“探究小燈泡的伏安特性曲線”的課例設計

周新艷

(溫州第五十一中學 浙江 溫州 325014)

韓敘虹

(溫州中學 浙江 溫州 325014)

本節教學是以“問題導引，啟發探索，互動交流、精講釋疑”為思路的自主型探究式教學模式，讓學生經歷自主探究的過程，培養他們的科學探究能力和運用知識解決實際問題的能力．

1 教學實錄

1.1 課題引入(觀察實驗現象猜想)

通過實驗來看一下電阻對電流的阻礙作用．將電阻、電源、電流傳感器和開關串聯接入電路，通過電流傳感器采集電流的數據，請學生認真觀察電流隨時間的變化規律．

再通過兩個演示實驗(圖1)，讓學生觀察定值電阻與小燈泡對電流阻礙作用，進而產生一種想探究小燈泡的電阻是如何改變的沖動，從而引出課題：探究小燈泡的伏安特性曲線．

圖1

師：根據圖2所示I-t圖①①

①圖2是電流傳感器采集的數據，表示在不同時刻流過定值電阻和小燈泡的電流變化情況，這里只是定性說明電流隨時間的變化，所以橫軸時間數據沒有標出.

，同樣的電路，同樣的電源，我們只是把定值電阻換成了小燈泡，可電流卻是不一樣的，如圖2(b).電流發生了變化，那電流變化的原因是什么呢？

圖2

生：我猜想因為電壓是不變的，所以可能是電阻發生了變化，電流變了，小燈泡的電阻可能也在變．

師：小燈泡的電阻是變化的嗎？我們怎么去驗證呢？

師：定值電阻的伏安特性曲線是一條過原點的斜線，我們只要描繪出小燈泡的伏安特性曲線，就知道小燈泡的電阻是如何變化的．那么小燈泡的伏安特性曲線是什么樣的呢？

1.2 方案設計

師：如何得到小燈泡的伏安特性曲線呢？

生：可以用電流表來測流過小燈泡的電流，用電壓表來測燈泡兩端的電壓．

師：我們今天用的是額定電壓3.8 V的小燈泡，所以需要測量在0～3.8 V之間很多電壓下的電流．那如何來改變電壓呢？

生：滑動變阻器．

教師提出一些注意事項．

下面請同學們開始設計并進行實驗．

請學生上來展示設計的實驗電路——限流電路[圖3(a)]，畫出伏安特性曲線[圖3(b)]．

圖3

師：請同學們看看他們這組得出的圖像有什么可以完善的地方？

生：這個圖像中，后面的點分布比較均勻，可是在1.5 V以下就幾乎沒有點了，這樣1.5 V以下的圖像很難確定怎么畫了．

(學生匯報實驗結果，分析限流電路的“缺陷”)

師：那如何能獲得1.5 V以下的點呢？從電路圖經分析發現小燈泡是得不到1.5 V以下的電壓．那如何來得到1.5 V以下的電壓呢？

生：把滑動變阻器換一個阻值較大的．

請學生上來演示一下．

師：請談一下你的感受．

生：我在實驗時開始相當長的一段電壓幾乎是沒有的，但是在最后一段稍微動一下電壓，就會超出它的額定電壓，所以很難控制．

(讓學生體驗在限流電路中，大阻值滑動變阻器在改變小燈泡電壓上的“困難”：連續性不好)

師：很好，謝謝．看來用很大阻值的滑動變阻器能夠解決電壓范圍的這個問題，但是又帶來了新的問題，即調節起來非常不方便．那么能否找到一個更好的辦法，既能讓我們解決電壓范圍的問題，又便于調節呢？請大家看圖4電路.

師：請大家思考ab,ac兩點間的電壓？如果我向右滑動c，ac電壓會如何變？

生：變大．

師：大家能否從其中得到啟發來重新設計電路？

1.3 實驗探究

學生采用分壓電路進行實驗(圖5)．

圖5

請學生上臺展示電路圖．

師：非常好，這種做法解決了我們剛才遇到的問題．下面請同學們按用新的電路重新實驗．

1.4 問題討論

展示一組同學的數據和他們得到的小燈泡的伏安特性曲線(圖6)．

圖6

師：從新的伏安特性曲線中我們可以看出小燈泡的電阻是怎樣的呢？

生：從曲線中任意一個點和原點連成一條斜線，它的斜率的倒數就等于電阻．

師：非常好．從圖中我們可以看出電壓越大，電阻越大．

師：為什么電阻會變大呢？

(演示實驗，電路閉合時用酒精燈給燈絲加熱．)

生：可能是溫度.溫度高時，小燈泡的電阻會變大．

師：回顧上課前的實驗，請同學們解釋為什么小燈泡接入電路中，閉合開關后，電路中的電流呈現那樣的變化情況？

生：電流經過燈泡時，由于電流熱效應使溫度升高導致電阻變大．

師：可見電阻有隨溫度變化而變化的性質，同學們課后可以繼續通過網絡或上圖書館等形式查閱相關資料，了解相關資料．

2 教學反思

在本堂課中，各種教學方法的穿插使用，可以增強教學的生動性和形象性，活躍課堂氣氛，從而充分調動學生學習的積極性，落實教學目標．在課堂中，讓學生主動參與到教學活動過程中來，通過師生活動、生生活動等方式，讓學生在解決問題中學習，比教師單純教授知識更有效，思維訓練也更加深刻．本設計實驗探究活動比較多，好處是學生的積極性很高，這節課就在學生的探究性活動中進行，通過親自動手，親身感受，在“玩”當中獲得了成功的愉悅，這種充分發揮學生的主體地位和以學生為主的探究課，符合新課標以學生為主體的要求，并能充分調動學生的求知欲，達到事半功倍的效果．

本案例的設計注重學生主動參與探究的全過程，學生充分地探究描繪伏安特性曲線的方法，探究小燈泡伏安特性曲線，探究曲線彎曲即電阻變化的原因……這些能有效地提高學生的實驗能力、分析能力、解決問題的能力、質疑能力、信息收集和處理能力以用合作交流能力，同時注重對學生進行科學態度和科學精神的教育．

3 專家點評

教學必須明確的首要問題是為什么要上這堂課? 它的價值究竟在哪里? 這堂課除了知識之外, 還能讓學生學到些什么? 這堂課能突破知識本位的局限，學生通過親歷探究學習的過程，不僅掌握了有關的物理知識，而且加深了對科學探究的理解，使他們從中學習并感受到了科學的思維方式，同時還培養了學生講事實、重證據的科學態度等．可以說，這堂課達成了預期的教學目標．值得指出的是，本堂課在落實三維目標時，并沒有落入貼標簽、說教式等俗套，而是將它們有機地融合在知識教學過程之中，讓學生潛移默化地得到教化與啟迪，實現了真水無香，教育無痕；有意而為，無意而成．

探究學習基本特征：問題—證據—解釋—評價—交流．本堂課的整個過程恰恰符合探究學習的過程，也符合學生的認知過程．

本堂課也彰顯了物理學科的魅力．發揮學科特色，展現學科魅力，是激發學生學習物理積極性的根本之舉．以實驗為基礎、以思維為中心是一切科學的基礎，也是物理學科的魅力所在．本堂課以實驗為載體引出問題，以問題為核心深入探究，做到實驗與思維有機結合，使學生始終處于積極參與的狀態，整堂課充分發揮了實驗在物理課中的重要意義．

合理利用現代技術輔助教學也是本教學設計的一大特色．利用電流傳感器直接測量電流，發現電流隨電阻的變化關系，大大地節省了時間，提高了實驗的精度和準確性．在數據的輸入和處理方面，課前運用軟件，自行編制程序，課堂上，現場實地采集的實驗數據當場錄入到計算機里，解決了處理數據、繪圖等問題，直接得到比較精確的定量關系.這樣處理，既保留了實驗的原汁原味，突出了實驗在分析、解決問題等的重要作用，又大大提高了課堂效率.在課堂上，讓學生領略了先進技術對科學實驗的推動作用．

在課堂上，教師精心設問、指導有方，學生回答正確流利、步步到位，整個教學流程嚴謹有序．這固然有值得肯定的一面；但另一方面，過于順暢的、線性化的學習過程，不僅缺少思維的碰撞，難以提高學習效果，而且，還可能對科學的本質形成錯誤的認知, 使學生認為科學的發現總是一帆風順的，科學的結論都是無容置疑的……我們的課堂不妨“粗放”一些，有時看起來不太“完美”的教學過程，反而更加貼近學生的實際，更能體現探究的真諦．