九級(jí)物理全冊(cè)第十三章電功和電功率第三節(jié)生實(shí)驗(yàn)：探究小燈泡的電功率教案新版北師大版

Page7電功和電功率第三節(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究——小燈泡的電功率一、教學(xué)背景分析本節(jié)內(nèi)容是電功率教學(xué)中一個(gè)重要的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，是一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)探究，包含了提出問題、制訂計(jì)劃、收集證據(jù)、分析與結(jié)論、評(píng)估與交流等探究要素，較全面地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力。本節(jié)內(nèi)容要讓學(xué)生知道用伏安法測(cè)定小燈泡電功率的原理，知道如何測(cè)定小燈泡的額定功率和實(shí)際功率，即讓學(xué)生明確“測(cè)什么”“怎么測(cè)”“為什么要這樣測(cè)”。從學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)看，通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)理解了電功率的概念，理解了額定功率和實(shí)際功率。從學(xué)生的能力基礎(chǔ)看，學(xué)生掌握了電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器等器材的使用，完成了伏安法測(cè)小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)與伏安法測(cè)小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)所用器材和電路圖完全相同，但原理不同，學(xué)生可以把兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，綜合運(yùn)用之前所學(xué)的知識(shí)與技能，來測(cè)定小燈泡的額定功率與實(shí)際功率，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)二者的區(qū)別與聯(lián)系，加深對(duì)電功率這一重要概念的理解。結(jié)合本節(jié)內(nèi)容與學(xué)情分析，教學(xué)設(shè)計(jì)的思路如下：首先提出問題，如何測(cè)定小燈泡的額定功率，如何測(cè)定小燈泡在不同電壓下的功率；然后引導(dǎo)學(xué)生制訂計(jì)劃，讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)原理，選取實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，并且思考在實(shí)驗(yàn)開始前要考慮的問題，明確每個(gè)儀器使用時(shí)的注意事項(xiàng)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格，為實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備；接著進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生自己分析實(shí)驗(yàn)故障的原因，排除故障；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出結(jié)論；最后對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估與交流，并提出課后思考題。二、教學(xué)目標(biāo)1.知道用伏安法測(cè)定小燈泡電功率的原理，知道如何測(cè)定小燈泡的額定功率和實(shí)際功率。2.會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路、選用實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格、有步驟地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、讀取數(shù)據(jù)、計(jì)算小燈泡的電功率。3.經(jīng)歷測(cè)量小燈泡功率的過程，對(duì)科學(xué)探究的要素有更全面的體驗(yàn)與理解。4.通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力、分析處理數(shù)據(jù)能力、精益求精的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和尊重事實(shí)、探求真理的科學(xué)態(tài)度。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：制訂探究實(shí)驗(yàn)方案；對(duì)電路故障的分析與排除。教學(xué)難點(diǎn)：探究實(shí)驗(yàn)評(píng)估與交流環(huán)節(jié)。學(xué)生自己制訂計(jì)劃，包括對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的選取、實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)步驟的制訂。這些內(nèi)容是學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與后續(xù)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，決定了實(shí)驗(yàn)的成敗。本節(jié)課的另一個(gè)教學(xué)重點(diǎn)是對(duì)電路故障的分析與排除，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生自己分析、排除故障，讓學(xué)生掌握排除故障的本領(lǐng)，增強(qiáng)自信心。評(píng)估是對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和探究結(jié)果的反思，學(xué)生在這方面的能力相對(duì)欠缺，因此本環(huán)節(jié)是本節(jié)課的難點(diǎn)。為了突破難點(diǎn)，教師可以提出問題進(jìn)行引導(dǎo)，例如，在只有電壓表（或電流表）和已知阻值的定值電阻時(shí)，如何測(cè)定小燈泡的電功率。這種問題可以引起學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的探究熱情。四、教學(xué)過程1.教學(xué)引入教師提問：小燈泡的銘牌有些模糊，只能看出上面標(biāo)有“2.5V”，這個(gè)2.5V代表什么含義呢？學(xué)生回答：說明這個(gè)小燈泡的額定電壓是2.5V。教師提問：你能夠測(cè)定小燈泡的額定功率嗎？如果小燈泡兩端電壓不是額定電壓，它的實(shí)際功率還等于額定功率嗎？如何測(cè)量小燈泡的實(shí)際功率？2.“知識(shí)點(diǎn)”教學(xué)“伏安法”測(cè)定小燈泡的電功率（1）制訂計(jì)劃教師提問：怎樣測(cè)量小燈泡的功率？測(cè)定小燈泡功率的原理是什么？學(xué)生回憶上一節(jié)的知識(shí)，并作答測(cè)定小燈泡功率的原理：P=UI，只要用電壓表和電流表分別測(cè)出小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流，就可以利用公式計(jì)算出電功率了。圖13-3-1教師引導(dǎo)：實(shí)驗(yàn)中要在不同電壓下測(cè)量小燈泡的電功率，要改變小燈泡兩端的電壓，需要什么實(shí)驗(yàn)儀器？圖13-3-1學(xué)生回答：滑動(dòng)變阻器。教師引導(dǎo)：大家已經(jīng)選取了實(shí)驗(yàn)器材，現(xiàn)在請(qǐng)大家自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，并畫在筆記本上，然后互相交流討論，得出正確的電路圖。教師請(qǐng)同學(xué)把電路圖畫到黑板上。教師提問：在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，有哪些需要考慮的問題？學(xué)生1：滑動(dòng)變阻器的滑片在實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)放在阻值最大處。學(xué)生2：電壓表和電流表在接線的時(shí)候，正負(fù)接線柱不能接反。教師肯定學(xué)生對(duì)滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表注意事項(xiàng)的分析，并提問：電壓表與電流表的量程應(yīng)該如何選取呢？你的依據(jù)是什么？學(xué)生思考、討論后作答：電壓表應(yīng)選0~3V量程。教師追問：為什么要選0~3V量程呢？學(xué)生回答：因?yàn)樾襞莸念~定電壓是2.5V，如果選取0~15V量程，量程太大，讀數(shù)不準(zhǔn)。而0~3V不會(huì)超過量程。教師肯定學(xué)生對(duì)電壓表量程的選擇，并提問電流表量程的選取。學(xué)生回答：目前不知道通過小燈泡的電流是多大，因此先選用大量程0~3A。如果最大電流小于0.6A，則改用0~0.6A量程，這樣可以讀數(shù)準(zhǔn)確。教師肯定學(xué)生對(duì)量程的選取，既考慮到保護(hù)儀器，也考慮到了讀數(shù)的準(zhǔn)確性。教師繼續(xù)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的選取進(jìn)行提問：電池至少選幾節(jié)呢？學(xué)生回答：至少2節(jié)，因?yàn)槊恳还?jié)干電池兩端的電壓是1.5V，兩節(jié)電壓3V，要比小燈泡的額定電壓大。教師肯定學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要考慮問題的分析，并對(duì)要測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行說明：如果要測(cè)量電壓高于額定電壓時(shí)的功率，不能高于額定電壓太多，有可能燒毀小燈泡，因此使小燈泡兩端電壓稍高于額定電壓（高于1/5）即可，即小燈泡兩端電壓為3V。我們也要測(cè)量電壓低于額定電壓時(shí)的電功率，這次我們選取1.0V，1.5V，2.0V。另外還有額定電壓2.5V。教師請(qǐng)學(xué)生討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表。低于額定電壓額定電壓高于額定電壓電壓U/V1.01.52.02.53.0電流I/A實(shí)際功率P/W（2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)學(xué)生按步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①按電路圖連接實(shí)物電路。②閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器至最大阻值處。③閉合開關(guān)，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)。④調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端電壓分別為要測(cè)數(shù)據(jù)，觀察燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)。⑤斷開開關(guān)，整理實(shí)驗(yàn)器材。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，有可能會(huì)出現(xiàn)電路故障。教師引導(dǎo)學(xué)生自己對(duì)電路故障進(jìn)行分析，并提出可能的解決方案。可以把出現(xiàn)的故障記錄在表格中。電流表電壓表小燈泡變阻器診斷結(jié)果無示數(shù)有示數(shù)不亮不起作用燈泡斷路有示數(shù)有示數(shù)不亮不起作用變阻器接線柱接錯(cuò)（3）分析與結(jié)論教師提問：通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？學(xué)生1：小燈泡的功率不一定等于它的額定功率。學(xué)生2：電壓越大，小燈泡的功率越大，小燈泡越亮。學(xué)生3：電壓越大，小燈泡的功率越大，但功率與電壓不成正比。評(píng)估與交流教師提問：這個(gè)實(shí)驗(yàn)與我們之前做過的伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)，有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？學(xué)生：電路圖相同，但實(shí)驗(yàn)原理不同。測(cè)電阻時(shí)是用公式R=U/I，測(cè)電功率時(shí)利用P=UI。教師提問：大家可以用剛才測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算一下小燈泡的電阻，你發(fā)現(xiàn)了什么？為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？學(xué)生：小燈泡的電阻在變化，電壓變大，電阻也變大了。因?yàn)殡妷涸酱?，電功率越大，燈絲的溫度越高，它的電阻越大。教師提問：在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，我們采用了多次測(cè)量求平均值的方法。在測(cè)電功率時(shí)，可以把剛才測(cè)得的數(shù)據(jù)求平均值嗎？學(xué)生：不可以，因?yàn)殡姽β试诓煌碾妷合露疾煌豢梢郧笃骄?。教師提出思考題：如果把實(shí)驗(yàn)中的電流表去掉，換成一個(gè)已知阻值的電阻，你可以測(cè)出小燈泡的額定功率嗎？“伏阻法”測(cè)定小燈泡的額定功率提出問題在沒有電流表的條件下，如何測(cè)定小燈泡的額定功率？可選用的實(shí)驗(yàn)器材有電源、小燈泡、電壓表、已知阻值為R0的定值電阻、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干。制訂計(jì)劃教師提問：要測(cè)定小燈泡的額定功率，需要測(cè)量哪些物理量？學(xué)生回答：要測(cè)量小燈泡在額定電壓下的電流。教師提問：如何調(diào)整小燈泡的電壓為額定電壓？學(xué)生回答：可以調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，通過電壓表讀數(shù)來確定小燈泡兩端電壓為其額定電壓。教師提問：沒有電流表，如何測(cè)定此時(shí)通過小燈泡的電流？圖13-3-2圖13-3-2教師繼續(xù)提問：如果想讓通過定值電阻的電流與小燈泡的電流相等，應(yīng)該如何連接電路？學(xué)生回答：把定值電阻與小燈泡串聯(lián)。教師請(qǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，如圖13-3-2所示。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟：①用導(dǎo)線把電源、開關(guān)、小燈泡、定值電阻、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，把電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端；②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為U=2.5V；③斷開開關(guān)，保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，把電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端，閉合開關(guān)，讀出電壓表示數(shù)；④通過小燈泡的電流與通過定值電阻的電流相等，即I=，則小燈泡的額定功率為P=UI=U??！鞍沧璺ā睖y(cè)定小燈泡的額定功率提出問題在沒有電壓表的條件下，如何測(cè)定小燈泡的額定功率？可選用的實(shí)驗(yàn)器材有電源、小燈泡、電流表、已知阻值為R0的定值電阻、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干。制訂計(jì)劃教師提問：如何知道小燈泡兩端的電壓為其額定電壓？學(xué)生回答：可以利用電流表和定值電阻，測(cè)出定值電阻兩端的電壓，用定值電阻兩端電壓來表示小燈泡兩端電壓。圖13-3-3教師提問：要用定值電阻兩端電壓表示小燈泡兩端電壓，應(yīng)該如何連接電路？圖13-3-3學(xué)生回答：讓小燈泡與定值電阻并聯(lián)。教師請(qǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，學(xué)生設(shè)計(jì)，如圖13-3-3所示。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟：①按圖連接電路，把定值電阻與小燈泡并聯(lián)，先把電流表與定值電阻串聯(lián)；②閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)I′=2.5V/R0；③斷開開關(guān)，保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，把電流表串聯(lián)在小燈泡兩端，閉合開關(guān)，記下此時(shí)電流表的示數(shù)I；④則小燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×I。3.課堂小結(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)原理：P=UI實(shí)驗(yàn)器材：電源、開關(guān)、導(dǎo)線、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、小燈泡（額定電壓2.5V）。圖13-3-4實(shí)驗(yàn)電路圖（伏安法）：圖13-3-44.小練習(xí)圖13-3-5（1）小明想知道小燈泡的亮暗程度與什么因素有關(guān)。他找來額定電流小于0.6A，額定電壓是2.5V的燈L1，接在電源電壓恒為6V的電路中，按照如圖13-3-5甲所示電路探究。圖13-3-5①請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，根據(jù)圖甲所示的電路圖，將圖乙所示實(shí)物圖連接完整。②閉合開關(guān)，滑片P向__________（選填“A”或“B”）端移動(dòng)，使燈L1發(fā)光，先觀察__________示數(shù)，測(cè)出燈L1的相關(guān)物理量并記錄在表中，計(jì)算小燈泡L1的額定功率__________W。次數(shù)電壓U/V電流I/A實(shí)際功率P/W11.60.2022.50.2432.80.26③小明注意到燈L1的亮度變化：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮。結(jié)合表中數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_____________________________________。圖13-3-6（2）為了測(cè)定額定電壓為3.8V的小燈泡的額定功率，可用如圖13-3-6所示的電路，圖中a、b為兩只電表，試回答：圖13-3-6①圖中，a是______表，b是______表；②在連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于______狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到______處；圖13-3-7③當(dāng)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡兩端電壓只有3V，為了使燈泡兩端電壓達(dá)到額定電壓，則滑片P應(yīng)向______端移動(dòng)。圖13-3-7④在小燈泡正常發(fā)光時(shí)，若電流表的示數(shù)如圖13-3-7所示。則燈泡的額定功率為______W。⑤若閉合開關(guān)，燈不亮，電壓表示數(shù)接近4.5V，電流表示數(shù)幾乎為0，出現(xiàn)這種故障的原因可能是_______________。五、教學(xué)反思本節(jié)課是一個(gè)完整的探究實(shí)驗(yàn)，是電功率教學(xué)中一個(gè)重要的學(xué)生實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)是建立在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電功率