牟媛

摘? ?要：“電功”讓學(xué)生從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)了電學(xué)，同時(shí)也是學(xué)習(xí)電功率、電熱的基礎(chǔ)。教學(xué)中關(guān)于電功大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究，通常存在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)較復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)效果不明顯、實(shí)驗(yàn)操作存在安全隱患等問題。文章將教育技術(shù)與物理教學(xué)相融合，介紹如何利用多功能電表和通電計(jì)時(shí)器定量探究電功大小與電壓、電流、通電時(shí)間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：電學(xué)實(shí)驗(yàn);電功;教育技術(shù);物理教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2021）11-0045-3

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將現(xiàn)代教育技術(shù)與常規(guī)教學(xué)課堂相融合是大勢(shì)所趨。實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的奠基之石，中學(xué)階段的物理教學(xué)更需要借助實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

本文基于新課程教育理念、結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)，以“電流做功”為例，通過實(shí)驗(yàn)探究“電功大小的影響因素”讓學(xué)生從應(yīng)用中加深對(duì)電壓、電流、電阻等基本物理量的理解，同時(shí)也讓學(xué)生從能量角度認(rèn)識(shí)電學(xué)，為后續(xù)學(xué)習(xí)電功率、電熱打下基礎(chǔ)。

1? ? 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)方案的不足

教學(xué)時(shí)通過實(shí)驗(yàn)探究“電功大小的影響因素”，不僅能豐富學(xué)生的課堂體驗(yàn)，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)探究過程中的證據(jù)意識(shí)，在實(shí)驗(yàn)探究中提高創(chuàng)新能力。目前，課堂教學(xué)中探究“電功大小的影響因素” 共有6種方案，如表1所示。

“電功大小與哪些因素有關(guān)”的定性探究實(shí)驗(yàn)已十分成熟，但是如何在課堂中實(shí)現(xiàn)簡單直觀的定量測(cè)量實(shí)驗(yàn)卻亟待解決。

隨著電子器件的不斷發(fā)展，市面上各式各樣的多功能電表能同時(shí)測(cè)量電壓、電流、電功、電功率等物理量。本文通過利用多功能直流電表和通電計(jì)時(shí)器測(cè)量燈珠的電功、電壓、電流、通電時(shí)間，定量探究電功大小的影響因素，將教育技術(shù)融合于課堂教學(xué)中。

2? ? 改進(jìn)方案

2.1? ? 實(shí)驗(yàn)原理

探究“電功大小的影響因素”實(shí)驗(yàn)原理如表2所示。

2.2? ? 實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)

（1）多功能電表的選擇：

實(shí)驗(yàn)中若使用220 V家庭電路供壓，則需使用多功能交流電表（正常工作電壓大于100 V）。但多個(gè)用電器串聯(lián)后，部分用電器分壓小于100 V，造成交流電表無法正常工作，因此本實(shí)驗(yàn)選擇使用多功能直流電表。

（2）用電器的選擇：

不同額定電功率的燈珠串聯(lián)時(shí)，各燈珠分壓差異巨大，造成部分直流電表（正常工作電壓大于7 V）無法工作。所以，本實(shí)驗(yàn)串聯(lián)電路中，選用不同廠家生產(chǎn)的三盞 “12 V，20 W” 燈珠，使得三盞燈珠分壓不同但差異較小，電表都能正常工作。

（3）直流電源的選擇：

利用蓄電池提供24 V和12 V直流穩(wěn)壓電源分別用于串聯(lián)、并聯(lián)電路。

2.3? ? 主要實(shí)驗(yàn)器材

主要實(shí)驗(yàn)器材如表3所示。

2.4? ? 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

課堂實(shí)驗(yàn)展示如圖1、圖2所示。三個(gè)探究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集如表4-表6所示。

2.5? ? 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

直接分析表格中的數(shù)據(jù)很難看出電功與各影響因素間的定量關(guān)系，所以采用圖3所示的方式處理數(shù)據(jù)。[圖3（a）（b）（c）分別為實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)三數(shù)據(jù)處理圖像]

2.6? ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

由圖3可知，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，電功大小與通電時(shí)間、電壓、電流成正比，即

W=kUIt（1）

（1）式中的比例系數(shù)可通過計(jì)算每盞燈珠對(duì)應(yīng)的物理量加以確定。以圖2 中L1、L2、L3三盞燈珠為例，計(jì)算其比例系數(shù)（表7）。

由表7可知，當(dāng)各物理量使用國際基本單位時(shí)，比例系數(shù)為1，公式表達(dá)為：

W=UIt（2）

2.7? ? 誤差分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理圖像（圖3）表明，電功與各影響因素為一次函數(shù)關(guān)系;確定比例系數(shù)時(shí)，三盞燈珠比例系數(shù)都小于1（表7）。主要誤差來源：直流電表工作時(shí)消耗電能，實(shí)驗(yàn)所測(cè)電功大小為電流對(duì)燈珠和電表所做的總功。

3? ? 結(jié)? 論

本文利用多功能直流電表和通電計(jì)時(shí)器制作教學(xué)展板，引導(dǎo)學(xué)生在課堂中定量探究電功大小的影響因素。通過本實(shí)驗(yàn)可知，電功大小與通電時(shí)間、電壓、電流成正比;通過計(jì)算其比例系數(shù)可知，各物理量使用國際基本單位時(shí)其比例系數(shù)為1，即W=UIt。

隨著時(shí)代的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)極大地方便了人類的生活;而在教育教學(xué)中，利用新技術(shù)同樣也可以使課堂教學(xué)更加完善。本次實(shí)驗(yàn)將教育技術(shù)與物理教學(xué)相融合，讓學(xué)生在真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在實(shí)驗(yàn)探究中正視實(shí)驗(yàn)誤差、合理分析誤差、實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)推導(dǎo)，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。

參考文獻(xiàn)：

[1]王小艷，王海英.比較燈泡亮度實(shí)驗(yàn)中的反常規(guī)現(xiàn)象分析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2020，49（07）：51.

[2]馬東昇.盤點(diǎn)電功與電熱實(shí)驗(yàn)[J].數(shù)理化解題研究（初中版），2015（06）：45.

[3]汪阿運(yùn).初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課堂的設(shè)計(jì)與實(shí)施——以“電功 電能”教學(xué)為例[J].中學(xué)教學(xué)參考，2020（26）：49-50.

[4]張鳳天.對(duì)一組電學(xué)實(shí)驗(yàn)的思考與改進(jìn)[J].湖南中學(xué)物理，2016（03）：61-62.

[5]蔣云龍.電功實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和完善[J].新智慧，2019（20）：105-106.

（欄目編輯? ? 劉? ?榮）