Question

3．在“探究灯泡的电功率跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下猜想：
甲：电功率跟电流有关，电流越大，电功率越大．
乙：电功率跟电压有关，电压越大，电功率越大．
（1）小明同学就猜想甲进行了如下探究：
A、按照如图1连好电路；
B、更换不同规格的灯泡，移动滑动变阻器R的滑片，分别记下电流表的读数和灯泡的亮度．实验结果如表：

实验次数	所用灯泡	电流表读数	灯泡亮度
1	灯泡1	0.1A	很暗
2	灯泡2	0.2A	较暗
3	灯泡3	0.3A	较亮
4	灯泡4	0.4A	很亮

C．小明由此得出：电功率跟电流有关，电流越高，电功率越大．
请你对小明的实验过程进行评估，他的实验有什么不合理之处？应如何改进？
不合理之处：未控制灯泡两端电压不变．
改进方法：在灯泡两端接一个电压表，通过调节滑动变阻器，使换灯前后灯泡两端电压保持不变（或用不同规格的灯泡并联，用电流表测出各灯电流，比较电流与亮度的关系）．
（2）现有如下器材：不同规格的灯泡2个、电源1个、开关1个、电压表2只、导线若干，请你设计一个实验电路来验证猜想乙，并把电路图2画在方框内．
（3）探究出电功率跟电压和电流的关系后，爱动脑筋的小明猜想：“电功率跟电阻之间也可能有一定的关系．”于是，他向老师借了一些定值电阻和其它相关器材进行实验，实验数据如表一、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

根据表一中的数据可以得出电功率跟电阻阻值之间的关系是：电流一定时，电功率与电阻成正比．
根据表二中的数据可以得出电功率跟电阻阻值之间的关系是：电压一定时，电功率与电阻成反比．

Answer 1

分析 （1）灯泡的电功率跟灯泡的电压和电流都有关系，在研究影响电功率的因素时要采用控制变量法的思想，探究电功率与电流的关系，应控制灯泡电压不变；
（2）验证电功率跟电压是否有关，必须控制两个灯泡中通过的电流相等，即串联电路中电流处处相等；
（3）这两组实验都是采用了控制变量法，表一电流不变，研究电功率和电阻的关系；表二控制了电压不变，研究电功率和电阻的关系．

解答 解：（1）探究电功率与电流的关系，应控制电压相等而电流不同，即控制小灯泡两端的电压相同，由小明的实验步骤可知，小明没有控制灯泡两端电压相等，因此他的实验不合理，可知两灯泡电压相同而电流不同的方法，即实验的改进方法：
①换用不同规格灯泡时，通过移动滑片保持电压表示数相同；
②把不同规格的小灯泡并联起来进行实验．
（2）验证电功率和电压的关系，必须控制通过两个小灯泡的电流相等而灯泡两端的电压不同，可以把两个不同规格的灯泡串联在电路中进行实验，电路图如图所示：

（3）分析表中的数据，结合控制变量法的思想：
表一中电流一定，电阻越大，功率越大，即电流一定时，电功率与电阻成正比；
表二中电压一定，电阻越大，功率越小，即电压一定时，电功率与电阻成反比．
故答案为：（1）不合理之处：未控制灯泡两端电压不变；改进方法：在灯泡两端接一个电压表，通过调节滑动变阻器，使换灯前后灯泡两端电压保持不变（或用不同规格的灯泡并联，用电流表测出各灯电流，比较电流与亮度的关系）．
（2）如上图所示；
（3）电流一定时，电功率与电阻成正比；电压一定时，电功率与电阻成反比．

点评 本题考查了探究影响功率的因素实验，探究多变量因素实验要应用控制变量法，应用控制变量法是正确解题的关键．