孫 玥

(珠海市夏灣中學(xué) 廣東 珠海 519000)

電阻作為新人教版第十六章第3節(jié)內(nèi)容，能否理解到位，是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)歐姆定律的關(guān)鍵．決定電阻大小因素的探究實(shí)驗(yàn)既讓學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)電阻的了解，又給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的機(jī)會(huì)，是本節(jié)課的重難點(diǎn)．但是筆者在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生不熟悉，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯等問(wèn)題，影響了學(xué)生的求知熱情．

1 引入猜想環(huán)節(jié)的改進(jìn)

傳統(tǒng)教學(xué)中，教師對(duì)于“電阻大小與什么因素有關(guān)？”這個(gè)問(wèn)題的猜想，多以“電流”類比“水流”，借助“水管中的水流受到水管的阻礙作用”與哪些因素有關(guān)，進(jìn)而聯(lián)系到“水管的長(zhǎng)度”和“粗細(xì)”，再迂回到“導(dǎo)體的長(zhǎng)度”和“橫截面積”．這只是將一個(gè)抽象問(wèn)題換成另一個(gè)抽象問(wèn)題，成為“啟發(fā)式”猜想，學(xué)生思維被迫跳躍，難以理解．

所謂“事實(shí)勝于雄辯”，如果能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生的猜想提供真實(shí)的猜想依據(jù)，可以很好地幫助學(xué)生進(jìn)行猜想．如果在實(shí)驗(yàn)中能讓學(xué)生親眼看到我們改變導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積時(shí)，導(dǎo)體電阻發(fā)生明顯的改變，效果會(huì)大大不同．因此筆者設(shè)計(jì)兩個(gè)簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)，可以達(dá)到引導(dǎo)學(xué)生猜想的目的．

1.1 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)一

實(shí)驗(yàn)器材：鉛筆芯一根，干電池，小燈泡，帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線若干．

實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖1.

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)按實(shí)驗(yàn)裝置圖將鱷魚(yú)夾夾在鉛筆芯兩端．依次將小燈泡、鉛筆芯、干電池順次連接．可觀察到小燈泡發(fā)光，說(shuō)明鉛筆芯是導(dǎo)體．

(2)將其中一個(gè)鱷魚(yú)夾在鉛筆芯上移動(dòng)，可觀察到小燈泡的亮度發(fā)生變化．

(3)得出猜想：電阻大小可能與導(dǎo)體長(zhǎng)度有關(guān)．

1.2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)二

實(shí)驗(yàn)器材：汽車前燈燈泡一個(gè)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，學(xué)生電源一個(gè)．

實(shí)驗(yàn)原理：由于汽車前燈分為遠(yuǎn)光燈和近光燈，若想一個(gè)燈泡達(dá)到兩種亮度，則它的結(jié)構(gòu)就與普通燈泡不同．如圖2，汽車前燈有兩個(gè)燈絲，一個(gè)燈絲較細(xì)，另一個(gè)燈絲較粗．當(dāng)較細(xì)燈絲通電時(shí)燈泡暗，較粗燈絲通電時(shí)燈泡亮．

為了使實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，可選用單刀雙擲開(kāi)關(guān)控制電流分別通過(guò)細(xì)燈絲和粗燈絲．學(xué)生通過(guò)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象即可得出猜想：電阻大小與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)．

圖2 汽車前燈

2 探究實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的改進(jìn)

實(shí)驗(yàn)室常用的探究決定電阻大小因素的實(shí)驗(yàn)演示板如圖3所示.

圖3 探究決定電阻大小因素的實(shí)驗(yàn)演示板

2.1 本裝置的缺點(diǎn)

(1)學(xué)生對(duì)鎳鉻合金絲和錳銅合金絲不熟悉，學(xué)習(xí)興趣降低．而且從外觀上無(wú)法辨別二者的區(qū)別，對(duì)于位置較遠(yuǎn)的學(xué)生觀察困難．筆者發(fā)現(xiàn)也有很多教師選取電爐絲作為金屬材料，但是電爐絲在生活中用途漸漸被替代，找到電爐絲并非易事．

(2)由于金屬的電阻小，如果需要得到較好的效果，金屬絲必須長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)．這就不得不使實(shí)驗(yàn)器材龐大，不便于攜帶操作，也不適合做學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)．

(3)金屬絲由于老化生銹等原因，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯．這就要求此實(shí)驗(yàn)裝置必須經(jīng)常維護(hù)以保證教學(xué)效果．

2.2 改進(jìn)方案一

實(shí)驗(yàn)器材：相同長(zhǎng)度不同粗細(xì)的鉛筆芯各一根，與粗鉛筆芯長(zhǎng)度粗細(xì)相同的鐵絲一根，燈泡，開(kāi)關(guān)，學(xué)生電源，導(dǎo)線若干．

實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖4所示.

圖4 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置圖

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)按圖連接電路．

(2)將鱷魚(yú)夾一端夾在較細(xì)鉛筆芯一端，另一個(gè)鱷魚(yú)夾分別夾在較細(xì)鉛筆芯的不同位置使鉛筆芯連入電路中長(zhǎng)度不同．觀察燈泡亮度．

得出結(jié)論：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度有關(guān)，導(dǎo)體越長(zhǎng)電阻越大．

(3)將兩個(gè)鱷魚(yú)夾分別接在較細(xì)鉛筆芯和較粗鉛筆芯兩端．觀察燈泡亮度．

得出結(jié)論：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)，橫截面積越小電阻越大．

(4)將兩個(gè)鱷魚(yú)夾分別接在較粗鉛筆芯和較粗鐵絲兩端．觀察燈泡亮度．

得出結(jié)論：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料有關(guān)．

注意事項(xiàng)：

(1)由于鉛筆芯在固定實(shí)驗(yàn)板和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易折斷，所以建議取鉛筆芯時(shí)，將木質(zhì)鉛筆從中間劈開(kāi)后留下一半外殼，用來(lái)保護(hù)鉛筆芯．

(2)為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，建議不使用干電池，而改為可調(diào)節(jié)電壓的學(xué)生電源．

(3)將較粗鐵絲連入電路中時(shí)，注意調(diào)節(jié)學(xué)生電源電壓不要過(guò)大，以免燒壞小燈泡．

2.3 改進(jìn)方案二

實(shí)驗(yàn)器材：裝有相同水和鹽水的容器各一個(gè)，帶有“一”字形長(zhǎng)孔的木板一個(gè)，帶接線柱的銅片兩個(gè)，電流表，學(xué)生電源，導(dǎo)線若干．

圖5 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置圖

實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖5所示.

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)將學(xué)生電源，靈敏電流表，兩個(gè)銅片接入電路中．

(2)將兩個(gè)銅片插入鹽水中，改變兩個(gè)銅片之間的距離．觀察電流表的示數(shù)．

得出結(jié)論：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度有關(guān)，導(dǎo)體越長(zhǎng)電阻越大．

(3)將兩個(gè)銅片插入鹽水中，改變兩個(gè)銅片插入的深度．觀察電流表的示數(shù)．

得出結(jié)論：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)，橫截面積越小電阻越大．

(4)使兩個(gè)銅片插入深度和距離不變，分別插入鹽水和水中．觀察電流表的示數(shù)．

得出結(jié)論：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料有關(guān)．

注意事項(xiàng)：

(1)為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，鹽水盡可能濃度高可處于飽和狀態(tài)．

(2)本實(shí)驗(yàn)器材需要做一個(gè)支架，可使兩個(gè)銅片上下、左右移動(dòng)，既美觀，又嚴(yán)格按照控制變量法來(lái)探究本次試驗(yàn)，使結(jié)果更精確．支架作法很簡(jiǎn)單，在容器的4個(gè)角固定4根木棍，在木板對(duì)應(yīng)位置穿4個(gè)孔，即可使木板帶動(dòng)銅片在木棍上下移動(dòng)．在木板中間位置穿一條一字型長(zhǎng)孔，即可使銅片在木板上左右移動(dòng)．

實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的一種手段，不僅在感官上能引起學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，而且在能力上，對(duì)學(xué)生也有很大的幫助與推動(dòng)作用．有些實(shí)驗(yàn)由于可見(jiàn)度差、學(xué)生參與少等原因，師生同樣花了那么多的精力，但從培養(yǎng)學(xué)生的注意力、觀察力、操作能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并積極探索的能力取向等方面而言，收效甚差．為了扭轉(zhuǎn)這種不利狀況，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以做出嘗試，不斷進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到更好的教學(xué)效果．

珠海市拱北中學(xué)遲瑩老師對(duì)本文部分觀點(diǎn)給予寶貴建議并提供實(shí)物圖片，作者一并感謝.