《電路探秘》一章中設計的學生實驗

周張鳳

【摘要】八年級上第四章《電路探秘》是電學的基礎章節，所涉及的題目在初中科學中考中所占的分數比例比較大，學生感到比較困難，得分率較低。這一章知識光靠死記硬背是完全行不通的，有些同學涉及電學就怕“觸電”死；而且我認為教材編排上有脫節現象，知識到學完《歐姆定律》后難度直線上升。教材的第七節《電流、電壓和電阻的關系》，把前面所學的三個電學重要物理量，兩只重要電表，一只滑動變阻器都串聯起來了，面對一下子爆發的這么多知識點，學生有點招架不住!在實際教學中，許多教師采用的是“題海戰術”，無形加重了學生學習的課業負擔。探索和改進電路探秘的教學，讓知識難度呈現螺旋式上升趨勢，是一項很有價值的工作。為此，我在不同的教學進度中設計了一些不同的學生實驗，目的是通過實驗來逐一攻破知識難點，為學《歐姆定律》搭臺階。

【關鍵詞】電路探秘學生實驗設計

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2012）02-0093-02

實驗作為一種形象直觀的了解電的方式，讓學生親身體驗科學探究的過程，不僅是他們獲得電路知識的過程，也是他們能夠設計電路的開始，還學到電路中故障情況及處理方法。這種掌握知識的過程，具有知識和發展結合的意義，學生在實驗中有依靠自己的科學素養提高學習效率的意識，符合新課程標準的理念，顯然其重要性超過了做很多的練習題。由于沒有學過《歐姆定律》，學生或許對實驗現象難以理解，一知半解，但實驗能讓學生獲得一些感性認識，留一些疑問，激發學習的興趣，提高科學探究能力。下面是我在教《電路探秘》一章中精心設計的學生實驗（不包括課本上的演示實驗和學生實驗），根據教學進度，分別被安排在合理的節次之后，我設計了實驗的電路圖，實驗具體操作方法，實驗目的，最后還列舉了通過實驗學生能解決的一些典型問題，僅供參考。

第一節 電路圖

【電路圖一】

【實驗操作】

1.閉合開關,讓L1，L2發光，擰松小燈泡L1的燈座，觀察L1，L2的發光情況。

[理解] “斷路”的概念。串聯電路中兩用電器同時工作，一處斷路，整個電路斷路。

2.讓電路恢復正常，閉合開關,讓L1，L2發光，在L1兩端并聯上一根導線，觀察L1，L2的發光情況。

[理解]“用電器短路”的概念，對串聯電路中有一燈短路，另一燈更亮有一個感性認識，留作疑問（以后解釋）。

3.讓電路恢復正常，閉合開關,讓L1，L2發光，在電源兩端迅速并聯上一根導線，用試觸法接上，觀察L1，L2的發光情況。

[理解]“電源短路”的概念。

4.讓電路恢復正常，閉合開關,讓L1，L2發光，在開關兩端并聯上一根導線，觀察L1，L2的發光情況。斷開開關，觀察L1，L2的發光情況。

[理解]開關的作用，明確開關短路的結果。

【電路圖二】

【實驗操作】

1.閉合開關,讓L1，L2發光，擰松小燈泡L1的燈座，觀察L1，L2的發光情況。

[理解]并聯電路中兩支路互不影響，某一支路斷路，另一支路仍能正常工作。

2.讓電路恢復正常，閉合開關,讓L1，L2發光，在L1兩端迅速并聯上一根導線，用試觸法接上，觀察L1，L2的發光情況。

[理解]并聯電路中兩支路某一支路短路，另一支路也短路。

【典型問題】如下圖1所示，閉合開關S時，燈泡L1、L2都不亮。用一段導線的兩端接觸a、b兩點時，兩燈都不亮；接觸b、c兩點時，兩燈都不亮；接觸c、d兩點時，兩燈都亮。則（）

A. 燈L1斷路

B. 燈L2斷路

C. 燈L2短路

D. 開關S斷路

第二節實驗 研究串，并聯電路電流的特點

【電路圖一】

【實驗操作】

1.閉合開關,讓L1，L2發光，擰松小燈泡L1的燈座，觀察安培表的讀數。

[理解]串聯電路中一處斷路，安培表斷路，讀數為0。

2.讓電路恢復正常，閉合開關,讓L1，L2發光，在L1兩端并聯上一根導線，觀察安培表的讀數變化。

[知道]串聯電路中有一燈短路，另一燈更亮，安培表的讀數變大，對此現象有感性認識。

3.讓電路恢復正常，閉合開關,讓L1，L2發光，在安培表兩端并聯上一根導線，觀察L1，L2的發光情況。

[知道]電流表在電路中相當于一根導線，但又不同于導線，當電流表短路時，讀數為0。

4.如下圖2所示，去掉安培表，重新把L1，L2連成串聯電路，閉合開關，L1，L2發光，再在L1兩點間并聯上一只安培表，觀察L1，L2的發光情況；

[理解]當安培表與用電器并聯時，用電器被短路。

5如上圖3所示的電路，在電源兩點間并聯上一只安培表(迅速試觸法) ，觀察指針的擺動情況。

[理解]安培表的正確使用，不允許直接接到電源的兩極上。

【電路圖二】

【實驗操作】

1.閉合開關S,S1使兩燈發光，讀出電流表的讀數，突然斷開S1，再讀電流表的讀數，觀察讀數變化及L1亮暗變化，想一想原因。

[知道]并聯電路分流的特點。

【典型問題】如圖4所示，粗心的小強把電流表接在了L1的兩端。此時如果閉合開關，一定會發生（）

A. 電源短路 B. 電流表損壞 C. L1不亮 D. L2的燈絲燒斷

第六節實驗 研究串，并聯電路電壓的特點

【電路圖一】

【實驗操作】

1.閉合開關,讓L1，L2發光，擰松其中一盞小燈泡L1的燈座，觀察伏特表讀數變化。

[理解]串聯電路中一處斷路，并接在此處的伏特表讀數變大，幾乎為電源電壓。

2.讓電路恢復正常，閉合開關,讓L1，L2發光，在L1兩端并聯上一根導線，觀察伏特表的讀數變化。

[理解]串聯電路中一處短路，并接在此處的伏特表讀數變為0。

3.讓電路恢復正常，閉合開關,讓L1，L2發光，在L2兩端并聯上一根導線，觀察伏特表的讀數變化。

[知道]串聯電路中一處短路，并接在另一處的伏特表讀數變大。

4.讓電路恢復正常，閉合開關,讓L1，L2發光，再斷開開關，觀察伏特表的讀數變化。

[知道]伏特表在電路中相當于一個斷開的開關，但又不同于斷開開關。只有不短路，不斷路時才會有讀數。

【電路圖二】

【實驗操作】

1.如圖所示連接電路，閉合開關，觀察安培表，伏特表的讀數，燈的發光情況。

[理解]在分析伏特表以外的電路元件時，把伏特表去掉，接伏特表此處電路斷開，再考慮電燈會亮嗎，安培表有讀數嗎？在分析伏特表是否有讀數時，按上面所說，只要伏特表不短路，其他處不斷路，它就有讀數。

【典型問題】圖5所示為測定電阻的電路圖。如果某同學在操作中兩電表的量程選擇正確，但不慎將兩電表的位置對調了一下，則開關閉合后（）

A. 電流表、電壓表均損壞 B. 電流表損壞

C. 電壓表損壞D. 電流表、電壓表都不損壞

第七節 電流、電壓和電阻的關系

【電路圖一】

【實驗操作】

1. 如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，閉合開關S，當滑動變阻器的滑片P由a向b移動的過程中，觀察電流表，伏特表的讀數變化。

[理解] 串聯電路分壓的特點，總電壓不變，電壓是根據電阻大小來分的。

【電路圖二】

【實驗操作】

1.如圖6所示的電路中，電源電壓不變．當閉合開關S，滑動變阻器的滑片P向右移動時，觀察電流表，伏特表的讀數變化。

[理解] 并聯電路分流不分壓的特點。

【典型問題】如圖7所示的電路中，電源電壓保持不變，當開關S閉合，滑動變阻器的滑片P向右移動時，電流表A1和A2和電壓表的示數的變化情況分別為（ ）

A. 增大 增大 增大

B. 減小 減小 減小

C. 增大 增大 不變

D. 減小 減小 不變

第七節實驗 用電壓表和電流表測導體的電阻

【電路圖一】

【實驗操作】

1．用如圖甲所示的電路可以測量一個未知電阻的阻值，其中Rx為待測電阻，R為電阻箱(符號為≠)，S為單刀雙擲開關，RO為定值電阻。根據電路圖，連接實物，將電阻箱的阻值調至最大，把開關S接a點，讀出電流表的示數為I，把開關S接b點，調節電阻箱，使電流表的示數為I, 讀出電阻箱的示數R=RxO

[理解]用“等效替代法”來測電阻。

【電路圖二】請按下面要求設計：給你電源一個，未知電阻Rx的阻值一個，已知阻值的電阻RO，安培表一只，開關兩個，設計能測出Rx阻值的電路圖。

【電路圖三】請按下面要求設計：給你電源一個，未知電阻Rx的阻值一個，已知阻值的電阻RO，伏特表一只，開關兩個，設計能測出Rx阻值的電路圖。

【電路圖四】請按下面要求設計：給你電源一個，未知電阻Rx的阻值一個，已知最大阻值為R。的滑動變阻器，安培表一只，開關一個，設計能測出Rx阻值的電路圖。

【典型問題】李強同學做測電阻及Rx阻值實驗時，發現電壓表已損壞，就重新設計一個電路，選了一個阻值已知的RO，連接電路如圖所示。并進行如下的實驗操作，請將未完成的步驟補充完整：

（1）根據電路圖連接電路；

（2）▲

（3）▲

（4）計算Rx的阻值為▲(用所測得的字母表示)

結語：對于《電路探秘》一章，中考雖然只要求兩種電路，兩只電表，兩個用電器，但短路和開路形形色色，電路故障題變化莫測，電學綜合題（如上按要求設計測未知電阻阻值的電路）綜合性強，設置障礙多，歷來是初中科學的難點，在近幾年的中考題中屢屢出現，如果學生沒有扎實的基礎，考試碰到了，就會慌亂不堪，一頭霧水，無從下手。如果學生沒有按教學進度逐一攻克知識難點，可能起先還能混得過去，到學完第七節，對突如其來的那么多知識會措手不及。以上設計的這些學生實驗，內容設置由易到難，一環緊扣一環，有效地設置了知識的梯度，遵循了教學的循序漸進，先學后教等原則，能把知識點很好的銜接起來，通過這些實驗學生不會有招架不住的感覺。我在教學實踐中不斷地嘗試讓學生做這些實驗，不斷地改進，收到了很好的效果，得到了很多同行的認可。我的學生在快樂的科學探究中成長知識，我在實踐中思索，在思索中提高和培養了一批又一批不怕“觸電”的學生。

參考文獻

1.朱清時 主編 義務教育課程標準實驗教科書 八年級上2006（6）。

2.朱恒足 彭皓琳 科學（7-9年級）課程標準解讀 2002（4）。