卞志榮

(江蘇省天一中學(xué),江蘇無(wú)錫 214101)

高三第一輪復(fù)習(xí),我們一直確立了這樣的理念“學(xué)生已具備一定的知識(shí)水平和能力,更應(yīng)以學(xué)生為主,促進(jìn)其主動(dòng)全面發(fā)展”.教師應(yīng)發(fā)揮教育智慧,切實(shí)有效地減輕學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān),提高課堂復(fù)習(xí)效益,全面提升素質(zhì)和能力.經(jīng)過(guò)幾年的探索和實(shí)踐,特別是在江蘇基礎(chǔ)教育實(shí)行“五嚴(yán)”規(guī)定以后,我們認(rèn)識(shí)到積極有效的做法是改善課堂教學(xué),將課堂教學(xué)設(shè)計(jì)為操作性強(qiáng),實(shí)效性強(qiáng)的“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)三步法”.其基本流程如下:

圖1

現(xiàn)以“伏安法測(cè)電阻”復(fù)習(xí)教學(xué)為例,對(duì)“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)三步復(fù)習(xí)法”闡述如下.

第一步:問(wèn)題引動(dòng),強(qiáng)化雙基

加強(qiáng)雙基,夯實(shí)基礎(chǔ)是一輪復(fù)習(xí)教學(xué)的基礎(chǔ)目標(biāo).對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的復(fù)習(xí),由于學(xué)生已經(jīng)有了第一次學(xué)習(xí)的經(jīng)歷,無(wú)論理解的程度如何,總認(rèn)為自己知道、懂了.若仍按教師提問(wèn)學(xué)生答,教師羅列學(xué)生抄,教師歸納學(xué)生聽(tīng)的傳統(tǒng)復(fù)習(xí)方法,勢(shì)必使學(xué)生感到乏味.時(shí)間花費(fèi)多,教師口舌忙,學(xué)生收效少.如果采用“問(wèn)題引動(dòng)”法,即在教學(xué)中,圍繞教學(xué)內(nèi)容,設(shè)計(jì)問(wèn)題組,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)復(fù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí),掌握基本方法,學(xué)生的積極性就會(huì)被調(diào)動(dòng)起來(lái).這一單元的復(fù)習(xí),我們?cè)O(shè)計(jì)了如下程序式問(wèn)題,讓學(xué)生獨(dú)立完成.

問(wèn)題1.用歐姆表測(cè)電阻方便快捷,為什么還要用比較麻煩的伏安法實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量?

問(wèn)題2.你能畫(huà)出伏安法測(cè)電阻的電路圖嗎?

問(wèn)題3.實(shí)驗(yàn)測(cè)量總是有誤差的,請(qǐng)問(wèn)兩種電路測(cè)量的誤差來(lái)自哪里?真實(shí)值怎么計(jì)算?

問(wèn)題4.怎樣選擇測(cè)量電路,以減小測(cè)量誤差?(①小外②大內(nèi)③不明顯看比值比④再不行用試觸)

學(xué)生獨(dú)立完成后,讓學(xué)生交流結(jié)果,教師點(diǎn)撥補(bǔ)充.通過(guò)交流和自我反思,學(xué)生不僅知道怎么用伏安法測(cè)電阻,而且知道為什么要選用不同方案.學(xué)生在自主復(fù)習(xí)中對(duì)伏安法測(cè)電阻有了全面而深刻的理解.這樣變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí),使基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法復(fù)習(xí)有血有肉,扎實(shí)有效,不易遺忘.

第二步:問(wèn)題探究,提升能力

培養(yǎng)能力,提高素質(zhì)是一輪復(fù)習(xí)教學(xué)的主要目標(biāo).能力的培養(yǎng)最好是通過(guò)學(xué)生的主動(dòng)探究來(lái)實(shí)現(xiàn).我們的做法是:根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo),精選范例,讓學(xué)生通過(guò)獨(dú)立思考或與同學(xué)合作討論解答.對(duì)學(xué)生的解答成果,或是通過(guò)學(xué)生板演,或是用實(shí)物投影向全班同學(xué)展示,與學(xué)生一起分析解題過(guò)程中的得與失,總結(jié)提煉思想方法,通過(guò)適度的激勵(lì)性評(píng)價(jià),有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生自主探究,互動(dòng)交流的積極性,使枯燥的復(fù)習(xí)變成了愉快的學(xué)習(xí).在這一過(guò)程中,教師的角色是:為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境,提供資料,參與學(xué)生的討論,解答學(xué)生的疑問(wèn),做教學(xué)的組織者,學(xué)習(xí)的合作者,情感的交流者.我們創(chuàng)設(shè)了問(wèn)題情景,促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究.

問(wèn)題5.若只有一只電流表而無(wú)電壓表,你能否測(cè)出未知電阻?若能,請(qǐng)畫(huà)出測(cè)量電路圖.(探究結(jié)論:等效替代法)

圖2

測(cè)量電路如圖1,實(shí)驗(yàn)步驟是:①將 S2與 Rx相接,記下電流表指針?biāo)肝恢?②將 S2與 R1相接,保持R2不變,調(diào)節(jié) R1的阻值,使電流表的指針在原位置上,記下 R1的值,則 Rx=R1.

圖3

問(wèn)題 6.若只有一只電壓表而無(wú)電流表,你能否測(cè)出未知電阻?(探究結(jié)論:伏-阻法)

例1.(2004年廣東12)圖中 R為已知電阻,Rx為待測(cè)電阻,S1為單刀單擲開(kāi)關(guān),S2為單刀雙擲開(kāi)關(guān),V為電壓表(內(nèi)阻極大),E為電源(內(nèi)阻不可忽略).現(xiàn)用圖中電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)E及電阻Rx.

步驟:

①S1斷開(kāi),S2接到 a端,記下電壓表的讀數(shù) U1;

②S2仍接到 a端,閉合 S1,記下電壓表的讀數(shù) U2;

③S1仍閉合,S2接到b端,記下電壓表的讀數(shù) U3;

問(wèn)題7.若無(wú)電流表而有兩只電壓表,你能否測(cè)出未知電阻?(探究結(jié)論:伏-伏法)

例2.(2004年全國(guó)理綜Ⅱ22改編)用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻 Rx的阻值(900～1 000 Ω):測(cè)量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3,試畫(huà)出測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原理圖中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注);若電壓表V1的讀數(shù)用 U1表示,電壓表V2的讀數(shù)用U2表示,則由已知量和測(cè)得量表示Rx.

電源 E,具有一定內(nèi)阻,電動(dòng)勢(shì)約為9.0 V;

電壓表V1,量程為 1.5 V,內(nèi)阻 r1=750 Ω;

電壓表V2,量程為 5 V,內(nèi)阻 r2=2 500 Ω;

滑線(xiàn)變阻器 R,最大阻值約為100 Ω;

單刀單擲開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線(xiàn)若干.

圖4

點(diǎn)評(píng):已知內(nèi)阻的電壓表可以當(dāng)電流表使用,而已知內(nèi)阻的電流表也可以當(dāng)電壓表使用.電壓表可以串聯(lián)在電路中,電流表可以并聯(lián)在電路中.本題關(guān)鍵點(diǎn)就是兩個(gè)內(nèi)阻已知的電壓表要怎么用,另外電源電動(dòng)勢(shì)超過(guò)電壓表量程很多,要怎么處理.很多考生第一思維就是考慮伏安法,但由于本題沒(méi)有電流表,思維受阻.只有極少數(shù)有“伏-伏”法新觀(guān)念的考生才能做正確.因?yàn)楸绢}要運(yùn)用“電壓表算電流”這一創(chuàng)新思維.

問(wèn)題8.若無(wú)電壓表只有兩只電流表,你能否測(cè)出未知電阻?(探究結(jié)論:安-安法)

例3.用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻的阻值.器材(代號(hào))與規(guī)格如下:

圖5

電流表A1(量程250 mA,內(nèi)阻r1為 5 Ω);標(biāo)準(zhǔn)電流表 A2(量程300 mA,內(nèi) 阻 r2約 為 5 Ω);待測(cè)電阻 R1(阻值約為100 Ω),滑動(dòng)變阻器 R2(最大阻值 10 Ω);電源 E(電動(dòng)勢(shì)約為10 V,內(nèi)阻 r約為 1 Ω),單刀單擲開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線(xiàn)若干.

(1)要求方法簡(jiǎn)捷,并能測(cè)多組數(shù)據(jù),畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖,并標(biāo)明每個(gè)器材的代號(hào).

(2)實(shí)驗(yàn)中,需要直接測(cè)量的物理量有哪些?用測(cè)的量表示待測(cè)電阻R1阻值的計(jì)算公式.

這樣,通過(guò)獨(dú)立思考,分組協(xié)作,互相交流,成果展示,再通過(guò)師生共同對(duì)各種解法進(jìn)行比較、反思,使學(xué)生主動(dòng)領(lǐng)悟、吸收、內(nèi)化,訓(xùn)練了思維的深刻性、靈活性、批判性,學(xué)生在主動(dòng)探究學(xué)習(xí)的活動(dòng)中能力得到了提高.

第三步:問(wèn)題設(shè)計(jì),綜合創(chuàng)新

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合能力是物理教學(xué)的核心目標(biāo),應(yīng)貫穿在復(fù)習(xí)教學(xué)的全過(guò)程.我們的做法是:精心設(shè)計(jì)一些開(kāi)放性問(wèn)題,引動(dòng)學(xué)生變換問(wèn)題,進(jìn)行發(fā)散.旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合能力.復(fù)習(xí)教學(xué)中,我們給學(xué)生設(shè)計(jì)了這樣一些問(wèn)題:

問(wèn)題9.所給器材中有電壓表、電流表各1只,還有定值電阻等,但電壓表量程太小,讓學(xué)生設(shè)計(jì)測(cè)量電路.(問(wèn)題設(shè)計(jì)意圖:電壓表量程太小,必須將電壓表擴(kuò)大量程再進(jìn)行測(cè)量.)

圖6

例4.用下列器材,測(cè)定小燈泡的額定功率,畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖.

A.待測(cè)小燈泡,額定電壓6 V,額定功率約為 3 W.

B.電流表:量程 0.6 A,內(nèi)阻約為 0.5 Ω.

C.電壓表:量程3 V、內(nèi)阻約為5 kΩ.

D.滑動(dòng)變阻器 R:最大阻值20 Ω,額定電流1 A.

E.電源:電動(dòng)勢(shì)10 V,內(nèi)阻很小.

F.定值電阻 R0=10 kΩ.

G.開(kāi)關(guān)1個(gè),導(dǎo)線(xiàn)若干.

問(wèn)題10.所給器材中無(wú)電壓表、有電流表兩只,還有定值電阻等,讓學(xué)生設(shè)計(jì)測(cè)量電路.(問(wèn)題設(shè)計(jì)意圖:必須將電流表改裝成電壓表再進(jìn)行測(cè)量.)

例5.要測(cè)定一個(gè)自感系數(shù)很大的線(xiàn)圈L的直流電阻,實(shí)驗(yàn)室提供下列器材:

①待測(cè)線(xiàn)圈 L,阻值約為2 Ω,額定電流為2 A.

②電流表 A1,量程為0.6 A,內(nèi)阻約為0.2 Ω.

③電流表 A2,量程為3 A,內(nèi)阻約為0.2 Ω.

④變阻器 R1,阻值為0～10 Ω,變阻器 R2阻值為 0～1 kΩ.

⑤電池 E,電動(dòng)勢(shì)為9 V,內(nèi)阻很小.

⑥定值電阻 R3=10 Ω,R4=100 Ω.

⑦開(kāi)關(guān)S1,S2.

要求實(shí)驗(yàn)時(shí),改變變阻器的阻值,可使在盡可能大的范圍內(nèi)測(cè)得多組 A1表,A2表的讀數(shù) I1,I2,然后利用I1-I2的圖像,求出電感線(xiàn)圈的電阻.

圖7

(1)實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)選用R3,變阻器應(yīng)選用R1.

(2)請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出電路圖.(答:如圖7)

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2.

(4)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如圖8所示,則電感線(xiàn)圈的直流電阻值為2.0Ω.(保留兩位有效數(shù)字)

圖8

問(wèn)題11.所給器材中有電流表、電壓表等,但電壓表的量程太大.讓學(xué)生設(shè)計(jì)測(cè)量電路.(問(wèn)題設(shè)計(jì)目的:用所給較大量程的電流表代替電壓表使用.)

例6.從表1中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)一電路來(lái)測(cè)量“金屬絲的電阻率”,要求方便簡(jiǎn)捷,有盡可能高的測(cè)量精度,并能測(cè)得多組數(shù)據(jù).畫(huà)出電路圖,并標(biāo)明所示用器材的代號(hào).

表1

分析:(1)因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)E=1.5 V,而電壓表量程為10 V,用此電壓表測(cè)量電壓偏轉(zhuǎn)角度太小,相對(duì)誤差太大,所以不選用電壓表.已知內(nèi)阻的電流表可測(cè)電壓,所以選用A1或A2測(cè)電壓,對(duì)于兩個(gè)電表分析如下.

電流表(A1):量程 10 mA,內(nèi)阻 r1=40 Ω,能測(cè)量的最大電壓為0.40 V.

電流表(A2):量程500 μ A,內(nèi)阻 r2=750 Ω,能測(cè)量的最大電壓為0.375 V.

電流表(A1)的電阻與電阻絲電阻接近,電流表(A2)與電阻絲串聯(lián)后用電流表(A1)測(cè)量其電壓時(shí),兩表讀數(shù)誤差較小.

圖9

電源電壓超過(guò)電流能夠承受的最大電壓,為保護(hù)兩個(gè)電流表,給它們串聯(lián)一個(gè)保護(hù)電阻 R1,使電流表(A2)承受的電壓約為0.5 V以下.測(cè)量電路如圖9.

問(wèn)題12.所給器材中,有電壓表和電流表,還有電阻箱等,但電流表的量程太大(問(wèn)題設(shè)計(jì)目的:電阻箱當(dāng)作電流表使用.)

例7.為了測(cè)量量程為3 V的電壓表V的內(nèi)阻(內(nèi)阻約2 000 Ω),實(shí)驗(yàn)室可以提供的器材有:電流表 A1,量程為 0.6 A,內(nèi)阻約為0.1 Ω;電壓表V2,量程為 5 V,內(nèi)阻約為3 500 Ω;電阻箱 R1的阻值范圍為0～9 999 Ω;電阻箱 R2阻值范圍為0～99.9 Ω;滑動(dòng)變阻器 R3的最大阻值約為100 Ω,額定電流1.5 A;電源 E,電動(dòng)勢(shì)6 V,內(nèi)阻約 0.5 Ω;單刀單擲開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線(xiàn)若干.

請(qǐng)從上述器材中選擇必要的器材,設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電壓表V的內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路,畫(huà)出電路原理圖(圖中的元件要用題中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注),要求測(cè)量盡量準(zhǔn)確,并寫(xiě)出計(jì)算電壓表V的內(nèi)阻 RV的計(jì)算公式.

如果將電阻箱與待測(cè)表串聯(lián),由于電阻箱的電阻值可以讀出,只要能測(cè)出電阻箱兩端的電壓,就可以算出通過(guò)電阻箱的電流即為IV.此處電阻箱充當(dāng)了電流表的角色,測(cè)量電路原理圖設(shè)計(jì)如圖10所示.

圖10

圖11

例8.小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大.某學(xué)生為研究這一現(xiàn)象,用實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn).要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化,且能盡量消除系統(tǒng)誤差,在方框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖.

實(shí)驗(yàn)可供選擇的器材有:

A.小燈泡(2.5 V,1.2 W).

B.電流表(量程 0～ 0.6 A,內(nèi)阻為 1 Ω).

C.電壓表(量程0～3 V,內(nèi)阻未知).

D.滑動(dòng)變阻器(0～ 10 Ω,額定電流 1 A).

E.滑動(dòng)變阻器(0～5 Ω,額定電流0.5 A).

F.電源(E=3 V,內(nèi)阻不計(jì)).

G.定值定阻 R0(阻值 R0=6 Ω).

H.開(kāi)關(guān)1個(gè)和導(dǎo)線(xiàn)若干.

(答案:如圖11)

我們還設(shè)計(jì)了以下探究性問(wèn)題供學(xué)生課后研究性學(xué)習(xí).(問(wèn)題設(shè)計(jì)目的:拓寬實(shí)驗(yàn)視野,培養(yǎng)發(fā)散思維)

問(wèn)題14.能否用伏安法測(cè)發(fā)熱電阻膜的厚度?(1996年上海高考四5)

問(wèn)題15.能否用伏安法探究鹽水溶液的電阻率與濃度的關(guān)系?(2008年重慶理綜22②)

問(wèn)題16.能否用伏安法測(cè)電容器的容量?(高電阻放電法)

通過(guò)以上層層遞進(jìn)的三步復(fù)習(xí)和環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題探究,使學(xué)生充分地認(rèn)識(shí)到:測(cè)量電阻最基本的方法是伏安法,而“替代”法、“伏伏”法、“安安”法、“加 R”法等測(cè)量電阻的新方法是伏安法的原理同具體的測(cè)量實(shí)際相結(jié)合的產(chǎn)物,是對(duì)伏安法測(cè)電阻的原理的豐富和發(fā)展.如果學(xué)生掌握了這一電阻測(cè)量的新理論,具體問(wèn)題具體分析,就能創(chuàng)造性地完成電阻測(cè)量這一類(lèi)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),由此獲得的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和能力也必將為以后的學(xué)習(xí)和研究帶來(lái)巨大的好處.