“探究小燈泡的伏安特性曲線”的課例設(shè)計(jì)

周新艷

(溫州第五十一中學(xué) 浙江 溫州 325014)

韓敘虹

(溫州中學(xué) 浙江 溫州 325014)

本節(jié)教學(xué)是以“問題導(dǎo)引，啟發(fā)探索，互動(dòng)交流、精講釋疑”為思路的自主型探究式教學(xué)模式，讓學(xué)生經(jīng)歷自主探究的過程，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究能力和運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力．

1 教學(xué)實(shí)錄

1.1 課題引入(觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象猜想)

通過實(shí)驗(yàn)來看一下電阻對(duì)電流的阻礙作用．將電阻、電源、電流傳感器和開關(guān)串聯(lián)接入電路，通過電流傳感器采集電流的數(shù)據(jù)，請(qǐng)學(xué)生認(rèn)真觀察電流隨時(shí)間的變化規(guī)律．

再通過兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)(圖1)，讓學(xué)生觀察定值電阻與小燈泡對(duì)電流阻礙作用，進(jìn)而產(chǎn)生一種想探究小燈泡的電阻是如何改變的沖動(dòng)，從而引出課題：探究小燈泡的伏安特性曲線．

圖1

師：根據(jù)圖2所示I-t圖①①

①圖2是電流傳感器采集的數(shù)據(jù)，表示在不同時(shí)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(shí)間的變化，所以橫軸時(shí)間數(shù)據(jù)沒有標(biāo)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(fā)生了變化，那電流變化的原因是什么呢？

圖2

生：我猜想因?yàn)殡妷菏遣蛔兊?，所以可能是電阻發(fā)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?cè)趺慈ヲ?yàn)證呢？

師：定值電阻的伏安特性曲線是一條過原點(diǎn)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(shè)計(jì)

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(cè)流過小燈泡的電流，用電壓表來測(cè)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(cè)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(dòng)變阻器．

教師提出一些注意事項(xiàng)．

下面請(qǐng)同學(xué)們開始設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

請(qǐng)學(xué)生上來展示設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路——限流電路[圖3(a)]，畫出伏安特性曲線[圖3(b)]．

圖3

師：請(qǐng)同學(xué)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(gè)圖像中，后面的點(diǎn)分布比較均勻，可是在1.5 V以下就幾乎沒有點(diǎn)了，這樣1.5 V以下的圖像很難確定怎么畫了．

(學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析限流電路的“缺陷”)

師：那如何能獲得1.5 V以下的點(diǎn)呢？從電路圖經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)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(dòng)變阻器換一個(gè)阻值較大的．

請(qǐng)學(xué)生上來演示一下．

師：請(qǐng)談一下你的感受．

生：我在實(shí)驗(yàn)時(shí)開始相當(dāng)長(zhǎng)的一段電壓幾乎是沒有的，但是在最后一段稍微動(dòng)一下電壓，就會(huì)超出它的額定電壓，所以很難控制．

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

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

師：請(qǐng)大家思考ab,ac兩點(diǎn)間的電壓？如果我向右滑動(dòng)c，ac電壓會(huì)如何變？

生：變大．

師：大家能否從其中得到啟發(fā)來重新設(shè)計(jì)電路？

1.3 實(shí)驗(yàn)探究

學(xué)生采用分壓電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(圖5)．

圖5

請(qǐng)學(xué)生上臺(tái)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(qǐng)同學(xué)們按用新的電路重新實(shí)驗(yàn)．

1.4 問題討論

展示一組同學(xué)的數(shù)據(jù)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(gè)點(diǎn)和原點(diǎn)連成一條斜線，它的斜率的倒數(shù)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(huì)變大呢？

(演示實(shí)驗(yàn)，電路閉合時(shí)用酒精燈給燈絲加熱．)

生：可能是溫度.溫度高時(shí)，小燈泡的電阻會(huì)變大．

師：回顧上課前的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們解釋為什么小燈泡接入電路中，閉合開關(guān)后，電路中的電流呈現(xiàn)那樣的變化情況？

生：電流經(jīng)過燈泡時(shí)，由于電流熱效應(yīng)使溫度升高導(dǎo)致電阻變大．

師：可見電阻有隨溫度變化而變化的性質(zhì)，同學(xué)們課后可以繼續(xù)通過網(wǎng)絡(luò)或上圖書館等形式查閱相關(guān)資料，了解相關(guān)資料．

2 教學(xué)反思

在本堂課中，各種教學(xué)方法的穿插使用，可以增強(qiáng)教學(xué)的生動(dòng)性和形象性，活躍課堂氣氛，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，落實(shí)教學(xué)目標(biāo)．在課堂中，讓學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)活動(dòng)過程中來，通過師生活動(dòng)、生生活動(dòng)等方式，讓學(xué)生在解決問題中學(xué)習(xí)，比教師單純教授知識(shí)更有效，思維訓(xùn)練也更加深刻．本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)比較多，好處是學(xué)生的積極性很高，這節(jié)課就在學(xué)生的探究性活動(dòng)中進(jìn)行，通過親自動(dòng)手，親身感受，在“玩”當(dāng)中獲得了成功的愉悅，這種充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位和以學(xué)生為主的探究課，符合新課標(biāo)以學(xué)生為主體的要求，并能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲，達(dá)到事半功倍的效果．

本案例的設(shè)計(jì)注重學(xué)生主動(dòng)參與探究的全過程，學(xué)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(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、分析能力、解決問題的能力、質(zhì)疑能力、信息收集和處理能力以用合作交流能力，同時(shí)注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的教育．

3 專家點(diǎn)評(píng)

教學(xué)必須明確的首要問題是為什么要上這堂課? 它的價(jià)值究竟在哪里? 這堂課除了知識(shí)之外, 還能讓學(xué)生學(xué)到些什么? 這堂課能突破知識(shí)本位的局限，學(xué)生通過親歷探究學(xué)習(xí)的過程，不僅掌握了有關(guān)的物理知識(shí)，而且加深了對(duì)科學(xué)探究的理解，使他們從中學(xué)習(xí)并感受到了科學(xué)的思維方式，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生講事實(shí)、重證據(jù)的科學(xué)態(tài)度等．可以說，這堂課達(dá)成了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)．值得指出的是，本堂課在落實(shí)三維目標(biāo)時(shí)，并沒有落入貼標(biāo)簽、說教式等俗套，而是將它們有機(jī)地融合在知識(shí)教學(xué)過程之中，讓學(xué)生潛移默化地得到教化與啟迪，實(shí)現(xiàn)了真水無香，教育無痕；有意而為，無意而成．

探究學(xué)習(xí)基本特征：?jiǎn)栴}—證據(jù)—解釋—評(píng)價(jià)—交流．本堂課的整個(gè)過程恰恰符合探究學(xué)習(xí)的過程，也符合學(xué)生的認(rèn)知過程．

本堂課也彰顯了物理學(xué)科的魅力．發(fā)揮學(xué)科特色，展現(xiàn)學(xué)科魅力，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理積極性的根本之舉．以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以思維為中心是一切科學(xué)的基礎(chǔ)，也是物理學(xué)科的魅力所在．本堂課以實(shí)驗(yàn)為載體引出問題，以問題為核心深入探究，做到實(shí)驗(yàn)與思維有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生始終處于積極參與的狀態(tài)，整堂課充分發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)在物理課中的重要意義．

合理利用現(xiàn)代技術(shù)輔助教學(xué)也是本教學(xué)設(shè)計(jì)的一大特色．利用電流傳感器直接測(cè)量電流，發(fā)現(xiàn)電流隨電阻的變化關(guān)系，大大地節(jié)省了時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)的精度和準(zhǔn)確性．在數(shù)據(jù)的輸入和處理方面，課前運(yùn)用軟件，自行編制程序，課堂上，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)當(dāng)場(chǎng)錄入到計(jì)算機(jī)里，解決了處理數(shù)據(jù)、繪圖等問題，直接得到比較精確的定量關(guān)系.這樣處理，既保留了實(shí)驗(yàn)的原汁原味，突出了實(shí)驗(yàn)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(xué)生領(lǐng)略了先進(jìn)技術(shù)對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的推動(dòng)作用．

在課堂上，教師精心設(shè)問、指導(dǎo)有方，學(xué)生回答正確流利、步步到位，整個(gè)教學(xué)流程嚴(yán)謹(jǐn)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(xué)習(xí)過程，不僅缺少思維的碰撞，難以提高學(xué)習(xí)效果，而且，還可能對(duì)科學(xué)的本質(zhì)形成錯(cuò)誤的認(rèn)知, 使學(xué)生認(rèn)為科學(xué)的發(fā)現(xiàn)總是一帆風(fēng)順的，科學(xué)的結(jié)論都是無容置疑的……我們的課堂不妨“粗放”一些，有時(shí)看起來不太“完美”的教學(xué)過程，反而更加貼近學(xué)生的實(shí)際，更能體現(xiàn)探究的真諦．