奇妙的電世界

徐浩然

【摘 要】高中物理是一門生活性、創(chuàng)新性較強的自然學(xué)科，在其所構(gòu)筑的奇妙世界中，我們能夠充分領(lǐng)略物理知識的魅力，感受物理實驗的價值，促進核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。對此，本文以高中物理“電”知識為切入點，從改進式創(chuàng)新、自發(fā)式創(chuàng)新和拓展式創(chuàng)新三方面入手，探討高中物理知識的實驗創(chuàng)新路徑，以期為高中階段的學(xué)弟學(xué)妹們提供有益借鑒。

【關(guān)鍵詞】高中物理；電；創(chuàng)新路徑

高中物理知識實驗創(chuàng)新的根本目的在于優(yōu)化教學(xué)方式，突破知識重點，解決知識難點，培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的動手操作能力和物理創(chuàng)造性思維能力，在加深物理知識理解的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力。重要的是，高中物理知識的實驗創(chuàng)新要面向?qū)W生，凸顯學(xué)生主體地位，讓學(xué)生自己動腦，動手，使之成為學(xué)生實現(xiàn)知識、能力、態(tài)度有機整合的載體。對此，本文結(jié)合物理學(xué)習(xí)經(jīng)驗，以物理教材為根本依據(jù)，針對高中物理“電知識”的實驗創(chuàng)新，提出了三點自己的看法。

一、改進式創(chuàng)新：看得見的充放電過程

本質(zhì)上來講，教材是教學(xué)生成的根本，在人才培養(yǎng)中起著導(dǎo)向性作用。一直以來，我國非常重視教材建設(shè)，尤其是國本教材都是經(jīng)過權(quán)威論證和實踐證實的，具有內(nèi)容豐富、專業(yè)系統(tǒng)、科學(xué)規(guī)范、形式新穎等特點。所以，在高中物理的創(chuàng)新學(xué)習(xí)中，我們必須深入挖掘教材內(nèi)容，通過對教材的詳細研究，對現(xiàn)有教材中的實驗進行改進式創(chuàng)新，以加深對相關(guān)知識的理解與掌握。

例如，在“電容器與電容”的課堂學(xué)習(xí)中，教材雖然介紹了電容器充放電的過程，但抽象的理論講解很難讓學(xué)生形成正確的感性認知，成為了許多學(xué)生難以突破的一大障礙。此外，如果按照教材所提供的電路圖進行實驗，因充放電時間過短，學(xué)生很難看到充放電時形成的電流。對此，筆者經(jīng)過深入思考后，對其進行了改進，結(jié)果如下：

電容器充放電電流隨時間的變化i=e，其中E代表電動勢初始電壓，R代表總電阻，時間常數(shù)τ=RC，C代表電容。不難發(fā)現(xiàn)，最大電流Im=，放電時間由τ=RC所決定。如圖1所示，在原電路圖上設(shè)置一個大電阻R，就能夠極大地增加時間常數(shù)。然后再連接上一個示波器，就形成了一個看得見的充放電過程。

經(jīng)過改進式創(chuàng)新后，我們能夠清楚地看到充電過程中電流減小，電壓升高，而在放電時電流和電壓都降低，且充放電所形成的電流方向相反，實現(xiàn)了抽象物理知識的具象化，加深了學(xué)生的知識理解。

二、自發(fā)式創(chuàng)新：閉合電路的歐姆定律

在高中物理學(xué)習(xí)中，并非所有知識點都配有實驗，但為了全面把握那些重難點知識，我們可結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，自行設(shè)計實驗方案，實現(xiàn)高中物理知識的自發(fā)式創(chuàng)新。

例如，在“閉合電路的歐姆定律”的課堂學(xué)習(xí)中，教材對外電路定義、內(nèi)電路、電勢變化情況、能量守恒解釋、原理推導(dǎo)等都是理論概述，并未進行實驗闡述，這就導(dǎo)致許多學(xué)生無法形成明確的感性認知，甚至?xí)a(chǎn)生“電池使用時是否會形成內(nèi)電壓”的懷疑。對此，為了消除該知識點的思維障礙，筆者進行了如下的自發(fā)式實驗創(chuàng)新：

實驗器材：電壓傳感器、小燈泡、可調(diào)內(nèi)阻電池、滑動變阻器、導(dǎo)線、開關(guān)等。

實驗步驟：（一）電源極板電勢提升

1.對極板兩極電壓展開實際測量；

2.改變外電阻大小，重復(fù)上述步驟；

3.改變內(nèi)電阻，重復(fù)上述兩步驟；

4.對數(shù)據(jù)進行分析，最終得到極板電壓提升等于內(nèi)外電壓之和的結(jié)論。

（二）演示內(nèi)電阻對用電器工作有影響

1.用小燈泡替代外電路用電器；

2.閉合開關(guān)，小燈泡亮起；

3.加大電源內(nèi)阻，小燈泡隨之變暗，減小電源內(nèi)阻，小燈泡隨之變亮；

4.經(jīng)分析得出內(nèi)電阻對用電器工作有影響的結(jié)論。

通過上述的創(chuàng)新實驗，閉合電路的歐姆定律知識變得更加直觀，不僅有助于深化知識認知與理解，而且留下了深刻印象，充分激發(fā)了物理實驗探究的興趣與欲望。

三、拓展式創(chuàng)新：“人體”觸電的演示

新課改的深入開展，使得高中物理教材更加注重知識的邏輯性，更加強調(diào)學(xué)生課程核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。因此，在高中物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生要在吃透教材的前提下，加強拓展創(chuàng)新，在深入理解相關(guān)知識內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，拓展物理知識視野和提高物理科學(xué)素質(zhì)。

在高中物理學(xué)習(xí)中，許多有關(guān)“電”的知識，都具有非常強的實用性，但其中很多知識都是“一筆帶過”，或“一圖帶過”，如人體高壓觸電、低壓觸電的區(qū)別，單靠教材很難深刻理解和把握，這就需要我們對這些知識展開拓展式實驗創(chuàng)新，以達到高效學(xué)習(xí)的目的。對此，筆者進行了如下“人體”觸電的演示實驗設(shè)計：

實驗器材：木板、電源、機器人、導(dǎo)線、發(fā)光二極管等。

實驗步驟：

1.接通電源，將機器人放在裸露導(dǎo)線前，并將機器人左右手分別連接火線和零線，此時機器人身上的二極管發(fā)光，代表人體觸電；

2.接通電源，將機器人放在裸露導(dǎo)線前，并將機器人左手連接火線，腳下放置絕緣木板，此時機器人身上的二極管不發(fā)光，代表人體不觸電；

3.接通電源，將機器人放在裸露導(dǎo)線前，并將機器人左手連接火線，腳下放置金屬板，此時機器人身上的二極管發(fā)光，代表人體觸電；

4.接通電源，模擬高壓電線落于地面。在機器人向高壓線行進途中，當兩腳之間出現(xiàn)一定距離時，二極管發(fā)光，而并攏后就不會發(fā)光，演示了跨步電壓觸電。

綜上所述，在高中物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生要立足教材，積極開展改進式、自發(fā)式、拓展式實驗創(chuàng)新，構(gòu)筑奇妙的電、光、磁、波等物理世界，實現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成與提高。

【參考文獻】

[1]張文超.高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實驗的設(shè)計方法探討[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2016（21）

[2]金加團，楊雪明.基于核心素養(yǎng)的高中物理實驗教學(xué)的創(chuàng)新與實踐[J].中學(xué)物理，2016（19）

[3]張秋平.高中物理中“演示實驗”的改革與創(chuàng)新[J].高中數(shù)理化，2016（16）