第十六章 第三节　测量电功率 ---2024-2025学年沪科版物理九年级上学期

第三节　测量电功率 教材 任务驱动 任务　测量小灯泡的电功率 探究准备 1.原理:__________;  2.测量方法:____________。  　P=UI　 　伏安法　 ‹#› 探究过程 【设计实验与制订计划】 1.实验器材的组装和选取 按照电路图,用笔画线将实物图补充完整: 答: ‹#› 2.制订实验方案 选取额定电压分别为2.5 V和3.8 V的小灯泡各一只。测量小灯泡在额定电压下工作的功率,以及当电压略高于(或低于)额定电压时的实际功率,每个小灯泡的实验进行3次。 ‹#› 【进行实验与收集证据】 1.根据设计的电路图连接电路,先将滑动变阻器的滑片置于接入电路电阻值最 ________处;  2.闭合开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压__________小灯泡的额定电压。 小灯泡正常发光时,记下__________表、电流表的示数;  3.继续调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压略低于和略高于其额定电压,观察 小灯泡的亮度,并记下电压表、电流表的示数。 　大　 　等于　 　电压　 ‹#› 4.数据记录 灯泡 规格 小灯泡两 端的电压 U/V 通过灯丝 的电流 I/A 小灯泡的 电功率 P/W 小灯泡的 发光情况 2.5 V 2.5 0.4 _______ 正常发光 2.3 0.38 _________ 较暗 2.7 0.42 _________ 较亮 3.8 V 3.8 0.3 _________  正常发光 3.6 0.29 _________  较暗 4.0 0.32 _________  较亮 　1　  　0.87　  　1.13　  　1.14　 　1.04　 　1.28　 ‹#› 【分析与论证】 1.分析表格中的各项数据可知: (1)当U实<U额时,P实_______P额,灯泡发光__________。  (2)当U实=U额时,P实_______P额,灯泡发光__________。  (3)当U实>U额时,P实_______P额,灯泡发光__________。  2.综合分析,灯泡的亮度取决于灯泡的________________。________________越大, 则灯泡越________。  　<　 　较暗　 　=　 　正常　 　>　 　较亮　 　实际电功率　 　实际电功率　 　亮　 ‹#› 【交流与评估】 1.实验中,选取“2.5 V”和“3.8 V”两种规格的灯泡,目的是什么? 答案:______________________。  2.上述表格中,对于灯泡的电功率,是否可以利用“求平均值”的方法,算出电功率的 平均值来减少误差?说说你的理由。 答案:________________________________________________________________ ____________________。  　使结论具有普遍性　 　不能求电功率的平均值,理由:不同电压下,灯泡的电功率不同,求变量的 “平均值”毫无意义　 ‹#› 【温馨提示】操作注意事项 1.调节灯泡两端的电压时,眼睛要紧盯着电压表的示数。 2.略高于额定电压值时,一般不要超过额定电压的1.2倍,否则会使灯泡灯丝熔断。 【释疑点】 利用家用电能表测家用电器电功率 只让被测用电器工作,用停表测出电能表转n圈所用的时间t,电能表转速为 N r/(kW·h),则家用电器的电功率为P==(W)。 ‹#› 典题 疑难突破 【典题】小华同学在做“测定小灯泡电功率”的实验中,选用如图甲所示的器材,其中电源电压为6 V,小灯泡的额定电压为2.5 V(灯丝电阻约为12 Ω)。 ‹#› 【实验设计】 (1)请用笔画线代替导线将图甲所示的实物电路 连接完整(要求:滑片P向右移动,电流表示数变大)。 (2)正确连接好电路后,闭合开关前,滑动变阻器的 滑片P应处于最________(选填“左”或“右”)端。  　左　 答:(1) ‹#› 【进行实验】 (3)连接好电路后,闭合开关,发现灯泡不亮,同时发现电流表有示数,电压表无示数, 则电路中存在的故障可能是______________;  (4)排除故障后,闭合开关,移动滑片,发现电压表的示数如图乙所示。为了测量小灯 泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向_______(选填“A”或“B”)端移动;实验得到的 通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示,分析图像可知:该小灯泡 的额定功率为________W。  　灯泡短路　 　B　 　0.5　 ‹#› 【实验延伸】 (5)图丙I-U图像不是直线,你认为其原因是__________________________________;  (6)根据实验数据画出小灯泡的电流和电压的U-I关系图像如图丁所示。过此图线 上一点M分别作两坐标轴的平行线,它们与两坐标轴围成的矩形的面积在数值上 等于________________________。  　灯丝的电阻随温度的变化而变化　 　小灯泡的实际电功率　 ‹#› 【创新实践】 (7)(创新考法·电表内外接测电功率)实验中,电压表中有电流通过,所以测得小灯泡的 电功率比真实值__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  (8)(装置改进)另外一名同学在没有电流表的情况下,从实验室里找了一个阻值已知的 定值电阻R0,设计了图戊所示的电路来测量小灯泡的额定功率,他进行了以下操作: ①闭合开关S和S1,断开S2,并调节滑动变阻器使电压表示数为________V;  ②闭合开关S和S2,断开S1,滑动变阻器滑片P不动,读出此时电压 表示数为U;则小灯泡额定功率的表达式P额=___________(用U额、 R0、U的关系式表示)。 　偏大　 　2.5　 U额· ‹#› 【技法点拨】　 1.正确选择实验器材 (1)电源电压:大于灯泡额定电压(U >U额)。 (2)滑动变阻器: ①允许通过的最大电流大于小灯泡的额定电流(Imax>I额)。 ②最大阻值:大于小灯泡正常发光时滑动变阻器对应的阻值(R滑>),但是不能太大。 ‹#› (3)电表:所选量程大于所测电路电压或电流的最大值。 ①电压表:大于小灯泡的额定电压。 ②电流表:根据I额= 或I额=选择。 2.正确处理数据:灯泡的额定功率不是电功率的平均值,只有当U灯=U额时,根据P=UI计算出来的电功率才是小灯泡的额定功率。 ‹#› 【A层 基础必会】 考点一　测量小灯泡的电功率 1.如图所示是某同学“测定小灯泡电功率”时连接的电路,小灯泡额定电压为 2.5 V,所用电源电压恒为3 V。 (1)连接电路时开关应_________,闭合开关前滑动变阻器滑片应移动到______ (选填“A”或“B”)端。  (2)电路中,_______表连接不当,为减少读数误差必须改接到量程为__________。  点击题号可跳转 　断开　 　A　 电压　 　0~3 V　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (3)该同学重新正确连接电路后,实验得到的数据如表。根据表中记录可得小灯泡 的额定功率为________W,其亮度随实际功率增加而_________。  实验 次数 电压表 示数U/V 电流表 示数I/A 小灯泡 亮度 1 2.0 0.17 较暗 2 2.5 0.20 正常 3 3.0 0.22 很亮 (4)实验中,多次测量的目的是______。  A.测不同电压下小灯泡的实际电功率 B.多次测量求平均值,减小误差 　0.5　 　变亮　 　A　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 考点二　实验原理、操作及数据分析 2.在进行实验时,往往需要我们手眼并用。在“测量小灯泡额定功率”的实验中, 要让小灯泡在额定电压下发光,当手移动滑动变阻器的滑片时,眼睛应观察( ) A.灯泡的发光情况 B.变阻器滑片的位置 C.电压表的示数 D.电流表的示数 C ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3.有关“测定小灯泡功率”的实验分析正确的是( ) A.滑动变阻器的作用之一是保护电路 B.实验原理是P=I2R C.要计算三次实验的功率并取平均值 D.所选择的电源的电压必须等于小灯泡的额定电压 A ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4.在测量小灯泡功率的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5 V,小明同学通过 正确实验得到的数据如表,分析数据得到下列结论,正确的是( ) 电压U/V 1.5 2 2.5 3 电流I/A 0.25 0.29 0.32 0.35 A.小灯泡的实际功率随它两端电压的增大而减小 B.通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比 C.小灯泡的额定功率为四次功率的平均值 D.小灯泡的额定功率为0.8 W D ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5.(2023·上海质检)“测量小灯泡电功率”的实验原理是__________。按如图所示电 路图连接电路,电压表的“+”接线柱应与待测小灯泡L(标有“2.5 V”字样)靠近电源 _______极的一端相连;闭合开关S前,滑片P应置于变阻器的______(选填“a”或“b”) 端。开关S闭合后,移动滑片P,当观察到电压表示数为_________时,可判断小灯泡 L正常发光。  　P=UI　 　正　 　b　 　2.5 V　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 考点三　利用电能表测算家用电器的电功率 6.小明利用自家的电能表,测量某一家用电器的电功率。当电路中只有这一个用 电器连续工作时,测得在6 min 内电能表的转盘转了300转,那么这个用电器的电功 率为__________W。  　1 000　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 【B层 能力提升】 7.如图,小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“220 V　10 W”节能灯的额定功率。他关闭其他用电器,将该节能灯接入220 V的测量电路,设计了以下三种测量方案: 方案一:测量出电能表显示消耗1 kW·h电能所用的时间t1; 方案二:测量出1 min内电能表转盘转过的圈数n; 方案三:测量出电能表转盘转过1圈所用的时间t2。 (1)若使用方案二,小明计算额定功率的关系式应该为: P=________(单位:W)。(用数字和n表示)  (2)比较三种方案,最可行的是方案_______。  　30n　 　三　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8.(2023·潍坊模拟)小明做“测量小灯泡电功率”实验,实验室有如下器材:电源(电压 恒为6 V)、小灯泡(额定电压为2.5 V,灯丝电阻约为10 Ω)、电流表、电压表、开 关、标有“10 Ω　1 A”的滑动变阻器R1、标有“50 Ω　2 A”的滑动变阻器R2、导线 若干。 (1)小明设计了如图甲所示的电路,甲实验应选用 滑动变阻器_______(选填“R1”或“R2”);  (2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的 示数为2.5 V,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为_________W;  (3)如果小明在连接电路时,不慎将电压表和电流表的位置颠倒,闭合开关后各元 件均未损坏,电压表_______(选填“有”或“没有”)示数;  　R2　 　0.65　 　有　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (4)小明又设计了如图丙所示的电路测量额定电压为U额的 小灯泡正常工作时的电阻,已知定值电阻的阻值为R,电源 电压恒为U。 ①闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数 为_______(用已知物理量表示);  ②闭合开关__________,保持滑动变阻器的滑片位置不变,记录电流表的示数为I;  ③小灯泡正常发光时电阻表达式为:R额=_________(用已知物理量表示)。  　S和S1　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 【C层 素养培优】 9.(2024·海口期中)某兴趣小组设计了如图甲所示的电路进行实验探究。电源为 电压可调的学生电源,小灯泡L标有“6 V　1.2 W”字样,R为20 Ω的定值电阻。小组 同学根据记录的电流表和电压表的示数变化,描绘出如图乙所示的I-U关系图。 当电压表的示数为1 V时,通过小灯泡L的电流为_________A;调节电源电压,当电路 消耗的总功率为1.35 W时,小灯泡的实际功率为________W。  　0.25　 　0.9　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 点思路:I-U图像中,任何一点的横、纵坐标的乘积大小为对应的实际电功率。已知功率大小时,可利用图像寻找对应的电压值、电流值或大体的电学量值范围。 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 $$