《测量小灯泡的电功率》教学设计

　　【教学目标】

 

　　一、知识目标

 

　　1．通过学生自己设计实验，进一步加深对电功率概念的理解。

 

　　2．通过学生动手操作，巩固电流表和电压表的操作技能。

 

　　3．通过实验、比较，进一步理解额定功率和实际功率的区别。

 

　　二、能力目标

 

　　1．通过本节课培养学生依据实验原理设计实验方法的能力。

 

　　2．通过实验，培养学生的观察、实验能力及分析、概括能力。

 

　　三、德育目标

 

　　1．通过学习过程中的讨论和交流，培养学生合作学习的意识和态度。

 

　　2．通过实验中的观察和比较，培养学生实事求是的科学态度和良好的学习习惯。

 

　　【教学重点】

 

　　会测定小灯泡的功率。

 

　　对实际功率和额定功率的理解。

 

　　【教学难点】

 

　　电流表、电压表及滑动变阻器的正确使用。

 

　　【教学方法】

 

　　实验法、观察法、讨论法。

 

　　【教具准备】

 

　　电源（电池组）、电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡（带灯座）、开关、导线若干、投影仪。

 

　　【课时安排】

 

　　1课时。

 

　　【教学过程】

 

　　一、引入新课

 

　　［师］同学们在上一章的内容已经测量过小灯泡的电阻，还记得是怎么测的吗？

 

　　［生］利用电流表测出通过小灯泡的电流，再利用电压表测出了小灯泡两端的电压，然后利用欧姆定律I=的变形公式R=算出了小灯泡的电阻。

 

　　［生］为了测量更准确，还利用变阻器进行了多次测量，然后求平均值。

 

　　［师］同学们对学过的知识掌握得很好。我们在上节课刚学过了电功率，谁来说说？

 

　　［生］电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量。用电消耗的器在1 s内消耗电能叫用电器的电功率。

 

　　［师］电功率能测吗？怎么测？

 

　　［生］可以利用电能表和钟表测。

 

　　［生］也可以利用公式P=IU测出电压和电流，计算出电功率。

 

　　［师］如果我们要测“小灯泡”的电功率，用哪种方法呢？

 

　　［生］小灯泡不能接在家庭电路上，应该用第二种办法测。

 

　　二、进行新课

 

　　［想想议议］

 

　　［师］同学们能设计一个方案来测出小灯泡的功率吗？

 

　　（同学们已经有了一定的动手经验，并且急着参与，会非常肯定地回答：能）

 

　　［师］大家一定还记得用电器在额定电压下工作时的功率叫（同学们一起说）额定功率。如果不是在额定电压下叫什么功率，你想要测量的是什么功率，明白了吗？

 

　　［投影］测量要求

 

　　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。

 

　　（2）使小灯泡两端电压是额定电压的1．2倍，并观察小灯泡亮度。

 

　　（3）使小灯泡两端电压低于额定电压，并观察小灯泡亮度。

 

　　［师］同学们现在可以设计实验，并做好记录。

 

　　（学生经过以前的探究活动，已能了解实验活动的基本程序，所以，不必过多讨论，用投影提醒学生即可）

 

　　［投影］

 

　　［设计实验］

 

　　●设计思想（实验原理）：

 

　　●实验电路：

 

　　●实验器材：（注明使用器材规格）

 

　　●实验数据（记录）表格：

 

　　(教师巡视，及时指导．设计完成后，可以进行实验)

 

　　［进行实验］

 

　　●实验操作步骤：

 

　　●实验现象观察：

 

　　●实验数据记录：

 

　　●实验中存在什么问题：

 

　　（教师提醒学生做第2个实验时，需小心调节滑动变阻器，以免实际电压超过额定电压，因电压过大而烧坏灯泡。在同学实验的过程中教师要认真巡视，及时指导。）

 

　　［分析和论证］

 

　　［评估］

 

　　［交流］（实验报告）

 

　　实验结束，选择2～3组同学利用投影和大家交流。（要求同学配合投影上台讲解）

 

　　［投影］

 

　　第一组 实验报告

 

　　［题目］测量小灯泡的电功率。

 

　　［实验目的］测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。

 

　　［实验原理］根据公式P=UI，测出灯两端电压和通过灯泡电流，计算出小灯泡的电功率。

 

　　［实验电路］根据实验的目的和原理设计如下电路．

 

 

　　［说明］用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和其两端电压，因为要测量不同电压下的功率，所以电路中要接入滑动变阻器，用来改变小灯泡两端电压。

 

　　［实验器材］：1．小灯泡：额定电压________；

 

 

　　4．滑动变阻器：最大阻值___________Ω，允许通过最大电流___________A；

 

　　5．电源___________V；

 

　　6．开关；

 

　　7．导线。

 

　　［说明］电源的选择应考虑小灯泡的额定电压，选择大于小灯泡额定电压的1．2倍，但不能过大．

 

　　实验数据（记录）表格：

 

 

　　［实验步骤］

 

　　1．按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，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，使小灯泡两端电压为额定电压值的1．2倍，观察灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数。

 

　　4．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压低于额定电压，观察并做记录。

 

　　5．断开开关，整理实验器材。

 

　　［说明］

 

　　1．按电路图连接实物电路时注意：

 

　　（1）连接过程中开关应始终处于断开状态。

 

　　（2）根据小灯泡的额定电压值，估计电路中电流、电压的最大值，选择合适的量程，并注意正负接线柱的连接及滑动变阻器正确接法。

 

　　（3）连接好以后，每个同样检查一遍，保证电路连接正确。

 

　　2．合上开关前，应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上，若不是，要弄清楚什么位置是最大位置并调整。

 

　　3．调节滑动变阻器的过程中，要首先明白向什么方向可以使变阻器阻值变大或变小，怎么调能使小灯泡两端电压变大或变小。

 

　　［实验结论］

 

　　由公式P=UI计算小灯泡的功率。（将计算结果填入表中，通过分析和比较得出）

 

　　［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。

 

　　［评估］

 

　　能想到问题，我们都考虑，基本上没有什么错误。      <结束>

 

　　［师］我们这组同学非常自信。大家有什么问题可以互相交流，谈谈你在设计实验及实验过程中有什么新的感想，发现了什么问题？

 

　　［生］我们组认为实验中最容易出错的就是滑动变阻器，阻值最大的位置一错，滑动变阻器阻值就从你想的最大成为实际的最小。合上开关就容易使电表偏转过激。

 

　　［生］电流表、电压表的接线也很重要，如果接反了，表针“反打”也会损坏电表的。

 

　　［生］实际接线前可以先将实物按电路图中的位置摆放好，然后再连接，这样接起来不容易连接错，检查也容易。

 

　　［生］实验过程中，滑动变阻器开始在阻值最大的位置，调节的时候阻值从大到小，小灯泡两端的电压会从小变到大。测量时为什么不先测低于额定电压时的功率，依次测量等于额定电压和高于额定电压的功率，以免变阻器阻值一会儿变大，一会儿变小，还容易错？

 

　　［生］在不是额定电压下工作时，用电器的功率不是额定功率，该叫什么呢？

 

　　［师］同学们非常认真，非常棒。谁能来解释刚才那几个同学的两个问题呢？

 

　　［生］（同学讨论）不是额定电压和额定功率时就叫实际电压和实际功率就可以。

 

　　［生］我们认为先从低于额定电压开始测也不是不可以，但是先测额定电压更好。这样在观察小灯泡亮度时有明显的区分，容易观察。

 

　　……

 

　　［师］不知道哪组同学对他们的解释满不满意，下去以后可以参照以前实验继续探讨。

 

　　［生］老师，我们发现今天测“小灯泡功率”的实验装置与上一章“测小灯泡电阻”时的装置一模一样。

 

　　［师］（教师表现很在意）是吗？还有什么？

 

　　［生］测量的内容也一样，都是灯泡两端电压和通过小灯泡的电流。

 

　　［生］实验过程中的要求和注意的问题也基本一样……

 

　　［师］有不一样吗？

 

　　［生］两次测量的目的不同，上次是要测电阻，这次是要测功率。

 

　　［生］从今天的测量数据也可以算出小灯泡电阻。

 

　　［师］可以的话，大家算一下电阻。

 

　　［生］三次测量算出的电阻值基本相同，但有小的差别，将三次测量的值加起来算平均值就知道小灯泡的电阻了。

 

　　［师］大家都求出电阻了吗？有没有新的发现？

 

　　［生］电阻可以求平均值，今天测的功率不能求平均值。

 

　　［生］上次多次测量是为了求平均值减小误差，这次是为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况。

 

　　［师］同学们分析的非常好，请同学们比较计算电阻的公式R=和计算电功率的公式：P=IU，式中的电流和电压相同吗？

 

　　［生］如果是同一次测量，就是同一个电流值和电压值。

 

　　［师］大家将式中的电流替换电压或用电压替换电流，看有什么结果。

 

　　学生板演： P=IU=I²R=（R==)

 

　　［师］同学们看变形出来的公式，有什么发现吗？

 

　　［生］额定电压下的功率就是额定功率，电灯铭牌上一般标的都有，就可以利用它们直接求小灯泡的电阻。

 

　　［生］如果知道小灯泡不是在额定电压下，而是在实际电压下工作时的实际功率。

 

　　……

 

　　［师］现在请同学们观察你手中的小灯泡上的额定值，求出小灯泡的电阻。再求出实际电压下电流值和功率值，和你测量的结果进行比较。如有误差，分析原因。（也可留在课后完成）

 

　　哪组同学认为你们的实验非常有特色，可以展示给大家，共同交流。

 

　　三、小结

 

　　通过本节课的实验，同学们进一步加深了对电功率的理解，巩固了电流表、电压表的操作技能，锻炼了设计实验的能力，希望同学们在课后能更充分交流，在相互交流中发现自己的不足甚至是错误，在不断改正错误的过程中学到更多知识。

 

　　四、动手动脑学物理

 

　　1．错误1：滑动变阻器的接法错误，将变阻器的最大阻值连入了电路，失去改变电阻的作用，应该用“一上、一下”两个接线柱。

 

　　错误2：电压表正负接线柱接反，合上开关时，电压表指针可能“反打”。

 

　　电路图：

 

 

　　2．左→右依次是：2．4 V；0．6 A；0．45 W。

 

　　五、板书设计

 

　　［测量原理］P=IU

 

　　［结论］小灯泡的发光情况由小灯泡的实际功率来决定，在额定电压下，小灯泡才能正常发光。