以實(shí)驗(yàn)為載體的“家庭電路復(fù)習(xí)”①

(江蘇省常州市新北區(qū)龍虎塘中學(xué),江蘇 常州 213031)

1 引言

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),科學(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要途徑。在新授課的教學(xué)中,重視探究教學(xué)已成為物理教師的共識(shí)。但是,對(duì)復(fù)習(xí)課中的實(shí)驗(yàn)教學(xué),教師首先從認(rèn)識(shí)上就重視不足,導(dǎo)致復(fù)習(xí)課成了習(xí)題課。本文以“家庭電路復(fù)習(xí)”為例,介紹以實(shí)驗(yàn)為主線的鞏固知識(shí)、提升能力的教學(xué)實(shí)踐。

復(fù)習(xí)時(shí)引進(jìn)一些實(shí)驗(yàn),能迅速喚起學(xué)生對(duì)塵封的、碎片的知識(shí)回憶,達(dá)到克服遺忘、鞏固記憶的效果。在復(fù)習(xí)課中引入實(shí)驗(yàn),學(xué)生通過(guò)獨(dú)立操作和觀察、分析,能進(jìn)一步加強(qiáng)動(dòng)手操作能力,領(lǐng)悟到知識(shí)、現(xiàn)象間的相互聯(lián)系。但是,所選的實(shí)驗(yàn)不應(yīng)是新課實(shí)驗(yàn)的重復(fù),而是要選取有利于學(xué)生理清知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系、區(qū)分易混淆的物理概念和規(guī)律、提升其思維能力的實(shí)驗(yàn)。這就要求教師要從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)器材或者自制教具的挑選、蘊(yùn)含知識(shí)點(diǎn)和方法的問(wèn)題設(shè)置等方面下功夫,這樣的復(fù)習(xí)才能促進(jìn)學(xué)生多種能力的增強(qiáng)和非智力因素的發(fā)展。

2 實(shí)驗(yàn)問(wèn)題描述

2.1 問(wèn)題1

如圖1所示，家庭電路中元件主要有哪些?應(yīng)怎樣有序連接?為什么采用這樣的安裝順序?能否隨意調(diào)整?各用電器的連接為什么采用并聯(lián)?

說(shuō)明：在學(xué)生回答問(wèn)題的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生觀察“自制家庭電路板”,見(jiàn)物說(shuō)理,直觀生動(dòng)。

圖1 家庭電路

2.2 問(wèn)題2

如圖2、3所示，“220V 25W”的白熾燈與“220V 40W”的白熾燈發(fā)光時(shí)相比,哪盞燈亮?

圖2 燈泡并聯(lián)

圖3 燈泡串聯(lián)

說(shuō)明：通過(guò)學(xué)生辯論,明確比較燈的亮暗實(shí)際上是比較實(shí)際功率。在學(xué)生理論分析的基礎(chǔ)上,演示兩燈在串聯(lián)和并聯(lián)情況下的亮度變化,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比度很明顯,理論和實(shí)踐相結(jié)合,學(xué)生印象深刻。在新課教學(xué)時(shí),學(xué)生雖然也比較過(guò)兩燈泡串聯(lián)時(shí)和并聯(lián)時(shí)的亮度,但用的是“1.5V 0.3A”“2.5V 0.3A”的燈泡,燈光本來(lái)就暗,對(duì)比度不明顯。

2.3 問(wèn)題3

有人認(rèn)為：在相同時(shí)間內(nèi)，“220V 25W”的燈與“220V 40W”的燈串聯(lián)發(fā)光時(shí),會(huì)比其中一盞燈單獨(dú)發(fā)光消耗更多的電能,你認(rèn)可這種觀點(diǎn)嗎?

說(shuō)明：學(xué)生對(duì)電功率有了理論和實(shí)踐的認(rèn)識(shí),再結(jié)合通電時(shí)間,很容易想清消耗電能(電功)的問(wèn)題與電功率的區(qū)別和聯(lián)系。問(wèn)題3是在問(wèn)題2基礎(chǔ)上的鞏固和深化。

2.4 問(wèn)題4

你注意到了嗎?房門(mén)口的開(kāi)關(guān)和床頭開(kāi)關(guān)都能控制房間頂燈，這是怎么做到的?原來(lái),房門(mén)口的開(kāi)關(guān)和床頭開(kāi)關(guān)都是如圖4所示的單刀雙擲開(kāi)關(guān)。試畫(huà)出電路設(shè)計(jì)圖,并用電池作為電源制作一個(gè)電路模型,看看能否滿足要求。

圖4 雙控開(kāi)關(guān)電路

說(shuō)明:對(duì)于雙控開(kāi)關(guān)的應(yīng)用學(xué)生是有生活體驗(yàn)的,但是在上新課時(shí),由于初學(xué)電路知識(shí),學(xué)生很難理解用兩個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)組合起來(lái)所起到電路的控制作用。復(fù)習(xí)時(shí),通過(guò)學(xué)生設(shè)計(jì)雙控開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)電路、分組制作電路模型,能提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手操作能力。

2.5 問(wèn)題5

家庭照明既可以使用白熾燈,也可以使用普通節(jié)能燈或LED節(jié)能燈。小強(qiáng)同學(xué)從相關(guān)資料中了解到60W白熾燈、12W普通節(jié)能燈與5W LED節(jié)能燈的照明效果相當(dāng),并收集到這幾種照明用燈具的有關(guān)數(shù)據(jù)如表1。

表1

通過(guò)計(jì)算回答：

(1) 在一只白熾燈的使用壽命內(nèi),使用5W的LED節(jié)能燈比使用60W的白熾燈可以節(jié)約多少電能?使用哪種燈更合算?

(2) 在一只LED節(jié)能燈的使用壽命內(nèi),與使用60W的白熾燈相比,哪種燈更合算(電價(jià)按0.5元/kW·h計(jì)算)?

(3) 我國(guó)從2012年10月1日起逐步淘汰白熾燈,首先禁止銷(xiāo)售60W以上白熾燈。請(qǐng)你通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)的比較,說(shuō)明我國(guó)為什么要逐步淘汰白熾燈?

說(shuō)明:這道題是由2014年山東濟(jì)南中考試題改編而成。教師將自帶的13W普通節(jié)能燈與4W LED節(jié)能燈接入家庭電路,讓學(xué)生感知亮度,并引入本題。教師通過(guò)點(diǎn)撥提示，要求學(xué)生計(jì)算使用成本,實(shí)際上就是計(jì)算電費(fèi)和燈的售價(jià)之和。學(xué)生獨(dú)立完成第(1)小題后,展示學(xué)生的典型答案,通過(guò)生生互動(dòng)、師生互動(dòng)，解決學(xué)生中存在的問(wèn)題。第(2)問(wèn)則是換個(gè)角度強(qiáng)化理解,學(xué)生基本能夠勝任。第(3)問(wèn)在學(xué)生回答問(wèn)題的基礎(chǔ)上,教師引導(dǎo)學(xué)生從個(gè)人、家庭、國(guó)家、社會(huì)角度等方面歸納:可以節(jié)能、省錢(qián)、節(jié)約能源、減小大氣污染、保護(hù)環(huán)境等。

知識(shí)學(xué)習(xí)的最終目的是為了指導(dǎo)實(shí)踐、應(yīng)用在實(shí)際生活中，通過(guò)本題復(fù)習(xí)知識(shí)的同時(shí),拓寬了學(xué)生的知識(shí)面,拉近了物理學(xué)和學(xué)生生活的距離,使學(xué)生感受到了科學(xué)與社會(huì)、生活的聯(lián)系。

2.6 問(wèn)題6

該自制家庭電路板中能否接入電熱水壺?你還需要知道哪些信息?

說(shuō)明:設(shè)計(jì)本題的目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析、解決問(wèn)題。通過(guò)分析,學(xué)生需要從電能表表盤(pán)信息獲得額定電壓和額定電流，計(jì)算出接入的用電器的最大總功率為2200W，從電熱水壺的銘牌知道其額定功率為1500W，家庭電路板上已經(jīng)裝的燈泡額定總功率為165W,最后通過(guò)計(jì)算，確認(rèn)能否接入電熱水壺。

2.7 問(wèn)題7

自制家庭電路板中的插座的安裝是不是符合安全原則？你有什么辦法檢驗(yàn)?試試看！

說(shuō)明:設(shè)計(jì)本題的目的,通過(guò)學(xué)生的演示實(shí)驗(yàn),一方面復(fù)習(xí)測(cè)電筆的使用方法和原理,另一方面復(fù)習(xí)插座的接線規(guī)則。

2.8 問(wèn)題8

如圖5是新安裝好的簡(jiǎn)化版家庭電路,使用前,電工師傅常用一只標(biāo)有“220V 40W”的燈泡L0(校驗(yàn)燈)取代保險(xiǎn)絲,閉合總開(kāi)關(guān),再逐個(gè)閉合各用電器的開(kāi)關(guān),來(lái)檢查每個(gè)支路的情況。請(qǐng)你也來(lái)試一試,看看L1、L2、L3所在的支路是通路、斷路，還是短路?

圖5 家庭電路故障檢測(cè)

說(shuō)明:本題試圖讓學(xué)生學(xué)會(huì)用校驗(yàn)燈來(lái)檢測(cè)電路故障。另外,等檢測(cè)出L1支路正常后,還要追問(wèn),這條支路安裝上有什么不合理之處,帶來(lái)的后果是什么?目的是要比較開(kāi)關(guān)接在火線上、零線上的區(qū)別和聯(lián)系。

3 結(jié)語(yǔ)

在本節(jié)課中，學(xué)生需要掌握的知識(shí),以問(wèn)題串的形式提出。實(shí)驗(yàn)為問(wèn)題解決提供感性材料,引導(dǎo)學(xué)生思考。

教師設(shè)置的問(wèn)題串不是填空式、選擇式的題目,而都是應(yīng)用性的、實(shí)踐性的但又是融合知識(shí)點(diǎn)和方法的具體可操作的問(wèn)題。依托問(wèn)題串加實(shí)驗(yàn),很好地實(shí)現(xiàn)了“家庭電路的組成相關(guān)知識(shí)和常識(shí)”的一站式復(fù)習(xí),調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性,發(fā)展了學(xué)生的思維能力,提高了復(fù)習(xí)課教學(xué)效率。但同時(shí)也要看到,這種復(fù)習(xí)課必須有豐富的實(shí)驗(yàn)資源才能實(shí)現(xiàn),這需要老師的敬業(yè)和智慧、學(xué)校從人力和物力上的支持、整個(gè)教研組同事的協(xié)作。