18.3 《测量小灯泡的电功率》课件-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

第十八章 · 电功率 测量小灯泡的电功率 同一个灯泡，为什么有时很亮、有时很暗？ 这节课，我们亲手把它在不同电压下的功率测出来。 人教版九年级物理全一册 · 同步原创课件 1.7.2013 同学们好，今天我们做一个非常重要的电学实验——测量小灯泡的电功率。大家都有体会：同一个灯泡，接在不同电压下，亮度不一样。到底是什么决定了它的亮度？它在额定电压下功率是多少？电压偏高或偏低时功率又怎么变？这节课我们用电流表、电压表把它测出来。 ‹#› 本节引题 · 从铭牌说起 灯泡上标着"2.5V　0.3A"， 这串数字到底告诉了我们什么？ 2.5 V 是灯泡的额定电压——它正常工作时两端的电压； 0.3 A 是灯泡在额定电压下通过的额定电流。 　 可如果我们把它接到 2.0 V 上，它的实际功率是多少？亮度会怎么变？ 接到 3.0 V 上呢？——这节课，我们亲手测一测。 思考：要测一个用电器的功率，根据学过的公式，我们需要测出哪两个物理量？ 1.7.2013 每个灯泡上都有铭牌，比如2.5V、0.3A。2.5伏是额定电压，就是它正常工作时应该加在两端的电压；0.3安是在额定电压下通过它的电流。但实际使用时，电压不一定正好是2.5伏。电压高一点、低一点，灯泡的实际功率怎么变？亮度怎么变？这节课我们就用实验把它测出来。先想一个问题：根据功率公式，要测功率，我们需要测哪两个量？ ‹#› 实验任务 · 我们要做什么 这节课，我们要完成三件事 01 测功率 用电流表、电压表测出小灯泡 在三种不同电压下的实际功率。 02 找关系 观察并记录灯泡亮度， 找出亮度与实际功率的关系。 03 辨概念 真正分清额定功率与 实际功率的区别。 1.7.2013 这节课三个任务。第一，用电流表和电压表测出灯泡在三种电压下的实际功率。第二，仔细观察灯泡亮度，看看它和功率之间是什么关系。第三，通过亲手测，真正把额定功率和实际功率这两个概念区分清楚——很多同学考试时把这两个搞混，做完这个实验就明白了。 ‹#› 第一关 · 实验原理 功率不能直接测，那我们测什么？ P = U I 测电压 U 用电压表并联在小灯泡两端， 读出此时灯泡两端的电压。 测电流 I 用电流表串联在电路中， 读出此时通过灯泡的电流。 把测出来的 U 和 I 代入公式相乘，就是灯泡此时的实际功率。这种用电压表和电流表测功率的方法，叫伏安法。 1.7.2013 电功率没有专门的功率表直接测，我们用的是间接测量法。根据功率公式P=UI，只要用电压表测出灯泡两端的电压U，用电流表测出通过灯泡的电流I，两个数一乘，功率就出来了。注意接法：电压表要并联在灯泡两端，电流表要串联在电路里。这套方法叫伏安法，和我们之前测电阻用的是同一套思路。 ‹#› 第一关 · 清点器材 动手之前，桌上要备齐这些家伙 器材 规格/数量 在本实验中的作用 小灯泡 额定电压 2.5 V 被测对象，观察亮度变化 电源 电池组，电压 4.5 V 左右 给整个电路提供电能 电流表 量程 0～0.6 A 测通过灯泡的电流 I（串联） 电压表 量程 0～3 V 测灯泡两端电压 U（并联） 滑动变阻器 "20 Ω　2 A" 一类 改变灯泡两端电压，实现多次测量 开关、导线 各一个/若干 控制电路通断、连接各元件 1.7.2013 清点一下桌上的器材：被测的小灯泡，额定电压2.5伏；电源用电池组，电压4.5伏左右；电流表选0到0.6安量程；电压表选0到3伏量程；滑动变阻器一个，作用是改变灯泡两端电压；再加开关和导线。注意电流表要串联，电压表要并联，量程选择要匹配，不能拿小量程去测大电流。 ‹#› 第二关 · 电路图 电路怎么连？先在纸上走一遍 串联主回路顺序：电源正极 → 开关 → 滑动变阻器 → 小灯泡 → 电流表 → 电源负极 电源 开关 滑动变阻器 灯泡 L A 电流表(串联) V 电压表(并联灯泡) 两个关键接法： ① 电流表串联在主回路中，电流从正接线柱进、负接线柱出； ② 电压表并联在小灯泡两端，同样正进负出； ③ 滑动变阻器"一上一下"接线，闭合开关前滑片要置于阻值最大处。 1.7.2013 这是我们的电路。电流从电源正极出来，经过开关、滑动变阻器、小灯泡、电流表，回到电源负极，这是串联主回路。电压表单独并联在小灯泡两端。两个表的接法千万别搞反：电流表串联，电压表并联，都要正进负出。滑动变阻器要一上一下接线，闭合开关前，滑片要放到阻值最大的位置，这是为了保护电路。 ‹#› 第三关 · 动手步骤 分三次测量，分别观察三种电压下的灯泡 准备：按照电路图连接器材，连接过程中开关保持断开，滑片置于阻值最大处。 第一次：额定电压 闭合开关，调节滑片， 使电压表示数为 2.5 V； 读出电流表示数 I； 观察灯泡亮度，记录数据。 此时功率为额定功率。 第二次：偏高电压 调节滑片，使电压表示数 约为额定电压的 1.2 倍，即 约 3.0 V； 读出电流表示数； 观察并记录灯泡亮度。 注意：通电时间别太长！ 第三次：偏低电压 调节滑片，使电压表示数 低于额定电压，如 2.0 V； 读出电流表示数； 观察并记录灯泡亮度。 最后断开开关，整理器材。 每次测量都要同时记录三个数据：电压 U、电流 I、灯泡亮度；然后用 P=UI 算出对应的实际功率。 1.7.2013 分三次测量。第一次，把电压调到灯泡的额定电压2.5伏，记下电流，这时候灯泡正常发光，算出来的功率就是额定功率。第二次，把电压调到大约3伏，也就是额定电压的1.2倍，看看灯泡会有多亮——这时候要特别注意，通电时间不能太长，否则灯泡容易烧坏。第三次，把电压降到2伏左右，看看灯泡变暗是什么样子。每次都要记录电压、电流和亮度，最后算功率。 ‹#› 第三关 · 数据记录 把三次测量的数据填进这张表 次数 电压 U / V 电流 I / A 功率 P / W 灯泡亮度 1 2.5（额定） 　 　 正常发光 2 约 3.0（偏高） 　 　 比正常亮 3 约 2.0（偏低） 　 　 比正常暗 提醒：本实验不需要对功率求平均值——因为不同电压下功率本来就不同，求平均没有物理意义。 1.7.2013 这是我们要填的记录表。三次测量，分别记录电压、电流、功率和亮度。特别强调一点：这个实验我们不需要把三次功率加起来求平均，因为不同电压下灯泡的功率本来就不一样，求平均值没有任何物理意义。这一点和伏安法测定值电阻不同——那个实验为了减小误差才多次测量求平均。考试经常在这里挖坑。 ‹#› 第四关 · 得出结论 三组数据摆在一起，规律出来了 电压关系 功率关系 灯泡亮度 工作状态 U = U额 P = P额 正常发光 正常工作 U > U额 P > P额 很亮，易烧坏 不能长时间工作 U < U额 P < P额 偏暗 不能正常工作 核心结论：灯泡的实际功率不是固定不变的，它随两端电压的改变而改变； 灯泡的亮度由它的实际功率决定——实际功率越大，灯泡越亮。 1.7.2013 把三组数据排在一起，规律非常清楚。电压等于额定电压时，功率等于额定功率，灯泡正常发光；电压高于额定电压，实际功率大于额定功率，灯泡特别亮，甚至可能烧坏；电压低于额定电压，实际功率小于额定功率，灯泡偏暗。这告诉我们两件事：第一，灯泡的实际功率不是固定的，它随电压变；第二，灯泡的亮度不是由额定功率决定的，而是由它工作时的实际功率决定的。 ‹#› 易错辨析 · 两个功率 灯泡上标的功率，和它现在的功率是一回事吗？ 额定功率 P额 灯泡在额定电压下工作时的功率； 是灯泡出厂时标定的"身份证"； 对同一个灯泡，它只有一个； 比如标着"2.5 V　0.75 W"， 这个值是固定不变的。 vs 实际功率 P实 灯泡在实际电压下工作时的功率； 随灯泡两端电压变化而变化； 对同一个灯泡，它有无数个； 电压不同，实际功率就不同； 灯泡的亮度由它决定。 一句话记住：额定功率是"身份证"，只有一个；实际功率是"当下值"，随电压变。灯泡亮不亮，看实际功率。 1.7.2013 这是考试最爱考的辨析。灯泡铭牌上标的功率是额定功率，是它在额定电压下工作时的功率，对同一个灯泡只有一个值。但实际工作时，电压不一定正好是额定电压，这时候的功率叫实际功率，它可以有无数个，随电压变化。灯泡亮还是暗，不看额定功率，看实际功率。比如一个"220V 100W"的灯泡，如果你只给它加110伏电压，它的实际功率就远小于100瓦，会暗很多。 ‹#› 深入思考 · 滑动变阻器 这个实验里，滑动变阻器到底起什么作用？ 本实验中的作用 ① 主要作用： 改变小灯泡两端的电压， 使灯泡分别在等于、高于、 低于额定电压下工作， 从而测出不同电压下的实际功率。 　② 附带作用：闭合开关前滑片 置于最大阻值处，保护电路。 对比：测电阻时呢？ 在"伏安法测电阻"实验中， 滑动变阻器也是改变电压电流， 但是为了多次测量求平均值， 减小误差。 注意：本实验不能求平均！ 因为不同电压下功率本来就不同。 答题模板："改变小灯泡两端的电压（或改变电路中的电流），以便测出灯泡在不同电压下的实际功率；同时保护电路。" 1.7.2013 考试经常问滑动变阻器在本实验中的作用。标准答案是两点：第一，改变灯泡两端电压，让灯泡在不同电压下工作，从而测出对应的实际功率；第二，闭合开关前滑片放在最大阻值处，保护电路。要注意和伏安法测电阻区分：那个实验里滑动变阻器是为了多次测量求平均减小误差，但本实验不能求平均，因为不同电压下功率本来就不同，求平均没有意义。 ‹#› 安全操作 · 七条纪律 动手之前，这七条一条都不能少 1. 连接电路过程中，开关必须断开。 2. 闭合开关前，滑片要放在阻值最大处。 3. 电流表串联，电流正进负出，选对量程。 4. 电压表并联在灯泡两端，正进负出。 5. 调节电压时不要超过额定电压的 1.2 倍。 6. 读数要快，每次读完及时断开开关，别让灯泡一直亮着。 7. 实验结束先拆电源端导线，再整理器材。 记住两句话：接线时开关断开，闭合前滑片到头。 1.7.2013 实验操作有七条纪律。连接电路时开关必须断开；闭合开关前滑片放到阻值最大处；电流表串联、电压表并联，都要正进负出；调节电压不要超过额定电压的1.2倍，否则灯泡会烧坏；读数要快，读完及时断开开关；实验结束先拆电源端。这几条既是安全要求，也是实验题经常考的填空题。 ‹#› 第五关 · 故障排查 灯不亮、表不对，怎么快速找到毛病？ 看到的现象 故障原因 灯不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压 灯泡处断路（灯丝断/灯座接触不良） 灯不亮，电流表有示数，电压表无示数 灯泡处短路（灯座内两接线柱连通） 移动滑片，两表示数都不变，灯特别亮 滑动变阻器接了上面两个接线柱（接入电阻为0） 移动滑片，两表示数都不变，灯特别暗 滑动变阻器接了下面两个接线柱（接入电阻最大） 闭合开关，电流表指针反向偏转 电流表正负接线柱接反了 闭合开关，电压表指针偏出最大刻度 电压表量程选小了，换大量程 1.7.2013 这张表是实验题的高频考点。最常考的是前两个：灯不亮、电流表没示数、电压表示数接近电源电压，说明灯泡处断路，这时候电压表通过滑动变阻器连到电源两端，测的是电源电压。反过来，电流表有示数、电压表没示数，说明灯泡处短路。滑动变阻器接错也是常考：接上面两个接线柱相当于接了一根导线，电阻为零，灯特别亮；接下面两个接线柱相当于把整个定值电阻接进去，滑片不起作用，灯特别暗。 ‹#› 横向对比 · 两个实验 同样的电路图，测功率和测电阻差在哪？ 对比项 测小灯泡电功率 伏安法测定值电阻 实验原理 P = U I R = U / I 被测对象 小灯泡（电阻随温度变） 定值电阻（阻值基本不变） 多次测量目的 看不同电压下功率与亮度规律 求平均值，减小误差 能否求平均 不能求平均 必须求平均 电路图、器材 完全相同（电源、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、导线） 1.7.2013 这两个实验电路图一模一样，器材也一模一样，但原理和目的完全不同。测功率原理是P=UI，测电阻原理是R=U/I。更关键的区别：测功率时我们是为了观察不同电压下功率和亮度的规律，所以不能求平均；测定值电阻时，因为电阻本身不变，多次测量求平均是为了减小误差。小灯泡的电阻随温度变化，本来就不是定值，所以求平均没有意义。这道对比题在期中期末考试里出现频率极高。 ‹#› 典型例题 · 例 1（数据计算） 三组实验数据，你能算出几个功率？ 在"测量小灯泡电功率"实验中，小灯泡额定电压为 2.5 V。实验中测得三组数据： ① 电压表示数 2.5 V 时，电流表示数 0.30 A； ② 电压表示数 3.0 V 时，电流表示数 0.32 A； ③ 电压表示数 2.0 V 时，电流表示数 0.26 A。 求：(1) 小灯泡的额定功率；(2) 两种实际电压下的实际功率；(3) 何时灯最亮？ 解　(1) 额定功率是灯泡在额定电压下的功率： (2) 3.0 V 时：；　2.0 V 时： (3) 比较三个功率：0.96 W > 0.75 W > 0.52 W。 实际功率越大灯越亮，所以灯泡在 3.0 V 时最亮，在 2.0 V 时最暗。 1.7.2013 这是最基础的计算题。额定功率就是额定电压下的功率，2.5伏乘0.3安，等于0.75瓦。实际功率分别用对应的电压乘电流：3伏时0.96瓦，2伏时0.52瓦。比较三个功率，0.96瓦最大，所以灯泡在3伏时最亮。这道题告诉我们：灯泡亮度由实际功率决定，不是由额定功率决定。 ‹#› 典型例题 · 例 2（故障判断） 灯不亮、表有偏，毛病到底出在哪？ 某同学连接完电路后闭合开关，发现： ① 小灯泡不亮； ② 电流表指针几乎不动（示数接近零）； ③ 电压表指针有明显偏转，示数接近电源电压。 则电路故障可能是（　　） A. 电流表处断路　　　B. 小灯泡短路 C. 小灯泡灯丝断了　　D. 滑动变阻器短路 解析　抓住两个关键现象分头判断： 电压表有示数且接近电源电压 → 说明电压表两个接线柱能通到电源两极，电压表本身没坏； 电流表几乎无示数、灯不亮 → 说明电路中电流极小，是断路而不是短路； 两个条件合起来：电压表串联在电路中测电源电压，电路中几乎没有电流—— 这正是小灯泡处断路（灯丝断了或灯座接触不良）的典型表现。答案选 C。 1.7.2013 故障判断题的解法是"分头判断、合起来定案"。第一步看电压表：它有示数且接近电源电压，说明电压表两头都能通到电源，电压表自己没坏。第二步看电流表和灯：电流表几乎没示数，灯也不亮，说明电路中电流极小，是断路而不是短路。两个条件合起来，就是灯泡处断路——这时候电压表通过滑动变阻器串联在电路里，因为电压表内阻极大，所以电流几乎为零，电流表没示数，灯不亮，但电压表测的是电源电压。答案选C。 ‹#› 课堂即练 · 选一选 学完就用，看看你真懂了吗？ 1. 关于"测量小灯泡电功率"实验，下列说法正确的是（　　） A. 多次测量求平均值，可以减小误差 B. 小灯泡的实际功率越大，灯泡越亮 C. 小灯泡的额定功率随两端电压变化而变化 D. 电压表应该串联在被测电路中 2. 实验中闭合开关后，无论怎样移动滑片，灯泡都很亮，电流表、电压表示数都不变， 故障原因可能是（　　） A. 滑动变阻器断路　　　　　　B. 滑动变阻器接了上面两个接线柱 C. 小灯泡灯丝断了　　　　　　D. 小灯泡发生短路 1.7.2013 两道题。第1题选B：A错，本实验不能求平均；C错，额定功率是固定的，不会随电压变；D错，电压表要并联。第2题选B：灯一直很亮且亮度不变，说明滑动变阻器没有起到变阻作用，且接入电阻为零，这是误把上面两个接线柱接入电路造成的。A滑动变阻器断路灯不会亮；C灯丝断了电流表没示数；D灯泡短路电压表没示数、灯也不亮。 ‹#› 本节小结 · 课后作业 这节课，我们带走五句话 1. 实验原理：P = U I，电压表并联、电流表串联。 2. 分三次测：等于、高于（约1.2倍）、低于额定电压。 3. 灯泡亮度由实际功率决定，实际功率越大灯越亮。 4. 额定功率只有一个；实际功率随电压变，有无数个。 5. 本实验不能对功率求平均。 课后作业： 1. 完成实验报告，按表格填好三组数据并算出三个功率。 2. 思考：把本实验的小灯泡换成定值电阻，多次测量的目的有什么不同？为什么？ 1.7.2013 这节课五句话总结。第一，原理P=UI，电压表并联电流表串联。第二，分三次测：额定电压、约1.2倍额定电压、低于额定电压。第三，灯的亮度由实际功率决定。第四，额定功率只有一个，实际功率随电压变。第五，本实验不能求平均。课后作业：写好实验报告，再思考一个问题——如果把小灯泡换成定值电阻，多次测量的目的有什么不同？为什么？下节课我们讲评。 ‹#› $