初中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)探討
——以“變阻器”教學(xué)為例

(福建省泉州第十一中學(xué),福建 泉州 362011)

當(dāng)前中學(xué)物理課程改革不斷推進(jìn),對(duì)教學(xué)提出了新的要求。在新修訂的初中物理教科書(shū)中,增加了多個(gè)探究實(shí)驗(yàn),在此背景下,創(chuàng)新初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤為重要,這就要求教師改進(jìn)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)。筆者以“電阻和變阻器”一節(jié)中的“變阻器”為例,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新進(jìn)行探討。

1 挖掘生活素材，開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)器具

初中生以形象思維為主,卻又不乏想象力,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中既要開(kāi)拓學(xué)生的探究能力與思維能力,又要將實(shí)驗(yàn)與生活相結(jié)合,拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。例如關(guān)于“變阻器”的教學(xué),傳統(tǒng)教學(xué)中很多老師對(duì)變阻器的原理及滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造與接法都是采用講解、演示，讓學(xué)生觀察、體驗(yàn)來(lái)進(jìn)行授課,教學(xué)效果不佳，學(xué)生往往是一知半解,在應(yīng)用中常常出現(xiàn)學(xué)生對(duì)滑動(dòng)變阻器原理不清楚、連接實(shí)物圖時(shí)將導(dǎo)線接在支架上等情況,倘若授課中能利用生活中的水管、合金金屬絲、鐵夾等物品讓學(xué)生自制變阻器，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,則他們可以在體驗(yàn)中感受物理實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣,自主獲取知識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)其科學(xué)實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神。

2 突出學(xué)生探究,注重能力培養(yǎng)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中老師要引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)，在提出問(wèn)題后,讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),并通過(guò)一系列的教學(xué)活動(dòng),如實(shí)驗(yàn)探索、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、比較歸納、討論交流等來(lái)展示物理學(xué)科的特點(diǎn)和魅力。此外,學(xué)生在動(dòng)手操作中將體驗(yàn)到科學(xué)研究的樂(lè)趣和艱辛,獲得各種能力的提升。

3 問(wèn)題層層遞進(jìn),突破教學(xué)重難點(diǎn)

“滑動(dòng)變阻器”是初中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中重要器材之一,是電阻知識(shí)的延伸和實(shí)際應(yīng)用。“變阻器”的有效教學(xué)可以為進(jìn)一步研究“歐姆定律”奠定良好基礎(chǔ),也為后續(xù)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究做必要的準(zhǔn)備。由于變阻器中有許多部件和接線柱,在使用時(shí)又處于動(dòng)態(tài)變化中,所以學(xué)生在理解上會(huì)出現(xiàn)困難。為了減少坡度,分散教學(xué)難點(diǎn),在實(shí)際教學(xué)中，教師提出的問(wèn)題層層遞進(jìn)，讓學(xué)生去猜測(cè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,并與其他同學(xué)討論和交流。學(xué)生在自評(píng)、交流、實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)中,會(huì)加深對(duì)知識(shí)的理解。

4 教學(xué)設(shè)計(jì)

4.1 教學(xué)目標(biāo)

(1) 從長(zhǎng)度、粗細(xì)、材料等方面進(jìn)行變阻器的設(shè)計(jì),了解滑動(dòng)變阻器的原理。

(2) 通過(guò)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究,明白改變電阻絲的長(zhǎng)度可以改變導(dǎo)體的電阻。

(3) 知道滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造及接法,會(huì)分析滑片運(yùn)動(dòng)引起的電路變化。

4.2 教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn):滑動(dòng)變阻器的原理及接法。

難點(diǎn):滑動(dòng)變阻器接線、滑片的移動(dòng)引起電阻和電流的變化。

4.3 教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)法、討論法、比較法、歸納法等。

4.4 教學(xué)設(shè)備

臺(tái)燈、小音響、滑動(dòng)變阻器、電流表、小燈泡、電源、電線、開(kāi)關(guān)、電阻箱、電阻絲、鐵夾、水管等。

4.5 教學(xué)過(guò)程

4.5.1 導(dǎo)入新課

教師展示可以調(diào)節(jié)亮暗的臺(tái)燈(如圖1),并提供如圖2所示的電路圖。

圖1

圖2

師:根據(jù)你對(duì)生活中可調(diào)節(jié)亮暗臺(tái)燈的了解,圖2是否為臺(tái)燈的電路原理圖？為什么？

生:演示中臺(tái)燈的不同亮度表明電流大小不同,所以不能用該電路圖表示。

師：那什么原因?qū)е铝藷襞蓦娏靼l(fā)生變化？

生：可能是電阻。

復(fù)習(xí)回顧影響電阻的因素：長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料、溫度。

4.5.2 新課教學(xué)

(1) 探究變阻器

實(shí)驗(yàn)初探:怎樣才能便捷地改變電阻的大小？

結(jié)合成本、操作方便等得出改變電阻絲的長(zhǎng)度較為便捷。

實(shí)驗(yàn)演示:通過(guò)改變連接到電路中電阻絲長(zhǎng)度來(lái)改變燈泡的亮度，學(xué)生觀察思考。

問(wèn)題1:如何讓電阻調(diào)節(jié)范圍更大？

方法一:選擇鎳鉻合金線

引導(dǎo)學(xué)生查閱書(shū)本中“幾種金屬導(dǎo)線的電阻值”，讓學(xué)生充分討論。最后得出結(jié)論:長(zhǎng)度和橫截面積相同時(shí)鎳鉻合金線的電阻較大。

方法二:把導(dǎo)線繞成線圈

要使導(dǎo)線的電阻較大，其長(zhǎng)度也較長(zhǎng)，學(xué)生提出將電線纏繞成線圈。實(shí)驗(yàn)中為了縮短學(xué)生操作時(shí)間,提供鎳鎘合金絲的長(zhǎng)度大概為1-3米。

問(wèn)題2:如何解決制成的線圈易分散的問(wèn)題？

電阻絲較為柔軟,制成的線圈易分散,學(xué)生們提出了很多方案,如利用硬紙管、圓棒、塑料棒等，把電阻絲繞在其上。

問(wèn)題3:如何改變接入電路中的鎳鉻合金線長(zhǎng)度？

引導(dǎo)學(xué)生回憶剛剛完成的實(shí)驗(yàn),提出讓導(dǎo)線一端在電阻絲上滑動(dòng),教師演示用金屬夾來(lái)替代，使學(xué)生想到通過(guò)加滑片來(lái)改變接入電路中的鎳鉻合金線長(zhǎng)度。

問(wèn)題4:如何解決線圈短路問(wèn)題？

緊密纏繞的鎳鉻合金線圈在橫向上會(huì)導(dǎo)電，想到的解決方案是涂上油漆，以保持絕緣。

教師展示自制的滑動(dòng)變阻器模型(如圖3),安排學(xué)生觀察,自主學(xué)習(xí)滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)。

圖3

圖4

(2) 結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)

(3) 觀察滑動(dòng)變阻器銘牌含義

滑動(dòng)變阻器與所有電氣設(shè)備一樣，都具有一定的規(guī)格,銘牌上標(biāo)注了最大電阻和允許通過(guò)的最大電流。

(4) 使用滑動(dòng)變阻器

步驟一：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),按圖連好電路,練習(xí)使用滑動(dòng)變阻器。

從實(shí)驗(yàn)可以看出滑動(dòng)變阻器的滑片位置不同,接入電路中的阻值也不同,為了防止因電流過(guò)大而燒壞元件,要求閉合開(kāi)關(guān)前滑動(dòng)變阻要將滑片置于阻值最大的位置，即離下端接線柱最遠(yuǎn)的位置。

步驟二：教師提出問(wèn)題：如何把變阻器接入電路才能起到改變電流的目的？

學(xué)生練習(xí)并實(shí)驗(yàn)操作,師生一起討論交流。

總結(jié):將滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在待控制的電路中,為保護(hù)電路,開(kāi)關(guān)閉合前,滑片置于阻值最大的位置；要將“一上一下”兩個(gè)接線柱接入電路。

(5) 變阻器的應(yīng)用

學(xué)生舉例說(shuō)明變阻器在生活中的應(yīng)用：調(diào)光臺(tái)燈、調(diào)溫電熨斗、調(diào)速器等。

5 結(jié)語(yǔ)

物理教師在日常教學(xué)中要注意發(fā)現(xiàn)、收集身邊低成本、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)易的課程資源,在課堂中進(jìn)行演示,并運(yùn)用多媒體技術(shù)把實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)視頻及時(shí)分享,讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中獲得知識(shí)和能力的提升,提高課堂效率。