利用身邊器材 化解探究難點
——關于探究“決定電阻大小的因素”的幾個實驗改進

孫 玥

(珠海市夏灣中學 廣東 珠海 519000)

電阻作為新人教版第十六章第3節內容，能否理解到位，是學生進一步學習歐姆定律的關鍵．決定電阻大小因素的探究實驗既讓學生進一步加深對電阻的了解，又給學生創設了經歷實驗探究過程的機會，是本節課的重難點．但是筆者在實際教學實踐中發現，實驗室現有實驗器材學生不熟悉，實驗現象不明顯等問題，影響了學生的求知熱情．

1 引入猜想環節的改進

傳統教學中，教師對于“電阻大小與什么因素有關？”這個問題的猜想，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，進而聯系到“水管的長度”和“粗細”，再迂回到“導體的長度”和“橫截面積”．這只是將一個抽象問題換成另一個抽象問題，成為“啟發式”猜想，學生思維被迫跳躍，難以理解．

所謂“事實勝于雄辯”，如果能設計實驗，為學生的猜想提供真實的猜想依據，可以很好地幫助學生進行猜想．如果在實驗中能讓學生親眼看到我們改變導體的長度、橫截面積時，導體電阻發生明顯的改變，效果會大大不同．因此筆者設計兩個簡單的小實驗，可以達到引導學生猜想的目的．

1.1 改進實驗一

實驗器材：鉛筆芯一根，干電池，小燈泡，帶鱷魚夾的導線若干．

實驗裝置圖如圖1.

圖1 實驗裝置

實驗步驟：

(1)按實驗裝置圖將鱷魚夾夾在鉛筆芯兩端．依次將小燈泡、鉛筆芯、干電池順次連接．可觀察到小燈泡發光，說明鉛筆芯是導體．

(2)將其中一個鱷魚夾在鉛筆芯上移動，可觀察到小燈泡的亮度發生變化．

(3)得出猜想：電阻大小可能與導體長度有關．

1.2 改進實驗二

實驗器材：汽車前燈燈泡一個，單刀雙擲開關一個，學生電源一個．

實驗原理：由于汽車前燈分為遠光燈和近光燈，若想一個燈泡達到兩種亮度，則它的結構就與普通燈泡不同．如圖2，汽車前燈有兩個燈絲，一個燈絲較細，另一個燈絲較粗．當較細燈絲通電時燈泡暗，較粗燈絲通電時燈泡亮．

為了使實驗操作簡單，可選用單刀雙擲開關控制電流分別通過細燈絲和粗燈絲．學生通過明顯的實驗現象即可得出猜想：電阻大小與導體的橫截面積有關．

圖2 汽車前燈

2 探究實驗環節的改進

實驗室常用的探究決定電阻大小因素的實驗演示板如圖3所示.

圖3 探究決定電阻大小因素的實驗演示板

2.1 本裝置的缺點

(1)學生對鎳鉻合金絲和錳銅合金絲不熟悉，學習興趣降低．而且從外觀上無法辨別二者的區別，對于位置較遠的學生觀察困難．筆者發現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，金屬絲必須長度足夠長．這就不得不使實驗器材龐大，不便于攜帶操作，也不適合做學生的分組實驗．

(3)金屬絲由于老化生銹等原因，導致實驗現象不明顯．這就要求此實驗裝置必須經常維護以保證教學效果．

2.2 改進方案一

實驗器材：相同長度不同粗細的鉛筆芯各一根，與粗鉛筆芯長度粗細相同的鐵絲一根，燈泡，開關，學生電源，導線若干．

實驗裝置圖如圖4所示.

圖4 改進實驗裝置圖

實驗步驟：

(1)按圖連接電路．

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

得出結論：導體的電阻與導體的長度有關，導體越長電阻越大．

(3)將兩個鱷魚夾分別接在較細鉛筆芯和較粗鉛筆芯兩端．觀察燈泡亮度．

得出結論：導體的電阻與導體的橫截面積有關，橫截面積越小電阻越大．

(4)將兩個鱷魚夾分別接在較粗鉛筆芯和較粗鐵絲兩端．觀察燈泡亮度．

得出結論：導體的電阻與導體的材料有關．

注意事項：

(1)由于鉛筆芯在固定實驗板和實驗過程中容易折斷，所以建議取鉛筆芯時，將木質鉛筆從中間劈開后留下一半外殼，用來保護鉛筆芯．

(2)為了使實驗現象明顯，建議不使用干電池，而改為可調節電壓的學生電源．

(3)將較粗鐵絲連入電路中時，注意調節學生電源電壓不要過大，以免燒壞小燈泡．

2.3 改進方案二

實驗器材：裝有相同水和鹽水的容器各一個，帶有“一”字形長孔的木板一個，帶接線柱的銅片兩個，電流表，學生電源，導線若干．

圖5 改進實驗裝置圖

實驗裝置圖如圖5所示.

實驗步驟：

(1)將學生電源，靈敏電流表，兩個銅片接入電路中．

(2)將兩個銅片插入鹽水中，改變兩個銅片之間的距離．觀察電流表的示數．

得出結論：導體的電阻與導體的長度有關，導體越長電阻越大．

(3)將兩個銅片插入鹽水中，改變兩個銅片插入的深度．觀察電流表的示數．

得出結論：導體的電阻與導體的橫截面積有關，橫截面積越小電阻越大．

(4)使兩個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．

得出結論：導體的電阻與導體的材料有關．

注意事項：

(1)為了使實驗現象明顯，鹽水盡可能濃度高可處于飽和狀態．

(2)本實驗器材需要做一個支架，可使兩個銅片上下、左右移動，既美觀，又嚴格按照控制變量法來探究本次試驗，使結果更精確．支架作法很簡單，在容器的4個角固定4根木棍，在木板對應位置穿4個孔，即可使木板帶動銅片在木棍上下移動．在木板中間位置穿一條一字型長孔，即可使銅片在木板上左右移動．

實驗作為物理教學的一種手段，不僅在感官上能引起學生的注意，激發學習的興趣，而且在能力上，對學生也有很大的幫助與推動作用．有些實驗由于可見度差、學生參與少等原因，師生同樣花了那么多的精力，但從培養學生的注意力、觀察力、操作能力、發現問題并積極探索的能力取向等方面而言，收效甚差．為了扭轉這種不利狀況，教師在實驗教學中可以做出嘗試，不斷進行改進，以達到更好的教學效果．

珠海市拱北中學遲瑩老師對本文部分觀點給予寶貴建議并提供實物圖片，作者一并感謝.