對“探究影響電流做功的因素”實驗設計的探討

對于初中物理教材“探究影響電流做功的因素”的實驗，由于學生還沒有接觸過專門測量電功的儀器，所以該實驗采用的是定性研究的方法。

不同版本教材，所采用的實驗方案不同，但其本質是相同的。

1 不同版本教材的實驗方案

方案1 北師大版九年級物理教材^[1]，是通過電動機提升物體的高度，定性判斷電流做功的多少，實驗原理與方法如圖1。

方案2 滬科版九年級物理教材^[2]，是通過電阻絲加熱煤油，觀察煤油的體積變化來定性判斷電流做功的多少，實驗原理與方法如圖2、圖3。圖2采用串聯電路，當通過兩段電阻絲的電流

相等時，研究在通電時間相同的情況下，探究電流做功與電壓大小之間的關系。圖3采用并聯電路，當加在兩段電阻絲的電壓相等時，研究在通電時間相同的情況下，探究電流做功與電流大小之間的關系。

方案3 蘇科版九年級物理教材^[3]，所用原理和方法與滬科版教材完全相同，只是在顯示電流做功多少的途徑上有所不同。蘇科版物理教材是通過電燈明暗程度，定性判斷電流做功的多少，實驗原理與方法如圖4、圖5。

2 改進的探討

筆者通過實際教學實踐，發現上述三種實驗設計的方法都存在或多或少的缺陷。既包括實驗設計上的不足之處，也包括學生在實驗探究過程中在實驗研究方法上的不完整和不嚴謹。下面對這三種實驗方案試作一下改進的探討。

（1）“方案1”實驗設計的缺陷：一是用電動機提升物體的穩定性和操作性都較差；二是同時用電流表和電壓表分別測量通過電動機的電流和電動機兩端的電壓沒有采用控制變量的研究方法，實驗的科學性較差；三是實驗器材(電動機)普及性較差，裝置較復雜，學校很難做到分組實驗探究，薄弱學校更不具備條件。

（2）“方案2”實驗設計的缺陷：一是用電阻絲加熱煤油，使實驗器材較繁雜，成本較高；二是由于加熱要有一過程，所以實驗時間較長，不便于學生在課堂上進行探究。

（3）“方案3”實驗設計的缺陷：此實驗方案盡管器材選取方便，但實驗要求兩小燈泡的燈絲阻值相差較大效果才比較明顯。在實際教學中，很多教師在對小燈泡的選取上不能做到精益求精，甚至會出現隨便選取兩個不同的小燈泡，結果往往出現小燈泡的亮度很難比較的現象，因此學生在實驗探究過程中都是以電表的讀數來確定燈泡的亮度，這就失去了科學探究的意義，也不利于培養學生實事求是的科學態度與科學精神，對物理思想和實驗方法的教育也是有害的。

（4）對“方案2”和“方案3”實驗設計的改進：實驗“方案2”和“方案3”有一個共同點，即不能進行多次實驗。只通過一次實驗得到的“結果”就認為是某一規律的“結論”是不科學的，也是不嚴謹的。所以，如果在原實驗電路的干路上增加一個滑動變阻器，即可實現多次實驗，如圖6、圖7。如果再選用兩只燈絲電阻相差較大的燈泡，實驗效果既快，又顯著。

（5）在學生實驗探究過程中，建議教師引導學生完成記錄表格的設計、數據采集、數據分析與評價等活動，如下表格1。

在教材的編寫上也應留有一定的空間，可在教材中對學生提出這方面學習要求，從而增加科學探究的完整性，進一步加強學生對物理規律的理解和認識過程，同時也應重視對學生進行科學精神、物理思想和物理方法的教育。讓學生體驗到一個物理規律的獲得，必須經歷依托一定的物理方法和物理思想的實驗探究、分析推理的過程，包括控制變量法，觀察法，比較法，不完全歸納法等等。完成上述活動將無疑會對學生學習能力的提高和可持續性發展產生更顯著的影響。

參考資料：

[1]義務教育課程標準實驗教科書《物理(九年級)》.北京：北京師范大學出版社2004，6

[2]義務教育課程標準實驗教科書《物理(九年級)》.上海：上海科學技術出版社2002，8

[3]義務教育課程標準實驗教科書《物理(九年級下)》．南京：江蘇科學技術出版社2005，11

(欄目編輯 鄧 磊)