初中物理人教九年级（2023年新编）第十八章电功率电功率教学设计.pdf

第 3 节测量小灯泡的电功率【教学目标】知识与技能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，进一步理解额定功率和实际功率的区别。3、巩固电流表、电压表、滑动变阻器的使用操作技能。过程与方法1、通过实验，培养学生设计实验的能力、实验操作能力、分析处理数据的能力。2.通过测量发现小灯泡的电功率随它两端的电压而改变，并探究掌握其变化规律，体验小灯泡在不同电功率下的工作状态。情感态度与价值观1.通过学习过程中的讨论和交流，养成学生合作学习的意识学生实事求是的科学态度2.通过认识用电器正常工作和不正常工作对用电器的影响，养成学生科学使用用电器的意识。【教学重点】1、会测量小灯泡的电功率2、实际功率和额定功率的理解【教学难点】1、测量示灯泡功率的实验方案的设计和制定。2、电流表、电压表、滑动变阻器的正确使用。【教学准备】教师准备：多媒体、电路示教板、实物展台学生每组准备（共 分12组）：电源、小 灯 泡（带灯座）、开关、电流表和电压表、滑动变阻器,导线若干、发光二极管（和灯泡亮度相当）。【教学过程】教学过程教学内容教师活动【演示实验】出 示 标 有 小灯泡，提问：你知道 表示什么意思吗？把小灯泡分别接在3V和的电源上，让一、创设情境，引人新课学生活动思考，回答：表示这个灯泡的额定电压是。认真观察实验现象，回答：亮度不一样，当接在的电源上时，灯泡较暗，接在的电源上时，灯泡较亮。【导入新课】同一个灯泡接在不同的电源上，为什么亮度不一样呢？小灯泡的亮度 跟 它 的 实 际 功 率 之 间 又 有 什 么 关 系呢？我们这节课就学习测量小灯泡的电功率。带着强烈的求知欲开始本节课的学习。板书课题：测量灯泡的电功率(设计意图：以现象激发兴趣，用问题产生困惑，体现从生活到物理的认知过程。)二、探究过程实验目的和原理设计实验1、设计电路图2、设计记录表格【过渡问题】小灯泡的实际电压有很多，对应的实际功率也有很多，为了全面地看清小灯泡的电功率变化情况，我们需要测量多种情况下的实际功率大小，你认为需要测量哪些电压下的功率？强调：为防止烧坏灯泡，灯两端的实际电压不可高于额定电压过多，为额定电压的倍即可。【目的和原理】根据上面的分析，你能说 出 本 实 验 的目的和原理分别 是 什么吗？在学生回答的基础上，总结并出示实验目的和原理【设计实验】引导学生逐步完成下列实验设计：一、设计电路图你能根据实验目的和原理设计出实验电路图吗？为避免出现不必要的偏差，提出下列问题帮助学生思考：1、根据实验原理，实验中要测量哪些物理量？2、电流表和电压表应该分别连在什么位置？3、为了测量灯泡在不同电压下的电功率，实验中需要改变灯泡两端的电压，有哪些方法可以改变灯泡两端的电压？最好采用哪种方法？4、你能根据实验要求，画出电路图吗？教师利用实物展台展示各小组具有典型性的电路图，并让学生对这些电路图进行分析、讨论和评价，逐步设计出本实验的电路图。二、设计记录表格1、所用灯泡的额定电压是多少？为了不使灯两端的电压过多的超过额定电压，实验中电源电压应该是多少？思考，组内讨论，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，测出其功率，观察小灯泡亮度。(2)使小灯泡两端电压低于额定电压，测出其功率，并观察小灯泡亮度。(3)使小灯泡两端电压高于额定电压，测出其功率，并观察小灯泡亮度。思考，回答：实验的目的是测量小灯泡的额定功率和实际功率。实验的原理是P=U I。在老师的引导下，积极思考，讨论交流，自主逐步完成实验设计。1、需要测量灯泡两端的电压和通过它的电流。2、电流表串联在电路中，电压表与小灯泡并联。3、可以改变换电源电压或使用滑动变阻器。最好在电路中串联滑动变阻器，通过改变滑动变阻器滑片的位置来改变灯泡两端的电压。4、设计出电路图：工-LLI毋思考，根据提示，设计表格：1、灯泡的额定电压是，电源电压应该是三节电池串联，即2、应记录灯泡的规格、灯2、实验中，应记录哪些实验数据？泡两端的电压、通过灯泡的电流、灯泡的功率和灯的发光情况。3、试着画出并逐渐完善记录表格。3、实验步骤进行实验1、连接电路3、根据上面的分析，你能设计出实验记录表格吗？灯的规格电 压(V)电流(A)电功率(W)灯 的 发光情况u=u额uu额额把各小组设计的记录表格用实物投影仪进行展示，组织学生讨论，逐步完善记录表格。三、设计实验步骤根据实验要求，你认为实验步骤是什么？先让学生在组内和班内展示实验步骤，然后师生共同逐步形成最终方案：1、根据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，使小灯泡两端的电压约为额定电压的倍即3 V,记录电流表示数，观察灯泡发光情况。4、调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压值的1.2倍即，观察灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数。断开开关依次拆除电路，整理仪器。(设计意图：利用小组讨论和学生自我思考结合，在老师的引导下设计探究实验,保证了实验设计的可靠性和可行性，同时也激发了学生的探究热情，利于学生科学实验素养的形成。)【进行实验】组织学生进行实验，注意巡回指导，温馨纠错。一、连接电路为提高学生的实验效率，避免出现不必要的错误，出示下列问题的提示，指导学生根据电路图连接电路：1、根据电路设计，本实验需要哪些器材？检查所给的器材是否够用。根据实验要求，先在组内展示实验步骤，然后小组代表在全班展示，其余小组进行补充、完善，形成最终方案。在思考下列问题的基础上，连接电路：1、实验器材：学生电源、的小灯泡，开关，学生用电流表、电压表，滑动变阻器，导线若干。2、在连接电路时，应该怎样连接滑动变阻器？开关处于什么状态？闭合开关前，滑片要放在什么位置？3、电流表和电压表的正、负接线柱的连接是否正确？4、你选用的电流表和电压表的量程是否合适？2、一上一下，滑片应滑到阻值最大处。3、注意正确连接电流表和电压表的正、负接线柱。4、电流表使用的量程，电压表使用0-15 V 的量程。2、实验操作，收集数据展示小组的连接电路，对出现的连接错误进行集体讲评。温馨提示：请同组的同学互相检查一次，确保无误。(设计意图：培养学生设计实验和连接电流表、电压表和滑动变阻器的能力。)二、实验操作，收集数据指导学生进行实验操作，教师巡视，温馨纠错。小组合作分工，认真连接电路，对出现的错误能够及时发现和改正，然后组间展示，加强实验操作能力。组内明确分工，认真进行实验，并注意观察现象和记录数据。个方向移动才能使灯泡两端的电压发生相应的变化。强调:在实验之前，要先弄清滑片向哪小灯泡的规格电 压(V)电流(A)电 功(W)灯的发光情况3分析论证得到结论【分析论证得出结论】学生实验完成后,计算表中每次灯泡功率，回答下面的问题：1、小灯泡在什么情况下正常发光？在什么情况下小灯泡比正常情况更亮？什么情况下小灯泡比正常情况下暗？2、计算小灯的电功率，分析数据，灯泡亮度变化的原因是什么？灯的亮度取决于什么3、小灯泡实际消耗的电功率一定等于额定功率吗？计算功率，然后观察数据讨论，得出结论：1、当小灯泡U实=U额时，P实=P额，正常发光；当小灯泡U实 1；额时，P实 P额，较亮；当小灯泡U实U额时，P实p额,较 暗。2、原因是灯泡的实际功率发生了变化，灯的亮度取决于灯的实际电功率。3、小灯泡的功率不一定等于额定功率。【板 书 设 计】评估拓展延伸（设 计 意 图：培养学生的实验操作能力和 分 析 问 题 的 能 力。）【评 估 交 流】请 同 学 们 对 实 验 过 程 进 行回 顾 和 分 析，思 考：1、在 实 验 过 程 中 还 有 没 有 不 合 理 的 地方？你 是 如 何 改 进 的？2、操 作 中 有 没 有 什 么 失 误 或 故 障？你是 如 何 解 决 的？3、测 量 结 果 有 哪 些 误 差？你是如何尽量 减 小 的？【想 想 做 做】选 择 亮 度 与 小 灯 泡 相 当 的发 光 二 极 管，测量加在它两端的电压和通过 它 的 电 流，计 算 它 的 电 功 率。调节加在它 两 端 的 电 压，获 得 几 组 数 据。将所得的电 功 率 数 值 与 小 灯 泡 相 比，在亮度相当的情 况 下，哪 一 个 的 电 功 率 较 小？（设 计 意 图：培 养 学 生 知 识 的 综 合运用能 力，引导学生关注实际问题。）【拓 展 延 伸】测 量 小 灯 泡 的 电 功 率 和 上一 章 学 习 的“伏 安 法 测 电 阻”相 比，两个实 验 有 什 么 相 同 点 和 不 同 点？“伏 安 法”测 电 阻 也 是 要 求 测三 次，和这个 实 验 中 的 测 三 次 目 的 一 样 吗?能 否 依 据三 次 测 量 数 据 计 算 小 灯 泡 的 平 均 功 率，为什么？（设 计 意 图：引导学生通过比较总结归纳 两 个 实 验 存 在 的 异 同 点，易于学生的理解 和 接 受。）对 实 验 过 程 进 行 反 思，对出现 的 问 题 提 出 改 正 措 施。和测量灯泡 功 率 同 样 的 方法，利 用 发 光 二 极 管 进 行 实验，获 取 数 据，分 析 结 果，得出 结 论：发光二极管的电功率更 小。回 忆“伏 安 法 测 电 阻”的知 识，并 和 本 次 实 验 进 行 比较，积 极 发 表 自 己 的 意 见，得出 异 同 点。“伏 安 法”测 电 阻 中，三次测 量 是 为 了 求 电 阻 的 平 均 值，减 小 误 差，而 本 次 实 验 中，灯泡 的 实 际 功 率 随 其 两 端 电 压的 改 变 而 改 变，所以求功率的平 均 值 没 有 意 义。反馈练习出 示 练 习 题，见 附 件1独立完成反馈练习三、课堂小结回 顾 本 节 课 你 学 到 了 什 么？你还有什么 疑 惑？师 生 共 同 解 决 和 总 结：实 验 目 的 一 实 验 原 理 一 设 计 实 验 一 进行 实 验 分 析 论 证 一 得 出 结 论-评估交流一反馈练习（设 计 意 图：培养学生归纳总结及自省能力，提 高 学 生 参 与 意 识，学 会 展 示 我。）学 生 讨 论 发 言，梳理本节知 识 要 点，解 除 疑 惑。四、课堂检测老 师 巡 视、讲 评。完 成 检 测 题，见 附 件2五、布置作业见 附 件3课 后 完 成。第 三 节 测 量 小 灯 泡 的 电 功 率一、实 验 目 的：测量小灯泡的额定功率和实际功率二、实 验 原 理：P=UI三、实 验 器 材：滑 动 变 阻 器 的 作 用：改变灯泡两端的电压四、设 计 实 验：五、进行实验:4电流(A)电压(V)电 功 率(W)U实=1;额U实U额U实u额六、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。【教学反思】一、案 例 的“亮点”1.实验探究过程分为三个阶段：第一阶段是引导学生设计探究测量小灯泡的额定电功率的实验方案，第二阶段是探究小灯泡的实际电功率跟它两端电压的关系，第三阶段作为巩固，测量并比较亮度相同的发光二极管和小灯泡的电功率的大小，这样的实验顺序分散了教学重点、难点，可以逐个突破。2、采取开放式实验的形式。从实验设计、进行实验、总结归纳到交流评估都是在老师出示问题后，让学生在充分思考的基础上，引导学生自主完成，给学生提供充足的思考空间、探究空间、展示空间，调动了学生的积极性，让学生真正成为课堂的主人，同时培养学生分析问题、解决问题和实验探究能力。二、教学中易出现的问题1.部分同学对于电流表、电压表和变阻器的使用方法不熟悉，特别是在接线过程中由于导线接触不良出现电路故障，花费时间较多；有的在做实验时没有严格按照规定去做，损坏了小灯泡,没有得 出实验数据。2.在设计实验方案上用时较长，在探究实验用时有些少，反馈练习环节有些仓促，在整个教学环节上显得“头重脚轻”。3.发光二极管与小灯泡两者的亮度比较不是很明显，各组观察情况不一致，导致各小组的测量数据误差较大。附 件 1:反馈练习在测定小灯泡电功率的实验中，选用的电源电压为，小灯泡的额定电压为、电阻约为10Q。（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大；连线不得交叉。丙（2）小宇同学闭合开关，移动 滑 片P到某一位置时，电压表示 数（如图乙所示）为V,若他想测量小灯泡的额定电功率，应将图甲中滑动变阻器的滑片P向（选 填A”或B”）端移动，使电压表的示数为 o（3）小宇同学继续移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U关系图象，根据图象信息：小灯泡两端电压是时，其电阻是 Q；灯泡的额定功率是W。还可以得出：小 灯 泡 的 实 际 电 功 率 随 实 际 电 压 的 增 大 而（选 填“增大”、“减小”或“不变”）。（4）小叶同学按同一电路连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，检查 后 发 现 连 线 正 确，请 你 找 出 她 在 实 验 中 两 个 操 作 不 当 之 处 是：；O参考答案：（1）如图甲（2）；B；（3）10；增大（4）连接电路时开关没有断开；滑动变阻器的滑片没有置于最大阻值处。附件2：课堂检测1.如图所示的电路中，电源电压保持不变。闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列判断正确的是()A.电流表示数变大,B.电流表示数变大,C.电流表示数变小,D.电流表示数变小,电压表示数变小电压表示数变大电压表示数变大电压表示数变小2、一只灯泡标有“2 2 0 V 1 0 0 W”字样，把它接入1 1 0 V电路路中，它的实际功率是3、某电度表盘上标有 3 0 0 0 r e v s/(k W-h)w,单独开动某一用电器时，电度表的转盘在1 0 0秒内转5转，由此可知，该用电器的功率为4.小华通过学习得到以下结论，你能帮他填写完整吗？(1)测量小灯泡的电功率的实验中，依据的原理是 o(2)在测小灯泡电功率的实验中，除了需要电源、开关和导线外，还需要和 o可先将小灯泡与 和 串联，再与 并联接在电路中。(3)在测小灯泡电功率的实验中，连接电路时，应注意：开关必须是 的；闭合开关前，滑动变阻器的滑片滑到 位置。(4)如图所示，是晓亮同学测小灯泡功率的实验请在甲、乙、丙三处填上合适的元件符号；在 一OI片应置_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 端，当滑片P滑至中点时，小灯泡 0 1 _ _ _ _求小灯泡的亮度增强，滑 片P应移向_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 端。丙 5.(湖北省黄冈市)在用电流表、电 压 表 测 小 灯 泡L _|卜，时，灯 泡 上 标 有 字 样。小红设计了实验电路图，并连接了部分实验电路，如图乙所示。电路图。实验开始前，滑正常发光，若要功 率 的 实 验如图甲所示，(1)请帮助小红完成实验电路的连接。(2)连接完实验电路后，小红闭合开关，发现灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数且接近于电源电压，请帮助小红分析电路出现故障的原因：O(3)排除故障后，小红调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，读数为 A,则小灯泡的额定功率为 W o(4)假若电压表1 5 V量程损坏，3 V量程能正常使用，电源电压为6 V且稳定不变，仍利用现有的器材完成试验，你认为如何操作：参考答案：1、c 2、2 5 W 3、5 0 0 W 4、(1)P=U I (2)电压表、电流表、滑动 变 阻 器、小灯泡；滑动变阻器、电流表、电 压 表(3)断开、阻 值 最 大 处(4)甲电流表、乙电压表、丙小灯泡 5、(1)略(2)小灯泡断路(3)(4)电压表测量滑动变阻器两端的电压，调节滑动变阻器使电压表示数为。附件2：布置作业1、我们学习了电能表的有关知识，现在又学习了电功率的有关知识，同学们能否利用电能表和停表测算出同学们家中电视机的电功率。2.请走访你所在的小区居民，一天当中什么时候达到用电高峰，用电高峰期电灯的亮度有什么变化，请你利用所学的知识来帮助居民分析原因。参考答案：1、(1)只让电视机工作，用停表记下在时间/内电能表所转动的转数”。(2)观察电能表的转动参数求出电能表转动n圈所做的功W；(3)根据公式 P=W/t 求出用电器的电功率P。2、略