3.6 电能（第3课时）（教学课件）-【上好课】九年级科学上册同步高效课堂（浙教版）

3.6 电能（第3课时） 第3章 能量的转化与守恒 科学浙教版 九年级上册 学习目录 测量小灯泡的电功率 测量电功率的其他方法 学习目标 学习使用电流表和电压表测用电器功率的方法； 了解用电器的功率跟用电器两端的电压有关，加深对额定电压和额定功率的理解。 课堂导入 上节课我们学习了电功和电功率的计算方法，了解了电功率的重要性，若是某个用电器的铭牌模糊不清，电功率未知，那么我们就没有办法安全使用此用电器，思考一下有什么办法测量出该用电器的电功率呢？ PART 01 测量小灯泡的电功率 一、测量小灯泡的电功率 以小灯泡为例，若我们在实验室测量小灯泡的电功率，你打算怎样设计实验呢？ 一、测量小灯泡的电功率 电功率的计算公式是 故我们可以用电压表测量小灯泡的电压，电流表测量小灯泡的电流，然后根据公式即可计算出小灯泡的电功率。此方法称为伏安法。 实验原理 一、测量小灯泡的电功率 【实验器材】 常用的小灯泡1只（标明额定电压2.5V，未标明额定功率），电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只，开关1只，电池组（总电压高于灯泡的额定电压）1只，导线若干。 额定功率未知，将小灯泡的电压调节为额定电压，读出电流，根据公式即可求出额定功率。 滑动变阻器的作用：改变小灯泡两端电压； 滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流(正常工作电流)； 滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多，保证滑动变阻器的调压效果明显，满足实验的要求。 电源电压要求大于小灯泡额定电压，若小于额定电压，则无法使小灯泡正常发光。 一、测量小灯泡的电功率 【实验电路图和实物图】 U=3V Ue=2.5V 一、测量小灯泡的电功率 【实验步骤】 （1）根据电路图连接电路。 （2）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于灯泡的额定电压。读出此时两只电表的读数，并记录在表格中。 （3）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍（大于额定电压）。观察小灯泡的亮度变化（相对于额定电压下的亮度），读出两只电表的读数，并记录在表格中。 注意：电压不能超过小灯泡的额定电压过多或时间不宜过长，以防止小灯泡烧坏。 一、测量小灯泡的电功率 【实验步骤】 （4）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8（小于额定电压）。观察小灯泡的亮度变化（相对于额定电压下的亮度），读出两只电表的读数，并记录在表格中。 （5）计算出三种情况下小灯泡的功率。 一、测量小灯泡的电功率 序号 电压/V 电流/A 功率/W 灯泡亮度变化 1 2.5 0.5 2 3 0.6 3 2 0.4 1.25 1.8 0.8 正常发光 偏亮 偏暗 小灯泡的额定功率是多少？ 小灯泡的额定电压是2.5V，额定电流是0.5A，额定功率是1.25W。 一、测量小灯泡的电功率 【实验结论】 ①当时， ； ②当时， ； ③当时， 。 小灯泡的明亮程度是由实际功率决定的，实际功率越大灯泡越亮。 一、测量小灯泡的电功率 【实验注意事项】 ①本实验的关键是电压表和电流表量程的选择，一般应先根据小灯泡的额定电压来确定电源电压及电压表的量程，然后估算通过小灯泡的最大电流来确定电流表的量程（需要小灯泡的阻值）； ②在连接电路时，开关要处于断开状态； ③在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放置在阻值最大的位置，以保护电路。 一、测量小灯泡的电功率 思考与讨论 （1）小灯泡在哪种情况下属于正常发光？ 小灯泡在额定电压下才能正常发光‌。如果电压高于额定电压，小灯泡会过亮，可能会导致烧毁；如果电压低于额定电压，小灯泡会发微弱的光，甚至不发光‌。 一、测量小灯泡的电功率 思考与讨论 （2）如果一再降低或一再提高小灯泡两端的电压，将会出现什么情形？ 理论上，降低电压会导致小灯泡的功率降低，灯泡的亮度会变暗‌；提高电压会导致小灯泡的功率升高，灯泡的亮度会增加‌；然而，在实际应用中，电压的升高或降低到一定程度会对灯泡造成损害。当电压过高时，灯泡可能会因为过载而损坏；当电压过低时，灯泡可能无法正常工作或寿命缩短‌。 一、测量小灯泡的电功率 思考与讨论 （3）本实验进行了三次测量的目的是什么？需要求平均值吗？ 本实验进行了三次测量，是为了测不同电压下灯泡的实际功率，并比较灯泡的亮度，不能取平均值。 一、测量小灯泡的电功率 电路故障及其分析 （1）电流表或电压表的指针反向偏转 电流表或电压表的正、负接线柱接反了； （2）电压表无示数，电流表示数偏大 小灯泡被短路； （3）电压表指示电源电压，电流表无示数 小灯泡开路或电流表与电压表位置颠倒； （4）电流表示数较大且不可变，电压表示数为电源电压 将滑动变阻器接入电路中时使用了上面两个接线柱或滑动变阻器被短路； 一、测量小灯泡的电功率 （5）电流表示数很小且不可变，电压表示数较小 将滑动变阻器接入电路中时使用了下面两个接线柱； （6）电压表和电流表都无示数 小灯泡以外的其他电路某处开路； （7）灯泡较亮，电压表示数小于额定电压，或灯泡较暗，电压表示数大于额定电压 电压表并联在滑动变阻器两端。 PART 02 测量电功率的其他方法 二、测量电功率的其他方法 ①‌使用专用的电功率表进行测量‌ 这种方法需要使用一个精确的电功率表，可以直接测量用电器的电功率‌； 这种办法需要专用的功率表，对于家庭测量来说并不方便。 如果想要测量家里某个用电器的电功率，有什么办法实现呢？ 二、测量电功率的其他方法 ②‌采用伏安法‌ 通过电压表和电流表来测量。需要测量用电器两端的电压和通过用电器的电流，然后利用公式P=UI计算电功率‌； 家庭电路电压为220V，测量电压电流太过危险。 如果想要测量家里某个用电器的电功率，有什么办法实现呢？ 二、测量电功率的其他方法 ③‌通过电能表来测量电功率‌ 记录电能表的读数变化，通过计算电能表读数的变化来确定用电器消耗的电功率‌。 每个家里均有电能表，只需要观察电能表读数即可，安全方便。 如果想要测量家里某个用电器的电功率，有什么办法实现呢？ 二、测量电功率的其他方法 通过电能表来测量电功率‌ 【实验原理】 【实验步骤】 ①观察电能表，记下它每kW·h的转数N； ②测量时使待测用电器工作，其他用电器停止工作； ③用钟表记下电能表转一定圈数n时所用时间t； 二、测量电功率的其他方法 【数据处理】 消耗的电能 所用的时间t（单位：h） 用电器的电功率 （单位：kW，可换算成W） 课堂练习 例1. 小科根据图甲所示的电路图连接实物图，测“小灯泡的电功率”，乙图为小灯泡电流、电压的变化曲线图。已知小灯泡的额定电压为2.5伏，电源电压恒为4.5伏。下列说法正确的是（ ） A.闭合开关前，滑片P应位于最右端 B.由乙图可知，该小灯泡的额定电功率为0.5瓦 C.为减小实验误差，应将每次计算得到的电功率求出平均值 D.乙图为曲线而不是直线是因为小灯泡电阻会随温度升高而减小 B 课堂练习 【解析】A.为了保护电路，闭合开关前，滑片P应位于阻值最大处，即最左端，故A错误; B.由图乙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.2A，则小灯泡额定功率为P=UI=2.5V×0.2A=0.5W，故B正确; C.灯泡在不同电压下的实际电功率不同，计算电功率的平均值没有意义，故C错误; D.由图乙可知，当灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据P=UI可知，灯泡实际功率变大，灯丝温度升高，灯丝电阻随温度升高而增大，因此乙图为曲线而不是直线，故D错误。 故选 B。 例2. 如图为小慈家中的电能表，短时间内允许接入的最大负载功率为 W。如果该电能表转盘在30min内转动了300转，此时他家工作的用电器的功率有 W。 课堂练习 4400 【解析】短时间内允许接入的最大负载功率为P=UI=220V×20A=4400W； 如果该电能表转盘转动300转时电流做的功， 此时他家工作的用电器的功率。 200 例3. 在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω。 （1）用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整，要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，其接入电路的电阻变大，连线不得交叉； （2）小金闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若她想测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是 ； 课堂练习 向右移动滑片P，使电压表示数为2.5V 例3. 在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω。 （3）在实验中，发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，则出现故障可能是 ； （4）小金继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U关系图像，根据图像信息，小灯泡的额定功率是 W。 课堂练习 小灯泡断路 0.5 课堂练习 【解析】（1）由欧姆定律公式得出小灯泡的额定电流约为I=U/R=2.5V/10Ω=0.25A，小灯泡的额定电流<0.6A，电流表量程应选0~0.6A，题中要求当滑动变阻器的滑片向左移动时，其接入电路的电阻变大因此滑动变阻器的滑片向左移动时接入电路中的电阻丝应增加，并且应一上一下的接，故接线柱B与开关右侧连接。如图所示； （2）小金闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示为2.2V，小于小灯泡的额定电压为2.5V，若她想测量小灯泡的额定功率，应使小灯泡达到额定电压2.5V，根据串联电路分压规律，则应该通过减小滑动变阻器接入电路中的阻值从而减小滑动变阻器两端的电压，故接下来应该向右移动滑片P，使电压表示数为2.5V。 （3）经分析发现小灯泡不亮，电压表有示数电流表无示数，则出现故障的原因可能是：小灯泡断路。 （4）根据图丙所示的I-U关系图像可知，小灯泡达到额定电压为2.5V时，电路中电流为0.2A，小灯泡的额定功率为Pe=UeIe=2.5V×0.2A=0.5W。 课堂总结 电能 测量小灯泡的电功率 测量电功率的其他方法 实验注意事项 实验原理及步骤 测量方法 用电能表测量用电器电功率 故障分析 3.6 电能（第3课时） 谢谢观看 科学浙教版 九年级上册 $