验证型实验化解电路难题

来源 :中学物理·初中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liunanr0306
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  摘 要:验证型实验在查找电路故障、判断电路情况、论证电路规律等方面,发挥了重要作用;在遇到比较难的电学问题时,用实验来化解学生心中的疑惑,取得了较好的效果.
  关键词:实验;电路故障;电路情况;电路规律
  物理实验,从其功能上大致分为测量型实验、探究型实验、设计型实验、开放型实验、操作型实验、验证型实验等.灵活地应用各种类型的实验,将会有效地激发学生学习物理的兴趣,训练学生的物理思维,提高学生的学习效率.
  学生在学习活动中,当他们遇到了比较难理解的知识时,验证型实验就发挥了它的作用:可以先让学生先通过实验来找出答案,然后教师引导学生从理论上进行分析;也可以通过知识推导、分析得到结论,再做实验来验证结果;真正做到理论与实践相结合.不论是哪种方法,通过实验验证可以使学生加深对物理概念和规律的理解,养成运用实验分析和解决问题的科学态度.笔者尝试在初中电学的教学中,用验证型实验在化解电路难题,收到了一定的效果.
  1 验证型实验查找电路故障
  学习电学时,学生在连接完电路闭合开关后,总有灯泡不亮、电表无示数的现象出现;在许多资料里一些试题中也有类似电路故障题,很多学生(特别是女生)对此束手无策,电路故障的判断成为多数学生学习电学的难点.而电压表和电流表是初中电学中最重要的测量工具,它们不仅能测量电路两端的电压和通过电路的电流,还可以用来判断电路中出现的故障.例如,练习册上有这样一题:有一种家用的小彩灯,由24只小灯泡串联而成,把它们接在家庭电路中,因有一只灯泡损坏造成整串灯不亮,现给你一只电压表(或电流表),如何查找故障所在?由于家庭电路电压高,学生做实验不安全,可以将它转化为2只小灯泡串联的情形,利用电学实验器材可进行实验.如图1所示,闭合开关两灯都不亮,故障是其中的一个灯坏了(其它元件都完好);用电压表(电流表)连AB两端时无示数、接BC两端时有较大示数(有示数),则故障原因是______________.
  对于刚接触电路故障的学生来讲,大部分学生得不出正确结果.此时可以先让学生到实验室连接电路,按题目要求进行实验操作,先找出答案(灯L2坏).然后老师引导学生从知识层面进行理论分析:当电压表接AB两端时,因为电路中BC段出现断路,电压表的一端没有与电源正极相连,电压表无示数;当电压表接BC两端时,L2断路,电压表内阻很大,L1只相当于导线,所以电压表通过L1间接与电源负极连接,测的是电源电压,示数较大.即“用电压表查找电路中某处断路,将电压表与某段电路并联,电压表有较大示数时,电压表所并联的那段路有断路”.按照这种思路,学生就可以解决练习册上的电路故障问题.
  用电流表解决上述问题时,让学生通过思考、判断、实验验证等过程,可总结出“用电流表查找电路中某处断路,将电流表与某段电路并联,电流表有示数时,电流表所并联的那段路有断路”.
  同理,电路中有短路故障时,用电压表也可找出故障所在:将电压表与某段电路并联,电压表无示数时,电压表所并联的那段路有短路.
  2 验证型实验判断电路情况
  如图2所示電路图,是初中物理电学中用得最频繁、最重要的电路图,它应用了物理学中三个重要仪器——电压表、电流表、滑动变阻器.“探究电流与电压、电阻的关系”、“伏安法测电阻”、“伏安法测小灯泡电功率”三个重要实验,用的都是该电路图.
  因此它也成了学生练习、考试的主要素材来源.例如:(1)如图2示电路中,当把电压表和电流表位置互换,闭合开关S,电压表、电流表示数及小灯泡亮度怎么变化?(2)在原图中,当把电流表与小灯泡位置互换,闭合开关S,电压表、电流表示数及小灯泡亮度又怎么变化?
  在处理这个电路问题时,可以让学生在学习小组内充分讨论,由各组代表说出可能观察到的现象及简要讲出推断的依据(肯定有不同的声音),马上让学生以小组为单位去实验室,连接电路,用实验去验证自己的推断.最后由老师对该题进行分析并强调:在对电路情况进行分析时,可将电压表视为绝缘体(断路),电流表可视作导线,这样可使电路简化,有利于解决问题.
  3 验证型实验论证电路规律
  图3中灯L1上标有“220V25W”字样,灯L2上标有“220V100W”字样,将L1、L2串联后接到220V的家庭电路中,哪个灯更亮些.学生对数字比较敏感,他们在做这个题时,往往注重的是数字间大小的比较,即100W>25W,所以绝大多数学生得出灯L2亮些的结论.为了彻底打消学生的错误认识,老师找来身边器材,给学生进行演示实验(家庭电路电压较高,学生做实验不安全):首先让学生观察两个灯泡上的电压、电功率值;然后实验.(1)两灯泡单独并联在照明电路中,比较它们的明暗情况、实验(2)两灯泡串联接到照明电路中,观察它们的发光情况、实验(3)两灯串联时将灯泡L1短路,比较两灯亮度的变化情况.学生观察完演示实验后,紧接着让学生在小组内,从理论知识方面讨论上述问题.随后老师再运用电学知识加以分析,以验证实验结果的必然性.
  这样通过实验验证与理论分析相结合,使学生对知识的理解、掌握就更牢固了.在遇到比较难的电学问题时,尽可能的多为学生创造机会,让实验来化解学生心中的疑惑,取得了较好的效果.
  在进行实验验证过程中也要注意,学生的思路要清晰、原理要正确,使用的器材不要太多,要求测量的物理量少,操作简便,这样才会让学生感觉到实验比文字型题目要简单易懂.
  为什么很多初中学生觉得电学题目难,其实很大部分原因就在于题目是文字型的,学生对于这种文字型的题目感知上会比较迟钝,比较缓慢.比如你让学生用文字描述什么是力,什么是电,学生可能一下子很难回答,但你若让学生举例子,学生就会觉得容易多了.笔者提出的用验证型实验解决电学难题的思路,就能很好的将题目从文字过渡到实验,过渡到学生易懂的生活中.让学生体会到物理知识是从实际生活中来的,又要应用到实际生活中去的.
  参考文献:
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