的电功率。（3）用电压表测得小灯泡两端的电压，用电流表测得通过小灯炮的电流（用伏安法），然后通过公式 ，计算出小灯泡的功率。（二）本实验关于使用滑动变阻器的规律方法。（1）本实验测量小灯泡在不同电压下电功率，使用调节电源电压的方法不方便，例如小灯泡的额定电压是3.8V，直接调电源电压调不出来，所以通过串联滑动变阻器，调节灯炮 来完成实验目的。（2）本实验滑动变阻器的作用一是 电路，二是调节灯泡 。（3）注意事项：连电路时，滑片要滑到阻值 端。通过的最大电流不能超过滑动变阻器允许通过的 电