山东省青岛莱西市第四中学 贺善荣 266600
摘要:将实验室内仪器进行美学设计，制做成具有“对称”美感的固定装置，直观形象地演示“灯泡在额定功率和实际功率下工作”情况，从而使抽象的推理和分析变得形象生动的同时，感受科学创新带来的美妙，体现“STS”原则。
关键词:创新实践、直观形象、拓展思维、
一、创新实验目的
（1）突破“实验室”局限，将验室内原本零乱单一使用的仪器进行美学设计，制做成一个具有“对称”美感的固定装置，直观形象地演示“灯泡在额定功率和实际功率下工作”情况，从而使抽象的推理和分析变得形象生动，使学生感知和理解 “灯泡的亮度由它的实际功率决定，而非额定功率决定”等物理知识的同时，感受科学创新带来的美妙。
（2）通过该装置直观形象的演示和拓展思维，帮助学生理解了“串联电路中电压的分配与电阻成正比；并联电路中电流的分配与电阻成反比”。
（3）一改课本上设定的类似于“伏安法测电阻、电功率”等实验所用的器材过于“模型化”、“远离生活实际”的缺点。运用生活中的电气设备进行创新实验设计，真正使学生离开“纸上谈兵”，走入现实生活实际中。培养学生的动手操作能力，体现“STS”，即“从生活走向物理，从物理走向生活”的原则，为我们未来更好、更高的创新与发展奠定基础。
二、实验仪器及用品
L1“220V,25W”和 L2“220V,40W”白炽灯泡各一只，灯座两只，双联双控开关(二位一体的2个单刀双掷开关)一只，插头一个，导线、螺丝钉若干、PVC及铝合金材料若干。
三、实验装置图
四、实验方法步骤说明
（1）演示 “灯泡的亮度由它的实际功率决定，而非额定功率决定”。
接通电源，使双联双控开关上标有“并联”字样的那端弹出，此时两只白炽灯泡L1“220V,25W”和L2“220V,40W”并联，且在额定电压下正常发光，会发现L2明显比L1亮，说明：在相同额定电压下，额定功率大的灯泡更亮。再将双联双控开关上标有“串联”字样的那端弹出，两只灯泡L1“220V,25W”和L2“220V,40W”便处于串联状态，由于电源电压被两只灯泡分担，各自均达不到额定电压， L1和L2都不能正常发光，而且此时会发现额定功率小的L1明显比额定功率大的L2亮，说明：灯泡的亮度由实际功率决定，而非由额定功率决定。
（2）演示“串联电路中电压的分配与电阻成正比；并联电路中电流的分配与电阻成反比”。
由灯泡上L1“220V,25W”和L2“220V,40W”标记的U、R值和公式R=U2/P可以得出 R1＞R2.
在双联双控开关“并联”字样的那端弹出，两只灯泡L1“220V,25W”和L2“220V,40W”并联且在相同额定电压下正常发光，会发现L2明显比L1亮，即P2实＞P1实，由于U1=U2，根据I=P/U可以得出I1＜I2；而R1＞R2，说明：“并联电路中电流的分配与电阻成反比”。
在双联双控开关“串联”字样的那端弹出，两只灯泡L1“220V,25W”和L2“220V,40W”串联，此时会发现L1明显比L2亮，即P1实＞P2实，此时I1实=I2实，根据U=P/I得出U1＞U2；而R1＞R2，说明：“串联电路中电压的分配与电阻成正比”。
通过该装置以上直观形象的演示，再加上拓展思维，帮助学生从现实的角度见证了“串联电路中电压的分配与电阻成正比；并联电路中电流的分配与电阻成反比”。从而加深了对这一规律的理解。
（3）一改学生在实验室用“伏安法测电功率”实验中所用的器材过于“模型化”、“远离生活实际”的缺点。运用生活中的电气设备进行创新实验设计，真正使学生离开“象牙塔”，融入现实生活实际中，通过创新与实验，把创意付诸实际，培养了学生的创新能力和动手操作技能，体现“STS”，即“从生活走向物理，从物理走向生活”的原则，为学生未来更好、更快的创新与发展奠定基础。
五、实验创新点及其意义
(1) 将实验中原本零乱的仪器进行美学设计，制作成一个具有对称美感的固定装置，可重复利用。而且可以开发出多种用途，本次主要展示了其中的两种应用：①直观形象地演示“额定功率和实际功率下灯泡发光情况”，便于学生感知和理解“灯泡的亮度由它的实际功率决定”。 ②在形象演示的基础上，通过拓展思维，理论联系实际，学生可以更深刻地理解 “串联电路中电压的分配与电阻成正比；并联电路中电流的分配与电阻成反比”。
（2）该装置创造性地将“两个额定功率不同电灯泡的串并联”连接方法设计在由一个双联双控开关（二位一体的单刀双掷开关）控制的一个电路中，既挑战了我们设计复杂电路图的能力，又练习和提高了学生连接较为复杂的实物电路的技能。
（3）“额定功率和实际功率”学习中，运用公式进行抽象的推理和分析，缺乏直观性、生动性和趣味性；而实验室中“伏安法测电功率”实验中所用的器材又过于“模型化”和“简单化”，诸如单刀双掷开关的形状、实物电路的连接等，与生活实际应用的器件外形和内部结构都相差甚远，这一实验装置的设计，使学生真正地“从生活走向物理，从物理走向生活”。
论文作者:贺善荣
论文发表刊物:《未来教育家》2018年第9期
论文发表时间:2018/10/18
标签：功率论文; 灯泡论文; 电阻论文; 电压论文; 分配论文; 学生论文; 两只论文; 《未来教育家》2018年第9期论文;