《2025年科学实验活动册八年级上册浙教版》

当你看到电动汽车在城市中穿梭时,你是否思考过它们强大的动力从何而来？让我们将目光投向车辆的能源核心——电池组。一般单节锂电池仅能输出4V左右的电压,然而驱动汽车电机运转需要300V以上的电压,工程师运用了何种方法,将较低的电压提升至足以让电机运转的较高电压？电路中电压有哪些特点？
实验目的
1. 初步学会使用电压表测量电压。
2. 了解串联电路和并联电路各部分电压的关系。
实验准备
电压表1个,不同规格的小灯泡若干,干电池5节,开关1个,导线若干。
实验过程
一、利用电压表测量干电池电压
1. 组装电池组。
如图3-9所示,将两节干电池首尾相连,此时首节电池正极与末节电池负极即为电池组的正、负极。按照此方法可依次将2节、3节乃至更多干电池进行串联。

2. 设计电路,进行实验。
不同数量的电池串联后形成的电池组两端的电压有什么特点？我们可以用电压表依次测量1节干电池两端的电压、2节干电池串联后两端的电压和3节干电池串联后两端的电压,并将测量结果记录在表3-9中。
表3-9 干电池电压记录表
| | 1节干电池 | 2节干电池 | 3节干电池 |
| 电压U/V | | | |
推测：由5节干电池串联而成的电池组电压为______V。用实验进行验证。
二、探究串联电路中电压的特点
如图3-10所示,两个不同规格的灯泡$L_1$和$L_2$串联在电路中。

1. 提出问题。
串联电路中各部分电路两端电压与总电压有什么关系？
2. 提出猜想或假设。______
3. 设计探究方案。
依据图3-10,设计用一个电压表依次测量灯$L_1、$$L_2$两端的电压$U_1、$$U_2$及$L_1、$$L_2$串联后的总电压U的电路图,请把三次测量的电路图分别画在下面方框中。
□□□□□□□□
测量灯$L_1$两端电压 测量灯$L_2$两端电压 测量$L_1、$$L_2$串联后的总电压
注意
为了避免电路中电压过大而损坏电压表,测量时应先选用较大的量程。如果发现指针偏转角度过小,再改用较小的量程。实验中,一般可根据电源电压估计待测电压,从而确定电压表的量程。
4. 获取事实与证据。
按照方案中的电路图连接电路,分别测量灯$L_1、$$L_2$两端的电压$U_1、$$U_2$及串联后的总电压U,将测量数据记录在下表中。更换小灯泡规格,重复实验。
表3-10 串联电路电压记录表
| 实验序号 | 灯$L_1$两端电压$U_1/V $| 灯$L_2$两端电压$U_2/V $|$ L_1、$$L_2$串联后总电压U/V |
| 1 | | | |
| 2 | | | |
| 3 | | | |
5. 实验结论。
比较表3-10中数据,可得出结论：______。
三、探究并联电路中电压的特点
如图3-11所示,灯泡$L_1$和$L_2$并联在电路中。

1. 提出问题。
并联电路中各支路两端电压与电源电压有什么关系？
2. 提出猜想或假设。______
3. 设计探究方案。
依据图3-11,设计用一个电压表依次测量灯$L_1、$$L_2$所在支路两端的电压$U_1、$$U_2$及电源两端的电压U的电路图,请把三次测量的电路图分别画在下面方框中。
□□□□□□□□
测量灯$L_1$两端电压 测量灯$L_2$两端电压 测量电源两端电压
4. 获取事实与证据。
按照方案中的电路图连接电路,分别测量灯$L_1、$$L_2$两端的电压$U_1、$$U_2$及电源两端电压U,将测量数据记录在表3-11中。更换小灯泡规格,重复实验。
表3-11 并联电路电压记录表
| 实验序号 | 灯$L_1$两端电压$U_1/V $| 灯$L_2$两端电压$U_2/V $| 电源两端电压U/V |
| 1 | | | |
| 2 | | | |
| 3 | | | |
5. 实验结论。
比较表3-11中数据,可得出结论：______。
四、实验评价
利用下表对实验过程进行评价。
表3-12 研究串、并联电路的电压特点评价量表
| 评价指标 | 评价内容(请根据真实表现判断,做到的在“是”栏画“√”,未做到的在“否”栏画“√”) | 自我评价 | 小结 |
| | | 是 | 否 |
| 实验准备 | (1)能检查实验器材是否齐全 | □ | □ |
| 实验设计 | (2)根据实验方案选择合适的小灯泡 | □ | □ |
| | (3)电路图绘制正确 | □ | □ |
| 操作规范 | (4)电压表接线正确,选择合适的量程进行测量 | □ | □ |
| | (5)实验电路连接正确,实验步骤合理 | □ | □ |
| | (6)读数准确,数据记录真实准确 | □ | □ |
| 分析总结 | (7)数据处理得当,可以得出正确结论 | □ | □ |
| 实验习惯 | (8)实验结束后,整理实验器材 | □ | □ |
思考与讨论
1. 电压表和电流表在使用时有哪些异同点？电压表如果串联在电路中,会对电路产生哪些影响？
2. 在研究串联电路中各部分电路的电压和电源电压的关系时,如果选择相同规格的灯泡进行实验,会造成什么问题？
拓展研究
通过实验,小科知道串联电池形成的电池组两端的电压等于每节电池的电压之和。汽车通过多节电池的串联形成电池组,从而提升电压来驱动电机。小科查阅资料发现,汽车电池之间不仅有串联关系,还有并联关系。小科思考：如果将两节1.5V的干电池并联起来,电池组两端电压是多少？请你用同型号、同品牌的两节新干电池试一试,注意实验安全。

答案：
一、表3-9电压依次为1.5、3、4.5；推测5节电池组电压7.5V。
二、猜想：串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和；结论：串联电路总电压等于各用电器两端电压之和。
三、猜想：并联电路各支路两端电压相等且等于电源电压；结论：并联电路各支路两端电压相等，且等于电源电压。
思考与讨论1：异同点见解析；电压表串联导致用电器不工作，测电源电压。
思考与讨论2：结论不具普遍性，无法体现电压之和关系。
拓展研究：1.5V。