滬科版物理九年級全一冊第三節(jié)測量電功率

第三節(jié)測量電功率

一、教學目標

【知識與技能】

1.掌握用伏安法測定小燈泡的額定功率和小燈泡不在額定電壓下的功率。

2.加深對額定功率、實際功率的理解。

3.進一步提高學生使用電流表、電壓表和滑動變阻器的能力。

4.設計并完成測量電功率的實驗，正確處理實驗中遇到的滑動變阻器滑片位置、選取表

的量程、電源大小等問題

【過程與方法】

1.通過學生根據(jù)實驗課題選擇儀器、設計實驗、制訂實驗操作方案等，培養(yǎng)學生的實

驗能力.

2.通過教師與學生的雙邊活動，進一步培養(yǎng)學生的觀察能力，以及對信息的綜合分析

能力.

【情感、態(tài)度與價值觀】

1.通過學生自己的設計、操作、結論的分析，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和周密、

嚴謹?shù)目茖W思維方法，養(yǎng)成良好的學習習慣.

2.在教學活動中培養(yǎng)學生與他人合作的意識，通過互相探討得出最佳方案，提高學習

效率。在共同完成的操作及實驗過程中，培養(yǎng)同學之間相互協(xié)作的團隊精神.

二、教學重點難點

重點：設計實驗及畫出電路圖，用伏安法測定小燈泡的額定功率和小燈泡不在額定電壓

下的功率

難點：自行設計科學的、完整的實驗操作方案.額定功率、實際功率的理解，處理實驗

過程中的各種實際問題。

三、課時安排

1課時

四'教與學互動設計

（一）創(chuàng)設情境，導入新課

【導語一】復習什么叫電功率？電功率有哪些單位？額定功率和實際功率有什么區(qū)別？

【導語二】引導學生回想實驗“測量小燈泡的電阻”，讓學生歸納、敘述實驗設計和方

法。特別注意電路是通過什么進行調節(jié)的。用電壓表測出燈泡兩端的電壓是7.2V,用電流

表測出通過這個燈泡的電流為0.4A.這個小燈泡的電阻是多少？

【導語三】這節(jié)課測量小燈泡的功率。用電壓表測出燈泡兩端的電壓是7.2V,用電流

表測出通過這個燈泡的電流為0.4A.這個小燈泡的功率是多少？

（二）合作交流，解讀探究

1.測量小燈泡的電功率

實驗探究

提出問題：怎樣測量小燈泡功率？若要能測量多組數(shù)據(jù)，電路中電流怎樣調節(jié)？需要連

入什么裝置？怎樣連？

-----

制定計劃，設計實驗：二「

根據(jù)電功率的公式P=IU,測出小燈泡的電流和電壓，就可以計

算得出小燈泡的功率.在額定電壓下測出的功率就是額定功率.調節(jié)滑動變阻器改變小燈泡

兩端的電壓，使它略高于或略低于額定電壓，測出對應的電流值，就可以計算出小燈泡不在

額定電壓下的功率.設計實驗的電路圖如圖所示。

進行實驗與收集證據(jù)：

學生分組測量，觀察所給的實驗器材，了解小燈泡的額定電壓是多少伏，由此可知本實

驗需要多少節(jié)干電池作電源，分析得出所需電源的總電壓數(shù)應該超過小燈泡的額定電壓。根

據(jù)設計的電路圖連接電路，開關閉合前應將滑動變阻器的滑片放在阻值最大的位置上，以達

到保護電路的作用；在連接電壓表和電流表時，應注意確定正負接線柱，選擇適當?shù)牧砍?

測量三種情況下的功率：燈泡的額定功率、燈泡兩端的電壓是額定電壓6/5倍時的功率、小

燈泡兩端的電壓是額定電壓4/5倍時的功率。

【想一想】怎樣通過操作電路實現(xiàn)小燈泡達到額定功率、高于額定功率和低于額定功率？

【點撥】通過調節(jié)滑動變阻器來改變電路中的電流大小，從而調節(jié)燈泡兩端電壓的大小，

得到需要的功率。

測電壓為2.5V的小燈泡的電功率所需物理量如下表所示。

小燈泡兩端電電壓U電流I小燈泡的電功率P

壓情況（伏）（安）明亮程度（瓦）

等于額定電壓額定功率

高于額定電壓實際功率

低于額定電壓實際功率

學生分組測量并記錄數(shù)據(jù)。計算小燈泡的電功率值。

交流與合作

（1）互相借鑒實驗中可取的地方，對自己的實驗過程進行反思。

（2）互相討論解決實驗中遇到的新問題。比較額定率和實際電功率大小問題。比較燈泡

的暗亮程度與電功率間的關系。

分析實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)，歸納得出實驗結論：（1）小燈泡的發(fā)光情況由實際功率決定，

功率越大，燈泡越亮；（2）燈泡實際消耗的功率隨著加在它兩端的電壓而改變.電壓越大，

功率越大；（3）燈泡兩端實際電壓等于額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；低于額定電壓時，燈泡

比正常發(fā)光時暗；高于額定電壓時，燈泡比正常發(fā)光時更亮.（4）燈泡的實際功率可以等于

額定功率，也可以不等于額定功率.

【注意】在移動滑動變阻器的滑片測量時，應先將滑片移在小燈泡額定電壓值的位置上。

先測出額定電壓對應的電流值，再使小燈泡兩端的電壓變化，測出對應的電壓和電流值（弄

清楚如何移動滑動變阻器滑片可以使其電阻值增大或減小）.在讀取電流表、電壓表數(shù)值

時.要先弄清楚電流表、電壓表接入電路的量程以及該量程下每一大格、每一小格代表的數(shù)

值.讀數(shù)時眼睛正對刻線，確保讀數(shù)正確.

2.電能表測用電器的電功率

【議一議】怎樣利用家用電能表測算家用電器電功率

【點撥】步驟：①使室內其他用電器均停止工作，只讓待測用電器工作；②記下電能

表轉盤轉過一定轉數(shù)n所用的時間t；③計算用電器的實際功率P=W/t=3.6X106Xn/not（K）

（n。為電能表銘牌標著的轉盤轉數(shù)。）

家用電器的電功率：普通照明白熾燈泡15W?60W之間，電飯鍋350W?1350W,家

用電冰箱在100W~140W,家用空調1000—2000W,復讀機10—20W,洗衣機200—400W。

若知道的電流值，也可根據(jù)公式P=UI,U=220V求得家用電器的功率值。

（三）應用遷移，鞏固提高

類型之一：測量小燈泡的電功率

【例1】實驗探究：

［提出問題］

給你額定電壓為6V的小燈泡一只，你能測出它發(fā)光時的電功率嗎？

［制定計劃與設計實驗］

①根據(jù)電功率公式，要測電功率需測出電壓U和電流I；②設計如圖甲所示的電路進行

實驗，選擇圖乙所示的儀器和器材（用筆畫線進行連接）；③為比較不同電壓下燈泡工作的

功率，實驗進行三次.

［進行實驗與收集證據(jù)］

通過實驗（步驟略），得到如下數(shù)據(jù):

實驗次數(shù)電壓U/V電流//A電功率P/W發(fā)光情況

16.00.50強

燈泡規(guī)格

25.50.46較強

6V

35.00.42弱

［交流與合作］

請你討論下列問題以便同其他同學交流：

（1）完成上面數(shù)據(jù)表的填寫；

（2）寫出計算燈泡額定功率的計算過程.

解析：1.按照實驗電路圖連接電路要按照一定順序進行.可以從電池組的正極開始，

依次連接開關S、電流表A、燈泡L、滑動變阻器，最后連到電池組負極.然后把電壓表并

聯(lián)接在燈泡L兩端.連接電路時要注意，電流必須從電表的正接線柱流入，從負接線柱流

出；滑動變阻器取金屬桿兩端的一個接線柱和電阻絲兩端的一個接線柱連入電路.（電路連

接讀者在圖7-22乙上自行完成）

2.根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)和電功率公式可計算得出，5=6.0V時，片=3W;U2=5,5V

時鳥=2.53卬;。3=5.0V時用=2.1W

3.由實驗測得的數(shù)據(jù)知，當燈泡兩端電壓等于額定電額時，燈泡中的電流1=0.50A,

燈泡的額定功率

/=IU額=0.5OAx6.0V=3.0W

變式題：按圖所示電路對額定電壓為3.8V的小燈泡進行實驗時，測得5組實驗數(shù)據(jù)，

并記錄在表中，同時記錄了小燈泡亮度變化情況.

次數(shù)12345

u/v3.03.53.84.04.5

/公0.280.300.310.320.34

亮度_型_----.

請你仔細分析實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象，回答以下問題：

(1)小燈泡的額定功率是W；

(2)小燈泡亮度變化規(guī)律是；

(3)除了表格中列出的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象外，你還能發(fā)現(xiàn)的問題是。

解析：小燈泡的額定電壓為3.8V,由實驗數(shù)據(jù)可得，當小燈泡兩端電壓等于額定電壓時，

通過的電流為0.31A,小燈泡的額定功率為隼額=031AX3.8V=L18W；從實驗

數(shù)據(jù)和現(xiàn)象可以看出，隨著小燈泡兩端電壓的增大，燈泡中的電流也增大，燈泡耗電

的電功率由片=/乜=0.28Ax3.0V=0,84W逐漸增大為6=1。前、

月=1.1翻、勺=1.28卬、旦=L53W,燈泡發(fā)光的亮度逐漸增加.同時由歐姆定律可

以計算出五次實驗時燈泡的電阻依次是：

&=10.7。,6=11.7Q,7?=123Q,7?4=125Q&=13.2。

3很明顯，燈泡的電阻是變

化的，并且電阻隨燈絲中電流的增大而增大.

答案：(1)燈的額定功率是1.18W；(2)燈泡的功率越大，燈泡的亮度越大；(3)燈絲的

電阻是變化的.

點評：本題考查分析處理實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象、歸納總結得出物理規(guī)律的能力.解題過程

中，要善于運用歐姆定律和電功率公式計算得出小燈泡發(fā)光時的電阻、電功率，結合小燈

泡發(fā)光的亮度，概括總結得出燈泡亮度和電功率的關系及燈絲電阻和電功率的關系.

［例2］如圖是測定額定電壓為2.5V小燈泡額定功率的實物連接圖.

(1)請在方框內畫出電路圖

(2)實驗過程中某一時刻電壓表示數(shù)如圖甲所示，為了測得小燈泡的額定功率.閉合開

關后，應把圖中的滑動變阻器滑片P向(填“左”或“右”)移動，直至電壓表示數(shù)

為2.5V為止，這時電流表示數(shù)如圖所示，為A,則此時燈泡的額定功率是

_____________W.

⑶若電源電壓為6V,滑動變阻器有“10Q1.5A”和“20Q1A”兩種規(guī)格,

那么實驗中應選用規(guī)格為的滑動變阻器.

(1)實驗電路圖如圖所示；(2)要使電壓表示數(shù)為2.5V,變阻器的滑片P應向左移動;

電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表的示數(shù)為0.24A,燈泡的額定功率

%額=0.24Ax2.5V=0.6W；⑶燈泡正常發(fā)光時的電流「0.24A,此時變阻器兩

端電壓-U額=6V—2.5V=3.5V,變阻器連入電路的電阻

"="=14.60

10244.要使燈泡在實驗中不致被燒壞，變阻器連入電路的電阻不得

小于14.6Q,即變阻器的最大電阻值必須大于14.6Q.實

驗中應選用規(guī)格為“20Q1A”的滑動變阻器.

【例3］在“伏安法測電阻”和“測小燈泡功率”(小燈

泡的額定電壓為2.5V)兩個實驗中：

(1)都需要測出三組電壓值和電流值，前者的目的是；后者的目的是

(2)下表是小明“測小燈泡功率”實驗時記錄的數(shù)據(jù)，由此可知小燈泡的額定功率%

________________W.

量值

電壓U(V)電流/(A)

次數(shù)

130.25

22.50.22

320.20

(3)同學們在交流實驗體會時，有的同學提出：可以根據(jù)小明的測量數(shù)據(jù)，在非額定電

U2

%二U額,

壓條件下求出小燈泡的電阻，再由公式額R,求出小燈泡的額定功率％’,請用這

種方法根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)算出%’(要求有必要的計算過程).將%和七'進行比較.并分

析說明產(chǎn)生這種差異的根本原因.

解析：(1)用電壓表和電流表測小燈泡的電阻和電功率，測量電路和方法完全相同，前

者利用計算燈泡的電阻，后者利用尸計算燈泡的功率.測量過程中都要測出

三組電壓值和電流值，前者的目的是進行多次測量，求電阻的平均值，減小測量的誤差；

后者的目的是測小燈泡在額定電壓下的額定功率和不在額定電壓下的實際功率，并加以比

較，尋求小燈泡的發(fā)光亮度和實際功率及實際電壓的關系.

(2)小燈泡的額定電壓為2.5V,由實驗數(shù)據(jù)知道，燈泡兩端電壓等于額定電壓時，通

過燈泡的電流為0.22A,小燈泡的額定功率額=°22AX2.5V=0.55W.

(3)根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，■=3V時，A=0.25A,此時燈泡的電阻

(25V)2

H]=5=^L=12Qp9i'==-=0.52W

；1025A.小燈泡的額定功率、R120.

P^'<P?.原因是燈絲的電阻受溫度的影響，電壓高時，燈絲溫度高，測得的電阻偏大，

由額號可知計算出的%'值偏小.

U2

若選擇“3=2丫、八=0204計算電阻招，由款&計算出的P額'值將偏大.

類型之二：電能表測用電器的電功率

【例4】圖是某同學家庭電路中的電能表.

(1)若照明燈泡的規(guī)格為“220V60W”，兩孔插座接

一臺“220V100W"的電視機，三孔插座接一臺“220V

280W”的電飯鍋，當它們全部工作時，通過電能表的電流

是多大？

(2)如果某一天電燈和電視機都使用了5h,電飯鍋使用了lh,這一天它們消耗了幾度電?

(3)如果該同學家中添置了一臺銘牌標示為“220V600W”的電熱水器，他想測試一下

標示的功率與實際使用時的功率是否相符，他讓這臺電熱水器單獨工作，用手表計時，結

果lOmin電能表的轉盤轉了250轉.請計算說明電熱水器的實際功率是多大？

解析：（1）家庭電路中的用電器是并聯(lián)連接，電能表連接在家庭電路的干路中.接入照

明燈泡、電視機和電飯鍋的家庭電路的總功率為

P=60W+100W+280W=440W

上述用電器全部工作時通過電能表的電流

P440W0、

I=——=--------=2A

U220V

（2）電燈和電視機使用5h消耗的電能

.=用］=（0.06W+0.1W）x5A

電飯鍋使用lh消耗的電能

W2=P2t2=0.28kWxlh=0.28kW-h

用電器一天共消耗電能

卬=叱+%=0.8kW-h+0.28kW-h=1.08kW-h

=1.08度

（3）lOmin電熱水器消耗的電能

W=250rx--------------------=O.lkW-h

25007（左M/z）

電熱水器的電功率

-h

6

點評：本題考查運用電功和電功率知識計算家庭電路用電的能力.解題的關鍵是理解

門W“，

P=—=IU

和掌握：①家庭電路的總功率等于各用電器的功率之和；②電功率f;③電能

表表盤上所標各參數(shù)的物理意義.

（四）總結反思，拓展延伸

【總結】通過本節(jié)課的學習主要學習了以下幾個問題：（引導學生自己總結，教師予以點

評）

【點撥】1.伏安法測小燈泡的額定功率.（1）實驗目的：學會測定小燈泡的額定功率和不在

額定電壓時的實際功率，并加以比較。（2）實驗原理：P=UI（3）器二6一

材：電池組、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關和導線，小燈泡（標r?rxT

有2.5V字樣）（4）步驟：①如圖所示連接電路，將滑動變阻器的滑片放在阻值最大的位

置上，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)U=2.5V,同時記下電流表的示數(shù)I;②

計算小燈泡的額定功率P=UI。測定用電器的實際功率時，調節(jié)滑動變阻器滑片P,觀察電

流表和電壓表的示數(shù)，即可求出用電器的實際功率。

2.用電能表測用電器的功率.如：利用家電能表（盤面標有"3000r/kW-h"）測某用電器的功

率方法：①只讓待測功率的用電器工作，記下電能表轉盤轉過一定轉數(shù)n所用的時間t；

②由“3000r/kW-h”得3000轉：n=3.6xlO6J：W,于是W=l.2xl03nJ；

10n

③用電器兩端的功率P=f=--；-w.

【拓展】在一次測定小燈泡額定功率的實驗中，老師給出了下列器材：額定電壓為°。的小

燈泡、電源（電壓未知）、一個阻值為R的電阻、一個滑動變阻器、一只電流表、一個單刀

雙擲開關和若干導線，如圖.實驗時不能忽略燈絲的電阻隨溫度而發(fā)生的變化.

（1）小張同學設計的實驗電路圖如圖，請你根據(jù)電路圖用筆畫線連接未完成的實物連線.

（2）寫出用以上實驗電路測定小燈泡額定功率的主要步驟和需要測量的物理量（物理量

用字母表示）.

（3）本實驗中，小燈泡額定功率的表達式P=.

（4）若在給出的器材中只將其中的一只電流表改為一只電壓表，請你重新設計一個實驗

電路圖，測量小燈泡的額定功率（將實驗電路圖畫在下面的方框內，不需要說明實驗步驟）.

解析：（1）根據(jù)電路圖連接未完成的實物連線如圖所示.（連接電路時，要注意單刀雙擲

開關有三個接線柱，動觸片和燈泡相連接，兩個靜觸片分別和電流表的正負接線柱相連接）

⑵由電路圖可以看出,單刀雙擲開關的動觸片接觸點1時，燈泡L和電阻R并聯(lián)，電

流表測R中的電流；開關的動觸片接觸點2時，燈泡L和電阻R仍然并聯(lián)，電流表測干路

中的電流.由于只有電流表而沒有電壓表，燈泡兩端的電壓測量問題需要轉化為電流測量

問題，然后利用歐姆定律計算出燈泡兩端電壓.

利用圖所示電路測定小燈泡額定功率的實驗步驟是：①計算出R兩端電壓等于燈泡L

IU

TT1R~

的額定電壓"。時，通過它的電流DR；②S擲向接線柱1,調節(jié)滑動變阻器，使電流

U。

表示數(shù)為R（此時燈泡L兩端電壓為U。）；③保持滑動變阻器的滑片位置不動，S擲向接

線柱2,讀出電流表示數(shù)I.（燈泡L和電阻R并聯(lián)電路的干路電流）

P==（1-〃）/=（1-1）

⑶小燈泡的額定功率R

（4）若將圖所示器材中的電流表改換為電壓表，要測量燈泡L的額定功率，電壓可用電

壓表直接測量，電流就需要進行間接測量.可將燈泡L和電阻R串聯(lián)，測量兩個不同的電

壓值，最后計算出燈泡的額定功率.可以測量出小燈泡的額定功率的實驗電路圖如圖所

示.（實驗步驟和燈泡額定功率的表達式讀者自己分析、

設計和寫出）

點評：本題考查綜合運用歐姆定律、電功率公式、

串聯(lián)電路和并聯(lián)電路特點解決實際問題的能力.解題時

要能靈活運用轉化的物理思想方法將電壓的測量轉化

為電流的測量或把電流的測量轉化為電壓的測量，借此

達到測量小燈泡額定功率的目的.

（五）當堂檢測反饋

1.小明家電能表的表盤如圖所示，他家能同時工作的用電器

的總功率不宜超過W,若將一只額定功率為1000W的冷暖空

kWh

調機接入電路中，當它正常工作2h后，他家電能表上計數(shù)器的示ElElElII詞

數(shù)將變?yōu)長

220V10A50H?

2500r/(kW-h)j

0|0|3|3|回|

解答：P=UI=2200W,W=Pt=2kWh

2.在“測定小燈泡額定功率”的實驗中（小燈泡標有“3.8V”字樣，燈泡的電阻約為

12Q）：

（1）在連接電路時，開關應該是的.

（2）某同學在連接實驗電路時還有導線未接上，如圖7-30a所示.請你用筆畫線代替導

線，把圖中電路連接好，閉合開關后，要求變阻器滑片向右移動時燈泡變亮（請勿更改原有

導線，且所有導線不得交叉）.

a

(3)正確連接好電路后，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器，當電壓表的示數(shù)為時,

燈泡正常發(fā)光，此時電流表的指針位置如圖b所示，其示數(shù)為,則小燈泡的額定

功率是.

答案：⑴斷開；（2）略；⑶3.8V,0.32A,1.216W

3.如圖所示，是小強測量一只標有“2.5V”字樣小燈泡電功率的實驗電路.但尚未

連接完.(小燈泡電阻約為10Q)

(1)請你用筆畫線代替導線幫他完成電路連接(畫線不許交叉)

(2)連接電路時，應注意：開關要；變阻器的滑片要移到一

(3)電路連接準確無誤后，閉合開關，移動變阻器滑片P使小燈泡正常發(fā)光.此時，電

流表示數(shù)如同b所示，則小燈泡的額定功率為W.

(4)另一小組在做此實驗時，連完電路，閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電流表的指針反向偏轉，他

們應采取的糾正方法是.

答案：(1)略；(2)斷開，D端；(3)0.7；(4)立即斷開開關，將連接電流表正負接線柱

的導線對調位置

4.在做“測定小燈泡的電功率”的實驗中，已知實驗用小燈泡的額定電壓為2.5V,額

定功率約為1W,某同學想較準確地測出小燈泡的額定功率，連接了如圖a所示的實