初中物理第3节 测量小灯泡的电功率教学设计

测量小灯泡的电功率

课标要求

从“课程内容”的要求看，本专题涉及如下条目：

1．结合实例理解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。

课标附录：20．测量小灯泡的电功率。

课标解读

本条目涉及课程标准中一级主题“能量”中“电磁能”的内容。“能量”是课程标准中科学内容的三大主题之一。本节课课程内容涉及主要技能性和体验性两个维度目标。具体说明如下：

“结合实例理解电功和电功率。”“理解”属于认知性目标行为动词，该条目处于“理解”水平。其中对电功的理解不作为本节要求。对于电功率的“理解”主要是在初步学习“第2节 电功率”基础上，通过实验探究，具体测量小灯泡不同电压下的实际功率，进一步加深对电功率概念的深刻理解。体会不同电压下，用电器的功率一般是不同的。

“知道用电器的额定功率和实际功率。”“知道”属于认知性目标行为动词，该条目处于“了解”水平。本节是在已经初步学习电功率的基础上，通过具体表现在：一是通过观察对小灯泡不同电压下实际发光亮度的不同，了解小灯泡不同电压的实际工作状态；二是通过对小灯泡不同电压下实际电功率的测量，体会和理解不同电压下小灯泡实际功率与额定功率的实际差异。

“课标附录 20．测量小灯泡的电功率”。“测量”是技能性目标行为动词，该条目属于“独立操作”水平。本探究活动中的测量，是学生在学生已经初步掌握串联电路、电流中电流、电压特点，初步运用电流表、电压表测量工具实际探究电路中电流与电压、电阻关系的基础上，进行用电器电功率测量的一项提高性学习。本探究活动是通过伏安法测量小灯泡不同电压下的电功率，加深学生对实际功率与额定功率的理解，而且可以通过实验测量进一步巩固、强化对电流表、电压表以及滑动变阻器的使用与操作方法。教师应指导学生在探究活动前，能够对要测量的不同电压下小灯泡的实际功率进行一个初步假设，预设在不同电压下，小灯泡的实际功率可能与额定功率大小关系，小灯泡的额定功率是否会发生变化。会根据实验探究目标设计和规划合理的实验探究方案，设计符合探究需要的电路图。在具体的实验操作中，学生能够规范而准确的控制小灯泡在不同电压的工作状态，能够保证小灯泡实际电压为额定电压的五分之四下工作，小灯泡实际电压等于额定电压下工作，小灯泡工作实际电压为额定电压1．2倍下工作。同时在实验探究过程中，学生知道根据测量小灯泡实际的需要，合理选择测量工具电流表、电压表的量程，能根据实验探究的任务，具体设计符合探究要求的实验数据记录表格，并能够依据实验探究中所记录的实验数据，进行初步的数据处理和分析判断，初步得出不同电压下小灯泡的实际功率随电压变化的关系。

在完成本次实验探究操作和数据记录后，指导学生思考实际功率与额定功率的不同，考虑本探究实验中，是否有必要将三次不同电压下测量的小灯泡实际功率进行三次平均值。如果实验操作时间宽裕，教师还可以指导学生利用三次实验探究中所记录的小灯泡的电压值、电流值，通过欧姆定律计算所对应的电阻值，对三次不同电压下的小灯泡的电阻值大小进行比较，看看是否发现电阻值的大小发生变化，从而进一步理解不同电压下用电器因为电流热效应，导致小灯泡的电阻值随电压的增加，流过小灯泡的电流的增大，导致自身电阻发生变化，逐步变大。

重难点突破

一、教学内容分析

测量小灯泡的电功率是在学习了“伏安法测量电阻”之后的又一个综合性实验。该实验对学生熟悉和掌握电流表、电流表、滑动变阻器的使用方法有巩固作用，由于该实验综合性比较高，对学生而言，具有一定的难度。学生通过学习电功率后，初步掌握了“伏安法测电功率”的基本方法，重点是让学生在实验操作与探究中进一步掌握“伏安法测量小灯泡的电功率”的实验方法与步骤。从本节教材内容编排看，教材在一开始部分，就明确了测量三种情况下的小灯泡电功率，让学生首先能够明确本节课的实验任务；同时教材对实验步骤进行了分步提示，引导学生在操作每步骤前，能够先考虑相关问题，有助于学生实验过程中积极思维。在本节实验结束，教材安排了测量亮度与小灯泡相当的发光二极管的电功率，通过比较不同用电器消耗的实际功率，巧妙渗透了节能意识的教育。

二、重点难点突破

1．学会根据实验目的确定实验原理

突破建议：

本探究活动的目的是测量小灯泡的额定功率和实际功率，同时引导学生了解设计实验的具体方法与步骤，培养学生开放性思维能力。做好本探究活动前提，就是根据实验目的确定实验原理。让学生根据实验目的确定实验原理，并进一步确定待测物理量，是本探究性活动的关键。在探究性实验中，待测物理量是根据实验所依据的原理或公式来判定的。本实验要求测量小灯泡的电功率，因此，本实验的原理是根据电功率公式P=UI，而待测物理量应是灯泡两端的电压U和通过电灯泡的电流I，然后再计算出电功率的具体数值。

2．如何根据待测物理量设计实验

突破建议：

根据实验原理，学生应该能确定实验探究的待测物理量。而确定待测物理量后，则明确了测量物理量所必需的实验仪器。本探究活动要测量灯泡的两端电压和通过灯泡的电流，当然需要选择电压表和电流表。由于电压表必须并联在电灯泡的两端，而电流表只能跟灯泡串联，为了保护电路和便于调节灯泡两端的电压值，因此需要串联一个滑动变阻器。这样就形成伏安法测量灯泡电功率的基本实验电路。但是电路中电流表却存在内接和外接两种解法。如下图：

从实际操作看，学生根据待测量，会设计出以上两种电路。教材中给出了实验电路的虚线框，要求学生自主设计。那么为降低探究难度和节省探究的时间，一般教师可以让学生采取两种电路进行探究。在探究活动结束后，教师可以结合实验测量误差分析，指导学生分析为什么本实验探究一般选择电流表外接法，进而帮助学生认识到：待测灯泡的电阻与电压表的电阻相比，在灯泡电阻<电压表电阻时，电压表测量灯泡的电压值更准确，所以采用电流表外接的方法连接电路，这样实验测量误差小些。

由于实验中，要多次调节灯泡两端的实际电压，使其电压分别等于、低于、高于灯泡的额定电压，所以电路中还要连接滑动变阻器，又因为实验电路中选择额定电压为2．5V、或3．8V的灯泡，所以要两节干电池。为了保证实验中不烧坏小灯泡，在连接电路过程中，电路中的开关要始终处于断开状态，同时滑动变阻器的滑片应置于变阻器的阻值最大端。

3．规范设计实验数据的记录表格

根据实验原理以及实验目的，测量小灯泡的电功率至少进行三次实验。分别探究小灯泡在等于、高于、低于额定电压下的电功率。根据探究的需要，需要测量灯泡的两端实际电压、通过灯泡的实际电流，进而计算灯泡不同电压下的实际功率，并比较低于、高于额定电压下的实际功率与额定功率的差异，体会用电器正常工作与不正常工作对用电器的影响。

从实验操作的简便性和可控性角度，本实验中低于、高于额定电压的控制，一般电压数值有具体的控制，低于额定电压的数据值一般是低于额定电压的五分之一，高于额定电压的数值一般高于特定电压的五分之一。灯泡电压数值的控制主要是通过移动滑动变阻器滑片P的位置来实现。因此，根据实验目的，设计一个规范、间接的实验数据记录表，有利于实验探究结论的分析和判断。具体实验探究数据的记录表格如下：

《测量小灯泡的电功率》教学设计

一、教学目标

（一）知识与技能目标

1．会测算小灯泡的实际功率和额定功率，进一步练习使用电流表、电压表和滑动变阻器。

2．通过实验，体验小灯泡的电功率随它的两端电压的变化而变化的规律，知道用电器不同电压下工作实际功率的变化特点。

（二）过程与方法

3．能够根据测量小灯泡的电功率的原理，设计符合测量需要的实验方案。会根据记录的实验数据，利用比较的方法，分析和判断实际功率与额定功率的区别。

（三）情感、态度及价值观目标

4．通过实验，初步认识用电器正常工作与不正常工作对用电器的影响，培养学生科学使用用电器的安全意识。

二、教学重难点

本节是在学习“伏安法测电阻”之后的又一个综合性电学实验，也是在学习“第二节  电功率”后，已初步理解电功率的基础上，利用电功率计算的原理，通过实验定量测量，观察小灯泡工作状态变化，分析比较小灯泡实际电功率与额定电功率的区别，进一步加深学生对用电器实际功率与额定功率的理解。

本节课的重点：会利用电功率计算公式作为实验原理，用伏安法测量小灯泡不同电压下的实际功率与额定功率的方法和步骤，区分额定功率和实际功率。

本节课的难点：学生能够根据测量小灯泡电功率的实验原理，设计出符合实验目的的实验方案、实验步骤，并得出实验结论。

三、教学策略

本节课，主要是根据P=UI，明确实验中需要测量的物理量是用电器的电流和电压，根据需要测量的物理量，设计出符合要求的实验电路图，再根据电路图选择符合需要的实验器材与仪器，再根据实验步骤进行小灯泡实际功率的测量。实验探究过程中，应突出实验探究过程及实验过程中应思考的问题，并通过实验数据的分析与推理，进一步加深学生对实际功率的理解，知道实际功率与额定功率的区别，使学生了解电流、电流是如何影响用电器的实际功率的。因此，本节课设计主要分三个流程：

流程一是引导学生根据实验原理制定和设计实验方案，知道根据实验方案如何选择符合实验需要的实验器材。

流程二是根据实验方案，进行实验与证据收集。具体包括实验步骤确定，实验中小灯泡工作状态的观察以及实验测量数据的记录。

流程三是交流与合作，对小灯泡三次不同电压下测量的实际功率进行比较，讨论为什么不求电功率的平均值？本次实验与“伏安法测小灯泡电阻”进行比较，有哪些异同点。

四、教学准备

分组实验：学生电源（或干电池3节），2．5V（或3．8V）小灯泡1只，发光亮度与小灯泡正常发光相当的二极管1个，开关1只，电流表1个，电压表1个，滑动变阻器1个，导线若干。

五、教学过程