摘要：本文通过一道电学实验题的一题多解，很好地拓展了伏安法测电阻和伏安法测电功率的实验，这有利于在教学中引导学生灵活运用知识，培养学生从多角度、多途径寻求方案，让学生体验一题多解的乐趣，有利于培养学生的创新思维。
关键词：实验；一题多解；伏安法；创新思维
题目（2011年广东省佛山市中考物理试题）晓强同学想用伏安法测定额定电压为U0的定值电阻元件的额定功率。请你帮他完成以下工作：
（1）本实验的原理是_______。
（2）根据实验原理请你在框内画出实验电路图。
（3）晓强同学按设计好的实验电路图把相关的实验器材连接好，闭合开关后发现电路有故障，经检查发现是电流表（或电压表）坏了。请你在不增加实验器材的前提下，任选一种情况测定元件的额定功率。要求画出实验电路图。简述主要实验步骤并写出额定功率表达式。（已知滑动变阻器的最大阻值为R0）
这是一道利用电压表和电流表测定定值电阻额定功率的电学实验综合设计题。求解此类型题目的重要方法是：认真审题，弄清题意，针对自己所选的情况，根据题目所给的已知条件和相应电路状态的有关规律，画出实验电路图，根据欧姆定律，串并联电路特点，先求出定值电阻的阻值，然后利用电功率公式（或电功率推导公式）进行求解。本题第（3）问有两种情况，每一种情况中的电压表或电流表可以使用一次或多次，因此可以针对每一种设计的电路状态画图，简述主要实验步骤，求解出定值电阻的阻值后写出额定功率表达式。
本题的已知条件是：定值电阻，最大阻值为R0的滑动变阻器，还有伏安法测定定值电阻元件的额定功率中的所有器材，其中所蕴含的电源电压是恒定不变的。
本实验的原理是P=UI。伏安法测电功率的实验电路图如图1所示。
本题第（3）问有两种情况，每种情况分别有八种方案，八种方案中又分为两大类。
1.假设电流表损坏
1.1采用双伏法测量
方案一：
①按图2电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，闭合开关，读出电压表的示数为U1；
②再将电压表并联在滑动变阻器两端，读出电压表的示数为U2。
分析：电路中的电流为；定值电阻
则所测额定功率表达式：。
方案二：
①按图3电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，闭合开关，读出电压表的示数为U1；
②再将电压表并联在电源两端，读出电压表的示数为U2。
分析：电路中的电流为；定值电阻
则所测额定功率表达式： 。
方案三：
①按图4电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，闭合开关，读出电压表的示数为U1；
②再将电压表并联在电源两端，读出电压表的示数为U2。
分析：电路中的电流为；定值电阻
则所测额定功率表达式：。
1.2采用单伏法测量
方案四：
①按图5电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，断开开关，读出电压表的示数为U1；
②再将开关闭合，读出电压表的示数为U2。
分析：断开开关时，电路中的电流为；定值电阻
则所测额定功率表达式：。
方案五：
①按图6电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，断开开关，读出电压表的示数为U1；
②再将开关闭合，读出电压表的示数为U2。
分析：断开开关时，电路中的电流为；定值电阻
则所测额定功率表达式：
方案六：
①按图7电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，闭合开关，读出电压表的示数为U1；
②再将滑片P移至最左端，读出电压表的示数为U2。
分析：滑片P移至最右端时，电路中的电流为；定值电阻
则所测额定功率表达式：。
方案七：
①按图7电路图连接实验电路，将滑片P移至滑动变阻器中点处，闭合开关，读出电压表的示数为U1；
②再将滑片P移至最左端，读出电压表的示数为U2。
分析：滑片P移至滑动变阻器中点时，电路中的电流为；定值电阻。
则所测额定功率表达式：。
方案八：
①按图7电路图连接实验电路，将滑片P移至滑动变阻器中点处，闭合开关，读出电压表的示数为U1；
②再将滑片P移至最右端，读出电压表的示数为U2。
分析：根据两次移动滑片位置时，电源电压相等列方程， ，解得。
则所测额定功率表达式：。
2.假设电压表损坏
2.1采用双安法测量
方案九：
①按图8电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，闭合开关，读出电流表的示数为I1；
②再将电流表串联在滑动变阻器中，读出电流表的示数为I2。
分析：定值电阻两端电压为U=I2R0；定值电阻
则所测额定功率表达式：。
方案十：
①按图9电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，闭合开关，读出电流表的示数为I1；
②再将电流表串联在电源中，读出电流表的示数为I2。
分析：定值电阻两端电压为U=(I2-I1)R0；定值电阻
则所测额定功率表达式：。
方案十一：
①按图10电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，闭合开关，读出电流表的示数为I1；
②再将电流表串联在电源中，读出电流表的示数为I2。
分析：定值电阻两端电压为U=I1R0；定值电阻
则所测额定功率表达式：。
2.2采用单安法测量
方案十二：
①按图11电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，断开开关，读出电流表的示数为I1；
②再将开关闭合，读出电流表的示数为I2。
分析：定值电阻两端电压为U=(I2-I1)R0；
定值电阻
则所测额定功率表达式：。
方案十三：
①按图12电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，断开开关，读出电流表的示数为I1；
②再将开关闭合，读出电流表的示数为I2。
分析：定值电阻两端电压为U=I1R0；定值电阻
则所测额定功率表达式：。
方案十四：
①按图13电路图连接实验电路，将滑片P移至最右端，闭合开关，读出电流表的示数为I1；
②再将滑片P移至最左端，读出电流表的示数为I2。
分析：根据两次移动滑片位置时，电源电压相等列方程，I2R=I1R0+I1R，解得定值电阻；
则所测额定功率表达式：。
方案十五：
①按图13电路图连接实验电路，将滑片P移滑动变阻器中点处，闭合开关，读出电流表的示数为I1；
②再将滑片P移至最左端，读出电流表的示数为I2。
分析：根据两次移动滑片位置时，电源电压相等列方程，，解得定值电阻；
则所测额定功率表达式：。
方案十六：
①按图13电路图连接实验电路，将滑片P移滑动变阻器中点处，闭合开关，读出电流表的示数为I1；
②再将滑片P移至最右端，读出电流表的示数为I2。
分析：根据两次移动滑片位置时，电源电压相等列方程，，解得定值电阻；
则所测额定功率表达式：。
需要说明的是，方案七、方案八、方案十五以及方案十六虽然由于滑动变阻器中间值不准确，但在有限条件的探究实验中也是几种有创新意义的设计方案。
综上所述，此实验题是从多角度、多途径寻求方案。通过分析，学生不仅对欧姆定律、电功率、串并联电路特点等知识加深理解，而且很好地拓展了伏安法测电阻和伏安法测电功率的实验，使学生对知识应用更灵活、更具体，提高了解决问题的能力。同时，这种一题多解的方案，大大活跃了学生思维，提高了学生的学习兴趣和学习积极性，培养了学生创新能力和自主能力学习的好习惯，使学生在学习过程中获得了成功的愉悦。