高中物理教學(xué)中常見電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題分析

崔佳欣

(江蘇省鎮(zhèn)江中學(xué) 212000)

電學(xué)在高中物理課程是不可或缺的，電學(xué)實(shí)驗(yàn)也是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，能夠?qū)㈦妼W(xué)理論和實(shí)踐整合起來.在《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中，教師在物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，應(yīng)該讓學(xué)生學(xué)會(huì)電路連接方式以及學(xué)會(huì)選擇量程；學(xué)會(huì)使用滑動(dòng)變阻器，并且熟悉這一儀器的作用，根據(jù)電學(xué)實(shí)驗(yàn)選擇合適的儀器；學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取.但是，在實(shí)際的電學(xué)知識(shí)的講授中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)大量的物理知識(shí)，而且電路系統(tǒng)比較復(fù)雜，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果比較差，有些電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題是比較常見的，而且也不容易找到解決的方式.在這個(gè)背景下，教師要注重對(duì)課程中存在的問題進(jìn)行探究.

1 實(shí)驗(yàn)器材的運(yùn)用

1.1 電表接法及量程選擇

電表的接法在電學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中因?yàn)閮?nèi)部電阻的影響，電表如果選擇不當(dāng)，會(huì)存在一定的誤差，造成了顯示出的指數(shù)值同實(shí)際的指數(shù)值不一致，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論.可以說這是在電學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中發(fā)生頻率最高的問題之一.而實(shí)驗(yàn)結(jié)論一旦準(zhǔn)確率低，又容易誤導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)不易進(jìn)行理解，從而違背了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初衷.因此教師需要解決實(shí)驗(yàn)誤差的問題，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確率，這樣才能提高實(shí)驗(yàn)的效果，為了滿足實(shí)驗(yàn)的需求，選擇科學(xué)的實(shí)驗(yàn)儀器，并根據(jù)規(guī)定處理好儀器的配置.因此，在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生要選擇合理的電流表以及電壓表，同時(shí)教給學(xué)生測(cè)試電流表、電壓表性能的基本要領(lǐng)，確保這兩者的電流、電壓處于正常的范圍當(dāng)中，為連接電阻、電表做好準(zhǔn)備.

在選擇電表的連接方法時(shí)，要酌情采取“內(nèi)接”和“外接”法.對(duì)此，可根據(jù)“大內(nèi)小外”的原則，分別選擇兩種判斷方式：其一，假設(shè)電流表的內(nèi)部電阻為RA，那么電壓表的電阻RV和待測(cè)電阻RX的阻值用相關(guān)公式就能判斷，如果RX÷RA>RV÷RX，電阻以及電流表的實(shí)際電阻差就非常大，這時(shí)候就需要運(yùn)用電流表內(nèi)接法.反之，當(dāng)電阻以及電流表的實(shí)際電阻差別比較小時(shí)，就應(yīng)該運(yùn)用外接法.

在對(duì)電表進(jìn)行讀數(shù)時(shí)，還必須要注重精確度，做到準(zhǔn)確進(jìn)行讀數(shù).把握好電表的測(cè)量范圍，使用前必須確保指針已經(jīng)做到歸零.若指針尚沒有歸零的話，則必須首先進(jìn)行歸零，才可以開展操作.否則，也容易給測(cè)量結(jié)果帶來誤差.

1.2 滑動(dòng)變阻器作用以及選擇

滑動(dòng)變阻器也是學(xué)生在進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)常用的儀器，其中的調(diào)控元件也會(huì)普遍運(yùn)用到電路中，調(diào)控電路中的電流，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行.滑動(dòng)變阻器的連接方式主要分為兩種：一種是分壓式接法；另外一種是限流式接法.

學(xué)生如果在實(shí)驗(yàn)中需要用到滑動(dòng)變阻器，應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：

在實(shí)驗(yàn)中，必須基于電路方面的需求，來挑選那些較為靈活、能產(chǎn)生明顯變化的滑動(dòng)變阻器.滑動(dòng)變阻器的性能必須要同電氣保護(hù)方面的要求相符.負(fù)載上的電壓和電流一定要在可以承受的范圍之內(nèi)，電流必須在滑動(dòng)變阻器的額度之下以確保使用的安全性，而且需要從0進(jìn)行調(diào)節(jié)，這時(shí)候就需要用到分壓式連接策略，比如在“小燈泡的伏安特性曲線”中，就可以運(yùn)用分壓式連接方式.

在實(shí)驗(yàn)過程中，變阻器中的電阻比負(fù)載電阻或者電路串聯(lián)時(shí)其他電阻的阻值小時(shí)，滑動(dòng)變阻器就不能將電壓和電流控制在一定的范圍中，這時(shí)候就需要用到分壓式的連接形式.

在實(shí)驗(yàn)的過程中，必須提醒學(xué)生嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)步驟來操作.這樣才能夠避免故障的發(fā)生，確保安全操作.當(dāng)電表以及電學(xué)元件中的耐壓能力比較小時(shí)，可以運(yùn)用分壓連接的方式.尚未接通電路前，要讓學(xué)生把滑動(dòng)電阻器調(diào)整到阻值的最大值，避免產(chǎn)生過大的電流而損壞電源和電表.當(dāng)學(xué)生在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，提醒他們千萬不要觸摸一些容易導(dǎo)電的元件如劃片等.

另外，要提醒學(xué)生注意正確的正負(fù)極接入端口，并基于電表內(nèi)的電阻狀況來正確設(shè)計(jì)電路圖以最大程度縮小實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的誤差.學(xué)生在對(duì)電壓表進(jìn)行連接時(shí)，要注意他們是否將電壓表同所測(cè)電學(xué)元件之間的電路進(jìn)行了并聯(lián).并注意觀察電壓表的電流方向是否同電路的正負(fù)極相一致？這樣才能夠避免電表遭到破壞.

在進(jìn)行電路連接當(dāng)中還需要注意提醒學(xué)生的是：如果實(shí)驗(yàn)沒有規(guī)定相應(yīng)的要求，電壓又沒有明顯的變化，其他電元件對(duì)電壓也沒有要求時(shí)，既可以運(yùn)用分壓式連接方式，也可以運(yùn)用限流式連接方式.如果想要讓實(shí)驗(yàn)更加便利，滑動(dòng)變阻器運(yùn)用不同的連接方式，也要充分考量電阻的要求.因此，學(xué)生在開展實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該選擇合理的連接方式.當(dāng)遇到阻值比較小的變阻器時(shí)，可以運(yùn)用分壓的連接方式，如果遇到阻值比較大的變阻器時(shí)，可以運(yùn)用限流的連接方式.同時(shí)，因?yàn)殡姵刂械膬?nèi)阻力比較小，在測(cè)試“用電流表以及電壓表測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，為了讓實(shí)驗(yàn)誤差更小，可以運(yùn)用外接的方式連接電表.

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器讀數(shù)和數(shù)據(jù)整理

針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的讀數(shù)，一定要按照實(shí)驗(yàn)儀器中的計(jì)量以及數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，還有的儀器需要進(jìn)行公式變換，因此一定要在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中做到認(rèn)真，這樣才能準(zhǔn)確記錄和整理數(shù)據(jù).特別在開展對(duì)公式的轉(zhuǎn)換、計(jì)算當(dāng)中，換算出錯(cuò)往往是造成實(shí)驗(yàn)故障的一個(gè)重要因素.因此要提醒學(xué)生重點(diǎn)注意數(shù)據(jù)的單位，避免換算出錯(cuò).

2 鞏固學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)

針對(duì)電學(xué)中的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中會(huì)遇到各種各樣的問題，這主要是因?yàn)閷W(xué)生沒有扎實(shí)學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí).電學(xué)實(shí)驗(yàn)在高中物理課程中是非常重要的一門課程，包含著大量的物理知識(shí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)需要有一定的學(xué)習(xí)能力.比如，在讀取電表時(shí)，很多同學(xué)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)都會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，這主要是因?yàn)閷W(xué)生對(duì)電表讀數(shù)的知識(shí)沒有掌握住.其實(shí)讀數(shù)還是非常簡單的，電壓表、電流表需要估讀，但是歐姆數(shù)就不用進(jìn)行估讀.

3 建立完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)

學(xué)生要注重對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，這樣才能牢牢掌握知識(shí)，并找到電學(xué)知識(shí)的規(guī)律，鍛煉發(fā)散性思維能力，找到不同的電學(xué)實(shí)驗(yàn)方式.比如，在運(yùn)用伏安法測(cè)量電阻的過程中，學(xué)生需要在學(xué)習(xí)的過程中記住“大內(nèi)偏大，小外偏小”的實(shí)驗(yàn)口訣，這樣就能對(duì)待測(cè)電阻為大電阻時(shí)，電流表可以運(yùn)用內(nèi)接的方式，這時(shí)候的結(jié)論會(huì)大于真實(shí)數(shù)據(jù)；如果是小電阻時(shí)，電流表可以運(yùn)用外接的方式，這時(shí)候的測(cè)量結(jié)論就比真實(shí)數(shù)據(jù)小.學(xué)生只要掌握了這個(gè)口訣，在面對(duì)電阻問題時(shí)就能游刃有余.

4 理論知識(shí)與實(shí)踐整合

電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的知識(shí)大多是抽象的，因此，教師在給學(xué)生講授電學(xué)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)時(shí)，可以將抽象的知識(shí)具象化，這樣也能為學(xué)生將電學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中做好鋪墊.教師在課程中也應(yīng)該提高對(duì)學(xué)生的要求，不僅要調(diào)動(dòng)學(xué)生的物理思維，還需要讓學(xué)生以積極良好的心態(tài)融入到物理課程中，并且將學(xué)習(xí)的知識(shí)付諸行動(dòng).學(xué)生只有在課程中具有嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度和扎實(shí)的基本功，才能在實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)，不斷改進(jìn)知識(shí)，最終解決電學(xué)問題，這樣才能讓學(xué)生獲取更多的知識(shí)和技能.

5 提高演示實(shí)驗(yàn)的效果

并不是所有的實(shí)驗(yàn)都需要進(jìn)行演示，演示實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)本身就有一定的要求.在新課改背景下，演示實(shí)驗(yàn)也在不斷發(fā)展.首先，演示的實(shí)驗(yàn)不能過多，否則不僅會(huì)影響教學(xué)進(jìn)程，也不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.因此，教師要為學(xué)生演示簡單的實(shí)驗(yàn)，并且讓學(xué)生在最短的時(shí)間內(nèi)就能觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；其次，實(shí)驗(yàn)中的設(shè)備不能過于復(fù)雜.復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)既不能被移出實(shí)驗(yàn)室，也會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力，學(xué)生也不容易對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生透徹的見解；再次，演示實(shí)驗(yàn)要方便學(xué)生觀察.如果實(shí)驗(yàn)不方便學(xué)生觀看，教師告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，這樣就不能凸顯出演示實(shí)驗(yàn)的作用；最后，演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是典型的.學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)中聯(lián)想到其他現(xiàn)象，運(yùn)用在實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的知識(shí)解決其他問題.

演示實(shí)驗(yàn)也可以通過微課視頻的方式來進(jìn)行.微課視頻最大的優(yōu)勢(shì)在于，一方面可以對(duì)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中一些重點(diǎn)和細(xì)節(jié)進(jìn)行慢鏡頭播放，強(qiáng)化教學(xué).另一方面有利于對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行保存，有利于學(xué)生反復(fù)進(jìn)行溫習(xí).

6 帶領(lǐng)學(xué)生分析一些典型的實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)案例

為了幫助學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)，強(qiáng)化他們實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)，并糾正他們?cè)趯?shí)驗(yàn)操作當(dāng)中所存在的一些不良習(xí)慣.我們需要給學(xué)生演示并分析一些實(shí)驗(yàn)故障、實(shí)驗(yàn)誤差等典型的實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)案例.比如，通過微課視頻來播放一些關(guān)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)故障、誤差方面的案例.尤其對(duì)于學(xué)生當(dāng)中那些容易出錯(cuò)的要點(diǎn)，以及一些不良的操作習(xí)慣等，應(yīng)適當(dāng)采取慢鏡頭，通過進(jìn)行反復(fù)播放，一遍遍強(qiáng)化學(xué)生的印象，促進(jìn)他們更好地理解和掌握.當(dāng)學(xué)生觀看了微課視頻之后，還可以讓學(xué)生通過分組討論的方式來進(jìn)行反思：在自己的實(shí)驗(yàn)操作當(dāng)中，哪些地方還不得要領(lǐng)需加強(qiáng)學(xué)習(xí)？哪些不良的操作習(xí)慣是需要得到糾正的？從而讓他們做到查漏補(bǔ)缺.這樣，學(xué)生在避免電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作故障、操作誤差時(shí)，就會(huì)更加具有針對(duì)性.

總之，電學(xué)實(shí)驗(yàn)在課程中是重點(diǎn)和難點(diǎn)，電學(xué)知識(shí)呈現(xiàn)出復(fù)雜性以及綜合性.因此，教師要完善對(duì)電學(xué)知識(shí)的認(rèn)知，并且在學(xué)習(xí)中不斷積累學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的問題，為以后的電學(xué)實(shí)驗(yàn)做好鋪墊.從高中階段的學(xué)生來看，學(xué)生不能只學(xué)習(xí)理論知識(shí)，不注重提升自己的動(dòng)手操作能力，也不能光看其他學(xué)生實(shí)驗(yàn)自己不參與其中，應(yīng)該將課本中的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)整合起來，這樣才能獲取更多的電學(xué)知識(shí)，不斷提升學(xué)以致用的素養(yǎng).