滑動變阻器在《科學(xué)探究：歐姆定律》實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

李波

一、背景分析：

隨著新課程改革的深入，物理課作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，應(yīng)注重學(xué)生在親自動手實(shí)驗(yàn)過程中，探究科學(xué)現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展的過程，認(rèn)識科學(xué)現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展的機(jī)理，增強(qiáng)動手能力，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣.要順利完成實(shí)驗(yàn)，科學(xué)探究的前提是了解儀器元件的性能，正確的使用。正確使用不僅是順利實(shí)驗(yàn)的保證，也是正確得到結(jié)論的前提，養(yǎng)成科學(xué)探究學(xué)習(xí)新儀器新物品的習(xí)慣，也是我們應(yīng)該有的教學(xué)任務(wù)。電流I、電壓 U和電阻 R以及滑動變阻器，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過，但要探究三者之間的關(guān)系，在探究過程中，滑動變阻器琪怎樣的作用，是本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)。

二、案件描述

歐姆定律是電學(xué)中最重要的定律之一，學(xué)生通過對電壓、電流、電阻及滑動變阻器的學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道如下內(nèi)容：電流是電荷的定向移動形成的;電壓是形成電流的原因;電阻是導(dǎo)體對電流的阻礙作用;滑動變阻器靠改變接入電路中的電阻絲的長度來改變電阻，起到保護(hù)電路和在電路中起到調(diào)節(jié)電流和電壓的作用。在了解這些基礎(chǔ)上，學(xué)生自然想了解電流I、電壓 U和電阻 R三者之間到底存在什么關(guān)系。因此在教學(xué)中，我充分利用學(xué)生已有的知識導(dǎo)入新課，對電流，電壓，電阻之間關(guān)系進(jìn)行新的認(rèn)識，并深刻理解滑動變阻器在兩個(gè)探究環(huán)節(jié)中所起的不同作用

課堂教學(xué)實(shí)況

老師：電流是怎么形成的？

學(xué)生：電荷的定向移動形成電流

老師：電荷為什么會做定向移動？

學(xué)生：電壓是使電荷定向移動形成電流的原因 。’

老師：導(dǎo)體中有持續(xù)電流的條件是什么？

學(xué)生：電路中要有電壓，并且電路是閉合的通路

老師：結(jié)合熱運(yùn)動的知識，電荷在導(dǎo)體中定向移動時(shí)，會和其他做無規(guī)則熱運(yùn)動的分子 或原子碰撞或摩擦嗎？宏觀的表現(xiàn)又是什么？

學(xué)生：會碰撞和摩擦，宏觀的表現(xiàn)就是導(dǎo)體對電流的阻礙作用——電阻。。

老師：電流、電壓、電阻三者之間存在什么樣的關(guān)系呢？

學(xué)生猜想：因?yàn)殡妷菏钱a(chǎn)生電流的原因所以電壓越大，電流就會越大;因?yàn)殡娮枳璧K電流的通過，所以電阻越大，電流就會越小。

（學(xué)生在已有的基礎(chǔ)上粗略理解三者之間的關(guān)系，做出回答判斷）

老師：看來影響電流大小的因素有電壓和電阻，那么兩個(gè)因素都影響電流的時(shí)候，我們怎么來探究某一個(gè)因素對電流的影響呢？

學(xué)生：我們可以用控制變量法進(jìn)行探究。

老師：到底大家的猜想對不對呢？如何來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)?？我們得需要哪些器材呢?/p>

老師：我們要探究電流I跟電壓U的關(guān)系，應(yīng)該怎么辦呢？

學(xué)生：應(yīng)該控制電阻R不變，改變電阻兩端的電壓U，來收集電流和電壓的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

老師：如何改變電阻R兩端的電壓呢？

學(xué)生：改變源電壓。

老師：還有更加簡潔的辦法嗎？

學(xué)生：利用滑動變阻器來改變電阻兩端的電壓。

老師：哪種方法更簡單呢？

學(xué)生：利用滑動變阻器更簡單。

老師：滑動變阻器串聯(lián)還是并在電路中？為什么這樣連接？

學(xué)生：應(yīng)該串在電路中，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)決定的，因?yàn)橹挥性诖?lián)電路中各元件才互相影響，互不獨(dú)立呢！

老師：我們在這個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)過程中需要設(shè)計(jì)怎樣的表格收集數(shù)據(jù)？

（讓學(xué)生完成電路圖設(shè)計(jì)、表格設(shè)計(jì)、器材準(zhǔn)備并動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并收集數(shù)據(jù)得出結(jié)論。利用直角坐標(biāo)系分析，讓學(xué)生深刻理解二者的正比關(guān)系，注意強(qiáng)調(diào)誰是自變量，誰是因變量，誰與誰成正比關(guān)系）

老師：探究電流I與電阻R的關(guān)系，如何操作？

學(xué)生：控制電阻兩端的電壓U不變，改變電阻R的阻值，記錄電流與電阻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

老師：同學(xué)們思考：在第這個(gè)環(huán)節(jié)中，當(dāng)定值電阻的阻值變大時(shí)，要控制其兩端的電壓不變，滑動變阻器的滑片該向阻值較大的方向移動還是向阻值較小的方向移動？

（這個(gè)時(shí)候讓學(xué)生親自動手實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并得到結(jié)論。體會如何來調(diào)節(jié)滑動變阻器，眼睛觀察的重點(diǎn)在哪里？并思考為什么這樣來調(diào)解，做完實(shí)驗(yàn)后，師生再回顧分析）

老師：大家思考：兩個(gè)探究過程中都應(yīng)用了滑動變阻器，起的作用相同嗎？

學(xué)生：不同，一次是改變電壓，另一次是保持電阻兩端的電壓不變

老師：有沒有共同作用？

學(xué)生：在電路中起限流分壓的作用，保護(hù)電路。

老師：同學(xué)們對滑動變阻器的作用理解的很透徹，也很到位。今后，我們在學(xué)習(xí)中還會應(yīng)用到滑動變阻器，希望大家能體會滑動變阻器在實(shí)際調(diào)節(jié)過程中所起的作用，有怎樣的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。

三、案例分析：

本案例是加強(qiáng)學(xué)生對電流、電壓、電阻等電學(xué)核心概念的關(guān)系如何探究？電路圖的設(shè)計(jì)是教學(xué)重點(diǎn)，動手操作涉及到電路的正確連接，儀表和滑動變阻器的綜合利用是難點(diǎn)，第二個(gè)難點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理，圖像分析以及正確結(jié)論的得出，因?yàn)閷W(xué)生在數(shù)學(xué)課上利用坐標(biāo)系分析數(shù)據(jù)有一定的基礎(chǔ)，但知識遷移分析物理問題還需要老師引導(dǎo)。在伏安法測電阻，伏安法測功率的實(shí)驗(yàn)中都應(yīng)用了同樣電路圖，滑動變阻器所起的共同作用是保護(hù)電路，但調(diào)壓調(diào)流的目的各不相同，有的是改變電壓，有的是控制電壓不變，有的是減小誤差，有的是尋找規(guī)律。因此，對深刻理解滑動變阻器在電路中的作用就十分重要。因此，在本實(shí)驗(yàn)過程中，切實(shí)理解了滑動變阻器的作用，就為以后的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

四、結(jié)論與思考：

《科學(xué)探究：歐姆定律》的實(shí)驗(yàn)是電學(xué)中的重要實(shí)驗(yàn)，學(xué)生同時(shí)利用電壓表、電流表、和滑動變阻器，動手操作難度較大，電路圖也是初中電學(xué)實(shí)驗(yàn)中非常重要的一個(gè)電路圖，“伏安法”測電阻、“伏安法”測功率都應(yīng)用了相同的電路圖，也都應(yīng)用了滑動變阻器，這里處理好了，后面的教學(xué)任務(wù)也就好解決了。在授課中，我充分利用啟發(fā)式教學(xué)，利用學(xué)生已有知識層層鋪墊，水到渠成，深入淺出。充分利用學(xué)生已有的知識，有利于學(xué)生形成完整的知識網(wǎng)絡(luò)，知道知識的來龍去脈，降低了學(xué)習(xí)難度，這樣既加深對舊知識的理解和把握，又保持了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，不至于讓學(xué)生因知識難度加大而產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。初三隨著功課難度的加大，學(xué)生兩極分化更加嚴(yán)重，尤其是下游同學(xué)，升學(xué)無望，產(chǎn)生混日子的思想，在這種情況下，盡量想辦法調(diào)動學(xué)生的積極性，保護(hù)學(xué)生的好奇心和求知欲至關(guān)重要。我們的課堂要讓每個(gè)層次的學(xué)生都有收獲。始終讓學(xué)生在課堂上覺得有事可干，有事能干，時(shí)間沒有浪費(fèi)，知識有新增。小收獲和小成功往往是學(xué)困生不斷學(xué)習(xí)的真正動力。在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和發(fā)言中，我及時(shí)肯定的學(xué)生的見解，使學(xué)生得到了滿足和發(fā)展，突出了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位。培養(yǎng)了學(xué)生的能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而讓學(xué)生更加熱愛物理課.