范 穎

(江蘇省南京師范大學(xué)附屬中學(xué)江寧分校 211102)

“測(cè)量小燈泡電功率”是初中物理電學(xué)部分一個(gè)非常重要的測(cè)量型實(shí)驗(yàn)，由于其設(shè)計(jì)的內(nèi)容多、要求高、綜合性強(qiáng)，而成為各地中考的熱點(diǎn).

一、已知額定電流I額，只有電壓表

1.試題再現(xiàn)

例1(2018年南京)：兩只銘牌模糊的小燈泡L1、L2，僅能看清分別標(biāo)有“0.3A”和“0.5A”字樣.

(1)圖1甲是小明測(cè)量小燈泡L1額定功率時(shí)連接的實(shí)物圖；

圖1甲中有一根線連接錯(cuò)誤，請(qǐng)?jiān)谶@根線上打“×”，并在圖中改正；

閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)位于____(選填“A”或“B”)端；

閉合開關(guān)，電流表示數(shù)為0.1A，移動(dòng)滑片P，通過觀察____表的示數(shù)來判斷小燈泡是否正常發(fā)光，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖1乙所示，則小燈泡L1的額定功率為____W.

(2)小華利用圖1丙所示的電路測(cè)出了小燈泡L2的額定功率，請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)補(bǔ)上小燈泡、電壓表和定值電阻R(阻值已知)這三個(gè)元件的符號(hào)，使電路完整，實(shí)驗(yàn)操作方便.

圖1

2.例題1分析

第(1)問主要針對(duì)課本原型實(shí)驗(yàn)，考察了實(shí)物圖如何連接、滑動(dòng)變阻器連接時(shí)注意事項(xiàng)以及具體操作細(xì)節(jié).

學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)在于：如何判斷小燈泡是否正常發(fā)光？實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在以下幾種錯(cuò)誤理解：(1)直觀地認(rèn)為燈泡最亮?xí)r就是正常發(fā)光；(2)認(rèn)為燈泡正常發(fā)光不需要借助于測(cè)量器材，直接用眼睛觀察即可；(3)認(rèn)為需要借助測(cè)量?jī)x器才能判斷小燈泡是否正常發(fā)光，但是思維局限于小燈泡兩端電壓等于額定電壓時(shí)才可以.針對(duì)以上問題，在實(shí)際教學(xué)中建議首先要區(qū)分“正常發(fā)光”和“最亮”；其次，燈泡是否正常發(fā)光眼睛觀察是不夠準(zhǔn)確的，必須借助于測(cè)量?jī)x表——電壓表或電流表，具體如何選擇還要結(jié)合已知條件，如本題已知I額，那當(dāng)然是借助于電流表示數(shù)是否等于I額來判斷.

第(2)問在第(1)問基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸：只有電壓表如何測(cè)量小燈泡L2的額定功率.該題不是實(shí)驗(yàn)步驟填空，而是填3個(gè)元件符號(hào)，這就要求學(xué)生理清整個(gè)特殊測(cè)量過程，難度較大.教學(xué)過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生按照如下步驟分析：

①根據(jù)“電壓表并聯(lián)在電路中”先確定電壓表的位置；

②進(jìn)而結(jié)合已知條件(已知I額)推斷出電壓表應(yīng)并聯(lián)在定值電阻兩端，這時(shí)該部分電路作用等效于電流表，當(dāng)滿足U/R=I額時(shí)，燈泡正常發(fā)光；

③利用開關(guān)閉合與斷開關(guān)系，電壓表兩次示數(shù)差即為小燈泡兩端額定電壓，進(jìn)而根據(jù)P額=U額*I額即可得到額定功率.

二、已知額定電壓U額，只有電壓表

1.試題再現(xiàn)

例2(2015年南京)現(xiàn)有兩只小燈泡L1、L2，它們的額定電壓分別為2.5V和3.8V.

(1)如圖2甲是小明測(cè)定燈泡L1額定功率的實(shí)物電路圖(不完整)

①請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物電路圖連接完整；②正確連接電路后，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到____端(選填“A”或“B”)．閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑片P，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖2乙所示，則燈泡L1的額定功率為____W.

(2)小華利用圖2丙所示的電路測(cè)出了燈泡L2的額定功率.圖2丙中R為阻值已知的定值電阻，還缺兩個(gè)開關(guān)和一只電表(電流表或電壓表)，請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)補(bǔ)上這三個(gè)元件的符號(hào).使電路完整，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單.

圖2

2.例題2分析

第(1)問同樣針對(duì)課本原型實(shí)驗(yàn)，考察了實(shí)物圖如何連接、滑動(dòng)變阻器連接時(shí)注意事項(xiàng)以及具體操作細(xì)節(jié).第(2)問同樣延伸到了單表測(cè)電功率問題，該題目比較靈活，教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生主要存在以下問題：(1)是選擇電流表還是電壓表呢？無從下手，毫無思路.教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生不斷嘗試，看看哪個(gè)電表可以實(shí)現(xiàn)，假設(shè)選擇電流表，無非有三種連接方式.

這三種電路，可以直觀看出不但無法測(cè)出小燈泡的電功率而且會(huì)出現(xiàn)短路故障，因此該題要選擇電壓表.(2)電壓表選定后，是并聯(lián)到定值電阻兩端還是燈泡兩端呢？需要結(jié)合已知條件，本題已知額定電壓U額，因此燈泡是否正常發(fā)光要根據(jù)電壓表示數(shù)判斷，再結(jié)合開關(guān)閉合斷開情況，借助于定值電阻R，求出燈泡兩端電壓為額定電壓時(shí)通過的電流.

三、已知額定電壓U額，只有電流表(R0阻值已知)

圖3

分析求額定功率，首先要使燈泡正常發(fā)光，針對(duì)本題，結(jié)合已知條件，應(yīng)該使燈泡兩端電壓等于額定電壓U額，而題目中只有電流表，因此借助于燈泡與R0并聯(lián)，當(dāng)電流表示數(shù)與R0乘積等于額定電壓U額時(shí)，燈泡即正常發(fā)光；進(jìn)而利用開關(guān)閉合斷開情況，求出燈泡兩端電壓為U額時(shí)通過燈泡的電流.

具體實(shí)驗(yàn)步驟為：

2.閉合S、S1，斷開S2，保持滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)，讀出電流表示數(shù)I1；

四、已知額定電流I額，只有電流表(R0阻值已知)

分析該題與圖1相比，只是將燈泡和定值電阻位置互換，求解步驟為：

圖4

1.閉合S、S2，斷開S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為I額；

2.閉合S、S1，斷開S2，保持滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)，讀出電流表示數(shù)I1；

3.則燈泡額定功率P額=(I1-I額)R0I額

總之，課本原型實(shí)驗(yàn)是學(xué)生形成物理概念、掌握物理規(guī)律的基礎(chǔ)，對(duì)物理學(xué)習(xí)有著重要的指導(dǎo)意義.而中考實(shí)驗(yàn)試題的基本原理和方法一定來源于教材，但通常不是簡(jiǎn)單地照搬原型實(shí)驗(yàn)，而是加以拓展和創(chuàng)新.這就要求我們有立足教材，拓展實(shí)驗(yàn)的深度和廣度.