9年级下册北师大版物理 第十三章第三节学生实验:探究--小灯泡的电功率 逐字稿-4,290字

  师:同学们好,这节课我们学习初中物理九年级全一册北师大版第13章第三节——探究小灯泡的电功率。电功率是表示电流做功快慢的物理量。这里有个名牌上标有“2.5伏 0.3安”的小灯泡,它的电功率是多少呢?根据上节课所学,我们可以利用公式P = UI来计算,得出小灯泡的电功率为0.75瓦。那么,这个小灯泡只能在2.5伏的电压下工作吗?它的电功率也只能是0.75瓦吗?结合实际情况,我们知道小灯泡可以在低于2.5伏的电压下工作,只是灯泡亮度会暗一些,电功率也小一些;小灯泡也能在高于2.5伏的电压下工作,此时灯泡亮度会亮一些,功率也大一些。那么,小灯泡的实际电功率与额定电功率有什么区别和联系呢?小灯泡的亮度又由什么决定?让我们通过实验来探究一下。

  师:怎样测量小灯泡的电功率呢?由于本次实验要比较小灯泡的实际电功率与额定电功率的区别和联系,所以我们要让小灯泡在不同电压下工作,计算出它的实际电功率与额定电功率并进行比较。因此,测量小灯泡在不同电压下工作的电功率就是本实验的目的。根据上节课的学习,有同学可能会想到利用公式P = W / t,利用电能表测量小灯泡消耗的电能,用秒表记录时间。但是,电能表只能在220伏的电压下工作,而小灯泡的额定电压只有2.5伏,所以我们不能用P = W / t作为实验原理。

  师:又有同学想到,我们可以用电压表测量小灯泡的电压,用电流表测量通过小灯泡的电流,再利用公式P = UI求出小灯泡的电功率。所以,我们把P = UI作为本实验的原理。那我们需要哪些实验器材呢?因为要测量小灯泡的电功率,所以需要一只小灯泡。要让小灯泡在不同电压下工作,就需要电源来提供电压。如何实现让小灯泡在不同电压下工作呢?有同学会想到改变电池节数,或者调节滑动变阻器。但是,一节电池电压为1.5伏,两节电池是3伏,如果想让小灯泡两端电压为2伏或2.5伏,改变电池节数无法实现这个要求。而滑动变阻器接入电路时能连续改变电路中的电压,还能起到保护电路的作用,操作也更方便,所以我们选择滑动变阻器。

  师:根据实验原理,我们需要知道小灯泡两端的电压及通过它的电流,所以需要电压表测量小灯泡的电压,电流表测量通过小灯泡的电流。当然,还需要开关控制电路,用导线把所有器材连接起来。那么,电路图该如何设计呢?请同学们思考一下,结合所需实验器材。变阻器应一上一下串联在电路中,电流表需串联在电路中,电压表要并联在小灯泡两端。所以,我们设计出这样的电路图。大家设计对了吗?下面,请同学们结合电路图,思考这三个问题,想想这次实验的步骤应该是怎样的。问题一:在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该放在什么位置?问题二:如何选择电压表、电流表的量程?依据是什么?怎样连接?问题三:小灯泡的参数对实验有什么帮助?

  师:先看问题一,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在什么位置?为了让滑动变阻器起到保护电路的作用,在开关闭合前,我们要把滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。

  师:再看问题二,如何选择电压表、电流表的量程?依据是什么?怎样连接?我们依据小灯泡铭牌上“2.5伏 0.3安”的字样,电压表选择0 - 3伏量程,并联在小灯泡两端;电流表依据0.3安的字样,选择0 - 0.6安量程,串联在电路中。

  师:最后看问题三,小灯泡的参数对实验有什么帮助?在这次实验中,我们要让小灯泡在不同电压下工作,所以需要调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压低于额定电压、等于额定电压和高于额定电压三种情况,来测量小灯泡的实际电功率。为了测量方便,我们选择低于额定电压值为2伏,高于额定电压值为3伏。要注意,小灯泡在高于2.5伏的情况下工作会有损伤,所以高于小灯泡额定电压时最多不能高于它的1/5倍,并且接入时间要短一些。

  师:实验步骤如下:按照电路图及思考问题正确连接电路。检查电路无误后,测量小灯泡两端电压低于额定电压、等于额定电压、高于额定电压时的电流,并观察小灯泡的亮度。利用公式P = UI计算出各次小灯泡的电功率。在实验过程中,我们需要记录电压值和电流值,观察小灯泡的亮度,最后计算出小灯泡的电功率。所以,我们设计这样的表格。

  师:在实验过程中可能会出现一些故障,比如电流表无示数、电压表无示数或者小灯泡不亮等。请同学们尝试解决,或向老师请教,并把它记录在表格中。下面我们开始进行实验探究。

  师:依照电路图连接好电路,检查无误后,闭合开关。调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为2伏,记录此时电流表示数及灯泡亮度。再调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为2.5伏,记录此时电流表示数及灯泡亮度。再次调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为3伏,记录小灯泡亮度及电流表的示数。实验结束,断开开关。将实验数据记录在表格中。接着,我们计算一下在不同电压下小灯泡的实际电功率。当实际电压为2伏时,小灯泡的实际功率为0.52瓦;当电压等于2.5伏时,实际功率为0.75瓦;当小灯泡两端电压为3伏时,实际功率为0.96瓦。请同学们结合小灯泡的实际电功率0.75瓦,再思考两个问题:一、小灯泡的实际功率和额定功率的区别和联系是什么?二、小灯泡的亮度由什么决定?

  师:通过观察实验数据,我们发现小灯泡的实际电功率并不都等于额定电功率。只有当实际电压等于额定电压时,小灯泡的实际电功率才等于额定电功率,此时小灯泡正常发光。当实际电压小于额定电压时,小灯泡的实际电功率小于额定电功率,小灯泡亮度较暗。当小灯泡两端电压大于额定电压时,小灯泡的电功率大于额定电功率,亮度变亮。所以,我们总结出结论:实际电压等于额定电压时,小灯泡的实际电功率等于额定电功率,小灯泡正常发光;实际电压小于额定电压时,实际电功率小于额定电功率,小灯泡较暗;实际电压大于额定电压时,实际电功率大于额定电功率,小灯泡较亮。由此得出,小灯泡的亮度由实际功率决定。

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