初中物理第3节 测量小灯泡的电功率学案及答案

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？

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。

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。