Question

（2007?朝阳区二模）北京市某中学初三（5）班学生分成两组在实验中探究“电阻消耗电功率与电阻阻值的关系”．实验室提供了符合实验要求的实验器材：电源一个，电流表和电压表各一只，开关一个，各种不同阻值的定值电阻5个，导线若干．小明同学所在小组很快通过实验找到了当通电电流保持一定时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比的关系．但小红同学所在小组却在实验中遇到了困难．她们小组探究的是“当加在电阻两端电压一定时，电阻消耗的电功率与该电阻阻值的关系．”
请你也参与小红小组的探究活动，画出设计的实验电路（在方框中），写出实验步骤，并简要说明你的分析方法．
（l）实验电路：

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（2）实验步骤：

①按电路图将电流表、电压表和电阻R₁接入电路中，并把这个电阻的阻值记录在表格中；
②闭合开关S，测出R₁两端的电压和通过R₁的电流，并把数据记录在表格中；
③断开开关S，将R₁拆下，把R₂接在AB间，闭合开关S，测出R₂两端的电压和通过R₂的电流，并把数据记录在表格中；
④仿照步骤③，分别测出电阻R₃、R₄和R₅两端的电压和相应的电流，并把数据记录在表格中；
⑤利用公式P=UI分别计算出R₁、R₂、R₃、R₄和R₅消耗的电功率，并把数据记录在表格中．

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（3）分析方法：

从表格记录的数据比较每一组功率P和电阻R的数值，确定“当加在电阻两端电压一定时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值关系．”（或以R为横坐标，P为纵坐标，做直角坐标系，把相应的五组R、P数据描点，找到“当加在电阻两端电压一定时，电阻消耗的电功率与该电阻阻值的关系”）．

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Answer 1

分析：（1）掌握电功率的测量原理：P=UI；
（2）根据小组探究的问题：当加在电阻两端电压一定时，电阻消耗的电功率与该电阻阻值的关系，应保持电阻两端的电压不变，并且要改变电阻，所以可通过将不同阻值的电阻接在同一电路中，读出电流表的示数，根据P=UI计算可得出．

解答：解：（1）实验电路，如图所示：

（2）实验步骤：
①按电路图将电流表、电压表和电阻R₁接入电路中，并把这个电阻的阻值记录在表格中；
②闭合开关S，测出R₁两端的电压和通过R₁的电流，并把数据记录在表格中；
③断开开关S，将R₁拆下，把R₂接在AB间，闭合开关S，测出R₂两端的电压和通过R₂的电流，并把数据记录在表格中；
④仿照步骤③，分别测出电阻R₃、R₄和R₅两端的电压和相应的电流，并把数据记录在表格中；
⑤利用公式 P=UI分别计算出R₁、R₂、R₃、R₄和R₅消耗的电功率，并把数据记录在表格中；
（3）分析方法：从表格记录的数据比较每一组功率P和电阻R的数值，确定“当加在电阻两端电压一定时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值关系．”（或以R为横坐标，P为纵坐标，做直角坐标系，把相应的五组R、P数据描点，找到“当加在电阻两端电压一定时，电阻消耗的电功率与该电阻阻值的关系”）．

点评：此题是设计实验探究电压一定时，电功率和电阻的关系，所以要保持电压不变，改变电阻的方法，注意控制变量法的应用，同时考查了学生对实验的设计和分析能力．