驗證型實驗化解電路難題

龐廣鴻

摘 要：驗證型實驗在查找電路故障、判斷電路情況、論證電路規(guī)律等方面，發(fā)揮了重要作用；在遇到比較難的電學問題時，用實驗來化解學生心中的疑惑，取得了較好的效果.

關(guān)鍵詞：實驗；電路故障；電路情況；電路規(guī)律

物理實驗，從其功能上大致分為測量型實驗、探究型實驗、設(shè)計型實驗、開放型實驗、操作型實驗、驗證型實驗等.靈活地應(yīng)用各種類型的實驗，將會有效地激發(fā)學生學習物理的興趣，訓練學生的物理思維，提高學生的學習效率.

學生在學習活動中，當他們遇到了比較難理解的知識時，驗證型實驗就發(fā)揮了它的作用：可以先讓學生先通過實驗來找出答案，然后教師引導學生從理論上進行分析；也可以通過知識推導、分析得到結(jié)論，再做實驗來驗證結(jié)果；真正做到理論與實踐相結(jié)合.不論是哪種方法，通過實驗驗證可以使學生加深對物理概念和規(guī)律的理解，養(yǎng)成運用實驗分析和解決問題的科學態(tài)度.筆者嘗試在初中電學的教學中，用驗證型實驗在化解電路難題，收到了一定的效果.

1 驗證型實驗查找電路故障

學習電學時，學生在連接完電路閉合開關(guān)后，總有燈泡不亮、電表無示數(shù)的現(xiàn)象出現(xiàn)；在許多資料里一些試題中也有類似電路故障題，很多學生（特別是女生）對此束手無策，電路故障的判斷成為多數(shù)學生學習電學的難點.而電壓表和電流表是初中電學中最重要的測量工具，它們不僅能測量電路兩端的電壓和通過電路的電流，還可以用來判斷電路中出現(xiàn)的故障.例如，練習冊上有這樣一題：有一種家用的小彩燈，由24只小燈泡串聯(lián)而成，把它們接在家庭電路中，因有一只燈泡損壞造成整串燈不亮，現(xiàn)給你一只電壓表（或電流表），如何查找故障所在？由于家庭電路電壓高，學生做實驗不安全，可以將它轉(zhuǎn)化為2只小燈泡串聯(lián)的情形，利用電學實驗器材可進行實驗.如圖1所示，閉合開關(guān)兩燈都不亮，故障是其中的一個燈壞了（其它元件都完好）；用電壓表（電流表）連AB兩端時無示數(shù)、接BC兩端時有較大示數(shù)（有示數(shù)），則故障原因是______________.

對于剛接觸電路故障的學生來講，大部分學生得不出正確結(jié)果.此時可以先讓學生到實驗室連接電路，按題目要求進行實驗操作，先找出答案（燈L2壞）.然后老師引導學生從知識層面進行理論分析：當電壓表接AB兩端時，因為電路中BC段出現(xiàn)斷路，電壓表的一端沒有與電源正極相連，電壓表無示數(shù)；當電壓表接BC兩端時，L2斷路，電壓表內(nèi)阻很大，L1只相當于導線，所以電壓表通過L1間接與電源負極連接，測的是電源電壓，示數(shù)較大.即“用電壓表查找電路中某處斷路，將電壓表與某段電路并聯(lián)，電壓表有較大示數(shù)時，電壓表所并聯(lián)的那段路有斷路”.按照這種思路，學生就可以解決練習冊上的電路故障問題.

用電流表解決上述問題時，讓學生通過思考、判斷、實驗驗證等過程，可總結(jié)出“用電流表查找電路中某處斷路，將電流表與某段電路并聯(lián)，電流表有示數(shù)時，電流表所并聯(lián)的那段路有斷路”.

同理，電路中有短路故障時，用電壓表也可找出故障所在：將電壓表與某段電路并聯(lián)，電壓表無示數(shù)時，電壓表所并聯(lián)的那段路有短路.

2 驗證型實驗判斷電路情況

如圖2所示電路圖，是初中物理電學中用得最頻繁、最重要的電路圖，它應(yīng)用了物理學中三個重要儀器——電壓表、電流表、滑動變阻器.“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”、“伏安法測電阻”、“伏安法測小燈泡電功率”三個重要實驗，用的都是該電路圖.

因此它也成了學生練習、考試的主要素材來源.例如：（1）如圖2示電路中，當把電壓表和電流表位置互換，閉合開關(guān)S，電壓表、電流表示數(shù)及小燈泡亮度怎么變化？（2）在原圖中，當把電流表與小燈泡位置互換，閉合開關(guān)S，電壓表、電流表示數(shù)及小燈泡亮度又怎么變化？

在處理這個電路問題時，可以讓學生在學習小組內(nèi)充分討論，由各組代表說出可能觀察到的現(xiàn)象及簡要講出推斷的依據(jù)（肯定有不同的聲音），馬上讓學生以小組為單位去實驗室，連接電路，用實驗去驗證自己的推斷.最后由老師對該題進行分析并強調(diào)：在對電路情況進行分析時，可將電壓表視為絕緣體（斷路），電流表可視作導線，這樣可使電路簡化，有利于解決問題.

3 驗證型實驗論證電路規(guī)律

圖3中燈L1上標有“220V25W”字樣，燈L2上標有“220V100W”字樣，將L1、L2串聯(lián)后接到220V的家庭電路中，哪個燈更亮些.學生對數(shù)字比較敏感，他們在做這個題時，往往注重的是數(shù)字間大小的比較，即100W>25W，所以絕大多數(shù)學生得出燈L2亮些的結(jié)論.為了徹底打消學生的錯誤認識，老師找來身邊器材，給學生進行演示實驗（家庭電路電壓較高，學生做實驗不安全）：首先讓學生觀察兩個燈泡上的電壓、電功率值；然后實驗.（1）兩燈泡單獨并聯(lián)在照明電路中，比較它們的明暗情況、實驗（2）兩燈泡串聯(lián)接到照明電路中，觀察它們的發(fā)光情況、實驗（3）兩燈串聯(lián)時將燈泡L1短路，比較兩燈亮度的變化情況.學生觀察完演示實驗后，緊接著讓學生在小組內(nèi)，從理論知識方面討論上述問題.隨后老師再運用電學知識加以分析，以驗證實驗結(jié)果的必然性.

這樣通過實驗驗證與理論分析相結(jié)合，使學生對知識的理解、掌握就更牢固了.在遇到比較難的電學問題時，盡可能的多為學生創(chuàng)造機會，讓實驗來化解學生心中的疑惑，取得了較好的效果.

在進行實驗驗證過程中也要注意，學生的思路要清晰、原理要正確，使用的器材不要太多，要求測量的物理量少，操作簡便，這樣才會讓學生感覺到實驗比文字型題目要簡單易懂.

為什么很多初中學生覺得電學題目難，其實很大部分原因就在于題目是文字型的，學生對于這種文字型的題目感知上會比較遲鈍，比較緩慢.比如你讓學生用文字描述什么是力，什么是電，學生可能一下子很難回答，但你若讓學生舉例子，學生就會覺得容易多了.筆者提出的用驗證型實驗解決電學難題的思路，就能很好的將題目從文字過渡到實驗，過渡到學生易懂的生活中.讓學生體會到物理知識是從實際生活中來的，又要應(yīng)用到實際生活中去的.

參考文獻：

[1]課程教材研究所，物理課程教材研究中心編著.物理九年級（全一冊）教師教學用書[M].人民教育出版社，2016.

[2]湖北省教育科學研究院.長江作業(yè)本（物理九上）[M].湖北長江出版社，2014.

[3]趙端旭.初中物理實驗大全[M].中國國際文化出版社，2011.

[4]許定璜.初中物理一題多解[M].湖北教育出版社，2010.9.endprint