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电功率测量实验教案与教学参考

一、引言

电功率是电学中的核心概念之一，它描述了电流做功的快慢，在日常生活和工程实践中有着广泛的应用。电功率测量实验是中学物理（或大学基础物理、电工电子学）课程中的一个重要实践环节。通过本实验，学生不仅能够深化对电功率概念的理解，掌握基本的电功率测量原理与方法，更能培养其实验操作技能、数据处理能力以及分析问题和解决问题的能力。本教案旨在提供一个结构完整、操作性强、注重科学探究过程的电功率测量实验教学方案，并辅以必要的教学参考，以期为一线教学工作者提供有益的借鉴。

二、教学目标

（一）知识与技能

1.深刻理解电功率的物理意义，巩固电功率的计算公式（P=UI，P=I2R，P=U2/R）及其适用条件。

2.掌握用伏安法测量用电器电功率的基本原理和实验方法。

3.学会正确选择和使用电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关及导线等基本电学仪器。

4.能够设计合理的实验电路，规范进行实验操作，准确记录实验数据，并对数据进行初步分析与处理，得出实验结论。

5.理解额定功率与实际功率的区别与联系，能测定用电器的额定功率和实际功率。

（二）过程与方法

1.经历“提出问题—猜想与假设—设计实验—进行实验—收集证据—分析与论证—交流与评估”的科学探究过程。

2.通过实验方案的设计与讨论，培养学生的创新思维和合作探究能力。

3.学习从实验数据中提取有效信息，分析误差产生的原因，培养实事求是的科学态度。

（三）情感态度与价值观

1.通过亲手操作和成功完成实验，体验科学探究的乐趣，增强学习物理的兴趣和自信心。

2.培养学生严谨细致的实验习惯和实事求是的科学精神。

3.认识到电学知识在生活中的广泛应用，体会物理学的实用价值。

三、教学重点与难点

（一）教学重点

1.电功率测量原理的理解与应用（伏安法测电功率：P=UI）。

2.实验电路的设计与连接（包括电流表内接法与外接法的选择，滑动变阻器的限流与分压接法的选择）。

3.实验数据的规范记录与正确处理。

（二）教学难点

1.实验方案的设计与优化，特别是滑动变阻器在电路中的作用及接法选择。

2.实验过程中故障的判断与排除。

3.对实验误差的分析与评估，以及如何减小实验误差。

4.从实验现象和数据中归纳总结出电功率与电压、电流的关系。

四、教学准备

（一）实验器材

1.电源：学生电源（或干电池组），电压应略高于被测用电器的额定电压。

2.用电器：小灯泡（已知额定电压和额定功率，如“2.5V0.3A”）、定值电阻（可选，用于拓展）。

3.电压表：量程应覆盖用电器的额定电压及以上。

4.电流表：量程应覆盖用电器的额定电流及以上。

5.滑动变阻器：选择合适的规格（阻值范围和允许通过的最大电流），以确保电路安全和实验效果。

6.开关：单刀单掷开关。

7.导线：若干（建议使用不同颜色导线区分正负极或不同支路，便于连接和检查）。

8.（可选）：停表、灯座、电阻箱等。

（二）教具与学具

1.教师用：多媒体课件（PPT）、实物投影仪、电路板（已连接好的示范电路）、各种实验器材的样品。

2.学生用：实验报告纸（包含实验目的、原理、器材、步骤、数据记录表格、数据处理、结论、反思等栏目）、铅笔、直尺、计算器。

（三）安全提示

1.强调正确使用电源，防止短路。

2.提醒学生注意电流表、电压表的量程选择，正负极性连接。

3.滑动变阻器在闭合开关前应调至合适位置（限流接法调至最大阻值，分压接法调至输出电压最小）。

4.实验过程中如发现异常（如导线过热、电表指针异常偏转），应立即断开开关。

五、教学过程设计

（一）复习导入，明确实验目的（约5分钟）

1.提问回顾：

*什么是电功率？它的物理意义是什么？

*电功率的计算公式有哪些？分别在什么条件下适用？（引导学生回忆P=W/t，P=UI，P=I2R，P=U2/R）

*我们已经学习了用伏安法测量电阻，其原理是什么？（R=U/I）

2.提出问题：既然我们可以用电压表测量电压，用电流表测量电流，那么能否利用这两种仪表来测量一个用电器消耗的电功率呢？（引导学生思考，自然过渡到P=UI这一测量原理）

3.明确实验目的：今天我们就来亲自动手，学习用伏安法测量小灯泡的电功率，并探究小灯泡在不同电压下的实际功率与亮度关系。

（二）实验原理探究与方案设计（约15分钟）

1.核心原理阐释：

*引导学生聚焦到公式P=UI。指出要测量电功率P，只要设法同时测量出用电器两端的电压U和通过用电器的电流I，即可根据此公式计算得出。这就是伏安法测电功率的基本原理。

2.实验电路图的设计：

*问题驱动：如何将电