第十八章

電功率第3節(jié)

測(cè)量小燈泡的電功率第2課時(shí)

特殊法測(cè)量小燈泡的電功率科學(xué)思維把握用等效替代法處理缺電流表或者電壓表的特殊情況下，測(cè)量小燈泡的電功率的方法。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)實(shí)際問題勇于轉(zhuǎn)換視角、設(shè)計(jì)解決問題的方法的科學(xué)態(tài)度，樹立利用物理知識(shí)解決問題的責(zé)任感。重難點(diǎn)伏安法測(cè)電功率需要的測(cè)量儀器為電流表和電壓表，如果遇到電流表或者電壓表缺失損壞的情形，我們能不能設(shè)法測(cè)量小燈泡的電功率呢？問題引入如圖所示，是我們應(yīng)用最常規(guī)的伏安法測(cè)小燈泡的電功率的電路圖，由圖可知，根據(jù)P=UI，我們直接利用電壓表和電流表分別測(cè)量U、I，就可以得到小燈泡的電功率。思考：1.沒有電流表的情況下，你能選擇適當(dāng)?shù)钠鞑臏y(cè)量出小燈泡中的電流，從而得到小燈泡的電功率嗎？2.沒有電壓表的情況下，你能選擇適當(dāng)?shù)钠鞑臏y(cè)量出小燈泡兩端的電壓，從而得到小燈泡的電功率嗎？任務(wù)一、討論特殊法測(cè)電功率總結(jié)：（1）缺電流表：將小燈泡、定值電阻（阻值已知）與滑動(dòng)變阻器設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，在定值電阻兩端并聯(lián)一個(gè)電壓表，利用串聯(lián)電路各部分電流相等，計(jì)算出通過小燈泡的電流，從而得到小燈泡的電功率；（2）缺電壓表：將小燈泡與定值電阻（阻值已知）設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路，滑動(dòng)變阻器接入干路，在定值電阻所在支路串聯(lián)一個(gè)電流表，利用并聯(lián)電路各支路電壓相等，計(jì)算出小燈泡兩端的電壓，從而得到小燈泡的電功率；

任務(wù)一、討論特殊法測(cè)電功率

任務(wù)二、缺電流表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率思考缺電流表情況下如何測(cè)量小燈泡的額定功率？基本方法電壓表也可以與其他元件并聯(lián)，請(qǐng)同學(xué)們推導(dǎo)出燈泡額定功率表達(dá)式。任務(wù)二、缺電流表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率（1）已知小燈泡額定電壓為U額，多給兩個(gè)開關(guān)及一個(gè)阻值為R0的定值電阻。實(shí)驗(yàn)步驟及表達(dá)式：①閉合S、S1，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為U額；②斷開S1，閉合S、S2,保持滑片位置不變，讀出電壓表的示數(shù)為U1。③小燈泡額定功率的表達(dá)式任務(wù)二、缺電流表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率。①將電壓表調(diào)零，斷開開關(guān)，按電路圖連接實(shí)物電路；②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)R2的滑片到a端，調(diào)節(jié)R1的滑片，使電壓表的示數(shù)為U額；③保持R1的滑片位置不變，將R2的滑片移到b端，讀出電壓表的示數(shù)U；④小燈泡額定功率的表達(dá)式（2）已知小燈泡額定電壓為U額，多給一個(gè)最大阻值為R2的滑動(dòng)變阻器。實(shí)驗(yàn)步驟及表達(dá)式：任務(wù)二、缺電流表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率。（3）已知小燈泡額定電壓為U0，多給兩個(gè)開關(guān)和一個(gè)變阻箱。實(shí)驗(yàn)步驟及表達(dá)式：

任務(wù)二、缺電流表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率如圖所示，定值電阻R的阻值已知，小燈泡額定電流為I0。（1）閉合開關(guān)S1，S擲向2，移動(dòng)滑片P，使電壓表的示數(shù)為I0R；（2）S擲向1，保持滑片不動(dòng)，記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U；（3）小燈泡額定功率的表達(dá)式：P額=（U－I0R）I0。方法拓展任務(wù)二、缺電流表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率思考

缺電壓表情況下如何測(cè)量小燈泡的額定功率？已知燈泡額定電流為I額，將電阻R0與燈泡并聯(lián)，閉合開關(guān)并調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使得串聯(lián)在燈泡所在支路的電流表示數(shù)為I額；保持變阻器滑片位置不變，再將電流表串聯(lián)在R0所在支路，讀出示數(shù)I0；則小燈泡的額定電壓U額=U0=I0R0，由此可得小燈泡的額定功率P額=U額I額=I額I0R0。任務(wù)三、缺電壓表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率基本方法任務(wù)三、缺電壓表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率電流表也可以與其他元件串聯(lián)，請(qǐng)同學(xué)們推導(dǎo)出燈泡額定功率表達(dá)式。

任務(wù)三、缺電壓表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率

任務(wù)三、缺電壓表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率（3）已知小燈泡額定電流為I額，多給一個(gè)變阻箱和一個(gè)開關(guān)。實(shí)驗(yàn)步驟及表達(dá)式:①只閉合S1，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為I額；②斷開S1，閉合S2，滑片不動(dòng)，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表示數(shù)為I額時(shí)，讀出電阻箱連入電路中的電阻R。③小燈泡額定功率的表達(dá)式P額=I額2R。任務(wù)三、缺電壓表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率方法拓展任務(wù)三、缺電壓表情況下，如何測(cè)量小燈泡的額定功率如圖所示，定值電阻R的阻值、小燈泡的額定電流I0已知，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①閉合開關(guān)S1，S擲向1，移動(dòng)滑片P，使電流表的示數(shù)為I0；②S擲向2，保持滑片不動(dòng)，記下電流表的示數(shù)I；③小燈泡的額定功率的表達(dá)式：P=I0（I－I0）R。

思考任務(wù)四、如何用電能表測(cè)量電功率

1．小燈泡的額定電壓已知、定值電阻R0的阻值已知，小明設(shè)計(jì)了四種不同的方案打算測(cè)量小燈泡的額定功率，在電路不能重新拆接的條件下，其中不能夠測(cè)出小燈泡額定功率的是（）ABCDB2．某小燈泡的額定電壓為2.5V，圖甲是測(cè)量該燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)電路。（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲所示的電路連接完整。（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最

（填“左”或“右”）端。

右（3）當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，電流表示數(shù)為0.2A，小燈泡的額定功率為

W。（4）在缺少電流表的情況下，琳琳同學(xué)用圖乙所示的電路測(cè)量另一個(gè)額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率。①僅閉合S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2滑片至某一位置，使電壓表示數(shù)為2.5V。②在保持

的情況下，僅閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱R1使電壓表示數(shù)為

V，此時(shí)R1接入電路的阻值為25Ω。③該小燈泡的額定功率為

W。0.5滑片位置不動(dòng)2.50.253．同學(xué)們?cè)凇皽y(cè)量小燈泡的額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，選擇了額定電壓U額＝2.5V的小燈泡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（1）某小組連接了如圖甲所示的電路，若閉合開關(guān)，電壓表的指針將

（填“正向偏轉(zhuǎn)”“反向偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）。檢查電路后，發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤。請(qǐng)?jiān)阱e(cuò)誤的導(dǎo)線上打“×”，再用筆畫線代替導(dǎo)線在圖中改正過來（導(dǎo)線不允許交叉）；不偏轉(zhuǎn)

（2）排除故障后，閉合開關(guān)，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，為了測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向

（填“左”或“右”）移動(dòng)。當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為

W；（3）另一小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)電流表已經(jīng)損壞，于是他們向老師借來一個(gè)阻值為R0的定值電阻和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，利用如圖丙所示的電路，也測(cè)出了小燈泡的額定功率。請(qǐng)將下列兩個(gè)主要操作步驟中空缺的部分補(bǔ)充完整：左0.75①閉合開關(guān)S，將S1接b，移動(dòng)滑片P直至電壓表的示數(shù)為U額；②滑片P

，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為U；則計(jì)算小燈泡額定功率的表達(dá)式P額＝

。（用U額、U和R0表示）不動(dòng)，保持開關(guān)S閉合，將S1接a

4．同學(xué)們到實(shí)驗(yàn)室做“測(cè)量小燈泡電功率”的分組實(shí)驗(yàn)，被測(cè)小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時(shí)的電阻約為10Ω。小華選定了實(shí)驗(yàn)器材（圖甲所示），并將其中的部分器材進(jìn)行了連接。（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖中的器材連接成完整的電路。（2）閉合開關(guān)S前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到阻值最大端。閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表和電壓表均有示數(shù)，接下來首先應(yīng)該操作的是

（填序號(hào)）；A.檢查開關(guān)是否閉合B.檢查電壓表是否斷路C.移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，觀察小燈泡是否發(fā)光D.更換小燈泡C（3）確認(rèn)電路連接無誤后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P到某一位置，電壓表的示數(shù)如圖乙所示。若要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖甲中滑動(dòng)變阻器滑片P向

移動(dòng)，直到電壓表的示數(shù)為2.5V；（4）圖丙中的I﹣U圖像是根據(jù)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制而成，根據(jù)圖像可得小燈泡的額定功率為

W，圖丙所示的I﹣U圖像不是直線的原因是

；0.5燈泡的電阻隨溫度的變化而變化右（5）完成上面實(shí)驗(yàn)后，小明還想測(cè)某未知電阻Rx的阻值，但身邊的電壓表徹底壞了，于是他設(shè)計(jì)了如圖丁所示的電路（滑動(dòng)變阻器最大阻值為R0，電源電壓未知且不變），請(qǐng)幫他把缺少的步驟補(bǔ)全，并寫出Rx的表達(dá)式，實(shí)驗(yàn)步驟：①閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端，記錄電流表示數(shù)I1；②閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b端，記錄電流表示數(shù)I2；③寫出待測(cè)電阻的表達(dá)式：Rx＝

（用已知量和測(cè)量量符號(hào)表示）。

5．某小燈泡的額定電流為0.3A，圖甲是小明測(cè)量該燈泡功率的實(shí)驗(yàn)電路。（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲中的電路連接完整；（2）閉合開關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，若圖中導(dǎo)線M發(fā)生了斷路，則在調(diào)節(jié)滑片的過程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為

V、電流表的示數(shù)為

A；（3）小明將滑片移至某處時(shí)，兩電表的示數(shù)如圖乙所示，小燈泡的功率為

W；300.36（4）為測(cè)量該小燈泡的額定功率，小強(qiáng)設(shè)計(jì)了圖丙所示實(shí)驗(yàn)電路，所用電源電壓恒定（未知），R1、R2均為電阻箱（0～999.9Ω）；①