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1、1一堂有“心机”的学生实验课徐庆萍 （松江二中集团初级中学 上海 201600 ）摘 要：在学生做分组实验前，老师用心安排实验器材，每组设计不同的器材，达到不同的目的，也是为了以后学生接触类似情景的综合实验题搭建一个台阶，要真实地做实验，而不是讲实验。关键词：实验器材、学生实验、测小灯的电动率上海市中学物理课程标准中对学生实验“测定小灯泡的电功率”的学习水平要求为 C级，是初中物理实验中要求最高的实验之一。要求学生能根据实验目的自行选择器材，设计实验方案，重点研究使小灯泡正常发光的方法。实验时要测定小灯泡不同亮暗时的功率，并确定小灯泡的额定功率。高要求同样体现在中考中，历年来，该实验都是中考的
2、重点和难点，所以“测定小灯泡的电功率”是在教学过程中会好好的按照要求进行的学生实验。一般来说，经过教学，学生对该实验的原理、实验电路图、器材选择、实验步骤的基本流程都很清楚。但是，学生还是对考察该实验的习题心存畏惧，为什么？因为一般中考题中对该实验进行考察时除了考察基本实验能力和实验的一些细节之外，通常还要综合其它内容，如：电路故障、电路动态变化、电路计算、分析推理等，是属于难度偏高的题型，对学生有较高的能力要求。往往需要教师进行专题的复习，费时费力，有些学生需要较长的时间才学会做。如果我们在设计学生实验教学时，布下小“心机” ，为学生以后突破这些难点搭建一些台阶，岂不一举多得。所以我在设计学
3、生实验时，根据对上海历年“测定小灯泡的电功率”中考题的研究心得，在学生实验的器材中布下了一些小“心机” 。该实验需要的器材有：电源、小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表、电键、导线若干。学生的分组实验盒中的给每个小组准备的器材不是完全相同的。在师生共同探讨完实验方案后，各小组领了实验器材，开始了实验。“心机”一一个小组的学生举手了， “老师，我们小组的灯不亮。 ”我走过去，检查了一遍电路的连接，没有问题。提示学生：“你们看看电流表、电压表的示数各是多少？”生：“电流表示数为 0，电压表示数为 4.5 伏。 ”我再问道：“滑片移动一下，看看电表的示数发生变化吗？”学生试过后，发现电表的示数没有发生
4、变化。这时已经有同学恍然大悟“是小灯泡断路了，因为电路中没有电流，小灯两端的电压即电压表的示数是 3 节干电池的电压，肯定是小灯断路了，老师，给我们换个好的小灯吧。 ”我表扬了他们的分析能力，再换了一个好的灯泡给他们。我们通过小灯发生断路故障时的电压表的示数可以分析得出电源电压。例如：（ 2006 年 上 海 市 中 考 题 ） 某同学做“测定小灯泡的功率”实验，所用小灯是额定电压为“2.5 伏”和“4.5 伏”中的一个。他正确连接电路，实验步骤正确。闭合电键 S，观察到电压表、电流表的示数分别为 2 伏和 0.2 安。过了会儿，小灯突然熄灭，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯都不亮，电压表的
5、示数始终为 12 伏，则电源电压为_伏，滑动变阻器的最大阻值为_欧。他换用个相同规格的小灯接入电路，重新进行实验，当小灯正常发光时，滑片的位置恰好在变阻器的中点上，电压表的示数如图 1 所示，则小灯的额定电压为_伏，额定功率为_瓦。 图 1 2这道中考题的第一空就是根据小灯断路的故障获得电源电压的大小，所以我故意给一个小组配了一盏断路的小灯，希望借此机会他们学会结合电路中的故障来得出相关得条件。“心机”二又一个小组的同学举手了， “老师，我们这个怎么读数啊！”我走过去，学生告诉我：“我们的小灯上标的额定电压是 3.8 伏，电压表只能用 015 伏的量程，可是只能读出 3.5伏或 4 伏，3.8
6、 伏不好读啊。 ”“对的，确实不好读，那我们看看能否想个办法，既能让小灯正常发光，又能精确读数。 ”小组同学经过一番讨论，告诉我：“老师，我们小组的电源是4 节新的干电池，6 伏，当小灯两端的电压是 3.8 伏时，滑动变阻器两端的电压是 2.2 伏，如果我们把电压表接到滑动变阻器两端，电压表就可以用 03 伏量程，可以精确读出 2.2伏来。只要观察到电压表的示数为 2.2 伏时，小灯就是正常发光的。 ”非常棒的想法！这样在实验中学生会碰到的真实情景同样可以编入考试题中，例如：（ 2013 年 上 海 市 中 考 题 ） 小王做“测定小灯泡电功率”实验，现有电源（电压保持不变） 、待测小灯、电压
7、表、电流表、滑动变阻器、电键及导线若干，其中待测小灯上只有所标“0.22A” （指小灯正常工作电流）字样清晰可见。他正确连接电路，实验步骤正确，闭合电键，移动变阻器的滑片至小灯正常发光时，变阻器接入电路的电阻恰为最大阻值的一半，但此时无法从电压表 V 上精确的读出额定电压。在上述实验过程中，电流表 A 的示数范围为 0.200.22 安。经思考后，他在电路中再连接一个电压表 V并按规范重新实验，发现电压表 V 的示数从 2.0 伏逐渐变大、电压表 V的示数从 4.0 伏逐渐变小。 请写出小王将电压表 V接在电路中的位置。_ 请根据相关信息计算出小灯的额定功率。（需写出计算过程）这道中考题中有一
8、个信息“无法从电压表 V 上精确的读出额定电压” ，说明小灯的额定电压值不是 0.5 伏的整数倍，电压表 V负有精确读数的使命，所以肯定是接在滑动变阻器两端。为了学生以后在做这道题或类似练习时，能有这样的意识，有精确读数的概念，所以我安排下了额定电压为 3.8 伏的小灯泡。我在准备器材时，准备了不同规格的小灯，有标有额定电压 2.5 伏、3 伏、3.8 伏的，还有只标有额定电流 0.3 安的（额定电压被涂掉） ，所以有的小组能根据电压表的示数判断小灯是否正常发光，有的小组只能根据电流表的示数判断小灯是否正常发光。在中考题中，出现过额定电压为“2.2V” 、 “2.5V”、 “3.8V”和“4.
9、5V”的小灯，也出现过额定电流为“0.22A”、 “0.2A”、 “0.3A” 和“0.35 A”的小灯。所以要在实验时给学生提供不同的小灯，在组间交流时，也可以丰富学生的学习经历。“心机”三还有一组的同学举手了， “老师，我们组的小灯太亮了，怎么都调不暗。 ”我走过去，学生演示给我看，闭合电键前，把滑片移到阻值最大处，再闭合电键，小灯发光很亮，电压表的示数超过了小灯的额定电压。我请同学们分析一下原因和解决办法。小组同学讨论过后，给出了两个办法：一、减少干电池的节数，由原来的 4 节减少为 3 节；二、换一个最大阻值更大一些的滑动变阻器。我原来给他们小组提供的是标有“2.5V 0.3A”的小灯
10、，电源 4 节干电池，滑动变阻器的最大阻值为 10 欧。学生两个办法都试了一下，都能成功。同样，这种来源于学生实验中的真实情景也出现在中考题中，例如：（ 2015年 上 海 市 中 考 题 ） 小华做“测定小灯泡的电功率”实验，实验器材齐全且完好，电源的电压有2、4、6、8、10 和12 伏六档，滑动变阻器有A、B 两个（A 标有“10 1A”字样、B 标有“ 20 2A字样” ） ，待测小灯标有“2.5V”字样。小华选用电源的电压3为6 伏档，并选取一个变阻器进行实验。他正确连接电路且实验步骤正确，闭合电键时，发现小灯发光较亮，电压表、电流表的示数分别如图2(a)、(b)所示测定小灯的额定功
11、率需要测量和记录的物 理量是 ，判定该小灯正常发光的方法是 。小华在实验中，选用的变阻器是 （选填“A”或“B” ） 。若要测出该小灯的额定功率，小华可采用的方法有：方法一方法二 。在各个小组做完实验后，请有问题的小组交流一下自己的小组碰到的意外情况，再请其它同学分析原因，提出解决方案，最后请该小组同学说说是否是这么做的。这样，教师布下的小“心机”虽然只有部分小组碰到，但通过集体交流全班同学都了解到了这种现象的存在，学会了处理方法。我们在教学前，要进行教学设计，不光是新课要精心设计，实验课同样需要老师的用心设计。老师要吃透课标、了解考试要求，通过对实验器材的预设，达到教学的目的。学生在实验过程中遇到问题、讨论问题、找到解决办法，有了相应的亲身体验，提高了实验能力。否则以后学生做的习题会跟做的实验完全分离，没有相应的经历作为基础，教师讲解时只能是纸上谈兵，学生不容易理解，吃力且收效不好。在学生实验课后，我布置了几道根据学生实验时碰到的情况而改编的习题作为作业，收到了较好的效果。教学中需要老师处处留心、处处用心。参考文献：1 上海市中学物理课程标准2 滕玉英. 重视实验器材预设 生成高效实验课堂J.中学物理教学参考 2012(9)：47-50图 2
