师:同学们,欢迎进入九年级人教版物理第十八章第三节测量小灯泡的电功率的学习。我们这节课研究的对象是白炽灯小灯泡,之前我们测过它的电阻,今天要测它的电功率。上节课我们知道,每样用电器都有额定电压和额定功率,只有在额定电压下工作,实际功率才等于额定功率,用电器才能正常工作,这个小灯泡也不例外。那么当小灯泡两端电压改变时,它的实际功率和亮度会如何变化呢?这节课我们就来探究这个问题。我们怎么知道小灯泡的额定电压呢?通过观察小灯泡上的铭牌信息,可知它的额定电压为2.5伏。我们要测小灯泡三种情况下的电功率:一是当小灯泡两端电压低于额定电压时,观察亮度并测量电功率;二是当小灯泡两端电压等于额定电压时,观察亮度并测量电功率;三是当小灯泡两端电压高于额定电压时,观察亮度并测量电功率。所以,我们这节课探究的第一个内容是,同一个灯泡在不同电压下,实际功率和亮度的变化情况。

  首先,我们明确用什么方法测小灯泡的电功率。上节课学习得知,通过(P = UI)这个公式可以算出小灯泡的电功率,也就是在实验中要测出通过小灯泡的电流以及它两端的电压。为完成实验,该如何设计电路图呢?上课前,老师让部分同学写了实验报告,其中一位同学设计的电路图如下。请问,根据这个电路图进行实验能达到实验目的吗?为什么?

  生:不能,要多次改变小灯泡两端的电压,多次实验测出电功率。

  师:没错,这位同学回答正确。于是他重新设计了电路图,对比之前的电路图,多了一个滑动变阻器。请问滑动变阻器在这个实验中的作用是什么?

  生:滑动变阻器的作用除保护电路外,更重要的是改变小灯泡两端的电压,使小灯泡两端电压低于、等于、高于额定电压,从而能测出在不同电压下小灯泡的电功率。

  师:设计完实验电路后,这位同学根据对实验的理解写了以下实验步骤:一、按照电路图连接电路时,断开开关;二、闭合开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压小于额定电压,观察小灯泡发光情况,记录数据并计算小灯泡电功率;三、调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压等于额定电压,观察发光情况,记录数据并计算电功率;四、调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压大于额定电压,观察发光情况,记录数据并计算电功率;五、分析实验数据,论证交流,得出实验结论。

  学生根据实验步骤设计了数据记录表格,实验时需要观察电压、电流,计算电功率,并观察灯泡的亮度。接下来我们进行实验。这是学生实验的实物图,为更准确地测得流过小灯泡的电流,把平常的电流表换成了数显电流表,它的使用方法跟原来一样。如图所示,此时电流表的示数为0.021安。接下来看这位同学是如何进行实验的。

  闭合开关调节滑动变阻器,此时电压表示数为1伏,电流表示数为0.195安,灯泡发光微弱;此时电压表示数为1.5伏,电流表示数为0.234安,灯泡发光较暗;此时电压表示数为2.5伏,电流表示数为0.285安,灯泡正常发光;此时电压表示数为3伏,电流表示数为0.315安,灯泡发光很亮。实验结束,断开开关。

  由实验可得:电压为1伏时,电流为0.195安,灯泡发光微弱;电压为1.5伏时,电流为0.234安,灯泡发光较暗;电压为2.5伏时,电流为0.285安,灯泡正常发光;电压为3伏时,电流为0.315安,灯泡发光很亮。由公式(P = UI)可得:1伏时的功率为0.195瓦,电压为1.5伏时功率为0.351瓦,电压为2.5伏时功率为0.7125瓦,电压为3伏时,功率为0.945瓦。

  由以上数据可知,同一个灯泡,实际功率越大,灯泡越亮。在刚才的实验中,老师觉得额定电压2.5伏下灯泡亮度不够,要提高灯泡亮度有什么方法呢?从刚才实验可知,通过增大小灯泡两端电压,增大灯泡实际功率,进而增大灯泡亮度,这种方法可行吗?我们通过实验来验证。

  这是一个稳压电源,通过调节可以稳定输出不同电压值,同时还能显示用电器的电压、电流以及电功率。实验时增大小灯泡两端电压,观察亮度及电功率大小变化。下面请看实验。已把小灯泡接入稳压电源,闭合开关,此时小灯泡两端电压为2.5伏,观察亮度及电功率,此时小灯泡电功率为0.717瓦;增大其两端电压至3伏,发现小灯泡变亮了,功率变大了;再增大电压至3.5伏,观察亮度及电功率;再增大电压至4伏;再增大电压至4.5伏;增大电压至5.5伏,此时灯泡熄灭了。由此可知,在小灯泡两端电压不超过额定电压太多的情况下,增大小灯泡两端电压可让它更亮。如刚才实验中,当小灯泡两端电压增大至3伏、4伏时,小灯泡亮度增大,但如果长时间在这样电压下工作,肯定会减少灯泡使用寿命。当小灯泡两端电压比额定电压大太多时,小灯泡就会烧坏。如刚才实验中,当小灯泡两端电压增大至5.5伏时,小灯泡就烧坏了。所以在实际生活中,我们都不会采取这种方法来增大灯泡亮度。那怎样才能提高灯泡亮度呢?生活中我们应该换一个额定功率更大的灯泡,但问题又来了,功率大意味着在相同时间内会消耗更多电能,那就需要交更多电费。我想问一下大家,存不存在一种灯泡,能达到想要的亮度,但在相同时间内消耗电能少,也就是功率小呢?很多同学应该想到我们生活中常用到的LED灯就可以达到这个要求。老师这里有个LED灯包装盒,上面有这样一个图,它代表什么意思呢?

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《9年级上册物理 第18章 18.3《测量小灯泡电功率》 逐字稿-3,400字 第5版》.docx
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