中考物理測量小燈泡電功率的幾種方法

范 穎

(江蘇省南京師范大學附屬中學江寧分校 211102)

“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，由于其設計的內容多、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

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；

閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應位于____(選填“A”或“B”)端；

閉合開關，電流表示數為0.1A，移動滑片P，通過觀察____表的示數來判斷小燈泡是否正常發光，小燈泡正常發光時，電壓表的示數如圖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.

圖1

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.

學生的易錯點在于：如何判斷小燈泡是否正常發光？實際教學中發現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光；(2)認為燈泡正常發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分“正常發光”和“最亮”；其次，燈泡是否正常發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合已知條件，如本題已知I額，那當然是借助于電流表示數是否等于I額來判斷.

第(2)問在第(1)問基礎上進行延伸：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“電壓表并聯在電路中”先確定電壓表的位置；

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

③利用開關閉合與斷開關系，電壓表兩次示數差即為小燈泡兩端額定電壓，進而根據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

例2(2015年南京)現有兩只小燈泡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，閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片P移到____端(選填“A”或“B”)．閉合開關后，移動滑片P，當電壓表示數為2.5V時，電流表的示數如圖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，還缺兩個開關和一只電表(電流表或電壓表)，請在虛線框內補上這三個元件的符號.使電路完整，實驗操作簡單.

圖2

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.第(2)問同樣延伸到了單表測電功率問題，該題目比較靈活，教學過程中發現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，假設選擇電流表，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短路故障，因此該題要選擇電壓表.(2)電壓表選定后，是并聯到定值電阻兩端還是燈泡兩端呢？需要結合已知條件，本題已知額定電壓U額，因此燈泡是否正常發光要根據電壓表示數判斷，再結合開關閉合斷開情況，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)

圖3

分析求額定功率，首先要使燈泡正常發光，針對本題，結合已知條件，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，當電流表示數與R0乘積等于額定電壓U額時，燈泡即正常發光；進而利用開關閉合斷開情況，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：

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I1；

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：

圖4

1.閉合S、S2，斷開S1，調節滑動變阻器滑片，使電流表示數為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、掌握物理規律的基礎，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，而是加以拓展和創新.這就要求我們有立足教材，拓展實驗的深度和廣度.