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小灯泡,大功夫  

2013-06-29 14:55:45|  分类: 知识短文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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小灯泡,大功夫

 

摘要:探究性学习是一种积极的学习过程,主要指的是学生自己探索问题的学习方式。学生一次偶然的发问:灯泡的亮暗到底由什么决定?这个看似平常的问题背后,其实隐藏着很多的知识。教师找到学生问题产生的根源,通过技巧性的点拨和引导,让学生自己思考怎么做、做什么,进行主动的探究性学习,最终自己解决自己提出的问题。

初二下半学期,教科书安排学生学习电流、电压、电阻及欧姆定律、串并联电路的特点这些基本的电学知识。在学生学习了这些电学知识后,有一个平时喜欢思考的同学过来问了我这么一个问题:灯泡的亮暗到底是由什么决定的?我听了比较惊喜,因为灯泡的亮暗问题是初三关于电功率解题的知识内容,他怎么会在这时候产生这个疑问?于是我没有急着回答他,相反问他怎么会想到问这个问题?这一问,结果引出了一连串很多有价值的东西。

通过交流我了解到,一开始的时候他和很多同学一样,心中有着这样的认为:通过灯泡的电流越大,电灯越亮。

在学习电流知识时,教科书在开头设计了这样一个活动(a):先后用一节干电池和两节干电池,给一个小灯泡提供电能,闭合开关后比较灯泡前后两次的亮暗情况。活动之后,教科书上出现这么一段话:“以上活动表明同一灯泡在不同电源的电路中,通过的电流不同。”

何以看出通过电流的不同,无非通过观察灯泡的亮暗情况。于是学生很可能会理解成:比较电流的大小看灯泡的亮暗,电流越大,灯泡越亮,反之则越暗。

在学习电阻的知识时,教科书在开头设计了这么一个活动(b):两个不同规格的家庭用白炽灯泡,提供相同的电压220V,观察它们发光时的亮度是否相同?并思考通过两个灯泡的电流是否相同,哪个大些?活动之后,教科书上出现这么一段话:“通过以上现象的观察和讨论,可以发现不同的导体在相同的电压下,通过的电流常是不同的……观察结果表明以上两个灯泡中较暗的那个通过的电流较小……

这再次加深了学生这种片面的认识:比较电流的大小看灯泡的亮暗,电流越大,灯泡越亮。

3.当学生在做电路实验时,看到移动滑动变阻器,增大(或减小)其电阻,引起电流的减小(或增大),灯泡的亮暗也随之变暗(或变亮)。于是又会想当然地以为:电流的大小改变了灯泡的亮暗。

其实初中阶段的学习,灯泡的亮暗是由灯泡的实际功率决定的。实际功率P=U×I ,所以灯泡两端的电压和通过灯泡的电流乘积越大,灯泡就越亮。但“通过灯泡的电流越大,电灯越亮”这种说法完全是片面错误的。

教科书设计的活动(a),其实有个隐含的前提,使用的是同一个灯泡。所以在电阻一定的情况下,如果电压越大,根据欧姆定律通过它的电流就越大,因此电流和电压的乘积也越大,灯就越亮。相反,如果电压越小,通过的电流一定越小,灯也越暗。由此,对同一灯泡而言,电流越大,会造成灯越亮。所以在这个活动中可以通过看灯泡的亮暗来比较通过灯泡的电流大小。但是对于不同的灯泡,通过电流大的就不一定亮。

同样对于教科书设计的活动(b),也有其前提条件:两白炽灯额定电压相同且都达到了额定电压。因此在相同电压下,电阻大的灯泡通过的电流小,所以实际功率小,造成灯泡就暗。因此在这个活动中,可以通过看灯泡的亮暗来比较通过灯泡的电流大小。但不能由此就认为:任何时候电流越大灯泡越亮。

1.学习的特点决定学习是一个循序渐进的过程,很多知识无法也无须在当时一下子全部搞懂,在继续学下去的过程中,很多问题自然而然会慢慢明朗透彻。初二的学生只学习了电流、电压、电阻、欧姆定律等知识,能认识到电流增大,灯泡的亮度变亮;电流变化,电压也会发生变化,(当然前提是对同一灯泡而言)也是可以的。随着初三电功率知识的学习,灯泡的亮暗是由什么决定的自然会得到妥善解决。

2.初二学生的思维正处于直观的形象思维向严谨的逻辑思维发展的过度阶段,但还没有完善。学生们看问题比较表浅、孤立,缺乏横向联系、深入探究的能力。其实如果加以留意,对于这种认识也是可以产生质疑的。

那位同学就是因为平时善于观察思考和发问,他在做两灯串联实验中,他们组用的是两个不同规格(2.5V,0.3A和2.5V,0.5A)的小灯泡,他注意到了两灯亮暗情况的不同。再稍加思索他发现,串联电路电流是处处相等的,那为何还有两灯泡的亮暗会不同呢?于是就诞生了开头的那个问题——灯泡的亮暗到底有什么决定的?

在肯定了他善于观察思考的学习品质之后,我对他进行了点拨:“串联电路中,通过两个灯泡的电流是相等的,那是哪一个灯泡亮呢?”“我测过它们的电压值是不同的,是电压大的那个灯泡亮……是不是灯泡的亮暗和电压有关?”他答道。我看他思维有苗头,想给他一个独立思考的空间,于是我让他回家把前前后后得到的结论都罗列出来,综合起来再深入思考一下,也可以把这个想法和同学交流一起探讨。

第二天他和其他两位同学一起来办公室找我,开口就问灯泡的亮暗是不是由电流和电压的乘积决定的?我问他是不是查过资料了?他说没有,原来他回去后和这两个同学一起建立一个研究小组。他们由串联电路联想到了并联电路。在重新做了串联、并联两个实验之后,他根据并联电路两灯电压相同的情况下,通过电流大的灯泡亮,推出在电压相同的情况下,灯泡的亮暗和电流有正比关系;再根据串联电路通过两灯电流相同的情况下,两端电压大的灯泡亮,推出在电流相同的情况下,灯泡的亮暗和电压有正比关系。于是他们就大胆猜想:灯泡的亮暗由电流和电压的乘积决定。他们还用这个假设去验证书上的几个活动,发觉结论和实验现象都是相符合的。

我赞赏了他们较强的思维分析能力、实验设计能力、大胆的推理及以细心的检验过程,当然还有小组成员间的合作与交流。我告诉他们电流和电压的乘积等于灯泡的实际功率,灯泡实际消耗的电功率越大,灯泡就越亮,也就是说灯泡的亮暗由它的实际功率决定,这是初三我们要学的内容,祝贺你们。他们听了乐滋滋地回去了。

没想到,过了两天,他又来找我了。原来那天回去之后他很兴奋,就买了一些不同规格的小灯泡,想回家再做实验验证一下这个规律。可这一做,又发现了新的问题。原来做的4组实验中有一组灯泡的亮暗情况与他预想的对不上。他到实验室又做了一次,并测出了相关数据,结果仍与规律相悖。

从数据中可以得到灯泡1的实际功率比灯泡2小,按照规律应该灯泡2比灯泡1亮。但实验结果却出现了相反现象,即灯泡1比灯泡2要亮,还亮得多。这与“灯泡的亮暗由灯泡的实际功率决定”发生了矛盾。那到底是“灯泡的亮暗由灯泡的实际功率决定”这个结论不对还是实验有什么问题呢?

我看了他做的实验,其实并没有出错,他做出这么一组有悖于结论的实验是完全可能的。因为“灯泡的亮暗由灯泡的实际功率决定”这个结论是建立在初中阶段的学习把小灯泡当作纯电阻来看待,即小灯泡消耗的电能全部转化为光能这个基础上的。而在实际生活中,灯泡消耗的电能不可能全部转化为光能。

普通灯泡(白炽灯)的发光原理是由于电流的热效应使灯丝的温度升高至 以上,呈白炽状态时电能转化为光能而发光的。灯泡在实际工作时只把其中一部分消耗的电能转化为了光能,从能的转化和守恒来看,消耗的电能(即灯泡的实际电功率)=光能+热能(散失的)。由此可见,单位时间内电能转化为光能越多,则灯泡的亮度越大。

那么单位时间内转化为光能的多少,这个量不仅与消耗的电能(实际功率)大小有关,还与电能转化为光能的转化效率有关。当灯泡两端达到额定电压,灯丝正常工作时,温度高达高。但如果灯泡两端电压无法达到额定电压,灯丝的温度就较低,电能转化为光能的效率就要大大降低。这就表明,即使两灯的实际功率相同,也可能因为灯丝的温度不同,转化效率不同,使得它们的亮度不同,甚至电功率小的灯反而更亮。

遇到这么一个爱实践肯钻研的学生,我也必须全力以赴帮助他了。我办公室的电脑放学时借他使用,还从图书馆借了一些与灯泡亮暗决定因素有关的书籍给他阅读,着实花了一番之后,他终于慢慢理出了头绪,自己能把

虽然灯泡2的实际功率较大,但灯泡2的实际电压远远低于其额定电压,灯丝温度较低,电能转化为光能的效率较低;而灯泡1的实际功率虽然较小,但它的实际电压更接近于它的额定电压,灯丝的温度较高,电能转化为光能的效率也高,所以反而更亮。

我作了补充,实际生活中灯泡的亮暗还和灯的类型有关,如白炽灯与日光灯,因为发光原理不同,转化光能的效率也大不一样。还要考虑到灯丝的温度还会影响其电阻的大小进而影响它的实际功率。所以灯泡的亮度是较为复杂的问题.绝不是实际功率一个量决定的.在初中阶段的学习中,由于知识水平的限制,我们把小灯泡当作纯电阻来看待,在此基础上来讨论灯泡的亮暗的,不作更深入的学习。

“原来灯泡的亮暗背后还隐藏着这么多的学问啊!我收获太多了。” 他最后不无感慨地说道。

是的,从他最初的那一个疑问,到现在圆满地完成了这次探究性的学习活动,他前后来了我办公室3次,做了六组实验,阅读了很多相关资料,还建立了一个探究小组,期间包括仔细观察,发现问题,提出疑问,深入分析,大胆猜想,进行实验,验证假设,评价交流……等一系列探究性学习的过程。他发现的问题不局限在课堂,而是来源于经验,来源于思考,来源于实践;他的学习方式不是被动记忆,而是主动发现、提出和解决问题、自主探求的学习过程。从中,他获得亲身参与研究探索的体验;培养发现问题和解决问题的能力;培养收集、分析和利用信息的能力;学会分享与合作;培养科学态度和科学精神。

作为教师,我想在今后的教学中应更加留意产生于学生实际经验的真实问题,尽可能多地去捕捉适合于学生探究性学习的契机,将对这些有价值问题的探究作为科学课堂外教学的重要策略。

摘要:探究性学习是一种积极的学习过程,主要指的是学生自己探索问题的学习方式。学生一次偶然的发问:灯泡的亮暗到底由什么决定?这个看似平常的问题背后,其实隐藏着很多的知识。教师找到学生问题产生的根源,通过技巧性的点拨和引导,让学生自己思考怎么做、做什么,进行主动的探究性学习,最终自己解决自己提出的问题。

初二下半学期,教科书安排学生学习电流、电压、电阻及欧姆定律、串并联电路的特点这些基本的电学知识。在学生学习了这些电学知识后,有一个平时喜欢思考的同学过来问了我这么一个问题:灯泡的亮暗到底是由什么决定的?我听了比较惊喜,因为灯泡的亮暗问题是初三关于电功率解题的知识内容,他怎么会在这时候产生这个疑问?于是我没有急着回答他,相反问他怎么会想到问这个问题?这一问,结果引出了一连串很多有价值的东西。

通过交流我了解到,一开始的时候他和很多同学一样,心中有着这样的认为:通过灯泡的电流越大,电灯越亮。

在学习电流知识时,教科书在开头设计了这样一个活动(a):先后用一节干电池和两节干电池,给一个小灯泡提供电能,闭合开关后比较灯泡前后两次的亮暗情况。活动之后,教科书上出现这么一段话:“以上活动表明同一灯泡在不同电源的电路中,通过的电流不同。”

何以看出通过电流的不同,无非通过观察灯泡的亮暗情况。于是学生很可能会理解成:比较电流的大小看灯泡的亮暗,电流越大,灯泡越亮,反之则越暗。

在学习电阻的知识时,教科书在开头设计了这么一个活动(b):两个不同规格的家庭用白炽灯泡,提供相同的电压220V,观察它们发光时的亮度是否相同?并思考通过两个灯泡的电流是否相同,哪个大些?活动之后,教科书上出现这么一段话:“通过以上现象的观察和讨论,可以发现不同的导体在相同的电压下,通过的电流常是不同的……观察结果表明以上两个灯泡中较暗的那个通过的电流较小……

这再次加深了学生这种片面的认识:比较电流的大小看灯泡的亮暗,电流越大,灯泡越亮。

3.当学生在做电路实验时,看到移动滑动变阻器,增大(或减小)其电阻,引起电流的减小(或增大),灯泡的亮暗也随之变暗(或变亮)。于是又会想当然地以为:电流的大小改变了灯泡的亮暗。

其实初中阶段的学习,灯泡的亮暗是由灯泡的实际功率决定的。实际功率P=U×I ,所以灯泡两端的电压和通过灯泡的电流乘积越大,灯泡就越亮。但“通过灯泡的电流越大,电灯越亮”这种说法完全是片面错误的。

教科书设计的活动(a),其实有个隐含的前提,使用的是同一个灯泡。所以在电阻一定的情况下,如果电压越大,根据欧姆定律通过它的电流就越大,因此电流和电压的乘积也越大,灯就越亮。相反,如果电压越小,通过的电流一定越小,灯也越暗。由此,对同一灯泡而言,电流越大,会造成灯越亮。所以在这个活动中可以通过看灯泡的亮暗来比较通过灯泡的电流大小。但是对于不同的灯泡,通过电流大的就不一定亮。

同样对于教科书设计的活动(b),也有其前提条件:两白炽灯额定电压相同且都达到了额定电压。因此在相同电压下,电阻大的灯泡通过的电流小,所以实际功率小,造成灯泡就暗。因此在这个活动中,可以通过看灯泡的亮暗来比较通过灯泡的电流大小。但不能由此就认为:任何时候电流越大灯泡越亮。

1.学习的特点决定学习是一个循序渐进的过程,很多知识无法也无须在当时一下子全部搞懂,在继续学下去的过程中,很多问题自然而然会慢慢明朗透彻。初二的学生只学习了电流、电压、电阻、欧姆定律等知识,能认识到电流增大,灯泡的亮度变亮;电流变化,电压也会发生变化,(当然前提是对同一灯泡而言)也是可以的。随着初三电功率知识的学习,灯泡的亮暗是由什么决定的自然会得到妥善解决。

2.初二学生的思维正处于直观的形象思维向严谨的逻辑思维发展的过度阶段,但还没有完善。学生们看问题比较表浅、孤立,缺乏横向联系、深入探究的能力。其实如果加以留意,对于这种认识也是可以产生质疑的。

那位同学就是因为平时善于观察思考和发问,他在做两灯串联实验中,他们组用的是两个不同规格(2.5V,0.3A和2.5V,0.5A)的小灯泡,他注意到了两灯亮暗情况的不同。再稍加思索他发现,串联电路电流是处处相等的,那为何还有两灯泡的亮暗会不同呢?于是就诞生了开头的那个问题——灯泡的亮暗到底有什么决定的?

在肯定了他善于观察思考的学习品质之后,我对他进行了点拨:“串联电路中,通过两个灯泡的电流是相等的,那是哪一个灯泡亮呢?”“我测过它们的电压值是不同的,是电压大的那个灯泡亮……是不是灯泡的亮暗和电压有关?”他答道。我看他思维有苗头,想给他一个独立思考的空间,于是我让他回家把前前后后得到的结论都罗列出来,综合起来再深入思考一下,也可以把这个想法和同学交流一起探讨。

第二天他和其他两位同学一起来办公室找我,开口就问灯泡的亮暗是不是由电流和电压的乘积决定的?我问他是不是查过资料了?他说没有,原来他回去后和这两个同学一起建立一个研究小组。他们由串联电路联想到了并联电路。在重新做了串联、并联两个实验之后,他根据并联电路两灯电压相同的情况下,通过电流大的灯泡亮,推出在电压相同的情况下,灯泡的亮暗和电流有正比关系;再根据串联电路通过两灯电流相同的情况下,两端电压大的灯泡亮,推出在电流相同的情况下,灯泡的亮暗和电压有正比关系。于是他们就大胆猜想:灯泡的亮暗由电流和电压的乘积决定。他们还用这个假设去验证书上的几个活动,发觉结论和实验现象都是相符合的。

我赞赏了他们较强的思维分析能力、实验设计能力、大胆的推理及以细心的检验过程,当然还有小组成员间的合作与交流。我告诉他们电流和电压的乘积等于灯泡的实际功率,灯泡实际消耗的电功率越大,灯泡就越亮,也就是说灯泡的亮暗由它的实际功率决定,这是初三我们要学的内容,祝贺你们。他们听了乐滋滋地回去了。

没想到,过了两天,他又来找我了。原来那天回去之后他很兴奋,就买了一些不同规格的小灯泡,想回家再做实验验证一下这个规律。可这一做,又发现了新的问题。原来做的4组实验中有一组灯泡的亮暗情况与他预想的对不上。他到实验室又做了一次,并测出了相关数据,结果仍与规律相悖。

从数据中可以得到灯泡1的实际功率比灯泡2小,按照规律应该灯泡2比灯泡1亮。但实验结果却出现了相反现象,即灯泡1比灯泡2要亮,还亮得多。这与“灯泡的亮暗由灯泡的实际功率决定”发生了矛盾。那到底是“灯泡的亮暗由灯泡的实际功率决定”这个结论不对还是实验有什么问题呢?

我看了他做的实验,其实并没有出错,他做出这么一组有悖于结论的实验是完全可能的。因为“灯泡的亮暗由灯泡的实际功率决定”这个结论是建立在初中阶段的学习把小灯泡当作纯电阻来看待,即小灯泡消耗的电能全部转化为光能这个基础上的。而在实际生活中,灯泡消耗的电能不可能全部转化为光能。

普通灯泡(白炽灯)的发光原理是由于电流的热效应使灯丝的温度升高至 以上,呈白炽状态时电能转化为光能而发光的。灯泡在实际工作时只把其中一部分消耗的电能转化为了光能,从能的转化和守恒来看,消耗的电能(即灯泡的实际电功率)=光能+热能(散失的)。由此可见,单位时间内电能转化为光能越多,则灯泡的亮度越大。

那么单位时间内转化为光能的多少,这个量不仅与消耗的电能(实际功率)大小有关,还与电能转化为光能的转化效率有关。当灯泡两端达到额定电压,灯丝正常工作时,温度高达高。但如果灯泡两端电压无法达到额定电压,灯丝的温度就较低,电能转化为光能的效率就要大大降低。这就表明,即使两灯的实际功率相同,也可能因为灯丝的温度不同,转化效率不同,使得它们的亮度不同,甚至电功率小的灯反而更亮。

遇到这么一个爱实践肯钻研的学生,我也必须全力以赴帮助他了。我办公室的电脑放学时借他使用,还从图书馆借了一些与灯泡亮暗决定因素有关的书籍给他阅读,着实花了一番之后,他终于慢慢理出了头绪,自己能把

虽然灯泡2的实际功率较大,但灯泡2的实际电压远远低于其额定电压,灯丝温度较低,电能转化为光能的效率较低;而灯泡1的实际功率虽然较小,但它的实际电压更接近于它的额定电压,灯丝的温度较高,电能转化为光能的效率也高,所以反而更亮。

我作了补充,实际生活中灯泡的亮暗还和灯的类型有关,如白炽灯与日光灯,因为发光原理不同,转化光能的效率也大不一样。还要考虑到灯丝的温度还会影响其电阻的大小进而影响它的实际功率。所以灯泡的亮度是较为复杂的问题.绝不是实际功率一个量决定的.在初中阶段的学习中,由于知识水平的限制,我们把小灯泡当作纯电阻来看待,在此基础上来讨论灯泡的亮暗的,不作更深入的学习。

“原来灯泡的亮暗背后还隐藏着这么多的学问啊!我收获太多了。” 他最后不无感慨地说道。

是的,从他最初的那一个疑问,到现在圆满地完成了这次探究性的学习活动,他前后来了我办公室3次,做了六组实验,阅读了很多相关资料,还建立了一个探究小组,期间包括仔细观察,发现问题,提出疑问,深入分析,大胆猜想,进行实验,验证假设,评价交流……等一系列探究性学习的过程。他发现的问题不局限在课堂,而是来源于经验,来源于思考,来源于实践;他的学习方式不是被动记忆,而是主动发现、提出和解决问题、自主探求的学习过程。从中,他获得亲身参与研究探索的体验;培养发现问题和解决问题的能力;培养收集、分析和利用信息的能力;学会分享与合作;培养科学态度和科学精神。

作为教师,我想在今后的教学中应更加留意产生于学生实际经验的真实问题,尽可能多地去捕捉适合于学生探究性学习的契机,将对这些有价值问题的探究作为科学课堂外教学的重要策略。

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