15.3 用电器的正确使用（教学设计）物理新教材沪粤版九年级上册

第3节 用电器的正确使用（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第3节 用电器的正确使用 教学 目标 物理观念 理解额定电压、额定功率和实际电压、实际功率的概念。知道用电器的额定值是其正常工作时的参数，实际功率随实际电压的变化而变化。理解灯泡的亮度由实际电功率决定。 科学思维 能通过对比额定功率与实际功率，分析用电器在不同电压下的工作状态。能运用 及其变形公式解决简单的电路计算问题。 科学探究 经历“测量小灯泡电功率”的实验过程，掌握伏安法测功率的原理、器材选择及电路连接。能正确记录实验数据，绘制图像或分析数据，得出小灯泡电阻随温度变化的规律。 科学态度 与责任 养成规范操作实验仪器的习惯，增强安全用电意识。体会物理知识在生活中的应用，培养严谨的科学态度。 教材 分析 本节内容是电功率知识的延伸与应用。前一节学习了电功率的概念和公式，本节重点区分“额定”与“实际”，并通过实验测量小灯泡的电功率。这是电学部分最重要的实验之一，也是中考的高频考点。教材通过铭牌引入额定概念，通过实验探究实际功率与电压的关系，体现了从理论到实践的跨越。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已掌握欧姆定律、电功和电功率的基本公式，会连接串联电路，会使用电压表和电流表。 2. 思维能力分析：容易混淆额定功率和实际功率，误认为灯泡亮度由额定功率决定；在实验中，对滑动变阻器的作用理解不深，对灯丝电阻随温度变化这一非线性特征缺乏直观认识。 3. 学习兴趣与态度分析：学生对动手实验感兴趣，但对故障排除和数据分析感到困难。 教学重点 区分额定电压/功率与实际电压/功率。“伏安法”测量小灯泡电功率的实验原理、步骤及数据处理。 教学难点 理解实际功率决定灯泡亮度，而非额定功率。分析小灯泡电阻随温度变化的原因。实验电路的连接与故障排查。 教学 器材 多媒体课件、不同规格的小灯泡（带灯座）、电源、开关、导线、滑动变阻器、电压表、电流表、带有铭牌的家用电器实物（如电饭煲、灯泡等）。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【教师活动】 展示几个家用电器的铭牌（如“220V 40W”的灯泡、“220V 1000W”的电饭煲），提问： 铭牌上的“220V”和“40W”分别代表什么含义？ 如果把这个灯泡接在110V的电路中，它还能正常发光吗？功率还是40W吗？ 【学生活动】 观察铭牌，回顾旧知，尝试回答。部分学生可能认为功率是固定不变的。 【设计意图】 从生活常见物品入手，引发认知冲突，激发求知欲，自然引出“额定”与“实际”的区别。 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 一、额定电压与额定功率 1. 概念辨析 【教师讲解】 额定电压 ( )：用电器正常工作时的电压。 额定功率 ( )：用电器在额定电压下工作时的电功率。 实际电压 ( )：用电器实际工作时的电压。 实际功率 ( )：用电器在实际电压下工作时的电功率。 部分用电器的额定功率: 【关键点强调】 额定值是唯一的，由生产厂家设定，印在铭牌上。 实际值是不固定的，随电路状态改变。 关系： 当 时， ，用电器正常工作。 当 时， ，用电器工作不正常（如灯泡发光暗淡）。 当 时， ，用电器可能损坏（如灯泡烧断灯丝）。 2. 易错点提醒 “kW·h”是电功单位，“kW”是电功率单位。 额定功率大的灯泡不一定比额定功率小的灯泡亮（要看实际电压）。例如，一个“220V 100W”的灯泡接在10V电压下，可能不如一个“6V 3W”的手电筒灯泡亮。 【例题1】将标有“  ”， 标有“  ”串联接入电路中，闭合开关后，两灯均发光，则两灯的电流之比为________；若将两灯并联后接入电路中，则灯泡________更亮。 【答案】 1:1 【详解】因两灯串联，由串联电路电流规律可知各处电流相等，故两灯电流之比为1:1。 因两灯并联接入3V电路，由并联电路电压规律可知，两灯两端电压均等于额定电压，实际功率等于额定功率；灯泡亮度由实际功率决定，额定功率更大，其实际功率也较大，故更亮。 知道额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的概念。 知道额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的区别以及它们之间的关系。 知道电功单位和电功率单位的区别。 做例题1。 学习新课 二、测量小灯泡的电功率 【提出问题】 如何测量一个小灯泡在不同电压下的实际功率？ 【实验原理】 。只要测出小灯泡两端的电压 和通过的电流 ，即可算出功率。这种方法叫伏安法。 【设计实验】 器材：电源、开关、导线、小灯泡（2.5V）、滑动变阻器、电压表、电流表。 电路图： 【进行实验】 步骤1：按电路图连接电路，开关断开，滑动变阻器滑片移至阻值最大处。 步骤2：闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为小灯泡的额定电压（如2.5V），记录电流表示数，观察灯泡亮度。 步骤3：调节滑动变阻器，使电压表示数略低于额定电压（如2.0V），记录数据，观察亮度。 步骤4：调节滑动变阻器，使电压表示数略高于额定电压（如3.0V，注意不要超过太多以免烧坏），记录数据，观察亮度。 【数据记录表格】 实验次数 电压 电流 电功率 灯泡亮度 1 2.0 暗 2 2.5 正常发光 3 3.0 很亮 【分析与论证】 计算三次实验的电功率。 比较 与 的关系。 观察亮度与 的关系。 【结论】 小灯泡的实际功率随实际电压的改变而改变。 当 时， ，灯泡正常发光。 灯泡的亮度由实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮。 【深入思考】 计算三次实验中灯泡的电阻 ，你会发现电阻值是否相同？为什么？ 现象：电压越高，电阻越大。 原因：灯丝电阻随温度的升高而增大。电压高 电流大 功率大 温度高 电阻大。 【例题2】在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电路图如图甲所示，电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V。 (1)电路连接正确后，闭合开关，小明发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来应进行的操作是____； A．检查灯泡是否断路 B．检查灯泡是否短路 C．检查开关接触是否良好 D．移动滑动变阻器的滑片 (2)当小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是____W； (3)小明测出在不同电压下灯泡的电流值，将记录下来的数据描绘成I-U图像，如图丙所示，则正确的图像为___； (4)若小灯泡用久了，灯丝变细，正常发光时的实际功率____（选填“大于”“小于”或“等于”）额定功率。 【答案】(1)D (2)0.6 (3)C (4)小于 【详解】（1）已知电路连接正确，闭合开关后，小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数。这表明电路是通路，不存在断路情况，而小灯泡不亮可能是因为滑动变阻器接入电路的阻值太大，导致通过小灯泡的电流过小，灯泡的实际功率过小，所以接下来应移动滑动变阻器的滑片。故选D。 （2）图乙中电流表选用小量程，电流表分度值为0.02A，其示数为0.24A，则小灯泡额定功率为 （3）小灯泡的电阻会随温度的升高而增大。在I-U图像中，随着电压增大，电流增大，灯丝温度升高，电阻增大，电流增加的幅度减小。所以正确的图像为C。 （4）灯丝变细，横截面积变小，灯丝电阻变大。正常发光是指灯泡两端电压仍然为额定电压 2.5V，由可知，U不变，R变大，实际功率变小，所以实际功率小于原来的额定功率。 提出问题：如何测量一个小灯泡在不同电压下的实际功率。 设计实验，知道实验实验器材；知道需要测量的物理量；设计实验记录表格；实验所用方法。 观看演示实验并收集数据。 对实验数据进行分析论证，归纳出结论。 进行交流讨论。 做例题2。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．如图是一台电视机的铭牌，下列说法正确的是（     ） A．这台电视机可以在380V的电压下工作 B．这台电视机的实际功率一定为150W C．这台电视机正常工作时，每小时消耗150J的电能 D．这台电视机正常工作时的电压为220V，正常工作时的电功率为150W 【答案】D 【详解】A．铭牌标注电视机的适用电源为220V，380V远超出额定电压，接入该电压会损坏电视机，故A错误； B．150W为额定功率，实际功率随实际电压变化，不一定为150W，故B错误； C．正常工作时功率，时间，消耗电能，故C错误； D．铭牌上的220V和150W分别为额定电压和额定功率，即正常工作时的电压为220V，电功率为150W，故D正确。 故选D。 2．中国家庭电路的电压是______V，标有“220V  50W”字样的灯泡正常工作8小时，耗电______度。 【答案】 220 0.4 【详解】由常见的电压知识可知，我国家庭电路的电压为220V。 灯泡正常工作时的功率等于额定功率，所以消耗的电能为度 3．甲、乙两只灯泡的铭牌如图所示，忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法中正确的是（     ） A．甲灯的实际功率一定是25W B．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多 C．甲、乙两灯串联接入220V电路中，乙灯比甲灯亮 D．甲、乙两灯并联接入200V电路中，乙灯比甲灯亮 【答案】D 【详解】由铭牌可知 ，，，。 两灯电阻分别为 A. 甲灯实际电压未知，由 可知其实际功率不一定是25W，故A错误； B. 两灯正常发光时 ，，由 可知，通电时间未知，无法比较消耗电能的多少，故B错误； C. 串联接入220V电路中，电流相等，由 可知，因 则 ，甲灯比乙灯亮，故C错误； D. 并联接入200V电路中，电压 相等，由 可知，因 则 ，乙灯比甲灯亮，故D正确。 故选D。 4．如图所示，标有“2.5V0.3A”的灯泡L1和标有“6V0.15A”的灯泡L2连接成图示电路，电源电压可调节。闭合开关S，使电源电压从0V逐渐增加，直至某一个灯泡的灯丝被烧断，则先被烧坏的灯泡是___________，这个灯泡被烧坏后，通过另一灯泡的电流是___________A。 【答案】 【详解】[1]由图可知，与串联，串联电路中电流处处相等。两灯额定电流分别为、，因，故电源电压升高过程中，电路电流先超过的额定电流，先被烧坏。 [2]烧坏后电路断路，故通过另一灯泡的电流为。 5．将“”的灯泡和“”的灯泡一起接入电路，两灯泡均可发光。若不计灯丝电阻随温度的变化，关于两灯泡亮度的比较，下列说法正确的是（    ） A．若两灯泡串联，则灯泡更亮 B．若两灯泡串联，则灯泡更亮 C．若两灯泡并联，则灯泡更亮 D．若两灯泡并联，则两灯泡一样亮 【答案】D 【详解】由题意知，两灯电阻， 可知。 AB．两灯串联时电流相等，实际功率，因，故，两灯亮度相同，故AB错误； CD．两灯并联时电压相等，实际功率，因，故，两灯亮度相同，故C错误，D正确。 故选D。 6．将标有“8V 4W”的小灯泡和“16V 16W”的小灯泡，接入图中所示的电路中，忽略温度对灯丝电阻的影响，只闭合时，两灯泡、的电功率之比______；闭合和、断开时，保证电路安全的前提下，干路中允许通过的最大电流为______A。 【答案】 1∶1 1 【详解】小灯泡的电阻为 小灯泡的电阻为 只闭合时，、串联，电流相等，由得，两灯电功率之比 闭合、，断开时，、并联，因并联电路各支路电压相等并且等于电源两端的电压，故电源电压最大为 通过的电流为 通过的电流为 干路允许通过的最大电流为 7．实验电路如图所示，下列说法错误的是（　　） A．闭合开关，向左移动滑片小灯泡变亮 B．闭合开关，向右移动滑片电压表示数变小 C．这个电路可以测量灯泡的电功率 D．这个电路能探究电流与电压的关系 【答案】D 【详解】由图可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电流表测电路电流，电压表测灯泡两端电压。 A．闭合开关，向左移动滑片，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路总电阻减小，电源电压不变，根据，电路电流增大，则小灯泡实际功率增大，小灯泡变亮，故A正确，不符合题意； B．闭合开关，向右移动滑片，滑动变阻器接入电路的电阻增大，根据串联分压规律，滑动变阻器分得的电压增大，电源总电压不变，因此灯泡两端电压减小，电压表示数变小，故B正确，不符合题意； C．测量电功率的原理是，该电路可测出灯泡两端电压和通过灯泡的电流，移动滑片可得到不同电压下的电功率，因此该电路可以测量灯泡的电功率，故C正确，不符合题意； D．探究电流与电压的关系时，需要控制电阻阻值不变，而灯丝电阻会随温度升高而增大，不是定值，无法满足控制电阻不变的实验要求，因此这个电路不能探究电流与电压的关系，故D错误，符合题意。   故选D。 8．下列说法中错误的是（     ） A．1kW·h的电能可以使40W的照明灯正常工作25h B．电能表是测量电功的仪器 C．电能表上标有“220V10A”，其含义是电能表的额定电压是220V，只能在10A的电流下工作 D．利用电能表和手表，可测出洗衣机的电功率 【答案】C 【详解】A．工作时间，故A正确； B．电能表是测量用电器在某短时间内消耗电能（即电流做功）的仪器，故B正确； C．电能表标注“220V  10A”的含义是额定电压为220V，允许通过的最大电流为10A，并非只能在10A电流下工作，故C错误； D．用电能表测量洗衣机消耗的电能W，用手表测量工作时间t，由可求出洗衣机的电功率，故D正确。 本题选择错误的，故选C。 9．小渝连接了如图甲所示的电路来测量标有“2.5V”小灯泡的额定功率。电源电压调为3V不变，当电压表示数为2.0V时，电流表示数如图乙所示。下列说法中正确的是（　　） A．小灯泡的额定功率为0.75W B．要让灯泡正常发光应将滑片P向右移 C．右移滑片P的过程，电压表和电流表示数的比值不变 D．小灯泡正常发光时，灯泡电阻大于滑动变阻器的阻值 【答案】D 【详解】首先分析电路：灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡电压，电流表测电路电流，电源电压，灯泡额定电压，电压为时，电流表量程，分度值，电流。逐个分析选项： A．0.3A是灯泡两端电压为 2V 时的电流，不是额定电压 2.5V 下的额定电流。 灯丝电阻随温度升高而变大，2.5V 时灯丝温度更高，电阻比2V时更大，额定电流≠0.3A，不能用计算额定功率，故A错误； B．要让灯泡电压从升高到，需要减小滑动变阻器接入电阻，本题滑动变阻器接左下接线柱，滑片左移才会减小电阻，右移电阻增大，故B错误; C．电压表和电流表示数的比值等于灯泡电阻，灯泡电阻随温度变化，右移滑片时，电流减小，灯泡温度降低，电阻减小，比值变小，故C错误; D．灯泡正常发光时，，滑动变阻器电压 串联电流相同，由得： 灯泡电阻大于滑动变阻器阻值，故D正确。 故选D。 10．用下图的实验器材来测量小灯泡的电阻，所用小灯泡的额定电压为2.5 V。 (1)如图甲所示，连接的实验电路存在错误，请你只改动一根导线，使电路符合题目要求，请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法； (2)在电路连接改正后，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表示数为零，但电压表有示数，且接近于电源电压，则电路中存在的故障是________； (3)排除故障后，多次移动滑动变阻器的滑片，并将实验数据记录在表格上，第3次电流表的示数如图乙所示，此时电流表读数为_______A，则该灯泡的额定功率为________W； 实验次数 1 2 3 4 5 6 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.12 0.16 0.24 0.25 0.26 (4)根据表格中的数据在图丙中画出通过小灯泡的I-U关系的图像； (5)在仔细分析表格数据和I-U图像后，发现随着电压的增大，小灯泡的电阻也在增大，则原因是________。 【答案】(1) (2)灯泡断路 (3) 0.2 0.625 (4) (5)灯泡电阻随温度的增大而增大，灯泡两端电压增大时，灯泡温度升高，灯泡的电阻变大 【详解】（1）电压表并联在滑动变阻器与小灯泡两端。 改动方法：在电压表当前连接滑动变阻器右接线柱的导线上打×，将电压表的这根导线改接到小灯泡的右接线柱，让电压表并联在小灯泡两端，符合测小灯泡电阻的实验要求。 （2）闭合开关后电流表示数为零，说明电路是断路状态；电压表接近电源电压，说明电压表的两个接线柱能连通到电源两极，因此故障是和电压表并联的小灯泡发生了断路。 （3）电流表选用的是量程，该量程分度值为0.02A，指针指向0.2A刻度线，因此读数为0.2A； 小灯泡额定电压为2.5V，对应表格里的额定电流是0.25A，则该灯泡的额定功率 （4）在图丙的坐标中，依次描出表格里的6组数据点：、、、、、，再用平滑的曲线将这些点依次连接即可，注意该图像是向电压轴弯曲的曲线，不是直线。 （5）小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大，灯泡两端电压越大，通过的电流越大，灯丝的实际功率越大，温度越高，因此电阻随电压增大而变大。 板 书 设 计 第3节 用电器的正确使用 一、额定与实际 额定电压 (U额)：正常工作电压 额定功率 (P额)：额定电压下的功率 实际电压 (U实)：实际工作电压 实际功率 (P实)：实际电压下的功率 关系： U实 = U额 → P实 = P额 (正常) U实 < U额 → P实 < P额 (暗淡) U实 > U额 → P实 > P额 (过亮/损坏) 二、测量小灯泡电功率 原理：P = UI 方法：伏安法 器材：电源、开关、导线、灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表 结论： 灯泡亮度由实际功率决定 灯丝电阻随温度升高而增大 课 堂 小 结 第3节 用电器的正确使用 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $