Question

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

實驗次數	所用燈泡	電流表讀數	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，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，通過調節滑動變阻器，使換燈前后燈泡兩端電壓保持不變

．
（2）現有如下器材：不同規格的燈泡2個、電源1個、開關1個、電壓表2只、導線若干，請你設計一個實驗電路來驗證猜想乙，并把電路圖畫在方框內．

（3）探究出電功率跟電壓和電流的關系后，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系．”于是，他向老師借了一些定值電阻和其它相關器材進行實驗，其實驗數據如表一、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

根據表一中的數據可以得出電功率跟電阻阻值之間的關系是：

電流一定時，電功率跟電阻成正比

．
根據表二中的數據可以得出電功率跟電阻阻值之間的關系是：

電壓一定時，電功率跟電阻成反比

．

Answer 1

分析：（1）燈泡的電功率跟燈泡的電壓和電流都有關系，在研究影響電功率的因素時要采用控制變量法的思想；
（2）驗證電功率跟電壓是否有關，必須控制兩個燈泡中通過的電流相等，也就是讓燈泡串聯；
（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系；表二控制了電壓不變，研究電功率和電阻的關系．

解答：解：（1）研究的是電功率和電流的關系，在研究這個問題時要采用控制變量法，即控制小燈泡兩端的電壓不變；有兩種方法：
①換用不同規格燈泡時，通過移動滑片保持電壓表示數相同；
②不同規格的小燈泡并聯．
（2）驗證電功率和電壓的關系，必須控制通過兩個小燈泡的電流相等，采取串聯的方式如下圖．
（3）分析表中的數據，結合控制變量法的思想，表一中電流一定，電阻越大，功率越大；表二中電壓一定，電阻越大，功率越小．
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，通過調節滑動變阻器，使換燈前后燈泡兩端電壓保持不變（或用不同規格的燈泡并聯，用電流表測出各燈電流，比較電流與亮度的關系）．
（2）電路圖如下圖（也可以讓一只電壓表測某一個燈的電壓，而另一只電壓表測總電壓）．

（3）電流一定時，電功率跟電阻成正比、電壓一定時，電功率跟電阻成反比．

點評：電功率與電壓和電流的關系式是P=UI，電功率與電流和電阻的關系式是P=I²R，電功率與電壓和電阻的關系式是P=$\frac{{U}^{2}}{R}$．