電壓表設計論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇電壓表設計論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

數字電壓表的設計和開發,已經有多種類型和款式。傳統的數字電壓表各有特點,它們適合在現場做手工測量,要完成遠程測量并要對測量數據做進一步分析處理,傳統數字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數字電壓表,既可以完成測量數據的傳遞,又可借助PC,做測量數據的處理。所以這種類型的數字電壓表無論在功能和實際應用上,都具有傳統數字電壓表無法比擬的特點,這使得它的開發和應用具有良好的前景。

新型數字電壓表的整機設計

該新型數字電壓表測量電壓類型是直流,測量范圍是-5～+5V。整機電路包括:數據采集電路的單片機最小化設計、單片機與PC接口電路、單片機時鐘電路、復位電路等。下位機采用AT89S51芯片,A/D轉換采用AD678芯片。通過RS232串行口與PC進行通信,傳送所測量的直流電壓數據。整機系統電路如圖1所示。

數據采集電路的原理

在單片機數據采集電路的設計中,做到了電路設計的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實現了單片機對AD678轉換芯片的操作。

AD678是一種高檔的、多功能的12位ADC,由于其內部自帶有采樣保持器、高精度參考電源、內部時鐘和三態緩沖數據輸出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以構成完整的數據采集系統,而且一次A/D轉換僅需要5ms。

在電路應用中,AD678采用同步工作方式,12位數字量輸出采用8位操作模式,即12位轉換數字量采用兩次讀取的方式,先讀取其高8位,再讀取其低4位。根據時序關系,在芯片選擇/CS=0時,轉換端/SC由高到低變化一次,即可啟動A/D轉換一次。再查詢轉換結束端/EOC,看轉換是否已經結束,若結束則使輸出使能/OE變低,輸出有效。12位數字量的讀取則要控制高字節有效端/HBE,先讀取高字節,再讀取低字節。整個A/D操作大致如此,在實際開發應用中調整。

由于電路中采用AD678的雙極性輸入方式,輸入電壓范圍是-5～+5V,根據公式Vx10(V)/4096*Dx,即可計算出所測電壓Vx值的大小。式中Dx為被測直流電壓轉換后的12位數字量值。

RS232接口電路的設計

AT89S51與PC的接口電路采用芯片Max232。Max232是德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2個驅動器、2個接收器和1個電壓發生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。Max232芯片起電平轉換的功能,使單片機的TTL電平與PC的RS232電平達到匹配。

串口通信的RS232接口采用9針串口DB9,串口傳輸數據只要有接收數據針腳和發送針腳就能實現:同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連,兩個串口相連或一個串口和多個串口相連。在實驗中,用定時器T1作波特率發生器,其計數初值X按以下公式計算:

串行通信波特率設置為1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,計算得到計數初值X=0f3H。在編程中將其裝入TL1和THl中即可。

為了便于觀察,當每次測量電壓采集數據時,單片機有端口輸出時,用發光二極管LED指示。

軟件編程

軟件程序主要包括:下位機數據采集程序、上位機可視化界面程序、單片機與PC串口通信程序。單片機采用C51語言編程,上位機的操作顯示界面采用VC++6.0進行可視化編程。在串口通信調試過程中,借助“串口調試助手”工具,有效利用這個工具為整個系統提高效率。

單片機編程

下位機單片機的數據采集通信主程序流程如圖2所示、中斷子程序如圖3所示、采集子程序如圖4所示。單片機的編程仿真調試借助WAVE2000仿真器,本系統有集成的ISP仿真調試環境。

在采集程序中,單片機的編程操作要完全符合AD678的時序規范要求,在實際開發中,要不斷加以調試。最后將下位機調試成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash單元中。

人機界面編程

打開VC++6.0,建立一個基于對話框的MFC應用程序,串口通信采用MSComm控件來實現。其他操作此處不贅述,編程實現一個良好的人機界面。數字直流電壓表的操作界面如圖5所示。運行VC++6.0編程實現的Windows程序,整個樣機功能得以實現。

功能結果

篇(2)

關鍵詞：油膜法，量程的設計制作，粉膜密度，最大擴展面積，被測大約值

 

1 問題的提出

油膜法測分子大小實驗實質是以用粉膜法測量出單分子油膜面積為核心，這是因為油酸分子大小是根據單分子油膜面積計算而得。根據測量技術的一般規律，要測量物體的面積，必須要先知道被測面積的范圍或大約值，然后根據測量范圍或大約值選擇或設計制作一個恰當量程的測量儀器，這樣才能正確地測量出被測面積。但是，現行教材編寫的“油膜法”實驗指導中沒有提及應作為測量（實驗）條件之一的被測單分子油膜面積范圍或大約值，更未提及其重要作用，造成測量（實驗）條件的缺失，也沒有提及需要設計制作恰當量程的實驗器，這也許是受測量目標是分子的直徑的影響所致，以致在實驗方法上對教師和學生產生了誤導，造成現行實驗方法的盲目。畢業論文，被測大約值。那么，被測單分子油膜面積的大約值應如何得出？撒有痱子粉的淺水盤是否能成為一個可設計制作面積量程的實驗器？解決了這二個問題就能改變原有實驗方法的盲目性，極大地提高實驗的成功率。

2 實驗觀察及分析

通常所說痱子粉的“厚度”其實是痱子粉單個微粒在水表面排列的緊密程度，簡稱粉膜密度。

從成功的實驗中可觀察到淺水盤里粉膜和液膜的物理變化過程：用放大鏡可觀察到粉膜是由痱子粉微粒及微粒之間的間隙組成，間隙越小，粉膜密度越大。當油酸溶液滴入淺水盤后，浮在水面上的油酸溶液迅速向四周擴展，形成以酒精為主的多分子層薄膜，壓迫粉膜使微粒之間的間隙迅速減小直至微粒幾乎緊密排列（在淺盤面積有限條件下），此時油酸溶液薄膜擴展到最大面積，也就是粉膜內空擴展到最大面積，其等效圓直徑稱粉膜內空最大擴展直徑，此時粉膜密度最大。隨著酒精的快速揮發油酸溶液薄膜面積快速減小，最后形成面積比油酸溶液薄膜的最大擴展面積有適度減少的單分子油膜。同時，隨著油酸溶液薄膜面積的減小，因水表面張力的作用粉膜隨之擴張，粉膜內空輪廓隨之收縮，最后粉膜緊緊包圍著所形成的單分子油膜。由上述的實驗觀察及分析得出的概念和結論在下面的論述中將引用到。

3 被測單分子油膜直面積（直徑）大約值的得出

被測單分子油膜直面積大約值（簡稱被測面積大約值）的得出似乎有點隱蔽，不像一張白紙的面積大約值可以直接用經驗來估計或粗測而得。（如果字數太多，這句可以刪去）

眾所周知，學生做實驗都必須先由實驗教師進行實驗設計，所以作為實驗條件的被測面積大約值需要由實驗教師在設計實驗時確定。建議在設計實驗時，按一滴油酸溶液擴展成單分子油膜的面積占淺水盤面積的30~40%來配制油酸溶液，這里把由實驗設計得出的并加以實驗驗證的由一滴油酸溶液擴展成單分子油膜的面積看作為被測單分子油膜直面積大約值，其等效圓直徑簡稱被測直徑大約值，作為學生分組實驗的實驗條件。當然也可以給出一個被測面積的范圍。

4 實驗器的量程及量程的設計制作

為了能清楚地說明測量單分子油膜直徑（面積）的實驗器（下簡稱實驗器）的量程，將實驗器與電壓表比較，并忽略次要因素，即假定粉膜內空為圓形并且在收縮時以圓形向淺水盤中心收縮。

根據上述假設，可以想象，如果過淺水盤的盤底中心畫上有毫米刻度的直角坐標，就可以透過液面從刻度上讀出粉膜內空的直徑。畢業論文，被測大約值。與電壓表比較，有刻度的淺水盤的盤底相當于電壓表的刻度盤；直徑會隨著油酸溶液薄膜面積的縮小而變小的粉膜內空輪廓相當于電壓表的表針；粉膜內空最大擴展直徑（面積）就是實驗器的量程，如同電壓表的滿偏值（量程）。

如本文第一部分所述，實驗器量程的設計制作必須使得實驗器的量程適度大于被測單分子油膜面積大約值，這猶如用一個A表頭設計制作一個量程適度大于被測電壓大約值的電壓表。

那么實驗器的量程即粉膜內空最大擴展直徑（面積）與什么有關？顯然與粉膜密度即撒粉量有關，即一定的撒粉量對應著確定的量程，所以可設想這樣制作實驗器的量程：我們最好能夠一邊撒粉一邊測量實驗器的量程，直至量程適度大于被測單分子油膜直徑（面積）大約值為止，但這又是不可能的，因為粉膜內空最大擴展直徑（面積）是在擴展的油酸溶液薄膜條件下反映出來，但是我們又必須在不滴油酸溶液情況下制作出量程，這是一個矛盾。

經多次探索和試驗，發現可以用氣膜來代替液膜來制作實驗器的量程，具體原理和操作如下：

對正淺水盤中心垂直吹氣，吹出的氣體在水面上形成氣膜將痱子粉膜推開，在淺水盤中央形成被粉膜包圍的圓形氣膜區。吹氣時要逐漸加力，直至氣膜區不再擴展為止，即吹氣氣壓要超過最大擴展面積對應的最小氣壓，此時粉膜幾乎被氣膜壓迫到密度最大狀態，氣膜區亦擴展到最大面積，簡稱最大擴展面積，其直徑稱最大擴展直徑。

實驗證明，在直徑10~20厘米范圍內，在粉膜中氣膜區的最大擴展面積是油酸溶液薄膜形成的粉膜內空最大擴展面積的1~0.96倍左右，所以可近似認為這二個最大擴展面積相等，因此可認為氣膜區最大擴展直徑就是實驗器的量程。

所以在撒粉過程中，只要不斷地測量氣膜區的最大擴展直徑（用比較法測量，在下面介紹），當最大擴展直徑適度大于被測單分子油膜直徑大約值時，即可停止撒粉，從而得到恰當的量程，此時粉膜的密度就恰到好處，就能有效地測出單分子油膜的面積。

在設計制作實驗器的量程時，考慮到各種因素的影響，一般取量程是被測直徑大約值的1.08~1.3倍。

5 實驗方法

1、分組實驗前，實驗教師根據實驗設計先給出被測單分子油膜直徑大約值。

2、采用在盤中心撒粉的方法撒痱子粉。畢業論文，被測大約值。畢業論文，被測大約值。在中心印有十字線的透明淺水盤里注入適量的清水，在淺水盤的中心不停地撒痱子粉，由于水表面張力的作用痱子粉會均勻地向四周擴散，待痱子粉向中心合攏穩定后，即可形成密度均勻的粉膜。

3、制作恰當量程的實驗器。

先在一張白紙上畫上二個同心圓，一個直徑為被測直徑大約值的1.08倍，一個直徑為被測直徑大約值的1.3倍，并過圓心劃十字線，在未撒粉之前將白紙放進淺盤底部中心位置，透過淺水盤可看到同心圓。

在痱子粉撒放到一定程度且痱子粉向中心合攏穩定后，用嘴或用直徑為6毫米的塑料軟管垂直對著淺水盤中心吹氣，如果氣膜區最大擴展直徑大于外同心圓，則在粉膜末合攏之前繼續撒痱子粉，如此反復數次直至氣膜區圓周介于二個同心圓之間，即可停止撒粉。此時實驗器的量程就適度大于被測直徑大約值，粉膜的密度恰到好處。然后按常規進行后幾步的操作，如果所形成的油膜面積比油酸溶液薄膜的最大擴展面積略有收縮，則實驗成功。由于所形成的單分子油膜輪廓并非圓形，仍然要用坐標紙測量其面積。如果撒粉過量導致氣膜區最大擴展直徑小于內同心圓，可在粉膜中心舀去少量痱子粉。

最后說明一下使用痱子粉的注意問題：要使用新開啟包裝的痱子粉，使用后要密封，以保證粉膜的擴張趨勢。畢業論文，被測大約值。（如果字數太多，這句可以刪去）

綜上所述，看似簡單的撒痱子粉的操作其實是實驗器量程的設計制作的過程，所以學生做油膜法測分子大小實驗，首先要進行實驗器的直徑量程的設計制作，這是整個實驗中最為關鍵的一步。畢業論文，被測大約值。新的實驗方法增大了學生的動手和動腦程度，并且有一定的趣味性，容易激發學生的學習興趣。

（參考文獻可以不要）

1陳守仁，工程檢測技術，中央廣播電視大學出版社，1984.

2夏艷萍，用油膜法估測分子的大小實驗技巧，物理通報，2010，（1）：93

篇(3)

一、用簡單器材做好實驗，培養學生的創新意識

做好物理實驗，對于物理學習是有很大幫助的，做好物理實驗是需要一定的物理實驗器材，但物理實驗有時是用簡單的器材就能說明問題，例如學習力的作用是相互的這部分內容時，就讓學生通過拍桌子感到手疼來體會。我經常用學生身邊的物品做實驗，如用鉛筆和小刀做壓強實驗，用雪碧瓶做液體壓強與深度關系的實驗，用汽水瓶做大氣壓實驗，用小藥瓶做物體的浮沉實驗，用水和玻璃做光的色散實驗等，這樣有利于培養學生的創新意識，即充分利用資源開發新產品。

二、創設實驗情景，培養學生的創新精神

（教學實例）在“變壓器”教學中，為了探索“變壓器原、副線圈匝數與電壓、電流的關系”時，設計了一系列小實驗先定性后定量研究。實驗步驟為：a. 利用可拆式變壓器，副線圈用漆包線繞成，并連接一個小燈泡，先加入一組線圈，請學生觀察小燈泡是否變亮；b. 再逐個增加副線圈的匝數，讓學生進一步觀察小燈泡是否變亮。此時學生的注意力充分集中，使燈變亮的欲望進一步加強，最后燈終于變亮了。在學生的情感意識中更加想知道“輸出電壓與匝數”到底是什么關系呢？接下來再與學生一起探索。實驗2步驟為：a. 利用可拆式變壓器實驗裝置，在原、副線圈二端各接一個電壓表；b. 記錄原、副線圈的匝數及兩個電壓表的示數；c. 改變原、副線圈的匝數再記錄兩個電壓表的示數；d. 根據數據分析請學生得出“電壓與匝數成正比”的規律。接下來進一步探索，實驗3的步驟為：a. 在實驗2的電路中接入二個電流表；b、測出各表的示數；c. 計算U1I1、U2I2的值，并提出問題為何U1I1＞U2I2呢？d. 進一步實驗，將可拆式變壓器的鐵芯向右移動，變壓器的輸出功率變得更小，從而說明實驗中總有鐵損、磁損，再抽象出理想變壓器的工作原理即U1I1=U2I2。這樣由實驗步步深入，層層設置問題情景，圍繞問題師生共同探索，有利于學生探索能力的培養。同時也符合高中生從定性到定量研究的認知規律。

三、精心創設探索性實驗，培養學生的創新能力

在教學時，精心創設探索性實驗，首先需要教師進行創新設計，包括教具設計，實驗層次的安排，問題的設置及解決的辦法等。比如在學“超重和失重”時，指導學生自己設計一個失重實驗裝置并觀察失重現象，有些學生找了一根繩子系一個小球，然后剪斷繩子，小球做自由落體運動；有些學生找了一個用過的易拉罐，在靠近底部的側面打一個洞，用手指按住洞口，在里面裝上水，移開手指，水就從洞中噴射而出；如果放開手，讓易拉罐自由落下，在下落過程中，水將不再從洞中射出，甚至有些同學還搜集了有關宇航員在太空中處于超重和失重狀態生活的資料……這樣，在實驗教學中，教師精心創設實驗，鼓勵學生用自己的頭腦思考問題，勇于探索，不斷創新。

四、創造機會多做實驗，養成勤動手的好習慣，培養學生的創新理念

學生實驗能力的培養是一項長期的工作，應貫串在整個物理教學過程中，只要有可能就讓學生參與。在課堂教師演示實驗中也要盡可能創造機會讓學生動手，如測定電源的電動勢和內阻實驗、摩擦起電實驗等就請學生做；將其中的一些演示實驗改成學生分組實驗如描繪小電珠的伏安曲線實驗、決定導體電阻大小的因素實驗等；做好教材中的小實驗；讓學生參與教師準備和整理實驗器材，使學生有更多的接觸實驗器材的機會，以便了解器材的性能、用途。處理好實驗性的習題，準備好相關的實驗器材，讓學生親自動手做，進行觀察，從中得出結論。總之增加學生動手的機會，有利于調動了學生學習的積極性。

五、盡量多做選做實驗，積極開展物理課外實驗，和學生一起共同創新，促進學生創新能力的發展

篇(4)

（江蘇省南通市第三中學，226000）

“電功”是初中物理探究式教學中較難駕馭的內容，難就難在要探究的因素多，尤其是有個“電阻”的因素在里面作?！姽Φ墓絎＝UIt中并沒有電阻R，但學生總是無一例外地提出電阻是影響電功的因素，而教師不敢輕易地否定它，既怕違背探究式教學原則，更怕犯科學性錯誤。于是乎，有的教師便耍起了“小聰明”：

【場景1】

師電阻的大小與電流有關系嗎？

生電阻的有無與電流無關，而與長度、橫截面積、材料有關。

師同學們，我們的用電器是已經制作好了的，你們說，它的電阻會變化嗎？

生不會。

師那么在探究影響電功的因素時，是不是可以不考慮用電器的電阻呢？

生可以。

……

【場景2】

師同學們，你們開動腦筋猜想，提出了影響電流做功的因素有電壓、電流、電阻、時間，這很好。由于時間的關系，我們今天用控制變量法探究電流與電功的關系、電壓與電功的關系。至于電阻與電功的關系，作為同學們課后探究性學習的作業，好不好！

生好！

……

這樣,就成功地繞開了電阻。這兩招屢試不爽。

可是有一次，我正想回避掉電阻時，幾個好問的“執著型”學生卻揪著不放：“老師，為什么不讓探究電阻對電功的影響，不是可以用控制變量法一一排除嗎？”“現在許多用電器的電阻是可變可控的，如亮度變化的臺燈……”毫無準備的我，尷尬萬分……

痛定思痛，我認真地備課，積極地實踐，終于攻克了“電功”這個堡壘。課堂上，精彩紛呈、迭起：

一、發現問題

首先演示：打開開關電燈亮，用電池連接小燈泡亮，給小電水壺通電一段時間后水沸騰……

接著介紹：這些都是電流做功的結果。然后提問：電流做功的多少可能與哪些因素有關呢？

學生小組討論后匯報，我同步

在黑板上記錄：共有電壓、電流、電阻、時間4個因素。

二、提出猜想

我讓學生展開猜想：上述因素與電功是什么關系？

給足時間討論后，各小組匯報，我同步將各種猜想整理于黑板上，共有如下10種：

（1）同等時間、同樣電流，電壓高則電功多。

（2）同等時間、同樣電流，電阻大則電功多。

（3）同等時間、同樣電壓，電流大則電功多。

（4）同等時間、同樣電壓，電阻大則電功多（亦有學生說電阻大則電功少，但人數少）。

（5）同等時間、同樣電流、同樣電壓，電阻大則電功多。

（6）同等時間、同樣電流、同一電阻，電壓高則電功多。

（7）同等時間、同樣電壓、同一電阻，電流大則電功多。

（8）同一電阻、同樣電壓、同樣電流，時間長則電功多。

（9）同等時間、同一電阻，電壓高則電功多。

（10）同等時間、同一電阻，電流大則電功多。

我未置可否，沒有急于糾正學生提出的“荒謬”猜想，而讓學生在其后的活動中自我糾正，同時教導學生互相尊重——因為這時已有學生對一些猜想表現出不屑一顧的神情，或躍躍欲試想批駁。我可不能讓他們搶先“發作”，因為，對這些猜想，我早設計了專門的處理程序。

三、評估猜想

在全班范圍內，由各小組派代表對10個猜想進行評價。短暫的“爭鳴”后，第5～7個猜想很快被淘汰，理由是：根據歐姆定律，電壓、電流、電阻三位一體，其中兩者一旦確定，則第三者也就確定，不會再變化，所以這3個猜想是偽猜想。而第8個猜想是不言自明的，第9、10個猜想實為同一種猜想。此時，黑板上只留下了第1～4個猜想和第9個猜想。

在評估猜想的過程中，學生的發言對其他學生的正面影響大大超越了教師的直接講解，這是由于角色轉換使學生的專注力

得以提升的緣故。

四、實驗設計

我提供多節電池、一個電壓表、一個電流表、不同規格的小燈泡等器材，讓學生設計能驗證猜想的電路。

學生在小組內暢所欲言、商討爭論，很快達成

如下共識：采用串聯電路，可讓用于比較的小燈泡電流相同，對串聯的小燈泡分別測量電壓和觀測亮度，就可以驗證第1個猜想；采用并聯電路，則各個支路電壓相同，對不同支路上的小燈泡測量電流和觀測亮度，就可以驗證第3個猜想（這與蘇科版初中物理九年級下冊提供的實驗設計是完全一致的）。

此后,學生對驗證第2個猜想的實驗設計相當有創意：用3個規格相同的小燈泡串聯，以保證電流一樣——前兩個“合并”，就成為大電阻的用電器（圖1中的虛線框）；后一個就是小電阻的用電器。很顯然，在這種情況下，電功與電阻成正比，既不需要電壓表，也不需要電流表，甚至不必做實驗，就能得出可靠的結論。

同樣，學生認為：這種方法也可用于對第4個猜想的驗證：如圖2，觀察兩個支路上燈的亮度。

我不失時機地對學生表示自己的欽佩和欣賞。

學生設計的第9個猜想的驗證方案最簡單：分別用2節電池和1節電池對小燈泡供電，觀察亮度。對此，有學生說不必操作，這也是不言自明的事情。我還是保持了沉默，未作裁決。

很顯然，上述5個實驗方案的設計，既滿足了學生的求知欲望，更激發了學生的學習潛能，這對學生的實踐能力和探究能力的培養

大有裨益。

五、實驗探究

各個小組按照討論得到的實驗設計，動手操作，驗證評估通過的猜想。其間，我加強巡視，觀察各個小組的協作程度，并實時指導實驗操作。全班基本完成實驗探究后，小組匯報，師生共同把結果整理在黑板上：

（1）電流相同時，電壓高則燈泡亮，說明電功多（實際是電功率大），第1個猜想成立。

（2）電流相同時，電阻大則燈泡亮，說明電功多（實際是電功率大），第2個猜想成立。

（3）電壓相同時，電流大則燈泡亮，說明電功多（實際是電功率大），第3個猜想成立。

（4）電壓相同時，電阻小則燈泡亮，說明電功多（實際是電功率大），第4個猜想不成立(實驗現象與猜想相反——原先大多數學生以為2個燈泡一定比1個燈泡亮，現實證明他們錯了)。

（5）電阻不變時，電壓高則燈泡亮，說明電功多（實際是電功率大），第9個猜想成立。

在此基礎上，我首先引導學生比較第1、2個猜想，學生恍然大悟：這原是一回事，電流相同時，電阻大的用電器分得的電壓多（即電壓值高）。繼續引導學生比較第3、4個猜想，學生發現這兩者也是一回事——電壓相同時，電阻小的用電器通過的電流大。經過分析、比較，學生明白了其中的原因。

我對學生在探究活動中的良好表現和取得的成績大大表揚了一番。

至此，一切水到渠成，我宣讀了結論：進一步的研究表明，如果將通過用電器的電流記作I，加在用電器兩端的電壓記作U，通電時間為t，電流對用電器所做的功記作W，則W＝UIt。

這個公式與5個猜想的實驗結果相容，我和學生都很滿意。

六、波瀾再起

有了公式W＝UIt，接著就是學以致用，讓學生做些練習。

忽然，有學生舉手說：“第2個猜想的表達式能不能直接用W=I2Rt？因為U=IR，所以W＝UIt=I2Rt?！边@又一次刺激起了學生的探究欲望——學生在初中物理中第一次接觸到帶平方的公式，顯得比較興奮。

這時，學生的思維異?；钴S起來。有學生提出：能不能說電阻不變，電功與電流的平方成正比？也有學生提出：在電阻不變的情況下，電功與電壓的平方成正比，能這樣說嗎？

我非?？隙ǖ馗嬖V他們：能！學生第一次接觸到3個可以連等、可以互換的公式，而且他們的探究成果就體現在公式里，怎能不興奮？

就在師生享受探究成功的歡樂時，有學生扔出一枚“重磅炸彈”，引發了軒然大波。他提出的問題是：雖然知道了電功的公式W＝UIt，但它只是關于電功的計算式，沒有回答“影響電流做功的因素是什么”的問題。

這大大出乎我的預料（當然更出乎其他學生的意料），教材上也就約定俗成地認為，電壓、電流和時間是影響電功的因素。

接著，他這樣陳述：影響電流做功多少的因素是電壓與電阻（及時間），電壓加在電阻上才有電流，有了電流才能對用電器做功，時間長則做功多。公式沒能回答這個問題，要將公式寫成

才是回答了這個問題。

沉默思索片刻后，我請他再復述一遍。

這次，他說得更加明白了：電壓是外因，電阻是內因，兩者結合才有電流，有電流就有電功，所以說電壓、電阻和時間才是影響電流做功的因素。

我除了佩服，還能有什么呢？真所謂“青出于藍而勝于藍”。至于公式W＝UIt的更廣泛、更深刻的意義，又何必現在就告之呢？等他們學習了電動機后，自然就明白了。

而探究式教學的魅力，不正在于此嗎？

需要說明的是，此次探究式教學，需要2節課（借用1節活動課）——表面上多用了時間，實際上不然，因為電流熱效應的探究過程也在其中了。

《教育研究與評論》（綜合版）

征 稿 啟 事

本刊綜合版面向大教育、立足高品位，主要發表以本土和當代教育為主體研究對象的文章，同時兼顧研究古今中外教育的學術論文、實證報告（包括田野工作報告）等，突出理論性、前瞻性、指導性和綜合性。

欄目設置如下：

（1）大家：教育家、教育學家或知名公共知識分子有關教育見解與主張的專稿。

（2）關注：聚焦和透視中國基礎教育現狀，尤其是基礎教育改革和探索的重大人物與事件。

（3）論衡：研究基礎教育的學校制度、教育管理、德育創新、課程開發、教學改革、教師專業成長等領域的學術佳作。

（4）情境：教育、教學、學校管理個案或案例的經驗研究、敘事研究或田野研究報告，注重描述性。

（5）視野：中外教育歷史的重要人物與事件的回眸與反思；中外教育經典和當代教育力作的推介、研讀與評論。

（6）語絲：來稿精彩片段摘登。

歡迎廣大作者賜稿！來稿請發至本刊投稿郵箱：yanxr@ppm.cn，勿寄個人，以免耽誤稿件審理。稿件必須是作者本人的原創性作品，短小精悍、文風清麗的佳作尤受歡迎；學術論文或實證報告一般不超過8千字，文后應附

參考文獻。

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論文關鍵詞：電工實驗室；安全意識；操作技能

“電工學”是很多工科專業學生的一門重要的專業基礎課，電工實驗室承擔著該門課程的實踐教學任務。在該實驗室中，大量使用著220V或者380V的市電交流電壓，其安全問題尤為突出。在該課程之前，工科大學生接觸的實驗教學應該是大學物理實驗，接觸的主要是36V以下的安全電壓，操作中如果出現問題，也不至于引起大的安全上的事故。但是進入電工實驗室后，學生開始接觸市電電壓，由于此時學生動手能力還比較薄弱，實踐能力較差，帶電操作會產生令人擔心的安全問題。教學過程中，安全問題總是在困擾著實驗教師和學生，影響了電工實驗教學的全面性和所能達到的深度。

一、電工實驗室的安全問題分類

電工實驗室的安全問題同其他類似實驗室一樣，分為兩個部分：實驗者的人身安全和實驗室設備安全。

1.實驗者的人身安全

在所有的實驗室中，實驗者的人身安全總是要放在第一位的。在電工實驗室中，實驗者的不安全隱患主要是觸電。根據觸電電流的大小不同，人體受到的傷害也不盡相同，從肌肉抽搐到灼傷、炭化，直至心臟停跳及死亡。所以在實驗室安全建設方面，防止觸電及觸電保護總是最重要的問題。

2. 實驗設備的安全

在保證實驗者安全的基礎上，實驗設備的安全也是非常困擾實驗室管理者的一個問題。在每學期的實驗過程中由于各種原因導致儀器、儀表、電源、元器件、開關的損壞現象都比較高。面對這一情況，教育部組織的高?；A課實驗室評估中，把電工實驗儀器的完好率要求僅定在80%這個較低的水平上。這個評估數據完全是對于電工實驗高損壞率的無奈。

二、影響實驗室安全的因素

1.安全意識問題

電工實驗室所有的實驗都是要由人來操作完成的，所以實驗者的安全意識對于實驗室安全起著至關重要的作用。根據2002年教育部的《學生傷害的損害賠償》第四條規定：學校舉辦者應當提供符合安全標準的校舍、場地，其它教育、教學設施和生活設施。因此，電工實驗設課應該“符合安全標準”。根據這一要求，現有的電工實驗室總是加裝了全套的安全保護措施，比如加裝漏電、開路、短路、過量程等保護裝置；直流穩壓電源采取過壓、過流、過熱保護等安全措施。甚至連學生使用的導線都換成了安全插頭式，根本沒有的金屬部分。所以雖然電工實驗室存在著對人體產生傷害的可能性，但是隨著各種安全措施的應用，實驗者在實驗室中基本上不會遇到嚴重的觸電事故。實驗室這樣長時間的安全運行，在實驗者的安全意識培養上產生了很大的負面作用。因為在實驗過程中，學生往往不會注意到這些幕后的措施，如果實驗教師也沒有向學生指出，那么學生就會想當然認為電工實驗是很安全的，這就造成學生的安全意識總是很低，因為他們看不到安全事故造成的后果，也就無法對工頻市電交流電產生“敬畏”的心理。這種情況造就了很多非?！按竽憽钡膶W生，他們在操作中基本沒有培養起安全意識，在畢業后的生產領域，這樣的學生會非常令用人單位頭疼。最極端的例子是企業向學校反映，一位畢業生在車間供電故障的情況下，非常“主動”地在沒有切斷輸入電壓的情況下準備拆卸車間用35kV變壓器，如果不是發現及時，其后果將不堪設想。

2.操作技能

實驗者在電工實驗室的操作技能包括對基本儀器儀表和器件性能和使用規范的了解；遵循組裝電路過程中的操作要求；線路故障的分析與排除等。如果實驗者的操作技能不合格，往往會對實驗設備造成很大的傷害。比如選擇錯誤測量電表的量程，在使用時非常容易引起內部部件燒毀；或者干脆就是錯誤使用電表，如將電流表和電壓表弄混，在市電220V或者380V的情況下，肯定燒毀。操作中的另一類錯誤主要體現在復雜線路連接錯誤上，比如電動機的降壓啟動控制，其電路非常復雜，連接錯誤很容易形成短路，造成斷路器跳閘，或者燒壞控制裝置觸點。

3.設備老化

設備老化也是影響實驗室安全的一個重要問題。比如在電源中，由于電壓或者電流旋鈕損壞，造成電壓或者電流不匹配，或者時間繼電器的老化造成控制電路無法正常工作等。

三、教學中采取的對應措施

1.演示違規操作的后果

針對學生中普遍存在的對實驗安全的麻痹思想，在教學中，使用了一種“事故教學方法”。具體來說，在教師的演示試驗中，預先設置電路中的一個錯誤，比如把一個電容放置在遠超過其額定電壓的電路中，工作一段時間后，由于電容器過壓產生爆裂，會有比較大的像爆炸一樣的聲音，這樣會使聽課的學生“嚇一跳”，給學生以非常深刻的印象。等到學生平靜下來后，再引導學生對電路進行詳細的分析，找出問題所在，進而改進電路，排除故障。這一方法中最重要的是要有非常明顯的故障現象，這樣才能給學生很深刻的印象。此外，教學中還可以搜集一些網絡上的人員觸電的視頻給學生放映，通過這樣看似“可怕”的視頻來給學生灌輸對電的“敬畏”的心理。同時還要對學生進行觸電急救方面的常識教育。通過這些方法可以使學生能夠主動地提高自身的安全意識，使學生在進行電工實驗時總是顯得很“嚴肅”。不過這種教學方法在實踐中對教師的心理素質也是一種考驗，應該由不同的教師進行適合自己的演示設計。

2.強調操作規范

（1）要求學生能夠正確識讀電氣原理圖。只有正確識讀電路圖，才能避免盲目接線，錯誤接線。具體做法是，實驗開始前要求學生通過對電路圖的解讀，能夠對各個元件的動作過程及其作用準確無誤地敘述，不發生任何錯誤。比如在電動機的降壓啟動控制電路中，要求學生能夠給出電路中每一個按鍵按下識圖中各個接觸器、繼電器的動作過程，作用，以及電路中的保護、電機的運行狀態等。此外還要求學生能夠在電路圖中正確區分主電路、控制電路等。

（2）訓練學生對電路進行檢測，避免發生事故。一般使用“電阻法”來在供電前排除故障，使用萬用表的電阻檔測量電路在各個狀態下的電阻，即連接兩根電阻表筆到待測量電路的兩端，然后逐一改變其中控制元件的狀態，來觀察電阻的變化，如有電阻數值與預期不符，則要分析原因，排除故障。這樣檢查完畢后，應該不存在短路情況，如果通電后電路不動作，或者動作與預期不符，則可使用電壓表測量各個元件電壓值是否與預期相符，進而排除故障。

（3）接線時要注意一些具體的細節。比如要嚴格區分相線和零線，保證開關安置在相線上；絕對不帶負載改變線路；在帶電操作中，身體絕不直接接觸線路中金屬部分，不管電壓多高多低；實用工具改裝線路時要避免同時接觸兩根導線頭；注意電壓表的并聯，電流表的串聯；在進行電機實驗時，絕對不準用身體觸碰旋轉中的電機轉軸、女生的長頭發必須盤起來等等。這些細節都需要在大量的實踐環節中不斷地要求學生注意，如有違反，教師需要予以嚴肅的批評。

（4）實驗中的團隊配合。實驗中每組學生需要統一對電路的認識，由一人主導，其他人配合。在連接簡單線路時由一人連接，其他人監督并配合，切忌幾個人七手八腳同時連接。對于復雜電路，可以將電路分成幾個模塊，分別連接，然后再組合，組合后，同組同學相互檢查對方連接是否正確。操作時要注意操作者之間保持一定距離。絕對禁止當一人正在操作線路時，其他人隨意打開電源。電源打開時一定要確認同組實驗者的狀態，保證安全的情況下才能加載電壓。

通過以上幾個方面的訓練，讓學生了解到，雖然電很可怕，有危險，但是只要規范操作，就完全能夠保證自己和實驗設備的安全。

3.加強設備的保護力度

國家教育法第七十三條規定：教育教學設施有危險，而不采取措施，造成人員傷亡或者重大財產損失的，要依法追究刑事責任。所以為了保護學生，保護實驗設備，需要大力加強安全防護措施。在實驗室的總的電源輸入部分，要加裝三相熔斷器、總控制開關、空氣斷路器、隔離變壓器等保險設備。確保低壓中性點接地，所有在故障情況下可能帶電的金屬部分，如電機外殼、各種儀器設備的金屬外殼等盡可能采取接零保護措施。但是為了不影響學生安全意識的培養，以上這些安全措施應該能夠讓學生直觀地看到、感受到。

四、實驗室運行中的安全管理

實驗室管理者在實驗室運行中應該確保各種安全條件正常，如保證實驗室房屋、水、電等線路設施規范，每次實驗前要通過檢查檢測保證實驗設備完好，安放位置合理。實驗室安全標志應該齊備、醒目，安全事故搶救設施完備。有完善的各種可操作的、詳細的管理制度，等等。在具體的實驗過程中，實驗教師一定要發揮好監督者的責任，應該提前試做實驗，找出可能發生的問題，實驗中重點觀察學生易犯錯誤的地方，提前做好準備，隨時進行干預。

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【關鍵詞】實驗能力；實驗方法；演示實驗；學生實驗；課外實驗

物理實驗不僅是物理教學的一種手段，而且是物理教學的一個重要組成部分，加強實驗能力的培養，對掌握解決問題的思維方法，培養嚴謹的科學態度，提高學生的動手能力、觀察能力，分析能力，培養創造能力，關系極大。下面從以下幾個方面談談加強實驗能力培養的途徑。

一、做好演示實驗，啟迪學生得法

實驗方法的學習是實驗能力發展的基礎。演示實驗既是傳授知識，又是展示實驗方法的過程。演示實驗對學生具有良好導向性和示范性。

（一）演示實驗要展示物理實驗的基本要求

物理實驗的基本要求包括實驗目的、實驗原理、實驗器材、實驗步驟 、注意事項等要求。教師在實驗時必須將這些內容清晰地展示給學生，通過展示使學生有目的、有順序地去觀察實驗，并逐漸掌握實驗的基本要求。

（二）演示實驗要學生展示實驗方法

演示實驗要堅持“直觀性、真實性、準確性、規范性”四個原則。在物理實驗教學中，堅持直觀性能引起學生深刻認識物表象，堅持真實性能培養學生科學意識，堅持準確性和規范性能培養學生的正確習慣和科學嚴謹的科學態度。同時要使學生逐漸掌握實驗的基本方法，如《用刻度尺測量長度》《用溫度計測水的溫度》《用電流表測電流》，這是直接測量法；《用天平和量筒定固體和液體的密度》《用電壓表、電流表測電阻》，這是間接測量法；在歐姆定律實驗采用的是控制變量法；還有直接觀察法、模擬法等。在實驗中，必須向學生展示這些方法，并對不同方法進行比較，使學生逐步掌握這些方法。

二、加強學生實驗，發展實驗能力

學生實驗是實驗能力開發的關鍵，學生實驗的過程是學生知識轉讓的過程。要提高學生的實驗能力，必須加強學生實驗。

（一）加強實驗前的學習指導

初中學生缺乏良好的實驗基礎，所以實驗前的指導尤為重要，其中包括：（1）指導復習有關章節的內容；（2）指導熟悉實驗目的、器材、步驟；（3）指導做好實驗前的預習題；（4）檢查實驗報告中的學習內容。

（二）實驗中的學生操作

學生實驗課是充分發揮學生主體作用的關鍵，只有讓其充分發揮 主觀能動性，放開手腳，大膽進行實驗，才能使學到的知識產生有效的轉化。教師在實驗時要巡回指導，督促學生糾正經常性毛病，如袖手旁觀、懶于動手、準備不足、手忙腳亂、急于求成、不守規則等，及時處理實驗中的疑難問題。初中物理學生實驗應由易到難，逐步提高，先安排趣味性強的制作實驗，培養動手能力，提高興趣。然后安排簡單的觀察實驗，以觀察現象為主，使學生知道要觀察什么、怎樣觀察。再做定量的驗證實驗，根據已有原理，通過示范，讓學生動手對規律進行驗證。最后安排設計性實驗。這樣便使學生的實驗能力逐步得以提高。

（三）重視實驗報告

實驗報告是學生素質形成的體現，是知識轉化 的外在表現，每次實驗都必須組織學生填寫實驗報告。開始可以先按課本要求，在老師的指導下進行；通過一段時間的培養，要逐漸要求學生獨立完成。教師對學生的實驗報告要及時批閱，及時講評，公正評價，并糾正實驗報告中帶普遍性的問題，鞏固實驗成果。

三、通過課外實驗活動，完善實驗能力

課外活動是課堂的外延和擴展，豐富多彩的課外活動，不僅能使 學生加深理解和鞏固學所學知識，而且可以擴大知識面，開闊眼界，對知識的轉化和良好的習慣培養都能起到較好的作用。

（一）課外小實驗、小制作絕大部分布置學生課外獨立完成，然后師生共同分析實驗和制作過程中的物理現象的規律

如研究雞蛋在鹽水中的沉浮、自制天平、自制比重計等。還有一部分則師生合作，學生自備部分材料，實驗室提供部分材料。如自制電鈴、樓梯電燈的開關電路等。學生在完成小實驗、小制作的過程中，不僅掌握了知識，同時也提高了實驗技能。

（二）課外活動還要結合教學內容，利用身邊的物品和容易找來的器材，充分發動學生動手，如利用可樂瓶做潛水艇模型，利用易拉罐制作土電話等

（三）為了提高學生對小實驗、小制作的興趣，讓學生感到自己的成果是被重視的，可以組織小實驗、小論文競賽以及小制作評比活動以進一步提高學生的實驗興趣

四、與練習和考試有機結合，提高對實驗理論的應用能力

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論文摘要:新課標指出:在義務教育階段，物理課程不僅應該注重科學知識的傳授和技能的訓練，而且還應口重視對學生終身學習愿望、科學探究能力、創新意識以及科學精神的培養使學生得到全面發展。課堂教學應從學生的需求出發，多方面激發學生的學習愿望，讓課堂充滿生機與活力。

在傳統的物理教學中，教師扮演著“執行者”和“傳聲筒”的角色，而學生卻被老師呆板的教學緊緊的裹住雙腳，禁錮住思維，造成他們在學習中圖圈吞棗、死記硬背，課堂如一潭死水，毫無波瀾。致使教師教的累，學生學的苦，甚至造成學生對物理這門學科的反感。新的課程理念要求以學生為主體，構建充滿生命活力的課堂運行機制。那么如何讓學生愿學、樂學，獲得滿足感和成功感，在輕松愉快的學習中得到發展呢?

1質疑而產生內需

“一個問題的產生，往往比解決這個問題更為重要”。初中的學生正處于好奇心較強的階段，他們思維活躍，具有強烈的求知欲，他們急于想去發現、去探究未知的領域。教師抓住這一特征，從學生的需求出發，把學生的需求作為教學的最終目的，在課堂上激發他們的問題意識，從而想去主動探求知識。如“阿基米德原理”一節的教學，一開始我做了一個小實驗，分別取一個小木塊和一個小彝塊放在水里，學生們發現木塊浮在水面上，鐵塊下沉了。針對這一實驗我讓孩子們大膽質疑，于是一個個精彩紛呈的問題就呈現在我們眼前:“木塊放在水里為什么浮在上面，而鐵塊放在水里卻下沉呢?”；“把質量相同的木塊和鐵塊同時放在水里又會是什么結果呢?”；“把體積相同的木塊和鐵塊同時放在水里又會怎樣呢?”。于是我順勢誘導:“既然同學們有那么多疑問，那你們今天愿意和我一起來探究其中的奧秘嗎?”，“愿意”“愿意”。同學們在好奇心的強烈驅使下，紛紛躍躍欲試。之后，老師再從學生的需求出發，帶領他們去解決心中的疑團，這樣學生學起來便會興致盎然。

“金無足赤，人無完人”，“智者千慮，必有一失”。我們還要教育學生對各種權威不盲從，大膽質疑，敢于提出自己的看法和觀點，敢于向權威說“不”。養成愛問“為什么”的習慣，用疑問的眼光看待各種現象，探究我們不知道的自然規律。如:對課本進行質疑，課本在編寫的過程中，考慮到學生的接受能力，有些概念、規律并不嚴密；對各種媒體進行質疑，有些報刊雜志經常犯一些科學錯誤，有意識讓學生發現并糾正；在習題講評中質疑，該題是否有漏洞，考查什么知識點···……。這樣一來，有助于學生養成良好的思維習慣，培養其創新精神。

2實踐中探尋真知

物理課是一門實踐性很強的學科，許多物理知識都需要學生親自動手去做、去實踐、去發現。呂叔湘曾說過:“教師只管講，學生只管聽，那是白講，是無效的勞動?！边@種教學只能使學生養成依賴他人的習慣，思維能力受到阻礙，教師要把教學的觸角延伸到學生的生活領域，讓知識經驗在動手實踐中形成。例如，過去學生在解答“檢查電路故障”這類習題時，往往感到比較困難，因此我設計了“爭做電氣工程師”探究活動:發給學生電池組、開關、電流表和電壓表各一個，好、壞小燈泡各一只，導線若干，并組成電路。要求學生或利用電流表或利用電壓表或利用導線來找出壞燈泡。只要有學生找出壞燈泡并說出了一種正確的方法，就授予“電氣工程師”獎牌。學生對此興趣頗高，當學生通過自己探索找到了一種或多種方法時，都異常興奮，心中充滿了成功的歡愉。通過實踐，充分調動了學生的學習熱情，滿足了他們的好奇心，抽象的理論知識也通過動手，得到了內化，并在其腦海里刻下深深的烙印。

3合作交流中拓展思維

雅斯貝爾斯曾經說過:“對話是真理的敞亮和思想本身的實現?！睂υ捠墙虒W中交往的主要途徑，課堂上的交流合作，促使學生在反復爭論、評價與論證中獲得真知。恰當的生生合作交流及師生的交流互動往往可以把問題引向深人。:

例如，在“物質密度”教學中，學生借助已有的經驗知道:水和酒精可由氣味鑒別，銅塊和鋁塊可由顏色鑒別；而對純水和鹽水、涂了白漆的銅塊和鋁塊的鑒別方法，我先引導學生進行猜想，通過有針對性的指導，使學生獲得解決問題的策略。有的學生提出用質量來鑒別涂了白漆的銅塊和鋁塊，理由是銅的質量比鋁的大。這時我讓學生測量桌上銅塊和鋁塊的質量，結果否定了上述猜想。問題出在什么地方?學生經過思考，很快發現:應該規定物質的體積。物體質量不僅和構成它的物質有關，而且還和物體的體積有關，在此基礎上，再引導學生假設:①同種物質的物體質量與體積有關:體積大的質量大，體積小的質量??；②同體積的不同物質的物體質量一般不相等。