核心素養(yǎng)理念下優(yōu)化物理實驗探究過程的思考與實踐

下面以人教版九年級物理第十八章第三節(jié)《測量小燈泡的電功率》為例，談?wù)劰P者對核心素養(yǎng)理念下優(yōu)化物理實驗探究過程的思考與實踐。

一、學(xué)習(xí)背景分析

測量小燈泡的電功率是繼伏安法測電阻之后的又一個綜合性實驗，是電功率的具體應(yīng)用，通過實驗促使同學(xué)們進(jìn)一步加深對額定功率與實際功率的理解。本節(jié)課從課前學(xué)生完成的調(diào)查問卷引入，圍繞節(jié)能展開，進(jìn)行實驗方案的設(shè)計。

二、學(xué)習(xí)過程設(shè)計

1.課前調(diào)查，課上展示，分析結(jié)果，提出問題

課前學(xué)生對十五個家庭照明設(shè)備進(jìn)行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)平均每個家庭白熾燈不足1個，LED燈10個，節(jié)能燈3個。總結(jié)發(fā)現(xiàn)LED燈占主流，LED燈的電功率普遍較小，白熾燈難覓蹤影。于是提出兩個節(jié)能措施，即大力提倡使用LED燈和長時間不用的電器要拔掉插頭。提出問題：節(jié)能燈真的能節(jié)能嗎？空調(diào)存在待機(jī)功率嗎？

2.設(shè)計實驗，進(jìn)行探究，分析數(shù)據(jù)，深度探究

任務(wù)1：測小燈泡的電功率。

（1）設(shè)計方案測小燈泡的電功率。聯(lián)系之前學(xué)過的“伏安法測電阻”，學(xué)生自主完成設(shè)計任務(wù)，實現(xiàn)知識的正遷移。

（2）評估實驗，進(jìn)行改進(jìn)。針對學(xué)生設(shè)計的電路圖進(jìn)行評估，圖1、圖2是學(xué)生設(shè)計的典型電路，圖1缺少滑動變阻器，評估焦點是滑動變阻器的作用，圖2的電路圖是優(yōu)化過的。

（3）分組實驗，歸納總結(jié)。學(xué)生完成實驗，在實驗的過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片的過程中電壓表和電流表的示數(shù)是不斷變化的，而且小燈泡的亮度也在變化，小燈泡正常發(fā)光時的電功率是0.75 W。

任務(wù)2：測量LED燈的電功率。

（1）分組測量單個LED燈的電功率。通過實驗學(xué)生發(fā)現(xiàn)電流表的指針幾乎沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因而是無法讀數(shù)并進(jìn)行計算電功率的。于是設(shè)計解決方案，更換精度更高即分度值更小的毫安表來測量電流，可以想辦法增大通過LED燈的電流，比如說將若干個LED燈并聯(lián)起來去測量這幾個LED燈的總電流。

（2）分組測LED燈組的電功率。學(xué)生分組實驗，測量四個并聯(lián)LED燈的總功率是0.06 W。提出問題：發(fā)現(xiàn)LED燈的電功率是遠(yuǎn)小于小燈泡的電功率的，能否就此說明LED燈更加節(jié)能呢？

（3）如何比較小燈泡和LED燈誰更節(jié)能？光比較電功率無法比較誰更節(jié)能，應(yīng)該比較誰單位時間消耗的電能少，還更亮，誰就更節(jié)能！生成兩個方案：①控制電功率相同，比亮度。②控制亮度相同，比電功率。

問題：如何比較亮度？利用照度計測量照度發(fā)現(xiàn)，小燈泡0. 75 W，照度400 Lux，LED燈0.06 W，照度2 000 Lux。

分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，LED燈的電功率《白熾燈的電功率，照度卻更強(qiáng)，說明LED燈更節(jié)能。

結(jié)論是LED燈能節(jié)能，于是人們把這一結(jié)論用到了生活中，現(xiàn)在生活照明多采用LED燈。

三、課后反思

中考物理越發(fā)關(guān)注實驗探究的考查。實驗探究課，需要學(xué)生設(shè)計實驗方案，進(jìn)行實驗探究。通過學(xué)習(xí)《測量小燈泡的電功率》這節(jié)課，學(xué)生撰寫實驗報告，課前獨立思考，對易錯方案進(jìn)行分類、歸總，繼而有針對性地開展學(xué)習(xí)，將更多的時間預(yù)留出來，進(jìn)行實驗探究。本節(jié)課通過創(chuàng)設(shè)真實的實驗情境，引導(dǎo)學(xué)生生成真問題，在嘗試解決問題的過程當(dāng)中，提升了學(xué)生的思維品質(zhì)和核心素養(yǎng)。

作者單位：北京市陳經(jīng)綸中學(xué)