人民教育出版社出版的新课标教材《物理》选修3-1的第57页有如下这样一道习题:

电饭锅工作时有两种状态:

图1一种是锅内水烧干前的加热状态;另一种是水烧干后的保温状态。图1是电饭锅的电路图,R1是一电阻,R2是加热用的电阻丝。

(1)自动开关S接通和断开时,电饭锅分别处于哪种状态?说明理由。

(2)要使R2在保温状态时的功率是加热时的一半,R1/R2应当多大?

丁老师通过解析得知,当电饭锅处于保温状态时,R1/R2=2-1。而且指出“当电饭锅处于保温状态时,是R1、R2两个电阻串联后接在电源上,两个电阻的发热功率与它们的电阻值成正比,R1、R2的发热功率之比也为2-1。日常生活中实际使用的电饭锅的额定功率一般都在750W左右,有的额定功率更大。当R2消耗为原功率的一半时,R2消耗的功率是375W,此时,R1消耗的功率应为(2-1)×375W=155.3W”。

原文中说消耗功率(额定功率)是电阻器的一个极为重要的技术参数。一般电阻的额定功率仅为几分之一瓦到几瓦,功率为150多瓦的电阻,在常用电器中是不多见的。况且,这150W的功率是白白浪费掉的,丝毫没有得到利用,所以设计这个电路来保证电饭锅达到保温的效果是不现实的,同时也是不经济的。

其实,在现实中用这个电路来保证电饭锅达到保温效果的确实有。如万家乐CFXB25-1/CFXB40-1自动保温电饭锅,其电路如图2。保温板不是一般的电阻器,它像电熨斗的发热板一样,但它可以看成是一个电阻。它安装在电饭锅电热盘的底部,发出的热也能起到一定的保温作用,也不是不经济。那么问题出在哪呢?我认为题设是不符合实际的。处于保温状态时电饭锅的功率哪里需要加热时的一半?而且这种保温电路在保温时是一直工作的,而不是间歇加热。

图2万家乐CFXB25-1/CFXB40-1自动保温电饭锅

实际生活中有一种多功能的电饭锅,它有煮饭和汤粥的功能,如威锋CFXB30A-50自动西施电饭锅。其电路如图3。

图3威锋CFXB30A-50自动西施电饭锅

煮汤粥的时候,通过功能选择开关在电路中串联了一个二极管,把220伏的电压降为100伏左右,此时的功率是煮饭时功率的1/4左右,由此可见,功率为“加热时的一半”完全可以把饭煮熟,只是所需时间要长一些。如果饭煮熟后,用这个功率来保温,那岂不把饭烧焦,甚至电饭锅也保不住,也存在用电方面的安全隐患。

那么,保温状态的功率究竟是多少呢?按图1电路设计的电饭锅R1一般为1kΩ左右,如万家乐CFXB25-1/CFXB40-1自动保温电饭锅,保温板所标的额定功率是32W,工作电压为220V,则其电阻为R1=U2P=220232=1513(Ω),

而一个750W的电饭锅,其发热盘的电阻

R2=U2P=2202750=65(Ω),

所以保温时I=UR=2201578=0.14(A),

P1=I2R1=0.142×1513=30(W),

P2=I2R2=0.142×65=1.3(W)。

可见功率很小,只有几瓦。其实保温时只要产生的热等于散出的热就可以了。当然保温板R1发出的热也起到一定的保温作用。所以原题中第二问是不合实际的,与设计者体现“理论联系实际”的思想背道而驰,而且会误导学生。所以我认为在编制这道题时要切合实际,在解答这道题时要善于启发,运用探究法进行教学。

如果在讲解这个习题时或做完这个习题之后能引导学生一起探究这个问题,那就能收到很好的教学效果。为了引导学生去探究这个问题,可在本习题的第二问中加上一句:“日常生活中实际使用的电饭锅R1、R2大概是多少?”通过探究这个问题,可以激发学生的好奇心、求知欲以及物理学习兴趣,培养学生坚持真理、勇于实践、实事求是的科学态度和科学精神。

总之,在编制和讲解一些应用型习题时,一定要结合实际、符合实际,让学生体会物理与自然、物理与生活的紧密联系。