李勝良

摘 要：物理教學(xué)有時難點不在物理思維，而在于學(xué)生能否用數(shù)學(xué)思維去解決物理量間的數(shù)量關(guān)系問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)思維;數(shù)學(xué)知識;物理教學(xué)

新課標(biāo)下初中物理教學(xué)要求注重培養(yǎng)學(xué)生的多元能力、中考試題及物理習(xí)題中強化了學(xué)科滲透的考查，其實物理學(xué)習(xí)有時難點不在物理思維，而在于學(xué)生是否能用數(shù)學(xué)思維去解決物理量間的數(shù)量關(guān)系，今天我就從測量小燈泡電功率實驗教學(xué)中談一談我對這一問題的幾點思考：

一、數(shù)學(xué)思維在電功率實驗設(shè)計中的作用

測量小燈泡電功率實驗的設(shè)計目的是探究小燈泡亮度與實際電功率的關(guān)系，是一個探究規(guī)律性的實驗，在物理知識準(zhǔn)備上，上一節(jié)課講了額定功率和實際功率的概念，本節(jié)課實驗設(shè)計從數(shù)學(xué)角度應(yīng)以額定電壓為參照分三種情況進行設(shè)計，即U實=U額，U實U額，而且有且僅有這三種情況才具有代表性，不會以偏概全，探討出燈泡亮度與實際電功率關(guān)系的普遍規(guī)律，在考慮到小燈泡安全使用情況下，當(dāng)U實>U額時，U實一般只能為U額的1.2倍左右。

根據(jù)測量原理P=UI，學(xué)生提出兩種設(shè)計方案：

從以上表格中我們可以知道方案二比方案一要好得多。

在測量小燈泡電功率實驗中，我們一般選擇了兩種燈泡，一種燈泡銘牌為2.5V，一種燈泡銘牌為3.8V，當(dāng)我們選擇銘牌為2.5V燈泡時，電源電壓U=3，U額=2.5V，故選2節(jié)干電池作為電源，實驗電路為：

并且引導(dǎo)學(xué)生選擇電壓表0-3V量程，電流表0-0.6A量程，可以順利完成實驗。當(dāng)我們選擇銘牌為3.8V燈泡實驗時，常理上電源電壓U=1.2，U額=4.5V，選三節(jié)干電池作為電源，毫無疑問，學(xué)生在連接電壓表時要用0-15V量程。但在具體教學(xué)中，有同學(xué)認(rèn)為0-15V量程測電壓精確度太小，不如換用6V電源電壓，用電壓表測滑動變阻器電壓達(dá)到間接測小燈泡電壓，結(jié)果更精確，操作更可行。但也有學(xué)生反駁間接測小燈泡電壓，在串聯(lián)電路中，U=U-U滑，電源電壓不準(zhǔn)，誤差會更大。

甚至得不到準(zhǔn)確額定電功率，故用這一電路設(shè)計應(yīng)再測電源電壓或使用學(xué)生電源，數(shù)學(xué)思維在主導(dǎo)學(xué)生求異思維發(fā)展，使學(xué)生的物理思維更具邏輯性，更縝密。

現(xiàn)列表比較如下：燈L，3.8V，0.3A

二、數(shù)學(xué)思維在測量小燈泡電功率實驗中對滑動變阻器變化范圍的選擇起到關(guān)鍵性作用

在測量小燈泡電功率實驗中，若燈泡額定電壓為UL，額定電流為IL，電源電壓為U，因為燈L與滑動變阻器串聯(lián)，則R滑=■略大。

例1：在測量小燈泡電功率實驗中，若燈L銘牌上標(biāo)有2.5V字樣，電阻大約為10Ω，電源電壓為4.5V，測小燈泡電功率應(yīng)選用A：2A，0-20Ω，B：1A，0-10Ω滑動變阻器。

故應(yīng)選B。

例2：在測量小燈泡電功率實驗中，若燈L銘牌上標(biāo)有“2.5V，0.3A字樣，電源電壓為6V，若用一個銘牌為“1A，10Ω”的滑動變阻器，能否測出小燈泡額定功率？若現(xiàn)還有一個5Ω電阻和一個“1A，10Ω”變阻器，試設(shè)計電路重新測量小燈泡額定電功率。

解：UL=2.5V，IL=0.3A

U滑=U-UL=6V-2.5V=3.5V

故滑動變阻器不合要求。

改進后電路中多串聯(lián)了一個5Ω電阻或再串聯(lián)一個“1A，10Ω”滑動變阻器。

除此之外還可減小電源電壓。

從上述兩例我們知道串聯(lián)電路應(yīng)抓住燈L與滑動變阻器電壓之和等于電源電壓這一數(shù)學(xué)關(guān)系，結(jié)合歐姆定律和串聯(lián)電路電流規(guī)律來設(shè)計實驗，計算物理量，學(xué)生才會融會貫通，數(shù)學(xué)思維是解決物理問題的橋梁和

紐帶。

三、數(shù)學(xué)思維可加深對測小燈泡電功率函數(shù)圖像的理解

我們在做完測量小燈泡電功率實驗后，根據(jù)數(shù)據(jù)可描繪出一條小燈泡電壓、電流函數(shù)圖像為一條曲線，在這條曲線中我們可以認(rèn)識和找到以下結(jié)論：

1.小燈泡電阻受溫度影響，隨著溫度升高而增大。

2.小燈泡亮度隨著電壓表示數(shù)增大而增大，也就是說小燈泡亮度隨著實際電功率增大而增大。

3.小燈泡某一電壓下電功率為函數(shù)圖像中橫、縱坐標(biāo)圍成的長方形的面積，體現(xiàn)了公式P=UI。

4.在圖像中找出小燈泡正常發(fā)光時額定電壓、額定電流坐標(biāo)點，計算小燈泡額定功率。

5.在圖像中找出小燈泡實際電壓下的電流值，計算實際電功率并與額定功率下燈泡亮度進行比較。

數(shù)學(xué)中函數(shù)表達(dá)式和函數(shù)圖像，為我們在物理實驗中處理實驗數(shù)據(jù)尋找物理規(guī)律起到了關(guān)鍵性的作用。

總之，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出物理教學(xué)任務(wù)之一就是培養(yǎng)和提高學(xué)生的思維能力，分析問題和解決問題的能力，一定加強學(xué)生素質(zhì)教育，我們知道學(xué)生素質(zhì)中的各種能力是以思維能力為核心發(fā)展起來的。因此在物理教學(xué)中，既要科學(xué)地傳授知識，又要善于引發(fā)開拓學(xué)生思維，特別是數(shù)學(xué)思維與物理思維的相互關(guān)系。

物理的實驗驗證觀點經(jīng)常被數(shù)學(xué)所運用，同理，數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)推理和周密分析方法也應(yīng)為物理所借鑒，尋找兩門學(xué)科的聯(lián)絡(luò)點，進行跨學(xué)科點撥，對學(xué)生舉一反三，提高學(xué)習(xí)效率至關(guān)重要。

編輯 謝尾合