基于“情境場”實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)的初中物理實驗教學(xué)

曾永生

【摘要】物理是一門具有較強(qiáng)實驗性的學(xué)科，在初中物理的學(xué)習(xí)過程中，經(jīng)常會涉及一些相關(guān)的實驗內(nèi)容，所以在進(jìn)行物理教學(xué)的過程中需要對學(xué)生進(jìn)行實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，從而提升學(xué)生對物理的理解能力，進(jìn)而提升學(xué)生物理水平.本文通過“測量小燈泡電功率”的實驗為例，對基于“情境場”實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)的初中物理實驗教學(xué)進(jìn)行說明.

【關(guān)鍵詞】初中物理；實驗教學(xué)；情境場

初中物理實驗教學(xué)中“情境場”是指在實驗教學(xué)的過程中以學(xué)生為主體，能夠有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極情緒、認(rèn)知和思維的教學(xué)氛圍.在該過程中，教師通過教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)來實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)，從而使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠?qū)⒅R與教學(xué)情境進(jìn)行有效的結(jié)合，從而提升教學(xué)的效果，使學(xué)生能夠更好地掌握相應(yīng)的知識.本文將通過“測量小燈泡電功率”實驗試題來對“情境場”的物理實驗教學(xué)進(jìn)行說明.

1 例題呈現(xiàn)

例1 （2022年上海中考物理20題）某同學(xué)做“測量小燈泡電功率”的實驗，他將電源（電源電壓為2V的整數(shù)倍）、待測小燈泡（額定電壓為6V，如果實際電壓超過7.5V時小燈會損毀）、電流表、開關(guān)串聯(lián).并將電壓表并聯(lián)入電路.實驗時，他將電壓表的示數(shù)UV，電流表的示數(shù)IA，以及兩者的乘積UVIA記錄下來，表格中為部分?jǐn)?shù)據(jù).

（1）電壓表并聯(lián)在____兩端（選填“小燈泡”或“滑動變阻器”）；

（2）求出電源電壓U____ （需寫出主要計算過程）；

（3）求出小燈的額定電功率P額____ （需寫出主要計算過程）.

解析 在進(jìn)行相關(guān)物理實驗的試題分析過程中，需要學(xué)生進(jìn)入相應(yīng)的實驗情境場來對試題進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和判斷，然后結(jié)合所學(xué)的相關(guān)知識對問題進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷.在解題的過程中可以先通過題目中所給定的條件在草稿紙上進(jìn)行電路圖的繪制，將相關(guān)的數(shù)據(jù)標(biāo)注到電路圖中，從而結(jié)合電路圖的分析能更加清晰地理解題目中所給定的條件與所求問題之間所存在的關(guān)系，從而實現(xiàn)對問題的求解.

在本題中首先對第一個問題進(jìn)行分析，要判斷電壓表是并聯(lián)在小燈泡兩端還是滑動變阻器兩端，需要結(jié)合表格中給定的數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析.當(dāng)UV=2.0V時，UAIA=1.2W，這樣就可以計算出此時的電流是IA=0.6A;當(dāng)UV=6.0V時，UVIA=1.8W，這樣就可以計算出此時的電流是IA=0.3A.

可以發(fā)現(xiàn)隨著電壓的增大電流在減小，結(jié)合U=IR可以知道電壓增大是電阻的增大而增大，所以電阻是變化的.這樣就可以判斷電壓表是并聯(lián)在滑動變阻器兩端的.所以問題（1）的答案是滑動變阻器.

然后是第二個問題，需要計算出電源的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可以知道U=UV+U燈，同時小燈未出現(xiàn)損毀的情況說明U燈≤7.5V，然后結(jié)合表格中的數(shù)據(jù)可以知道6V＜U＜2V+7.5V=9.5V，并且電源電壓為2V的整數(shù)倍，所以可以得到電源電壓，所以問題（2）的答案是U=8V.

最后是第三個問題，根據(jù)（2）可以知道電源電壓為U=8V，所以結(jié)合表格數(shù)據(jù)可以知道當(dāng)電壓表為UV=2.0V時，小燈泡處于額定電壓下工作，所以此時的額定電流是IA=0.6A，所以可以得到小燈泡的額定功率P額=U額I額=6V×0.6A=3.6W，所以問題（3）的答案是P額=3.6W.

2 “情境場”實驗下的試題講解

在進(jìn)行“情境場”下的實驗試題講解的過程中，教師可以根據(jù)試題的情況將學(xué)生帶到物理實驗室進(jìn)行相關(guān)實驗的演示，或讓學(xué)生親自動手進(jìn)行試題中提到的實驗.

教師 由于我們現(xiàn)在不清楚題目中實驗過程是將電壓表與滑動變阻器并聯(lián)的還是與小燈泡進(jìn)行并聯(lián)的，所以現(xiàn)在需要同學(xué)們分別完成這兩種連接方式的電路圖的繪制，然后按照電路圖來進(jìn)行電路和電子元器件的連接，再通過實驗的方式來嘗試得到該實驗中的相關(guān)數(shù)據(jù).

這時學(xué)生也會對這個實驗產(chǎn)生一定的好奇，然后按照老師的要求來進(jìn)行相關(guān)的實驗.

教師 現(xiàn)在我們已經(jīng)連接好對應(yīng)的電路圖了，那么我們需要對電路中電源的電壓進(jìn)行確定.

學(xué)生 根據(jù)題目中的實驗結(jié)果我們只能夠?qū)﹄妷罕砼c滑動變阻器進(jìn)行并聯(lián)的時候的電壓進(jìn)行確定，首先電壓表的讀數(shù)表格中是從2V到6V，所以電源的電壓是大于6V的，然后是小燈泡的最大電壓是7.5V，如果電壓表是與滑動變阻器進(jìn)行并聯(lián)，那么隨著滑動變阻器兩端電壓的降低，小燈泡兩端的電壓就會升高，所以電源的電壓最大不能超過2V+7.5V=9.5V.然后結(jié)合電源電壓是2V的整數(shù)倍，所以可以確定這種情況下的電源電壓是8V，但是對電壓表與燈泡進(jìn)行并聯(lián)時，無法確定滑動變阻器兩端的電壓，所以無法對這種情況下的電源電壓進(jìn)行確定，但是可以肯定電壓需要大于6V.

教師 很好，那么我們假設(shè)兩種連接方式的電源電壓都為8V，接下來需要通過對滑動變阻器的阻值進(jìn)行調(diào)整，然后得到表格中對應(yīng)的數(shù)值.

這樣學(xué)生就會按照這樣的方式來進(jìn)行實驗.最后就能夠?qū)}中的實驗進(jìn)行更加準(zhǔn)確的掌握，從而就能夠?qū)ο鄳?yīng)的問題有更加清晰的判斷.

3 “情境場”實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)下的試題回顧

通過本題的分析求解過程可以發(fā)現(xiàn)，在“測量小燈泡電功率”的實驗過程中，并不是所有的實驗過程都是按照標(biāo)準(zhǔn)實驗流程來進(jìn)行的，通過不同的電路連接方式都能夠有效地實現(xiàn)對小燈泡電功率的測量.例如本題中通過測量電路中滑動變阻器的電壓，以及結(jié)合電源電壓的情況能夠?qū)π魞啥说碾妷哼M(jìn)行表示，從而進(jìn)行額定電功率的測定.所以在進(jìn)行“測量小燈泡電功率”的試題解答過程中，需要學(xué)生將自己帶入到物理實驗的情境場中，身臨其境才能夠?qū)ο嚓P(guān)問題有更加準(zhǔn)確的判斷，從而實現(xiàn)對問題的解答.教師在進(jìn)行試題的解題教學(xué)過程中，可以通過物理實驗，對本題的實驗過程進(jìn)行演示，將電壓表分別與滑動變阻器和小燈進(jìn)行并聯(lián)，看哪一種并聯(lián)方式能夠得到表格中的數(shù)據(jù).然后根據(jù)實驗的結(jié)果再來對試題中的問題進(jìn)行分析，讓學(xué)生明白為什么這樣做能得到這樣的結(jié)果.這樣的情境場的實驗方式能夠讓學(xué)生對物理有更加深刻的認(rèn)識，具有更高的學(xué)習(xí)積極性.

6 結(jié)語

綜上所述，本文通過“測量小燈泡電功率”的中考試題來對初中物理實驗教學(xué)過程中基于“情境場”實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)的方式進(jìn)行了說明，將相關(guān)問題通過實驗的方式來進(jìn)行驗證，并對產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行分析，能夠讓學(xué)生對物理實驗具有更加濃厚的興趣，從而能夠更好地提升學(xué)生的物理實驗?zāi)芰?

參考文獻(xiàn)：

[1]范志楊.核心素養(yǎng)下初中物理實驗專題復(fù)習(xí)策略——以“測量小燈泡電功率”實驗專題為例[J].西部素質(zhì)教育，2021，（15）：183-185.

[2]徐正黃.基于關(guān)鍵能力培養(yǎng)的初中物理實驗教學(xué)——以“測量小燈泡電功率”為例[J].物理教師，2019，40（2）：19-22+26.