第3课时 测量电功率

第3节测量电功率【教学目标】1.通过学生自己设计实验，进一步加深对电功率概念的理解；2.通过学生动手操作，巩固电流表和电压表的操作技能；3.通过实验、比较，进一步理解额定功率和实际功率的区别.4．通过本节课培养学生依据实验原理设计实验方法的能力；5．通过实验，培养学生的观察、实验能力及分析、概括能力.6．通过学习过程中的讨论和交流，培养学生合作学习的意识和态度；7．通过实验中的观察和比较，培养学生实事求是的科学态度和良好的学习习惯.【教学重点】1．会利用伏安法测定小灯泡的电功率；2．对实际功率和额定功率的理解.【教学难点】电流表、电压表及滑动变阻器的正确使用.【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、多媒体课件等.【教学课时】1.5课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【新课引入】师前面几节课我们讨论了电功率的有关问题，那么请同学们思考后回答:（1）电功率的计算公式是什么？（2）什么是额定电压？什么是额定功率？（3）用电器工作时的电功率一定等于额定功率吗？为什么？学生思考、讨论、回答.教师总结：从以上讨论可知，只有当用电器两端实际电压等于额定电压时，用电器的实际功率才等于额定功率，此时用电器的工作才是正常的.师实验室所使用的小灯泡往往只标明其额定电压而不标明其额定功率，如小灯泡标明的是2.5V，有没有办法测定它的额定功率呢？本节课就来研究怎样用实验的方法测量小灯泡的额定功率.【进行新课】知识点电功率的测量师下面我们一起来学习两种简单测电功率的方法：用电力监测仪直接测量如教材P117图18.2-6，直接可以测出电功率.（2）“伏安法”测电功率原理：P=UI方法：和测量导体电阻的实验一样，测量用电器的电功率仍然应用“伏安法”电路.测某用电器R的电功率时，调节滑动变阻器滑片P，观察电流表和电压表的示数，通过测量用电器两端的电压和通过用电器的电流，由公式计算得出.用“伏安法”测量小灯泡的电功率(一)利用课件导学1.实验目的：测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率.师一般情况下，实验室里并没有直接测定小灯泡功率的仪器，同学们能不能从刚才回答的问题中找到测定小灯泡电功率的方法呢?生：上一节课我们学习了“伏安法”,我们可以利用“伏安法”来测电功率.2.实验原理：P=UI师根据这一原理，只要测出小灯泡两端的电压和与之对应的电流就能知道小灯泡的电功率.那么，这个实验需要哪些器材？教师用多媒体播放下列填空题，引导学生思考后独立填写，并积极举手发言.填空题：（1）既然要测定小灯泡的功率，当然要有.（2）要测量小灯泡两端的电压可用.（3）要测小灯泡的电流可用.（4）要让小灯泡能工作必须有.（5）电源电压不一定等于小灯泡的额定电压，为了能改变小灯泡两端的电压，还需要.（6）控制电路的通断还要有.（7）连接电路需要.答案：（1）小灯泡（2）电压表（3）电流表（4）电流（5）滑动变阻器（6）开关（7）导线3.实验器材：待测小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线若干.4.实验电路：5.注意事项：①选用的电源其电压应高于灯泡的额定电压；而滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡正常工作时的电流，最大阻值也应与小灯泡的电阻差不多，这样就能使滑动变阻器的调压效果明显.②电压表的测量范围应大于小灯泡的额定电压，电流表的测量范围也要大于小灯泡正常工作时的电流.③在实验前，开关要断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电流表.④连接实物电路的过程中，要将滑动变阻器连入电路的电阻值调到最大，以防止电路中电流过大.⑤滑动变阻器滑片移动要有一定的规律（使灯泡两端的电压逐渐减小或逐渐增大），记录的电压值和电流值要一一对应.⑥调节小灯泡两端电压高于额定电压时要注意，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时实验时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡.6.测量要求：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.(二)学生设计实验，教师巡查指导教师播放课件“实验探究报告”为例子，指导学生设计实验.第*组实验探究报告（多媒体课件）［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，测出小灯泡两端电压和通过小灯泡的电流，计算出小灯泡的电功率.［实验电路］根据实验的目的和原理设计如下电路.［实验步骤］1.按电路图连接实物电路.2.合上开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为额定电压,观察小灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数.3.调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压值的1.2倍，观察灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数.4.调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压低于额定电压，观察并做记录.5.断开开关，整理实验器材.（三）学生分组实验，教师巡查指导(四)分析实验，总结交流1.由公式P=IU计算小灯泡的功率.（将计算结果填入表中）2.学生讨论交流，并积极举手发言.教师总结：（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.（3）小灯泡实际功率与额定功率的关系：(五)拓展思考师刚才我们利用电压表和电流表测出了小灯泡的电功率.某同学在某次实验时发现电流表坏了，但手边有一只定值电阻，那么他还能测出这个小灯泡的功率吗？教师引导学生思考：（1）由P=UI可知，现在有电压表，所以可以测出电压U，但是没有电流表，所以无法直接测出电流I，那么，有没有方法可以得到I呢？（提示：提供已知阻值的定值电阻可以利用I＝U/R，间接求出电流）（2）实验该怎样进行呢？可借鉴上一章中几种特殊方法测电阻的思路.解决方案：①可用电压表测出小灯泡两端电压，如甲图：②要知道流经小灯泡的电流，没有电流表，只要知道与小灯泡串联的定值电阻的电流就可以了，也就是要测出定值电阻两端的电压.即将电压表再并联在定值电阻的两端，测出R两端的电压，如乙图.再通过R两端的电压和R的电阻值就可计算出电路中的电流.教师总结：测量小灯泡电功率的基本原理是P=UI.但在某些情况下，若无法直接测出电流或电压，可以通过其他途径求得.可借鉴上一章中几种特殊方法测电阻的思路.课后大家可对这方面的习题进行归纳整理.【拓展】测量电功率中的常见故障师通过此次实验，请大家谈谈，在设计实验及实验过程中有什么新的感想，发现了什么问题？生1：我们组认为实验中最容易出错的就是滑动变阻器，阻值最大的位置一错，滑动变阻器阻值就从你想的最大成为实际的最小.合上开关就容易使电表偏转过激.生2：电流表、电压表的接线也很重要，如果接反了，表针“反打”也会损坏电表的.生3：实际接线前可以先将实物按电路图中的位置摆放好，然后再连接，这样接起来不容易连接错，检查也容易.生4：实验过程中，滑动变阻器开始在阻值最大的位置，调节的时候阻值从大到小，小灯泡两端的电压会从小变到大.测量时为什么不先测低于额定电压时的功率，依次测量等于额定电压和高于额定电压的功率，以免变阻器阻值一会儿变大，一会儿变小，还容易错.教师总结：（用多媒体播放）课堂演练完成本课时对应课堂练习.【教师结束语】这是一节实验课，主要学习测电功率的方法，感受实际电压下实际功率与额定功率间的关系.通过本节课的实验，同学们进一步加深了对电功率的理解，巩固了电流表、电压表的操作技能，锻炼了设计实验的能力，希望同学们在课后能更充分交流，在相互交流中发现自己的不足甚至是错误，在不断改正错误中学到更多知识.课后作业完成本课时对应课后练习.1.这是电学里又一个重要的实验，所用仪器最多，而且要注意器材的规格是否符合实验的需要，操作复杂，对学生能力的要求更高，我们应引起高度重视.很多学生的实验失误出现在电表的使用上，包括电表的连接、测量范围的选取、数值的读出等，所以练习对电表的使用，仍是实验的关键.对电路故障的排除，尽量让学生自己去解决，教师只提供可能的位置和方法，让学生会根据现象排除故障，进一步加深对电路方面通路、短路和断路的体会.2.物理实验的器材、方案的设计不需要死记，一切从实验目的、原理出发，本节教学设计就是从这个思路引导学生如何设计实验的.3.灯泡的额定功率是指灯泡在额定电压下工作时的电功率，而不是三次测量的功率求取平均值，这样的结果没有什么物理意义的.这里测量三次的目的，是探究灯泡在不同电压下的实际功率情况.4.特殊测量电功率的方法，可以在课尾提出，让学生在课外讨论探究，激发他们勇攀知识高峰的决心.5.伏安法测量电阻和功率两实验有许多相同的地方，可要求学生将两实验对比，找出两实验的相同点和不同点，使学生所学的这部分知识更透彻更深刻.知能演练提升能力提升1.甲用电器上标有“220V60W”,乙用电器上标有“36V60W”,它们都在额定电压下工作,则下列判断正确的是()A.电流通过甲用电器做功一定多B.电流通过乙用电器做功一定慢C.完成相同的功,甲用电器用的时间一定长D.相同时间内,甲、乙用电器消耗的电能一样多2.用电高峰期,会看到家里的白炽灯泡比正常发光时要暗一些。这是因为,用电高峰期并联用电器增多,造成()A.电路中的总电阻增大B.电路中的总电流减小C.白炽灯泡的实际功率减小D.白炽灯泡的额定功率减小3.将标有“6V3W”和“6V2W”的甲、乙两只小灯泡串联起来,接在电压为6V的电源两端,接通电路后,以下说法正确的是()A.两只小灯泡都不能正常工作,甲灯比乙灯亮B.两只小灯泡都能正常发光C.通过乙灯的电流较大,所以乙灯较亮D.两只小灯泡的总功率小于2W4.如图所示的电路中,闭合开关S后,电流表A1的示数为0.2A,电流表A2的示数为0.8A,此时,电阻R1和R2消耗的功率之比是()A.1∶3 B.3∶1 C.1∶4 D.4∶15.电焊利用电流的热效应熔化焊条。某型号的电焊机接在电压220V的家庭电路上,输出电压40V,输出功率2200W。编号为甲、乙、丙、丁的四种橡胶绝缘铜芯线在常温下安全载流量(长时间通电的安全电流)如表所示。从安全的角度考虑,该电焊机的输出导线应该选用()导线编号甲乙丙丁导线横截面积S/mm21.02.5610安全载流量I/A12284768A.甲 B.乙 C.丙 D.丁6.下图是四种家用电器各自消耗1度电可持续正常工作的时间柱状图,其中额定功率最大的电器是,节能灯正常工作5h消耗的电能是kW·h。

7.用发光二极管制成的LED灯具有发光效率高、使用寿命长等优点。图甲是一个定值电阻R和一个LED灯的电流与其两端电压关系的图像。(1)观察图像可知,R的阻值为Ω。

(2)如图乙所示,将LED灯与R串联在电路中,若LED灯的电功率为0.06W,则R中的电流为A,电路的总功率为W。

8.标有“6V6W”的灯泡L1和“6V3W”的灯泡L2串联接入电路中。L1灯丝的阻值是Ω,通过两灯的电流之比是,两灯在相同时间内消耗的电能之比为。(不考虑温度对灯丝电阻的影响)

9.如图甲所示,电源电压为3V且保持不变,灯泡L1标有“3V0.9W”字样,闭合开关,电流表A2的示数如图乙所示,此时灯泡L1的电阻为Ω,电流表A1的示数为A,灯泡L1、L2的实际功率之比为。一段时间后,发现其中一个灯泡熄灭且两电流表示数相同,可能发生的故障是。

甲乙★10.模拟调光灯电路如图所示,电路中电源电压不变,灯泡L标有“6V3W”字样,且灯丝电阻随温度的变化而变化,定值电阻R1的阻值为6Ω。将滑动变阻器R2的滑片P置于最右端,闭合开关,电压表和电流表示数分别为6V和0.2A;移动滑片P至某一位置,电压表和电流表示数分别为3V和0.5A。(1)求灯泡L正常发光时的电阻大小。(2)当R2的滑片P在最右端时,闭合开关,求灯泡L的实际功率。(3)为使灯泡安全工作,R2的滑片能自由滑动,且滑片P滑到某一端时灯泡能正常发光,应采取怎样的保护措施?请计算说明。探究创新★11.某同学家的电子式电能表上个月月初、月末的表盘分别如图所示。表盘上“1600imp/(kW·h)”表示每用电1kW·h指示灯闪烁1600次。根据表盘上的信息,回答下列问题:(1)该同学家上个月共用电多少千瓦时;(2)该同学家同时使用的用电器总功率不得超过多少;(3)若只让一个标有“220V484W”的电热器工作3min,观察到电能表的指示灯闪烁了32次,则该同学家的实际电压是多大。(设电热器的电阻不变)知能演练·提升1.D甲、乙用电器在额定电压下工作时的功率均为60W,由W=Pt可知,电流做功的多少与通电时间有关,故选项A错误;电功率是表示电流做功快慢的物理量,甲、乙用电器的功率相同,做功一样快,故选项B错误;根据W=Pt可知,完成相同的功,两用电器用的时间一样多,故选项C错误;根据W=Pt可知,相同时间内,甲、乙用电器消耗的电能一样多,故选项D正确。2.C家庭电路是并联的,并联的用电器增多,就相当于增加导体的横截面积,因此总电阻变小,选项A错误;在并联电路中I=I1+I2+…+In,因此并联的用电器增多,电路中的总电流增大,选项B错误;在家庭电路中,输电线和家用电器之间是串联,用电高峰期,接入电路的用电器变多,干路中的电流变大,而输电导线有一定的电阻,输电导线损失的电压U损=IR,输电导线的电阻R一定,当I增大时U损增大,用电器两端的电压减小,由公式P=U2R可知用电器的实际功率减小,灯泡比正常发光时要暗一些,选项C正确;额定功率是用电器在额定电压下的功率,用电器正常工作时两端的电压为额定电压,额定电压只有一个,对应的额定功率只有一个,它不随电压的改变而改变,选项3.D根据公式R=U2P,可知甲、乙两灯泡的电阻分别是12Ω和18Ω,由于两灯串联,两灯均不能正常发光,通过两灯的电流相等,由公式P=I2R知,乙灯的实际功率大,乙灯较亮。电路的总功率P总=U2R总=(6V)24.B分析电路图可知,电阻R1、R2并联,电流表A1测通过电阻R2的电流,电流表A2测干路电流,由题意可知,通过电阻R1的电流为I1=0.6A,通过电阻R2的电流为I2=0.2A,因为两电阻并联,所以两电阻两端的电压相等,则电阻R1和R2消耗的功率P1P2=5.D由P=UI得,电焊机工作时的输出电流I=PU=2200W40V=55A,导线的安全载流量必须大于556.解析由题图可知,1度电可供电视机持续工作的时间最少,由P=Wt可知,电视机的额定功率最大;节能灯的额定功率不变,所以W1t1=W2t2,1kW·h答案电视机0.17.解析(1)由题图甲可知,定值电阻R的阻值R=UI=1V0.02A=50Ω。(2)由题图甲可知,当LED灯的电功率为0.06W时,它两端的电压为3V,通过电路的电流为0.02A,此时电路中的总功率P=P1+P2=0.06W+(0.02A)2×50Ω=答案(1)50(2)0.020.088.解析已知灯泡的额定电压和额定功率,根据R=U2P求出L1、L2灯丝的阻值;根据串联电路的电流特点可知两灯泡串联时通过的电流之比,根据W=I2Rt求出两灯在相同时间内消耗的电能之比。两灯泡的电阻R1=U12P1=(6V)26W=6Ω,R2=U22P2=(6V)23W=12Ω;当两灯泡串联时,通过两灯泡的电流相等,根据W=I2Rt答案61∶11∶29.解析由电路图可知,闭合开关,两灯泡并联,电流表A1测量干路电流,电流表A2测量L2的电流。根据并联电路的电压特点可知,U1=U2=U=3V,已知U1额=3V,所以灯泡L1正常工作,根据P=U2R可得L1的电阻R1=U1额2P1额=(3V)20.9W=10Ω;灯泡L1正常工作的电流I1=U1R1=3V10Ω=0.3A;由题图乙可知,电流表A2的量程是0~0.6A,则示数为0.4A,即通过L2的电流I2=0.4A,所以干路电流I=I1+I2=0.3A+0.4A=0.7A,即电流表A1的示数为0.7A。L1、L2的实际功率之比为P1∶P2=U1I1