第3節(jié)-測量小燈泡電功率PPT

測量小燈泡的電功率南溪三中李佑涵

預(yù)習(xí)：為了測定小燈泡的功率，必須測出哪些有關(guān)的物理量？測這些物理量需要哪些實驗器材？怎樣組成電路（要求畫出實驗電路圖）？實驗要作幾次？要記錄些什么數(shù)據(jù)（要求設(shè)計出記錄表格）？在什么條件下測出的功率才是小燈泡的額定功率？

第3節(jié)測量小燈泡的電功率導(dǎo)入:同學(xué)們,我們在前面學(xué)習(xí)了電功率的概念和它的計算方法,你能說出什么是電功率嗎?電功率有哪些計算的方法呢?電功率是表示電流做功快慢的物理量電功率的計算公式P=UI220V表示:

50W表示:

復(fù)習(xí):220V50W燈泡的額定電壓是220V燈泡的額定功率是50W想想議議:

現(xiàn)在我給大家一個小燈泡,但銘牌上只有額定電壓2.5V，沒有電功率，你們能想辦法測量小燈泡的電功率嗎?怎樣測量?根據(jù)公式:P=UI小燈泡兩端的電壓流過燈泡的電流一、實驗?zāi)康?

使用電流表和電壓表（伏安法）測量小燈泡的額定功率和實際功率。測量要求我們用滑動變阻器進行控制，分別測量以下三種情況下小燈泡的實際功率。（1）使小燈泡在額定電壓下發(fā)光，觀察小燈泡的亮度，測出小燈泡的功率。

（2）使小燈泡兩端的電壓約為額定電壓的1.2倍，觀察小燈泡的亮度，測出小燈泡的功率。

（3）使小燈泡兩端的電壓低于額定電壓，觀察小燈泡的亮度，測出小燈泡的功率。二、實驗原理:P=UI需要用電壓表測出小燈泡兩端電壓U，用電流表測出通過小燈泡的電流I，利用公式P=UI計算出小燈泡的電功率。當(dāng)小燈泡兩端的電壓為額定電壓時，測出的功率為額定功率。三、實驗電路圖:四、實驗器材:電源,開關(guān),導(dǎo)線若干,小燈泡(2.5V),電壓表,電流表,滑動變阻器注意事項:1、滑動變阻器應(yīng)如何連接？閉合開關(guān)前，滑片要放在什么位置？2、電流表和電壓表在電路中如何連接？＋、－接線柱連接是否正確？量程選擇是否適當(dāng)？1、與小燈泡串聯(lián)2、滑片放在阻值最大處想一想滑動變阻器電流表電壓表電流表要串聯(lián)在電路中電流由“+”入,“－”出不能超過最大測量值不能直接接在電源兩極上可以直接接在電源兩極上電壓表要并聯(lián)在電路中電流由“+”入,“－”出不能超過最大測量值3、注意觀察小燈泡在什么情況下正常發(fā)光，在什么情況下小燈泡比正常情況更亮，什么情況下小燈泡比正常情況下暗。需小心調(diào)節(jié)滑動變阻器，以免因?qū)嶋H電壓超過額定電壓太多，導(dǎo)致電壓過大而燒毀燈泡。

注意事項:實驗次數(shù)電壓U/V電流I/A

電功率P/W小燈泡明亮程度123設(shè)計實驗記錄表格:五、實驗步驟1、按照設(shè)計好的電路圖連接實物電路。五、實驗步驟2、檢查電路連接無誤后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端電壓為額定電壓，觀察小燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)，計算出小燈泡的額定功率。五、實驗步驟3、再調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端電壓低于額定電壓，觀察小燈泡的發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)，算出小燈泡的實際功率。五、實驗步驟4、再次緩慢的調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端電壓為額定電壓值的1.2倍，觀察小燈泡的發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)，算出小燈泡的實際功率。5、斷開開關(guān)，整理實驗器材。分組實驗實驗記錄表小電燈規(guī)格電壓表示數(shù)U/V電流表示數(shù)I/A小電燈的亮度小電燈的功率P/W額定電壓U額=2.5V20.32發(fā)光較弱0.64實驗記錄表小電燈規(guī)格電壓表示數(shù)U/V電流表示數(shù)I/A小電燈的亮度小電燈的功率P/W額定電壓U額=2.5V20.32發(fā)光較弱0.642.50.4正常發(fā)光1實驗記錄表小電燈規(guī)格電壓表示數(shù)U/V電流表示數(shù)I/A小電燈的亮度小電燈的功率P/W額定電壓U額=2.5V20.32發(fā)光較弱0.642.50.4正常發(fā)光130.48發(fā)光很強1.44六、分析和論證1、小燈泡實際消耗的電功率不一定等于額定功率。（不求平均值）當(dāng)小燈泡U實=U額時，P實=P額；小燈泡正常發(fā)光；當(dāng)小燈泡U實>U額時，P實>P額；小燈泡發(fā)光變亮；當(dāng)小燈泡U實<U額時，P實<P額。小燈泡發(fā)光變暗。六、分析和論證2、不同電壓下，小燈泡的實際功率不同，實際電壓越大，小燈泡實際功率越大。3、小燈泡的亮度由小燈泡的實際功率決定，實際功率越大，小燈泡越亮。在哪方面容易出現(xiàn)較大的誤差?實驗中最可能出現(xiàn)錯誤的是哪幾個環(huán)節(jié)?七、評估與交流比較伏安法測電功率與伏安法測電阻。其中，電阻可以求平均值，電功率不能求平均值。例題一位同學(xué)，連接好電路，在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，但電壓表有示數(shù)，請分析電路中可能出現(xiàn)的故障:小電燈處斷路或電流表電壓表的位置接反了。例題在測量小燈泡的功率的實驗中，某同學(xué)在連接滑動變阻器時，由于粗心，連接的電路閉合開關(guān)后，移動變阻器的滑片時并不能改變燈泡的亮度，，請你根據(jù)以下情況來判斷該同學(xué)的連接過程中分別出現(xiàn)了何種錯誤？（1）小燈泡始終都亮?xí)r，原因：答：滑動變阻器的接線拄都接在上邊了。（2）小燈泡始終都暗時，原因：答：滑動變阻器的接線拄都接在下邊了。例題某同學(xué)在實驗時得到如下表格，該實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄都正確，你能指出他設(shè)計的表格的錯誤嗎？答：不應(yīng)設(shè)計平均電功率一欄，電功率不能求平均值.實驗次數(shù)電壓/v電流/A亮度電功率/w平均電功率/w12.200.28比正常暗0.620.7622.500.30正常發(fā)光0.7532.800.32比正常亮0.90例題“２２０Ｖ６０Ｗ”的白熾燈接在家庭電路中工作時，如何測量它工作時的實際功率？用電能表測某一用電器的電功率。電能表上標有“３０００ｒ／ＫＷｈ”的字樣，使待測用電器單獨工作６ｍｉｎ，觀察到電能表的表盤轉(zhuǎn)過３０ｒ，則該用電器的電功率為多大？．用圖中器材測定小燈泡的額定功率。已知小燈泡的額定電壓為2.5V，小燈泡燈絲的電阻約10Ω左右，要求：

1.畫出實驗電路圖。

2.請你用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖甲中把電路連接完整。

3.閉合開關(guān)，將變阻器的滑片移到某位置時，電壓表示數(shù)為2.5V，電流表示數(shù)如圖乙所示，則此時小燈泡中的電流是__A；小燈泡的額定功率是__W。

4.你連接的電路閉合開關(guān)前滑動變阻器的滑片應(yīng)位于變阻器的_________端（填左或右）。

例題5.連接電路時，電壓表選用________量程。電流表應(yīng)選__________量程。

6.實驗中某小組多測了幾組小燈泡兩端電壓的數(shù)據(jù)，如下表所示。將表格填完整（2分）

7.（2分）若實驗中所用器材良好，但某同學(xué)在實驗中發(fā)現(xiàn)電流表的指針幾乎不動，而電壓表的示數(shù)較大，則電路中發(fā)生故障的原因是______________________________

。用伏安法測小燈泡電阻和電功率一、兩個實驗的相同點1、實驗電路相同，在右邊空白處畫出電路圖.2、實驗所用的器材相同，都有____________.

由于所用器材比較多，所以掌握一些基本儀器的使用，是做好這兩個實驗的前提.請回憶：電壓表的使用規(guī)則是什么？電流表的使用規(guī)則是什么？滑動變阻器使用時應(yīng)注意哪幾個方面？3、實驗中都要連接實物電路，連接實物電路時應(yīng)注意什么？用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖20-1甲中的元件連成測定值電阻阻值的實物電路。圖20-1乙是某同學(xué)測小燈泡電功率時連接的實物電路，請先把電壓表正確接入電路，再指出其它連接中的錯誤。

4、實驗中都要讀取電壓表和電流表的示數(shù)，測出并記錄電路中的電壓值和電流值.

下表Ⅰ是小明同學(xué)測電阻時記錄的數(shù)據(jù)，圖20-2是他第2次測量時電壓表的示數(shù)，請把它填入表格中.

實驗次數(shù)123U/VI/AR/ΩR的平均值130.130.210.28下表Ⅱ是小偉同學(xué)測小燈泡電功率時的實驗記錄,(小燈泡標有“2.5V”字樣，電阻值約為8Ω)，第3次測量時電流表的示數(shù)如圖20-3所示，請把這一數(shù)據(jù)填在表Ⅱ中的對應(yīng)欄內(nèi).實驗次數(shù)123U/VI/A32.02.50.30.33P/W燈泡亮度

二、兩個實驗的不同點

1、實驗的目的不同．一是測________，二是測__________.2、實驗原理不同，測電阻的原理是________________。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，求出三次測量的電阻值，并填入表中；測小燈泡電功率的原理是________________。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，這個燈泡的額定功率為_________W.3、使用滑動變阻器的作用不同，測電阻時移動滑動變阻器滑片是為了調(diào)幾個合適的電壓值，得出幾個對應(yīng)的_____________，算出幾個_____________，并求____________，以減小實驗誤差。測小燈泡的電功率時，移動滑動變阻器滑片是為了讓小燈泡分別在_________、__________、__________時工作，同時測出對應(yīng)的_________值，算出不同電壓下的______，研究燈泡的亮度與實際電功率的關(guān)系。重點難點突破【例1】在“測小燈泡額定功率”的實驗中，小明用三節(jié)新干電池串聯(lián)做電源，所選小燈泡的規(guī)格是“2.5V0.3A”，還有“10Ω1A”、“20Ω1A”兩種規(guī)格的滑動變阻器，請你幫他選擇電壓表、電流表的量程及合適的滑動變阻器。【解析】用伏安法測電阻時，一般要根據(jù)電源電壓選擇電壓表量程。如：電源電壓3V，就選0~3V量程；電源電壓為4.5V，就選0~15V量程。測小燈泡的電功率時，燈泡兩端的電壓不能超過其額定電壓的1.2倍，所以電壓表量程要根據(jù)1.2U額選取（2.5V×1.2=3V），一般應(yīng)選擇剛高于1.2U額的那一檔。本題中只能選0~3V量程。電流表量程一般要根據(jù)電路中的最大電流值選取，電路中的最大電流值應(yīng)為電源電壓與電路中最小電阻（定值電阻）的比值。本題中，燈泡電阻R＝(2.5÷0.3)Ω=8.3Ω，I最大=(4.5÷8.3)A=0.54A,所以電流表量程應(yīng)選0~0.6A。

選擇滑動變阻器要把握兩點：一是電路中的最大電流不能超過滑動變阻器允許通過的最大電流值。本題中，電路中的最大電流約0.54A，兩個滑動變阻器允許通過的最大電流都大于此值，都符合要求。二是它能不能達到分壓要求。本題中，小燈泡的額定電壓為2.5V，滑動變阻器要分去的電壓為4.5V-2.5V=2V,它連入電路的最小阻值應(yīng)為R最小=(2÷0.3)Ω=6.67Ω，“20Ω1A”的滑動變阻器電阻值不符合要求,所以選“10Ω1A”的滑動變阻器.【例2】]圖20-4是用“伏安法”測小燈泡電功率的電路圖：（1）圖中a處應(yīng)接________表，b處應(yīng)接__________表；（2）某同學(xué)在連接實物電路時，將兩表位置接錯了，閉合開關(guān)，出現(xiàn)的現(xiàn)象是：_________________________________；糾正了兩表的位置，他連接了如圖20-5所示的實物電路。（3）若閉合開關(guān)，燈泡發(fā)光，移動滑動變阻器滑片，電壓表示數(shù)增大時，電流表示數(shù)反而減小，原因是___________________________；（4）若閉合開關(guān)，燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，故障原因是:___________________________________________；

（5）若閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，燈泡燈絲完好，故障原因可能是________________________________________；（6）若閉合開關(guān)，燈泡不亮，電壓表，電流表均無示數(shù)，故障原因是____________________________________________；（7）若閉合開關(guān)，燈泡很亮，無論怎樣移動滑動電阻器滑片，燈泡亮度始終不變，故障原因是_____________________________________________；（8）若閉合開關(guān)，燈泡很暗，無論怎樣移動滑動電阻器滑片，燈泡始終很暗，故障原因是______________________________________________；

【解析】答案為：①電流；電壓。②燈泡不亮，電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，電流表指針幾乎不動。③中，滑動變阻器滑片移動時電流表示數(shù)減小，說明滑動變阻器連入電路的電阻增大，而電壓表的示數(shù)也增大，說明電壓表接到了滑動變阻器的兩端。④根據(jù)燈泡不亮、電流表無示數(shù)可判斷電路中有開路；根據(jù)電壓表有示數(shù)可判斷開路發(fā)生在燈泡上。答案為燈泡開路或燈泡接線柱與導(dǎo)線接觸不良。⑤由燈泡不亮、電流表有示數(shù)可知電路中有短路；由電壓表無示數(shù)可知燈泡被短路。⑥由燈泡不亮、電流表無示數(shù)可知電路開路；由電壓表無示數(shù)可知開路不在燈泡處。⑦答案為把滑動變阻器的金屬桿接入了電路。⑧答案為把滑動變阻器的兩個下接線柱接入了電路。識別電路故障，要根據(jù)電路中出現(xiàn)的各種反?，F(xiàn)象進行綜合分析。兩電表位置接錯，滑動變阻器接錯，連線時接觸不良，裸露線頭太長、太短造成短路或開路，這些電路連接的錯誤是本實驗電路產(chǎn)生故障的重要原因。另外：兩表的“＋”“－”接線柱接反，使電表反轉(zhuǎn)；量程選取過大或過?。蛔x表時看錯量程或看錯分度值，也是實驗中應(yīng)注意的問題。能力訓(xùn)練與檢測

1、為了測量一只約15Ω的電阻Rx的精確阻值，小明把三節(jié)干電池串聯(lián)起來作為電源，連成如圖20-10所示的電路。

（1）認真觀察，請你在接錯的導(dǎo)線上打“×”，并畫出正確連線。（2）在上面的方框內(nèi)畫出電路圖。（3）閉合開關(guān)前，滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)。

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