也談物理題的設計應尊重客觀實際

《物理教師》2008年第一期刊載了丁衛東老師的《物理題的設計應尊重客觀實際》一文，在此筆者也想談談自己的觀點。丁老師的文章談到人民教育出版社出版的新課標教材《物理》選修3-1的第57頁有如下這樣一道習題：

電飯鍋工作時有兩種狀態：

圖1一種是鍋內水燒干前的加熱狀態；另一種是水燒干后的保溫狀態。圖1是電飯鍋的電路圖，R1是一電阻，R2是加熱用的電阻絲。

（1）自動開關S接通和斷開時，電飯鍋分別處于哪種狀態？說明理由。

（2）要使R2在保溫狀態時的功率是加熱時的一半，R1/R2應當多大？

丁老師通過解析得知，當電飯鍋處于保溫狀態時，R1/R2=2-1。而且指出“當電飯鍋處于保溫狀態時，是R1、R2兩個電阻串聯后接在電源上，兩個電阻的發熱功率與它們的電阻值成正比，R1、R2的發熱功率之比也為2-1。日常生活中實際使用的電飯鍋的額定功率一般都在750W左右，有的額定功率更大。當R2消耗為原功率的一半時，R2消耗的功率是375W，此時，R1消耗的功率應為（2-1）×375W=155.3W”。

原文中說消耗功率（額定功率）是電阻器的一個極為重要的技術參數。一般電阻的額定功率僅為幾分之一瓦到幾瓦，功率為150多瓦的電阻，在常用電器中是不多見的。況且，這150W的功率是白白浪費掉的，絲毫沒有得到利用，所以設計這個電路來保證電飯鍋達到保溫的效果是不現實的，同時也是不經濟的。

其實，在現實中用這個電路來保證電飯鍋達到保溫效果的確實有。如萬家樂CFXB25-1/CFXB40-1自動保溫電飯鍋，其電路如圖2。保溫板不是一般的電阻器，它像電熨斗的發熱板一樣，但它可以看成是一個電阻。它安裝在電飯鍋電熱盤的底部，發出的熱也能起到一定的保溫作用，也不是不經濟。那么問題出在哪呢？我認為題設是不符合實際的。處于保溫狀態時電飯鍋的功率哪里需要加熱時的一半？而且這種保溫電路在保溫時是一直工作的，而不是間歇加熱。

圖2萬家樂CFXB25-1/CFXB40-1自動保溫電飯鍋

實際生活中有一種多功能的電飯鍋，它有煮飯和湯粥的功能，如威鋒CFXB30A-50自動西施電飯鍋。其電路如圖3。

圖3威鋒CFXB30A-50自動西施電飯鍋

煮湯粥的時候，通過功能選擇開關在電路中串聯了一個二極管，把220伏的電壓降為100伏左右，此時的功率是煮飯時功率的1/4左右，由此可見，功率為“加熱時的一半”完全可以把飯煮熟，只是所需時間要長一些。如果飯煮熟后，用這個功率來保溫，那豈不把飯燒焦，甚至電飯鍋也保不住，也存在用電方面的安全隱患。

那么，保溫狀態的功率究竟是多少呢？按圖1電路設計的電飯鍋R1一般為1kΩ左右，如萬家樂CFXB25-1/CFXB40-1自動保溫電飯鍋，保溫板所標的額定功率是32W，工作電壓為220V，則其電阻為R1=U2P=220232=1513（Ω），

而一個750W的電飯鍋，其發熱盤的電阻

R2=U2P=2202750=65（Ω），

所以保溫時I=UR=2201578=0.14（A），

P1=I2R1=0.142×1513=30（W），

P2=I2R2=0.142×65=1.3（W）。

可見功率很小，只有幾瓦。其實保溫時只要產生的熱等于散出的熱就可以了。當然保溫板R1發出的熱也起到一定的保溫作用。所以原題中第二問是不合實際的，與設計者體現“理論聯系實際”的思想背道而馳，而且會誤導學生。所以我認為在編制這道題時要切合實際，在解答這道題時要善于啟發，運用探究法進行教學。

如果在講解這個習題時或做完這個習題之后能引導學生一起探究這個問題，那就能收到很好的教學效果。為了引導學生去探究這個問題，可在本習題的第二問中加上一句：“日常生活中實際使用的電飯鍋R1、R2大概是多少？”通過探究這個問題，可以激發學生的好奇心、求知欲以及物理學習興趣，培養學生堅持真理、勇于實踐、實事求是的科學態度和科學精神。

總之，在編制和講解一些應用型習題時，一定要結合實際、符合實際，讓學生體會物理與自然、物理與生活的緊密聯系。

（責任編輯易志毅）