《2025年新课程示径学案作业设计九年级物理全一册苏科版》

6. 在综合实践活动课上,小明设计了如图所示的模拟调光灯电路,此电路中电源电压不变,灯泡 L 上标有“6 V 3 W”字样,定值电阻 $ R_1 $ 的阻值为 6 Ω,将滑动变阻器 $ R_2 $ 的滑片 P 置于最右端,闭合开关 S,电压表和电流表示数分别为 6 V 和 0.3 A;移动滑片 P 至某一位置,电压表和电流表的示数分别为 1 V 和 0.5 A.
(1) 灯泡 L 正常发光时的电阻是多大?
(2) 滑动变阻器 $ R_2 $ 的滑片 P 在最右端时,闭合开关,灯泡 L 的实际功率是多大?
(3) 为使灯泡安全工作,$ R_2 $ 的滑片能自由滑动,且滑片 P 滑到某一端时灯泡能正常发光,应串联一个多大的电阻?

答案：
(1) 灯泡正常发光时，$U_{额}=6\,V$，$P_{额}=3\,W$，由$P=\frac{U^{2}}{R}$得$R_{L}=\frac{U_{额}^{2}}{P_{额}}=\frac{(6\,V)^{2}}{3\,W}=12\,\Omega$。
(2) 电源电压$U$：滑片在某位置时，$I=0.5\,A$（灯泡额定电流$I_{额}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=0.5\,A$），灯泡正常发光，$U_{L}=6\,V$，$U_{1}=I R_{1}=0.5\,A×6\,\Omega=3\,V$，电压表示数$U_{2}=1\,V$，则$U=U_{L}+U_{1}+U_{2}=6\,V+3\,V+1\,V=10\,V$。
滑片在最右端时，$I=0.3\,A$，$U_{2}'=6\,V$，$U_{1}'=I R_{1}=0.3\,A×6\,\Omega=1.8\,V$，灯泡实际电压$U_{L实}=U-U_{1}'-U_{2}'=10\,V-1.8\,V-6\,V=2.2\,V$，实际功率$P_{实}=U_{L实}I=2.2\,V×0.3\,A=0.66\,W$。
(3) 串联电阻$R_{x}$后，滑片在最左端（$R_{2}=0$）时灯泡正常发光，$I=0.5\,A$，$U=U_{L}+I(R_{x}+R_{1})$，即$10\,V=6\,V+0.5\,A(R_{x}+6\,\Omega)$，解得$R_{x}=2\,\Omega$。
(1) $12\,\Omega$
(2) $0.66\,W$
(3) $2\,\Omega$

活动一 了解电热器
【找一找】生活中有哪些电热器?
组内交流: 电热器的共同特点是什么? 能给电热器下个定义吗?
【信息快递】导体中有电流通过时会发热,将电能转化成内能,这种现象称为电流的热效应.

答案： 生活中的电热器：电热水器、电烙铁、电暖器、电饭锅、电熨斗等；共同特点：利用电流的热效应工作，将电能转化为内能；定义：利用电流的热效应来工作，将电能转化为内能的装置叫做电热器。

活动二 探究影响电流热效应的因素
1. 自主观察: 未通电的灯泡和刚刚通电发光的灯泡并不热, 而过一会儿就会热得烫手, 与之相连的导线自始至终几乎不发热.
组内交流: 电流通过电热器产生的热量与哪些因素有关?
提出猜想: 电流通过电热器产生的热量与电流、电阻、通电时间有关.
2. 如图甲所示, 将一段电阻丝浸没在一定质量的煤油中, 观察记录通电时液体的温度变化.
组内交流:
(活动二图)
(1) 如何比较电阻丝产生热量的多少? 加热液体选煤油不选水, 为什么?
通过液体温度升高量比较；煤油比热容小，温度变化明显。
(2) 如何比较电阻丝中电流对产生热量的影响? 需要控制哪些物理量? 如何进行控制?
控制电阻和通电时间相同，调节滑动变阻器改变电流。
(3) 如何比较电阻丝的电阻对产生热量的影响? 需要控制哪些物理量? 如何进行控制?
控制电流和通电时间相同，使用不同电阻。
3. (1) 将图甲所示装置按图乙所示的电路图接入电路中, S 为单刀双掷开关, 三个电阻所在容器相同, 容器内液体种类和体积也相同, $ R_1 = R_2 \neq R_3 $. 记录各容器中液体的初温.
(2) 开关 S 接到 a 端, 调节滑动变阻器 $ R_0 $, 使电流表的示数为 1 A, 分别在第 2 min 和第 4 min 时记录电阻 $ R_1 $ 所在容器中液体的温度. 断开开关, 分别算出液体升高的温度.
(3) 开关 S 接到 b 端, 调节滑动变阻器 $ R_0 $, 使电流表的示数为 0.5 A, 在第 4 min 时分别记录电阻 $ R_2 $、$ R_3 $ 所在容器中液体的温度. 断开开关, 分别算出液体升高的温度.
(活动二图)
【议一议】
(1) 在(2)中, 通过电阻 $ R_1 $ 的电流一定, 两次通电时间不同, 液体升高的温度不同. 由此你能得出什么结论?
在电流和电阻相同时，通电时间越长，产生的热量越多。
(2) 在(2)和(3)中, 阻值相同的电阻 $ R_1 $、$ R_2 $ 通电时间(4 min)相同, 通过的电流不同, 液体升高的温度不同. 由此你能得出什么结论?
在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。
(3) 在(3)中, 阻值不同的电阻 $ R_2 $、$ R_3 $ 通电时间相同, 通过的电流相同, 液体升高的温度不同. 由此你能得出什么结论?
在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
4. 自主阅读: 阅读教材第 14 页焦耳定律相关内容.
组内交流:
(1) 电热器通电产生的热量 $ Q $ 与电流做功 $ W $ 是否相同?
相同。
(2) 电动机通电产生的热量 $ Q $ 与电流做功 $ W $ 是否相同?
不同。

答案： 1. 不发热；电流；电阻；通电时间。
2.（1）通过液体温度升高量比较；煤油比热容小，温度变化明显。（2）控制电阻和通电时间相同，调节滑动变阻器改变电流。（3）控制电流和通电时间相同，使用不同电阻。
3.【议一议】（1）在电流和电阻相同时，通电时间越长，产生的热量越多。（2）在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。（3）在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
4.（1）相同。（2）不同。