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尝试探究什么因素决定小灯泡的亮度

在初中物理教学中，对于什么因素决定小灯泡的亮度这个问题，教师感觉难教，学生感觉难理解。究其原因，主要由于在前面的教学中，我们给学生留下了一些对学生学习会产生负面影响的信息，例如：
  信息一：在进行电流强弱的教学时，由于电流看不见摸不着，我们选用同一个灯泡连接在不同的电路中，告诉学生，越亮的灯泡中通过的电流越大。学生对同一灯泡的前提没有注意，而对“通过灯泡的电流越大大，灯泡越亮”却留下了深刻的印象。
  信息二：在电压的教学中，我们利用同样的办法，同一灯泡越亮，说明它两端的电压越高。学生对同一灯泡的前提没有注意，而对“灯泡两端的电压越大，灯泡越亮”却留下了深刻的印象。

　　为了消除以上对学生学习会产生负面影响的信息，为了学生更好的理解小灯泡的亮度与什么因素有关，我做了以下尝试。

　　首先可用实验消除对学生学习会产生负面影响的信息，同时激发学生的探究欲望。对于信息一，可让两个型号不同的灯泡串联，通过它们的电流相同，但观察其亮度并不相同，从而说明电流不是灯泡亮度的决定因素。对于信息二，可让两个型号不同的灯泡并联，加在它们两端的电压相同，但观察其亮度并不相同，从而说明电压不是灯泡亮度的决定因素。

　　然后接着探究什么因素决定小灯泡的亮度，具体探究过程如下：

　　提出问题：什么因素决定小灯泡的亮度？

　　设计实验：

　　1．用九只不同规格的灯泡分别接入电路，（6V 12W，12V 12W，24V 12W；6V 6W，12V 6W，24V 6W；3V 3W，6V 3W，12V 3W的灯泡各一只）使它们都正常发光。

　　2．仔细观察灯泡的亮暗程度，把九只灯泡分成三组，每组内灯泡的亮暗程度相同，第一组最亮，第二组其次，第三组最暗。

　　3．用电压表和电流表分别测得灯泡正常发光时的电压和电流，记录实验有关数据。

　　收集数据：分别如表一、表二、表三所示。

表一（第一组）             表二（第二组）           表三（第三组）
实验
序号
电压
（V）
电流
（A）

实验
序号
电压
（V）
电流
（A）

实验
序号
电压
（V）
电流
（A）
1
6
2．00
4
6
1．00
7
3
1．00
2
12
1．00
5
12
0．50
8
6
0．50
3
24
0．50
6
24
0．25
9
12
0．25

　　分析论证：

　　（1）分析比较实验序号1与4、2与5、3与6的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：当灯泡两端的电压相同时，通过灯泡的电流越大，灯泡越亮。

　　（2）分析比较实验序号2与7、3与5、6与9的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：当通过灯泡的电流相等时，灯泡两端的电压越大，灯泡越亮。

　　（3）请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，并归纳得出结论。

　　a．分析比较表一、表二或表三中的数据及观察到的现象，可初步得出：当灯泡的实际功率相同时，灯泡的亮度相同。

　　b．分析比较表一、表二和表三中的数据及观察到的现象，可初步得出：灯泡的实际功率越大，灯泡越亮。

　　然后，利用所得结论引导学生分析前面教学中观察到的现象，加深对“灯泡的实际功率决定灯泡的亮度”规律的理解，彻底清除对学生学习会产生负面影响的信息。对于信息一，原因是同一灯泡，电阻一定，根据公式P实=I实2R实，当然通过灯泡的电流越大，则实际功率越大，它就越亮。对于信息二，原因是同一灯泡，电阻一定，根据公式P实=U实2/R实，当加在灯泡两端的电压越高，实际功率越大，所以灯泡越亮。

　　最后，可进行一个拓展实验，在同一电路中将两个额定电压相同，额定功率不同的灯泡并联，发现额定功率大的亮；让后在同一电路中将两个额定功率不同的灯泡串联，发现额定功率小的亮。首先学生分析，进一步强化学生对“灯泡的实际功率决定灯泡的亮度”规律的理解。然后教师引导分析：

　　根据公式P=U2/R可知，对于两个额定电压相同，额定功率不同的灯泡，额定功率大的电阻小。

　　在并联电路中，额定功率大的灯泡电阻小，但加在它们两端的电压相同，由公式P实=U实2 / R实 可知，额定功率大的灯泡实际功率大，所以它就亮。在串联电路中，通过它们的电流相同根据公式P实=U实2/R实额定功率小的灯泡实际功率大，所以它就亮。

　　在教学过程中，对于学生理解的难点，我们要用实验和理论分析的方法相结合，并及时清理在教学中对学生学习会产生负面影响的信息，使学生真正理解物理规律的本质。