從一道課本例題的優(yōu)化解答到改進中學物理課外作業(yè)的研究

陳愛兵

在教學過程中，發(fā)現(xiàn)高中物理選修3-1（人教版2010年4月第3版）第76頁例題1的說法值得商榷，解法值得優(yōu)化。

（下面是課本中的例題1）

例題：如圖，一個火警報警裝置的邏輯電路圖。Rt是一個熱敏電阻，低溫時電阻值很大，高溫時電阻值很小，R是一個阻值較小的分壓電阻。

1.要做到低溫時電鈴不響，火警時產(chǎn)生高溫，電鈴響起。在圖中虛線處應接入怎樣的元件？

2.為什么溫度高時電鈴會被接通？

3.為了提高該電路的靈敏度，即報警穩(wěn)定調(diào)的稍低些，R的值應大一些還是小一些？

第3問的解答中提到“X點的電壓就是已經(jīng)降得足夠低時”中的電壓一詞在此處感覺不妥，對于某點而言，我們應該改成“在該點的電勢”，而不是說成“電壓”。

在本冊第一章第4節(jié)“電勢能與電勢”中明確說明“電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值叫做這一點的電勢”，即電勢為相對于某一點而言的。第5節(jié)“電勢差”中定義為“電場中兩點的電勢的差值叫做電勢差，即兩點的電勢差值”，此處的電壓也就是我們通常說的“電壓”。

所以此處應該有兩種較為準確的說法：（1）把X點的“電壓”改為X點的電勢；（2）把X點的電壓改為X、P間的電壓。這樣就顯得更加貼切些，從而避免了對電勢、電壓概念的誤解。

關(guān)于此題的簡便、優(yōu)化解法：

為了提高靈敏度，即電路在溫度還沒有升高到很高時，報警電鈴即已響起，此時Rt比原來電阻大時響起，而要得到此現(xiàn)象，發(fā)生相同的效果，只需把R調(diào)節(jié)大一些，這樣根據(jù)分壓原理，X、P間可以達到與原來電鈴響起時的電壓，或者說X點達到了與電鈴原來響起時的電勢，即達到電鈴響起時的電阻。

同樣，在很多物理課外練習中，常含有光敏電阻等半導體元件的習題，我們可以可以采取同樣的解答方法，優(yōu)化和快速地解答課后習題。

例如有這樣的一道課后習題：敘述含光敏電阻的控制電路工作原理。

解析：由于白天光的強度大，光敏電阻RG阻值小，接入斯密特觸發(fā)器輸入端A的電勢低，則輸出端Y輸出為高電平，加在發(fā)光二極管LED兩端為反向電壓，所以發(fā)光二極管不導通；當光線暗到一定程度時，即光的強度較弱，RG阻值增大，當RG阻值增大到一定值時，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電勢上升到1.6V，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，此時加在發(fā)光二極管LED上的電壓為正向電壓，即發(fā)光二極管LED導通發(fā)光，路燈亮，達到路燈白天自動熄滅，夜晚自動開啟的作用。

在實際應用過程中，常常根據(jù)不同季節(jié)，想在天更暗時路燈才會亮，則需要把R1的阻值調(diào)大些，使斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓達到某個值（如1.6V），達到天色更暗時路燈才亮的效果。

可見，課本例題的清晰解答，可以優(yōu)化課后作業(yè)的效率。