中考物理测量小灯泡电功率的几种方法

范 颖

(江苏省南京师范大学附属中学江宁分校 211102)

“测量小灯泡电功率”是初中物理电学部分一个非常重要的测量型实验，由于其设计的内容多、要求高、综合性强，而成为各地中考的热点.

一、已知额定电流I额，只有电压表

1.试题再现

例1(2018年南京)：两只铭牌模糊的小灯泡L1、L2，仅能看清分别标有“0.3A”和“0.5A”字样.

(1)图1甲是小明测量小灯泡L1额定功率时连接的实物图；

图1甲中有一根线连接错误，请在这根线上打“×”，并在图中改正；

闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应位于____(选填“A”或“B”)端；

闭合开关，电流表示数为0.1A，移动滑片P，通过观察____表的示数来判断小灯泡是否正常发光，小灯泡正常发光时，电压表的示数如图1乙所示，则小灯泡L1的额定功率为____W.

(2)小华利用图1丙所示的电路测出了小灯泡L2的额定功率，请在虚线框内补上小灯泡、电压表和定值电阻R(阻值已知)这三个元件的符号，使电路完整，实验操作方便.

图1

2.例题1分析

第(1)问主要针对课本原型实验，考察了实物图如何连接、滑动变阻器连接时注意事项以及具体操作细节.

学生的易错点在于：如何判断小灯泡是否正常发光？实际教学中发现学生存在以下几种错误理解：(1)直观地认为灯泡最亮时就是正常发光；(2)认为灯泡正常发光不需要借助于测量器材，直接用眼睛观察即可；(3)认为需要借助测量仪器才能判断小灯泡是否正常发光，但是思维局限于小灯泡两端电压等于额定电压时才可以.针对以上问题，在实际教学中建议首先要区分“正常发光”和“最亮”；其次，灯泡是否正常发光眼睛观察是不够准确的，必须借助于测量仪表——电压表或电流表，具体如何选择还要结合已知条件，如本题已知I额，那当然是借助于电流表示数是否等于I额来判断.

第(2)问在第(1)问基础上进行延伸：只有电压表如何测量小灯泡L2的额定功率.该题不是实验步骤填空，而是填3个元件符号，这就要求学生理清整个特殊测量过程，难度较大.教学过程中，可以引导学生按照如下步骤分析：

①根据“电压表并联在电路中”先确定电压表的位置；

②进而结合已知条件(已知I额)推断出电压表应并联在定值电阻两端，这时该部分电路作用等效于电流表，当满足U/R=I额时，灯泡正常发光；

③利用开关闭合与断开关系，电压表两次示数差即为小灯泡两端额定电压，进而根据P额=U额*I额即可得到额定功率.

二、已知额定电压U额，只有电压表

1.试题再现

例2(2015年南京)现有两只小灯泡L1、L2，它们的额定电压分别为2.5V和3.8V.

(1)如图2甲是小明测定灯泡L1额定功率的实物电路图(不完整)

①请用笔画线代替导线将实物电路图连接完整；②正确连接电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到____端(选填“A”或“B”)．闭合开关后，移动滑片P，当电压表示数为2.5V时，电流表的示数如图2乙所示，则灯泡L1的额定功率为____W.

(2)小华利用图2丙所示的电路测出了灯泡L2的额定功率.图2丙中R为阻值已知的定值电阻，还缺两个开关和一只电表(电流表或电压表)，请在虚线框内补上这三个元件的符号.使电路完整，实验操作简单.

图2

2.例题2分析

第(1)问同样针对课本原型实验，考察了实物图如何连接、滑动变阻器连接时注意事项以及具体操作细节.第(2)问同样延伸到了单表测电功率问题，该题目比较灵活，教学过程中发现学生主要存在以下问题：(1)是选择电流表还是电压表呢？无从下手，毫无思路.教学中可以引导学生不断尝试，看看哪个电表可以实现，假设选择电流表，无非有三种连接方式.

这三种电路，可以直观看出不但无法测出小灯泡的电功率而且会出现短路故障，因此该题要选择电压表.(2)电压表选定后，是并联到定值电阻两端还是灯泡两端呢？需要结合已知条件，本题已知额定电压U额，因此灯泡是否正常发光要根据电压表示数判断，再结合开关闭合断开情况，借助于定值电阻R，求出灯泡两端电压为额定电压时通过的电流.

三、已知额定电压U额，只有电流表(R0阻值已知)

图3

分析求额定功率，首先要使灯泡正常发光，针对本题，结合已知条件，应该使灯泡两端电压等于额定电压U额，而题目中只有电流表，因此借助于灯泡与R0并联，当电流表示数与R0乘积等于额定电压U额时，灯泡即正常发光；进而利用开关闭合断开情况，求出灯泡两端电压为U额时通过灯泡的电流.

具体实验步骤为：

2.闭合S、S1，断开S2，保持滑动变阻器滑片不动，读出电流表示数I1；

四、已知额定电流I额，只有电流表(R0阻值已知)

分析该题与图1相比，只是将灯泡和定值电阻位置互换，求解步骤为：

图4

1.闭合S、S2，断开S1，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为I额；

2.闭合S、S1，断开S2，保持滑动变阻器滑片不动，读出电流表示数I1；

3.则灯泡额定功率P额=(I1-I额)R0I额

总之，课本原型实验是学生形成物理概念、掌握物理规律的基础，对物理学习有着重要的指导意义.而中考实验试题的基本原理和方法一定来源于教材，但通常不是简单地照搬原型实验，而是加以拓展和创新.这就要求我们有立足教材，拓展实验的深度和广度.