初中物理电学STS综合计算题教学研究

王志星

摘 要：初中物理教学中，越来越多的出现了综合性很强的试题，以前那种纯理论的内容少了，注重的是学生实际解决问题的能力，就是理论结合实践，考察的是学生运用知识的能力、实际动手的能力，因此STS试题的比例越来越大，对学生的考察面十分的广，当然这对教师的教学要求也是一个考验。本文就结合电学这一章的教学内容，和大家谈谈这方面的教学。

关键词：电能；效率；节能减排

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2016）32-0184-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.32.118

STS试题近年来成为了中考试题发展的一个方向，这种题有时候是在一定的情境下分析做的，如果离开了当时的情境就无法完成；有的时候跨学科性很强，如果仅仅利用物理知识，没有办法计算；有的时候还带有问题性，是让学生自己去观察、研究，问题和实践要结合起来，只依靠书本理论，是无法获得准确数据的；有的时候这种题型很开放，如果学生平时不认真训练，很难掌握方法，因为这种试题的答案不是唯一的，是多种多样的，可以说非常的灵活。最近几年，STS试题在中考试卷里的比例在加大，花样在翻新，鉴于此种情况，本文对近年各省中考电学综合计算题中出现的部分STS试题进行解析，以期帮助学生更好地把握这类题型。

一、电能及其效率问题的教学

电能是初中物理课本内容的重点，也是难点，因为电能看不见摸不着，讲起来抽象，学生理解起来也是一样的抽象难懂。为了说明这个问题，我举例来说。比如：当前城镇化建设进程中，在一些场馆和楼房建设工地上，常见到一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分。假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻0.5Ω。在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作25s，把质量为3t的重物吊起22m（g取10N/kg）。在这道题里，出卷人的目的只有三个，即电功的计算、机械效率、焦耳定律。就以电动机吊起重物过程中消耗的电能来说，就是对电能的基本概念理解的一次具体运用。具体怎么让学生解答，根据公式W=Pt，消耗的电能就轻而易举的计算出来，无需要很多的步骤。如果测试卷里在问：电动机正常工作过程中线圈产生的热量是多少，可以根据公式I=可求电动机正常工作时的电流，线圈产生的热量根据公式Q=I2Rt就能计算出。假如进一步问：该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率是多少？教师就要详细讲解了，已知电动机消耗的电能和产生的热量，二者之差就是对电能转化成的机械能，利用W有=Gh可求克服物体重力做的有用功，最后利用公式η=求出机械效率。线圈电流产生热量即该“塔吊”本身消耗的电能为W1=Q=1.25×105J，所以“塔吊”电能转化为机械能的总量，即机械部分所做的总功为：

W总=W﹣W1=9.5×105J﹣1.25×105J=8.25×105J

该次起吊过程中“塔吊”机械部分机械效率：

η=×100%=×100%=×100%=80%

通过以上的分析我们可以看出，此题考查的内容十分详细，如果学生对公式不能熟练掌握就没有办法去解答考卷中的问题。所以教师在平时的训练中，要将消耗电能、产生热量、物体的质量一定要一一讲清楚，不然学生在计算的时候就把他们之间的关系搞混了。问题的关键还是要把公式及其变形后的含义弄明白，只有明白了方能灵活运用，否则就是机械的学习。在这众多的问题中求物体做的总功是难点，也是本题的重点，因为不光要求计算准确，还要及时将单位换算过来。很多学生就是因为没有将单位及时换算过来，到了这一步就计算错了，是很可惜的。

二、电功与热量的综合计算的教学

电功在我们的生活中常见的一个知识问题，大大小小的电器都在使用，家里的电灯、电饭煲、电视机等，但是很多人对这些电器的工作原理知之甚少。物理课本就讲这方面的知识，因此这方面的知识实用性非常强，学生一定会感兴趣。比如有这样一道题：自动饮水机已经普遍用于车站、学校等公共场所，它的简化电路图（略去），电热丝电阻分别为R1、R2，请根据说明书提供的信息计算（水的密度ρ水=1×103kg/m3，水的比热容C水=4.2×103J/kg℃）。如果我们要计算这样一个问题：如果饮水机处在“加热”状态下正常工作，电热丝所产生的热量有80%被水吸收，饮水机的热胆装满水，水温由20℃加热到90℃，需用多长时间？那么该如何解答呢？首先要理清思路，那就是把电能转化为热能的能量，水在这一过程中吸收热量，因此他们之间的关系是“等价”的，即以此为依据列出两者的关系式，关系式列出来了，就好计算了。所以要给学生讲清楚问题的关键所在。

本题是有关电和热的综合计算题，要告诉学生根据电功和热量的计算公式进行综合计算，不能分割开来计算。教学中我发现很多学生。对这一类的习题，往往是开头还是对的，计算到中间或者是最后的一步就错了。出现这样的错误的关键还是对计算公式的理解不是很透彻，对相关概念的理解马马虎虎，所以在教学中反复强调，才能熟练掌握。

三、电能与新能源及节能减排的教学

节能减排是当今世界的难题，也是头等大事，是世界各国亟需解决的问题。我们在教学中要给学生及时灌输环保的理念，以保护我们的家园，保护我们生存的环境。还是举例来说。某环保局研究表明：“PM2.5来源中，机动车的排放占33.1%，排第一位，燃煤污染排放占第二位”。“减少污染排放，还我一片蓝天”成为每一个公民的责任。那么我们怎么应对这一问题呢？我们高台县当地政府积极引进太阳能发电，前后引进5家公司，在高崖子滩上建设起了东西80千米南北5千米的光伏发电基地，就是最好的例子。在环保的同时，我们也看到，离光伏发电基地不远的地方，还有高污染高排放的焦炭厂在大量的排放污染物，烟尘滚滚遮天罩地。在每个村社，都架设有太阳能路灯，县城的主干道都是太阳能路灯。到底环保不环保，让学生通过实际计算调查研究，自己得出答案，是最好的办法。

从理论上说，高台城里的路灯用新型环保（无汞）LED节能灯，将电能直接转化为光能，所以从能的转化角度可分析LED灯较白炽灯节能的原理。太阳能光电板的转换效率16%；照明时间12小时。那么从中可以看出，转化的电能是太阳能光电板接受的太阳能的16%。而白炽灯发光时，电能转化为内能，内能一部分转化为光能，一部分散失。由于灯丝温度很高，损失的内能较多；而LED灯发光时，电能直接转化为光能，没有内能损失，所以，LED灯比白炽灯节能。

STS综合计算题的教学，涉及的内容比较广泛，所以在教学中务必要引起大家的重视，以提高学生的综合能力的运用，提高教育教学的质量。

[责任编辑 吴海婷]