實(shí)驗(yàn)四：測量小燈泡的電功率

初中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)，通過典型例題，理解掌握實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)問題，融會(huì)貫通，拓展延伸以一當(dāng)十第第頁實(shí)驗(yàn)四測量小燈泡的電功率【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹坑梅卜y量小燈泡的電功率，進(jìn)一步理解額定功率和實(shí)際功率的聯(lián)系和區(qū)別。【設(shè)計(jì)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】1.實(shí)驗(yàn)器材：電源、導(dǎo)線、開關(guān)、小燈泡（額定電壓2.5V）、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器；2.實(shí)驗(yàn)原理：3.實(shí)驗(yàn)步驟：（1）將電壓表和電流表指針調(diào)零，斷開開關(guān)，按照電路圖連接電路，將滑動(dòng)變阻器滑片移到阻值最大處。（2）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)依次為2.5V、2V和3V，依次記下電壓表示數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I，分別將U、I記錄在表格中；（3）觀察并比較三次小燈泡的發(fā)光情況，將現(xiàn)象記錄在表格中。【分析和結(jié)論】（1）當(dāng)，燈泡正常發(fā)光；（2）當(dāng)，燈泡發(fā)光較暗；（3）當(dāng)，燈泡發(fā)光很亮；【交流與討論】（跟測量電阻實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)的在此略去）（1）使小燈泡正常發(fā)光的操作：移動(dòng)滑片，觀察電壓表示數(shù)，當(dāng)電壓表示數(shù)等于小燈泡額定電壓時(shí)，小燈泡正常發(fā)光；（2）小燈泡的U－I圖像不是直線（或不同電壓下小燈泡電阻不同）的原因：燈絲電阻隨溫度的升高而增大。（3）燈泡亮暗程度與實(shí)際功率關(guān)系：小燈泡的亮暗由小燈泡實(shí)際功率決定，實(shí)際功率越大，小燈泡越亮；（4）實(shí)驗(yàn)中改變小燈泡兩端電壓的方式：通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值大?。唬?）伏安法測電阻和伏安法測電功率的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：①實(shí)驗(yàn)電路相同；②實(shí)驗(yàn)方法相同，都是伏安法；③測量的物理量相同，都是測量電流和電壓。不同點(diǎn)：①實(shí)驗(yàn)原理不同，測電阻的實(shí)驗(yàn)原理是，測電功率的實(shí)驗(yàn)原理是；②實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方式不同，測電阻中，處理數(shù)據(jù)，多次測量求平均值減小實(shí)驗(yàn)誤差；而測電功率的實(shí)驗(yàn)中多次實(shí)驗(yàn)是尋找在不同電壓下的實(shí)際電功率與燈泡亮度之間關(guān)系。（6）多次測量的目的①在測量小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)中，多次測量的目的是為了研究小燈泡的亮度（或電功率）與小燈泡兩端電壓的關(guān)系；②在測量小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中，多次測量的目的是研究小燈泡的電阻是否與溫度有關(guān)；③在測量定值電阻阻值的實(shí)驗(yàn)中，多次測量的目的是為了求平均值，以減小實(shí)驗(yàn)誤差；（12）特殊法測電功率；（供學(xué)有余力的學(xué)生參考）缺電流表設(shè)計(jì)思路：缺電壓表設(shè)計(jì)思路【例1】某實(shí)驗(yàn)小組在做“測量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，電源電壓恒為6V，待測小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時(shí)燈絲電阻約為10Ω.小紅連接的部分電路如圖1所示，所用滑動(dòng)變阻器的最大阻值為40Ω.請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖1中完成實(shí)物電路的連接.（中考必考內(nèi)容）（2）連好電路后，小紅進(jìn)行試觸時(shí)，①發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則故障可能是小燈泡斷路.②發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障可能是小燈泡短路（選填“小燈泡斷路”“小燈泡短路”或“滑動(dòng)變阻器斷路”）③發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電壓表無示數(shù)則故障可能是小燈泡短路（選填“小燈泡斷路”“小燈泡短路”或“滑動(dòng)變阻器斷路”）（3）排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，某次實(shí)驗(yàn)中，小紅看到電壓表示數(shù)為1V，此時(shí)小燈泡發(fā)光較暗，原因是小燈泡的實(shí)際功率??；要使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)向A（選填“A”或“B”）端移動(dòng)滑片（根據(jù)串聯(lián)分壓原理判斷），同時(shí)視線應(yīng)注意觀察電壓表（選填“電流表”或“電壓表”）示數(shù)，直至電壓表示數(shù)為2.5V；當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表示數(shù)如圖2所示，則小燈泡的額定功率是0.6W.（4）小紅根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了小燈泡的I-U圖像，如圖3甲所示.觀察圖像，發(fā)現(xiàn)AB部分為線段，BC部分為曲線.為便于分析，將線段AB延長作出圖像，如圖3乙所示.比較甲、乙兩圖像，發(fā)現(xiàn)兩圖像間的距離隨著電壓的增大而增大，說明小燈泡的電阻隨溫度升高而增大.（5）根據(jù)圖3中B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓和電流值，計(jì)算小燈泡此時(shí)的電阻為5Ω.小燈泡在C點(diǎn)時(shí)的功率大于（選填“大于”“等于”或“小于”）額定功率.（6）小紅還想探究電流與電阻的關(guān)系，于是將圖1中的小燈泡換成定值電阻，并使電壓表的示數(shù)始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻，記錄電流表的示數(shù)，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，她更換的定值電阻的阻值不能大于20Ω.（此題在歷次中考中常常考過，要求學(xué)生學(xué)會(huì)計(jì)算此題的方法。）（7）小明在做“測量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用的滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是“12Ω2A”，電路圖和其他實(shí)驗(yàn)器材與小紅的一樣.①小明將滑片移至正確位置后，閉合開關(guān)，觀察到電壓表的示數(shù)如圖4所示，此時(shí)小燈泡兩端的電壓為2.9V.為了保證實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，接下來應(yīng)該進(jìn)行的操作斷開開關(guān),換最大阻值更大的滑動(dòng)變阻器或減小電源電壓（原來的滑動(dòng)變阻器在最大阻值處都不能分擔(dān)4V的電壓，必須更換阻值更大的滑動(dòng)變阻器或者減小電源電壓。）.②小明改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)算出來小燈泡在不同電壓下的功率，再求平均值得到小燈泡的額定功率，他在處理數(shù)據(jù)時(shí)存在的問題是小燈泡的額定功率是小燈泡在額定電壓下的功率,求功率的平均值無意義.③下列描述小燈泡功率P隨滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值R變化情況的圖像中，正確的是B（填序號(hào)）.ABCD（8）小華在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表損壞，他找來了一個(gè)單刀雙擲開關(guān)和一個(gè)阻值為R0的定值電阻，設(shè)計(jì)了如圖5所示的電路圖，也測出了該小燈泡的額定功率，請(qǐng)你幫他把實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整.（此題比較難，在中考題中也出現(xiàn)幾次）①將開關(guān)撥至1觸點(diǎn)，移動(dòng)滑片，直至電流表示數(shù)為，此時(shí)小燈泡正常發(fā)光；②將開關(guān)撥至2觸點(diǎn)，保持滑片位置不動(dòng)，讀出電流表示數(shù)為I；③燈泡的額定功率P額=().（用已知量和測量量表示）【例2】某班同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室做“測定小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)．被測小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω.實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A0～3A）、電壓表（0～3V0～15V）、開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器三只：R1（5Ω0.5A）、R2（50Ω0.5A）、R3（100Ω1A）．同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的電路如圖甲所示：（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的實(shí)物電路連接完整．（2）此實(shí)驗(yàn)過程中最合適的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R2（選填“R1”“R2”或“R3”）（必須學(xué)會(huì)如何選擇合適的滑動(dòng)變阻器）．（3）實(shí)驗(yàn)前在檢查儀器時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖丙所示，則接下來的操作是將指針調(diào)至零刻度線處(調(diào)零)．（4）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)．若電路中僅有一處故障，這個(gè)故障可能是小燈泡短路了．（5）排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，小華進(jìn)行了4次測量，并將有關(guān)數(shù)據(jù)及現(xiàn)象記錄在表格中．在第1次實(shí)驗(yàn)中小燈泡不亮的原因是：變阻器接入電路的阻值太大，導(dǎo)致小燈泡的實(shí)際功率太小．分析表中信息，可知小燈泡的額定功率為0.75W.（6）另一位同學(xué)小田結(jié)合學(xué)過的電學(xué)知識(shí)進(jìn)一步分析：家里的電燈有時(shí)雖然暗些，但是電燈的實(shí)際功率變小了，消耗的電能也少了．由此他想到此時(shí)家里使用電熱水壺?zé)故强梢允‰娏耍南敕▽?duì)嗎？請(qǐng)簡要說明理由：不對(duì)，因?yàn)闊_一壺水，水吸收的熱量是一定的，即消耗的電能一定，根據(jù)W＝Pt可知，若實(shí)際功率變小，則通電時(shí)間變長，并不能省電．（7）閉合開關(guān)，當(dāng)電壓表的示數(shù)如圖丁所示時(shí)，要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片向右（選填“左”或“右”）端移動(dòng)，直至電壓表的示數(shù)為2.5V.（8）由圖戊可知，通過小燈泡的電流與其兩端的電壓不成（選填“成”或“不成”）正比，這是因?yàn)?/p>