中考物理測量小燈泡電功率的幾種方法

摘 要：“測量小燈泡電功率”基本的方法是伏安法，然而各地中考往往不局限于教材原型實驗，而是加以拓展和延伸，這對同學們來說更是一個難點.本文針對南京市中考“測量小燈泡電功率”試題進行分析研究，總結(jié)出特殊法測量的規(guī)律，以便應用于實際教學中，提高教學質(zhì)量.

關(guān)鍵詞：中考物理;小燈泡;特殊法;電功率

中圖分類號：G632????? 文獻標識碼：A????? 文章編號：1008-0333（2021）02-0055-02

收稿日期：2020-10-15

作者簡介：范穎，女，中學一級教師，從事初中物理教學研究.

“測量小燈泡電功率”是初中物理電學部分一個非常重要的測量型實驗，由于其設(shè)計的內(nèi)容多、要求高、綜合性強，而成為各地中考的熱點.

一、已知額定電流I額，只有電壓表

1.試題再現(xiàn)

例1 （2018年南京）：兩只銘牌模糊的小燈泡L1、L2，僅能看清分別標有“0.3A”和“0.5A”字樣.

（1）圖1甲是小明測量小燈泡L1額定功率時連接的實物圖;

圖1甲中有一根線連接錯誤，請在這根線上打“×”，并在圖中改正;

閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應位于_____（選填“A”或“B”）端;

閉合開關(guān)，電流表示數(shù)為0.1A，移動滑片P，通過觀察_____表的示數(shù)來判斷小燈泡是否正常發(fā)光，小燈泡正常發(fā)光時，電壓表的示數(shù)如圖1乙所示，則小燈泡L1的額定功率為_____W.

（2）小華利用圖1丙所示的電路測出了小燈泡L2的額定功率，請在虛線框內(nèi)補上小燈泡、電壓表和定值電阻R（阻值已知）這三個元件的符號，使電路完整，實驗操作方便.

2.例題1分析

第（1）問主要針對課本原型實驗，考察了實物圖如何連接、滑動變阻器連接時注意事項以及具體操作細節(jié).

學生的易錯點在于：如何判斷小燈泡是否正常發(fā)光？實際教學中發(fā)現(xiàn)學生存在以下幾種錯誤理解：（1）直觀地認為燈泡最亮時就是正常發(fā)光;（2）認為燈泡正常發(fā)光不需要借助于測量器材，直接用眼睛觀察即可;（3）認為需要借助測量儀器才能判斷小燈泡是否正常發(fā)光，但是思維局限于小燈泡兩端電壓等于額定電壓時才可以.針對以上問題，在實際教學中建議首先要區(qū)分“正常發(fā)光”和“最亮”;其次，燈泡是否正常發(fā)光眼睛觀察是不夠準確的，必須借助于測量儀表——電壓表或電流表，具體如何選擇還要結(jié)合已知條件，如本題已知I額，那當然是借助于電流表示數(shù)是否等于I額來判斷.

第（2）問在第（1）問基礎(chǔ)上進行延伸：只有電壓表如何測量小燈泡L2的額定功率.該題不是實驗步驟填空，而是填3個元件符號，這就要求學生理清整個特殊測量過程，難度較大.教學過程中，可以引導學生按照如下步驟分析：

①根據(jù)“電壓表并聯(lián)在電路中”先確定電壓表的位置;

②進而結(jié)合已知條件（已知I額）推斷出電壓表應并聯(lián)在定值電阻兩端，這時該部分電路作用等效于電流表，當滿足U/R=I額時，燈泡正常發(fā)光;

③利用開關(guān)閉合與斷開關(guān)系，電壓表兩次示數(shù)差即為小燈泡兩端額定電壓，進而根據(jù)P額=U額I額即可得到額定功率.

二、已知額定電壓U額，只有電壓表

1.試題再現(xiàn)

例2 （2015年南京）現(xiàn)有兩只小燈泡L1、L2，它們的額定電壓分別為2.5V和3.8V.

（1）如圖2甲是小明測定燈泡L1額定功率的實物電路圖（不完整）

①請用筆畫線代替導線將實物電路圖連接完整;②正確連接電路后，閉合開關(guān)前，應將滑動變阻器的滑片P移到端（選填“A”或“B”）.閉合開關(guān)后，移動滑片P，當電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表的示數(shù)如圖2乙所示，則燈泡L1的額定功率為W.

（2）小華利用圖2丙所示的電路測出了燈泡L2的額定功率.圖2丙中R為阻值已知的定值電阻，還缺兩個開關(guān)和一只電表（電流表或電壓表），請在虛線框內(nèi)補上這三個元件的符號.使電路完整，實驗操作簡單.

2.例題2分析

第（1）問同樣針對課本原型實驗，考察了實物圖如何連接、滑動變阻器連接時注意事項以及具體操作細節(jié).第（2）問同樣延伸到了單表測電功率問題，該題目比較靈活，教學過程中發(fā)現(xiàn)學生主要存在以下問題：（1）是選擇電流表還是電壓表呢？無從下手，毫無思路.教學中可以引導學生不斷嘗試，看看哪個電表可以實現(xiàn)，假設(shè)選擇電流表，無非有三種連接方式.

這三種電路，可以直觀看出不但無法測出小燈泡的電功率而且會出現(xiàn)短路故障，因此該題要選擇電壓表.（2）電壓表選定后，是并聯(lián)到定值電阻兩端還是燈泡兩端呢？需要結(jié)合已知條件，本題已知額定電壓U額，因此燈泡是否正常發(fā)光要根據(jù)電壓表示數(shù)判斷，再結(jié)合開關(guān)閉合斷開情況，借助于定值電阻R，求出燈泡兩端電壓為額定電壓時通過的電流.

三、已知額定電壓U額，只有電流表（R0阻值已知）

分析 求額定功率，首先要使燈泡正常發(fā)光，針對本題，結(jié)合已知條件，應該使燈泡兩端

電壓等于額定電壓U額，而題目中只有電流表，因此借助于燈泡與R0并聯(lián)，當電流表示數(shù)與R0乘積等于額定電壓U額時，燈泡即正常發(fā)光;進而利用開關(guān)閉合斷開情況，求出燈泡兩端電壓為U額時通過燈泡的電流.

具體實驗步驟為：

1.閉合S、S2，斷開S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電流表示數(shù)為I0=U額R0;

2.閉合S、S1，斷開S2，保持滑動變阻器滑片不動，讀出電流表示數(shù)I1;

3.則燈泡額定功率P額=I1-U額R0U額

四、已知額定電流I額，只有電流表（R0阻值已知）

分析 該題與圖1相比，只是將燈泡和定值電阻位置互換，求解步驟為：

1.閉合S、S2，斷開S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電流表示數(shù)為I額;

2.閉合S、S1，斷開S2，保持滑動變阻器滑片不動，讀出電流表示數(shù)I1;

3.則燈泡額定功率P額=I1-I額R0I額

總之，課本原型實驗是學生形成物理概念、掌握物理規(guī)律的基礎(chǔ)，對物理學習有著重要的指導意義.而中考實驗試題的基本原理和方法一定來源于教材，但通常不是簡單地照搬原型實驗，而是加以拓展和創(chuàng)新.這就要求我們有立足教材，拓展實驗的深度和廣度.

? 參考文獻：

[1]仝力.測量小燈泡額定功率的特殊方法[J]數(shù)理化學習（初中版），2014（05）：31-33.

[2]吳志明.中考“測量小電燈功率”實驗的拓展與啟示[J]物理之友，2018，34（4）：1-3.

[責任編輯：李 璟]