《测量小灯泡电功率》探究教学设计

　　【教学设计理念】

 

　　“测量小灯泡的电功率”是人教版初中物理八年级第八章第三节的内容，是电学部分的一个重要的学生实验，它是在上一章学生“测量小灯泡的电阻”实验的基础上进行的延伸。对于本节教学的设计，力求达到：1．体现“同主题，不同型”的新课程理念，在教学中渗透类比和比较的科学研究方法，通过创设情境，设置困难，学生参与，合作交流，不断深入探究的方式，力求达到让“学生实验”真正成为培养学生自主动手操作的平台。2．注重“科学探究，提倡创造性的思维”，即以物理知识和技能为载体，让学生多经历科学探究的过程，学习科学探究的方法，培养学生的探究精神，实践能力（包括设计能力、动手能力和创新意识），改革以书本为主，老师规范实验步骤的传统教学模式，倡导学生提出多样化的实验方案，鼓励学生的创造性思维。

 

　　【教学对象分析】

 

　　基于学生已经学习了一年多的物理，学生已经具备一些初步的科学探究能力，但在有些方面学生发展还比较薄弱，比如：撰写实验报告的内容和格式上、评估交流能力上等，教学中需要教师在教学中加以引导。

 

　　【教学内容分析】

 

　　1．本节内容是一个纯粹而完整的实验探究，强调在过程中体验，学习知识与技能。让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新能力。

 

　　2．教材的编写极大的体现了开放性的理念，在制定计划时，让学生根据自己的设计画出实验电路图；在收集证据的过程中，让学生自己设计实验步骤并能正确执行，让学生自己设计实验数据记录表格并记录；在处理数据的过程中，让学生自己撰写实验报告，这样的设置，给学生极大的自主性，发挥了学生的主体作用，充分挖掘了学生的能动性。

 

　　3．从科学的内容的角度来看，本实验是电功率教学中一个重要的学生实验，综合性强，它是在学习电压表、电流表、滑动变阻器等器材的使用、学习了伏安法测电阻的实验、学习了电功率的基础上学习的。通过学生的体验，知道测量电功率的原理是P=UI，会画实验电路图，提高学生的实验操作技能，学习电路故障分析。让学生进一步体会灯泡发光亮度和实际功率的对应关系；进一步理解实际功率和额定功率的区别与联系，认识到额定电压和额定功率的重要意义；进一步学习电压表、电流表、滑动变阻器等器材的使用，在实验数据分析的基础上，发现灯丝电阻的变化并用所学过的知识进行解释。

 

　　【教学目标】

 

　　一、知识与技能

 

　　1．知道用伏安法测定小灯泡功率的原理。

 

　　2．知道如何测定小灯泡的额定电功率和实际电功率。

 

　　3．会自己设计实验电路、选用实验器材、设计实验记录表格、有序地进行实验、读取数据、计算小灯泡的功率。

 

　　二、过程与方法

 

　　1．经历测量小灯泡的功率的过程，对科学探究的七个要素有更全面的体验与理解。

 

　　2．通过实验，培养学生设计实验的能力、实验操作能力、分析处理数据的能力。

 

　　3．通过学习撰写实验报告，培养学生撰写实验报告的能力。

 

　　4．通过本实验探究的评估交流环节，培养学生发现问题的能力的尝试，用已知知识去解释某些问题的能力。

 

　　三、情感、态度和价值观

 

　　1．通过讨论和交流，培养合作学习的意识和态度。

 

　　2．通过评估与交流，培养学生的创新精神。

 

　　3．通过实验过程，培养学生精益求精的实验态度和尊重事实、探求真理的科学态度。

 

　　【教学策略】

 

　　实验法、观察法、讨论法。

 

　　【教学过程】

 

　　一、引入新课

 

　　教师：同学们在上一章的第二节已经测量过小灯泡的电阻。还记得是怎么测的吗？

 

　　学生：利用电流表测出通过小灯泡的电流，再利用电压表测出了小灯泡两端的电压，然后用欧姆定律I=U/R的变形公式R=U/I算出了小灯泡的电阻。

 

　　学生：为了测量更准确，还利用变阻器进行了多次测量，然后求平均值。

 

　　教师：同学们对学过的知识掌握得很好。（教师出示一个实验用的小灯泡）同学们知道“3．8V，0．3A”说明了什么？是不是只能在3．8V的电压下工作，通过它的电流只是0．3A？

 

　　学生：3．8V是小灯光的额定电压，0．3A是小灯泡正常工作时的电流。

 

　　学生：小灯泡可以在不同的电压下工作，通过的电流也可以大于或小于0．3A。

 

　　教师：怎样测量灯泡的电功率呢？

 

　　学生：根据P=W/t可知，可以利用电能表和钟表测量。

 

　　学生：也可以利用公式P=IU测出电压和电流，计算出电功率。

 

　　教师：如果我们要测“小灯泡”的电功率，用哪种方法呢？为什么呢？

 

　　学生：小灯泡不能接在家庭电路上，应该用第二种办法测。

 

　　二、进行新课

 

　　［想想议议］

 

　　教师：同学们能设计一个方案来测出小灯泡的功率吗？

 

　　（同学们已经有了一定的动手经验，并且急着参与，会非常肯定地回答：能）

 

　　教师：大家一定还记得用电器在额定电压下工作时的功率叫（同学们一起说）额定功率。如果不是在额定电压下的功率叫什么功率？

 

　　［投影］测量要求：分别测量以下三种情况下的实际功率。

 

　　（1）使小灯泡在额定电压下发光。

 

　　（2）使小灯泡两端电压是额定电压的1．2倍，并观察小灯泡亮度。

 

　　（3）使小灯泡两端电压低于额定电压，并观察小灯泡亮度。

 

　　教师：同学们现在可以设计实验，并做好记录。

 

　　（学生经过以前的探究活动，已能了解实验活动的基本程序，所以，不必过多讨论，用投影提醒学生即可）

 

　　［投影］

 

　　［设计实验］

 

　　●设计思想（实验原理）：

 

　　●实验电路：

 

　　●实验器材：（注明使用器材规格）

 

　　●实验数据（记录）表格：

 

　　（教师巡视，及时指导．设计完成后，可以进行实验）

 

　　［进行实验］

 

　　●实验操作步骤：_____________________________________________。

 

　　●实验现象观察：_____________________________________________。

 

　　●实验数据记录：_____________________________________________。

 

　　●实验中存在什么问题：_____________________________________________。

 

　　（教师提醒学生做第（2）个实验时，需小心调节滑动变阻器，以免实际电压超过额定电压，因电压过大而烧坏灯泡。在同学实验的过程中教师要认真巡视，及时指导）

 

　　［分析和论证］

 

　　［评估与交流］（实验报告）

 

　　实验结束，选择2～3组同学利用投影和大家交流。（要求同学配合投影上台讲解）

 

　　［投影］

 

　　第一组  实验报告

 

　　［题目］测量小灯泡的电功率。

 

　　［实验目的］测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。

 

　　［实验原理］根据公式P=UI，测出灯两端电压和通过灯泡电流，计算出小灯泡的电功率。

 

　　［实验电路］根据实验的目的和原理设计如下电路。

 

 

　　［说明］用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和其两端电压，因为要测量不同电压下的功率，所以电路中要接入滑动变阻器，用来改变小灯泡两端电压。

 

　　［实验器材］小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。

 

　　［说明］电源的选择应考虑小灯泡的额定电压，选择大于小灯泡额定电压的1．2倍，但不能过大。

 

　　实验数据（记录）表格：

 

 

　　［实验步骤］

 

　　1．按电路图连接实物电路。

 

　　2．合上开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压，观察小灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数。

 

　　3．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压值的1．2倍，观察灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数。

 

　　4．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压低于额定电压，观察并做记录。

 

　　5．断开开关，整理实验器材。

 

　　［说明］

 

　　1．按电路图连接实物电路时注意：

 

　　（1）连接过程中开关应始终处于断开状态。

 

　　（2）根据小灯泡的额定电压值，估计电路中电流、电压的最大值，选择合适的量程，并注意正负接线柱的连接及滑动变阻器正确接法。

 

　　（3）连接好以后，每个同样检查一遍，保证电路连接正确。

 

　　2．合上开关前，应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上，若不是，要弄清楚什么位置是最大位置并调整。

 

　　3．调节滑动变阻器的过程中，要首先明白向什么方向可以使变阻器阻值变大或变小，怎么调能使小灯泡两端电压变大或变小。

 

　　［实验结论］

 

　　由公式P=IU计算小灯泡的功率。（将计算结果填入表中，通过分析和比较得出）

 

　　［结论］

 

　　（1）不同电压下，小灯泡的功率不同。实际电压越大，小灯泡功率越大。

 

　　（2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。

 

　　［评估］

 

　　能想到问题，我们都考虑，基本上没有什么错误。      <结束>

 

　　教师：我们这组同学非常自信。大家有什么问题可以互相交流，谈谈你在设计实验及实验过程中有什么新的感想，发现了什么问题？

 

　　学生：我们组认为实验中最容易出错的就是滑动变阻器，阻值最大的位置一错，滑动变阻器阻值就从你想的最大成为实际的最小。合上开关就容易使电表偏转过激。

 

　　学生：电流表、电压表的接线也很重要，如果接反了，表针“反打”也会损坏电表的。

 

　　学生：实际接线前可以先将实物按电路图中的位置摆放好，然后再连接，这样接起来不容易连接错，检查也容易。

 

　　学生：实验过程中，滑动变阻器开始在阻值最大的位置，调节的时候阻值从大到小，小灯泡两端的电压会从小变到大。测量时为什么不先测低于额定电压时的功率，依次测量等于额定电压和高于额定电压的功率，以免变阻器阻值一会儿变大，一会儿变小，还容易错？

 

　　学生：在不是额定电压下工作时，用电器的功率不是额定功率，该叫什么呢？

 

　　教师：同学们非常认真，非常棒。谁能来解释刚才那几个同学的两个问题呢？

 

　　学生：（同学讨论）不是额定电压和额定功率时就叫实际电压和实际功率就可以。

 

　　学生：我们认为先从低于额定电压开始测也不是不可以，但是先测额定电压更好。这样在观察小灯泡亮度时有明显的区分，容易观察。

 

　　教师：不知道哪组同学对他们的解释满不满意，下去以后可以参照以前实验继续探讨。

 

　　学生：老师，我们发现今天测“小灯泡功率”的实验装置与上一章测“小灯泡电阻”时的装置一模一样。

 

　　教师：（教师表现很在意）是吗？还有什么？

 

　　学生：测量的内容也一样，都是灯泡两端电压和通过小灯泡的电流。

 

　　学生：实验过程中的要求和注意的问题也基本一样……

 

　　教师：有不一样吗？

 

　　学生：两次测量的目的不同，上次是要测电阻，这次是要测功率。

 

　　学生：从今天的测量数据也可以算出小灯泡电阻。

 

　　教师：可以的话，大家算一下电阻。

 

　　学生：三次测量算出的电阻值基本相同，但有小的差别。将三次测量的值加起来算平均值就知道小灯泡的电阻了。

 

　　教师：大家都求出电阻了吗？有没有新的发现？

 

　　学生：电阻可以求平均值，今天测的功率不能求平均值。

 

　　学生：上次多次测量是为了求平均值减小误差，这次是为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况。

 

　　教师：同学们分析的非常好，请同学们比较计算电阻的公式R=U/I和计算电功率的公式：P=UI，式中的电流和电压相同吗？

 

　　学生：如果是同一次测量，就是同一个电流值和电压值。

 

　　教师：大家将式中的电流替换电压或用电压替换电流，看有什么结果。

 

　　学生板演：P=UI=I²R=U²/R（R=U²/R=I²/P）

 

　　教师：同学们看变形出来的公式，有什么发现吗？

 

　　学生：额定电压下的功率就是额定功率，电灯铭牌上一般标的都有，就可以利用它们直接求小灯泡的电阻。

 

　　学生：如果知道小灯泡不是在额定电压下，而是在实际电压下工作时的实际功率。

 

　　教师：现在请同学们观察你手中的小灯泡上的额定值，求出小灯泡的电阻。再求出实际电压下电流值和功率值，和你测量的结果进行比较。如有误差，分析原因．（也可留在课后完成）

 

　　哪组同学认为你们的实验非常有特色，可以展示给大家，共同交流。

 

　　●小实验：学习用电能表测量家用电器的电功率。

 

　　教师：同学们明白电能表铭牌上标的“3000R/KW·h”的物理意义吗？

 

　　学生：它表示电路中消耗1度电，电能表的铝盘转动了3000转。

 

　　教师：同学们知道该如何利用电能表测量家用电器的电功率吗？还需要哪些器材？

 

　　学生：还要秒表，可以利用公式P=w/t进行计算。

 

　　学生：可以先在电路中只接入一个家用电器，设电能表的转数为NR/KW·h，让这个用电器工作一段时间，记下所用的时间t（用小时作单位），并记下电能表所转的圈数n，则用电器的电功率P=n/Nt（单位是千瓦）

 

　　三、小结

 

　　通过本节课的实验，同学们进一步加深了对电功率的理解，巩固了电流表、电压表的操作技能，锻炼了设计实验的能力，希望同学们在课后能更充分交流，在相互交流中发现自己的不足甚至是错误，在不断改正错误的过程中学到更多知识。

 

　　四、练习（课堂作业）

 

　　五、板书设计

 

 

　　【教学评价与反思】

 

　　本节课教学设计的思想是从实际问题出发，创设问题情境，让学生自主探究，尝试解决问题，在解决问题的过程中发现新问题，提出修正意见和一些创造性的想法，力求能充分调动学生的积极性，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新精神和与人合作的能力。通过这样的探究式学习不仅巩固了原来知识，还较全面地培养学生的科学探究能力。

 

　　本节课的一个重点就是培养学生的评估与交流能力。评估是对实验过程的反思，可以培养学生评估探究过程和探究结果的意识、从评估中汲取经验教训，有利于学生养成严谨的科学态度，有利于发展学生的批判性思维。通过评估，培养学生发现新问题的意识和能力，并尝试改进探究方案。

 

　　整个学习过程密切联系实际，自始至终在教师的组织、引导下，学生自主探究，学生对知识的理解及各种能力的提高都是在学生的观察、理解、反思、创新等活动中获得。