在“探究灯泡的电功率跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下猜想:
甲:电功率跟电流有关,电流越高,电功率越大.
乙:电功率跟电压有关,电压越大,电功率越大.
(1)小明同学就猜想甲进行了如下探究:
A.按照如图所示连好电路;
B.更换不同规格的灯泡,移动滑动变阻器R的滑片,分别记下电流表的读数和灯泡的亮度.实验结果如下:
实验次数 | 所用灯泡 | 电流表读数 | 灯泡亮度 |
1 | 灯泡1 | 0.1A | 很暗 |
2 | 灯泡2 | 0.2A | 较暗 |
3 | 灯泡3 | 0.3A | 较亮 |
4 | 灯泡4 | 0.4A | 很亮 |
C.小明由此得出:电功率跟电流有关,电流越高,电功率越大.
请你对小明的实验过程进行评估,他的实验有什么不合理之处?应如何改进?
不合理之处:______.
改进方法:______.
(2)现有如下器材:不同规格的灯泡2个、电源1个、开关1个、电压表2只、导线若干,请你设计一个实验电路来验证猜想乙,并把电路图画在方框内.
(3)探究出电功率跟电压和电流的关系后,爱动脑筋的小明猜想:“电功率跟电阻之间也可能有一定的关系.”于是,他向老师借了一些定值电阻和其它相关器材进行实验,其实验数据如表一、表二所示.
表一
R/Ω | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 |
I/A | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
U/v | 1 | 2 | 3 | 4 | 6 |
P/w | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.2 |
表二
R/Ω | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 |
I/A | 1.2 | 0.6 | 0.4 | 0.3 | 0.2 |
U/v | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
P/w | 7.2 | 3.6 | 2.4 | 1.8 | 1.2 |
根据表一中的数据可以得出电功率跟电阻阻值之间的关系是:______.
根据表二中的数据可以得出电功率跟电阻阻值之间的关系是:______.
答案:
分析:(1)灯泡的电功率跟灯泡的电压和电流都有关系,在研究影响电功率的因素时要采用控制变量法的思想;
(2)验证电功率跟电压是否有关,必须控制两个灯泡中通过的电流相等,也就是让灯泡串联;
(3)这两组实验都是采用了控制变量法,表一电流不变,研究电功率和电阻的关系;表二控制了电压不变,研究电功率和电阻的关系.
解答:解:(1)研究的是电功率和电流的关系,在研究这个问题时要采用控制变量法,即控制小灯泡两端的电压不变;有两种方法:
①换用不同规格灯泡时,通过移动滑片保持电压表示数相同;
②不同规格的小灯泡并联.
(2)验证电功率和电压的关系,必须控制通过两个小灯泡的电流相等,采取串联的方式如下图.
(3)分析表中的数据,结合控制变量法的思想,表一中电流一定,电阻越大,功率越大;表二中电压一定,电阻越大,功率越小.
故答案为:(1)不合理之处:未控制灯泡两端电压不变、改进方法:在灯泡两端接一个电压表,通过调节滑动变阻器,使换灯前后灯泡两端电压保持不变(或用不同规格的灯泡并联,用电流表测出各灯电流,比较电流与亮度的关系).
(2)电路图如下图(也可以让一只电压表测某一个灯的电压,而另一只电压表测总电压).
(3)电流一定时,电功率跟电阻成正比、电压一定时,电功率跟电阻成反比.