初中物理人教版九年级全册第3节 测量小灯泡的电功率教学设计

课程基本信息

课例编号

学科

物理

年级

9年级

学期

第1学期

课题

测量小灯泡的电功率

教科书

书名： 物理 九年级上册                         

出版社：人教版             出版日期： 2012   年 6 月

教学人员

姓名

单位

授课教师

指导教师

教学目标

教学目标：

知识目标：会计算小灯泡的实际功率和额定功率。

能力目标：会测量小灯泡的电功率，进一步练习使用电压表、电流表和滑动变阻器；通过实验，体验小灯泡的电功率随它两端电压的变化而变化的规律；通过“测量小灯泡的电功率”的实验，使学生经历科学测量的过程。

情感目标：通过实验演示，培养学生规范实验的意识；通过对亮度相当的小灯泡和发光二极管的电功率的分析和研究，让学生体科技进步对节约能源的贡献。

教学重点：

用伏安法测量小灯泡的实际功率和额定功率的方法和步骤，区分额定功率和实际功率。

教学难点：

学生设计实验方案、实验步骤并得出实验结论。

教学过程

时间

教学环节

主要师生活动

1分钟

7分钟

3分钟

5分钟

5分钟

1分钟

1分钟

引入

设计实验

进行实验

处理数据

想想议议

课堂小结

布置作业

同学们大家好，我是来自北京市第13中学分校的安立艳老师；

请同学们准备好学习任务单，与安老师一起开始今天的学习。

【回顾】同学们上节课学习了电功率，已对用电器在不同电压下工作时的电功率不同这个问题有所了解。

【明确实验目的】今天，我们就来测量小灯泡在不同电压下的电功率。现在，先请同学们思考两个问题。

【实验分析】问题一：怎样测量小灯泡的电功率？我们没有直接测量电功率的设备，只能通过测量其他物理量，然后根据测量量，再计算出小灯泡的电功率。

【点PPT】电功率的计算公式有两个，P=W/t和P=UI。我们该选择哪一个？

【点PPT】从测量仪器来看，对于P=W/t这一公式，需要用电能表测量用电器消耗的电能，用秒表测量通电时间。而家庭电路中的电能表无法测量小灯泡消耗的电能。

【点PPT】对于P=UI，需要用电压表、电流表分别测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流。这是可以实现的。

【点PPT】因此，我们把P=UI作为测量小灯泡电功率的实验原理。

【点PPT】请同学们思考、回忆，想要改变小灯泡两端的电压，你有几种方法？

【点PPT】可以将小灯泡直接接在电源两端，改变电源电压U即可；

【点PPT】也给小灯泡串联一个滑动变阻器，再接到电源两端，调节滑动变阻器的滑片以改变灯两端电压。哪个方案更好呢？

【点PPT】显然是第二个。因为移动滑动变阻器的滑片可以很方便的改变灯两端电压，可以方便的调出实验所需的电压值，而且滑动变阻器还有保护电路的作用。

在小灯泡两端并联一块电压表，在电路中串联一块电流表，

【点PPT】就是本次实验的电路图，

【点PPT】和前面测电阻的方法一样，我们也把这种利用电压表、电流表间接测量用电器电功率的方法叫做伏安法测电功率。

【点PPT】实验所需器材如电路图中所示，有电源、小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。

【点PPT】【点PPT】同学们，你能试着设计出本次实验的记录表格吗？我们一起来设计吧。

【点PPT】实验中需要记录测量量：电压、电流

【点PPT】需要记录计算量：电功率

【点PPT】为了比较小灯泡在额定电压和非额定电压下的发光情况，更直观的感受额定功率和实际功率，灯的亮度也要记录下来。

【点PPT】实验中需要记录测量量：电压、电流

【点PPT】需要记录计算量：电功率

【点PPT】为了比较小灯泡在额定电压和非额定电压下的发光情况，更直观的感受额定功率和实际功率，灯的亮度也要记录下来。

【点PPT】这就是本次实验的实验记录表格，电压U、电流I、电功率P，以及灯的发光情况。

同学们注意：物理量后面需要写清楚单位。

【点PPT】这是本次实验要用到的小灯泡。

【点PPT】这只小灯泡上

【点PPT】标有额定电压2.5V， 额定电流0.3A

【点PPT】本实验中，可以调节滑动变阻器，使灯泡两端电压为额定电压2.5V；低于额定电压的值可取做0.8U额，即2.0V；高于额定电压的值可取做1.2U额，即3.0V，

【点PPT】可以将三个电压值填写在实验记录表格中。

【点PPT】实验前要注意选择合适的实验器材。

【点PPT】此实验中，电源电压应略高于预设的灯两端最高电压3.0V，所以，选择三节干电池为宜。

【点PPT】根据已选定的灯两端的电压值，可以选择出电压表量程为“0~3V”；通过小灯泡的电流在0.3A左右，因此，电流表可选择量程“0~0.6A”。

【点PPT】这是滑动变阻器，

【点PPT】铭牌上标有“20Ω，2A”，本实验中，最大电流不会超过0.6A，可以放心使用。

【进行实验】实验记录表格、实验器材均已准备好，让我们一起写出实验步骤吧：

【点PPT】按照电路图连接电路；

【点PPT】检查电路后试触，确认电路状态无误。闭合开关，开始按要求获取数据和观察记录小灯泡发光情况。

【点PPT】再用公式P=UI及数据计算小灯泡的额定功率和实际功率。

下面我们来进行实验，获取数据并观察记录小灯泡发光情况。

首先，有序摆放实验器材，按照电路图连接电路，

【点PPT】注意，连接电路时将开关断开；

【点PPT】电流从电压表、电流表正接线柱流入，负接线柱流出，且选择合适量程；

【点PPT】滑动变阻器选择一上一下的接线方式；

【点PPT】闭合开关前，将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处。请同学们准备好学案和笔，跟老师一起测量、一起记录。

【点PPT】（自动播放视频+特写）试触，电流表、电压表指针偏转正常。闭合开关，电流表、电压表示数较小，灯泡几乎不发光。调节滑动变阻器的滑片，小灯泡逐渐亮起来；调节滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压2.5V，再观察电流表示数、灯的亮度。

【点PPT】把此时的电流表示数0.3A，记录下来。

【点PPT】把此时灯泡的发光情况记录为正常发光。

继续调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2.0V，再观察电流表示数、灯的亮度。

【点PPT】（自动播放视频）

【点PPT】把电流表示数0.26A，记录下来。

【点PPT】小灯泡的亮度比正常发光时暗，记录为较暗。

继续调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为3.0V，再观察电流表示数、灯的亮度。

【点PPT】（自动播放视频）

【点PPT】把电流表示数0.32A，记录下来。

【处理数据】小灯泡的亮度比正常发光时亮，记录为较亮。

下面，请同学们与老师一起，计算小灯泡的额定功率和实际功率。

【点PPT】由电功率计算式P=U I

【点PPT】及小灯泡铭牌上的额定电压和额定电流，

【点PPT】计算出额定功率为P额=U额 I额 =2.5V×0.3A=0.75W。

【点PPT】由P=U I以及三次实验测量数据计算实际电功率，【点PPT】电压为2.5V 时，P实=U实 I实 =2.5V×0.3A=0.75W

【点PPT】（仅出现数据）

【点PPT】电压为2.0V 时，P实=U实 I实 =2.0V×0.26A=0.52W

【点PPT】（仅出现数据）

【点PPT】电压为3.0V 时，P实=U实 I实 =3.0V×0.32A=0.96W

【点PPT】（仅出现数据）

【点PPT】分别将实际功率与额定功率进行比较，我们发现

【点PPT】结论1. 当实际电压等于额定电压（U实＝U额）时, 实际功率等于额定功率（P实＝P额），小灯泡正常发光。

【点PPT】测量用电器的额定功率，就是测量用电器两端电压为额定电压时的电功率。

【点PPT】结论2. 当实际电压低于额定电压（U实<U额）时,

【点PPT】实际功率小于额定功率（P实<P额），小灯泡的亮度比正常发光时暗。

【点PPT】结论3. 当实际电压高于额定电压（U实>U额）时,

【点PPT】实际功率大于额定功率（P实>P额），小灯泡的亮度比正常发光时亮。这样可能缩短小灯泡的使用寿命。

【点PPT】同学们，观察小灯泡的发光情况和实际功率，你能发现什么？

【点PPT】灯的亮度由实际功率决定。对同一个灯泡，

其亮度随实际功率增大而增加。

【点PPT】请同学们思考：计算实验中小灯泡三次实际电功率的平均值，有意义吗？

这需要同学们理解额定功率与实际功率的含义，额定功率是用电器在额定电压下工作时的功率；当用电器两端实际电压高于或者低于额定电压时，实际功率不等于额定功率；用电器的实际功率会随着电压的变化而变化，所以，计算用电器在不同电压下的功率的平均值无意义。

同学们有没有想起哪个实验的过程跟此实验十分相似？

【点PPT】对，是伏安法测量电阻。

【点PPT】请同学们一起寻找两个实验的异同。

【点PPT】这是伏安法测电阻的电路图，

【点PPT】这是伏安法测量小灯泡的电功率的电路图，

【点PPT】两个实验的电路连接形式相同、直接测量量相同、实验器材（除定值电阻和小灯泡外）相同；

【点PPT】伏安法测量电阻的实验原理是R=U/I；伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理是P=UI。

【点PPT】实验目的和实验原理不同。

【点PPT】在日常生活中，小灯泡越来越不容易见到了，就连在手电筒里，小灯泡的身影也快要消失了，它基本上被发光二极管（LED）取代了。

【点PPT】跟小灯泡相比，发光二极管有什么优势呢？

【点PPT】小灯泡和发光二极管的发光原理不同，若使小灯泡和发光二极管的亮度相同，两者的电功率相同吗？
下面，我们一起想办法，来测量并比较亮度相当的小灯泡和发光二极管的电功率。

【点PPT】根据所学内容，大家很快想到可以用“伏安法测量电功率”，这很好。

【点PPT】那么，怎样使小灯泡和发光二极管的亮度相当?

科技的进步，给我们带来了很多便利！

【点PPT】给同学们提供一个测量光强度的仪器--光照度计。

【点PPT】这是探头，

【点PPT】使用时将探头对准发光体，

【点PPT】这款光照度计便可显示光强度和温度。

【点PPT】当小灯泡变亮时，光照度计示数怎么变化？请同学们仔细观察。

【点PPT】（播放视频）

【点PPT】实验发现：小灯泡越亮，光照度计示数越大。

【点PPT】这个木板的左侧固定了小灯泡，

【点PPT】木板右侧固定了发光二极管和与之匹配的电位器

【点PPT】调节滑动变阻器可以改变小灯泡的亮度，

【点PPT】调节电位器可以改变发光二极管的亮度。

【点PPT】当光照度计示数相同时，小灯泡和发光二极管的亮度相同。

请注意，实验时，应使光照度计的探头与小灯泡、发光二极管的距离相等。

【点PPT】当光照度计示数为50时，小灯泡两端电压为1.2V，电流表示数为0.18A，

【点PPT】将数据记录在表格里。

【点PPT】当光照度计示数为50时，发光二极管两端电压为2.7V，电流表示数为0.01A，

【点PPT】将数据记录下来。

【点PPT】同学们，请你用P=U I以及测量数据计算两者的电功率。

【点PPT】小灯泡和发光二极管此时的电功率分别为0.216W、0.027W。

【点PPT】由数据对比可得：亮度相当时，发光二极管的电功率比小灯泡的电功率小（而且小很多）。

如果亮度相同的发光二极管和小灯泡工作相同时间，发光二极管比小灯泡消耗的电能少，即：发光二极管比小灯泡节能。正因如此，生活中的白炽灯泡已经基本被led灯取代了。

【点PPT】可能有些同学对这个实验很感兴趣，想自己做一做。但是一时又找不到照度计，无法完成实验。有什么替代的方法吗？当然有。尽管不如照度计那么准确，作为定性比较，也是可以的。

【点PPT】利用以前学过的光学的知识--影子，便可作粗略的比较。在离小灯泡和发光二极管距离相等的位置放一支笔，

【点PPT】当发光二极管发出的光遇到笔后，无法继续向前传播，笔的后面形成了影子。

改变左侧小灯泡的亮度，发现：小灯泡变亮时，右侧的影子变浓变暗。

【点PPT】继续改变灯的亮度，若笔的左右两侧的影子浓淡程度相同，便可认为小灯泡和发光二极管的亮度相同。

分别测量出此时小灯泡和发光二极管两端的电压、通过的电流，便可计算出电功率进行比较了。

【点PPT】同学们，今天这节课我们学习了伏安法测量小灯泡电功率的原理、电路图等，

【点PPT】注意测量额定功率时，需要调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端电压为额定电压。通过测量，我们认识到亮度相同的发光二极管比小灯泡的电功率小。

【点PPT】请大家认真完成下面的作业：基础性作业：完成“学生资源”中的课后练习。拓展性作业：阅读科普材料“白炽灯、节能灯与LED灯”，了解电灯的发展史，体会科技进步对节约能源所做的贡献。

今天，我们就学到这里。同学们，再见！