基于初中學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)對(duì)動(dòng)態(tài)電路的研究

王巧麗 翁玉卒 陳倩

摘要：物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，就一線教學(xué)來看，實(shí)驗(yàn)不應(yīng)該僅僅停留于教師的演示實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵還在于學(xué)生的親身實(shí)踐，學(xué)生在上完新課后，周末在家及時(shí)對(duì)有關(guān)實(shí)驗(yàn)規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證，鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)、提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。本文主要研究學(xué)生周末在家自主完成電學(xué)實(shí)驗(yàn)來突破動(dòng)態(tài)電路的問題。

關(guān)鍵詞：初中學(xué)生;自主實(shí)驗(yàn);動(dòng)態(tài)電路

1、引言

最新提出的“雙減政策”要求減少學(xué)生的課后作業(yè)，可以適當(dāng)變筆試作業(yè)為動(dòng)口、動(dòng)手作業(yè)。物理教學(xué)不是一支粉筆，一款黑板就能解決的，更需要學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐來提升素養(yǎng)[1]。電路動(dòng)態(tài)分析題是初中學(xué)生物理學(xué)習(xí)過程中的一個(gè)難點(diǎn)，筆者通過以下例子來闡述如何用電流表和電壓表來進(jìn)行電路故障檢測(cè)。

①電流表無示數(shù)：（斷路）

電壓表無示數(shù)→電壓表并聯(lián)以外電路斷路

電壓表示數(shù)為電源電壓→與電壓表并聯(lián)的用電器斷路

②電流表有示數(shù)或變大：（短路）

電壓表無示數(shù)→電壓表并聯(lián)的用電器短路

電壓表示數(shù)為電源電壓→與電壓表并聯(lián)以外的電路短路

2、實(shí)例分析

2.1動(dòng)態(tài)電路中對(duì)電壓表、電流表示數(shù)的變化情況的分析

例1. 如題1，變阻器的滑片P向右移動(dòng)過程中，三個(gè)電表的示數(shù)如何變化？

分析： R2↑→R↑→I↓=I1↓=I2，R1一定→U1，U不變，U2↑.

因此：電流表示數(shù)減小、電壓表1的示數(shù)減小、電壓表2的示數(shù)增大。

對(duì)于課堂上教師的理論分析，學(xué)生在聽課當(dāng)時(shí)還是容易接受的，但是學(xué)生要想內(nèi)化為自己的知識(shí)還需要課后下一些功夫，學(xué)生周末在家自主連接電路對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究就是個(gè)不錯(cuò)的選擇。以下是學(xué)生1對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)后的探究過程：

變式1：如圖2，變阻器的滑片P向右移動(dòng)過程中，三個(gè)電表的示數(shù)如何變化？燈泡亮度如何變化？

分析：R2↑→R↑→I↓=I1↓= I2，R1一定→U1，U不變，U2↑，并且燈泡變暗。

因此，電流表示數(shù)減小、電壓表1的示數(shù)減小、電壓表2的示數(shù)增大、燈泡亮度變暗。

學(xué)生收獲：在自己動(dòng)手對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行探究過程中，對(duì)于滑動(dòng)變阻器和電表的連接方式更加熟悉了，為了看到更直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在電路中串聯(lián)了一個(gè)燈泡，可以看到燈泡亮度逐漸變暗直至熄滅。

2.2 動(dòng)態(tài)電路中對(duì)電路故障的分析

例2. 如圖3，所示連接好電路，閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)小燈泡L1和L2均不發(fā)光，電流表無示數(shù)?，F(xiàn)用電壓表檢測(cè)電路故障，用電壓表分別測(cè)得bc、de、af間的電壓為0V、3V、3V，由此可以判斷電路故障可能是（ ）

A.L1短路 B.L2短路 C.L1斷路 D.L2斷路

分析：題干中提到電流表無示數(shù)，則可歸結(jié)到電路故障的第①類情況，用電壓表進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)再根據(jù)有示數(shù)和無示數(shù)的情況，可以判定為L(zhǎng)1斷路。

對(duì)于半知半解的學(xué)生可利用周末時(shí)間在家進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)答案進(jìn)行倒推，以下是學(xué)生2在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以后的相關(guān)描述：

將整個(gè)電路看成一個(gè)圓周，在圓上任意取兩個(gè)點(diǎn)，可以將圓分成兩個(gè)部分，一部分包含電源，一部分不含電源，將各個(gè)器材按題干上的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分開，再按順序書寫下來，找出故障對(duì)象，具體分析如下：

（1）Ubc=0V

① L2→ 不含電源 →示數(shù)為0→正常

②開關(guān)+電源+電流表+L1 →包含電源→示數(shù)為0→不正常

（2）Ude=3V

① L1→ 不含電源 →示數(shù)不為0→不正常

②L2+開關(guān)+電源+電流表→ 包含電源→示數(shù)不為0→正常

（3）Uaf=3V

① 電源 → 含電源 →示數(shù)不為0→正常

②電流表+L1 +L2+開關(guān)→ 不含電源 →示數(shù)不為0→不正常

綜上所述，問題出在L1，并且是斷路。

學(xué)生收獲：雖然采取“半圓周”分析方法過程比較繁瑣，但是通過自己連接電路，再逐步排除，找到故障所在，這樣的印象非常深刻，也不單單是接受老師教授的知識(shí)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)常見的兩種電路故障可以掌握得更加牢固。

通過上述兩個(gè)練習(xí)題的講解和學(xué)生的進(jìn)步情況來看，教師的理論分析和學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生掌握動(dòng)態(tài)電路問題都有著不可替代的作用。實(shí)踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)：借助較大的教學(xué)資源優(yōu)勢(shì)、動(dòng)畫式的教學(xué)講解，以此提升電學(xué)教學(xué)工作有效性，完成物理電學(xué)的講解才更有利于因材施教的落實(shí)[2]。

3、結(jié)束語(yǔ)

本研究對(duì)動(dòng)態(tài)電路進(jìn)行分析和練習(xí)，相應(yīng)題目講解完后，帶領(lǐng)學(xué)生回過來反思，在反思中找到解決這類問題的方法，課后再引導(dǎo)學(xué)生利用周末時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)相關(guān)知識(shí)鞏固、深化、提高。由于動(dòng)態(tài)電路和電路故障分析題是初中學(xué)生物理學(xué)習(xí)過程中的一個(gè)難點(diǎn)，也是每年中考考查的熱點(diǎn)之一，這兩類題目對(duì)學(xué)生的綜合分析能力要求較高[3-4]。在平時(shí)的教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生自主完成一些電學(xué)實(shí)驗(yàn)，尤其是對(duì)動(dòng)態(tài)電路的探究，看似浪費(fèi)了一些時(shí)間，實(shí)則為解決中等偏難的題目打下夯實(shí)基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)過程中，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力、加深了學(xué)生對(duì)動(dòng)態(tài)電路和歐姆定律的理解、提高學(xué)生的綜合分析能力，進(jìn)而提高復(fù)習(xí)的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]周華珍. 小學(xué)科學(xué)自制教具及其應(yīng)用的實(shí)踐研究[EB/OL]，（2018-1-30）.

[2]任佳淵. 信息技術(shù)與初中物理整合——談對(duì)物理課堂習(xí)題有效教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐[J].數(shù)碼世界，2020（11）：118-119.

[3]中國(guó)教育科學(xué)出版社.九年級(jí)物理課本[M].北京：教育科學(xué)出版社，2013

[4]中國(guó)教育部.中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)[s].北京：北京師范大學(xué)出版社.2014.12