知识点：探究灯泡灯丝电阻变化的原因
题目：运用创新实验找出灯泡电阻变化的原因
一、创设测小灯泡电阻实验情境
1.简化“伏安法”测小灯泡电阻的方法
（1）同学们,我们平时测导体的电阻运用的是_______法。笔者为了顺利、便捷的进行实验探究，直接网购了一台数字显示“迈胜46V 10A直流稳压电源”（如图1所示）来进行实验，其最大的优点是集_____ 、_______ 、________ 、______（填电路中的实验器材名称）于一身的电学神器，在该电源输出端用导线直接接入“3.8V 0.3A”小灯泡即可。
将稳压器插上220V电源，在稳压器输出端插孔用导线接入“3.8V 0.3A”小灯泡一个。
按下开关按钮，接通电路，此时稳压器的电压和电流显示区同时出现示数，且其分度值分别为0.1V和0.1A，用手调节电压精细调节旋钮，将灯泡两端的电压从0开始每增加0.1V就记录一组数据,直到灯泡两端的电压达到5V为止（如图2所示）。
将实验数据记录在表格中（如图3所示），运用公式 R=UI
计算灯泡电压在1V～4.8V之间，对应的电流在0.15A～0.33A范围内的灯泡的电阻值大小。
（2）从图3中的表格可以看出的结论是：加在灯丝两端的电压越高，通过灯丝的电流越________，灯泡的电阻越_______ 。
（3）某同学运用数据处理软件画出U-R图像和I-R图像，得出灯丝的电阻随着电压、电流的增大而增大，说明导体的电阻与电压和电流有关的结论是_______(填：“正确”、“错误”)。
（4）灯丝的电阻变化到底与哪些因素有关？某同学拿来一支数字温度计（或额温枪）测量在电压升高时灯泡温度的变化的多少（如图4所示）。
该同学发现灯泡两端的电压越大，流过电流也越来越大，灯泡亮度越_____，灯丝的温度越 ____，灯丝的电阻越________。
（5）灯丝的电阻到底是与电压、电流有关，还是跟温度有关？
师生交流讨论，我们在探究欧姆定律实验时用定值电阻（如5Ω）接入电路中得出电阻一定时，导体的电流与电压成______比，而灯丝的电阻为什么会随着电流与电压的变化而变化呢？
生：那是因为灯丝的温度与其电压、电流的增大而升高，而定值电阻的温度比较稳定的。
师：很好！那我们有没有办法，让灯丝两端的电压在升高的同时却让灯丝的温度保持不变呢？……对！想办法冷却灯丝，应该首选吸热性能好的物质，那么用什么材料冷却的效果最好？
发现自然界中_______的比热容最大，冷却灯丝的效果最好，由于隔着玻璃泡会影响冷却效果，所以建议打碎玻璃泡，让完好的钨丝直接放在水里冷却。这时候，大家取来一盏“220V-100W”白炽灯，去除玻璃泡，又紧锣密鼓地开始了新一轮的对照试验：将裸露的钨丝仍然接入数字显示稳压电源上，调节灯丝的电压值（0～40V），读出对应的电流值，记入表格中；然后，再将灯丝浸没于装满纯净水的烧杯中，重复以上实验步骤，将实验数据填入表格（如图5所示），再运用数据处理软件画出函数图像，发现在空气中裸露的灯丝通过的电流与两端电压之间存在近似指数函数关系，这是由于灯丝在空气中散热慢，灯丝电压超过30V后，灯丝发出暗红的光，灯丝温度很快升高。但是浸没在烧杯水中的灯丝通过的电流与两端的电压近似为线性关系（如图6所示），说明灯丝在通电时产生的热量被水吸收了，其温度基本保持不变，这时灯丝流过的电流与其两端的电压成______比例的函数关系又出现了。
（6）得出结论：灯丝的温度保持不变，灯丝的阻值仍然是保持_______的，与其两端的______ 、______无关。最终师生得出结论：真正使灯丝阻值发生变化的原因只有一个_______ 。
解题思路：
1. 课标要求同学们在测电阻实验中必须要掌握的是伏安法测电阻，由图1中知道这种稳压电源的面板上带有电流表、电压表、调节电压的滑动变阻器和开关。
2.3.4从图3的数据中直接读出电流、电压和电阻的变化趋势，根据灯泡越亮，灯丝温度越高，阻值也越大。但是导体的电阻与导体上的电流和电压是无关的。
5. 同学们得出电阻与电流、电压有关的结论，暂时无法推翻，那是因为被一些表象所迷惑，真正改变电阻的是导体的温度，怎样让同学们去理解，是一个大问题。
6.实验中运用水冷导体方法，做到了灯丝的温度保持不变的条件，这时候得出结论具有可靠性。
参考答案：
（1）伏安法 ，电压表，电流表，滑动变阻器，开关
（2）越大，越大
（3）错误
（4）亮，高，大
（5）正，水，正比，不变
（6）电流，电压，温度
（安徽 刘信生 供稿）
