牟媛

摘? ?要：“電功”讓學生從能量轉化的角度認識了電學，同時也是學習電功率、電熱的基礎。教學中關于電功大小與哪些因素有關的實驗探究，通常存在實驗設計較復雜、實驗效果不明顯、實驗操作存在安全隱患等問題。文章將教育技術與物理教學相融合，介紹如何利用多功能電表和通電計時器定量探究電功大小與電壓、電流、通電時間的關系。

關鍵詞：電學實驗;電功;教育技術;物理教學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）11-0045-3

隨著科學技術的發(fā)展，將現(xiàn)代教育技術與常規(guī)教學課堂相融合是大勢所趨。實驗是物理學科的奠基之石，中學階段的物理教學更需要借助實驗來培養(yǎng)學生的科學思維。

本文基于新課程教育理念、結合現(xiàn)代教育技術，以“電流做功”為例，通過實驗探究“電功大小的影響因素”讓學生從應用中加深對電壓、電流、電阻等基本物理量的理解，同時也讓學生從能量角度認識電學，為后續(xù)學習電功率、電熱打下基礎。

1? ? 現(xiàn)有實驗方案的不足

教學時通過實驗探究“電功大小的影響因素”，不僅能豐富學生的課堂體驗，同時也能培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度，加強學生科學探究過程中的證據(jù)意識，在實驗探究中提高創(chuàng)新能力。目前，課堂教學中探究“電功大小的影響因素” 共有6種方案，如表1所示。

“電功大小與哪些因素有關”的定性探究實驗已十分成熟，但是如何在課堂中實現(xiàn)簡單直觀的定量測量實驗卻亟待解決。

隨著電子器件的不斷發(fā)展，市面上各式各樣的多功能電表能同時測量電壓、電流、電功、電功率等物理量。本文通過利用多功能直流電表和通電計時器測量燈珠的電功、電壓、電流、通電時間，定量探究電功大小的影響因素，將教育技術融合于課堂教學中。

2? ? 改進方案

2.1? ? 實驗原理

探究“電功大小的影響因素”實驗原理如表2所示。

2.2? ? 實驗難點

（1）多功能電表的選擇：

實驗中若使用220 V家庭電路供壓，則需使用多功能交流電表（正常工作電壓大于100 V）。但多個用電器串聯(lián)后，部分用電器分壓小于100 V，造成交流電表無法正常工作，因此本實驗選擇使用多功能直流電表。

（2）用電器的選擇：

不同額定電功率的燈珠串聯(lián)時，各燈珠分壓差異巨大，造成部分直流電表（正常工作電壓大于7 V）無法工作。所以，本實驗串聯(lián)電路中，選用不同廠家生產(chǎn)的三盞 “12 V，20 W” 燈珠，使得三盞燈珠分壓不同但差異較小，電表都能正常工作。

（3）直流電源的選擇：

利用蓄電池提供24 V和12 V直流穩(wěn)壓電源分別用于串聯(lián)、并聯(lián)電路。

2.3? ? 主要實驗器材

主要實驗器材如表3所示。

2.4? ? 實驗數(shù)據(jù)記錄

課堂實驗展示如圖1、圖2所示。三個探究實驗數(shù)據(jù)采集如表4-表6所示。

2.5? ? 實驗數(shù)據(jù)處理

直接分析表格中的數(shù)據(jù)很難看出電功與各影響因素間的定量關系，所以采用圖3所示的方式處理數(shù)據(jù)。[圖3（a）（b）（c）分別為實驗一、實驗二、實驗三數(shù)據(jù)處理圖像]

2.6? ? 實驗結論

由圖3可知，在實驗誤差允許的范圍內，電功大小與通電時間、電壓、電流成正比，即

W=kUIt（1）

（1）式中的比例系數(shù)可通過計算每盞燈珠對應的物理量加以確定。以圖2 中L1、L2、L3三盞燈珠為例，計算其比例系數(shù)（表7）。

由表7可知，當各物理量使用國際基本單位時，比例系數(shù)為1，公式表達為：

W=UIt（2）

2.7? ? 誤差分析

實驗數(shù)據(jù)處理圖像（圖3）表明，電功與各影響因素為一次函數(shù)關系;確定比例系數(shù)時，三盞燈珠比例系數(shù)都小于1（表7）。主要誤差來源：直流電表工作時消耗電能，實驗所測電功大小為電流對燈珠和電表所做的總功。

3? ? 結? 論

本文利用多功能直流電表和通電計時器制作教學展板，引導學生在課堂中定量探究電功大小的影響因素。通過本實驗可知，電功大小與通電時間、電壓、電流成正比;通過計算其比例系數(shù)可知，各物理量使用國際基本單位時其比例系數(shù)為1，即W=UIt。

隨著時代的進步，科學技術極大地方便了人類的生活;而在教育教學中，利用新技術同樣也可以使課堂教學更加完善。本次實驗將教育技術與物理教學相融合，讓學生在真實情境中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在實驗探究中正視實驗誤差、合理分析誤差、實事求是、嚴謹推導，潛移默化地培養(yǎng)學生的物理學科素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。

參考文獻：

[1]王小艷，王海英.比較燈泡亮度實驗中的反常規(guī)現(xiàn)象分析[J].中學物理教學參考，2020，49（07）：51.

[2]馬東昇.盤點電功與電熱實驗[J].數(shù)理化解題研究（初中版），2015（06）：45.

[3]汪阿運.初中物理創(chuàng)新實驗課堂的設計與實施——以“電功 電能”教學為例[J].中學教學參考，2020（26）：49-50.

[4]張鳳天.對一組電學實驗的思考與改進[J].湖南中學物理，2016（03）：61-62.

[5]蔣云龍.電功實驗的改進和完善[J].新智慧，2019（20）：105-106.

（欄目編輯? ? 劉? ?榮）