初中物理“短路”實驗的一點改進

韋 超

(重慶市永川區(qū)教育科學(xué)研究所，重慶 402160)

在初中物理學(xué)習(xí)中,“電路”是一個非常重要的基本概念,“電路”的學(xué)習(xí)既是加強對“電流”的理解和應(yīng)用,也是后續(xù)學(xué)習(xí)“串聯(lián)和并聯(lián)電路”的基礎(chǔ),人教版和上科版教材都安排在9年級電學(xué)知識的第2節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)．學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中是第一次學(xué)習(xí)連接電路,第一次學(xué)習(xí)畫電路元件符號,第一次學(xué)習(xí)畫簡單的電路圖．教材通過讓學(xué)生自己動手連接一些簡單電路從而認識電路的組成部分,進而了解電路和3種狀態(tài):通路、斷路和短路．但學(xué)生對“短路”的認識始終是比較模糊和抽象的,凸顯出“短路”是本節(jié)學(xué)習(xí)的一個最大的難點,表現(xiàn)有兩個方面:一是學(xué)生無法識別電路的短路狀態(tài);二是連接電路操作時常有短路發(fā)生．

在義務(wù)教育教科書人民教育出版社9年級《物理》(2013年6月版)第39頁對短路的表述:直接用導(dǎo)線將電源的正、負極連接起來,這種情況叫做短路．電源被短路,電路中會有很大的電流,可能把電源燒壞,這是不允許的．

在義務(wù)教育教科書上?？萍汲霭嫔?年級《物理》(2013年6月版)第65頁對短路的表述:不經(jīng)過用電器而直接將電源兩極用導(dǎo)線連通的電路．短路時,電流很大,會燒壞電源和導(dǎo)線．在生產(chǎn)和生活中若發(fā)生短路,輕則用電器不工作,重則會引發(fā)火災(zāi)．所以,一般情況下短路是絕對不允許的．

各種版本的教材中都提到了電路發(fā)生“短路”時,電流很大,會燒壞電源和導(dǎo)線,還配插圖以示導(dǎo)線起火了．但由于學(xué)生認知的時序性,對“電流很大”沒有直觀的認識,對導(dǎo)線因電流大而“燃燒”起來更沒有直觀的因果聯(lián)系;由于學(xué)生生活經(jīng)驗的缺乏,對家庭電路中的短路現(xiàn)象也基本沒有印象,所以“短路”這一難點內(nèi)容必須要通過實驗才能有效突破．教師們在教學(xué)中一般設(shè)計有以下幾種實驗:

(1) 1節(jié)干電池短路點燃口香糖包裝紙:本實驗的優(yōu)點是來實驗材料源于生活,缺點是實驗效果的穩(wěn)定性差,經(jīng)常出現(xiàn)不能點燃的情況．

(2) 用蓄電池短路燒斷細銅線或點燃附著在細銅線上的棉花:優(yōu)點是實驗效果明顯,成功率高,缺點是實驗過程太快,細銅線被瞬間燒斷或棉花被瞬間點燃,學(xué)生缺少對實驗過程的感受和體驗．

(3) 在生活用電電路中接入保險絲演示“短路”:優(yōu)點是實驗視覺感觀效果較強,并伴隨著聲音,缺點是實驗過程存在有安全隱患,一是電壓超出安全電壓,二是保險絲燒斷時容易發(fā)生“飛濺”傷到學(xué)生．

筆者通過多次實驗,對用蓄電池短路燒斷細銅線的實驗做了如下改進.

實驗器材:新干電池2節(jié),電壓為12 V的蓄電池1個,額定電壓為12 V的燈泡一盞,開關(guān)1個,細銅線約20 cm(用規(guī)格為4 mm2的7芯銅絞線,取其中一股),棉花適量．

實驗步驟:

(1) 將細銅線的一半纏繞適量棉花并繞制螺旋狀,另一半保持直條狀,做成自制銅線,如圖1．

(2) 將燈泡、干電池、自制銅導(dǎo)線和開關(guān)組成電路,閉合開關(guān),觀察燈絲發(fā)光情況(燈絲微紅)和自制銅線發(fā)生的現(xiàn)象(無任何現(xiàn)象發(fā)生)．

(3) 將燈泡、蓄電池、自制銅導(dǎo)線和開關(guān)組成電路,閉合開關(guān),觀察燈絲發(fā)光情況(燈泡正常發(fā)光)和自制銅線發(fā)生的現(xiàn)象(無任何現(xiàn)象發(fā)生)．

(4) 將燈泡短接,閉合開關(guān),觀察燈絲的發(fā)光情況(燈絲不發(fā)光)和自制銅線發(fā)生的現(xiàn)象(先是直銅線發(fā)熱至紅熾狀態(tài)保持約3s,如圖2;然后棉花燃燒起來,如圖3;至細銅線被燒斷,如圖4),斷開開關(guān)．

圖1

圖2

圖3

圖4

實驗的創(chuàng)新點:

(1) 選擇了新干電池和蓄電池等不同的電源接入電路,觀察燈泡的發(fā)光情況和自制銅線的發(fā)熱現(xiàn)象,從燈泡的發(fā)光情況和自制銅線的發(fā)熱現(xiàn)象可以間接感知到電流是有大小的.本實驗中燈泡正常發(fā)光時電路中的電流比燈絲微紅時的電流大,燈泡短接時電路中的電流比正常發(fā)光時的電流大．

(2) 通過選擇粗細合適的銅線,延緩了短路時燃燒起火的時間,細銅線可以保持約3s的紅熾狀態(tài),使學(xué)生們看清了銅線發(fā)熱而至紅熾狀態(tài)的過程,然后引燃了棉花．實驗也同時為后面“電熱”的學(xué)習(xí)作好了情景上的鋪墊．

參考文獻：

1 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準[S].北京:北京師范大學(xué)出版社，2012.

2 彭前程.義務(wù)教育教科書九年級物理[M].北京:人民教育出版社，2013.

3 廖伯琴.義務(wù)教育教科書九年級物理[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，2013.