對(duì)《電阻定律、電阻率》一節(jié)實(shí)驗(yàn)電路的改進(jìn)

人民教育出版社出版的《全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書（必修）物理》高二教材中《電阻定律、電阻率》一節(jié)是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)，該節(jié)課能突出體現(xiàn)知識(shí)的探究過(guò)程，是培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)方法、提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ暮媒滩摹＝虒W(xué)中如何展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，使學(xué)生在既學(xué)得知識(shí)的同時(shí)又掌握解決問題的方法即“魚漁”兼得呢？

教材中用一實(shí)驗(yàn)探究了決定電阻大小的相關(guān)因素，過(guò)程如下：按照?qǐng)D1所示的電路圖連接電路，做下面的實(shí)驗(yàn)。圖中的a和b之間接入待研究的合金導(dǎo)線。

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把材料、橫截面積相同，但長(zhǎng)度不同的合金導(dǎo)線，先后接入電路。調(diào)節(jié)變阻器，保持導(dǎo)線兩端的電壓相同，并測(cè)出電流。實(shí)驗(yàn)表明，電流與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成反比。這表示導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成正比。

把材料、長(zhǎng)度相同，但橫截面積不同的合金導(dǎo)線先后接入電路中。調(diào)節(jié)變阻器，保持導(dǎo)線兩端的電壓相同，并測(cè)出電流。實(shí)驗(yàn)表明，電流與導(dǎo)線的橫截面積成正比。這表示導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的橫截面積成反比。

把長(zhǎng)度和橫截面積都相同，但不同材料的導(dǎo)線，先后接入電路中，重做上面的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，材料不同，導(dǎo)線的電阻也不同。

總的實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度L成正比．跟它的橫截面S成反比，寫成公式.R=ρL/S，.即電阻定律。

評(píng)析.該電路簡(jiǎn)單明了，實(shí)驗(yàn)原理清晰，但用于示教效果不會(huì)太好。因?yàn)榻處熜枰磸?fù)的拆換電路、帶領(lǐng)學(xué)生反復(fù)讀數(shù)整理數(shù)據(jù)，過(guò)程雷同，對(duì)學(xué)生達(dá)不到全面感官刺激，容易導(dǎo)致教師很忙碌但學(xué)生參與程度差，影響教學(xué)效果.。

再有，教材中具體操作不詳細(xì)，如選取什么材料實(shí)驗(yàn)效果好，導(dǎo)線的直徑和長(zhǎng)度取多少，都沒有一些數(shù)據(jù)作為參考，所以致使這段教學(xué)真正通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段來(lái)證明的很少，往往流于講實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)了記憶定律、做題，而忽視對(duì)學(xué)生關(guān)于實(shí)驗(yàn)方法的教育。下面結(jié)合我的教學(xué)實(shí)踐就該節(jié)實(shí)驗(yàn)做一點(diǎn)改進(jìn)，供大家參考。

1、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)電路，如圖2所示。

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小燈泡（2.5V、1.5W）、單刀雙擲開關(guān)，滑動(dòng)變阻器（50Ω），1.5V干電池兩節(jié)。具體操作為：將電源、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、單刀雙擲開關(guān)用導(dǎo)線連接固定于薄木板上，作為固定電路。

2、選取材料，取兩縷漆包直徑（d=0.3mm）的鎳鉻絲和銅絲.，再找一廢棄熒光燈管中燈絲（保留兩接線柱）。

3、制作活動(dòng)電路，取兩段長(zhǎng)45cm的鎳鉻絲(連ab)和銅絲(連ac)固定于小塊薄木板上作為活動(dòng)電路A，如圖3；取長(zhǎng)分別為60cm(連ab)、20cm(連ac)的兩條鎳鉻絲固定于另一小塊薄木板上作為活動(dòng)電路B，如圖4；取長(zhǎng)分別為30cm(連ab)、60cm(連ac)的兩條鎳鉻絲，將長(zhǎng)鎳鉻絲對(duì)折，等效一橫截面積2倍于另一導(dǎo)線的粗導(dǎo)線，固定于小塊薄木板上作為活動(dòng)電路C，如圖5所示。以上操作abc為接線柱，導(dǎo)線與接線柱相連部位的漆要用砂紙打磨掉。

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4、實(shí)驗(yàn)操作：把活動(dòng)電路連接到固定電路時(shí)注意a-a，b-b，c-c

（1）將活動(dòng)電路A接入固定電路。保持滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不變，將開關(guān)分別調(diào)至d、e會(huì)明顯看到燈泡亮度變化，在長(zhǎng)度（L）、橫截面積（S）相同的前提下，實(shí)驗(yàn)表明，材料不同，導(dǎo)線的電阻也不同。定性表明電阻大小同材料（ρ）有關(guān)。

（2）取下活動(dòng)電路A將活動(dòng)電路B接入，旋轉(zhuǎn)開關(guān)由燈泡亮度變化定性表明在材料（ρ）、橫截面積（S）相同的前提下，電阻大小同長(zhǎng)度（L）有關(guān)。探詢定量關(guān)系，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器保持電鍵接d、e前后電壓表示數(shù)相同（U一定，根據(jù)歐母定律U=IR，I與R成反比），記錄電流表讀數(shù)。改變滑動(dòng)變阻器接入電阻，按相同原理重做幾次，通過(guò)電流表讀數(shù)對(duì)比很容易得到電流同長(zhǎng)度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)表明，電流與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成反比。這表示導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成正比。即R.∝L。

（3）取下活動(dòng)電路B將活動(dòng)電路C接入，旋轉(zhuǎn)開關(guān)由燈泡亮度變化定性表明在材料（ρ）、長(zhǎng)度（L）都相同的前提下，電阻大小同橫截面積（S）有關(guān)。探詢定量關(guān)系，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電鍵接d、e前后電壓表示數(shù)保證相同（U一定，根據(jù)歐母定律U=IR，I與R成反比），記錄電流表讀數(shù)。改變滑動(dòng)變阻器接入電阻，按相同原理重做幾次，通過(guò)電流表讀數(shù)對(duì)比很容易得到電流同橫截面積的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)表明，電流與導(dǎo)線的橫截面積成正比。這表示導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的橫截面積成反比。即R.∝1／S。

（4）最后將熒光燈燈絲接入a、b間，閉合電鍵，劃著火柴烘烤熒光燈燈絲，小燈泡迅速變暗，拿走火柴，在熒光燈燈絲冷卻中小燈泡亮度逐漸恢復(fù)，定性表明一段長(zhǎng)度、橫截面積一定的導(dǎo)體（熒光燈燈絲），電阻大小受溫度影響即得出電阻率隨溫度升高而增大反之減小的結(jié)論。

以上過(guò)程為主要操作要點(diǎn)，綜合后本節(jié)結(jié)論自然得出R=ρL／S。

改進(jìn)后的電路原理簡(jiǎn)單，易于制作。三塊活動(dòng)電路、單刀雙擲開關(guān)的使用給教師提供更大的活動(dòng)空間從而能輕松把握課堂節(jié)奏。電路中增加小燈泡、單刀雙擲開關(guān)，通過(guò)亮度變化刺激學(xué)生感官，激發(fā)他們的興趣提高注意力，教師適時(shí)設(shè)疑、引導(dǎo)，使學(xué)生對(duì)從發(fā)現(xiàn)問題（如小燈泡亮度變化）到解決問題（如保持電壓不變，對(duì)比電流值得出結(jié)論）這一過(guò)程獲得整體感知，從而體會(huì)認(rèn)知事物什么是“感性到理性”這一哲學(xué)思想。教學(xué)中多次穿插物理學(xué)研究中的常用方法——對(duì)比、等效、控制變量等，使學(xué)生在潛移默化中既學(xué)習(xí)知識(shí)與又獲得方法，真正達(dá)到“既授魚，也授之以漁”的教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)我們素質(zhì)教育的目標(biāo)。

(欄目編輯 黃懋恩)

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