初中物理人教版九年級全冊第十八章電功率第2節(jié)電功率-關(guān)于電功率的探究

1、關(guān)于電功率的探究探究一：燈泡的亮度與什么有關(guān)小明在家中做作業(yè)時發(fā)現(xiàn)調(diào)光臺燈壞了，在爸爸的指導(dǎo)下他又更換了一個同種規(guī)格的新燈泡，燈又發(fā)光了且比原來的舊燈泡要亮。影響小燈泡亮度的可能因素有哪些呢？來到學(xué)校之后與同學(xué)們一討論，大家七嘴八舌地說開了：猜想1：與燈泡的新舊程度有關(guān)。猜想依據(jù)：同規(guī)格的新燈泡比舊燈泡亮度大。猜想2：可能與小燈泡兩端的電壓有關(guān)。猜想依據(jù):夏天傍晚燈泡的亮度不如深夜時亮度大。猜想3：可能與通過小燈泡的電流有關(guān)。猜想依據(jù)：通過旋轉(zhuǎn)調(diào)光燈旋鈕可以調(diào)節(jié)燈的亮度。制定計劃與設(shè)計實驗1.實驗前分析根據(jù)已知知識分析猜想1，相同規(guī)格的燈泡在相同條件下新燈比舊燈亮，這是由于兩方面的原因：絲在高

2、溫下升華而后又在冷的玻璃內(nèi)壁上凝華使燈泡變黑，玻璃的透光性變差；燈絲由于升華而變細(xì)，電阻變大，“當(dāng)用電器兩端的電壓保持不變時，所消耗的電功率與該用電器的阻值成反比”因而猜想1可以不進(jìn)行實驗探究。2.實驗方案設(shè)計以小明為代表的同學(xué)提出：用幾只規(guī)格不相同的燈泡進(jìn)行實驗，比較它們在相同電流不同電壓或相同電壓不同電流時的亮度即可。小燈泡的電功率可能與小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流等多個因素有關(guān)，因而在探究中需要運用“制變量法”；探究電功率與電壓的關(guān)系時，應(yīng)控制電流相同；在探究電功率與電流的關(guān)系時，應(yīng)控制電壓相同。以小麗為代表的同學(xué)提出：用一只燈泡，改變它兩端的電壓和通過的電流即可。實驗時要注意不能

3、讓小燈泡兩端的電壓太高以防燒壞。交流后他們決定分為甲、乙兩組按這兩種方案進(jìn)行實驗。進(jìn)行實驗與收集證據(jù)：甲組同學(xué)：用九只不同規(guī)格的燈泡分別接入圖1所示的電路，使它們都正常發(fā)光，并用電壓表和電流表分別測出燈泡正常發(fā)光時的電壓和電流，同時仔細(xì)觀察燈的亮暗程度，根據(jù)亮暗程度將燈分為三組，每組的亮暗程度相同。實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)如下：第一組：（最亮）實驗序號電壓U/V電流I/A162.002121.003240.50第二組：（較亮）實驗序號電壓U/V電流I/A461.005120.506240.25第三組：（最暗）實驗序號電壓U/V電流I/A761.008120.509240.25乙組同學(xué)：測定額定電壓為6V

4、的小燈泡電功率。連接如圖1所示的電路。將滑片P移至左端，閉合開關(guān)S，移動滑片使電壓表的示數(shù)分別小于6V、等于6V、大于6V，讀出對應(yīng)的電流值。實驗次數(shù)電壓表示數(shù)/V電流表示數(shù)/A亮度功率/W14.20.40偏暗1.6826.00.50正常3.0036.50.52偏亮3.38分析與論證:甲組：分析比較序號1、4、8或2、5、9的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象可知電壓相同時，電流大的燈泡亮度大；分析比較序號2、4、7或3、5、8的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象可知電流相同時，燈泡兩端的電壓越大，燈泡越亮。綜合分析可知：燈泡兩端的電壓越高、通過燈泡的電流越大，燈泡的亮度越大。乙組：電壓越高、電流越大燈泡亮度越大；電壓與電流

5、的乘積（電功率）越大，燈泡越亮。評估：（1）方案優(yōu)劣：甲組實驗采集數(shù)據(jù)較多，易于發(fā)現(xiàn)普遍規(guī)律，但比較不同的燈分別接入電路時的亮度，易于受到主觀因素的影響。乙組實驗簡易方便，在同一電路中調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片直接判斷燈的亮度，可信度較高。（2）深入探究：a實驗后，小麗將測燈泡功率實驗與以前做過的測電阻實驗進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)這兩個實驗有許多相似的地方，也有不同之處：實驗?zāi)康牟煌?原理不同（測功率用P=UI，測電阻用歐姆定律R=U/I）。測實際功率不必多次測量求平均值，測電阻需多次測量求平均值以減少誤差。b根據(jù)測量燈泡實際功率的多組實驗數(shù)據(jù)，作出了I-U圖像，如圖2所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖像不是直線，這表明燈泡

6、的電流與電壓不成正比。這是由于燈絲的阻值隨溫度升高而變化(增大)。探究二：測電功率利用電壓表與電流表(伏安法)測電功率是電學(xué)中的重要實驗，它綜合了電壓表、電流表、滑動變阻器的量程選擇、電路連接、讀數(shù)方法、故障分析等各項電學(xué)實驗方面的重要知識，對實驗?zāi)芰τ休^高的要求，除要牢固掌握電學(xué)基礎(chǔ)知識和各有關(guān)規(guī)律，還要具備良好的科學(xué)探究能力。題目：要測量一只額定電壓為2.5 V、允許通過的最大電流為0.32A的小燈泡的額定功率，現(xiàn)有如下器材：電流表(量程為00.6和03A)，電壓表(量程為03 V和015 V)，鉛蓄電池2個(每個電壓為2V)，滑動變阻器(010 2A)，開關(guān)1個，導(dǎo)線若干。1根據(jù)現(xiàn)有器材

7、，畫出實驗電路圖。2電壓表量程應(yīng)選_。3根據(jù)設(shè)計電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線把圖3的實驗器材連成實驗電路。4閉合開關(guān)前，應(yīng)把滑動變阻器的阻值調(diào)到_。5閉合開關(guān)后，再調(diào)節(jié)滑動變阻器，測得三組實驗數(shù)據(jù)如下表：實驗次數(shù)電壓表讀數(shù)（V）電流表讀數(shù)（A）12.00.2022.50.2532.80.28根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，小燈泡的額定功率是_W。6如正確連接電路后，閉合開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，而電壓表有示數(shù)，故障原因可能是_；7如連好電路，閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器滑片，而電表的示數(shù)均無變化，小燈泡較暗，其原因是_。解析：本題考查知識點比較全面，即有電路設(shè)計、實物連接、數(shù)據(jù)分析還有故障判斷，是一道綜合

8、性較強(qiáng)的考題。解題思路：按照伏安法測電功率的方法和要求設(shè)計電路，并按電路圖連接電路元件；根據(jù)小燈泡的額定電壓值確定電壓表的量程；根據(jù)電路的現(xiàn)象分析電路故障。1測小燈泡電功率的設(shè)計電路圖如圖4所示。2由于小燈泡的額定電壓為2.5V，故并聯(lián)在小燈泡兩端的電壓表量程應(yīng)取03 V。3連接電路圖時要注意：與電路圖保持一致；電流表與電壓表的串并聯(lián)方式、正負(fù)接線柱、量程；滑動變阻器接線柱一上一下。答案如圖5所示。4滑動變阻器在電路中的作用之一就是保護(hù)電路，因而滑動變阻器的阻值在開關(guān)閉合前應(yīng)調(diào)到阻值最大，即調(diào)到10。5當(dāng)小燈泡兩端電壓為額定電壓2.5V時，小燈泡的電功率為額定功率。6故障原因可能是小燈泡燈絲斷了或與燈座接觸不良而造成燈泡