“電阻的串聯(lián)和并聯(lián)”的探究教學(xué)

陳景松 郭瓊梅

摘? ?要：當(dāng)前的課堂教學(xué)中，還有很多教師采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，這本來就沒有什么問題，因?yàn)榻虒W(xué)有法，但教無定法，合適的才是最好的。本課的教學(xué)做了一個(gè)比較大膽的嘗試，收到很好的效果。

關(guān)鍵詞：電阻;串聯(lián);并聯(lián);探究教學(xué)

《電阻的串聯(lián)和并聯(lián)》一課是滬科版九年級(jí)物理第十五章探究電路第四節(jié)的內(nèi)容，在常規(guī)的教學(xué)中，教師一般都是在課堂上演示電阻的串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式，并通過理論探究導(dǎo)出電阻串聯(lián)和并聯(lián)的等效電阻。在研究方法上，突顯了等效替代法，雖然很好領(lǐng)會(huì)，但在具體實(shí)施中還是不容易理解，集中體現(xiàn)在理論推導(dǎo)時(shí)，學(xué)生普遍感到枯燥、困難，從而興致不高，有個(gè)別學(xué)生打瞌睡，導(dǎo)致課堂效率低下。在本節(jié)課教學(xué)中，筆者一改常規(guī)教學(xué)方式，采用以學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究為主、教師的理論探究為輔（素質(zhì)比較好的班級(jí)理論探究也可以在教師的引導(dǎo)下自主完成）的教學(xué)方式，大大調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，學(xué)生自主探究，親歷了探究的全過程，整堂課始終充滿激情，從被動(dòng)的學(xué)習(xí)到主動(dòng)的探究，實(shí)現(xiàn)了由低效課堂向高效課堂的蛻變[ 1 ]。

2011年版的義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出，“在教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)對(duì)象靈活采用教學(xué)方式，提倡教學(xué)方式多樣化。注重采用探究式的教學(xué)方法，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。” 本節(jié)課的內(nèi)容適合采用探究式教學(xué)，而且實(shí)施后反響很好。下面就談?wù)劰P者的教學(xué)過程。

在引入新課環(huán)節(jié)，首先通過 “什么是合力與分力？”、“決定電阻大小的因素有哪些？” 兩個(gè)問題進(jìn)行知識(shí)回顧。接著創(chuàng)設(shè)一個(gè)生活中的情景，讓學(xué)生試著解決問題：小明同學(xué)修理電器時(shí)，需要一個(gè)150Ω的電阻，現(xiàn)手邊有阻值為600Ω、200Ω、120Ω、80Ω、70Ω、30Ω電阻各一個(gè)，能不能用幾個(gè)電阻組合起來代替呢？電阻的串聯(lián)和并聯(lián)的知識(shí)可以幫助我們解決這個(gè)問題。在教師的鋪墊下，順利地引入課題，進(jìn)而實(shí)施新課教學(xué)。

1? 等效電阻

【體驗(yàn)】觀察電流表示數(shù)，尋找電阻關(guān)系。

把幾個(gè)阻值不同的電阻接入圖1所示電路的A、B兩點(diǎn)間，觀察電流表的示數(shù)變化。

活動(dòng)1：把10Ω和15Ω的電阻串聯(lián)接入電路，觀察電流表的示數(shù)。

活動(dòng)2：把一個(gè)25Ω的電阻單獨(dú)接入同一電路，觀察電流表的示數(shù)。

對(duì)比活動(dòng)1和活動(dòng)2，兩次電流表的示數(shù)____________________________。

此現(xiàn)象說明：一個(gè)阻值為25Ω的電阻接在電路的效果與將兩個(gè)阻值分別為10Ω和15Ω的電阻串聯(lián)后接入電路中的效果相同。

指出：當(dāng)單一個(gè)電阻和兩個(gè)串聯(lián)后的電阻分別接在相同的電源上時(shí)，電路中的電流大小相同，這個(gè)電阻的作用效果就與那兩個(gè)串聯(lián)后的電阻作用效果相同，這個(gè)電阻就是那兩個(gè)串聯(lián)電阻的等效電阻或總電阻。

設(shè)計(jì)意圖及延伸：引導(dǎo)學(xué)生利用合力與分力的知識(shí)類推出總電阻和分電阻的關(guān)系，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于“等效”的理解，突破學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)問題。當(dāng)然條件好的學(xué)校，活動(dòng)2可以用升級(jí)版的，即把定值電阻換成電阻箱，通過改變電阻箱連入電路中的電阻值，使兩次實(shí)驗(yàn)電流表的示數(shù)一致，那電阻箱的連入電路中的阻值就跟兩個(gè)電阻串聯(lián)后的阻值效果完全相同，凸顯“等效”的含義，學(xué)生更不會(huì)覺得突兀，為什么要接一個(gè)25Ω的電阻。

2? 探究1：串聯(lián)電路的電阻關(guān)系

猜想與假設(shè)：通過對(duì)“活動(dòng)1”與“活動(dòng)2”的分析，可發(fā)現(xiàn)串聯(lián)電路的總電阻等于兩個(gè)分電阻的和。但是只通過一次實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的規(guī)律是具有偶然性的，還需要多次實(shí)驗(yàn)甚至理論推導(dǎo)加以驗(yàn)證。

引導(dǎo)學(xué)生回顧串聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)及歐姆定律的內(nèi)容并畫圖（如圖2），然后學(xué)生在教師的引導(dǎo)進(jìn)行理論探究，推導(dǎo)出串聯(lián)電路的等效電阻（總電阻）。

I=I1=I2? ?U=U1+U2? ? U=IR? ? ?IR=I1R1+I2R2? ?R=R1+R2

串聯(lián)電路的總電阻，等于各部分導(dǎo)體的電阻之和。

即：R總=R1+R2

討論1：為什么串聯(lián)電路的總電阻比其他電阻大？

板畫：

實(shí)質(zhì)：通過板畫，很好地理解了電阻串聯(lián)相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的長(zhǎng)度。

特點(diǎn)：串聯(lián)電路總電阻比任何一個(gè)導(dǎo)體的電阻都大。

討論2：若有n個(gè)電阻R1、R2、…、Rn串聯(lián)，則它們的總電阻R總等于多少？

R總=R1+R2+…+Rn。

如果有n個(gè)阻值均為R的電阻串聯(lián)，則總電阻為R串=nR。

3? 探究2：并聯(lián)電路的電阻關(guān)系

活動(dòng)3：把兩個(gè)阻值均為20Ω的電阻并聯(lián)接入圖1所示電路的A、B兩點(diǎn)間，觀察電流表的示數(shù)。

活動(dòng)4：把一個(gè)10Ω的電阻單獨(dú)接入圖1所示電路的A、B兩點(diǎn)間，觀察電流表的示數(shù)。

猜想與假設(shè)：通過對(duì)“活動(dòng)3”、“活動(dòng)4”的分析，可發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電路的總電阻比每一個(gè)分電阻都小。同理，只通過一次實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的規(guī)律是具有偶然性的，還需要多次實(shí)驗(yàn)甚至理論推導(dǎo)加以驗(yàn)證。

引導(dǎo)學(xué)生回顧并聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)并畫出電路圖（如圖3），進(jìn)而在老師的引導(dǎo)下自行理論探究并聯(lián)電路的等效電阻，即理論推導(dǎo)并聯(lián)電路的總電阻。

設(shè)計(jì)意圖及延伸：學(xué)生在電阻串聯(lián)理論探究的基礎(chǔ)上，再來探究電阻的并聯(lián)，雖然難度上是增大了，但也能較為順利地探究。同樣，條件好的學(xué)校，活動(dòng)4可以把定值電阻換成電阻箱，通過改變電阻箱連入電路中的電阻值，使兩次實(shí)驗(yàn)電流表的示數(shù)一致，那電阻箱的連入電路中的阻值就跟兩個(gè)電阻并聯(lián)后的阻值效果完全相同。學(xué)生通過理論推導(dǎo)得出串、并聯(lián)電路中電阻關(guān)系，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)論，也使得實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性，從而更加透徹理解串并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)，滲透等效的思想和物理的研究方法。

一堂課下來，教師只是一個(gè)組織者和引導(dǎo)者，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下有序的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和理論探究，整堂課學(xué)生是積極高效的，符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念，達(dá)成預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)（物理）（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2018.