初中物理实验设计中探究创新能力的培养

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1、s初中物理实验设计中探究创新能力的培养镇江市宝堰中学曹金平在09年常州初三物理一模试卷上有这么一题：在物理实验课上，小华和同桌利用老师提供的电源（电源电压不变），标有“50Ω2A”字样的滑动变阻器和若干导线测定小灯泡的额定功率。其中灯泡上所标“0.3A”字样清晰可见，电压表0-15V量程损坏，只能使用0-3V量程，小灯泡的额定功率估计在1.5W左右。该同学实验步骤正确。当闭合开关时，电压表和电流表的示数分别为2V和0.2A。接着小华和同学边思考边实验，直到小灯泡正常发光，这时滑动变阻器的滑片恰好在中点上（即变阻器接入电路的电阻为25Ω）。（1）画出小灯泡正常发光时的电路图，并简述判定

2、小灯泡正常发光的理由（2）求出小灯泡的额定功率这题的正确解答是：（1）小灯泡正常发光时电路图如图所示：A因为小灯泡上标有0.3A字样，所以当电流示数为0.3A时，说明小灯泡正常发光。（2）分析题意，在刚开始闭合开关时，滑动变阻器的滑片应在阻值最大处，也就是50Ω，又已知此时电流0.2A，U=IR=0.2A×50Ω=10V，即滑动变阻器两端电压为10V，小灯泡两端电压U=2V，所以电源电压为10V+2V=12V。当小灯泡正常发光时，电路中电流为0.3A，滑动变阻器滑片在中点位置，即25Ω，滑动变阻器两端电压U=IR=0.3A×25Ω=7.5V，所以此时小灯泡两端电压为U=12V-7.5

3、V=4.5V。所以小灯泡额定功率为P=UI=4.5V×0.3A=1.35W。后来，这题作为选择题也在各市的模考卷上出现，如下题所示。s某同学利用如图所示的电路测定小灯泡的额定功率（电源电压一定），滑动变阻器上标有“50Ω2A”，小灯泡的额定电流为0.3A。该同学将滑动变阻器置于最大阻值后，闭合开关，电流表，电压表读数分别为2V和0.2A，接着移动滑动变阻器直至小灯泡正常发光，这时滑动变阻器的滑片恰好在中点，则小灯泡的额定功率为（）AVA．1.35WB.0.9WC.0.4WD.无法确定这题很多同学会错选B选项，原因是他们用灯泡的电阻来算功率，刚好是0.9W，那就错了。这题相对于前面那个

4、试验设计要简单些，不需要考虑电压表量程问题，题目中也直接告诉了我们滑动变阻器滑片的位置，所以做起来相对容易些。我们都知道，在测定小灯泡额定功率的实验中，电路图中应该把电压表并在灯泡两端，然后调节滑动变阻器使灯泡达到额定电压或额定电流，读出此时的电压值和电流值，就可以算出额定功率，而如果再考虑到灯泡的额定电压超过了电压表的量程，可以考虑把电压表接在滑动变阻器两端，用电源电压减去滑动变阻器两端电压也就是灯泡两端电压。但这题中，我们通过分析计算发现，电压表既不能接在灯泡两端，又不能接在滑动变阻器两端，那这个时候，该怎么办呢？这时，就需要同学们的创新思维了，与其不能接，就不接。所以问题的关键

5、是同学们都习惯性思维有电压表，而没有电压表测小灯泡额定功率的方法遇到的很少。所以第一问电路图画正确的就很少。下面解决问题的关键就在于没有电压表的情况下能否算出小灯泡的额定功率。题目中告诉了滑动变阻器两次的阻值，因此可以通过这个算出电源电压来，这是一个突破口。很多同学在做的时候是想到了用R=U/I算小灯泡的电阻得到R=2V/0.2A=10Ω，再根据公式P=I2R算出小灯泡的功率P=0.32×10=0.9Ws，这个就错了，因为我们都知道，灯泡电阻会随着温度的变化而变化，所以根据R=U/I算出的电阻并不是小灯泡正常发光时的电阻，因此算出的功率也就不是小灯泡的额定功率了。正确的算法在上面已经

6、给出来了，这里就不再重述。从这个电学设计题可以看出，有时我们在思考问题的时候必须要有创新性思维，有探究的精神，勇于突破常规思路。下面，笔者就如何在实验设计中体现探究精神和创新性思维提一些自己的想法。首先，阅读题目的过程中应仔细阅读，认真分析题目中的条件和已知量。比如上面一题，三句加粗加点的话就该引起重视，什么叫“实验步骤正确”，意思就是说电路连接完成后，滑动变阻器的滑片肯定是在阻值最大的地方，也就是一个隐含的已知条件了，根据这个条件可以算出电源电压，这是解决这个问题的突破口。后面又一句“边思考边实验”，意思也就是告诉我们在试验过程中发现问题了——电压表量程不够，于是，电压表就是在此时

7、被拆下来的。才有了最后小灯泡正常发光时的电路图。在这整个过程中都体现了同学们勇于探究的精神和创新性思维。而很多同学在阅读题目的过程中如果不注意题目中的一些看上去很平常的条件，用常规思想来做题，不敢于突破，题目肯定就做不出来了。其次，在思考问题的过程中要勇于探究，提出创新性思维分析的过程。上面这道电学设计题在初中物理实验中算是一个重点，这个实验同学们也都在实验室做过，对整个过程应该说很熟悉。而现在遇到的问题恰恰不是我们在实验过程中遇到的问题，这时，就需要同学