測量小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

向森山

(四川省巴中市教育科學(xué)研究所，四川 巴中 363001)

1 引言

測量小燈泡的電功率是初中物理中重要的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，也是中考實(shí)驗(yàn)操作考試必考的實(shí)驗(yàn)之一。在指導(dǎo)學(xué)生通過測量小燈泡的電功率并進(jìn)一步探究影響燈泡亮度因素的過程中，我們發(fā)現(xiàn)教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在一些問題，在此提出改進(jìn)意見，與同仁分享。

2 問題的提出

在教科版物理九年級上冊第六章第四節(jié)“燈泡的電功率”中，通過測量小燈泡在不同電壓下工作的電功率，觀察小燈泡對應(yīng)的發(fā)光亮度，進(jìn)一步分析說明影響小燈泡亮度的因素是實(shí)際功率。但該實(shí)驗(yàn)只用了一只燈泡，無法直觀地對比亮度的變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生認(rèn)為：燈泡的實(shí)際電壓或者實(shí)際電流會影響燈泡的亮度，為了更直觀地確定實(shí)際功率對燈泡亮度的影響，由4位同學(xué)成立實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新小組，筆者擔(dān)任指導(dǎo)教師。

在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生發(fā)現(xiàn)了問題，其中使用了兩只燈泡，L1和L2的規(guī)格分別為“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”，根據(jù)該規(guī)格算出L1、L2的額定功率分別為0.75W和1.14W，請問這兩個燈泡在實(shí)際工作時(shí)誰更亮？在課堂上學(xué)生異口同聲地回答：L2更亮。接著將兩只燈泡分別串聯(lián)和并聯(lián)，可以看到串聯(lián)時(shí)L2更亮，并聯(lián)時(shí)L1更亮(圖1)，那么影響燈泡亮度的因素到底是什么？

圖1

3 解決方案

(1) 實(shí)驗(yàn)原理：P=UI。

(2) 實(shí)驗(yàn)器材：小燈泡(L1為“2.5V 0.3A”，L2為“3.8V 0.3A”)、開關(guān)、滑動變阻器、電流表、電壓表、導(dǎo)線若干。

(3) 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)1：將實(shí)驗(yàn)器材按如圖2所示電路進(jìn)行連接，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表示數(shù)分別為0.20A、0.26A、0.30A，記錄兩電壓表的示數(shù)，并比較兩燈泡的亮度，實(shí)驗(yàn)記錄如表1。

表1

通過實(shí)驗(yàn)1可知：在流過燈泡的電流相等時(shí)燈泡亮度并不同，說明燈泡亮度不是由電流決定的。并且在該實(shí)驗(yàn)中L2始終更亮，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)長2的實(shí)際電壓和實(shí)際功率始終較大引起的，那么到底是實(shí)際電壓還是實(shí)際功率影響了小燈泡的亮度？通過下一個實(shí)驗(yàn)可以找到答案。

實(shí)驗(yàn)2：按圖3連接好電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)分別為2.0V、2.5V、3.0V，記錄兩個電流表的示數(shù)，并比較兩個燈泡的亮度，實(shí)驗(yàn)記錄如表2。

圖3

表2

通過實(shí)驗(yàn)2可知：在電壓相等的情況下，小燈泡的亮度并不同，說明燈泡亮度不是由電壓決定的。在以上實(shí)驗(yàn)中L1始終更亮一些，且L1的實(shí)際功率始終更大。

4 結(jié)語

通過以上兩個實(shí)驗(yàn)我們可以確定：影響小燈泡亮度的因素是實(shí)際功率，而在實(shí)際生活中，用電器的額定值只是表明在正常工作時(shí)的情況，也就是當(dāng)其兩端電壓為額定電壓時(shí)的情況，并不表示在實(shí)際情況中消耗電能的情況。

該實(shí)驗(yàn)用兩只燈泡作對比，可以知道在任何電壓或電流下工作，影響燈泡的亮度的因素是燈泡的實(shí)際功率而非實(shí)際電壓或?qū)嶋H電流，并且分成串聯(lián)和并聯(lián)兩種情況探究，使結(jié)論更具有普遍性。

通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生對燈泡實(shí)際亮度的影響因素有了深刻的認(rèn)識，也能正確理解小燈泡規(guī)格的物理意義，對于后面學(xué)習(xí)各種用電器在家庭電路中的實(shí)際工作情況有很好的啟發(fā)作用。