——比较小灯泡亮度实验失误后的反思

  问题背景：在执教教科版九年级上册第六章第四节《灯泡的电功率》一节，讨论小灯泡亮度与小灯泡额定功率的关系一问题时，我设计学生分组实验：用两个阻值不同、功率不同的小灯泡分别串联和并联在电路中，比较哪个小灯泡更亮？目的是让学生通过亲身实验观察，得出额定功率大的小灯泡不一定更亮，小灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定，而不是额定功率决定。而实验现象却与理论分析相悖，无法得出正确的结论。
　　一、实验过程发现的问题
　　实验室给每个小组准备了两个小灯泡：L1“2.5V 0.3A”阻值为8.33Ω额定功率为0.75W；L2“1.5V 0.2A”阻值为7.5Ω，额定功率为0.3W。
　　实验现象： 当L1L2串联时，阻值较大的L1灯更亮，但所有小组观察到两灯泡并联时还是阻值较大的L1灯感觉更亮些，同学们总结出额定功率大的灯一定更亮些，灯泡的亮度由额定功率决定。
　　有学生提出疑惑：串联时，由P=I2R得，电流一定时阻值大的，消耗的功率大，阻值大的L1灯更亮些符合实验现象。但并联时，由P=■得，电压一定时阻值越小，消耗的电功率越大，阻值较小的灯L1应该更亮些。定性分析结果与实验现象相悖，这让学生很迷惑，到底是什么原因造成的呢？
　　二、 实验疑惑的解决
　　为了解决这个疑惑，我和学生在实验室重新找到两个小灯泡：L1“2.5V 0.3A”阻值为8.33Ω额定功率为0.75W；L3“1.5V 0.3A”阻值为5Ω，额定功率为0.45W。并联时，明显观察到阻值较小的L2较亮，阻值较大的L1灯较暗，与理论定性讨论的结果相一致。进一步的定量计算得出
　　并联时，小灯泡L1的功率为：P1=■=■≈1.1W
　　小灯泡L2的功率为：P2=■=■≈1.2W
　　小灯泡L3的功率为：P3=■=■≈1.8W
　　小灯泡 L2的实际消耗的功率比灯L1消耗的功率大得多，亮度的区别更明显，实验效果显而易见。
　　同学们还用“PZ220-15W” 和“PZ220-60W”两灯，“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”两小灯泡分别并联都能得到阻值较大的灯亮度暗些阻值小的灯泡的亮度大。
　　到此为止同学们不仅解决了实验中出现的谬论，也体验到提出质疑、发现问题、解决问题科学探究之旅，也体验了成功的喜悦，对物理的学习兴趣也油然而生。
　　三、 实验后反思
　　物理是以一门实验为基础的自然学科，它是发展最成熟、高度定量化的精密科学，又是具有方法论性质、被世界公认最重要的基础科学。物理学的取得的成果极大丰富了人们对物质世界的认识，有力地促进了人类文明的进步。实验是物理探究过程的重要环节，物理学的理论都是从物理实验得来的，物理的学习更是离不开实验。在物理学习中同学们更多的是通过对实验过程和思考过程的体验和总结，来学习和掌握书本上的规律和知识。
　　在平时的教学中，无论是演示实验和学生分组实验，为了完成教学进度，大多老师都会提醒学生实验时注意事项，学生只要按部就班地完成实验或按老师的要求一步一步操作，缺少自主探究实验过程，这样的实验经历只是模仿，对物理学习帮助不大。
　　实验中出现失败或是偏差，要么视而不见，要么不管它是否符合理论实际而直接得出实验结论，不仅学不到正确得知识，也会给学生学习物理带来错误的信号，由此也错过发现真理和培养质疑能力的机会。爱因斯坦说过：“发现一个问题比解决一个问题更重要”。对实验失原因进行分析，并对实验误差不足进行优化改进，是解决了学生的疑惑和培养了学生发现问题解决问题的思辨能力最佳契机，同时也培养了学生科学探究精神和品质，增加了学生学习物理乐趣。
　　物理实验在物理学科的学习中占据了相当的地位，在中高考中学生实验能力也是重要的考察方面，所以在同步学习物理知识的过程中，尽量把实验的机会给学生，培养学生自身的独立思考能力，不要忽视学生对实验的思考和创新。