巧設物理實驗，突破教學難點
——以人教版九年級物理中的“電流和電路”的短路為例

◎周應忠

精彩的物理實驗能夠引起學生的注意，自然而然地把學生引入到知識教學中來；有趣的物理實驗，能夠賦予學生學習的興趣和積極性，讓學生在教師所創設的物理實驗中思考、發現，產生探究的欲望。富有內涵的實驗情境，能夠啟迪學生的思維，給予學生突破學習困難的勇氣和方向，能夠幫助學生更有效地突破教學難點，從而把教學影響全方位地作用于學生身上，實現高效的學習和重點、難點的有效突破。

一、教學設計

教學流程如下。

師：在前面的實驗中，我們用鹽水電池點亮了20盞LED燈，如果直接把電池的兩極連接起來，會發生什么現象呢？

生1：燈泡不亮。（生2：燈泡燒壞；生3：導線燃燒起來。）

演示實驗1。斷開開關，用導線將鹽水電池的兩極連接起來，再閉合開關，你們觀察到什么實驗現象？

生1：燈泡不發光。（生2：導線沒有燃燒起來。）

師：燈泡燒斷沒有？怎樣檢驗？生：斷開連接電源兩極的導線，觀察燈泡是否發光。

師：（斷開開關，斷開連接電源兩極的導線，再閉合開關，觀察燈泡的發光情況）燈泡燒壞了嗎？

生：燈泡發光了，說明沒有燒壞。

師：剛才我用導線直接將電源兩極連接起來，電路中就會有很大的電流，這種情況叫短路，短路會不會有什么危害？

生：沒有危害。

演示實驗2。我們再來看一個實驗，將口香糖的錫紙直接接在干電池的兩極，請觀察會發生什么現象？

生1：錫紙冒煙了。（生2：錫紙快燒起來了。）

師：錫紙冒煙了，說明溫度很高，這是因為干電池被短路后，電路中的電流很大所導致的。如果在家庭電路中發生短路則會引發火災，所以在連接電路時不允許發生短路。

生：家庭電路中發生短路空氣開關要跳閘。

師：是的，空氣開關對家庭電路有保護作用。我們來看看短路的另一種情況。

評析：在本教學片斷中，教師設計了2個實驗來突破教學難點。第1個實驗教師用自制的電源演示了短路，學生只看到了燈泡不發光，并沒有感知到因電流大而產生的具體情景，所以印象不深刻；第2個實驗教師將干電池用錫紙短路，可以看到錫紙明顯冒煙，是因為發熱而冒煙，說明短路時電流很大可能導致火災的發生，第1個實驗為第2個實驗作了鋪墊和對比的作用；總體來講設計的實驗效果好，能給學生建立具體形象的思維過程，并且在教學過程中蘊含了促進思維發展的推理過程，從鹽水電池短路似乎沒有什么危害，到干電池短路可能起火，可以推知家庭電路發生短路的危害，在邏輯上有水到渠成的感覺。

二、教學設計的改進

教學流程如下。

師：當電路接通后，是不是所有的用電器都一定要工作？

生：是的。

師：請大家注意觀察，我把剛才電路中的電源兩極用導線直接連通，閉合開關，燈泡還能發光嗎？（在演示電路中，把電源兩極連接起來，嘗試著短時間閉合開關。）

師：燈泡是否發光？

生：沒有發光。

師：燈泡沒有發光，是否意味著電路中沒有電流呢？

生1：沒有電流。（生2：有電流；生3：不確定。）

師：為了實驗效果更明顯一些，我換用一根剝去了絕緣皮且有一半繞了棉花的細銅線將電源兩極連接起，請大家觀察閉合開關時發生的現象。

演示實驗1。電源短路（實驗現象：先是細銅線發熱紅熾約3s，然后棉花猛烈燃燒起來）。

生：哇！

師：剛才用導線把電源正負極直接連通了，這種情況叫做電源短路，發生電源短路后用電器不工作，電路中有很大的電流。如果家庭電路中發生電源短路會給人們帶來災難。我們來觀看一起因電源短路引發的火災。

播放視頻：（央視新聞）家庭電路短路引發的火災。

師：通過剛才的實驗，我們知道了電路不允許發生短路。請你說說，在實驗中為了避免短路發生，我們在連接電路中應該注意什么問題？

生1：連接電路時要斷開開關。（生2：連接電路時要認真檢查。）

師：剛才我們看到的是電源短路，實驗中的電路還有另一種狀態。如果有兩個小燈泡象這樣（兩燈串聯）連接在電路中，其中一個燈泡的兩端用一根導線連接起來，另一個燈泡還發光嗎？

生1：要發光。（生2：不發光。）

師：演示實驗2（將導線直接接在一個小燈的兩端），觀察到什么現象？

生：其中一個燈泡不發光，另一個燈泡更亮了。

師：象這種情況叫做用電器短接，用電器被短接后，電流經外接導線流過，用電器不工作。

師：我們學習了電路的3種狀態，接下來就來判斷一下。這里有一個神奇的電源，它是用食鹽水和金屬片組成。倒入鹽水，觀察發光二極管的發光情況。

師：請觀察電路，你能判斷發光二極管不發光的原因是什么嗎？

生1：其中一個小燈是斷路。（生2：有一個小燈是短路；生3：發光的小燈是通路。）

師：我們排除故障后你們再觀察，試試你們的判斷是否正確？請同學們注意觀察小燈的亮度相同嗎？

評析：在本教學片斷中，對前面的實驗設計進行了大膽的修改，2個實驗間的內在聯系更緊密了，實驗效果也更好了，非常有震撼力，在邏輯思維上更有連續性和因果關系。首先是提出問題：當電路接通后，是不是所有的用電器都一定要工作？然后用嘗試短路的方法激發認知沖突，引起探究欲望。接著用自制的細銅線短接入電路中，學生觀察到細銅線約有3s的時間處于紅熾狀態，從而引燃棉花。短短的3s是寶貴的，是精心設計實驗得出來的，讓學生用具體形象的方法看清了導體有電流而發熱這一本質特性，隱含了電流的熱效應這一關鍵知識點，也為后續學習埋下伏筆。第三，在學習家庭電路短路時，引入了微視頻元素，讓學生清楚明白了家庭電路發生短路的危害。第四，在學習短路的知識后加入了實踐訓練，從實際電路中判斷哪些是斷路、通路和短路，學以致用，當堂實踐。

三、結束語

教師在怎樣突破“短路”的教學案例研究過程中，通過自制實驗教具，反復修改實驗設計，多次進行研課磨課，對比同一內容所采用的教學方法、實驗方法、學習效果，有效地突破了教學難點，用具體形象的方法讓學生感知到了什么是短路及短路帶來的危害。在以后的教學中，我們還要多進行類似的案例研究，積累方法和經驗，提高實驗設計的能力和自制教具的能力，為初中物理教學提供有效的保障。

參考文獻：

邢紅軍．中學物理實驗教學的調查研究［J］．物理教師，1998（4）：17－19。4．