自制家庭電路演示板的應(yīng)用
——以人教版“電功率”概念教學(xué)為例

湖北省武漢市光谷實驗中學(xué)(430223) 丁 萌

1 “電功率”概念教學(xué)存在問題

電功率概念抽象難懂，與生活聯(lián)系緊密，具有較強(qiáng)的綜合性和實用性，是初中物理的重難點內(nèi)容之一。雖然學(xué)生具備一定的電學(xué)基礎(chǔ)，但仍無法感知實際家庭電路中電流做功情況，電功率教學(xué)涉及安全用電，學(xué)生更無法分組實驗探究，這無疑加大了教學(xué)難度。以筆者近3年9年級電功率概念引入為例：第1年，類比機(jī)械功率，理論推導(dǎo)引出電功率，費(fèi)時費(fèi)力，效果差；第2年，播放教參視頻引入新課，學(xué)生觀看視頻，老式電能表鋁盤的轉(zhuǎn)動黑點很小，學(xué)生無法清晰比較電能表鋁盤轉(zhuǎn)動快慢，電功率的概念教學(xué)還是未能突破；第3年，筆者嘗試自制家庭電路演示板，將其應(yīng)用在“電功率”概念教學(xué)中，在課堂進(jìn)行實驗探究，學(xué)生輕松掌握。

2 自制家庭電路演示板及其“電功率”概念教學(xué)中的運(yùn)用

2.1 自制家庭電路演示板介紹

該家庭電路板由電能表、空氣開關(guān)、燈座、插座和按鈕開關(guān)組成(見圖1)。左上面兩個燈座并聯(lián)，由對應(yīng)下面的按鈕開關(guān)分別控制；右上面兩個燈座串聯(lián)，由右邊的開關(guān)控制；下面的插座兩兩并聯(lián)。家庭電路演示板實物圖如圖1所示，電路簡化圖如圖2所示。

圖1 實物圖

圖2 電路圖

2.2 自制家庭電路演示板在“電功率”概念教學(xué)中的具體應(yīng)用

活動一：創(chuàng)設(shè)情境，問題引入。

學(xué)生觀看視頻，思考樓道間電能表的指示燈閃爍快慢為何不同？目的是迅速把學(xué)生思維帶進(jìn)物理課堂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

活動二：感知功率，提出猜想。

教師現(xiàn)場演示接入電吹風(fēng)和浴霸兩種不同用電器，學(xué)生對比觀察電能表指示燈閃爍快慢情況。此活動操作十分簡單，學(xué)生自我感知效果非常明顯。通過此活動讓學(xué)生初步感知電流做功有快有慢，猜想快慢可能與接入的用電器有關(guān)。

活動三：定性驗證，初步建構(gòu)。

電能表指示燈閃爍快慢與接入的用電器有什么關(guān)系呢？為了驗證猜想，學(xué)生現(xiàn)場對比觀察發(fā)現(xiàn)電吹風(fēng)與浴霸銘牌上的功率不同，電吹風(fēng)1 500 W，浴霸275 W。在活動二實驗的基礎(chǔ)上，學(xué)生猜想與用電器的功率有關(guān)，進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)用電器上電功率越大，指示燈閃爍越快，知道電功率是描述電流做功快慢的物理量，初步完成電功率概念的建構(gòu)。

活動四：定量計算，深化理解。

在活動三的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步深化理解電功率概念。圍繞實驗，編題計算。例題：若浴霸在20 s內(nèi)電流做功5 500 J，電吹風(fēng)在5 s內(nèi)做功7 500 J。第一：比較浴霸和電吹風(fēng)誰電流做功多？電吹風(fēng)電流做功7 500 J，浴霸電流做功5 500 J，學(xué)生輕松得出電吹風(fēng)電流做功多。第二，比較浴霸和電吹風(fēng)誰電流做功快？浴霸在20 s內(nèi)電流做功5 500 J，電吹風(fēng)5 s內(nèi)做功7 500 J，學(xué)生在潛移默化中掌握比值定義法，比較“浴霸”和“電吹風(fēng)”電流做功快慢情況。這一活動的設(shè)計，不僅讓學(xué)生從定性認(rèn)識電功率過渡到定量計算，掌握比值定義法定義電功率，還有效突破了電功和電功率概念易混淆這一知識難點。

活動五：學(xué)以致用，實驗探究。

生活中，各種不同的用電器，電功率各不相同。比如電熱水壺，如何實際測量電熱水壺的電功率，需要哪些器材？學(xué)生討論分析，自主設(shè)計實驗。學(xué)生在家庭電路演示板上，插上電熱水壺現(xiàn)場燒水1 min，全場學(xué)生現(xiàn)場數(shù)1 min電能表上指示燈閃爍的次數(shù)，用次數(shù)除以表盤上的參數(shù)，再利用公式P=W/t，現(xiàn)場演算得出電熱水壺實際電功率。這個環(huán)節(jié)的設(shè)計不僅突破了前面電能計算的難點，而且培養(yǎng)了學(xué)生用學(xué)以致用、舉一反三的能力。

3 自制家庭電路演示板在“電功率”概念教學(xué)中的效果測評

在自制家庭電路演示板的基礎(chǔ)上，學(xué)生理解了電功率，為了了解學(xué)生到底掌握得如何，用習(xí)題檢測。

習(xí)題1：請學(xué)生判斷：①電流做功快的物體一定做功多嗎；②用時少的物體一定做功快嗎；③功率大的物體一定做功快嗎？以往學(xué)生在判斷處理這些題目時，靠機(jī)械記憶去胡亂猜，判斷不準(zhǔn)，能夠完全判斷正確的人不多?，F(xiàn)在通過家庭電路演示版的演示，圍繞實驗計算判斷，學(xué)生可以很輕松理解得出電功率大小由做功多少和時間快慢共同決定，能輕松判斷出前兩個說法錯誤，后一個說法正確。

習(xí)題2：小明家的電飯煲說明書遺失，他利用家中的電能表和鐘表，測出了這個電飯煲的電功率。電能表上標(biāo)有“1 600 imp/(kWh)”，測量時，小明只讓電飯煲工作，觀察到1 min內(nèi)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過50轉(zhuǎn)，則他家電飯煲的電功率是多少瓦？以前學(xué)生在有關(guān)電功和電功率計算時，無從下手?，F(xiàn)在現(xiàn)場演示之后，當(dāng)堂檢測發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生會用電功率公式進(jìn)行計算，算出電飯煲的電功率，對不懂的知識點，不再需要教師費(fèi)時費(fèi)力講解，只需結(jié)合演示板演示點撥即可。

4 總結(jié)和思考

(1)自制教具，可視性強(qiáng)。自制家庭電路演示板上的器材來源生活，制作簡單，操作簡便、現(xiàn)象明顯易于觀察，有助于學(xué)生體驗新知生成的過程，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和積極性。

(2)一物多用，綜合性強(qiáng)。此板雖然制作簡單但構(gòu)思卻不簡單。除了引入電功率概念、測量用電器電功率外，還可以對比分析小燈泡亮度，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，作為測量小燈泡電功率的引入，甚至延伸拓展用于家庭電路的連接與組成，家庭電路的故障分析上。

總而言之，家庭電路演示板用法不單一，不拘泥于某個實驗固定用法，利用率高，綜合性強(qiáng)，可以多次循環(huán)搭配使用。當(dāng)然，改進(jìn)后的演示板還存在一些不足，比如沒有用電路圖的方式直觀顯示兩個燈座的串并聯(lián)情況。