周亮
“電功”是初中物理探究式教學中較難駕馭的內容,一是探究的因素多,二是學生受到電阻的影響,而電功公式中并沒有電阻R,如何避免電阻R的出現,于是許多老師采取以下常見的教學模式:
教學模式1:
(師問):同學們,我們的用電器是已經制定好了的,你們說它的電阻會不會變?
(生答):不會.
(師問):那么在探究影響電功的因素時,是不是可以不考慮用電器的電阻呢?
(生答):可以.
教學模式2:
(教師):同學們,你們開動腦筋猜想,提出了影響電流做功的因素有電壓、電流、電阻、時間,這很好.由于時間的關系,我們今天用控制變量法探究電流與電功的關系、電壓與電功的關系.至于電阻與電功的關系,作為同學們課后探究性學習的作業好不好?
(學生):好.
這樣,就成功地繞開了電阻.可是有一次,筆者正想回避掉電阻時,幾個好問的學生卻揪著不放:“老師,為什么不讓探究電阻對電功的影響,不是可以用控制變量法一一排除嗎?”“現在許多用電器的電阻是可變可控的,如亮度變化的臺燈,可調節的取暖器,電飯煲等.”筆者尷尬萬分,課后我認真地備課,積極地實踐,終于攻克了“電功”這個堡壘.課堂上,精彩紛呈、高潮迭起.
1發現問題
首先演示:打開開關電燈亮,用電池連接小燈泡亮,給小電水壺通電一段時間后水沸騰………接著介紹:這都是電流做功的結果.然后提問:電流做功的多少可能與哪些因素有關呢?學生小組討論后匯報,筆者同步在黑板上記錄:共有電壓、電流、電阻、時間4個因素.
2提出猜想
筆者讓學生展開猜想:上述因素與電功是什么關系?給足時間討論后,各小組匯報,同步將各種猜想整理在黑板上,共有如下10種猜想(可能):
(1)同等時間、同樣電流下,變量:電壓(高,低),電阻(大,小)與電功能多少關系.
(2)同等時間、同樣電壓下,變量:電阻(大,小),電流(大,小)與電功能多少關系.
(3)同等時間、同樣電阻下,變量:電壓(高,低),電流(大,小)與電功能多少關系.
(4)同一電阻、同樣電壓、同樣電流,時間長則電功多.
(5)同等時間、同一電阻,電壓高則電功能多.
(6)同等時間、同一電阻,電流大則電功能多.
……
筆者沒有急于糾正學生提出的個別“荒謬”猜想,而讓學生在其后的活動中自我修正,同時教導學生互相尊重,對這些猜想,設計了專門的處理程序.
3評估猜想
全班學生討論后,幾種猜想很快被淘汰,理由是:根據歐姆定律,電壓、電流、電阻三位一體,其中兩者一旦確定,則第三者也就確定,不會再變化,所以有幾個猜想是偽猜想.而有幾個同一種猜想.最后黑板上只留下了第6猜想.在討論中,學生的發言對其他學生的正面影響大大超越了教師的直接講解.
4實驗設計
提供多節電池、一個電壓表,以及不同規格的小燈泡等器材,讓學生設計能驗證猜想的電路.學生在小組內暢所欲言,很快達成如下共識:采用串聯電路,可讓用于比較小燈泡電流相同,對串聯電路的小燈泡分別測量電壓和觀察亮度,就可以驗證猜想;采用并聯電路,則各個支路電壓相同,對不同支路上的小燈泡測量電流和觀察亮度,就可以驗證第3個猜想(這與蘇科版初中物理九年級下冊提供的實驗設計完全一致).學生熱情十足,一一驗證猜想.很顯然,上述幾個實驗方案的設計,既滿足了學生的求知欲,更激發了學生的學習潛能,這對學生的實踐能力和探究能力的培養大有裨益.
5實驗探究
各個小組按照討論得到的實驗設計,動手操作,實驗評估通過的猜想.期間,筆者觀察每個小組協作程度,并實時指導操作.全班基本完成實驗探究后,小組匯報,師生共同把結果整理到黑板上:
(1)電流相同時,電壓高則燈泡亮,說明電功能多(實際是電功率大).
(2)電流相同時,電阻大則燈泡亮,說明電功能多(實際是電功率大).
(3)電壓相同時,電流大則燈泡亮,說明電功能多(實際是電功率大).
(4)電壓相同時,電阻小則燈泡亮,說明電功率多(實際是電功率大).
(5)電阻不變時,電壓高則燈泡亮,說明電功率多(實際是電功率大).
在此基礎上,筆者首先引導學生比較第1、2個猜想,學生恍然大悟:這原是一回事,電流相同時,電阻大的用電器分得的電壓多(記電壓值高).繼續引導學生比較第3、4個猜想,學生發現這兩者也是一回事——電壓相同時,電阻小的用電器通過的電流大,經過分析、比較,學生明白了其中的原因.筆者對學生在探究活動中的良好表現和取得的成績大大的表揚了一番.至此,一切水到渠成,筆者宣讀了結論:根據實驗證明:電流(I)在某段電路上所做的功跟電壓(U)、電流和通電時間(t)成正比.電功的計算公式是:W=UIt .這個公式與5個猜想的實驗結果相容,教師和學生都很滿意.