在“多用電表的原理”課堂中進(jìn)行開放性教學(xué)的嘗試

汪沛

(武漢市吳家山第四中學(xué) 湖北 武漢 430040)

高中物理課堂的開放性問題歷來是物理教師難以把握的問題．其原因之一是教師普遍覺得一旦放開便難以收回，學(xué)生可能提出各種千奇百怪的問題，若準(zhǔn)備不足，則可能使課堂出現(xiàn)“失控” 的狀況；原因之二是教師普遍覺得開放性課堂很浪費(fèi)時(shí)間，影響教學(xué)進(jìn)度．所以很多教師依然采用課堂以我為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式，就算開放也只不過是“點(diǎn)到即止”．

筆者認(rèn)為，教師首先應(yīng)該弄清楚“教”與“學(xué)”的關(guān)系，若學(xué)生從“教”中很難“學(xué)”到東西，那么“教”更多只是一種形式，沒有任何實(shí)質(zhì)的意義．而對(duì)于學(xué)生來說，“快樂的學(xué)”“主動(dòng)參與的學(xué)”“有成就感的學(xué)”顯然比“枯燥被動(dòng)的學(xué)”更容易讓他們接受．開放性課堂能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)參與意識(shí)，使他們充分享受學(xué)習(xí)帶來的樂趣和滿足感，同時(shí)也能從多角度、多側(cè)面、多方位地培養(yǎng)

學(xué)生的觀察和思考能力，以及舉一反三的發(fā)散性思維和操作能力．下面筆者以“多用電表的原理”課堂教學(xué)為例，談?wù)勛约菏侨绾螌?shí)施開放性教學(xué)的．

1 課前準(zhǔn)備

高中《物理·選修3-1》(人教版)第64頁用圖2.8-1展示出多用電表歐姆擋內(nèi)部的簡化原理圖．如圖1(a)所示，但該圖無法解釋歐姆表換擋以及歐姆調(diào)零的過程中內(nèi)阻的變化情況．為了探究其中的真正奧秘，筆者查閱了MF110型某電表廠制造的多用電表的內(nèi)部原理圖，其歐姆擋的簡化電路圖如圖1(b)所示，其中R1=13.6 Ω，R2=151 Ω，R3=1.67 kΩ，R4=14 kΩ．從以上原理圖中可以看出，歐姆表換擋過程中并非是按圖1(a)所示的調(diào)節(jié)R的阻值來達(dá)到換擋目的，而是通過并聯(lián)不同阻值的電阻來實(shí)現(xiàn)的．

圖1

當(dāng)歐姆表選擇某一倍率時(shí)，兩表筆短接，則干路電流為

(1)

其中

(2)

當(dāng)兩表筆間連接電阻Rx時(shí)，干路電流為

(3)

當(dāng)選擇“×1”擋倍率時(shí)，電路中的R1接入電路，外電路為R1與(R4+R0+Rg)并聯(lián)，歐姆調(diào)零之后，通過表頭的電流恰好等于其滿偏電流Ig，即

(4)

式中U為路端電壓．直接換至“×10”擋，電路中R2接入電路，因R2>R1，故路端電壓增大至U′，此時(shí)通過表頭的電流

(5)

由(4)、(5)兩式可知Ig′>Ig.

故每次換大擋后，流過表頭的電流會(huì)增大，而重新調(diào)零的過程就是調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R0的過程，只要將R0適當(dāng)調(diào)大，就能使Ig′=Ig．

2 課堂實(shí)施

在完成了“多用電表的原理”一課時(shí)后，可以增加一節(jié)開放性的研討課．

師：上次課我們學(xué)習(xí)了多用電表的歐姆擋原理圖[用投影儀將圖1(a)投影到屏幕上]，那么當(dāng)歐姆表從低倍率擋位換到高倍率擋位時(shí)，其內(nèi)阻將如何變化呢？請(qǐng)同學(xué)們思考后討論，并積極發(fā)表自己的觀點(diǎn)．

學(xué)生思考、討論后發(fā)言.

由教師統(tǒng)計(jì)甲、乙兩種觀點(diǎn)的支持率，然后將學(xué)生按其所支持的觀點(diǎn)分成兩大組，進(jìn)行自由辯論5 min.

師：正確的結(jié)論只有一個(gè)．下面我表明我的立場：我支持學(xué)生乙的觀點(diǎn)，即倍率越高的擋位，其內(nèi)阻越大．同學(xué)們能否以一種質(zhì)疑的態(tài)度從課本中所給的簡化圖里面跳出來，重新設(shè)計(jì)一下歐姆表內(nèi)部的原理圖，來證明學(xué)生甲的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的呢？請(qǐng)大家再進(jìn)行分組討論，然后發(fā)表自己的觀點(diǎn)．

學(xué)生分組討論、完成了設(shè)計(jì)后發(fā)言.

圖2

學(xué)生?。何也煌鈱W(xué)生丙的觀點(diǎn)(他拿起桌上的一塊多用電表，將背后的電池蓋拆開)．這塊表只安裝了一節(jié)干電池，怎么會(huì)有4個(gè)擋位呢？這說明歐姆表換擋時(shí)其電動(dòng)勢是不變的．我們組還沒想好電路圖應(yīng)當(dāng)怎樣設(shè)計(jì)．

學(xué)生戊：我認(rèn)為歐姆表從低擋位換到高擋位實(shí)質(zhì)是并聯(lián)了一個(gè)阻值更大的電阻，所以內(nèi)電路總電阻增大，而表頭應(yīng)當(dāng)在另一條支路上，故通過表頭的電流并不是干路電流．我們的設(shè)計(jì)圖如圖3所示.

圖3

其中R4>R3>R2>R1，所以每一次從低擋位換到高擋位歐姆表內(nèi)阻都增大．而對(duì)于同一待測電阻分別用高低擋位來測量時(shí)，通過表頭的電流為

其中R并為內(nèi)電路并聯(lián)部分的總電阻.

由上式可知，當(dāng)換到高倍率擋位時(shí)，R并增大，則通過表頭的電流I也將增大．這就能很好地解釋甲乙兩同學(xué)的矛盾了．

師：同學(xué)們的想法都非常好，讓我們真正感受到什么叫“撥云見日”．同學(xué)戊的回答非常全面，事實(shí)上歐姆表內(nèi)部的結(jié)構(gòu)簡化圖與同學(xué)戊所設(shè)計(jì)的非常相似[將圖1(b)投影到屏幕上]．在科學(xué)領(lǐng)域中，通過思想碰撞所產(chǎn)生的火花是最絢爛、最美麗的．大家下去以后可以就這些問題再展開研討，例如,在較小的擋位完成歐姆調(diào)零后，若直接換到較大擋位并將兩表筆短接，總會(huì)發(fā)現(xiàn)表頭的指針偏轉(zhuǎn)會(huì)超過其滿偏刻度，你們能根據(jù)圖1(b)探究其原因嗎？

3 課后反思

(1)通過本節(jié)課的開放性嘗試，使學(xué)生對(duì)閉合電路歐姆定律的內(nèi)容達(dá)到了從熟悉到深入理解運(yùn)用的效果．

(2)培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑權(quán)威，探究物理事實(shí)真相、實(shí)事求是的意志品質(zhì)．

(3)抓住教學(xué)環(huán)節(jié)中的某些點(diǎn)進(jìn)行開放性教學(xué)可以鍛煉學(xué)生的思維能力、分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒑献鹘涣髂芰σ约皯?yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力，使學(xué)生充分展現(xiàn)自我，真正轉(zhuǎn)變課堂中教師和學(xué)生的角色地位．

(4)使學(xué)生充分享受學(xué)習(xí)成果帶來的樂趣．

(5)開放性教學(xué)課要求教師必須在課前進(jìn)行充分的準(zhǔn)備，對(duì)課堂上可能會(huì)出現(xiàn)的問題和學(xué)生可能出現(xiàn)的狀況要有充足的準(zhǔn)備，能根據(jù)課堂的實(shí)際情況不斷調(diào)整和轉(zhuǎn)變自己的教學(xué)，始終以引導(dǎo)者的身份參與到學(xué)生的活動(dòng)中．

4 結(jié)束語

開放式物理課堂教學(xué)對(duì)學(xué)生而言是快樂的、有成就感的，是學(xué)生非常樂意接受的，也是符合物理教學(xué)改革發(fā)展方向的．希望有更多的物理教育工作者能投身其中，真正為學(xué)生開辟一個(gè)屬于他們的物理天地．

參考文獻(xiàn)

1 彭兆光.多用電表的幾個(gè)常見問題探秘.物理教師，2012(10):35～37