自制滑動變阻器 改進和創新教學設計

賈火炬

(安徽省蕪湖市繁昌區第三中學,安徽 蕪湖 241000)

1 引言

滑動變阻器是電學的重要實驗器材,其使用是初中物理教學的重要內容,它揭示了電路中電流改變的原理，同時它又與電阻、電路故障、動態電路等知識相關聯，因此學會使用滑動變阻器至關重要。為了解決教學的重難點,筆者對傳統滑動變阻器進行了創新設計與改進，解決了傳統滑動變阻器無法直觀顯示電流路徑、無法顯示電流與電阻的定量關系等問題。

2 傳統教學的不足

滬科版九年級物理教材安排了滑動變阻器使用的教學內容,由于滑動變阻器在電路中的接法多、電流看不見卻真實存在、初中生的抽象思維能力相對較弱,學生在學習中存在一定的困難,如在學習不同的接法中電流是如何通過變阻器、接入電路中的電阻絲是左邊電阻絲還是右邊的電阻絲等知識時,傳統滑動變阻器在接入電路后不能直觀顯示相關現象,即觀察不到電流通過的路徑、接入電路電阻絲位置及長短變化的動態過程。筆者對傳統滑動變阻器進行了創新設計與改進,能夠演示滑動變阻器接入電路中的電流通過的路徑、通過滑動變阻器中電流的大小、電流與電阻的定量關系等。

3 滑動變阻器的改進與教學創新

3.1 演示電流路徑

3.1.1 實驗裝置

實驗裝置結構如圖1所示,主要部件有：① 支架、② 覆銅板、③ 接線柱、④ 發光二極管、⑤ 滑片等,利用二極管發光顯示電流通過滑動變阻器的路徑,選用不同的接線柱就會顯示不同的電流路徑。

圖1

3.1.2 實驗過程

把發光二極管、變壓器、覆銅板、開關、滑片、接線柱等固定在支架上,分別選擇AB、CD、AC、AD、BC、BD接線柱,接通電源就可演示電流通過滑動變阻器的不同路徑,圖2為接BC接線柱時電流通過滑動變阻器的路徑。

圖2

3.2 演示電阻變化

3.2.1 實驗裝置

把圖1所示裝置中的發光二極管換成小燈泡,利用接入電路中的小燈泡個數來顯示接入電路中電阻絲長度的變化,同時利用電流傳感器把電流大小及變化的動態過程傳輸到電腦,從而發現接入電路中電阻絲長度的變化會導致電阻變化,最后導致電路中電流發生相應變化。

3.2.2 實驗過程

分別選擇AB、CD、AC、AD、BC、BD接線柱,接通電源就可演示接入電路中小燈泡個數改變來顯示接入電路中電阻絲長度的變化,同時利用電流傳感器把電流大小及變化的動態過程傳輸到電腦屏上。

圖3所示為接BC接線柱的情形,小燈泡個數分別是10個和4個時,其對應電流分別是0.22A和0.34A,燈泡也是在變亮,從而直觀演示了通過滑動變阻器中電流的大小,同時還演示了電流與電阻的定量關系。

圖3

4 裝置的創新點

4.1 注重突破教學的重難點

自制教具的形狀與結構與課本中的滑動變阻器相似,而且比課本中的滑動變阻器體積大,便于學生更好地理解相關知識,將實驗的過程真實、清楚、完整地呈現給學生,不但能培養學生的學習興趣，調動其學習的積極性,更有利于培養他們的科學思維能力,實現知識的深度學習,從而突破教學重難點,最終達成核心素養的培養目標。

4.2 實驗現象更直觀、明顯

實驗中把看不見、摸不著的電流,轉換成發光二極管或燈泡的發光來顯示,把電流路徑轉換成一排發光二極管的發光來顯示,把接入電路中電阻絲長度的改變用接入電路中燈泡的個數來顯示,利用電流傳感器把電流大小進行數字化、可視化處理,使實驗現象更加明顯,使學生的學習更輕松、高效。

4.3 注重實驗方法的培養

本實驗用到了轉換法和放大法,為學生今后進行科技創新起到了示范作用,培養了學生的創新思維。

4.4 注重與生活和社會的聯系

利用電流傳感器等為物理教學服務,使實驗現象直觀、清晰,體現了“從生活走向物理,從物理走向社會”新課程理念。

4.5 注重與后續知識的銜接

通過接入電路電阻絲長度(接入電路燈泡的個數)的改變,學生經歷燈泡數目從12、10、8、6、5到4不斷減少,電流從0.20A、0.22A、0.25A、0.28A、0.30A到0.34A的不斷增大的過程,為后面歐姆定律的定量研究做了很好的鋪墊。