在初中物理教学中,对于什么因素决定小灯泡的亮度这个问题,教师感觉难教,学生感觉难理解。究其原因,主要由于在前面的教学中,我们给学生留下了一些对学生学习会产生负面影响的信息,例如:
信息一:在进行电流强弱的教学时,由于电流看不见摸不着,我们选用同一个灯泡连接在不同的电路中,告诉学生,越亮的灯泡中通过的电流越大。学生对同一灯泡的前提没有注意,而对“通过灯泡的电流越大大,灯泡越亮”却留下了深刻的印象。
信息二:在电压的教学中,我们利用同样的办法,同一灯泡越亮,说明它两端的电压越高。学生对同一灯泡的前提没有注意,而对“灯泡两端的电压越大,灯泡越亮”却留下了深刻的印象。
为了消除以上对学生学习会产生负面影响的信息,为了学生更好的理解小灯泡的亮度与什么因素有关,我做了以下尝试。
首先可用实验消除对学生学习会产生负面影响的信息,同时激发学生的探究欲望。对于信息一,可让两个型号不同的灯泡串联,通过它们的电流相同,但观察其亮度并不相同,从而说明电流不是灯泡亮度的决定因素。对于信息二,可让两个型号不同的灯泡并联,加在它们两端的电压相同,但观察其亮度并不相同,从而说明电压不是灯泡亮度的决定因素。
然后接着探究什么因素决定小灯泡的亮度,具体探究过程如下:
提出问题:什么因素决定小灯泡的亮度?
设计实验:
1.用九只不同规格的灯泡分别接入电路,(6V 12W,12V 12W,24V 12W;6V 6W,12V 6W,24V 6W;3V 3W,6V 3W,12V 3W的灯泡各一只)使它们都正常发光。
2.仔细观察灯泡的亮暗程度,把九只灯泡分成三组,每组内灯泡的亮暗程度相同,第一组最亮,第二组其次,第三组最暗。
3.用电压表和电流表分别测得灯泡正常发光时的电压和电流,记录实验有关数据。
收集数据:分别如表一、表二、表三所示。
表一(第一组)表二(第二组)表三(第三组)
实验 序号 | 电压 (V) | 电流 (A) | 实验 序号 | 电压 (V) | 电流 (A) | 实验 序号 | 电压 (V) | 电流 (A) | ||
1 | 6 | 2.00 | 4 | 6 | 1.00 | 7 | 3 | 1.00 | ||
2 | 12 | 1.00 | 5 | 12 | 0.50 | 8 | 6 | 0.50 | ||
3 | 24 | 0.50 | 6 | 24 | 0.25 | 9 | 12 | 0.25 |
分析论证:
(1)分析比较实验序号1与4、2与5、3与6的数据及观察到的现象,可得出的初步结论是:当灯泡两端的电压相同时,通过灯泡的电流越大,灯泡越亮。
(2)分析比较实验序号2与7、3与5、6与9的数据及观察到的现象,可得出的初步结论是:当通过灯泡的电流相等时,灯泡两端的电压越大,灯泡越亮。
(3)请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象,并归纳得出结论。
a.分析比较表一、表二或表三中的数据及观察到的现象,可初步得出:当灯泡的实际功率相同时,灯泡的亮度相同。
b.分析比较表一、表二和表三中的数据及观察到的现象,可初步得出:灯泡的实际功率越大,灯泡越亮。
然后,利用所得结论引导学生分析前面教学中观察到的现象,加深对“灯泡的实际功率决定灯泡的亮度”规律的理解,彻底清除对学生学习会产生负面影响的信息。对于信息一,原因是同一灯泡,电阻一定,根据公式P实=I实2R实,当然通过灯泡的电流越大,则实际功率越大,它就越亮。对于信息二,原因是同一灯泡,电阻一定,根据公式P实=U实2/R实,当加在灯泡两端的电压越高,实际功率越大,所以灯泡越亮。
最后,可进行一个拓展实验,在同一电路中将两个额定电压相同,额定功率不同的灯泡并联,发现额定功率大的亮;让后在同一电路中将两个额定功率不同的灯泡串联,发现额定功率小的亮。首先学生分析,进一步强化学生对“灯泡的实际功率决定灯泡的亮度”规律的理解。然后教师引导分析:
根据公式P=U2/R可知,对于两个额定电压相同,额定功率不同的灯泡,额定功率大的电阻小。
在并联电路中,额定功率大的灯泡电阻小,但加在它们两端的电压相同,由公式P实=U实2/ R实可知,额定功率大的灯泡实际功率大,所以它就亮。在串联电路中,通过它们的电流相同根据公式P实=U实2/R实额定功率小的灯泡实际功率大,所以它就亮。
在教学过程中,对于学生理解的难点,我们要用实验和理论分析的方法相结合,并及时清理在教学中对学生学习会产生负面影响的信息,使学生真正理解物理规律的本质。
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