摘 要：描繪小燈泡伏安特性曲線中尋找功率與電壓和電流間的關(guān)系，可以很好的培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)中的實驗?zāi)芰?，本文從小燈泡的不同連接方式找出小燈泡的實際功率。

關(guān)鍵詞：電流;電壓;伏安特性;實際功率;物理思想

隨著高考改革的不斷推進，新課程中高中物理比較物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。科學(xué)思維、科學(xué)探究是物理教學(xué)中重要組成部分，小燈泡伏安特性曲線實驗中，電路圖的設(shè)計是重要的組成部分。

高考物理實驗的考查可以更好體現(xiàn)科學(xué)思維和科學(xué)探究，高中物理中描繪小燈泡伏安特性曲線，小燈泡連入電路時，要找出小燈泡兩端電壓與電流之間的關(guān)系，電壓與電流之間存在制約關(guān)系，還要滿足閉合電路歐姆定律的的關(guān)系，從數(shù)學(xué)角度說，小燈泡兩端電壓與電流滿足歐姆定律，從圖線角度來看，即為兩圖線交點的坐標，求小燈泡的實際功率時，可以通過兩圖線的交點求出實際電壓和電流，根據(jù)公式P=UI可以求出小燈泡的實際功率。

從求解的思路看，小燈泡串并聯(lián)方式不同，小燈泡兩端電壓和電流就不同，要求出小燈泡的實際功率，畫出小燈泡兩端電壓和電流圖線和小燈泡伏安特性曲線的交點，交點的讀數(shù)便是實際電壓和電流，根據(jù)交點數(shù)值，代入求出實際功率。

在教學(xué)中，著重從學(xué)科的高度突出各部分知識之間的聯(lián)系，并引導(dǎo)學(xué)生多思考，多拓展思維，不斷提高物理學(xué)科素養(yǎng)。下面對小燈泡實際功率的求法進行拓展。

角度一小燈泡和電源直接相連。

根據(jù)閉合電路歐姆定律，小燈泡的電壓和電流關(guān)系為：U=E-I·r，結(jié)合小燈泡伏安特性曲線，用作圖法找到小燈泡的實際電壓和電流，計算出小燈泡的實際功率。

角度二兩個完全相同的小燈泡L1和L2串聯(lián)后和電源相連。

小燈泡的電壓和電流關(guān)系為：2U=E-I·r即結(jié)合小燈泡伏安特性曲線，作圖法找到小燈泡的實際電壓和電流，計算出小燈泡的實際功率。

角度三兩個完全相同的小燈泡并聯(lián)后和電源相連。

小燈泡的電壓和電流關(guān)系為：U=E-2I·r，結(jié)合小燈泡伏安特性曲線，作圖法找到小燈泡的實際電壓和電流，計算出小燈泡的實際功率。

角度四小燈泡和定值電阻R0串聯(lián)后和電源相連。

小燈泡的電壓和電流關(guān)系為：U=E-I（r+R0）r，結(jié)合小燈泡伏安特性曲線，作圖法找到小燈泡的實際電壓和電流，計算出小燈泡的實際功率。

角度五小燈泡和R2并聯(lián)后與R1串聯(lián)再和電源相連。

設(shè)小燈泡的電流為I，電壓為U，小燈泡的電壓和電流關(guān)系為：，化簡得，結(jié)合小燈泡伏安特性曲線，作圖法找到小燈泡的實際電壓和電流，計算出小燈泡的實際功率。

例：高中物理是一種某同學(xué)做小燈泡伏安特性曲線，器材有：小燈泡L，額定電壓和電流分別為3.8V和0.3二、;電壓表量程為3V，電壓表的內(nèi)阻為3kΩ;電流表的量程0.五、，電流表的內(nèi)阻0.5Ω，固定電阻R0=1000Ω;滑動變阻器R的調(diào)節(jié)范圍為0-9Ω;電源電動勢E=5V內(nèi)阻不計;開關(guān)S;導(dǎo)線若干。

（1）按要求進行實驗，畫出實驗電路原理圖。

（2）實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖（a）所示。

實驗中得到小燈泡的伏安特性曲線可知，電路中電流變大，電阻變大還是變小，電阻率變大還是變??？

（3）另一位同學(xué)用一電源E0=4V，內(nèi)阻r=1Ω，用題給器材連接成圖（b）所示的電路，實驗過程中調(diào)節(jié)滑動變阻器R的，可以改變小燈泡的電壓和電流從而改變實際功率。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R，小燈泡的最小功率是多少瓦，最大功率是多少瓦。

分析：第（1）問是體現(xiàn)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)最好的設(shè)問，題中給出小燈泡額定電壓3.8V，額定電流0.32A，但給出的電壓表量程是3V，不能完整測出小燈泡的伏安特性曲線，但要測出完整的伏安特性曲線，就必須對電壓表進行擴量程，電壓從零開始變化，滑動變阻器要用分壓。畫出電路圖如圖所示。

第（2）問比較常規(guī)，從圖可以看出隨著電流的增加小燈泡的電阻變大，燈絲的電阻率變大。

第（3）問在（b）實驗電路圖中，滑動變阻器R=9Ω是最大值，取最大電阻時，根據(jù)閉合電路歐姆定律小燈泡的實際電功率最小，根據(jù)閉合電路歐姆定律：U=E-I（R+r）即U=4-10I，作圖法找到兩圖像的交點所對應(yīng)的電壓和電流，燈泡的最小功率。

當R=0時，燈泡功率最大，電路的路端電壓與電流的關(guān)系：即，作圖法找到燈泡最大功率：。

從上面分析可以看出，高考物理實驗主要考查學(xué)生電路的設(shè)計能力、分析電阻變化趨勢的能力，處理數(shù)學(xué)和圖像結(jié)合的能力。

從小燈泡實際功率求解的拓展中體現(xiàn)了教師講解問題的創(chuàng)新性，學(xué)生從中提升了自己的物理思維品質(zhì)，這樣的講解可以使學(xué)生從“刷題”來提升自己的解題能力。

對習題的拓展和創(chuàng)新，由淺入深的過程，從中滲透了高中物理的思想方法，也開拓了思維，發(fā)展了思維能力，很好的體現(xiàn)了知識與能力并重得教學(xué)方法，科學(xué)素養(yǎng)與能力得到很好的兼容，也可以為我們今后的教學(xué)指明方向，從中得到教學(xué)的啟示。

參考文獻

[1]何述平.描繪小燈泡伏安特性曲線使用的拓展[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2020（2）：8-10.

[2]陶虹.物理實驗教論[M].南寧：廣西教育出版社，1996：199，204.

作者簡介：李昆華（1962年-）.男，漢族，云南省曲靖市人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：物理教育。