改變思路整合重組提升實效

禤小平 黃正功

[摘 要]伏安法測電阻是重要的電學(xué)實驗，同時也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。高考中，這個實驗的考題學(xué)生得分率低，造成學(xué)生對這部分知識的學(xué)習(xí)不感興趣。文章通過對兩種不同的授課方式進(jìn)行對比研究，以尋找更為有效的實驗課型，期盼能激發(fā)學(xué)生的探究欲望和參與熱情，使學(xué)生在參與過程中獲得成就感，感受學(xué)習(xí)的樂趣。

[關(guān)鍵詞]伏安法測電阻；電流表內(nèi)、外接法；滑動變阻器限流、分壓接法

[中圖分類號] G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）26-0048-02

二、滑動變阻器接法的選擇

滑動變阻器在電路中的連接，常有兩種不同的形式，即限流接法（圖4）和分壓接法（圖5）。教師給學(xué)生分析一番，最后得出以下結(jié)論：

一般情況下，優(yōu)先考慮用限流接法，但如果出現(xiàn)以下情況必須用分壓接法。如：

1.待測用電器電阻遠(yuǎn)大于滑動變阻器電阻。

2.實驗要求通過待測用電器的電流及其兩端電壓可以由0開始連續(xù)變化（例如測小燈泡的伏安特性曲線）。

3.實驗要求通過待測的用電器電流及其兩端電壓可變范圍較大。

4.采用限流式接法時，無論如何調(diào)節(jié)變阻器，電流、電壓都大于對應(yīng)電表的量程。

方式二：我們改變了一些思路。在教學(xué)設(shè)計和課堂教學(xué)兩個方面都做了調(diào)整。學(xué)生進(jìn)入實驗室后，按學(xué)習(xí)小組分好組，教師明確告訴學(xué)生本節(jié)課要探究的內(nèi)容，即用伏安法測電阻。沒有任何的理論講解，學(xué)生根據(jù)初中已有的知識，通過小組合作探究，完成定值電阻的測量。

實驗室有以下器材可供選擇：待測電阻（阻值約20kΩ）、干電池一節(jié)（電動勢約1.5V）、電壓表（0～3V～15V，內(nèi)阻約3 kΩ）、電流表（0～0.6A～3A）、微安表（量程200μA，內(nèi)阻約300Ω）、滑動變阻器（最大阻值50Ω）、導(dǎo)線及開關(guān)若干。

請與本組同學(xué)討論，設(shè)計出可用來測量某一定值電阻的電路（至少設(shè)計出兩種方案），說明實驗原理，畫出實驗電路圖，并把所選擇的儀表的量程寫在電路圖的儀表旁。要求測量結(jié)果盡可能精確。提醒學(xué)生兩個問題：1.按照所設(shè)計的實驗步驟進(jìn)行實驗。實驗時若遇到問題，請積極思考，與同學(xué)一起尋找原因并解決。2.請做好實驗過程記錄，包括實驗過程中的每個細(xì)節(jié)，重點記錄所出現(xiàn)的問題和各種實驗現(xiàn)象，以及解決問題過程中的各種想法。

在第一節(jié)課中，探究結(jié)果展示時，從A2班和B2班兩個班學(xué)生做實驗的結(jié)果統(tǒng)計來看，約75%的學(xué)生會把滑動變阻器設(shè)計成限流式連接，把電流表設(shè)計成外接，約20%的學(xué)生會把滑動變阻器設(shè)計成分壓式連接，電流表外接，采用其他方法的學(xué)生人數(shù)約占5%。由于受已有知識的限制，學(xué)生這樣的實驗設(shè)計結(jié)果是符合認(rèn)知規(guī)律的。

在探究分享環(huán)節(jié)中，有的學(xué)習(xí)小組在展示中提到：因所提供的電壓表內(nèi)阻約為3 kΩ，而待測電阻阻值為20 kΩ，兩者并聯(lián)阻值約為2.6 kΩ，再與微安表和滑動變阻器串聯(lián)，總阻值約為3 kΩ。而用一節(jié)新的干電池，電路中的總電流約為500 μA，已超過微安表的量程。辦法1：換用量程大一些的電流表。辦法2：用一些大阻值的電阻作為保護(hù)電阻，減小電路總電流。因500 μA=0.5 mA，對電流表來說，這個電流太小，幾乎無法讀出，辦法1行不通，辦法2是可行的。這時可讓前后兩組合作，用一個待測電阻作為保護(hù)電阻，總電流約為65 μA，可勉強得到一組數(shù)據(jù)。由于滑動變阻器最大阻值為50Ω，遠(yuǎn)小于待測電阻，所以無法起到調(diào)節(jié)的作用。發(fā)現(xiàn)問題后，我們就想滑動變阻器有沒有另一種接法？最后，各小組同學(xué)相互討論，都學(xué)會了滑動變阻器的分壓接法，解決了電路中控制電路的連接問題。

在第二課時中，重點探究測量電路部分，電流表內(nèi)接法和外接法。在上節(jié)課中，學(xué)生已經(jīng)掌握控制電路的分壓接法，所以很快就把控制電路連接好。15分鐘后，請各小組展示自己的探究結(jié)果，A2和B2兩個班學(xué)生的實驗結(jié)果統(tǒng)計是：約65%的學(xué)生會將測量電路設(shè)計電流表外接，約20%的學(xué)生設(shè)計成電流表內(nèi)接，其他情況約占15%。

請電流表外接的小組展示他們的探究過程：電流表外接時，會因為電壓表分流而產(chǎn)生誤差，而電壓表內(nèi)阻（約為3kΩ）小于待測電阻的阻值（約20kΩ），這樣電流的測量值比真實值大很多，因此，計算出的電阻誤差會很大。改為電流表內(nèi)接時，雖然電流表也有分壓作用，但是待測電阻（約20kΩ）遠(yuǎn)大于微安表內(nèi)阻（約300Ω），電壓表的測量值接近真實值，這樣計算出的電阻誤差會很小。結(jié)論是：當(dāng)Rx>[RARV]時，用內(nèi)接法。通過這個小組的陳述，其他小組的各種疑惑就基本解決了。

拓展：若想用伏安法測量一個阻值約為5Ω的電阻，應(yīng)用哪種電流表接法？此種接法會造成怎樣的系統(tǒng)誤差？5分鐘之后，85%的學(xué)生都能通過類比分析，得到電流表外接，并正確連接測量電路。

小結(jié)，得出結(jié)論：當(dāng)Rx>[RARV]時，用內(nèi)接法；當(dāng)Rx<[RARV]時，用外接法；當(dāng)Rx=[RARV]時，兩種接法效果相同。

上完兩個課時后的第二天，用同一份題目對四個班的學(xué)生進(jìn)行測試，結(jié)果如下。

調(diào)查結(jié)果表明：利用方式二教學(xué)比方式一教學(xué)效果更好。

如果僅從學(xué)習(xí)知識的角度看，直接把這些知識和一些結(jié)論告訴學(xué)生，會節(jié)省很多的時間，但是學(xué)生始終不會對這些知識有深刻的理解。最后為了應(yīng)試，就把時間主要放在做題上。結(jié)果是雖然做了很多題目，但很多學(xué)生對相關(guān)知識的理解還是停留在表面，以致碰到一些創(chuàng)新題目就無從下手，考試拿不到好的分?jǐn)?shù)，受到多次“低分”打擊后，好多學(xué)生甚至對電學(xué)實驗失去耐心，興趣更談不上了。

綜上所述，教師應(yīng)該多挖掘、整合教材資源，創(chuàng)新教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量。

（責(zé)任編輯 易志毅）