测量小灯泡的电功率 人教版九年级物理 知识精细梳理与培优拓展提升

测量小灯泡的电功率【学习目标】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，会测算小灯泡的额定功率和实际功率，进一步练习使用电流表、电压表和滑动变阻器；3.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；4.通过实验认识用电器正常工作与不正常工作对用电器的影响，培养学生科学使用用电器的意识。【知识导图】【基础知识】知识点一、用电流表和电压表测量小灯泡的电功率1.伏安法测量小灯泡的电功率实验目的用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率实验原理和方法（1）原理：P=UI。（2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。实验器材两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线实验电路图和实物图甲乙实验步骤（1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）。（2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。（3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。（4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。（5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。（6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。（7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。实验数据记录表实验次数电压U/V电流I/A电功率P/W小灯泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4较暗33.00.280.84较亮分析论证（1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮。（2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的。（3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。实验结论当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W。当U实<U额时，P实<P额，小灯泡发光较暗。当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。2.实验注意事项选择器材电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电源。（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。①若小灯泡的额定电压时2.5V，则选择0—3V量程；②若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择0—15V量程。（2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。①若知道小灯泡的额定电压和额定功率，则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的路程略大于额定电流即可；②若不能求出额定电流大小，可用试触法确定电流表的量程。③因为常见的小灯泡（额定电压1.5V—3.8V）额定电流均小于0.6A，故无特殊说明，电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。连接电路（1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件。（2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出。（3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。操作细节（1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数。（2）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡。（3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材。（4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率，求平均值无任何意义。辨析比较：三个伏安法测量实验的辨析伏安法测小灯泡电功率伏安法测小灯泡电阻伏安法测未知电阻不同点原理P=UI多次测量的目的获得不同电压下小灯泡的电功率得到不同电压下灯丝的电阻，研究灯丝电阻与温度的关系取平均值，减小误差相同点电路图所测物理量都需要测出电压U和电流I3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析常见故障现象原因分析灯泡不亮闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接线柱接触不良闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数（1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑片在阻值最大处还为调节；（3）电源电压过低闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表示数却很大，接近电源电压（1）电流表、电压表位置互换了；（2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良；闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数灯泡短路电表问题闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小（1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程（1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小开关问题连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光连接电路时，开关一直处于闭合滑动变阻器问题闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，电表示数及灯泡的亮度均无变化滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡额定电压电源电压过低无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡的额定电压（1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值过小闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过高，灯泡灯丝熔断拓展延伸：用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路方法电路原理图直接测量的物理量小灯泡的电功率表达式安阻法变化开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额（U额=I1R0）只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1U额=（I1-I额）R0伏阻法闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0【典例1】小明做测“小灯泡电功率”实验时，连接的电路如图甲所示，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。（1）小明通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成了如图乙所示的U-I图象，根据图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是___________W；（2）实验结束后，小明仅将小灯泡换成定值电阻，来探究电流与电阻的关系，小明想要完成四组实验，准备好的定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。①将电路连接正确后，闭合开关，移动变阻器的滑片P，使定值电阻两端的电压为2V，此时电流表的示数如图丙所示；②断开开关，将定值电阻换成阻值为10Ω的电阻，闭合开关，滑动变阻器滑片应向________（选填“左”或“右”）移动；为完成此四组实验，滑动变阻器的最大电阻应不小于___________Ω。【典例2】有一只小灯泡的铭牌上仅能看清“0.5A”的字样，小强为了测量该小灯泡的额定功率，进行了如下实验。(1)他连接了如图甲所示的电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，电流表的示数始终为零，电压表的示数接近3V保持不变，为了排除故障，接下来的操作合理的是____(选填字母)；A．拧紧开关两端的接线柱B．拧紧小灯泡和它两端的接线柱(2)他测量小灯泡额定功率的实验原理是____(填公式)，图甲中____(填仪器名称)的量程选择不合理；(3)排除故障后，正确连接电路｡使小灯泡正常发光，电压表示数如图乙所示为____V，小灯泡的额定功率为____W；(4)小强对实验进行了拓展，利用如图丙所示的电路，测出了另一只己知额定电流为I1的小灯泡的额定功率，请完成实验步骤：①闭合开关S1，开关S2连接b，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为____；②保持滑动变阻器的滑片位置不变，开关S2连接a，调节电阻箱的阻值，使电流表示数为I1，读出电阻箱的示数为R0；③则小灯泡的额定功率表达式P额=___(用字母表示)｡知识点二、利用电能表测量用电器的电功率实验原理用电能表测出待测用电器在某段时间内消耗的电能，利用停表（秒表）测出所用时间，然后用公式进行计算实验器材待测用电器、电能表、停表（秒表）实验步骤（1）从电能表表盘上记下用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转数N（或指示灯闪烁次数N）；（2）断开家里其他用电器的开关，只让待测用电器在正常负荷下稳定工作；（3）用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）所用时间；（4）断开待测用电器开关，计算其电功率。电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）时所消耗的电能为，用电器的实际电功率。【典例3】小鹏同学家的电能表如图所示，则小鹏家已消耗的电能为___kW•h，转盘已转过___转；他发现家里只使用一只电水壶（其它用电器都关闭）时，观察到电能表转盘3分钟转过100转，电水壶工作时的实际电功率为___W。【方法帮】题型一：实验器材的选择实验器材的选择原则（1）电压表、电流表的选择原则：在满足量程要求的前提下尽可能选择小量程，以使测量结果的精确度更高。（2）滑动变阻器的选择：①看允许通过的最大电流是否符合要求；②看最大阻值是否符合电路调节要求。【典例】在测量“小灯泡的额定功率”的实验中，实验室提供的实验器材有：A．电源（电压为4.5V），B．电流表A1（量程为0﹣0.6A，电阻为0.5Ω）C．电流表A2（量程为0﹣3A，电阻为0.2Ω）D．电压表V1（量程为3V，内阻为3kΩ）E．电压表V2（量程为15V，内阻为1kΩ）F．滑动变阻器R（阻值0﹣10Ω）G．定值电阻R0=800ΩH．待测小灯泡L（额定电压为3.8V，额定功率大约是1.2W）I．开关S一个，导线若干实验要求：既要保证电路安全，又要提高测量精确度；为了减小系统误差，测量时电表示数应大于量程的三分之一。则（1）根据实验要求，电流表应选_______，电压表应选_______（选填器材前的字母代号）。（2）根据实验要求，在虚线方框内画出实验电路图（其中部分电路已画出）。________（3）根据实验电路图，请用笔画线代替导线，将实验器材连接起来使之成为实验电路（其中部分导线已连接好）。_______（4）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到_______端（选填实物图中“a”或“b”）；正确连接实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，仔细检查电路各部分均接触良好，其原因可能是_______。题型二：实验电路故障分析（1）首先要根据题干给出的条件确定是断路还是短路：电流表有（无）示数，说明电流表所在电路时通路（断路）；电压表有（无）示数，说明电压表两接线柱到电源两极的电路时通路（断路）；（2）然后再分析、判断是哪一部分发生断路或短路。【典例】在“测定小灯炮的电功率”实验中，连接了如图所示的电路．当闭合开关S后，若发现：（1）灯泡发光，电流表无示数，电压表指针有明显偏转，则故障原因是

；（2）灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因是

；（3）灯泡发光，但无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数均不变，故障原因是

。题型三：伏安法测小灯泡电功率【典例】小王用如图甲所示的实验装置测量额定电压为的小灯泡电功率时，电源电压为，若所用器材均能满足实验需要。（1）用笔画线替代导线，将实物电路连接完整______；

（2）连接电路时，开关要______（选填“断开”或“闭合”）；滑动变阻器滑片应该移到连入电路阻值______位置；（3）实验过程中，当电压表示数为时小灯泡正常发光，由图乙可知，此时电流表的示数为______A，小灯泡正常发光时的电阻为______，小灯泡的额定功率为______W；（4）小王受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）额定功率。在老师的帮助下通过实验得到该LED的图像如图丙所示，由图像可知LED灯的电阻随电压的增大而______（选填“增大”、“不变”或“减小”）。查阅资料知道该LED的额定电压为，结合图像可得该LED的额定功率为______W。题型四：单一电表测小灯泡的额定功率测量小灯泡额定功率基本方法是伏安法，其他方法都是在伏安法基础上衍生出来的。（1）只有电流表时：利用并联电路电压相等的规律，用电流表和已知阻值的定值电阻串联，然后与小灯泡并联，间接测出小灯泡两端的电压；（2）只有电压表时：利用串联电路电流相等的规律，将已知电阻和小灯泡串联，用电压表测出已知电阻两端的电压，便可以间接测出通过小灯泡的电流。【典例】在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额＝2.5V。(1)图甲是测量小灯泡额定功率的实物电路图，图中有一根线连接错误，请在这根线上打“×”，并在图中改正（______）(2)小华设计如图乙所示的电路也完成了该实验，请完成下列填空(电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大电阻为R0)。①只闭合开关________，调节R2，使电压表的示数为2.5V；②只闭合开关________，调节________，使电压表的示数仍为2.5V；③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，则小灯泡额定功率的表达式P额＝____________(用U额、R0、U1、U2表示)。题型五：利用电能表测用电器的电功率解题通法：用电能表测用电器电功率的原理由实际转数n，求得消耗的电能，则用电器的电功率为。【典例】小明家电能表如图所示，他家同时使用的用电器总功率不能超过________W。将某用电器单独接在该表上工作10min，电能表上的转盘转过250转。该用电器的电功率是________W。【中考帮】考点一：电功率的相关计算【典例】（2022·绥化）在“测量小灯泡的额定功率”实验中，小灯泡上标有“2.5V”字样。实验原理是______。（2）图甲中有一根导线多余导致电路错误，请在这根导线上打“×”；（）（3）改正电路错误后，在闭合开关前，应将图甲中滑动变阻器的滑片调至______端；（选填“A”或“B”）（4）闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数。接下来应进行的操作是______；A．更换小灯泡B．检查电路是否断路C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光（5）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为______；（6）小华用如图丙所示的电路也完成了该实验。电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大阻值为R0。实验步骤如下：①只闭合开关S、S1，调节R2，使电压表的示数为U额；②只闭合开关S、S2，调节R1，使电压表的示数仍为U额；③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表示数为U2，则小灯泡额定功率的表达式P额=______。（用U额、R0、U1、U2表示）该题要求同学们能正确使用实验器材获取实验信息；能分析实验数据，发现特点，形成初步的实验结论；能制定有新意的科学探究方案，灵活运用合适的实验器材和方案达成实验目的，获取实验数据。这是物理核心素养科学探究的体现。考点二：用电能表测用电器的电功率【典例】（2022·本溪铁岭辽阳）如图所示是小明家的电能表，他家电路中可以接入用电器的最大总功率为______W。将电视机单独接入电路正常工作6min，电能表转盘转6转，电视机的功率为______W。电视机正常工作1h，消耗的电能为______J。【作业帮】一、基础练（知识巩固）1.下列电学实验中均需要测量多组数据，其测量目的是为了求平均值减小误差的是（

）。A．探究电流与电压的关系 B．探究电流与电阻的关系C．测量定值电阻的阻值 D．研究小灯泡的电功率2.如图所示，是电学中常见的电路图，在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件，并进行对应实验，对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是（）。A．探究电流与电压的关系——改变定值电阻两端电压B．探究电流与电阻的关系——调节电阻两端电压成倍数变化C．测量定值电阻的阻值——仅仅为了保护电路D．测量小灯泡的电功率——改变小灯泡两端电压，求平均电功率3.在如图所示的电路中，当开关闭合时，灯L1亮，灯L2不亮，电流表和电压表均有读数。则故障原因可能是（）。A．L1断路 B．L1短路 C．L2断路 D．L2短路4.测一额定电压为U0的小灯泡的额定电功率实验时，发现没有电压表，利用一个已知电阻R0、若干开关、电源电压为U的学生电源和导线。她设计出如图所示电路图，所有开关断开，将滑动变阻器阻值调到最大。闭合开关S、S1调节滑动变阻器的滑片,直到电流为，保持开关S闭合和滑动变阻器的滑片位置不动，闭合开关S2后断开开关S1，记下此时的电流I，则小灯泡的额定电功率为（

）。A．B．C．D．5.在探究小灯泡额定功率的实验中，提供的实验器材有：电源、小灯泡（额定电压为2.5V）、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个，导线若干，实验中电流表已烧坏，身边有一个定值电阻R0，利用现有的器材测出小灯泡的额定功率。（1）画出电路图______；（2）写出简单实验步骤，推导出小灯泡额定功率的表达式______。二、综合练（能力提升）6.小明用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率（部分实验器材的规格已标明）。（1）请用笔画线代替导线将图甲中滑动变阻器连入电路，使之接入电路的阻值最大；______（2）连接电路时，开关应该______；（3）实验中，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，两电表指针始终处于图乙所示位置，则接线柱______间（填接线柱的数字编号）出现了______（选填“短路”或“断路”）；（4）故障排除后，小明从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U﹣I图像如图丙所示，则小灯泡的额定功率是______W，所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的______（选填选项前字母）；A．“5Ω，2A”

B．“15Ω，2A”

C．“25Ω，2A”

D．“30Ω，2A”（5）在每次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了，小灯泡的阻值变化了，则______，（选填“＞”、“＜”或“=”），你的理由是：______。7.九年级三班的同学在物理实验室进行“测量小灯泡的电功率”的实验，晓红组选用了一个额定电压为2.5V的小灯泡进行实验。（1）图甲是已经连接的部分实验电路，请你用笔画线代替导线，在答题卡上把实物电路连接完整；（2）在连接实验电路时，开关应该是______的；（3）晓红组连接完实验电路，检查无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2V时，电流表的示数如图乙所示，此时通过灯泡的电流是______A；（4）晓红组想继续测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向______（选填“左”或“右”）调节，直到观察到电压表的示数为______V；（5）小强组连接完实验电路，检查无误后，闭合开关，电路工作正常。过一段时间后，突然发现一个电表的示数变为零，而另一个电表的示数变大。若此时实验电路中只有一处出现故障，则可能的情况是______。A．小灯泡短路，电压表示数为零

B．变阻器短路，电压表示数为零

C．小灯泡开路，电流表示数为零

D．变阻器开路，电流表示数为零8.关于小灯泡的几个小实验。（1）测量标有“2.5V”小灯泡的额定功率。①请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整，且滑动变阻器的滑片P向左端移动时，电流表示数变大，连线不得交叉；______②闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不发光，小英猜想可能的原因：①小灯泡的灯丝断了；②小灯泡短路；③滑动变阻器断路。她再观察，发现电流表示数为零，由此可判断猜想______是错误的；又进一步观察到电压表有示数，最终确定猜想______是正确的；（两空均选填“①”“②”或“③”）③问题解决后，小美移动滑片，眼睛观察______的示数（选填“电压表”或“电流表”），当示数为______时，说明小灯泡正常发光。测量完灯泡的额定功率后，小美又测了几组数据，并绘出小灯泡的I-U图像如乙图所示，小灯泡的额定功率为______W；继续分析乙图可知，小灯泡两端的实际电压越______，实际功率越大。小美利用图乙计算出了小灯泡在不同电压下的电阻，发现小灯泡在不同电压下电阻不同，是因为灯泡电阻受______影响；（2）同组的小明将自己实验用的一个小灯泡和小美的“2.5V0.3A”的小灯泡串联接在电路中，闭合开关后，发