一道电学实验题的一题多解

赵秀霞

摘要：物理习题教学中，一题多解能够开阔学生思路，实现物理知识、规律和方法的融会贯通，提高分析问题和解决问题的能力。

关键词：U—I图线  功率  电压

《中国高考评价体系的说明》关于命题的要求有：通过提供多种形式的材料，命制结论开放、解题方法多样、答案不唯一的试题，增强试题的开放性和探究性，引导学生打破常规进行独立思考和判断，提出解决问题的方案。

习题教学中，一题多解可以使学生应用到不同知识点解题，全方位观察问题，并加以掌握和巩固，多角度的训练学生思维能力。下面一道典型的电学实验题，可以通过不同的方法求小灯泡的额定电压，提高学生灵活运用物理规律和数学知识解决物理问题能力。

【原题呈现】物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75 W，额定电压值已模糊不清。他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压=1.22 V。他們怀疑所得电压值不准确，于是，再利用实验器材设计如图1的电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压，根据测量数据已绘出灯泡的U—I线，如图2。则从图线上分析该灯泡的额定电压应为        V。

【答案】 2.5（2.4～2.6）

【考核木板】本题主要考查物理学科核心素养中“科学思维”中的科学推理和质疑创新，学生能够对物理问题进行分析和推理，获得结论，能够对已有的结论提出质疑，采用不同方法分析解决物理问题。

【原题分析】根据非线性元件的U-I线，求任意功率所对应的电压，由于变量太多而成为电学实验的一个难点。学生在讨论中集思广益，现将额定电压的探析总结如下：

解法一：直接试探。

从图像上大体确定范围，分别读出对应的电压电流，根据功率公式P=UI计算。比如U=2.2V时，I=0.28A，结果小于0.75 W，再继续试U=2.4V、U=2.6V对应的功率，找到最合适的数值。本法考察学生的估算能力。

解法二：数小格求面积。

图像中每个小格的面积数值上表示功率P0=0.004W。从图线的某一点做水平线和竖直线，与坐标轴围成的矩形的面积，数值上等于小灯泡在该电压对应的功率。根据题意可知，当小灯泡在额定电压下工作时，有P=N P0，即额定电压下对应的矩形中要包含小格数N =188。对应图像纵轴12.5个小格，横轴对应15个小格，如图3中的阴影部分，由此可以找到小灯泡的额定电压。本方法考察学生的知识迁移能力，类比于实验“用油膜法估测油酸分子的大小”中数小格的方法。

解法三：代数法。

根据方程P=UI=0.75 W，在图像上是双曲线的一支，表示功率恒为0.75 W时对应的不同的U、I值。在图像上描点、连线，做出双曲线的一支，与小灯泡的U-I图线的交点即对应着小灯泡的额定电压和电流，如图4。本法考察学生运用数学知识处理物理问题的能力。