電阻的測量

郭曉春

【摘 要】初中電學(xué)復(fù)習(xí)中，電阻的測量是重點也是學(xué)生遇到的難點。電阻測量的基本方法伏安法是其他測量方法的前提。把握這點，熟練使用歐姆定律及串并聯(lián)電路電流、電壓的特點就能輕松解決。而處理問題的過程也能很好地提升學(xué)生解決一系列歐姆定律的電學(xué)問題的能力。

【關(guān)鍵詞】電阻；電壓表；電流表；伏安法

初中物理電學(xué)復(fù)習(xí)中，有一個重要的實驗就是電阻的測量。復(fù)習(xí)時掌握了這個實驗的設(shè)計思路以及表達式的獲得過程，就基本對初中物理電學(xué)知識及計算的應(yīng)用熟練了。下面我們就來談?wù)勥@個實驗的設(shè)計以及獲得表達式的過程。

基本方法：伏安法。（如圖）原理：R=U/I

這是課本中測量定值電阻的基本方法。利用電壓表、電流表測量待測電阻兩端的電壓和通過的電流，滑動變阻器完成保護電路和多次測量求平均值的任務(wù)。而在此基礎(chǔ)上的變化才是考察學(xué)生對電路計算的掌握程度。

一、雙伏法

1.器材：符合要求的電源（電壓未知）、R（阻值已知）、R（待測電阻）、開關(guān)一個、兩塊電壓表、導(dǎo)線若干；請用以上器材測出Rx的阻值。2.分析：原理仍然是R=U/I。但因沒給電流表，不能直接測出電流。所以要想辦法測出通過Rx的電流是解決問題的關(guān)鍵。而解決問題的思路是：串聯(lián)電路中各處電流相等。所以將兩電阻串聯(lián)，分別測得各自的電壓就解決了問題。3.電路圖如下

由圖1得出的表達式：R=，公式中的就是電路中的電流。圖2得出的表達式為R，圖3表達式略。

二、雙安法

1.器材：符合要求的電源（電壓未知）、R（阻值已知）、R（待測電阻）、開關(guān)一個、兩塊電流表、導(dǎo)線若干。請用以上器材測出R的阻值。

2.分析：原理同上。與雙伏法不同，沒有電壓表，不能測出電壓，想辦法測出電壓是解決問題的關(guān)鍵。思路：并聯(lián)電路兩端電壓相等。所以將兩電阻并聯(lián)，分別測得流經(jīng)各自電阻的電流即可。電路圖如下：

或

由圖4得出的表達式：R=，公式中IR的就是電路兩端的電壓。圖5得出的表達式為R，圖6表達式略。

在雙伏法和雙安法的基礎(chǔ)上，如果增加一個開關(guān)，則通過開關(guān)的通斷，改變電壓表和電流表的測量關(guān)系，也能很輕松地完成未知電阻的測量。電路圖如下：

根據(jù)電路圖，在圖7中，閉合開關(guān)S斷開S，測得R與R的總電壓；閉合S斷開S，測得R端電壓。圖8與圖7相同。表達式同雙伏法中的圖2與圖3完全相同。但是這兩個電路圖中要注意的是不能將圖中的電壓表與開關(guān)S換位，否則會導(dǎo)致電壓表測量時又一次出現(xiàn)正負接線柱接反的錯誤。

或

同樣在圖9中，閉合S、S測得電路總電流I，斷開S閉合S測得流經(jīng)R的支路電流I。表達式同雙安法中的圖5相同。而圖10中分別閉合S、S測得各支路電流，表達式同圖4的相同。在以上的電路圖中均可在干路上添加滑動變阻器以達到保護電路和多次測量的目的。

三、利用電路圖完成未知電阻阻值的測量

同時在已知滑動變阻器最大阻值為R'或R的情況下，還可以利用下面的兩個電路圖完成未知電阻阻值的測量。

測量時，均采用將滑動變阻器的阻值調(diào)到最大讀出電表示數(shù)U、I，將變阻器阻值調(diào)為零讀出電表示數(shù)U、I的方法。其中實質(zhì)上U、I分別為電路中兩電阻串聯(lián)時的總電壓與總電流，且電路中電源電壓保持不變。圖11中由=寫出的表達式為：R=R'；而圖12中由I（R+R）=IR寫出的表達式為R=。

四、等效替代法

除了以上利用歐姆定律和串并聯(lián)電路電流、電壓特點求 核心素養(yǎng)是指通過學(xué)習(xí)一門知識所掌握的知識、技能、思維、情感、態(tài)度方面的基本素養(yǎng)，核心素養(yǎng)是學(xué)生將知識內(nèi)化成素質(zhì)的表現(xiàn)，也是在學(xué)習(xí)中所能達到的理想境界。物理核心素養(yǎng)是指學(xué)生通過基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)、實驗探究、自主思考所獲得的科學(xué)思維方法、推理及論證能力、探究意識，將物理核心素養(yǎng)融入初中物理教學(xué)，能夠促進學(xué)生探究能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生以物理角度科學(xué)地看待世界，因此，教師應(yīng)重視物理教學(xué)的核心素養(yǎng)建設(shè)，提高學(xué)生探究能力，讓學(xué)生領(lǐng)悟物理世界的魅力。

一、重視課本教學(xué)，奠定理論基礎(chǔ)

在新課標的倡導(dǎo)下，物理教學(xué)越來越重視對學(xué)生探究能力的培養(yǎng)，注重讓學(xué)生在自主探究、合作交流、實驗操作中獲取物理知識，教師也應(yīng)意識到，物理教學(xué)不應(yīng)矯枉過正。讓學(xué)生自主探究、大膽實踐的目的是好的，但自主探究的開展需建立在對所授知識掌握純熟、物理理論爛熟于心、深諳理論與實踐的基礎(chǔ)之上，自主探究是為了讓學(xué)生在課標要求基礎(chǔ)上進行拓展發(fā)揮，是為了讓學(xué)生獲得更全面、更深刻的知識，而不是無意義、無理論依據(jù)、缺乏目標及計劃的盲目試探。因此，為使學(xué)生精準理解物理學(xué)科基本素養(yǎng)，教師在進行物理教學(xué)時，應(yīng)首先帶領(lǐng)學(xué)生熟識課本知識、掌握基礎(chǔ)理論，引導(dǎo)學(xué)生在前人的基礎(chǔ)上驗證并拓展，讓學(xué)生明白物理探究是建立在理論基礎(chǔ)之上的。例如：教師在進行《壓強》的教學(xué)時，教師在鼓勵學(xué)生探究影響壓力作用效果的因素之前先讓學(xué)生從課本知識中掌握壓強的物理釋義，通過“人走在沙灘上為什么會留下腳??？”等生活實際現(xiàn)象帶領(lǐng)學(xué)生了解壓力即“垂直作用在物體表面的力”，壓強即“物體在單位面積上承受的力。”教師應(yīng)根據(jù)課本所給出的定義帶領(lǐng)學(xué)生深入剖析物理原理定義的嚴謹性，壓力是“垂直作用的力”而不是任何形式的力，壓強是物體在“單位面積”承受的力而不是全部面積，教師應(yīng)認識到，細致剖析理論能夠加強學(xué)生的理解，讓學(xué)生真正掌握理論才能在理論的基礎(chǔ)上探究而不犯錯誤。課本知識教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探索的同時幫助學(xué)生樹立尊重客觀事實、重視理論權(quán)威、實事求是的態(tài)度，促進學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、情境教學(xué)，營造探究氛圍

物理的學(xué)科性質(zhì)決定了物理教學(xué)絕不是簡單的知識、理論背誦及理解，探究是學(xué)生必須要具備的意識及技能，初中物理教學(xué)是學(xué)生對物理認識的形成階段，學(xué)生剛剛接觸物理學(xué)習(xí)，還不能了解物理學(xué)習(xí)與其他科目學(xué)習(xí)的差別，更遑論物理學(xué)所謂的探究為何物，教師在物理教學(xué)中的首要任務(wù)就是讓學(xué)生摘掉“門外漢”的帽子，帶領(lǐng)學(xué)生了解物理探究的意義，從物理探究中了解物理對人類世界發(fā)展所做出的貢獻。了解的過程不能是山崩地裂式地思想推翻及建立，教師應(yīng)讓學(xué)生在潛移默化的知識融入及情感滲透中樹立物理探究意識，情境教學(xué)法以溫和教學(xué)著稱，教師有目的地進行教學(xué)情境設(shè)計，學(xué)生不自覺地融入其中、自然而然地接受意識及情感滲透，久而久之，學(xué)生對物理的認識及探究意識根深蒂固，教學(xué)目標達成。例如：教師在進行《顯微鏡和望遠鏡》的教學(xué)時，通過情境代入法讓學(xué)生熟悉課堂目標，教師通過多媒體圖片向?qū)W生展示細菌、雪花及宇宙天體，接著教師通過提問引發(fā)學(xué)生探究的欲望，“同學(xué)們在日常生活中能看到這么精確的現(xiàn)象嗎？那么這些圖片中的現(xiàn)象是如何被觀察到的呢？”對于這種簡單易懂的問題，學(xué)生往往十分踴躍，對課堂不感興趣的同學(xué)也會忍不住加入討論，學(xué)生通過交流，得到“這些圖片通過顯微鏡與望遠鏡向我們展示”的結(jié)論，教師再讓學(xué)生思考“顯微鏡與望遠鏡能讓我們視野中的圖像產(chǎn)生什么變化呢？”情境引入在教師的多媒體展示及深入式提問中完成，學(xué)生也在情境教學(xué)中融入課堂環(huán)境。情境教學(xué)激發(fā)學(xué)生探究意識，讓學(xué)生認識到物理進步帶動科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進而拓寬人類視野、促進社會進步，物理核心素養(yǎng)的情感滲透也在情境教學(xué)中得以完成。

三、合作學(xué)習(xí)，在交流中探究

合作學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生物理探究能力的一個重要環(huán)節(jié)，在實際教學(xué)過程中，由于學(xué)生存在個體差異，學(xué)生認知世界的角度和能力會有不同，若能將學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的理解和方法集合起來，做到集思廣益，將會很大程度上增強物理學(xué)習(xí)的互動性，方便學(xué)生對物理知識進行深入理解，因此，在教學(xué)的過程中，應(yīng)充分發(fā)揮合作學(xué)習(xí)的最大效能，讓學(xué)生在合作交流中開拓眼界，培養(yǎng)學(xué)生的物理素養(yǎng)。例如：在進行《機械運動》的教學(xué)時，由于該章大部分內(nèi)容都需要兩人合作才能完成，因此，教師應(yīng)為學(xué)生劃分學(xué)習(xí)小組，借助小組進行合作學(xué)習(xí)。如：在測量長度、重量、平均速度及描述運動的快慢時，采取兩人合作的方式，將實驗操作與實驗結(jié)果記錄相結(jié)合，一人主導(dǎo)實驗角色，另外一人進行輔助和補充，同時兩人輪流互換角色，以減少動手學(xué)習(xí)過程中的錯誤率，做到人人探究、高效實驗。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)習(xí)能力不同，對知識的理解存在著偏差，因此，教師應(yīng)采取多人合作討論的方式糾正學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的偏差。針對本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容，選定某一課題，如：測量平均速度的注意點，讓小組成員輪流發(fā)表意見并進行討論，在這個過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生思想中的誤區(qū)并進行糾正。合作學(xué)習(xí)在交流與討論中促進學(xué)生整體物理水平的提高，學(xué)生在合作學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)物理學(xué)習(xí)的樂趣，激發(fā)學(xué)生探究動力。

四、實驗教學(xué)，在實踐中探究

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗貫穿初中物理的全部教學(xué)過程，實驗探究促進學(xué)生對物理原理的理解，培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)、增強探究能力，也應(yīng)當以實驗教學(xué)為載體，將物理實驗主題的確立、過程的設(shè)計、結(jié)果的得出等過程結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生在處理問題過程中的整體意識與局部意識。在教學(xué)的過程中，教師要注意盡量將課堂的主動權(quán)交給學(xué)生，學(xué)生在完成規(guī)定的學(xué)習(xí)內(nèi)容后自主進行其他內(nèi)容的探究，提高學(xué)生的動手實踐探究能力，培養(yǎng)其對物理學(xué)習(xí)的主動性。例如：教師在進行《電流和電路》的教學(xué)時，應(yīng)當將講解、動手、課外拓展結(jié)合起來。首先為學(xué)生進行實驗演示，講解串聯(lián)和并聯(lián)、電流的測量、串并聯(lián)電路的電流規(guī)律的相關(guān)注意點，讓學(xué)生對實驗過程有大體的了解。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會看圖、用圖，讓學(xué)生了解在測量電流的過程中需要注意的地方；其次，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自主進行實驗探究，完成實驗流程設(shè)計以及最終實驗結(jié)果的獲取，將課本內(nèi)容與具體的物理實驗結(jié)合起來，方便學(xué)生對基礎(chǔ)知識進行復(fù)習(xí)和深度學(xué)習(xí)；最后，在完成規(guī)定教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)將課堂主動權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生對日常學(xué)習(xí)中的猜想進行實驗探究，以確定猜想的正確與否，鼓勵學(xué)生對物理知識進行深度探究。實驗探究能夠促進學(xué)生動手探究能力的提升，學(xué)生思維拓展及解決問題的能力也會在實驗探究中得到鍛煉，從而促進學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

結(jié)語

物理教學(xué)是探究性的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生探究能力是在日常學(xué)習(xí)中逐漸培養(yǎng)起來的，教師應(yīng)注重在物理核心素養(yǎng)下不斷探索科學(xué)理論及有效的教學(xué)方法，讓學(xué)生在探究中形成科學(xué)思維及實事求是的學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進學(xué)生探究能力的不斷提高。

【參考文獻】

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