对“探究影响电流做功的因素”实验设计的探讨(全文)

精品文档-下载后可编辑对“探究影响电流做功的因素”实验设计的探讨(全文)对于初中物理教材“探究影响电流做功的因素”的实验，由于学生还没有接触过专门测量电功的仪器，所以该实验采用的是定性研究的方法。

不同版本教材，所采用的实验方案不同，但其本质是相同的。

1不同版本教材的实验方案

方案1北师大版九年级物理教材[1]，是通过电动机提升物体的高度，定性判断电流做功的多少，实验原理与方法如图1。

方案2沪科版九年级物理教材[2]，是通过电阻丝加热煤油，观察煤油的体积变化来定性判断电流做功的多少，实验原理与方法如图2、图3。图2采用串联电路，当通过两段电阻丝的电流

相等时，研究在通电时间相同的情况下，探究电流做功与电压大小之间的关系。图3采用并联电路，当加在两段电阻丝的电压相等时，研究在通电时间相同的情况下，探究电流做功与电流大小之间的关系。

方案3苏科版九年级物理教材[3]，所用原理和方法与沪科版教材完全相同，只是在显示电流做功多少的途径上有所不同。苏科版物理教材是通过电灯明暗程度，定性判断电流做功的多少，实验原理与方法如图4、图5。

2改进的探讨

笔者通过实际教学实践，发现上述三种实验设计的方法都存在或多或少的缺陷。既包括实验设计上的不足之处，也包括学生在实验探究过程中在实验研究方法上的不完整和不严谨。下面对这三种实验方案试作一下改进的探讨。

（1）“方案1”实验设计的缺陷：一是用电动机提升物体的稳定性和操作性都较差；二是同时用电流表和电压表分别测量通过电动机的电流和电动机两端的电压没有采用控制变量的研究方法，实验的科学性较差；三是实验器材(电动机)普及性较差，装置较复杂，学校很难做到分组实验探究，薄弱学校更不具备条件。

（2）“方案2”实验设计的缺陷：一是用电阻丝加热煤油，使实验器材较繁杂，成本较高；二是由于加热要有一过程，所以实验时间较长，不便于学生在课堂上进行探究。

（3）“方案3”实验设计的缺陷：此实验方案尽管器材选取方便，但实验要求两小灯泡的灯丝阻值相差较大效果才比较明显。在实际教学中，很多教师在对小灯泡的选取上不能做到精益求精，甚至会出现随便选取两个不同的小灯泡，结果往往出现小灯泡的亮度很难比较的现象，因此学生在实验探究过程中都是以电表的读数来确定灯泡的亮度，这就失去了科学探究的意义，也不利于培养学生实事求是的科学态度与科学精神，对物理思想和实验方法的教育也是有害的。

（4）对“方案2”和“方案3”实验设计的改进：实验“方案2”和“方案3”有一个共同点，即不能进行多次实验。只通过一次实验得到的“结果”就认为是某一规律的“结论”是不科学的，也是不严谨的。所以，如果在原实验电路的干路上增加一个滑动变阻器，即可实现多次实验，如图6、图7。如果再选用两只灯丝电阻相差较大的灯泡，实验效果既快，又显著。

（5）在学生实验探究过程中，建议教师引导学生完成记录表格的设计、数据采集、数据分析与评价等活动，如下表格1。

在教材的编写上也应留有一定的空间，可在教材中对学生提出这方面学习要求，从而增加科学探究的完整性，进一步加强学生对物理规律的理解和认识过程，同时也应重视对学生进行科学精神、物理思想和物理方法的教育。让学生体验到一个物理规律的获得，必须经历依托一定的物理方法和物理思想的实验探究、分析推理的过程，包括控制变量法，观察法，比较法，不完全归纳法等等。完成上述活动将无疑会对学生学习能力的提高和可持续性发展产生更显著的影响。

参考资料：

[1]义务教育课程标准实验教科书《物理(九年级)》.北京：北京师范大学出版社2022，6

[2]义务教育课程标准实验教科