第25課時電功率、電熱的相關實驗第四部分

電功率、安全用電、電磁、信息和能源教材梳理夯實基礎重難探究逐個探究考點一測量小燈泡的電功率原理P=UI實物圖與電路圖

電路連接開關:連接電路時,開關要斷開。滑動變阻器:滑動變阻器“一上一下”接入電路,且開關閉合前,滑片要移到阻值最大處。電表:①電流表與小燈泡串聯,電壓表與小燈泡并聯;②電流從正接線柱流入,負接線柱流出;③電壓表的量程由小燈泡的額定電壓決定,電流表的量程由小燈泡的額定電流決定滑動變阻器的作用改變燈泡兩端的電壓和保護電路。連接電路無誤后,移動滑片的位置,同時眼睛觀察電壓表的示數,當電壓表的示數達到額定電壓時,停止移動滑片,并記下電流表的示數,利用公式即可求出燈泡的額定功率教材梳理夯實基礎重難探究逐個探究電路故障分析電表示數異常的原因:①電流表無示數:與電流表串聯的電路斷路(或電流表被短路或斷路);②電流表指針滿偏:電流表所選量程太小或與之串聯的電路發生短路;③電壓表無示數:小燈泡發生短路(或電壓表短路或斷路,或與電壓表并聯的電路以外部分斷路);④電壓表示數接近電源電壓:小燈泡發生斷路,或滑動變阻器短路。小燈泡不亮的原因:①電路完好,燈不亮:滑動變阻器連入電路的阻值太大,移動滑片觀察小燈泡是否發光;②電路故障,燈不亮:小燈泡斷路或短路,根據電表示數判斷。移動滑片,電表示數不變的原因:滑動變阻器同時接兩個上接線柱或同時接兩個下接線柱教材梳理夯實基礎重難探究逐個探究多次測量的目的測出小燈泡在不同電壓下的實際功率并比較、探究電功率與電壓的關系及小燈泡亮度變化規律(小燈泡實際電壓不同,小燈泡的實際功率理應不同,求平均值沒有意義)設計表格

序號U/VI/AP/W1

2

3

教材梳理夯實基礎重難探究逐個探究圖像分析

小燈泡的U-I圖像是曲線,原因是

燈絲電阻隨溫度的升高而增大實驗結論不同電壓下,小燈泡的功率不同,實際電壓越大,小燈泡的功率越大;小燈泡的亮度由小燈泡的實際功率決定,實際功率越大,小燈泡越亮實驗評估小燈泡額定電壓為3.8V時,電壓表讀數不準確;若電源電壓為6V,可將電壓表改接在滑動變阻器兩端,來減小實驗誤差教材梳理夯實基礎重難探究逐個探究考點二探究影響電流熱效應的因素命題點①被加熱的材料選用煤油或空氣:利用了其比熱容小、效果明顯且安全的特點;②使用被加熱材料的要求:材料相同、質量相同、初溫相同;③轉換法的應用;④控制變量法的應用;⑤多次測量的目的:使結論具有普遍性實驗裝置

實驗設計兩個完全相同的燒瓶中裝有等質量的煤油,兩瓶中各插入一支溫度計測量煤油的溫度,電阻絲產生熱量的多少可以通過兩瓶中溫度計示數的變化情況來間接顯示教材梳理夯實基礎重難探究逐個探究操作要領①要探究電熱與電阻的關系,可以選擇兩個阻值不同的電阻絲,要控制電流的大小

,為此可以將它們

聯在電路中;②要探究電熱與電流的關系,可以使電阻的大小

,調節串聯在電路中的滑動變阻器,從而改變電路中的電流大小實驗結論①在電流、電阻相同的情況下,通電時間越

,產生的熱量越多;②在電流、通電時間相同的情況下,電阻越

,產生的熱量越多;③在電阻、通電時間相同的情況下,電流越

,產生的熱量越多實驗拓展相等串不變長大大教材梳理夯實基礎重難探究逐個突破探究一測小燈泡的電功率例1在測定“小燈泡電功率”的實驗中,電源電壓為4.5V,小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω。(1)請你用筆畫線代替導線,將圖25-1甲中的實物電路連接完整,要求滑動變阻器的滑片P向右移動時小燈泡變如圖所示圖25-1教材梳理夯實基礎重難探究逐個突破例1在測定“小燈泡電功率”的實驗中,電源電壓為4.5V,小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω。(2)閉合開關,移動滑動變阻器的滑片P,發現小燈泡始終不亮,電壓表有示數,電流表無示數,原因可能是

。

(3)電路故障排除后,閉合開關,移動滑動變阻器的滑片P到某一位置時,電壓表示數如圖乙所示,為______V,若想測量小燈泡的額定功率,應將圖甲中的滑片P向

(選填“A”或“B”)端移動,使電壓表的示數為2.5V。

小燈泡斷路2.2A圖25-1教材梳理夯實基礎重難探究逐個突破例1在測定“小燈泡電功率”的實驗中,電源電壓為4.5V,小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω。(4)移動滑片P,記下多組電壓表和電流表示數,并繪制圖丙所示的I-U圖像,根據圖像信息,可計算出小燈泡的額定功率是

W,此時小燈泡的電阻是

Ω。

(5)實驗室可提供選用的滑動變阻器R1和R2的最大電阻分別為5Ω和20Ω,請你判斷本實驗中選用的是

(選填“R1”或“R2”)。

0.512.5R2圖25-1教材梳理夯實基礎重難探究逐個突破例1在測定“小燈泡電功率”的實驗中,電源電壓為4.5V,小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω。(6)小明按同一電路連接好最后一根導線,小燈泡立即發出明亮耀眼的光,并很快熄滅,檢查后發現連線正確,請你找出他在實驗中兩個操作不當之處:①

;②__________________________________________。

連接電路時開關沒有斷開連接電路時滑片P沒有移到阻值最大處圖25-1教材梳理夯實基礎重難探究逐個突破例1在測定“小燈泡電功率”的實驗中,電源電壓為4.5V,小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω。(7)小勇利用上述裝置測量另一只標有“2.5V”字樣的小燈泡的電功率,記錄的數據如下表所示。分析實驗數據得出:①小燈泡的發光亮度是由燈泡的

決定的,且燈泡的

越大,燈泡發光越亮。

實際功率圖25-1電壓U/V1.52.02.53.0電流I/A0.20.220.250.28電功率P/W0.30.440.6250.84發光情況很暗暗正常發光很亮實際功率教材梳理夯實基礎重難探究逐個突破電壓U/V1.52.02.53.0電流I/A0.20.220.250.28電功率P/W0.30.440.6250.84發光情況很暗暗正常發光很亮(7)小勇利用上述裝置測量另一只標有“2.5V”字樣的小燈泡的電功率,記錄的數據如下表所示。分析實驗數據得出:小燈泡兩端的電壓是額定電壓時,小燈泡的功率才是額定功率教材梳理夯實基礎重難探究逐個突破例1在測定“小燈泡電功率”的實驗中,電源電壓為4.5V,小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω。(7)小勇利用上述裝置測量另一只標有“2.5V”字樣的小燈泡的電功率,記錄的數據如下表所示。分析實驗數據得出:③在多次測量中還發現:當電壓表的示數增大時,電壓表與電流表的示數之比________________(選填“變大”“變小”或“不變”),導致這一結果的原因是____________________________________。

變大電壓U/V1.52.02.53.0電流I/A0.20.220.250.28電功率P/W0.30.440.6250.84發光情況很暗暗正常發光很亮小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大教材梳理夯實基礎重難探究逐個突破探究二探究并了解焦耳定律(了解)例2某實驗小組在做“探究影響電流通過電阻絲產生熱量多少的因素”的實驗時,設計了如圖25-2所示的電路,燒瓶中盛有質量、初溫均相等的煤油,電阻絲R甲>R乙。(1)為了在較短的時間內達到明顯的實驗效果,選用煤油而不用水,主要是由于_________________________。

(2)實驗中電阻絲放熱的多少是通過_________________選填“溫度計示數的變化”或“加熱時間”)來反映的。

煤油的比熱容比水小圖25-2溫度計示數的變化教材梳理夯實基礎重難探究逐個突破例2某實驗小組在做“探究影響電流通過電阻絲產生熱量多少的因素”的實驗時,設計了如圖25-2所示的電路,燒瓶中盛有質量、初溫均相等的煤油,電阻絲R甲>R乙。(3)將該電路設計成串聯的目的是使通過兩電阻絲的電流相同,通電4min后,比較兩燒瓶中溫度計的示數,發現甲瓶中的溫度計示數升高得快,由此得出的實驗結論是:

_______________________________________________________。在通電時間和電流相同時,電阻越大,產生的熱量越多圖25-2教材梳理夯實基礎重難探究逐個突破例2某實驗小組在做“探究影響電流通過電阻絲產生熱量多少的因素”的實驗時,設計了如圖25-2所示的電路,燒瓶中盛有質量、初溫均相等的煤油,電阻絲R甲>R乙。(4)接下來繼續用該裝置探究電流通過電阻絲產生熱量的多少與電流大小的關系時,應調節滑動變阻器的滑片,使電路中的電流變大,通電

(選填“相同”或“不同”)時間,比較

(選填“同一”或“不同”)電阻絲產生熱量的多少。

同一圖25-2相同教材梳理夯實基礎重難探究逐個突破例2某實驗小組在做“探究影響電流通過電阻絲產生熱量多少的因素”的實驗時,設計了如圖25-2所示的電路,燒瓶中盛有質量、初溫均相等的煤油,電阻絲R甲>R乙。圖25-2(5)小明提議利用該裝置改做“比較水和煤油的吸熱能力”的實驗。若保持甲瓶中的器材不變,他們除了把乙瓶中的煤油換成水外,還需要添加的測量工具是

,目的是

。還需要更換的器材是

,為完成實驗,所更換器材需要滿足的條件是

。在實驗中,通過比較

(選填“溫度計示數的變化”或“加熱時間”)來比較水和煤油吸收熱量的多少。

加熱時間天平使水和煤油的質量相等電阻R乙=R甲當堂檢測及時反饋1.如圖25-3所示是“探究電流的熱效應跟電阻大小關系”的實驗裝置示意圖。A、B兩瓶中裝入質量相等的

(選填“煤油”或“水”),理由是

。兩瓶中各浸有一段金屬絲,且RA<RB。實驗時,當開關閉合后,兩瓶中溫度計示數上升較快的是____(選填“A”或“B”)瓶。圖25-3煤油煤油比熱容小,吸收相同熱量時升溫快(合理即可)B當堂檢測及時反饋2.小靖和小暉用如圖25-4所示的裝置探究“電流產生的熱量與電阻的關系”。裝置中除了R甲>R乙外,其余條件均相同。(1)實驗中電流產生熱量的多少是通過

(選填“溫度計示數”或“加熱時間”)來反映的。

(2)將兩電阻絲串聯接入電路是為了控制通過電阻絲的

相等。

圖25-4溫度計示數電流和通電時間當堂檢測及時反饋2.小靖和小暉用如圖25-4所示的裝置探究“電流產生的熱量與電阻的關系”。裝置中除了R甲>R乙外,其余條件均相同。(3)要利用此裝置來探究電熱與電流的關系,你還需要的操作是___________________________________________________________。

(4)小暉提議利用該裝置改做“比較水和煤油比熱容的大小”的實驗,則他們應將其中一燒瓶中的煤油換成

和初溫相等的水,并使甲、乙兩燒瓶中金屬絲的電阻

(選填“相等”或“不相等”)。圖25-4調節滑片,觀察同一燒瓶中煤油在相等時間內升高的溫度相等質量當堂檢測及時反饋3.[2019·徐州]小明要測量額定電壓為2.5V的小燈泡的功率。(1)如圖25-5所示,電路圖中沒有標明電流表、電壓表,請在相應圓圈內填入字母“A”“V”完成電路圖。圖25-5如圖所示當堂檢測及時反饋3.[2019·徐州]小明要測量額定電壓為2.5V的小燈泡的功率。(2)連接電路時,閉合開關前,滑動變阻器的滑片應移到

端。

[答案]b[解析]為了避免電路中電阻過小而燒壞電源或電表,在閉合開關前,滑動變阻器的滑片P應移到阻值最大處,即b端。圖25-5當堂檢測及時反饋3.[2019·徐州]小明要測量額定電壓為2.5V的小燈泡的功率。(3)小明測量的數據如下表所示,三次測量中,小燈泡亮度變化情況是_______。A.變亮 B.變暗 C.不變實驗序號①②③電壓U/V2.02.52.8電流I/A0.220.240.26[答案]A[解析]分析數據,由P=UI得小燈泡的三次實際功率,P1=U1I1=2.0V×0.22A=0.44W,P2=U2I2=2.5V×0.24A=0.60W,P3=U3I3=2.8V×0.26A=0.728W;而小燈泡的發光亮度決定于小燈泡的實際功率,實際功率越大,小燈泡亮度越亮。從實驗結果可以看出,小燈泡的實際功率增大,所以小燈泡變亮,故選A。當堂檢測及時反饋3.[2019·徐州]小明要測量額定電壓為2.5V的小燈泡的功率。(4)小燈泡的額定功率為

W。[答案]0.60[解析]當小燈泡兩端電壓為額定電壓U=2.5V時,小燈泡正常發光,此時I=0.24A,小燈泡的額定功率:P額=UI=2.5V×0.24A=0.60W。實驗序號①②③電壓U/V2.02.52.8電流I/A0.220.240.26當堂檢測及時反饋4.[2016·徐州]用如圖25-6所示電路測量一個額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率,電阻R的阻值已知。(1)請用筆畫線代替導線把電路連接完整。(2)在閉合開關前,應將滑動變阻器的滑片移到

(選填“左”或“右”)端。圖25-6如圖所示左當堂檢測及時反饋4.[2016·徐州]用如圖25-6所示電路測量一個額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率,電阻R的阻值已知。

(3)閉合開關,移動滑動變阻器的滑片,使電壓表示數為

V,此時燈泡正常發光。

(4)接下來應進行的實驗步驟是:

_________