创新物理实验，巧妙建立公式P=UI

创新物理实验，巧妙建立公式 P = UI
摘要:现行教材在建立电功率的计算式P=UI时有待优化，教材中通过实验探
究只是得出电功率与电流、电压的定性关系，接着“根据进一步的实验”得出三者的定量关系式。

笔者通过实验测出电功、时间、电流和电压，根据定义式P =W /t计算出电功率（P），再与电流电压的乘积（UI）相比较，发现二者相等，从
而巧妙建立公式P =UI。

关键词:创新实验；优化教材；公式P =UI
物理概念的建构及公式的建立一直都是教学的重点，也是学生学习的难点。

笔者在教学中发现，现行教材在建立电学公式（W=UIt或P =UI）的过程时有待
优化。

在实验探究得出物理量之间的定性关系后，书中说“研究表明”或“根据
进一步的实验”便得出了定量关系式。

整个公式的建构过程容易让学生感觉有些
掉链。

笔者在教学中增设验证性实验，通过实验数据的比对，直观反映出物理量
之间的定量关系，从而大大降低了学生的理解难度。

下面我将实验的背景、器材、方法和数据与大家共享。

一、实验背景：教材有待优化
1．人教版：先建立电功的计算式W=UIt，再根据电功率的定义式P =W /t来推导出P =UI。

但是，在建立电功的计算式W=UIt时感觉有些跳跃。

教材通过一
段告白“加在用电器上的电压越高、通过的电流越大、通电时间越长，电流做功
越多。

接着“研究表明”便得出了四者的定量关系式，即W=UIt。

2．教科版在内容编排时进行了改进。

教材中没有先建立电功的公式W=UIt，而是根据电功率的定义先建立定义式P =W /t。

接着通过学生实验探究“电功率
跟电流、电压的关系”，从而得出“用电器两端的电压越大，通过用电器的电流
越大，电功率越大”的定性关系，再在定性关系的基础上“根据进一步的实验”
得出三者的定量关系式P =UI。

新课标理念倡导“物理规律应建立在实验事实基础上，并取得可靠数据后总
结得出。

”“尽可能让学生经历实验探究过程。

”人教版教材直接给出电功的计
算式W=UIt,有些突兀；教科版教材虽然归避了这种突兀，但却在实验的基础上由
定性关系得出定量关系式，学生较难理解其中的建构过程。

二、实验器材：顺应学生思维
笔者这边用的是教科版教材。

学生经历实验探究“电功率跟电流、电压的关系”后，分析实验现象和数据得出结论：通过用电器的电流越大，用电器两端的
电压越大，电功率也越大。

师：同学们猜一猜，电功率与电流、电压有怎样的具体关系呢？
生（甲）：成正比。

生（乙）：不一定……
师:我们能不能设计实验来验证电功率与电流、电压是否成正比，即P =UI
是否成立？
师：有没有办法分别测出电功率(P )、电压(U )和电流(I )呢？
因为本节课刚刚建立了电功率的定义式，且上一节刚学习了电能表，所以学
生很快想到了测电功率的原理：P =W /t。

而且测量工具：电能表和秒表都是实
验室的常规仪器。

……
师：对，利用电能表和秒表可以测出电功率。

可是，电能表测的是220V的
交流电，实验室的电流表和电压表只能测低压直流电，无法测家庭电路中的电流、电压。

怎么办？
学生一片沉思!此时，老师顺势展示可测量家庭电路中电
压、电流的仪表
间
t/s
00
功率
P/W
1
80
15
7.5
7
8.75
6
7.5
该表小巧玲珑，外型尺寸：70×40×30 mm；交流电压、电流同屏、双色、大字体高清显示；接线简单，如图1所示，输入端和负载端各两根线；价格也不贵，网上购买只需36元。

三、实验方法:操作简单易懂
实验原理及方法如图2所示。

利用电能表和秒表测电功率时有两种方法。

方法一：在一定时间内计下电能表指示灯闪烁的次数；方法二：电能表指示灯闪烁若干次，测出所需的时间。

由于方法一经常遇到这种情况，如在50秒之内，电能表指示灯闪烁了7次，第8次即将到但还没到，这样计算出用电器消耗的电能（W）偏小。

所以方法二的误差会更小一些。

为了提高演示实验的可视度及学生的参与度，笔者没有使用实验室的秒表，而是在课件中链接了一个计时插件，在屏幕上能直观显示时间。

当全班同学一边看着屏幕上的时间，一边紧盯着电能表齐声数着指示灯闪烁次数时，表现出极大的热情，瞬间将课堂气氛推向高潮。

另外,由于家庭电路中的电压不够稳定,导致电压电流表的示数波动较大, 笔者在电路中加接了稳压器,从而提高了示数的稳定性。

四、实验结果:证据可靠有力
根据上述原理和方法，为了得出普遍规律，笔者选择了两个不同规格的白炽灯，通过稳压器改变电压，测了4组数据：（如下表所示）
学生分析实验数据，发现在实验误差范围内，用电器的电功率等于电流与电压的乘积，有力证明了电功率与电压、电流的定量关系，从而巧妙建立起计算式P =UI。

以上是笔者在教学中的一点改进，通过创设实验条件与情景，让学生在做中学，在做中创新，从而达到领悟知识、培养能力之目的。