第6节 电能 第3课时（导学案）科学浙教版九年级上册

第6节 电能 第3课时（导学案） 科学观念：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。 科学思维：学会运用实验探究的方法解决电学问题； 探究实践：运用电学实验测量小灯泡的功率。 态度责任：体会电能在生活和生产中的重要作用和意义。体会电能在人类生活、生产中的重要作用和意义。 1. 实验原理及注意事项（重点） 2. 电表及滑动变阻器的使用（难点） 1.用电器的电功率等于用电器两端电压与通过用电器电流的乘积。用P表示电功率，U表示电压，I表示电流，则电功率的公式可表示为：，使用公式时，若U的单位为伏，I单位为安，则P的单位为瓦。因此，电功率的单位瓦特也可表示为：1瓦＝1伏·安。 2.测定小灯泡的功率 实验原理：P=UI。利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可以求出小灯泡的电功率。在额定电压下测出来的电功率就是额定功率。 3.用电能表测量电功率实验原理： 家里的用电器都有铭牌，上面标注了用电器的一些参数，请大家观察，铭牌上都标注了哪些共同的参数？ 额定电压和额定功率 这些标注在铭牌上的功率值，​​厂家是如何得知的呢？ 今天，我们就来亲手​​测量一个小灯泡的电功率​​，揭开这个数值背后的奥秘。 一、测量小灯泡的电功率 知识回顾 电功率的计算方法推导式 基础公式 定义式 应用这些公式计算电功率时需要注意公式的适用范围 现在实验室没有直接测量电功率的功率表，只有一些基础电学仪器，如电压表、电流表、电池、开关、导线等。 那么我们要测量一个小灯泡的电功率，你觉得应用哪个公式的原理计算小灯泡电功率呢？应该测量哪些数据呢？ 此方法称为伏安法 实验：测量小灯泡的功率 【目标】 1．学习使用电流表和电压表测用电器功率的方法。 2．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。 【实验原理】 【实验器材】 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。 【实验电路图和实物图】 【实验过程】 1.画出实验电路图并按正确的电路图连接电路。 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。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。 注意：电压不能超过额定电压过多或时间过长，以防止小灯泡烧坏。 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。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。 5.计算出三种情况下小灯泡的功率。 【实验数据】 序号 电压/V 电流/A 功率/W 灯泡亮度变化 1 2.5 0.5 1.25 正常发光 2 3 0.6 1.8 偏亮 3 2 0.4 0.8 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。 【实验结论】 当时， 当时， 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。 【实验注意事项】 1.电流表电压表量程选择 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。 2.滑动变阻器规格要求 滑动变阻器规格要保证能调出表格的数据，一般可根据最小电流计算最大阻值（或只测量小灯泡额定功率，那么滑动变阻器保证能使小灯泡电压达到额定电压，根据分压计算滑动变阻器阻值）；滑动变阻器最大电流要大于小灯泡的额定电流。 3.电路连接要求 在连接电路时，开关要处于断开状态； 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； 连接电流表和电压表时，“＋”“－”接线柱的接法要正确； 连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。 思考与讨论 （1）本实验滑动变阻器的作用？ 保护电路；改变小灯泡两端的电压，从而改变电路中的电流。 （2）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。 （3）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‌。 （4）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‌。 二、测量电功率的其他方法 假如想要测量家里某一个用电器的电功率，你有什么办法吗？ 我们可以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‌，但一般家庭里是没有专用功率表的，这对家庭测量比较困难。 每个家庭都是有电能表的，可以测量出一段时间消耗的电能。 根据功率计算公式，如果我们测量出这个用电器一段时间消耗的电能，那么根据公式就可以计算出电功率了。 为了快捷的测量，我们可测量一分钟（自由设计，不宜过长）电能表表盘的转数，根据转数求出电能，再求出电功率即可。 根据实验方案，你觉得我们需要哪些仪器呢？ 电能表、秒表等 实验：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（或时间t内电能表的转数n）； 【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） 课堂小结： 1. 小科发现傍晚时家里的白炽灯突然变暗，主要原因可能是白炽灯的（　　） A．额定电压变大 B．实际电压变大 C．额定功率变小 D．实际功率变小 【答案】D 【详解】AC．用电器正常工作时的电压叫做额定电压，额定电压下的功率叫额定功率，白炽灯的额定电压和额定功率是不变的，故AC不符合题意； BD．白炽灯的亮度取决于它的实际功率，白炽灯突然变暗，实际功率变小，根据电功率公式可知，白炽灯的实际电压会变小，故B不符合题意，D符合题意。 故选D。 2．在“测定小灯泡额定功率”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 【答案】C 【详解】A．灯泡发光情况虽能反映其工作状态，但无法准确判断是否达到额定电压，因为不同亮度可能对应多个电压值，不能精确确定是否为额定电压，故A不符合题意； B．变阻器滑片位置主要用于调节电路电阻，间接改变电流和电压，但观察滑片位置不能直接得知小灯泡是否在额定电压下工作，故B不符合题意； C．电压表并联在小灯泡两端，测量的是小灯泡两端电压。在实验中，当手移动滑动变阻器滑片改变电路电阻时，眼睛观察电压表的示数，当示数达到小灯泡的额定电压时，就能确定小灯泡在额定电压下发光，故C符合题意； D．电流表测量的是通过小灯泡的电流，而我们的目的是使小灯泡两端电压达到额定电压，通过电流大小不能直接确定电压是否为额定电压，故D不符合题意。 故选C。 3．下列各组仪器中，可以用来测量功率的是（  ） ①电能表和秒表；②电能表和电压表；③电能表和电流表；④电流表和电压表。 A．①② B．③④ C．①④ D．②③④ 【答案】C 【详解】电功率的公式P=W/t，可以利用电能表和秒表测量电功率； 电功率的测量公式P=UI，可以利用电压表和电流表测量电功率。 故选C。 4．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 ； （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。 【答案】（1） （2）向右移动滑片P，使电压表示数为2.5V （3）小灯泡断路 （4）0.5 【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。 5．小柯利用电能表测某家用电器的电功率。当电路中只有这个用电器工作时，测得在15min内消耗电能0.3kW⋅h，这个用电器可能是（    ） A．空调 B．电冰箱 C．电视机 D．电风扇 【答案】A 【详解】已知15min内消耗电能0.3kW⋅h，则该用电器的电功率为 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．小科做测定“小灯泡额定功率”实验时，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，滑动变阻器、电表、开关和导线。 （1）闭合开关，小科发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，故障原因可能是（　　）； A．灯泡断路 B．灯泡短路 C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路 （2）小科通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图乙所示的图像。根据图像提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率 ； （3）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用（　　）； A．“”的滑动变阻器 B．“”的滑动变阻器 （4）当小灯泡两端的电压为时，小灯泡的实际功率 （填>、<或=）。 【答案】(1)A (2)0.5 (3)B (4)> 【详解】（1）闭合开关，小科发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即故障原因可能是灯泡断路，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 （2）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，根据P=UI可得，小灯泡的额定功率为 （3）当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为 根据串联电路电流特点结合欧姆定律可知，滑动变阻器接入电路的阻值为 所以，应选用“”的滑动变阻器，故B符合题意，A不符合题意。 故选B。 （4）当电阻不变时，由可知，当小灯泡两端的电压为1.25V，即电压变为原来的一半，功率变为原来的四分之一，由于灯泡的灯丝电阻是变化的，当电压减小时，通过灯的电流变小，根据P=UI灯的功率减小，灯丝的电阻也减小，故当小灯泡两端的实际电压为额定电压一半时，小灯泡的实际功率。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第6节 电能 第3课时（导学案） 科学观念：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。 科学思维：学会运用实验探究的方法解决电学问题； 探究实践：运用电学实验测量小灯泡的功率。 态度责任：体会电能在生活和生产中的重要作用和意义。体会电能在人类生活、生产中的重要作用和意义。 1. 实验原理及注意事项（重点） 2. 电表及滑动变阻器的使用（难点） 1.用电器的电功率等于 。用P表示电功率，U表示电压，I表示电流，则电功率的公式可表示为：，使用公式时，若U的单位为伏，I单位为安，则P的单位为瓦。因此，电功率的单位瓦特也可表示为：1瓦＝1 。 2.测定小灯泡的功率 实验原理： 。利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可以求出小灯泡的电功率。在额定电压下测出来的电功率就是 。 3.用电能表测量电功率实验原理： 家里的用电器都有铭牌，上面标注了用电器的一些参数，请大家观察，铭牌上都标注了哪些共同的参数？ 这些标注在铭牌上的功率值，​​厂家是如何得知的呢？ 今天，我们就来亲手​​测量一个小灯泡的电功率​​，揭开这个数值背后的奥秘。 一、测量小灯泡的电功率 知识回顾 电功率的计算方法 应用这些公式计算电功率时需要注意公式的适用范围 现在实验室没有直接测量电功率的功率表，只有一些基础电学仪器，如电压表、电流表、电池、开关、导线等。 那么我们要测量一个小灯泡的电功率，你觉得应用哪个公式的原理计算小灯泡电功率呢？应该测量哪些数据呢？ 实验：测量小灯泡的功率 【目标】 1．学习使用电流表和电压表测用电器功率的方法。 2．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。 【实验原理】 【实验器材】 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。 【实验电路图和实物图】 【实验过程】 1.画出实验电路图并按正确的电路图连接电路。 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。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。 注意：电压不能超过额定电压过多或时间过长，以防止小灯泡烧坏。 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。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。 5.计算出三种情况下小灯泡的功率。 【实验数据】 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 小灯泡的额定功率是多少？ 【实验结论】 【实验注意事项】 1.电流表电压表量程选择 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。 2.滑动变阻器规格要求 滑动变阻器规格要保证能调出表格的数据，一般可根据最小电流计算最大阻值（或只测量小灯泡额定功率，那么滑动变阻器保证能使小灯泡电压达到额定电压，根据分压计算滑动变阻器阻值）；滑动变阻器最大电流要大于小灯泡的额定电流。 3.电路连接要求 在连接电路时，开关要处于断开状态； 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； 连接电流表和电压表时，“＋”“－”接线柱的接法要正确； 连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。 思考与讨论 （1）本实验滑动变阻器的作用？ （2）本实验进行了三次测量的目的是什么？需要求平均值吗？ （3）小灯泡在哪种情况下属于正常发光？ （4）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？ 二、测量电功率的其他方法 假如想要测量家里某一个用电器的电功率，你有什么办法吗？ 我们可以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‌，但一般家庭里是没有专用功率表的，这对家庭测量比较困难。 每个家庭都是有电能表的，可以测量出一段时间消耗的电能。 根据功率计算公式，如果我们测量出这个用电器一段时间消耗的电能，那么根据公式就可以计算出电功率了。 为了快捷的测量，我们可测量一分钟（自由设计，不宜过长）电能表表盘的转数，根据转数求出电能，再求出电功率即可。 根据实验方案，你觉得我们需要哪些仪器呢？ 实验：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（或时间t内电能表的转数n）； 【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 课堂小结： 1. 小科发现傍晚时家里的白炽灯突然变暗，主要原因可能是白炽灯的（　　） A．额定电压变大 B．实际电压变大 C．额定功率变小 D．实际功率变小 2．在“测定小灯泡额定功率”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 3．下列各组仪器中，可以用来测量功率的是（  ） ①电能表和秒表；②电能表和电压表；③电能表和电流表；④电流表和电压表。 A．①② B．③④ C．①④ D．②③④ 4．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 ； （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。 5．小柯利用电能表测某家用电器的电功率。当电路中只有这个用电器工作时，测得在15min内消耗电能0.3kW⋅h，这个用电器可能是（    ） A．空调 B．电冰箱 C．电视机 D．电风扇 6．小科做测定“小灯泡额定功率”实验时，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，滑动变阻器、电表、开关和导线。 （1）闭合开关，小科发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，故障原因可能是（　　）； A．灯泡断路 B．灯泡短路 C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路 （2）小科通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图乙所示的图像。根据图像提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率 ； （3）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用（　　）； A．“”的滑动变阻器 B．“”的滑动变阻器 （4）当小灯泡两端的电压为时，小灯泡的实际功率 （填>、<或=）。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $