滑動變阻器在《科學探究：歐姆定律》實驗中的應用

李波

一、背景分析：

隨著新課程改革的深入，物理課作為一門以實驗為基礎的自然科學，應注重學生在親自動手實驗過程中，探究科學現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展的過程，認識科學現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展的機理，增強動手能力，體驗科學探究的樂趣.要順利完成實驗，科學探究的前提是了解儀器元件的性能，正確的使用。正確使用不僅是順利實驗的保證，也是正確得到結(jié)論的前提，養(yǎng)成科學探究學習新儀器新物品的習慣，也是我們應該有的教學任務。電流I、電壓 U和電阻 R以及滑動變阻器，學生已經(jīng)學過，但要探究三者之間的關系，在探究過程中，滑動變阻器琪怎樣的作用，是本實驗的難點。

二、案件描述

歐姆定律是電學中最重要的定律之一，學生通過對電壓、電流、電阻及滑動變阻器的學習，已經(jīng)知道如下內(nèi)容：電流是電荷的定向移動形成的;電壓是形成電流的原因;電阻是導體對電流的阻礙作用;滑動變阻器靠改變接入電路中的電阻絲的長度來改變電阻，起到保護電路和在電路中起到調(diào)節(jié)電流和電壓的作用。在了解這些基礎上，學生自然想了解電流I、電壓 U和電阻 R三者之間到底存在什么關系。因此在教學中，我充分利用學生已有的知識導入新課，對電流，電壓，電阻之間關系進行新的認識，并深刻理解滑動變阻器在兩個探究環(huán)節(jié)中所起的不同作用

課堂教學實況

老師：電流是怎么形成的？

學生：電荷的定向移動形成電流

老師：電荷為什么會做定向移動？

學生：電壓是使電荷定向移動形成電流的原因 ?！?/p>

老師：導體中有持續(xù)電流的條件是什么？

學生：電路中要有電壓，并且電路是閉合的通路

老師：結(jié)合熱運動的知識，電荷在導體中定向移動時，會和其他做無規(guī)則熱運動的分子 或原子碰撞或摩擦嗎？宏觀的表現(xiàn)又是什么？

學生：會碰撞和摩擦，宏觀的表現(xiàn)就是導體對電流的阻礙作用——電阻。。

老師：電流、電壓、電阻三者之間存在什么樣的關系呢？

學生猜想：因為電壓是產(chǎn)生電流的原因所以電壓越大，電流就會越大;因為電阻阻礙電流的通過，所以電阻越大，電流就會越小。

（學生在已有的基礎上粗略理解三者之間的關系，做出回答判斷）

老師：看來影響電流大小的因素有電壓和電阻，那么兩個因素都影響電流的時候，我們怎么來探究某一個因素對電流的影響呢？

學生：我們可以用控制變量法進行探究。

老師：到底大家的猜想對不對呢？如何來設計實驗呢？我們得需要哪些器材呢？

老師：我們要探究電流I跟電壓U的關系，應該怎么辦呢？

學生：應該控制電阻R不變，改變電阻兩端的電壓U，來收集電流和電壓的數(shù)據(jù)進行分析

老師：如何改變電阻R兩端的電壓呢？

學生：改變源電壓。

老師：還有更加簡潔的辦法嗎？

學生：利用滑動變阻器來改變電阻兩端的電壓。

老師：哪種方法更簡單呢？

學生：利用滑動變阻器更簡單。

老師：滑動變阻器串聯(lián)還是并在電路中？為什么這樣連接？

學生：應該串在電路中，根據(jù)串聯(lián)電路的特點決定的，因為只有在串聯(lián)電路中各元件才互相影響，互不獨立呢！

老師：我們在這個實驗環(huán)節(jié)過程中需要設計怎樣的表格收集數(shù)據(jù)？

（讓學生完成電路圖設計、表格設計、器材準備并動手進行實驗，并收集數(shù)據(jù)得出結(jié)論。利用直角坐標系分析，讓學生深刻理解二者的正比關系，注意強調(diào)誰是自變量，誰是因變量，誰與誰成正比關系）

老師：探究電流I與電阻R的關系，如何操作？

學生：控制電阻兩端的電壓U不變，改變電阻R的阻值，記錄電流與電阻數(shù)據(jù)進行分析。

老師：同學們思考：在第這個環(huán)節(jié)中，當定值電阻的阻值變大時，要控制其兩端的電壓不變，滑動變阻器的滑片該向阻值較大的方向移動還是向阻值較小的方向移動？

（這個時候讓學生親自動手實驗，收集數(shù)據(jù)進行分析，并得到結(jié)論。體會如何來調(diào)節(jié)滑動變阻器，眼睛觀察的重點在哪里？并思考為什么這樣來調(diào)解，做完實驗后，師生再回顧分析）

老師：大家思考：兩個探究過程中都應用了滑動變阻器，起的作用相同嗎？

學生：不同，一次是改變電壓，另一次是保持電阻兩端的電壓不變

老師：有沒有共同作用？

學生：在電路中起限流分壓的作用，保護電路。

老師：同學們對滑動變阻器的作用理解的很透徹，也很到位。今后，我們在學習中還會應用到滑動變阻器，希望大家能體會滑動變阻器在實際調(diào)節(jié)過程中所起的作用，有怎樣的相同點和不同點。

三、案例分析：

本案例是加強學生對電流、電壓、電阻等電學核心概念的關系如何探究？電路圖的設計是教學重點，動手操作涉及到電路的正確連接，儀表和滑動變阻器的綜合利用是難點，第二個難點是數(shù)據(jù)處理，圖像分析以及正確結(jié)論的得出，因為學生在數(shù)學課上利用坐標系分析數(shù)據(jù)有一定的基礎，但知識遷移分析物理問題還需要老師引導。在伏安法測電阻，伏安法測功率的實驗中都應用了同樣電路圖，滑動變阻器所起的共同作用是保護電路，但調(diào)壓調(diào)流的目的各不相同，有的是改變電壓，有的是控制電壓不變，有的是減小誤差，有的是尋找規(guī)律。因此，對深刻理解滑動變阻器在電路中的作用就十分重要。因此，在本實驗過程中，切實理解了滑動變阻器的作用，就為以后的學習打下良好的基礎。

四、結(jié)論與思考：

《科學探究：歐姆定律》的實驗是電學中的重要實驗，學生同時利用電壓表、電流表、和滑動變阻器，動手操作難度較大，電路圖也是初中電學實驗中非常重要的一個電路圖，“伏安法”測電阻、“伏安法”測功率都應用了相同的電路圖，也都應用了滑動變阻器，這里處理好了，后面的教學任務也就好解決了。在授課中，我充分利用啟發(fā)式教學，利用學生已有知識層層鋪墊，水到渠成，深入淺出。充分利用學生已有的知識，有利于學生形成完整的知識網(wǎng)絡，知道知識的來龍去脈，降低了學習難度，這樣既加深對舊知識的理解和把握，又保持了學生的學習熱情，不至于讓學生因知識難度加大而產(chǎn)生厭學的情緒。初三隨著功課難度的加大，學生兩極分化更加嚴重，尤其是下游同學，升學無望，產(chǎn)生混日子的思想，在這種情況下，盡量想辦法調(diào)動學生的積極性，保護學生的好奇心和求知欲至關重要。我們的課堂要讓每個層次的學生都有收獲。始終讓學生在課堂上覺得有事可干，有事能干，時間沒有浪費，知識有新增。小收獲和小成功往往是學困生不斷學習的真正動力。在學生的實驗操作和發(fā)言中，我及時肯定的學生的見解，使學生得到了滿足和發(fā)展，突出了學生學習的主體地位。培養(yǎng)了學生的能力，激發(fā)了學生的學習興趣，從而讓學生更加熱愛物理課.