第6节 电能（第2课时）（培优教学课件）科学浙教版九年级上册

第三章 能量的转化与守恒 九年级上册•浙教版 第6节 电能（第2课时） 我们已经学习了有关电功率的知识，请你说一说计算电功率的有关公式？ P = W t P = U I P = U2 R P = R I2 观察实验室里的小灯泡标有额定电压，但未标额定功率，额定功率为多少？ 实验室里测量小灯泡的电功率，你认为使用哪一个公式比较方便？理由是什么？ 导入新课 灯泡的亮暗程度是由实际电功率的大小决定的。实际电功率大小与什么因素有关？ 导入新课 发光偏暗 正常发光 发光偏亮 额定功率与实际功率 灯标有“36V 25W”字样 U实 < U额 P实 < P额 U实 = U额 P实 = P额 U实 > U额 P实 > P额 导入新课 一小灯标有“3.8V 0.3A”的字样，表示什么意义? 3.8V 0.3A “3.8V”是该灯正常工作时的电压，即额定电压为3.8伏； “0.3A”是该灯在额定电压下工作时的额定电流为0.3安。 导入新课 想一想 如图所示，有一个小灯泡，铭牌上只有额定电压3.8V，没有电功率，你们能想办法测量出小灯泡的电功率吗? 3.8V 学习目标 1. 使用电压表、电流表测用电器电功率 2. 了解用电器电功率与电压之间关系 3. 判断用电器在电路中的故障 4. 课堂总结 5. 练习与应用 6. 提升训练 电能 重点难点 重点 1. 会测算小灯泡的实际功率和额定功率，进一步练习使用电流表、电压表、滑动变阻器。 2. 通过实验，体验小灯泡的电功率随它两端电压的变化而变化的规律。 难点 通过实验认识用电器正常工作与不正常工作对用电器的影响，培养科学使用用电 1. 测定小灯泡的电功率 2. 特殊方法测定小灯泡电功率 3. 电路故障判断 4. 课堂总结 5. 练习与应用 6. 提升训练 学习内容 电能 一、测定小灯泡的电功率 第6节 电能 一、测定小灯泡的电功率 （1）需要测定的物理量 根据公式P=UI，若求小灯泡的电功率，需测定小灯两端的电压与通过的电流。 用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流，就可以计算出小灯泡的电功率，这种测量方法也叫做伏安法。 1. 设计实验 一、测定小灯泡的电功率 （2）实验电路图 在电路中，使小灯泡与滑动变阻器串联，电压表与小灯并联，电流表串联在电路中。移动滑动变阻器的滑片，可以改变小灯泡两端的电压及通过的电流，使小灯泡在不同电压下发光。 A V L R S （3）选择实验器材 根据小灯泡的额定电压选择实验器材的规格。例如选用的小灯泡标有“2.5V 0.3A”，则电源至少需要2节干电池串联（电压为3V），电压表使用0～3V量程，电流表使用0～0.6A量程。 一、测定小灯泡的电功率 实验器材：电源、开关、电流表、电压表、 导线、滑动变阻器、小灯泡（额定电压2.5 V）。 一、测定小灯泡的电功率 （4）设计记录表格 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡发光情况 1 2 3 一、测定小灯泡的电功率 ①按照电路图连接电路。注意断开开关，将滑动变阻器滑片放在阻值最大处。将电压表和电流表指针调零。 2. 进行实验 A V L R S 一、测定小灯泡的电功率 ②闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5V（等于额定电压），记下此时对应的电流表示数 ，并观察灯泡的发光情况。 电压2.5V 电流0.26A 一、测定小灯泡的电功率 ③ 闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.0V（低于额定电压），记下此时对应的电流表示数，并观察灯泡的发光情况。 电压2.0V 电流0.22A 一、测定小灯泡的电功率 ④闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.9V（不能超过额定电压的1.2倍），记下此时对应的电流表示数，并观察灯泡的发光情况。 电压2.9V 电流0.28A 一、测定小灯泡的电功率 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡发光情况 1 2.5 2 2.0 3 2.9 0.44 0.65 0.81 正常 较暗 较亮 0.22 0.26 0.28 ⑤数据处理 根据公式P=UI 计算出小灯泡的额定功率和实际功率。 一、测定小灯泡的电功率 3. 分析与论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡的实际功率越大，灯泡越亮。 （2）小灯泡的亮度直接由它的实际电功率决定。 （3）小灯泡的实际功率有多个，额定功率只有一个。 P额=UI=2.5V×0.26A=0.65W 一、测定小灯泡的电功率 实验结论 （1）当小灯泡的实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光。 P额=UI=2.5V×0.26A=0.65W （2）当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光较暗。 （3）当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光较亮。 一、测定小灯泡的电功率 4. 交流讨论 （1）对小灯泡的电功率进行了三次测量，为什么不求小灯泡功率的平均值? 【分析】额定功率是额定电压下的功率，不是不同电压下功率的平均值；用电器在不同电压下的实际功率不同，把三次测量的平均值作为小灯泡的额定功率是不合理的。 一、测定小灯泡的电功率 1. 滑动变阻器的作用：保护电路；改变灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，从而改变灯泡的电功率。 2. 连接电路前，开关应断开；闭合开关前，滑动变阻器应滑动到阻值最大处。 3. 使小灯泡正常发光的操作：移动滑片，观察电压表示数，当电压表示数等于小灯泡额定电压时，小灯泡正常发光。 4. 小灯泡的U-I 图像不是直线（或不同电压下小灯泡电阻不同）的原因：灯丝电阻随温度的升高而增大。 一、测定小灯泡的电功率 5. 灯泡亮暗程度与实际功率的关系：小灯泡的亮暗由小灯泡实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。 6. 多次测量的目的 在测量小灯泡电功率实验中，多次测量的目的是为了研究小灯泡的亮度（或电功率）与小灯泡两端电压的关系。不能用多次测量求电功率平均值作为小灯泡的额定功率。 一、测定小灯泡的电功率 实验名称 测量小灯泡的电功率 测小灯泡电阻 相同点 ①测量的物理量都是电压和电流； ②测量的电路图(实验装置)相同； ③滑动变阻器的作用相同。 不同点 测电功率P=UI 测灯泡电阻R=U/I 实验结论不同 小灯泡的亮度由它的实际电功率决定，实际功率越大，灯泡越亮。 小灯泡的电阻随着灯丝温度的升高而变大。 实验原理不同 本实验与伏安法测小灯泡电阻相比较，有哪些异同点？ 一、测定小灯泡的电功率 演示实验——《测定小灯泡的电功率》 一、测定小灯泡的电功率 【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、测定小灯泡的电功率 （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‌。 思考讨论 一、测定小灯泡的电功率 （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‌。 思考讨论 一、测定小灯泡的电功率 （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。 思考讨论 二、特殊方法测定小灯泡电功率 第6节 电能 二、特殊方法测定小灯泡电功率 设计实验：借助定值电阻，利用电压表计算出灯泡额定电压或额定电流，利用P=UI算出额定功率。 实验器材 电源（电压未知），1个电压表，1个滑动变阻器，1个已知阻值为R0的定值电阻。 1. 单伏法（测量器材是电压表，缺少电流表 ） 二、特殊方法测定小灯泡电功率 （1）已知小灯泡的额定电压U额 ①闭合S、S1，断开S2，调节滑动变阻器R，使得电压表示数为U额，此时灯泡正常发光； ②闭合S、S2，断开S1，电压表测出R0与L两端的电压U合。 灯泡的额定电流： 灯泡的额定功率： = 二、特殊方法测定小灯泡电功率 （2）已知小灯泡的额定电流I额 ①闭合S，S1，断开S2，调节滑动变阻器R，使得电压表示数为I额R0 ，此时灯泡正常发光； ②闭合S，S2，断开S1，电压表测出R0与L两端的电压U合。 ③计算 灯泡的额定电压： 灯泡的额定功率： 二、特殊方法测定小灯泡电功率 2. 单安法（测量器材是电流表，缺少电压表） 设计实验：借助定值电阻，利用电流表计算出灯泡额定电压或额定电流，利用P=UI算出额定功率。 实验器材 电源（电源电压未知），1个电流表，1个滑动变阻器，1个已知阻值为R0的定值电阻。 二、特殊方法测定小灯泡电功率 （1）已知小灯泡的额定电压U额。 ①闭合S、S1，断开S2，调节滑动变阻器R1，使得电流表示数为U额/R0，此时灯泡正常发光； ②闭合S 、S2 ，断开S1，电流表测出通过R0与L的合电流I总。 ③灯泡的额定电流： 灯泡的额定功率： = ） 二、特殊方法测定小灯泡电功率 （2）已知小灯泡的额定电流I额 。 ①闭合S、S2，断开S1，调节滑动变阻器R，使得电流表示数为I额，此时灯泡正常发光； ②闭合S、S1，断开S2，电流表测出通过R0与L的合电流I总。 灯泡的额定电压： 灯泡的额定功率： = = 三、电路故障判断 第6节 电能 三、电路故障判断 （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； 三、电路故障判断 （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。 四、课堂总结 第6节 电能 四、课堂总结 P = UI 电源、电压表、电流表、 小灯泡、 滑动变阻器、开关、导线。 如图所示。 ①根据电路图连接实物，连接电路时开关要断开， 变阻器的滑片要调节到阻值最大端。 ②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯两端的电压分别等于、低于、略高于额定电压，记录电压表、电流表的示数，观察小灯泡的发光情况。 ③计算出小灯泡的实际功率，并记录在表格中。 灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，实际功率越大，灯泡越亮。小灯泡的实际功率有多个，额定功率只有一个。 实验步骤 实验结论 实验器材 实验原理 实验电路 测量小灯泡的电功率 五、练习与应用 第6节 电能 五、练习与应用 1、是一位同学为测量小灯泡的功率所连的电路。这个电路有什么错误或不妥之处？应该怎样纠正？请你画出正确的电路图。 电流表的量程选大了，纠正：改选0～0.6A的量程；滑动变阻器接成两个下接线柱了，纠正：改接成“一上一下”的连接方式。 电路图如图所示。 五、练习与应用 2、在“测量小灯泡的功率”实验中，一位同学连接好电路，闭合开关后发现小灯泡比正常工作时亮，这说明他在闭合开关前遗漏了哪一个实验步骤?另一位同学连接好电路，闭合开关后发现小灯泡不亮且电流表无示数，但电压表有示数。试分析电路中可能出现的故障。 闭合开关后小灯泡比正常工作时亮，说明他闭合开关前未调节滑动变器，使其接入电路中的电阻最大。 闭合开关后小灯泡不亮且电流表无示数，但电压表有示数，说明灯泡断路。 五、练习与应用 3、某实验小组的同学用图所示的器材测量小灯泡电功率。已知待测小灯泡额定电压为3.8 V，小灯泡的额定功率估计在1.2 W左右。 （1）连接电流表时应选用哪个量程？ （2）用笔画出导线完成电路的连接。 （3）在虚线框中画出相应的电路图 （1）I=P/U=1.2W/3.8V=0.32A 可知电流表应选0~0.6A量程。 （2）电路连接如图所示。 （3）电路图如图所示。 六、提升训练 第6节 电能 六、提升训练 1、下列有关“测定小灯泡功率”的实验分析正确的是（　D　） A. 所选择的电源的电压必须等于小灯泡的额定电压 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. 滑动变阻器的作用之一是保护电路 D 六、提升训练 2、为了测定小灯泡的额定功率，在具体实验操作中，手和眼的分工应该是 （　B　） A. 手移动变阻器的滑片，眼观电流表 B. 手移动变阻器的滑片，眼观电压表 C. 手移动变阻器的滑片，眼看小灯泡是否发光 D. 手按开关，眼观电流表 B 六、提升训练 3、在“测定小灯泡的功率”的实验中，某同学正确连接电路后，闭合开关， 灯泡发光，但测试中无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数都达不到小灯泡 的额定电压，原因可能是（　D　） A. 变阻器总阻值太大 B. 电压表量程太大 C. 灯泡灯丝断开 D. 电源电压太低 D 六、提升训练 4、某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，下列说法正确的是（　C　） A. 闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到A端 B. 闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了 C. 当电压表示数为2.5V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡 的额定功率 D. 通过实验可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡发光越暗 C 六、提升训练 5、下列关于实验电路图的说法，正确的是( ) 六、提升训练 A.图甲：该电路图可以多次测量灯泡的电功率，并能通过求平均值来减小误差 B.图乙：该电路图可以探究灯泡的电功率与电流的关系，并能够通过多次实验找出规律 C.图丙：该电路图可以探究灯泡的电功率与电压的关系，但不能通过多次实验找出规律 D.图丁：该电路图既可以用来测定值电阻的阻值，也可以用来探究电流与电压的关系 √ 六、提升训练 6、为了测定额定电压为 的小灯泡的电功率，现提供如下器材：电压 表（量程有“ ”和“ ”）、电流表（量程有“ ”和“ ”）、滑动变阻器（规格分别为“ ”“ ”“ ”）、开关、电源（电压恒为 ）和若干条导线。某同学连接 完电路后闭合开关，把滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中， 测量的数据如下表所示。下列说法中，正确的是( ) 实验序号 1 2 3 4 5 6 电压表示数 3.5 3.1 2.5 2.3 1.9 1.5 电流表示数 0.16 0.19 0.22 0.24 0.26 0.28 六、提升训练 A.该小灯泡的额定功率为 B.该小灯泡两端的电压越大，实际功率越小 C.该同学所选的滑动变阻器的规格为“ ” D.该同学连接电路时，将电压表并联在小灯泡的两端 √ 六、提升训练 7、小雷想知道小灯泡的亮暗程度与哪些因素有关，于是找来额定电流均 小于 、额定电压为 的灯 和额定电压为 的灯 ，先后接 在电源电压恒为 的电路中，按照如图甲所示的电路进行探究。 六、提升训练 （1）请用笔画线代替导线，根据如图甲所示的电路图将如图乙所示的实物图连接完整。 [答案] 如下图所示。 （2）若小雷连接电路后闭合开关，灯 几乎不发光，移动滑片 也不 能改变灯的亮度。原因是他把滑动变阻器的_ ______（填“ 、 ”或“ 、 ”）接线柱接入了电路。 <m></m> 、 <m></m> 六、提升训练 （3）小雷排除故障后，按如图甲所示的电路继续进行实验：闭合开关， 移动滑片 ，使灯 发光，测出灯 的相关物理量，记录和计算的数 据如下表所示： 实验序号 电压 电流 实际功率 电阻 1 1.6 0.20 0.32 8.00 2 2.0 0.22 0.44 9.09 3 2.5 0.24 0.60 10.42 小雷注意到灯 的亮度变化是第二次比第一次亮，第三次比第二次亮。 结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮，它的实际功率越____（填“大” 或“小”）。 大 六、提升训练 （4）用 替换 重复上述实验时，需改变______表的量程，结果发 现灯 的亮度变化规律与灯 相似。 电压 （5）有同学认为“用上表中灯 的三次电阻的平均值代表它的电阻更 准确”，这种说法错误的原因是其忽略了________________的影响。 温度对灯丝电阻 六、提升训练 8、小明用如图甲所示的电路测量额定电压为 的小灯泡的额定功率。 六、提升训练 （1）请用笔画线代替导线，帮小明把如图甲所示的电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向左移动时灯泡变亮。 [答案] 如右图所示。 （2）正确连接电路后，闭合开关，小灯泡不发光，电流表无示数，电 压表示数约等于电源电压，则故障原因可能是____________。 小灯泡断路 六、提升训练 （3）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示 数为 。此时电流表的示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流是___ __A，小灯泡的额定功率是_____ 。 0.65 0.26 六、提升训练 （4）完成实验后，小明又设计了如图丙所示的电路图，只用电压表就 测量出额定电压为 的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为 ，定 值电阻的阻值为 ，请将实验步骤补充完整。 ①____________________（填三个开关的闭合与断开情况），调节滑动 变阻器的滑片，使电压表示数为________，小灯泡正常发光。 闭合 <m></m> 、 <m></m> ，断开 <m></m> <m></m> ②保持滑动变阻器滑片的位置不变，____________________（填三个开 关的闭合与断开情况），记录电压表示数为 。 闭合 <m></m> 、 <m></m> ，断开 <m></m> 六、提升训练 ③小灯泡额定功率的表达式 _ _____________________（用已知量 和所测物理量符号表示）。 <m></m> 六、提升训练 【解析】在①中，定值电阻短路，灯与变阻器串联，电压表测变阻器两 端的电压，根据串联电路电压的规律可知，灯的电压为额定电压；在② 中，灯短路，变阻器与定值电阻串联，根据串联电路电压的规律和分压 原理有 ， ；在①中，由欧姆定律可知，通过 变阻器的电流，即灯的额定电流 ；小灯 泡额定功率的表达式 。 Lavf58.45.100 $$