初中物理基本物理量測量課的教學(xué)策略研究

朱曉娟

【摘要】在初中物理實驗教學(xué)中，常見的一種實驗形式為測量基本物理量。本文以初中九年級“電流的測量”為例進行教學(xué)實踐，該案例展示了在測量基本物理量實驗課中的一般教學(xué)策略：明確測量物理量、認識測量工具以及掌握讀數(shù)方法。

【關(guān)鍵詞】基本物理量測量;初中物理;電流

物理課程是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗課是物理教學(xué)的重要組成部分。初中物理教學(xué)應(yīng)注意讓學(xué)生通過觀察、操作、體驗等方式學(xué)習(xí)科學(xué)知識和科學(xué)方法[1]。在初中物理實驗教學(xué)中，常見的一種實驗形式為測量基本物理量的實驗。本文以人教版九年級第15章第4節(jié)“電流的測量”為例，探討優(yōu)化基本物理量測量類實驗課的教學(xué)策略。

一、明確測量物理量

演示實驗：教師出示電路示教板，同時演示電路中分別用一節(jié)電池和兩節(jié)電池作為電源的電路，讓學(xué)生比較兩種情況下串聯(lián)在電路中一盞小燈泡的亮度。

教師提問：為什么兩個電路中小燈泡的亮度會不同？

學(xué)生回答：兩個電路中通過小電燈的電流不同。

教師提問：大家看到電流了嗎？什么是電流呢？

類比引入：教師應(yīng)用水輪機的動畫，利用“定向移動的水會形成水流”來幫助學(xué)生建立“電荷的定向移動形成電流”的概念，并指出兩個電路中電燈亮度的不同代表了電流有強弱，引入表示電流強弱的物理量——電流強度。

獲取知識：教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，學(xué)生自主獲得與電流相關(guān)的知識，例如電流的符號、單位及換算。

生活應(yīng)用：教師展示一些生活中常見電器的電流值，例如手電筒中的電流約為200mA，家用電冰箱的電流約為1A……

設(shè)計意圖：電流是初中學(xué)生第一個要學(xué)習(xí)和測量的電學(xué)物理量，在測量這一物理量之前，教師應(yīng)幫助學(xué)生建構(gòu)電流這一概念。由于看不見、摸不著，電流是一個相對抽象且缺乏生活經(jīng)驗的概念，而初三學(xué)生的抽象思維能力還有待加強[2]，因此需要教師為學(xué)生提供充足的感性材料。本節(jié)課通過兩個電路中小燈泡的亮度不同來引導(dǎo)學(xué)生將所觀察的現(xiàn)象與電流概念相聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)水輪機的動畫情境，利用類比法讓學(xué)生通過生活經(jīng)驗“水流的流動推動水輪機的轉(zhuǎn)動”與“電流的流動導(dǎo)致燈泡發(fā)光”進行類比，將“水流越快，水輪機轉(zhuǎn)速越快”與“電流越大，燈泡亮度越大”相類比，從而有效幫助學(xué)生建構(gòu)概念。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生自主獲得測量物理量的相關(guān)知識：物理量的符號、單位及其換算。以上知識適用于其他物理量的測量，有利于學(xué)生知識的遷移。

二、認識測量工具

聯(lián)系舊知：教師結(jié)合學(xué)生已學(xué)過的一些測量工具，如長度測量工具尺子、時間測量工具秒表、質(zhì)量測量工具天平等，從而引出電流強度的測量工具——電流表。

認識電流表：教師指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合電流表實物、說明書和課本來觀察和認識電流表，并鼓勵學(xué)生記錄下電流表與以往測量工具不同的內(nèi)容以及不能理解的內(nèi)容。

學(xué)生提問1：之前所用的開關(guān)、燈泡均只有兩個接線柱，電流表為什么有三個接線柱？

學(xué)生提問2：電流表的刻度盤上有兩排刻度，究竟讀哪一個？

學(xué)生提問3：電流表為什么要與被測量的用電器串聯(lián)而不是并聯(lián)，可不可以并聯(lián)？

學(xué)生提問4：電流表為什么不能直接接在電源的兩端？

指導(dǎo)觀察：針對學(xué)生提出的問題1、2，教師指導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)觀察電流表的外部結(jié)構(gòu)——接線柱、刻度盤、指針，特別是接線柱的顏色和標注內(nèi)容，學(xué)生發(fā)現(xiàn)三個接線柱中一個標有“﹣”，即為負接線柱，另外兩個接線柱上標有“0.6”“3”的字樣，應(yīng)為正接線柱。教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生將刻度盤上的兩排刻度的量程與接線柱上的數(shù)字進行對比，學(xué)生立刻將二者聯(lián)系起來：若選用“0.6”作為正接線柱，則所用量程為0～0.6A;若選用“3”作為正接線柱，則所用量程為0～3A。此時教師強調(diào)，在接線時電流從正接線柱流入，經(jīng)過電流表后從負接線柱流出。

實驗嘗試：針對學(xué)生提出的問題3、4，教師讓學(xué)生嘗試將電流表并聯(lián)接到某一用電器上，例如燈泡的兩端，并要求學(xué)生在未知實驗結(jié)果前，采用試觸的方法且選擇大量程以免損壞實驗儀器。學(xué)生在實驗過程中發(fā)現(xiàn)電流表試觸并聯(lián)在小燈泡兩端的瞬間，小燈泡熄滅，電流表示數(shù)超過最大量程。教師引導(dǎo)學(xué)生分析這一現(xiàn)象，并與以前所學(xué)知識“絕對不允許將導(dǎo)線直接接到電源兩端”進行聯(lián)系，學(xué)生得出：電流表就相當于一個能顯示電流大小的導(dǎo)線，所以其并聯(lián)到小燈泡兩端后，小燈泡短路了;若電流表直接接在電源兩端，電流表也就短路了。

比較異同：教師引導(dǎo)學(xué)生進一步總結(jié)電流表與以往所學(xué)測量工具的異同，學(xué)生指出測量儀表都有零刻度、量程和分度值，但電流表有兩個正接線柱，對應(yīng)兩個不同的量程以及分度值。

設(shè)計意圖：學(xué)生在學(xué)習(xí)電流表這一測量儀器時，已經(jīng)學(xué)過刻度尺、溫度計、天平等基本測量工具，因此教學(xué)中應(yīng)注重讓學(xué)生對照實物和教材進行自主學(xué)習(xí)，在觀察和比較中提出問題，培養(yǎng)學(xué)生的批判質(zhì)疑精神。針對學(xué)生所提出的問題，教師并未回避，而是引導(dǎo)學(xué)生掌握觀察的一般方法，并讓學(xué)生采用“試誤”認知沖突的方法體驗將電流表并聯(lián)在小燈泡上的后果，增強學(xué)生的感性認識和分析問題的能力。在此基礎(chǔ)上，通過比較的方法，引導(dǎo)學(xué)生將電流表與以往所學(xué)測量工具進行對比，充分利用學(xué)生的前認知，發(fā)展對新事物的認識和理解，形成一致的思維方式。

三、掌握讀數(shù)方法

聯(lián)系舊知：教師引導(dǎo)學(xué)生回顧刻度尺、溫度計等的讀數(shù)方法，學(xué)生總結(jié)出以往測量工具的讀數(shù)方法與步驟，找到零刻度線，認識量程，判斷分度值，注意單位。

方法進階：教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生將方法遷移到電流表的讀數(shù)上，學(xué)生發(fā)現(xiàn)在使用電流表時還需要增加兩個步驟：確認使用電流表的量程，且不同量程的分度值不同，“0～0.6A”一個大格為0.2A，一個小格為0.02A;“0～3A”一個大格為1A，一個小格為0.1A;選擇合適的正接線柱，被測電流不要超過電流表的量程。

學(xué)生提問：如何選擇電流表的量程呢？

實驗體驗：教師引導(dǎo)學(xué)生按照教科書甲圖的連接方式，測量電路中的電流，并且要求學(xué)生采用不同量程，并采用試觸的方法以保證用器的安全。

得出結(jié)論：學(xué)生發(fā)現(xiàn)在電流大小不確定的情況下，可以通過試觸來估計電流的大致范圍，從而最終決定所選擇的量程。

教師提問：當電路中的電流大約為0.2A時，我們選擇不同量程時，讀數(shù)會得到相同結(jié)果嗎？我們應(yīng)該選擇哪一個量程更佳呢？

分析討論：學(xué)生讀數(shù)發(fā)現(xiàn)不同量程得到的結(jié)果分別是0.2A、0.22A，并分析得出產(chǎn)生不同的原因為分度值不同，即精度值不同。當電路中的電流約為0.2A時，應(yīng)該優(yōu)選“0～0.6A”的量程。教師指出，在電流表測量電流時通常應(yīng)使測量值接近儀表的滿量程，相對誤差才會比較小。

設(shè)計意圖：在讀數(shù)中注重對讀數(shù)方法的強調(diào)，特別關(guān)注了學(xué)生前后知識的聯(lián)系和發(fā)展，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。學(xué)生在實踐和思考過程中，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)和以往測量儀器的不同，并提出問題，有利于學(xué)生在今后學(xué)習(xí)中利用這一方法理解電壓表、萬用電表等儀表的讀數(shù)。

四、結(jié)束語

實驗課是物理教學(xué)的重要部分，優(yōu)化學(xué)生實驗教學(xué)是提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的有效途徑之一[3]。初中物理教學(xué)中所涉及的基本測量工具有：刻度尺、秒表、溫度計、量筒、天平、彈簧測力計、電流表、電壓表等，在這類實驗課的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生首先閱讀測量工具的說明書或教材，明確測量的物理量，包括物理量的符號、單位和單位轉(zhuǎn)換，接著幫助學(xué)生認識測量工具，確定測量工具上的零刻度、量程、分度值，并掌握測量工具的讀數(shù)方法。學(xué)生只有掌握了使用各種測量工具的流程和方法，才能將其遷移到高中乃至生活中更多的測量儀表中，例如萬用電表、電能表等，從而提升學(xué)生的思維方式和實驗?zāi)芰Α?/p>

【參考文獻】

[1] 陳培鳳，及衛(wèi)新.深度備課：初中物理實驗教學(xué)中發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的策略[J].物理教師，2019，40（2）：23-26.

[2] 黃華.《電流和電流表的使用》教學(xué)深層探析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2014，43（11）：25-26.

[3] 俞麗萍.優(yōu)化學(xué)生實驗教學(xué)，提升核心素養(yǎng)[J].物理教師，2018，39（2）：21-24.