测定小灯泡的电功率.docx

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测定小灯泡的电功率

一、教学任务分析

“测定小灯泡的电功率”专题

二、学习情况分析

“测定小灯泡的电功率”是初中电学部分的重要实验，也是初中学生学习的难点。

近年来上海中考考试频率最高，实验注重考查学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

学生不仅要掌握串联电路的特点、欧姆定律、电功率的计算、电流表电压表的使用及读数、电学实验的操作步骤、实验故障的排除、滑动变阻器的使用、电源的合理选择、表格的设计等，而且需要进行缜密的分析和逻辑推理及计算，对学生能力要求很高。

因此，学生做到准确解答有一定的困难。

为了帮助学生更好的理解并掌握解决此类问题的基本方法，在二轮复习中，把考题按照考察的侧重点归类，逐步增加难度，并与中考衔接。

总结出解决这类综合题的一般解题方法和思路，进一步完善电学知识体系和结构，提高解决问题的能力，达到帮助学生走出题海、切实减轻学生较重的课业负担、培养学生科学的逻辑思维方法的目的。

三、教学目标

在一轮复习中，学习重点在于熟悉实验目的、实验原理、电路图、实验基本操作，且完成了一定量的基础练习。

现阶段学生已对初中电学知识的掌握已比较全面，通过二模考试检测发现学生在以下三方面仍存在困难：

一是根据题目信息还无法规范地、准确地画出实验电路图（或正确连接实物图）；二是依据实验原理和串联电路特点，无法利用公式计算出电流、电压、电阻等相关物理量；三是依据题目给出的实验现象还无法对实验过程中涉及的动态电路、故障判断、实验方法等进行综合分析。

（1）通过对比实验规范操作，能判断实验中常见现象产生的原因；

（2）通过对实验的故障分析与归类，学会解题一般的方法；

四、教学重点及难点

（3）通过对中考和模拟考试中典型例题的分析，指导解题技巧，提高解决问题能力。

教学重点：

实验故障分析和串联电路的特点、欧姆定律的应用。

五、教学设计思路

教学难点：

电学知识的综合应用。

第一轮复习后，学生对“测定小灯泡的电功率”的实验原理、选择实验器材、设计实验方案、设计实验电路图等已有了基本的认识。

第二轮复习课，我们根据学生的学习的三个主要困惑设计四个课时帮助学生梳理知识，提高分析问题和解决问题的能力。

首先，在规范实验操作的基础上，将实验中常见的一些现象与之对比，寻找产生问题的原因。

第二，通过对实验故障分析及排除、错误操作判断及排除，结合电路动态分析，进一步完善电学知识体系和结构，总结出解决这类综合题一般的解题方法；第三，按照近年来此类考题的考察重点归

六、课时安排

类整理，学会根据实验需要，选择器材，进一步提高分析能力、计算能力和逻辑推理能力。

七、教学过程

共四课时：

第1课时实验规范操作及现象分析；第2课时实验故障分析；

第3课时合理选择实验器材；第4课时开放性试题。

第1课时：

实验规范操作及现象分析

一、教学背景

在第一轮复习中，学生对测灯泡功率实验的实验原理、选择实验器材、设计实验方案、设计实验电路图等已有了基本的认识，但是在教学中，发现学生在实验的规范操作和现象的分析上存在一些问题，主要表现在不会审题或者不理解题目中信息所代表的意义。

因此本课时，从现象出发，对照实验的规范操作，解释其产生的原因。

二、设计思路

本课时是单元复习第一课时，主要复习测灯泡功率实验的规范操作和现象分析。

按学生的认知情况，本课时由简单到复杂，从规范操作到现象分析，逐层推进。

通过实例剖析，学会审题，注意题目中的关键字所代表的信息，能学会解决问题的一般方法，为后续实验中的故障分析做准备。

三．教学内容

（一）“测定小灯泡的电功率”实验的规范操作（完成下面实验报告）

实验目的：

测定小灯泡在不同__________的实际电功率

实验原理：

__________

实验器材：

电键，导线，待测小灯（标有3.8V字样），电流表，电压表，_______，______________

实验过程：

1．在方框中画出正确的实验电路图

2．实验前应观察小灯上标有的__________值，电源电压要_________小灯的额定电压（填略小于，等于或略大于）

3．连接电路过程中，电键始终处于_______状态。

电流要从电流表的______接线柱流入，______接线柱流出。

在闭合电键前，应该调整滑片位置，使其接入电路的电阻_________。

4．若小灯的额定功率约为1瓦，那么在本实验中，电压表应选用的量程是____________，电流表应选取的量程是____________。

5．闭合电键，观察小灯的_________以及_________________的示数。

为了使小灯正常发光，此时应该调节滑动变阻器的滑片向_______方向移动，直到______表示数达到______。

6．本实验中要将滑片移动到三个不同位置，使小灯两端的电压分别_______，_______，_______小灯的额定电压，从而测得它在不同电压下的______________。

实验记录：

（完成下表项目栏的填写）

实验序号

小灯亮度

1

------

------

------

稍暗

2

------

------

------

正常

3

------

------

------

稍亮

【例题1】小张、小李两位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验。

实验中使用的小灯规格相同且都标有“2.5V”字样，滑动变阻器都标有“20Ω2A”字样。

1.小张连接的电路如图所示，图中有一根导线未连接，请用笔线代替导线在图中正确连接。

2.小李正确连接电路，实验步骤正确，闭合电键，发现电压表示数为1V，电流表示数为0.1A，则此时小灯发光_____________，实验所用的电源电压为_______V。

闭合电键，移动变阻器的滑片，电压表的示数（选填“变大”或“变小”）；继续移动滑片，当他观察到________________________时小灯正常发光，此时滑片正好位于最大阻值的1/8处，则小灯的额定功率是_____瓦。

小李在观察到小灯正常发光之后，继续向左移动滑片，则小灯发光___________，如果他将滑片移动到最左端，此时电压表示数为__________V。

如果长时间这么做，可能导致的后果是________________________________________________。

分析：

题中“正确连接电路，实验步骤正确，”意味着此时滑片位置在___________处，根据此时的电流表和电压表示数可以计算得到电源电压U=___________________________。

那么当小灯正常发光时，I额=__________________________________________________,

P额=____________________________。

小结：

学会审题时解此类题的关键，“正确连接电路，实验步骤正确”往往是求电源电压或者滑动变阻器最大阻值的途径。

（二）“测小灯泡的电功率”实验中的现象分析

某同学做“测定小灯泡功率”实验，电源电压保持不变。

1）正确连接电路，闭合电键后发现小灯不亮，电流表无示数，电压表有示数，原因是__________________________________________________

2）正确连接电路，闭合电键后发现小灯不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因是__________________________________________________

3）正确连接电路，闭合电键后发现小灯不亮，电流表无示数，电压表无示数，原因是__________________________________________________

4）正确连接电路，闭合电键，无论如何移动滑片，小灯都无法正常发光（太暗），原因是____________________________________________

5）正确连接电路，闭合电键之后，发现小灯非常亮，原因是___________________________

6）连接电路，移动滑片，发现小灯一直很亮，且亮度不变，原因是_____________________

7）连接电路，移动滑片，发现小灯一直很暗，且亮度不变，原因是_____________________

8）连接电路之后，闭合电键，移动滑片，发现当电压表示数变大时灯变暗，电压表示数变小时灯变暗，原因是__________________________________________________________

小结：

解决此类现象分析，必须看清楚题目中所出现的是“正确连接电路”还是“连接电路”。

如果是“正确连接电路”，那么可能是器材发生了故障（包括断路和短路）；如果是“连接电路”，那么这种现象可能是不规范操作（连接错误）造成的。

【例题2】小刚同学做“测定小灯泡的电功率”实验。

实验时所用的电源电压恒定不变，小灯泡上标有“3.8伏”字样，滑动变阻器上标有“20Ω1A”字样。

他连接好电路，闭合电键S，灯L不亮，电压表V有示数。

已知电路中各元件均无断路、短路现象，且各处均接触良好，导致这一现象出现的原因可能是。

小刚经过思考，解决上述问题后，重新进行实验，闭合电键S，电压表和电流表示数分别为2伏和0.2安，但是小灯几乎不亮，导致这一现象出现的原因是。

然后他继续移动滑片P，当小灯正常发光，此时电流表示数如

右图所示，则小灯的额定功率为瓦，此时滑动变阻器

连入电路的阻值为欧。

变式：

小刚同学做“测定小灯泡的电功率”实验，实验用小灯泡

上标有“0.2A”字样。

他正确连接电路，实验步骤正确。

闭合电键时，发现小灯不亮，电流表无示数，电压表的示数为4.5伏，已知电路中各处均接触良好，则此现象可能是造成的。

他解决这一问题之后重新进行实验，闭合电键时，电压表、电流表的示数分别为1.5伏和0.15安，然后他移动滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时，滑片的位置恰好在变阻器的中点上，实验中所用电源电压为伏，所用滑动变阻器的最大阻值为___________欧，小灯泡的额定功率为瓦。

（三）总结

本课时我们明确了“测小灯泡电功率”实验的规范操作，要求在解题时注意审题，抓住有用信息。

对照规范操作，分析产生异常现象的原因。

（四）课后练习

1．某同学用导线把电源（电压为4.5伏）、电键、电流表、标有“20Ω2A”的滑动变阻器、小灯泡连成串联电路进行实验，其中灯泡上只有所标“0.2A”字样清晰可见。

闭合电键后，他调节滑动变阻器的滑片位置，使小灯正常发光，这时，他发现滑片的位置恰好在中点上（即滑动变阻器连入电路的电阻为10欧）。

经过思考、分析，该同学得出了小灯泡的额定功率。

（1）请画出该同学的实验电路图。

（2）简要说明该同学如何判定小灯是正常发光的。

（3）求出小灯泡的额定功率。

（需写出计算过程）

2.小明做“测小灯泡电功率实验”，，小灯标有“0.3A”字样，估计小灯的额定功率在1.2瓦左右，滑动变阻器上标有“50Ω2A”，其它器材均完好。

图b

图a

小明连接的电路如图a所示，图中尚有一根导线未连接，请用笔线代替导线在图中正确连接。

小明正确连接电路，实验步骤正确，闭合电键，移动滑片过程中，发现电流表示数的最大值为0.16安，产生这种现象的原因是。

小明调整器材后，按正确的步骤操作，闭合电键，发现电流表、电压表示数如图b所示，则电源电压是伏。

他继续移动滑片，当小灯正常发光时，滑片的位置恰好在中点上，则小灯的额定功率是瓦。

3．小吴做“测定小灯泡电功率”的实验（小灯泡上标有2.5V字样）。

⑴如图a所示，小吴所连接的实验电路存在连接错误，但只需改动其中一根导线，即可使电路连接正确。

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。

⑵电路连接正确后，闭合电键S，发现小灯泡不亮，但电表指针都向右偏转一个角度，接下来应该进行地操作是。

A更换小灯泡。

B更换电源。

C检查电路是否断路。

D向左移动滑动变阻器滑片P，观察小灯泡是否发光。

⑶实验观察中，当电压表的示数为2.5伏时，小灯泡正常发光，若此时电流表的示数如图b所示，则小灯泡的额定功率为瓦。

4.小俞同学在做“测定小灯泡的电功率”的实验中，所用电源电压为6伏且保持不变，滑动变阻器上标有“20Ω1A”的字样，小灯泡上标有“3.8V”的字样。

该同学正确连接电路，闭合电键后，移动滑片进行实验，在实验的过程中，该同学发现不能精确地测出小灯的额定功率，该同学经过思考，对实验电路略作调整后，重新进行实验。

（b）

（a）

（1）他调整后的电路如图（a）所示，图中尚有两根导线未连接，请用导线完成电路的连接。

（2）当小灯正常发光时，观察到电流表示数如图（b）所示，此时电压表示数为伏，滑动变阻器连入电路中的电阻为欧，小灯的额定功率为瓦。

第2课时：

实验中的故障分析

一、教学背景：

本课所探讨的是如何通过“测定小灯泡的电功率”的实验中遇到的一系列故障问题，让学生参与研究，分类整理，学会分析故障并熟悉此类题型的解题方法。

二、设计思路：

本课中的内容安排主要将实验过程中的故障进行分类，通过例题和变式的形式来加以区分，然后通过适当的练习来加以巩固。

故障的类型主要分为器材出现故障、电路的连接错误和器材选择不当三类，重点是能分析故障并得到相应关键物理量，计算出小灯泡的电功率。

三、教学内容：

（一）引入：

演示实验

1.在“测定小灯的电功率”的实验中，正确连接电路。

学生观察实验现象并判断故障。

（1）闭合开关后，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表指针却偏转很大，则可能是。

（选填“小灯断路”或“小灯断路”）

（2）若电路中所有元件均完好，闭合开关后，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表指针却偏转很大，则电路的故障可能是。

2.归纳：

造成电表示数非正常变化的原因可能是由于元件本身的故障和元件连接的错误或器材选择不当所造成的。

（二）典型例题：

【例1】小海同学在“测定小灯泡功率”的实验中，电源电压6伏且保持不变，滑动变阻器上标有“20Ω2A”的字样，所用小灯泡的额定电压为3.8伏，额定功率在1.5瓦以内。

他电路连接正确，实验步骤正确。

（1）请在图1（A）中的圆圈内填上适当的电表符号。

（2）当滑动变阻器的滑片P移在b端时，他闭合电键S，发现电流表示数为0.2安，但电压表无示数，把电压表换一个量程，仍无示数，电路故障可能是。

该同学经过思考、分析后，重新进行实验，移动滑片P，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图1（B）所示，则小灯的额定功率为瓦。

此时滑动变阻器连在电路中的电阻为

欧。

（保留一位小数）

【解题方法】电流表有示数，电压表示数为0，可知是小灯短路。

此时根据电流表示数求得滑动变阻器最大阻值为30欧。

变式：

上题中如果刚闭合电键时灯不亮，电流表无示数，电压表示数是6伏，若电路中只有一处故障且只发生在小灯或滑动变阻器上，电路故障是。

电源电压为伏。

【小结】本类题型是较为普遍的用电器故障引起的。

需要正确了解2个用电器的故障类型及导致的电表示数变化，进而求得电源电压或滑动变阻器的最大阻值。

【例2】某同学在“测定小灯泡功率”的实验中，所用电源因电池陈旧而电压未知，但其电压高于小灯泡的额定电压。

滑动变阻器标有“2A20Ω”字样，标有“2.5V”字样且规格相同的小灯泡若干个，他按照图所示的电路，按正常操作步骤进行实验。

当P移在b端时，他闭合电键，发现电压表无读数，电流表读数为0.28安，灯不亮。

移动滑片P灯仍不亮，断开电键，换一个新的小灯泡，再闭合电键，灯亮，电流表读数减少，但电压表无读数。

把电压表换一个量程，仍无读数。

该同学经过思考、分析后，重新进行实验，使小灯泡正常发光，此时P的位置恰好在滑动变阻器的中点上。

（1）简述产生上述实验故障的原因。

（2）求出小灯泡的额定功率。

【解答】

（1）电压表损坏；第一个小灯短路。

（2）0.775W。

变式：

某同学在“测定小灯泡功率”的实验时，所用滑动变阻器标有“20Ω2A”字样，甲、乙两灯分别标有“3.8V”和“2.5V”字样。

该同学先把甲灯接入电路，但闭合电键后，无论怎样移动滑片P，灯始终不亮，电压表示数为4.5伏。

然后该同学把甲灯取下，换上乙灯重新实验，乙灯发光，当他把滑片移到中点处时（即变阻器接入电路的电阻为10欧），乙灯正常发光。

（1）试分析甲灯不能发光的可能原因。

（2）简述判定乙灯正常发光的理由。

（3）求出乙灯的额定功率。

【解答】

（1）甲灯灯丝断路。

（2）乙灯两端电压为2.5V。

（3）0.5W。

小结：

此类题型也是由于元件的故障引发的，但有时故障不一定发生在用电器上，也有可能存在多处故障，而且结合了替换小灯，需进行前后对比，结合故障信息，求得相应物理量。

【例3】某同学在“测定小灯泡功率”的实验中，器材完好，小灯泡标有4.5伏字样。

连接完电路后，电压表、电流表示数均为零，闭合电键后，两表示数分别为10伏和0.2安，调节滑动变阻器滑片P，发现两表示数均不变，且小灯泡亮度很暗。

该同学立即切断电键检查电路，然后按要求正确连接并操作，再次闭合电键，两表示数分别为2伏和0.2安，然后边思考边操作，直至灯泡正常发光，滑动变阻器滑片正好在中点上。

（1）画出该同学一开始连接的电路图。

（2）滑动变阻器的最大电阻。

（3）正确连接并操作，再次闭合电键时小灯的电功率。

（4）求出小灯泡的额定功率。

小结：

此类题型是由于电路的连接错误引起的电流、电压表的非正常示数变化，所以正确判断故障的类型是解此类题型的前提，从而得到电源电压。

（三）总结：

由电路故障引起的电流、电压表的非正常示数变化所引申出的小灯功率题型往往需要正确判断故障的类型，而闭合电建瞬间两个电表的示数是至关重要的信息，价值在于可以求得电源电压或滑动变阻器最大阻值，为求得小灯额定功率服务。

（四）板书设计：

一、器材出现故障

二、电路的连接错误或器材选择不当

（五）课后练习

1.小刚做“测定小灯泡的电功率”的实验，所用电源电压为6V不变，小灯泡上标有“3.8V”字样，滑动变阻器标有“10Ω、1A”字样。

（1）图1为小刚同学设计的实验电路，其中有一根导线尚未连接，请用笔画线代替导线，补上后要求：

滑片P向右移动时灯变亮。

（2）小刚正确地连接好电路，并按正确的顺序操作，闭合电键后发现小灯泡不亮，小刚提出了三种猜想：

A．可能灯丝断了。

  B．可能是变阻器开路。

 C．可能是小灯泡短路。

并设计了下表做进一步的故障分析，请你帮助小刚完成下表的填写。

（3）排除故障后，小刚重新进行实验，当滑动变阻器的滑片P移到中点时（即接入电路的电阻为5Ω），电压表示数为3.8V，则小灯的额定功率为瓦。

2.小明和小红二位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验。

实验中使用的小灯标有“2.5V”字样，滑动变阻器标有“20Ω2A”字样。

（1）小明连接的电路如图2所示，图中尚有一根导线未连接，请用笔线代替导线在图中正确连接。

要求：

若将变阻器的滑片向右移动，闭合电键S后，能使它接入电路中的电阻最大。

接着他按照正确步骤进行实验，闭合电键后，发现小灯发光较暗，电流表、电压表的示数如图3（a）、（b）所示，他所用的电源电压为伏。

接着他移动变阻器的滑片，当观察到电压表的示数为伏时，小灯正常发光。

若此时变阻器的滑片恰好在中点上（即它接入电路的电阻为10欧），小灯的额定功率为瓦。

（2）小红正确连接电路，闭合电键，移动变阻器的滑片，观察到小灯始终不亮，电压表的示数为零。

若电路中只有一处故障且只发生在小灯或滑动变阻器上，电路中存在的故障可能是

（请将所有可能填写完整），小红想通过电流表的示数进一步确定故障，请判断他能否查找出电路的故障，并说明理由。

3．小明和小红二位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验。

实验中使用的小灯均标有“3.8V”字样，所用电源和滑动变阻器相同。

①小明按图4（a）正确连接电路，并将变阻器的滑片移至最右端。

闭合电键后，三个电表的示数如图4（b）、（c）、（d）所示，则他们所用的电源电压为伏。

接着他移动变阻器的滑片，当小灯正常发光时，观察到变阻器的滑片恰好在中点上（即它接入电路的电阻为最大阻值的一半），小灯的额定功率为瓦。

②小红连接的电路如图5所示，图中尚有一根导线未连接，请用笔线代替导线在图中正确连接。

要求：

闭合电键S后，能使变阻器接入电路中的电阻最大。

正确连接电路后，小红闭合电键，电路正常工作。

一段时间后，三个电表中只有一个电表的示数变大。

若电路中只有一处故障，且只发生在小灯L或变阻器R上，则示数变大的电表可能

是（选填“A”、“V1”或“V2”），此时电路中存在的故障可能是。

图5

4.某同学做“测定小灯泡的电功率”实验，所用电源由若干节普通新干电池串联组成，滑动变阻器上标有“50欧2安”字样，待测小灯上标有“0.2安”字样，其额定功率大于0.5瓦。

他正确连接电路,并按正确的步骤进行实验操作。

当闭合电键时，观察到电流表示数为0.12安，但小灯却不发光，电压表也无示数。

（1）在图5所示电路的○内，填上适当的电表符号，使其成为正确的实验电路。

（2）若电路中只有一处故障，且只发生在滑动变阻器或小灯上，则电路发生故障的元件及故障类型是________________。

实验所用电源由_________节干电池串联组成。

（3）该同学用规格相同的元件换下发生故障的元件后重新进行实验。

当调节滑动变阻器的滑片最终使小灯正常发光时，发现电路中两个电表的指针偏离零刻度线的角度恰好相同。

①该同学判断小灯正常发光的依据是观察到________________________________。

②待测小灯泡的额定功率为___________瓦。

（需要写出计算过程）

第三课时合理选择实验器材

一、教学背景：

根据实验过程和现象，对实验故障进行分析和排除，并运用欧姆定律、串联电路的特点进行电功率的计算的基础上。

进一步增加难度，与中考衔接，提高学生解决问题的能力。

二、设计思路：

本课时的例题和练习题只涉及到一个器材的选择，如滑动变阻器的选择、或小灯的选择、或电源电压的确定，解决了器材的选择问题之后，再运用电学知识即可顺利求出小灯的电功率，并且是第四课时开放性试题的学习基础。

三、教学内容

（一）引入（复习提问：

灯泡的亮暗程度是由什么决定的？

）

（二）典型例题

【例1】甲、乙两同学分别做“测定小灯泡的功率”实验，电源电压都为6伏且不变，滑动变阻器上都标有“20Ω2A”，待测两小灯的额定电压相同，但额定电流分别为0.35安、0.2安。

他们各自正确连接电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，直至小灯正常发光。

此时观察到乙同学的小灯比甲同学的小灯亮，且乙同学的滑动变阻器滑片恰好在中点上（即滑动变阻器连入电路的电阻为10欧）。

求：

（1）乙同学所用小灯的额定电流。

（2）乙同学所用小灯的额定功率。

（3）甲同学所用小灯正常发光时，滑动变阻器连入电路的电阻值。

【解题方法】根据两小灯额定电压相等，小灯正常发光时乙灯比甲灯亮可知，乙灯的额定电流为0.35安，此时滑动变阻器滑片恰好在中点可知道滑动变阻器两端电压为3.5伏，则小灯两端电压为2.5伏，即两灯的额定电压为2.5伏。

甲灯的额定电压和电流都知道了，则甲灯正常工作时滑动变阻器两端电压为3.5伏，通过滑动变阻器的电流为0.2安，就可知滑动变阻器的阻值了。

解：

（1）