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九年级上册物理探究

测定小灯泡的电功率

3 星重要实验

第2章 能的转化与守恒 · 第3节 电路中的电能

核心摘要

测定小灯泡的电功率出自浙教版九年级上册《科学》第2章,用电压表电流表测小灯泡在三种电压下的电功率并观察亮度。伏安法测功率是中考电学压轴实验。学生最易串联滑动变阻器接错柱,额定功率与实际功率混淆。优创优星科学馆(义乌1+1教育旗下)把电路图与数据处理拆成步骤,帮孩子连得对、算得准。

实验情境

灯泡上的「2.5V」是什么意思?给它的电压不同,亮度也不同。搭一个能调压的电路,分别测出小灯泡在额定电压、低于和高于额定电压下的实际功率,看看亮度与功率的关系。

实验目标

  • 测量小灯泡在不同电压下的电功率,探究小灯泡亮度与实际电功率的关系

实验器材与材料

器材用途
电池组提供可调的电路电源
小灯泡(2.5V)被测对象,亮度反映实际功率
电压表并联测小灯泡两端电压
电流表串联测通过小灯泡的电流
滑动变阻器改变电路电流与电压实现多组测量
开关与导线控制电路通断并连接各元件

实验原理

P=UI,用电压表测电压、电流表测电流

滑动变阻器改变小灯泡两端电压,实现三种工作状态对比。

实验步骤与现象

1测量小灯泡的额定功率

  1. 1由电功率的公式P=UI可知,只要在工作电路中测出小灯泡两端的电压和通过它的电流,就可以算出电功率。电压表跟小灯泡应该 联,电流表跟小灯泡应该 联。
  2. 2你所用的小灯泡的额定电压是 ,为了不使电源电压过多地超过小灯泡的额定电压,实验中的电源电压应该不大于 ,或用 节干电池串联。
  3. 3实验中,电源电压往往不等于小灯泡的额定电压,为了控制小灯泡两端的电压,要在电路中接入滑动变阻器。滑动变阻器跟小灯泡应该 联。
  4. 4实验中要测量的量是 和 。
  5. 5在下面的方框内设计实验电路图。
  6. 6按图连接电路。闭合开关,注意观察电压表的示数,然后缓慢移动滑动变阻器滑片的位置,直到电压表的读数等于小灯泡的额定电压值。记录此时电压表和电流表的读数,观察小灯泡正常发光的亮度,并记录在表3-10中。

2测量小灯泡在高于额定电压下的功率调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,记录此时电压表和电流表的读数,观察小灯泡发光的亮度,并记录在表3-10中。

3测量小灯泡在低于额定电压下的功率调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压约为额定电压的0.8,记录此时电压表和电流表的读数,观察小灯泡发光的亮度,并记录在表3-10中。表3-10 记录表

4实验结论

  1. 1小灯泡的额定功率是 。
  2. 2小灯泡只有在 电压下才能正常发光。额定功率是指 电压下消耗的电功率。当实际电压高于额定电压时,灯泡实际消耗的功率 额定功率。当实际电压低于额定电压时,小灯泡实际消耗的功率 额定功率。可见,用电器的实际功率随其实际电压的变化而 。

高频翻车现场

【1+1教育避坑提醒】实验操作中最容易做废、最容易被扣分的关键点:

1

连接电路闭合开关后再接线

后果:带电接线易短路烧坏电表

正确做法:先连好电路检查无误再闭合开关

2

读数把额定功率与实际功率混为一谈

后果:结论错误,额定功率只在额定电压下成立

正确做法:区分:2.5V下测得的是额定功率,其他电压下是实际功率

3

滑动变阻器闭合开关前滑片不在阻值最大处

后果:电流过大会烧坏灯泡或电表

正确做法:闭合开关前把滑片移到阻值最大位置

实验结论

小灯泡在额定电压下正常发光、实际功率等于额定功率;电压降低功率变小、灯变暗,电压升高功率变大、灯更亮;实际功率随实际电压变化而变化。

拓展研究

  • 1调查你家中所有用电器的额定电压和额定功率值,由大到小列出用电器额定功率的清单。哪类用电器的电功率较大?

实验考点小结与出题概率

核心考点对应教材位置出题概率常见考法·避坑提醒
P=UI的测量应用九上第2章⭐⭐⭐⭐⭐伏安法测功率,电表读数相乘年年考。
额定功率与实际功率九上第2章⭐⭐⭐⭐⭐在额定电压下才相等,概念辨析必背。
滑动变阻器的作用九上第2章⭐⭐⭐⭐保护电路并调节到额定电压,双重作用。
灯泡亮度的判断九上第2章⭐⭐⭐⭐亮度由实际功率决定,与额定值无关。
故障分析九上第2章⭐⭐⭐灯不亮先查接触与电表量程,排查思路。

注:以上数据基于浙江省名校初中月考、期中、期末以及浙江省中考真题统计分析。

常见问题

为什么测三组而不是一组

额定电压下一组定额定功率,低于和高于额定电压的两组用于比较实际功率与亮度的关系。

电压高于额定值会怎样

实际功率超过额定值,灯泡过亮甚至烧毁,实验中要控制超压幅度。

电流表电压表位置能换吗

不能。电压表并联电流表串联,接反会导致电流表短路或电压表断路读数异常。

测功率与测电阻实验的区别

公式不同P=UI与R=U/I,且灯丝电阻随温度变化,测电阻不能取平均值而测功率可以比较。

1度电能让灯泡亮多久

100瓦灯泡1度电亮10小时,用W=Pt估算即可。

义乌1+1教育 · 优创优星科学馆

本实验是浙教版初中科学教材的重要探究活动,也是中考科学探究题的高频考点。优创优星科学馆 · 义乌1+1教育旗下科学实验中心,坚持“教方法、抓过程”,让孩子亲手做一遍、当场学会规范表达,把实验真正转化为得分能力。想预约科学馆实操体验或获取完整实验方案,请点击页尾报名入口。

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