滑動變阻器教學難點的突破

王庚申

摘要：滑動變阻器是物理電學部分的一個重要儀器，近幾年，高考設計的命題不僅對其直接或間接應用進行考查，而且還根據滑動變阻器的特點和應用，進行拓展性考查。筆者通過介紹滑動變阻器的原理和連接方法，對滑動變阻器的用法進行分析歸納，并讓學生自己操作來體驗滑動變阻器的使用，從而實現理論與實踐的緊密結合，課堂與生活實踐的有機融合，激發學生學物理的興趣。

關鍵詞：中學物理;滑動變阻器;應用

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）17-114

一、架設橋梁，巧妙過渡，凸現滑動變阻器的原理

滑動變阻器的連接方法有六種，有效的接法有四種，同上或同下起不到分壓限流作用，因此可視為無效的接法。如果把這些接法一下都教給學生，學生難免不能接受。在具體講解過程中，可采用由淺入深、循序漸進的方法進行講解。首先用鉛筆芯和小燈泡、電池組、夾子、開關組成一個電路，閉合開關，用夾子在鉛筆芯上滑動，觀察小燈泡亮度的變化，同時讓學生知道，燈泡亮度的改變是由于夾子在鉛筆芯上滑動的結果，接著讓學生回顧影響電阻大小的因素，學生很容易得結論：由于鉛筆芯長度的改變，導致電路中的電阻和電流隨之改變。接著用一根電爐絲繞在直徑為3cm的木棍上來代替鉛筆芯（各匝數之間不能接觸），重復上述實驗，讓學生很清楚地認識到，滑動變阻器是通過改變連入電路中電阻絲的長度從而改變電路中的電阻和電流的。在經歷了直的鉛筆芯和彎曲的電爐絲這兩個過渡橋梁之后，學生對滑動變阻器的原理有了感性認識，新舊知識銜接，就不會感到突然，也為后面的學習內容奠定了基礎。

二、分析歸納，加深理解滑動變阻器的接法

1.滑動變阻器的作用。通過前面的實驗我們可知，滑動變阻器是通過改變電阻絲的長度來改變電阻和電流，從而實現分壓與限流作用，使用前應將滑片滑至阻值最大處，保護整個電路。例如，在伏安法測電阻的實驗中，利用滑動變阻器調節定值電阻兩端的電壓和電流，從而實現多次測量。滑動變阻器上下各兩個接線柱，總共有六種接法。它能逐漸改變電路中的電流，但不知道其阻值的大小，通過改變滑動變阻器的阻值來改變用電器兩端的電壓和電流。再如，在研究小燈泡的電功率的實驗時，給燈泡串聯了一個滑動變阻器，來研究小燈泡在額定電壓和實際電壓下的額定功率和實際功率。實驗中，學生進行小組合作，共同探究滑動變阻器的原理，它在伏安法測電阻和伏安法測小燈泡的電功率的實驗中既起到保護電路的作用，又起到分壓限流的作用。

2.滑動變阻器的連接方法。分組實驗完成滑動變阻器的六種連接方法，由小組得出結論：正確的連接是“一上一下”的連接方法，但電阻的大小主要取決于下面的接線柱;如果滑片靠近下面的接線柱則電阻減小，電流變大;如果滑片遠離下面的接線柱則電阻變大，電流變小。同上同下的接法不能改變電阻。實驗后，畫出電路圖并會分析哪部分電阻連入了電路，等效電路圖如何畫？在伏安法測電阻和測功率的電路中它的作用各是什么？學生對照問題思考，將思考結果填入表格，再通過分組實驗驗證各自猜想，探究滑動變阻器的連接規律及作用，思考在每一種接法中，電流的變化規律是什么。

三、出示實驗器材，放手讓學生自己實驗

教師出示實驗器材，讓學生做分組實驗，要求學生學會使用滑動變阻器，按照“一上一下”的正確接法來接線，將滑動變阻器與被控制電路串聯，從而起到控制電路的作用。為了突破正確使用滑動變阻器的難點，可以設計一個實驗：讓滑動變阻器來改變燈泡兩端的電壓，并且使通過它們的電流相等，應串聯還是并聯？如果要使滑動變阻器和燈泡兩端的電壓相等，應串聯還是并聯？對于這一系列的問題，學生通過自己操作，了解了滑動變阻器的使用方法，明確了分壓與限流的作用。教師畫出電路圖并進行實驗，然后給學生展示調光臺燈的電位器，燈泡由亮變暗，再由暗變亮，這樣可以激發學生的興趣，讓學生對滑動變阻器有了感性認識，然后讓學生先畫好電路圖，再根據電路圖連接實驗器材，先讓變阻器與燈泡串聯再并聯，同時，請學生說出使用滑動變阻器應注意的細則，以加深學生對滑動變阻器使用方法的理解，并讓學生知道改變燈泡的亮度的連接方法及其滑片的方向。小組同學進行認真的探究之后得出結論，進而對滑動變阻器的連接方法以及滑動變阻器的作用有了更深刻的理解。

四、結合典例，突破難點

滑動變阻器的連接是限流還是分壓，這是教學的難點，教學中應幫助學生從具體問題出發，針對實際問題進行分析、探究，總結出連接的一般規律。

例如，在探究《導體的電流跟電阻的關系》實驗中，將5Ω的定值電阻換成10Ω的定值電阻，為了探究上述問題，應該采取的唯一操作是（ ）

A.增加電源電壓

B.移動滑片向阻值大的方向滑動

C.移動滑片向阻值小的方向滑動

D.保持滑動變阻器滑片不動

解析：在探究“電流與電阻的關系”實驗中采用的是控制變量法，在整個實驗中電源兩端的電壓保持不變，將電阻R由5Ω換成10Ω，利用串聯電路的分壓原理，將滑動變阻器連入電路的阻值應該增大，即滑動變阻器的滑片向阻值大的方向移動。故答案為B。通過對此題中滑動變阻器的仔細分析，我們總結發現，這是對滑動變阻器作用之一的靈活運用，可用下面的口訣來記憶“換大調大，換小調小”，即換更大一些的電阻時，應將滑片向連入電路的電阻變大的方向移動;相反，當換更小一些的電阻時，應將滑片向連入電路的電阻變小的方向移動。

總之，通過讓學生經歷親手制作滑動變阻器模型的過程，對其結構、原理及連接方法進行實驗探究，學生對滑動變阻器在電路中的作用有了更深刻的了解，從而實現教學資源的優化，打造出高效課堂，有效達成教學的三維目標。

（作者單位：甘肅省甘谷第一中學，甘肅 甘谷741200）