淺談“多用電表的原理”的教學(xué)處理

蔡麗芬

（江蘇省梅村高級(jí)中學(xué) 江蘇 無(wú)錫 214112）

在“多用電表的原理”這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，人教版課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教材《物理·選修3-1》是通過(guò)例題設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生并最終促成學(xué)生對(duì)知識(shí)的生成.而新課程也倡導(dǎo)：把知識(shí)結(jié)論告訴學(xué)生，不如設(shè)計(jì)活動(dòng)讓學(xué)生在探索中獲得；把技能要點(diǎn)告訴學(xué)生，不如設(shè)計(jì)活動(dòng)讓學(xué)生在實(shí)踐中獲得；把感受體會(huì)告訴學(xué)生，不如設(shè)計(jì)活動(dòng)讓學(xué)生在體驗(yàn)中獲得.所以筆者在這節(jié)課的設(shè)計(jì)中沒(méi)有按照教科書設(shè)計(jì)的教學(xué)方式，而是采用了以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作的方式開(kāi)展教學(xué)，通過(guò)設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)的問(wèn)題，使學(xué)生的探究活動(dòng)有序進(jìn)行，通過(guò)點(diǎn)撥、啟發(fā)使學(xué)生順利完成探究活動(dòng)，學(xué)生思維在整堂課中處于十分活躍的狀態(tài)，并且能積極主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，最終達(dá)到了良好的教學(xué)效果.

現(xiàn)將筆者對(duì)該節(jié)內(nèi)容的課堂處理情況作一展示與各位同仁探討一下.

1 教學(xué)流程

圖1 教學(xué)流程圖

2 以設(shè)計(jì)問(wèn)題為重點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)化

在教學(xué)過(guò)程中筆者設(shè)計(jì)了一系列驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，讓學(xué)生在問(wèn)題的探究中理解歐姆表的改裝原理，對(duì)歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刻度盤特征以及為何需要?dú)W姆調(diào)零等問(wèn)題有了初步的認(rèn)識(shí).

課堂引入的問(wèn)題設(shè)置如下.

問(wèn)題1：如何實(shí)現(xiàn)把小量程的電流表改裝成電壓表和量程較大的電流表？

問(wèn)題2：電壓表和電流表分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路中電壓和電流的測(cè)量，電學(xué)中還經(jīng)常涉及到的電阻又如何測(cè)量呢？

通過(guò)學(xué)生已經(jīng)掌握的電壓和電流測(cè)量?jī)x表的復(fù)習(xí)，自然過(guò)渡到電阻的測(cè)量，符合學(xué)生的認(rèn)知和思維.由此及彼，能否用與電壓表和電流表相似的方法測(cè)量電阻，從而引導(dǎo)學(xué)生思考.

課堂主體部分問(wèn)題設(shè)置如下.

問(wèn)題3：電流表是測(cè)電流的，表上指針指示的是電流，它如何跟電阻扯上關(guān)系（即如何通過(guò)電流的數(shù)值得到電阻的阻值）？

問(wèn)題4：同學(xué)們能否設(shè)計(jì)一個(gè)最簡(jiǎn)單的電路來(lái)將電流和電阻聯(lián)系起來(lái)？

問(wèn)題5：為了安全問(wèn)題，電路是否需要進(jìn)一步改進(jìn)？

問(wèn)題6：不同的電阻對(duì)應(yīng)不同的電流，那是不是每次測(cè)電阻我們還要用這個(gè)公式去算呢？能不能從電流表上一眼就看出來(lái)？

問(wèn)題7：將電流表改裝成測(cè)電阻的儀表后，要對(duì)原儀表盤重新刻度，重新標(biāo)度刻度盤首先要找到零刻度.電阻刻度盤的零刻度如何確定？

問(wèn)題8：如果電阻R為零時(shí)對(duì)應(yīng)電流表指針在如圖2所示的位置，這個(gè)重新標(biāo)度的刻度有沒(méi)有什么問(wèn)題？如何改進(jìn)？

圖2

問(wèn)題9：零刻度找到后，其余標(biāo)度又如何確定？

問(wèn)題10：回顧開(kāi)始課題：利用電流表設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的、可以直接測(cè)量電阻的儀表.到此我們真的成功解決開(kāi)始提出的問(wèn)題了嗎？

通過(guò)這一系列問(wèn)題的提出，引導(dǎo)學(xué)生不斷思考，使學(xué)生的思維一步步得以提升，從理論上尋求電表改裝的依據(jù)，到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)；從簡(jiǎn)單電路的不完善到細(xì)節(jié)的逐步完善；從電表零刻度的確定到其余刻度的確定；從分散元件組成的測(cè)量電路，到集中于一個(gè)表內(nèi)的簡(jiǎn)單測(cè)量?jī)x表.

課堂結(jié)尾問(wèn)題設(shè)置如下.

問(wèn)題11：能否利用電流表和隨溫度變化阻值變化明顯的半導(dǎo)體材料制作一個(gè)溫度測(cè)量?jī)x？

最后這個(gè)問(wèn)題的設(shè)置，希望學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)、方法有個(gè)融會(huì)貫通的應(yīng)用，掌握所有測(cè)量?jī)x表設(shè)計(jì)的一般方法.一節(jié)課雖然結(jié)束了，但還有回味的地方，有可以發(fā)散的地方.

3 以問(wèn)題解決為重點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)

針對(duì)課堂引入問(wèn)題，學(xué)生提出了諸如用伏安法、等效替代法等利用復(fù)雜電路測(cè)電阻的方法.此時(shí)教師提出研究課題：能否利用電表改裝中的核心部件——電流表設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的、可以直接測(cè)量電阻的儀表？

這里面其實(shí)包含著一種轉(zhuǎn)換思想，用一個(gè)物理量通過(guò)一定的關(guān)系，間接表示出另一個(gè)物理量.讓學(xué)生談?wù)勥@方面的體驗(yàn)，例如，沙漏，通過(guò)漏沙的多少來(lái)測(cè)量時(shí)間；測(cè)人體反應(yīng)時(shí)間，通過(guò)從釋放到抓住自由落體的尺子的長(zhǎng)度來(lái)得到；溫度計(jì)，通過(guò)液柱的長(zhǎng)短來(lái)反映溫度的高低……

學(xué)生體會(huì)了轉(zhuǎn)換思想后，根據(jù)前面學(xué)習(xí)的閉合電路歐姆定律找到了電阻和電流的關(guān)系，并設(shè)計(jì)出最簡(jiǎn)單的電路如圖3（a）.由于電流表的內(nèi)阻很小，從安全意識(shí)考慮，引導(dǎo)學(xué)生在電路中加個(gè)保護(hù)電阻R0，如圖3（b）所示.此時(shí)學(xué)生得出電流表示數(shù)I和電阻Rx的關(guān)系為

圖3

關(guān)于電阻零刻度的位置，學(xué)生可以理解的是，電阻Rx取值為零時(shí)，對(duì)應(yīng)電流表盤上的電阻刻度為零，但是由于電路中所有電阻都是定值電阻，可能導(dǎo)致電阻零刻度在如圖2位置，而根據(jù)閉合電路歐姆定律，其余刻度在電阻零刻度的左側(cè)，表盤利用率會(huì)比較小.最后學(xué)生思考討論出解決矛盾的方法就是：讓R0變成可調(diào)電阻，當(dāng)電阻Rx取值為零時(shí)，調(diào)節(jié)R0使電表指針能指在最右端，從而充分利用表盤.這就是需要?dú)W姆調(diào)零電阻的原因.

關(guān)于電阻零刻度外其他刻度的標(biāo)注方法，學(xué)生給出了兩種方案.方案一：取不同的電阻Rx的值，找到相應(yīng)的電流刻度所在處，進(jìn)而標(biāo)上電阻值；方案二：取電流表上原有的不同電流刻度，找到對(duì)應(yīng)電阻值是多少，進(jìn)而標(biāo)度電阻值.兩種方案教師都予以充分的肯定.

4 以動(dòng)手操作為重點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu)

理論分析都到位后，請(qǐng)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：根據(jù)黑板上最終的設(shè)計(jì)電路，如圖4所示，利用桌上提供儀器（小量程電流表、干電池、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線）自己動(dòng)手來(lái)改裝電流表，主要工作分三步：電路連接、調(diào)零、定標(biāo).

圖4

學(xué)生分組操作時(shí)，教師巡視指導(dǎo).最終大部分小組成功完成了操作，提供的成功作品是：標(biāo)有電阻刻度的電表表盤.有的小組是根據(jù)原有電流刻度線重新標(biāo)電阻刻度值的，有的小組是根據(jù)特殊電阻值找到電流標(biāo)度電阻值的.不管是哪種方式，學(xué)生都能從自己做出的表盤上看到，電阻表盤與電流表和電壓表表盤不一樣，是不均勻的，而且左密右疏.再引導(dǎo)學(xué)生從理論上分析原因得：電流和電阻的定量關(guān)系式是

可見(jiàn)，電流和電阻不是成正比關(guān)系.通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作到理論分析，學(xué)生對(duì)理解表盤刻度的不均勻特點(diǎn)是非常深刻的.

學(xué)生體驗(yàn)成功.請(qǐng)同學(xué)們用自己改裝好的裝置，分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)未知電阻的阻值，各組匯報(bào)測(cè)量結(jié)果.教師最后公布電阻的準(zhǔn)確值，同學(xué)們測(cè)量的結(jié)果與之非常相近.用自己改裝的表成功測(cè)量了電阻值，學(xué)生體驗(yàn)到了成功的喜悅.

圖5

最后由分散到集中，把電路中的電流表、滑動(dòng)變阻器、電池塞到一個(gè)表里，如圖5這才真正構(gòu)成了一個(gè)測(cè)電阻的最簡(jiǎn)單裝置——?dú)W姆表.實(shí)際的歐姆表就是在這個(gè)原理的基礎(chǔ)上制成的.

通過(guò)讓學(xué)生親自動(dòng)手改裝歐姆表，親手標(biāo)度歐姆刻度盤，使他們對(duì)歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、歐姆表的原理、刻度盤疏密分布等特征都有了更深刻的理解；讓學(xué)生用自己改裝后電表測(cè)電阻，體驗(yàn)電表改裝的成功，由此學(xué)生學(xué)習(xí)熱情更加高漲、學(xué)習(xí)興趣愈加濃厚.

5 教學(xué)反思

本節(jié)課采取設(shè)置驅(qū)動(dòng)問(wèn)題、師生互動(dòng)理論設(shè)計(jì)探究，最后學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)操作體驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程.課堂上師生交流氣氛活躍，學(xué)生課堂參與積極性高，思維活躍.學(xué)生在完成知識(shí)建構(gòu)的同時(shí)，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了小組互助合作精神，體驗(yàn)到成功的快樂(lè).

由于課程的相對(duì)開(kāi)放性，使這節(jié)名為“多用電表的原理”的課只完成了“歐姆表的原理”這部分主要內(nèi)容的教學(xué)，而電流表、電壓表和歐姆表的整合問(wèn)題將留待下節(jié)課討論.