請你利用以下器材:電源一個、調好的電壓表和電流表各一個、開關一個、滑動變阻器一個、各種阻值已知的定值電阻和導線若干.設計一個實驗證明:“當電阻兩端電壓一定時,電阻消耗的電功率和該電阻的阻值成反比”.
解:(1)實驗電路如圖所示:
(2)實驗步驟:
①按電路圖連接電路;
②閉合開關S,調整滑動變阻器到適當位置,用調好的電壓表、電流表分別測出定值電阻兩端的電壓U和通過電阻的電流I1,并把電阻的阻值R1和測量的電壓U、電流I1記錄在表格中;
③斷開開關S,更換電阻值為R2.然后閉合開關S,調節滑動變阻器使電壓表示數和步驟②中相同仍為U,測量電流I2,并把電阻的阻值R2和測量的電流I2、電壓表示數U記錄在表格中;
④仿照步驟③,分別測出通過電阻R3、R4、R5、R6的電流和相應的電壓表示數,并把數據記錄在表格中;
⑤利用公式P=UI分別計算出電阻R1、R2、R3、R4、R5和R6 消耗的功率P1、P2、P3、P4、P5和P6,并把數據記錄在表格中.
(3)探究電功率與電阻的關系實驗數據記錄表:
R/Ω | ||||||
U/V | ||||||
I/A | ||||||
P/W |
根據控制變量法,要使通過電阻兩端的電壓保持不變,必須把定值電阻與滑動變阻器和電流表串聯起來,然后利用電壓表測出定值電阻兩端的電壓,根據P=UI分析比較即可.
點評:本題考查控制變量法的正確使用和電功率公式的靈活應用,同時考查學生根據題意畫電路圖的能力,并學會要用所畫的電路圖經過實驗分析得出結論的能力.
聯系生活——學習物理妙招:慣性定律:不受外力是條件,保持勻直或靜止,平衡效果合為零,相當沒有受外力。