创新物理实验，巧妙建立公式P =UI

摘要:现行教材在建立电功率的计算式P=UI时有待优化，教材中通过实验探究只是得出电功率与电流、电压的定性关系，接着“根据进一步的实验”得出三者的定量关系式。笔者通过实验测出电功、时间、电流和电压，根据定义式P =W /t计算出电功率（P），再与电流电压的乘积（UI）相比较，发现二者相等，从而巧妙建立公式P =UI。 关键词:创新实验；优化教材；公式P =UI 物理概念的建构及公式的建立一直都是教学的重点，也是学生学习的难点。笔者在教学中发现，现行教材在建立电学公式（W=UIt或P =UI）的过程时有待优化。在实验探究得出物理量之间的定性关系后，书中说“研究表明”或“根据进一步的实验”便得出了定量关系式。整个公式的建构过程容易让学生感觉有些掉链。笔者在教学中增设验证性实验，通过实验数据的比对，直观反映出物理量之间的定量关系，从而大大降低了学生的理解难度。下面我将实验的背景、器材、方法和数据与大家共享。 一、实验背景：教材有待优化 1．人教版：先建立电功的计算式W=UIt，再根据电功率的定义式P =W /t来推导出P =UI。但是，在建立电功的计算式W=UIt时感觉有些跳跃。教材通过一段告白“加在用电器上的电压越高、通过的电流越大、通电时间越长，电流做功越多。接着“研究表明”便得出了四者的定量关系式，即W=UIt。 2．教科版在内容编排时进行了改进。教材中没有先建立电功的公式W=UIt，而是根据电功率的定义先建立定义式P =W /t。接着通过学生实验探究“电功率跟电流、电压的关系”，从而得出“用电器两端的电压越大，通过用电器的电流越大，电功率越大”的定性关系，再在定性关系的基础上“根据进一步的实验”得出三者的定量关系式P =UI。 新课标理念倡导“物理规律应建立在实验事实基础上，并取得可靠数据后总结得出。”“尽可能让学生经历实验探究过程。”人教版教材直接给出电功的计算式W=UIt,有些突兀；教科版教材虽然归避了这种突兀，但却在实验的基础上由定性关系得出定量关系式，学生较难理解其中的建构过程。 二、实验器材：顺应学生思维 笔者这边用的是教科版教材。学生经历实验探究“电功率跟电流、电压的关系”后，分析实验现象和数据得出结论：通过用电器的电流越大，用电器两端的电压越大，电功率也越大。 师：同学们猜一猜，电功率与电流、电压有怎样的具体关系呢？ 生（甲）：成正比。生（乙）：不一定…… 师:我们能不能设计实验来验证电功率与电流、电压是否成正比，即P =UI是否成立？ 师：有没有办法分别测出电功率(P )、电压(U )和电流(I )呢？ 因为本节课刚刚建立了电功率的定义式，且上一节刚学习了电能表，所以学生很快想到了测电功率的原理：P =W /t。而且测量工具：电能表和秒表都是实验室的常规仪器。 …… 师：对，利用电能表和秒表可以测出电功率。可是，电能表测的是220V的交流电，实验室的电流表和电压表只能测低压直流电，无法测家庭电路中的电流、电压。怎么办？ 学 生一片沉思!此时，老师顺势展示可测量家庭电路中电压、电流的仪表 实验序号 1 2 3 4 电压U/V 227 206 231 211 电流I/A 0.8 0.76 0.34 0.32 UI/W 181.6 156.56 78.54 67.52 闪烁次数 16 14 7 6 电功W/J 9000 7875 3937.5 3375 时间t/s 50 50 50 50 功率P/W 180 157.5 78.75 67.5