九級物理全冊第十三章電功和電功率第三節(jié)生實驗：探究小燈泡的電功率教案新版北師大版

Page7電功和電功率第三節(jié)學(xué)生實驗：探究——小燈泡的電功率一、教學(xué)背景分析本節(jié)內(nèi)容是電功率教學(xué)中一個重要的學(xué)生實驗，是一個完整的實驗探究，包含了提出問題、制訂計劃、收集證據(jù)、分析與結(jié)論、評估與交流等探究要素，較全面地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力。本節(jié)內(nèi)容要讓學(xué)生知道用伏安法測定小燈泡電功率的原理，知道如何測定小燈泡的額定功率和實際功率，即讓學(xué)生明確“測什么”“怎么測”“為什么要這樣測”。從學(xué)生的知識基礎(chǔ)看，通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)理解了電功率的概念，理解了額定功率和實際功率。從學(xué)生的能力基礎(chǔ)看，學(xué)生掌握了電壓表、電流表、滑動變阻器等器材的使用，完成了伏安法測小燈泡電阻的實驗。本實驗與伏安法測小燈泡電阻的實驗所用器材和電路圖完全相同，但原理不同，學(xué)生可以把兩個實驗進(jìn)行比較，綜合運用之前所學(xué)的知識與技能，來測定小燈泡的額定功率與實際功率，進(jìn)一步認(rèn)識二者的區(qū)別與聯(lián)系，加深對電功率這一重要概念的理解。結(jié)合本節(jié)內(nèi)容與學(xué)情分析，教學(xué)設(shè)計的思路如下：首先提出問題，如何測定小燈泡的額定功率，如何測定小燈泡在不同電壓下的功率；然后引導(dǎo)學(xué)生制訂計劃，讓學(xué)生明確實驗原理，選取實驗器材，設(shè)計實驗電路圖，并且思考在實驗開始前要考慮的問題，明確每個儀器使用時的注意事項，設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表格，為實驗做好準(zhǔn)備；接著進(jìn)行實驗，并且在實驗中引導(dǎo)學(xué)生自己分析實驗故障的原因，排除故障；實驗結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出結(jié)論；最后對實驗進(jìn)行評估與交流，并提出課后思考題。二、教學(xué)目標(biāo)1.知道用伏安法測定小燈泡電功率的原理，知道如何測定小燈泡的額定功率和實際功率。2.會設(shè)計實驗電路、選用實驗器材、設(shè)計實驗記錄表格、有步驟地進(jìn)行實驗、讀取數(shù)據(jù)、計算小燈泡的電功率。3.經(jīng)歷測量小燈泡功率的過程，對科學(xué)探究的要素有更全面的體驗與理解。4.通過實驗，培養(yǎng)實驗操作能力、分析處理數(shù)據(jù)能力、精益求精的實驗態(tài)度和尊重事實、探求真理的科學(xué)態(tài)度。三、教學(xué)重點和難點教學(xué)重點：制訂探究實驗方案；對電路故障的分析與排除。教學(xué)難點：探究實驗評估與交流環(huán)節(jié)。學(xué)生自己制訂計劃，包括對實驗器材的選取、實驗電路的設(shè)計、實驗步驟的制訂。這些內(nèi)容是學(xué)生進(jìn)行實驗與后續(xù)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，決定了實驗的成敗。本節(jié)課的另一個教學(xué)重點是對電路故障的分析與排除，學(xué)生在進(jìn)行實驗時，要引導(dǎo)學(xué)生自己分析、排除故障，讓學(xué)生掌握排除故障的本領(lǐng)，增強(qiáng)自信心。評估是對實驗過程和探究結(jié)果的反思，學(xué)生在這方面的能力相對欠缺，因此本環(huán)節(jié)是本節(jié)課的難點。為了突破難點，教師可以提出問題進(jìn)行引導(dǎo)，例如，在只有電壓表（或電流表）和已知阻值的定值電阻時，如何測定小燈泡的電功率。這種問題可以引起學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的探究熱情。四、教學(xué)過程1.教學(xué)引入教師提問：小燈泡的銘牌有些模糊，只能看出上面標(biāo)有“2.5V”，這個2.5V代表什么含義呢？學(xué)生回答：說明這個小燈泡的額定電壓是2.5V。教師提問：你能夠測定小燈泡的額定功率嗎？如果小燈泡兩端電壓不是額定電壓，它的實際功率還等于額定功率嗎？如何測量小燈泡的實際功率？2.“知識點”教學(xué)“伏安法”測定小燈泡的電功率（1）制訂計劃教師提問：怎樣測量小燈泡的功率？測定小燈泡功率的原理是什么？學(xué)生回憶上一節(jié)的知識，并作答測定小燈泡功率的原理：P=UI，只要用電壓表和電流表分別測出小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流，就可以利用公式計算出電功率了。圖13-3-1教師引導(dǎo)：實驗中要在不同電壓下測量小燈泡的電功率，要改變小燈泡兩端的電壓，需要什么實驗儀器？圖13-3-1學(xué)生回答：滑動變阻器。教師引導(dǎo)：大家已經(jīng)選取了實驗器材，現(xiàn)在請大家自己設(shè)計實驗電路圖。學(xué)生設(shè)計實驗電路圖，并畫在筆記本上，然后互相交流討論，得出正確的電路圖。教師請同學(xué)把電路圖畫到黑板上。教師提問：在進(jìn)行實驗前，有哪些需要考慮的問題？學(xué)生1：滑動變阻器的滑片在實驗開始前應(yīng)放在阻值最大處。學(xué)生2：電壓表和電流表在接線的時候，正負(fù)接線柱不能接反。教師肯定學(xué)生對滑動變阻器、電壓表、電流表注意事項的分析，并提問：電壓表與電流表的量程應(yīng)該如何選取呢？你的依據(jù)是什么？學(xué)生思考、討論后作答：電壓表應(yīng)選0~3V量程。教師追問：為什么要選0~3V量程呢？學(xué)生回答：因為小燈泡的額定電壓是2.5V，如果選取0~15V量程，量程太大，讀數(shù)不準(zhǔn)。而0~3V不會超過量程。教師肯定學(xué)生對電壓表量程的選擇，并提問電流表量程的選取。學(xué)生回答：目前不知道通過小燈泡的電流是多大，因此先選用大量程0~3A。如果最大電流小于0.6A，則改用0~0.6A量程，這樣可以讀數(shù)準(zhǔn)確。教師肯定學(xué)生對量程的選取，既考慮到保護(hù)儀器，也考慮到了讀數(shù)的準(zhǔn)確性。教師繼續(xù)對實驗儀器的選取進(jìn)行提問：電池至少選幾節(jié)呢？學(xué)生回答：至少2節(jié)，因為每一節(jié)干電池兩端的電壓是1.5V，兩節(jié)電壓3V，要比小燈泡的額定電壓大。教師肯定學(xué)生對實驗時要考慮問題的分析，并對要測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行說明：如果要測量電壓高于額定電壓時的功率，不能高于額定電壓太多，有可能燒毀小燈泡，因此使小燈泡兩端電壓稍高于額定電壓（高于1/5）即可，即小燈泡兩端電壓為3V。我們也要測量電壓低于額定電壓時的電功率，這次我們選取1.0V，1.5V，2.0V。另外還有額定電壓2.5V。教師請學(xué)生討論并設(shè)計實驗記錄表。低于額定電壓額定電壓高于額定電壓電壓U/V1.01.52.02.53.0電流I/A實際功率P/W（2）進(jìn)行實驗與收集證據(jù)學(xué)生按步驟進(jìn)行實驗：①按電路圖連接實物電路。②閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動變阻器至最大阻值處。③閉合開關(guān)，使小燈泡兩端電壓為額定電壓，觀察小燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)。④調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓分別為要測數(shù)據(jù)，觀察燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)。⑤斷開開關(guān)，整理實驗器材。在進(jìn)行實驗的過程中，有可能會出現(xiàn)電路故障。教師引導(dǎo)學(xué)生自己對電路故障進(jìn)行分析，并提出可能的解決方案?？梢园殉霈F(xiàn)的故障記錄在表格中。電流表電壓表小燈泡變阻器診斷結(jié)果無示數(shù)有示數(shù)不亮不起作用燈泡斷路有示數(shù)有示數(shù)不亮不起作用變阻器接線柱接錯（3）分析與結(jié)論教師提問：通過實驗數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？學(xué)生1：小燈泡的功率不一定等于它的額定功率。學(xué)生2：電壓越大，小燈泡的功率越大，小燈泡越亮。學(xué)生3：電壓越大，小燈泡的功率越大，但功率與電壓不成正比。評估與交流教師提問：這個實驗與我們之前做過的伏安法測電阻的實驗，有什么相同點和不同點？學(xué)生：電路圖相同，但實驗原理不同。測電阻時是用公式R=U/I，測電功率時利用P=UI。教師提問：大家可以用剛才測得的數(shù)據(jù)計算一下小燈泡的電阻，你發(fā)現(xiàn)了什么？為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？學(xué)生：小燈泡的電阻在變化，電壓變大，電阻也變大了。因為電壓越大，電功率越大，燈絲的溫度越高，它的電阻越大。教師提問：在用伏安法測電阻時，我們采用了多次測量求平均值的方法。在測電功率時，可以把剛才測得的數(shù)據(jù)求平均值嗎？學(xué)生：不可以，因為電功率在不同的電壓下都不同，不可以求平均值。教師提出思考題：如果把實驗中的電流表去掉，換成一個已知阻值的電阻，你可以測出小燈泡的額定功率嗎？“伏阻法”測定小燈泡的額定功率提出問題在沒有電流表的條件下，如何測定小燈泡的額定功率？可選用的實驗器材有電源、小燈泡、電壓表、已知阻值為R0的定值電阻、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干。制訂計劃教師提問：要測定小燈泡的額定功率，需要測量哪些物理量？學(xué)生回答：要測量小燈泡在額定電壓下的電流。教師提問：如何調(diào)整小燈泡的電壓為額定電壓？學(xué)生回答：可以調(diào)節(jié)滑動變阻器，通過電壓表讀數(shù)來確定小燈泡兩端電壓為其額定電壓。教師提問：沒有電流表，如何測定此時通過小燈泡的電流？圖13-3-2圖13-3-2教師繼續(xù)提問：如果想讓通過定值電阻的電流與小燈泡的電流相等，應(yīng)該如何連接電路？學(xué)生回答：把定值電阻與小燈泡串聯(lián)。教師請學(xué)生設(shè)計實驗電路圖，如圖13-3-2所示。進(jìn)行實驗實驗步驟：①用導(dǎo)線把電源、開關(guān)、小燈泡、定值電阻、滑動變阻器串聯(lián)，把電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端；②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為U=2.5V；③斷開開關(guān)，保持滑動變阻器滑片的位置不變，把電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端，閉合開關(guān)，讀出電壓表示數(shù)；④通過小燈泡的電流與通過定值電阻的電流相等，即I=，則小燈泡的額定功率為P=UI=U??！鞍沧璺ā睖y定小燈泡的額定功率提出問題在沒有電壓表的條件下，如何測定小燈泡的額定功率？可選用的實驗器材有電源、小燈泡、電流表、已知阻值為R0的定值電阻、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干。制訂計劃教師提問：如何知道小燈泡兩端的電壓為其額定電壓？學(xué)生回答：可以利用電流表和定值電阻，測出定值電阻兩端的電壓，用定值電阻兩端電壓來表示小燈泡兩端電壓。圖13-3-3教師提問：要用定值電阻兩端電壓表示小燈泡兩端電壓，應(yīng)該如何連接電路？圖13-3-3學(xué)生回答：讓小燈泡與定值電阻并聯(lián)。教師請學(xué)生設(shè)計實驗電路，學(xué)生設(shè)計，如圖13-3-3所示。進(jìn)行實驗實驗步驟：①按圖連接電路，把定值電阻與小燈泡并聯(lián)，先把電流表與定值電阻串聯(lián)；②閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)I′=2.5V/R0；③斷開開關(guān)，保持滑動變阻器滑片位置不變，把電流表串聯(lián)在小燈泡兩端，閉合開關(guān)，記下此時電流表的示數(shù)I；④則小燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×I。3.課堂小結(jié)實驗?zāi)康模簻y量小燈泡的電功率實驗原理：P=UI實驗器材：電源、開關(guān)、導(dǎo)線、電流表、電壓表、滑動變阻器、小燈泡（額定電壓2.5V）。圖13-3-4實驗電路圖（伏安法）：圖13-3-44.小練習(xí)圖13-3-5（1）小明想知道小燈泡的亮暗程度與什么因素有關(guān)。他找來額定電流小于0.6A，額定電壓是2.5V的燈L1，接在電源電壓恒為6V的電路中，按照如圖13-3-5甲所示電路探究。圖13-3-5①請你用筆畫線代替導(dǎo)線，根據(jù)圖甲所示的電路圖，將圖乙所示實物圖連接完整。②閉合開關(guān)，滑片P向__________（選填“A”或“B”）端移動，使燈L1發(fā)光，先觀察__________示數(shù)，測出燈L1的相關(guān)物理量并記錄在表中，計算小燈泡L1的額定功率__________W。次數(shù)電壓U/V電流I/A實際功率P/W11.60.2022.50.2432.80.26③小明注意到燈L1的亮度變化：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮。結(jié)合表中數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論：_____________________________________。圖13-3-6（2）為了測定額定電壓為3.8V的小燈泡的額定功率，可用如圖13-3-6所示的電路，圖中a、b為兩只電表，試回答：圖13-3-6①圖中，a是______表，b是______表；②在連接電路時，開關(guān)應(yīng)處于______狀態(tài)，滑動變阻器的滑片應(yīng)滑到______處；圖13-3-7③當(dāng)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡兩端電壓只有3V，為了使燈泡兩端電壓達(dá)到額定電壓，則滑片P應(yīng)向______端移動。圖13-3-7④在小燈泡正常發(fā)光時，若電流表的示數(shù)如圖13-3-7所示。則燈泡的額定功率為______W。⑤若閉合開關(guān)，燈不亮，電壓表示數(shù)接近4.5V，電流表示數(shù)幾乎為0，出現(xiàn)這種故障的原因可能是_______________。五、教學(xué)反思本節(jié)課是一個完整的探究實驗，是電功率教學(xué)中一個重要的學(xué)生實驗。本實驗是建立在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電功率