淺談初中物理電路教學中的幾種錯誤模型

萬建軍

在初中生的頭腦中，對電流的理解總是有一點點疑惑，總是想從自己的生活經驗中尋找一種模型來類比電流，從而就產生了一些錯誤模式，甚至一些教師頭腦中也有一些錯誤的模型。下面介紹幾種常見的錯誤模型，并通過小實驗進行驗證。

1.單極模式

有學生認為只有一根導線起作用，電流從電池一端通過一根電線，流過電燈那兒，點亮了電燈，同時消耗掉流過來的電。這就像家里的煤氣爐一樣，打開開關，火就會燃燒起來，把流過來的煤氣燒掉。大多數學生也認為回路導線是必要的，但它不起實際作用，有時把它看成是安全線。

一個連接正確的電路，兩節電壓分別為1.5V的電池，燈泡規格為“2.5V 0.3A”，此時如果閉合開關，電流中有電流通過，小燈泡發光（如圖a），電流方向如圖所示，如果將所謂的安全線撤掉（如圖b），燈泡不發光，沒有像單級模式所描述的那樣燈泡會繼續發光，所以單級模式是錯誤的。

同時也有的學生這樣理解單級模式，電流像水一樣從電源的正極流淌出來，流過每一個用電器，所以開關要想控制整個電路必須靠近電源的正極一側，斷開時會把水流截斷，通過觀察上面的實驗，開關就是放在了靠近電源負極的一側，當它閉合或斷開時也能控制整個電路（如圖a和b），所以這種想法是不切實際的。

2.撞擊模式

有學生認為電流同時從電池的兩級流向電燈，他們有時用兩股電流的“撞擊”來解釋燈的發光。

如圖c是兩組電池組，如果電流是撞擊模式，把小燈泡如圖d連接到電路中，電流方向如圖d所示，小燈泡會發光，但是實驗的結果卻是小燈泡不發光，所以撞擊模式不正確。

3.遞減模式

這種模式似乎更能夠讓人接受，在這種模式中，他們認為電流從電池的一極流出，被電燈“用掉”了一部分，因此“回到”電池負極的電流減少了。當有兩盞電燈串聯時，一些學生認為第二個小電燈要比第一個小電燈暗一些（如圖e）。

為了驗證這種模式是否正確，我們先選用兩個規格相同的燈泡，把它們串聯到電路中，閉合開關后，發現兩個小燈泡的亮度相同。根據實驗結果，遞減模式也是錯誤的。

4.平分模式

有學生認為在串聯電路中各元件平分電流，在這種情況下他們同樣認為是電燈“用掉”了電流。如果是各個元件平分了電流，那么在串聯電路中流過燈L2的電流就會由于被L1分掉了一半而變小，而且流過L2的電流應該是流過L1電流的0.5倍，圖f的實驗結果表明：流過燈L1和燈L2的電流相等，所以這種電路模式也不成立。

綜上所述，這些電流模式都不符合實際，那么什么樣的模式才能正確的呢？如圖g所示，電流就如同水流，從一端流到另一端；電源如同抽水機，抽水機的作用是提供水壓，電源的作用是提供電壓；開關如同閥門，控制整個電路通斷；導線如同水管；電燈如同渦輪，渦輪消耗水流所攜帶的機械能，電燈消耗電流所攜帶的電能。當抽水機開始抽水，管道兩端就產生了水壓，那么管道中的水就會流動起來，流過渦輪時水流是不變的，閥門無論在什么位置都能控制整個管路，同樣，當電路被接通時，電路中的電荷在這種壓力的作用下就會運動起來形成電流，流過用電器電流不會減小，開關在任何位置都能控制整個電路。

在物理學中，把電荷的定向移動稱為電流，因為有電壓（電勢差）的存在，所以產生了電力場強，使電路中的電荷受到電場力的作用而產生定向移動，從而形成了電路中的電流，電源又像一個“發令員”，一聲令下，電路中的電荷就會移動起來。

？誗編輯 李 姣