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　　《照明电路中白炽灯泡功率的测定》教学设计
　　【正 文】
　　一、设计思路
　　照明电路的电压是220V，远远超过了人体的安全电压，所以测量照明电路中白炽灯泡功率这样的实验通常是不能在普通实验室中完成的。利用《仿真物理实验室》教络功能，整个教学设计采用任务驱动式的教学方法，使学生始终置身于发现问题、提出问题、思考方法、解决问题的动态过程中。通过设置多层次的学习任务，将相关的学科知识和能力要求有机地结合在一起。
　　二、教学实录
　　师：这节课，我们做测定照明电路中白炽灯泡功率的实验。考虑到便于计算的因素，我们把灯泡的参数设置为“60V360W”。大家知道这个实验为什么没有安排在实验室进行吗？
　　生：因为照明电路的电压是220V，远远超过了人体的安全电压（即不超过36V），所以测量照明电路中白炽灯泡功率这个实验不能在普通实验室中完成。
　　师（出示任务一）：请每位同学在《仿真物理实验室》教学平台上创建一个测量灯泡电功率的实验电路。仪器要求：电流表的量程Ig=3A（Ig远小于通过灯泡的实际电流I），内电阻R[，A]=0.1Ω；电压表量程U[，V]=15V，内电阻R[，V]=10000Ω；电源电压220V，内阻为0；灯泡“60V360W”；滑动变阻器的最大阻值为50Ω。需要测量的物理量是I和U。在《仿真物理实验室》中设计符合上述要求的电路图并给每个元件赋值。
　　学生完成电路设计。教师把多个学生的实验设计电路图切换到大屏幕，并广播给各终端机，供大家交流（图1）。
　　附图
　　图1
　　师：我们总结一下实验中可能遇到的问题。
　　生：问题一，灯泡的额定电压小于照明电路的电源电压。问题二，电压表和电流表的量程小于被测电压和电流。问题三，电流表内接、外接对测量结果有影响。问题四，滑动变阻器的选择和使用。
　　师（出示任务二）：怎样使电源电压220V降低到灯泡的额定电压？
　　生：设想一，串联一个定值电阻分压。设想二，串联一个滑动变阻器，组成限流电路分压。设想三，连接成滑动变阻器分压电路。
　　师：请同学们对上述设想进行讨论。
　　生：设想一，串联一个阻值适当的定值电阻分压，虽然可以达到降低灯泡两端电压的目的，但是只能测量一组数据，不符合实验测量的要求。设想二，限流电路也可以降低灯泡两端的电压。通过理论分析和代入参数进行运算可知，调整滑动变阻器的滑片位置可得到多组数据，但是测量范围小，不能测量灯泡在较小电压值时的功率。设想三，分压电路能够降低灯泡两端电压且得到多组实验数据，故采用连接滑动变阻器分压电路的方法最为理想。
　　师：通过讨论我们验证了三种设想，并得到了共识。下面，大家改进自己设计的电路，把所学的知识用于实践。
　　教师把学生改进的实验设计电路图切换到大屏幕，并广播给各终端机（图2）。
　　附图
　　图2
　　师（出示任务三）：同学们进一步研究怎样改装电流表和电压表，使其扩大量程。
　　学生踊跃发言，交流改装仪表设计方案，很快得出结论。
　　生：设计一，电流表应并联一个小电阻分流。为使其量程扩大至实际电流I，并联的电阻阻值为I[，g]R[，g]=（I-I[，g]）R[，并]；R[，并]=I[，g]R[，g]/I-I[，g]。设计二，电压表应串联一个大电阻分压。为使其量程扩大至I，串联的电阻阻值为U=I[，g]（R[，串]+R[，g]）；R[，串]=（U/I[，g]）-R[，g]。