Question

3．在“探究燈泡的電功率跟哪些因素有關(guān)”時，同學(xué)們提出了如下猜想：
甲：電功率跟電流有關(guān)，電流越大，電功率越大．
乙：電功率跟電壓有關(guān)，電壓越大，電功率越大．
（1）小明同學(xué)就猜想甲進行了如下探究：
A、按照如圖1連好電路；
B、更換不同規(guī)格的燈泡，移動滑動變阻器R的滑片，分別記下電流表的讀數(shù)和燈泡的亮度．實驗結(jié)果如表：

實驗次數(shù)	所用燈泡	電流表讀數(shù)	燈泡亮度
1	燈泡1	0.1A	很暗
2	燈泡2	0.2A	較暗
3	燈泡3	0.3A	較亮
4	燈泡4	0.4A	很亮

C．小明由此得出：電功率跟電流有關(guān)，電流越高，電功率越大．
請你對小明的實驗過程進行評估，他的實驗有什么不合理之處？應(yīng)如何改進？
不合理之處：未控制燈泡兩端電壓不變．
改進方法：在燈泡兩端接一個電壓表，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，使換燈前后燈泡兩端電壓保持不變（或用不同規(guī)格的燈泡并聯(lián)，用電流表測出各燈電流，比較電流與亮度的關(guān)系）．
（2）現(xiàn)有如下器材：不同規(guī)格的燈泡2個、電源1個、開關(guān)1個、電壓表2只、導(dǎo)線若干，請你設(shè)計一個實驗電路來驗證猜想乙，并把電路圖2畫在方框內(nèi)．
（3）探究出電功率跟電壓和電流的關(guān)系后，愛動腦筋的小明猜想：“電功率跟電阻之間也可能有一定的關(guān)系．”于是，他向老師借了一些定值電阻和其它相關(guān)器材進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如表一、表二．
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

根據(jù)表一中的數(shù)據(jù)可以得出電功率跟電阻阻值之間的關(guān)系是：電流一定時，電功率與電阻成正比．
根據(jù)表二中的數(shù)據(jù)可以得出電功率跟電阻阻值之間的關(guān)系是：電壓一定時，電功率與電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）燈泡的電功率跟燈泡的電壓和電流都有關(guān)系，在研究影響電功率的因素時要采用控制變量法的思想，探究電功率與電流的關(guān)系，應(yīng)控制燈泡電壓不變；
（2）驗證電功率跟電壓是否有關(guān)，必須控制兩個燈泡中通過的電流相等，即串聯(lián)電路中電流處處相等；
（3）這兩組實驗都是采用了控制變量法，表一電流不變，研究電功率和電阻的關(guān)系；表二控制了電壓不變，研究電功率和電阻的關(guān)系．

解答 解：（1）探究電功率與電流的關(guān)系，應(yīng)控制電壓相等而電流不同，即控制小燈泡兩端的電壓相同，由小明的實驗步驟可知，小明沒有控制燈泡兩端電壓相等，因此他的實驗不合理，可知兩燈泡電壓相同而電流不同的方法，即實驗的改進方法：
①換用不同規(guī)格燈泡時，通過移動滑片保持電壓表示數(shù)相同；
②把不同規(guī)格的小燈泡并聯(lián)起來進行實驗．
（2）驗證電功率和電壓的關(guān)系，必須控制通過兩個小燈泡的電流相等而燈泡兩端的電壓不同，可以把兩個不同規(guī)格的燈泡串聯(lián)在電路中進行實驗，電路圖如圖所示：

（3）分析表中的數(shù)據(jù)，結(jié)合控制變量法的思想：
表一中電流一定，電阻越大，功率越大，即電流一定時，電功率與電阻成正比；
表二中電壓一定，電阻越大，功率越小，即電壓一定時，電功率與電阻成反比．
故答案為：（1）不合理之處：未控制燈泡兩端電壓不變；改進方法：在燈泡兩端接一個電壓表，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，使換燈前后燈泡兩端電壓保持不變（或用不同規(guī)格的燈泡并聯(lián)，用電流表測出各燈電流，比較電流與亮度的關(guān)系）．
（2）如上圖所示；
（3）電流一定時，電功率與電阻成正比；電壓一定時，電功率與電阻成反比．

點評 本題考查了探究影響功率的因素實驗，探究多變量因素實驗要應(yīng)用控制變量法，應(yīng)用控制變量法是正確解題的關(guān)鍵．