第三节-测小灯泡的电功率.doc

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第3节 测量小灯泡的电功率
【教学目标】
知识与技能
1、知道测量小灯泡功率的原理，会测小灯泡的额定功率和实际功率；
2、加深对电功率的理解，进一步理解额定功率和实际功率的区别。
3、巩固电流表、电压表、滑动变阻器的使用操作技能。
过程与方法
1、通过实验，培养学生设计实验的能力、实验操作能力、分析处理数据的能力。
2．通过测量发现小灯泡的电功率随它两端的电压而改变，并探究掌握其变化规律，体验小灯泡在不同电功率下的工作状态。
情感态度与价值观
1.通过学习过程中的讨论和交流，养成学生合作学习的意识学生实事求是的科学态度
2．通过认识用电器正常工作和不正常工作对用电器的影响，养成学生科学使用用电器的意识。
【教学重点】
1、会测量小灯泡的电功率
2 、实际功率和额定功率的理解
【教学难点】
1、 测量小灯泡功率的实验方案的设计和制定。
2、电流表、电压表、滑动变阻器的正确使用。
【教学准备】
教师准备：多媒体、电路示教板、实物展台
学生每组准备（共分12组）：电源、3.8V小灯泡（带灯座）、开关、电流表和电压表、滑动变阻器，导线若干、发光二极管（和灯泡亮度相当）。
【教学过程】
教 学 过 程
教学内容
教 师 活 动
学 生 活 动

一、创设情境，引人新课

【演示实验】出示标有“3.8V”小灯泡，提问：你知道“3.8V”表示什么意思吗？
把3.8V小灯泡分别接在3V和4.5V的电源上，让学生观察：你看到什么实验现象？

【导入新课】同一个灯泡接在不同的电源上，为什么亮度不一样呢？小灯泡的亮度跟它的实际功率之间又有什么关系呢？我们这节课就学习测量小灯泡的电功率。
板书课题：§18.3 测量灯泡的电功率
（设计意图：以现象激发兴趣，用问题产生困惑，体现从生活到物理的认知过程。）
思考，回答：表示这个灯泡的额定电压是3.8V。
认真观察实验现象，回答：亮度不一样，当接在3.8V的电源上时，灯泡较暗，接在4.5V的电源上时，灯泡较亮。

带着强烈的求知欲开始本节课的学习。

二、探究过程

实验目的和原理

设计实验

1、设计电路图

2、设计记录表格

3、实验步骤

进行实验

1、连接电路

2、实验操作，收集数据

分析论证
得到结论

评估

拓展延伸

【过渡问题】小灯泡的实际电压有很多，对应的实际功率也有很多，为了全面地看清小灯泡的电功率变化情况，我们需要测量多种情况下的实际功率大小，你认为需要测量哪些电压下的功率？

强调：为防止烧坏灯泡，灯两端的实际电压不可高于额定电压过多，为额定电压的1.2倍即可。

【目的和原理】根据上面的分析，你能说出本实验的目的和原理分别是什么吗？
在学生回答的基础上，总结并出示实验目的和原理。
【设计实验】引导学生逐步完成下列实验设计：
一、设计电路图
你能根据实验目的和原理设计出实验电路图吗？为避免出现不必要的偏差，提出下列问题帮助学生思考：
1、根据实验原理，实验中要测量哪些物理量？
2、电流表和电压表应该分别连在什么位置？
3、为了测量灯泡在不同电压下的电功率，实验中需要改变灯泡两端的电压，有哪些方法可以改变灯泡两端的电压？最好采用哪种方法？

4、你能根据实验要求，画出电路图吗？
教师利用实物展台展示各小组具有典型性的电路图，并让学生对这些电路图进行分析、讨论和评价，逐步设计出本实验的电路图。

二、设计记录表格
1、所用灯泡的额定电压是多少？为了不使灯两端的电压过多的超过额定电压，实验中电源电压应该是多少？

2、实验中，应记录哪些实验数据？

3、根据上面的分析，你能设计出实验记录表格吗？
灯的规格
电压（V）
电流
（A）
电功率
（W）
灯的发光情况

U=U额

U>U额

U<U额

把各小组设计的记录表格用实物投影仪进行展示，组织学生讨论，逐步完善记录表格。
三、设计实验步骤
根据实验要求，你认为实验步骤是什么？
先让学生在组内和班内展示实验步骤，然后师生共同逐步形成最终方案：
1、根据电路图连接实物电路。
2、合上开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压3.8V，观察小灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数。
3、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为额定电压的0.8倍即3V，记录电流表示数，观察灯泡发光情况。
 4、调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压值的1．2倍即4.5V，观察灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数。
 5、断开开关依次拆除电路，整理仪器。
（设计意图：利用小组讨论和学生自我思考结合，在老师的引导下设计探究实验，保证了实验设计的可靠性和可行性，同时也激发了学生的探究热情，利于学生科学实验素养的形成。）
【进行实验】组织学生进行实验，注意巡回指导，温馨纠错。
一、连接电路
为提高学生的实验效率，避免出现不必要的错误，出示下列问题的提示，指导学生根据电路图连接电路：
1、 1、根据电路设计，本实验需要哪些器材？检查所给的器材是否够用。

2、在连接电路时，应该怎样连接滑动变阻器？开关处于什么状态？闭合开关前，滑片要放在什么位置？
3、电流表和电压表的正、负接线柱的连接是否正确？
4、你选用的电流表和电压表的量程是否合适？

展示小组的连接电路，对出现的连接错误进行集体讲评。
温馨提示：请同组的同学互相检查一次，确保无误。
（设计意图：培养学生设计实验和连接电流表、电压表和滑动变阻器的能力。）
二、实验操作，收集数据
指导学生进行实验操作，教师巡视，温馨纠错。
小灯泡的规格
电压（V）
电流
（A）
电功（W）
灯的发光情况

3.8

3.8

3

4.5

强调：在实验之前，要先弄清滑片向哪个方向移动才能使灯泡两端的电压发生相应的变化。
【分析论证 得出结论】学生实验完成后，计算表中每次灯泡功率，回答下面的问题：
1、小灯泡在什么情况下正常发光？在什么情况下小灯泡比正常情况更亮？什么情况下小灯泡比正常情况下暗？

2、计算小灯的电功率，分析数据，灯泡亮度变化的原因是什么？灯的亮度取决于什么
3、小灯泡实际消耗的电功率一定等于额定功率吗？
（设计意图：培养学生的实验操作能力和分析问题的能力。）
【评估交流】请同学们对实验过程进行回顾和分析，思考：
1、在实验过程中还有没有不合理的地方？你是如何改进的？
2、操作中有没有什么失误或故障？你是如何解决的？
3、测量结果有哪些误差？你是如何尽量减小的？
……
【想想做做】选择亮度与小灯泡相当的发光二极管，测量加在它两端的电压和通过它的电流，计算它的电功率。调节加在它两端的电压，获得几组数据。将所得的电功率数值与小灯泡相比，在亮度相当的情况下，哪一个的电功率较小？
（设计意图：培养学生知识的综合运用能力，引导学生关注实际问题。）
【拓展延伸】测量小灯泡的电功率和上一章学习的“伏安法测电阻”相比，两个实验有什么相同点和不同点？
“伏安法”测电阻也是要求测三次,和这个实验中的测三次目的一样吗?能否依据三次测量数据计算小灯泡的平均功率，为什么?
（设计意图：引导学生通过比较总结归纳两个实验存在的异同点，易于学生的理解和接受。）
思考，组内讨论，分别测量以下三种情况下的实际功率：
（1）使小灯泡在额定电压下发光，测出其功率，观察小灯泡亮度。 
（2）使小灯泡两端电压低于额定电压，测出其功率，并观察小灯泡亮度。
  （3）使小灯泡两端电压高于额定电压，测出其功率，并观察小灯泡亮度。
思考，回答：
实验的目的是测量小灯泡的额定功率和实际功率。
实验的原理是P=UI。

在老师的引导下，积极思考，讨论交流，自主逐步完成
实验设计。

1、需要测量灯泡两端的电压和通过它的电流。
2、电流表串联在电路中，电压表与小灯泡并联。
3、可以改变换电源电压或使用滑动变阻器。最好在电路中串联滑动变阻器，通过改变滑动变阻器滑片的位置来改变灯泡两端的电压。
4、设计出电路图：

思考，根据提示，设计表格：
1、灯泡的额定电压是3.8V ，电源电压应该是三节电池串联，即4.5V
2、应记录灯泡的规格、灯泡两端的电压、通过灯泡的电流、灯泡的功率和灯的发光情况。
3、试着画出并逐渐完善记录表格。

根据实验要求，先在组内展示实验步骤，然后小组代表在全班展示，其余小组进行补充、完善，形成最终方案。

在思考下列问题的基础上，连接电路：

1、实验器材：学生电源、3.8V的小灯泡，开关，学生用电流表、电压表，滑动变阻器，导线若干。
2、一上一下，滑片应滑到阻值最大处。

3、注意正确连接电流表和电压表的正、负接线柱。
4、电流表使用0-0.6A的量程,电压表使用0-15V的量程。

小组合作分工，认真连接电路，对出现的错误能够及时发现和改正，然后组间展示，加强实验操作能力。

组内明确分工，认真进行实验，并注意观察现象和记录数据。

计算功率，然后观察数据讨论，得出结论：

1、当小灯泡U实=U额时，P实=P额，正常发光；当小灯泡U实>U额时，P实>P额，较亮；当小灯泡U实<U额时，P实<P额，较暗。
2、原因是灯泡的实际功率发生了变化，灯的亮度取决于灯的实际电功率。
3、小灯泡的功率不一定等于额定功率。

对实验过程进行反思，对出现的问题提出改正措施。

和测量灯泡功率同样的方法，利用发光二极管进行实验，获取数据，分析结果，得出结论：发光二极管的电功率更小。

回忆“伏安法测电阻”的知识，并和本次实验进行比较，积极发表自己的意见，得出异同点。
“伏安法”测电阻中，三次测量是为了求电阻的平均值，减小误差，而本次实验中，灯泡的实际功率随其两端电压的改变而改变，所以求功率的平均值没有意义。
反馈练习
出示练习题，见附件1
独立完成反馈练习
三、课堂
小结
回顾本节课你学到了什么？你还有什么疑惑？师生共同解决和总结：
实验目的→实验原理→设计实验→进行实验→分析论证→得出结论→评估交流→反馈练习
（设计意图：培养学生归纳总结及自省能力，提高学生参与意识，学会展示我。）
学生讨论发言，梳理本节知识要点，解除疑惑。
四、课堂
检测
老师巡视、讲评。
完成检测题，见附件2
五、布置作业
见附件3
课后完成。
【板书设计】
第三节 测量小灯泡的电功率
一、实验目的：测量小灯泡的额定功率和实际功率
二、实验原理：P=UI
三、实验器材：
滑动变阻器的作用：改变灯泡两端的电压
四、设计实验：

五、进行实验：
  次数
要求
亮度
电流
(A)
电压
(V)
电功率(W)
1
U实=U额

2
U实>U额

3
U实<U额

六、结论：
（1）不同电压下，小灯泡的功率不同。实际电压越大，小灯泡功率越大。
（2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。
【教学反思】
一、案例的“亮点”
1.实验探究过程分为三个阶段：第一阶段是引导学生设计探究测量小灯泡的额定电功率的实验方案，第二阶段是探究小灯泡的实际电功率跟它两端电压的关系，第三阶段作为巩固，测量并比较亮度相同的发光二极管和小灯泡的电功率的大小，这样的实验顺序分散了教学重点、难点，可以逐个突破。
2、采取开放式实验的形式。从实验设计、进行实验、总结归纳到交流评估都是在老师出示问题后，让学生在充分思考的基础上，引导学生自主完成，给学生提供充足的思考空间、探究空间、展示空间，调动了学生的积极性，让学生真正成为课堂的主人，同时培养学生分析问题、解决问题和实验探究能力。
二、教学中易出现的问题
1. 部分同学对于电流表、电压表和变阻器的使用方法不熟悉，特别是在接线过程中由于导线接触不良出现电路故障，花费时间较多；有的在做实验时没有严格按照规定去做，损坏了小灯泡，没有得出实验数据。
2.在设计实验方案上用时较长，在探究实验用时有些少，反馈练习环节有些仓促，在整个教学环节上显得“头重脚轻”。
3.发光二极管与小灯泡两者的亮度比较不是很明显，各组观察情况不一致，导致各小组的测量数据误差较大。
附件1：反馈练习
在测定小灯泡电功率的实验中，选用的电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大；连线不得交叉。
（2）小宇同学闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数（如图乙所示）为　 　V，若他想测量小灯泡的额定电功率，应将图甲中滑动变阻器的滑片P向　 　（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为 。
（3）小宇同学继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I﹣U关系图象，根据图象信息：小灯泡两端电压是1.5V时，其电阻是_______Ω；灯泡的额定功率是_______W。还可以得出：小灯泡的实际电功率随实际电压的增大而　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）小叶同学按同一电路连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，检查后发现连线正确，请你找出她在实验中两个操作不当之处是： ①　 ；②　 。
参考答案：（1）如图甲 （2）2.2 ；B；2.5V （3）10；0.5；增大
（4）①连接电路时开关没有断开；②滑动变阻器的滑片没有置于最大阻值处。

附件2：课堂检测

1.如图所示的电路中，电源电压保持不变。闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，下列判断正确的是（ ）
A．电流表示数变大，电压表示数变小
B．电流表示数变大，电压表示数变大
C．电流表示数变小，电压表示数变大
D．电流表示数变小，电压表示数变小
2、一只灯泡标有“220V 100W”字样，把它接入110V电路路中，它的实际功率是_____。
3、某电度表盘上标有“3000revs/(kW·h)”，单独开动某一用电器时，电度表的转盘在100秒内转5转，由此可知，该用电器的功率为______。
4.小华通过学习得到以下结论，你能帮他填写完整吗？
（1）测量小灯泡的电功率的实验中，依据的原理是 。
（2）在测小灯泡电功率的实验中，除了需要电源、开关和导线外，还需要 、 、 和 。可先将小灯泡与 和 串联，再与 并联接在电路中。
（3）在测小灯泡电功率的实验中，连接电路时，应注意：①开关必须
是 的；②闭合开关前，滑动变阻器的滑片滑到 位置。
（4）如图所示，是晓亮同学测小灯泡功率的实验电路图。
①请在甲、乙、丙三处填上合适的元件符号；②在实验开始前，滑片应置 端，当滑片P滑至中点时，小灯泡正常发光，若要求小灯泡的亮度增强，滑片P应移向 端。
5.（湖北省黄冈市)在用电流表、电压表测小灯泡功率的实验时，灯泡上标有“3.4V” 字样。小红设计了实验电路图，如图甲所示，并连接了部分实验电路，如图乙所示。
丙图
A
Ｖ
Ｌ
甲图
乙图

（1）请帮助小红完成实验电路的连接。
（2）连接完实验电路后，小红闭合开关，发现灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数且接近于电源电压，请帮助小红分析电路出现故障的原因：___________________________。
（3）排除故障后，小红调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，读数为_________A，则小灯泡的额定功率为_____________W。
（4）假若电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，电源电压为6V且稳定不变，仍利用现有的器材完成试验，你认为如何操作：_____________________
参考答案：1、C 2、25 W 3、500 W 4、（1）P=UI （2）电压表、电流表、滑动变阻器 、小灯泡；滑动变阻器、电流表、电压表 （3）断开、阻值最大处 （4）甲电流表、乙电压表、丙小灯泡 5、（1）略 （2）小灯泡断路 （3）0.3A 1.02W （4）电压表测量滑动变阻器两端的电压，调节滑动变阻器使电压表示数为2.6V。
附件2：布置作业
1、我们学习了电能表的有关知识，现在又学习了电功率的有关知识，同学们能否利用电能表和停表测算出同学们家中电视机的电功率。
2.请走访你所在的小区居民，一天当中什么时候达到用电高峰，用电高峰期电灯的亮度有什么变化，请你利用所学的知识来帮助居民分析原因。
参考答案：
1、（1）只让电视机工作，用停表记下在时间t内电能表所转动的转数n。
（2）观察电能表的转动参数求出电能表转动n圈所做的功W；
（3）根据公式P=W/t求出用电器的电功率P。
2、略

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