摭谈一组闭合电路演示实验的控制

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1、摭谈一组闭合电路演示实验的控制黄汶（常州市武进区横山桥高级中学江苏213119）摘要选择了一组闭合电路的演示实验，通过控制元件参数，做到“简单、明了、尺寸大”；通过控制教学操作，做到“从学生的认知心理分析出发选择和设计好实验”，从而发挥学生把观察和思考紧密结合起来的主体性。关键词：演示实验；元件参量；教学操作；控制演示实验是既能体现教师主导性，又能发挥学生主动性的课堂物理实验的一种形式。学生主动性的发挥是把观察和思考紧密结合起来；教师主导性的体现是对演示实验的控制，要求做到“简单、明了、尺寸大”和“从学生的认

2、知心理分析出发选择和设计好实验”[1]。在闭合电路中，内、外电阻的变化，会导致电路中电流和电阻两端电压的变化，从而导致电阻消耗功率的变化。由于部分电路欧姆定律和理想电源的负迁移，一些同学对端电压会变化，及电阻发生了变化的部分电路中的电流、两端电压和消耗功率的变化趋势存在疑虑，以致影响了解决问题所用规律、方法的选择，因而出错也就难免。实践表明，教师选择和设计好演示实验，促进学生把观察事实和理性思考紧密结合，能有效突破教学难点。一、引发认知冲突——实验1S图1初中进行电路分析和计算时，认为电源提供的电压是不变的，

3、即当作内阻为零的理想电源。而在实际中，除新干电池可近似为理想电源，一般电池的内阻是实际存在的，其提供的电压也是变化的。因此，让同学们认识这一点及其对电路的影响，首要的是，让已有的前概念与实验事实交锋。原理电路图如图1所示。1.元件参数的控制新干电池的内阻很小，不到0.1Ω；用过一段时间的干电池，内阻会增大，大约在0.2~0.8Ω；而用过后存放了几年的干电池，内阻会增大到5~10Ω。本实验选择两节用过一段时间的干电池，一节存放了几年的旧干电池。小灯泡（2.5V,0.3A），在额定电压下工作时的电阻略大于8Ω，而

4、在1.5V左右的电压下工作时的电阻大约为5Ω。另外，本实验不使用电池盒和电键，能“简单、明了、尺寸大”地看见电池的连接和更换。2.教学操作的控制师：我用一节（用过一段时间的）干电池点亮灯泡，同学们注意灯泡的亮度如何？生：不够亮。师：这里还有两节电池，能不能使灯泡更亮点？生：可以，用两节电池呀。师：我用两节（用过一段时间的）干电池点亮灯泡，同学们注意灯泡的亮度是否变亮？生：亮多了！师：我用这样两节干电池（一节用过一段时间的和一节用过后存放了几年的）点亮灯泡，同学们认为灯泡的亮度应该如何？生：也会亮多了！师：同学

5、们可要看仔细了，亮度比前两节和一节怎么都暗了呢？二、丰富知识表象——实验2和实验3ASR图2要理论解释上述现象，就要进一步学习闭合电路欧姆定律，并用该规律澄清电流、电压、随电阻变化的观念。并考虑从学生的认知心理分析出发，首先，要暴露在同学们之中存在的运用部分电路欧姆定律的思维缺陷；其次，还要把观察事实和理性思考紧密结合，提供丰富的知识表象。原理电路图如图2、3所示。AVSR图31.元件参数的控制一节存放了几年的旧干电池，一只电阻箱（10~90Ω），一只电压表（0~3V），一只毫安表(0~100mA)，一个电池

6、盒。毫安表示数大约在10~90mA之间变化，电压表示数大约在0.8~1.4V之间变化。2.教学操作的控制师：在闭合电路中，给定电源的电动势E和内阻r不变，根据闭合电路欧姆定律，外电阻R↑→电流I↓；外电阻R↓→电流I↑。（板书：R↑I↓，R↓I↑）我们可以用实验呈现这个现象。请同学观察如图2所示电路，把一节电池（存放了几年的）放入电池盒，从电源正极连到电流表正接线柱，从电流表负接线柱连到电阻箱的一个接线柱，从电阻箱另一个接线柱连向电源负极，暂时不接通。我把电阻箱的电阻置于90Ω，再接通电源。请同学们仔细观察电

7、流表的示数变化，80Ω，70Ω，……20Ω。生：电流增大，增大，……师：现在，我再旋回去，30Ω，40Ω，……90Ω。生：电流减小，减小，……师：路端电压如何变化呢？根据部分电路欧姆定律U=IR，同学们能做出判断吗？同学们猜猜看？生：……，说法不一。师：那我们先来看实验吧。那在图2的电路中还要接入什么电表呢？如何接入呢？生：要并联一只电压表。师：电路图如图3所示，这样行不行？生：行！师：（连接电路）让电流从电压表的正接线柱流入，负接线柱流出。接通电源，请同学们同时观察电流表、电压表的示数变化，80Ω，70Ω，

8、……20Ω。生：电流增大，电压减小；电流增大，电压减小；……师，现在，我再旋回去，30Ω，40Ω，……90Ω。生：电流减小，电压增大；电流减小，电压增大；……师：（副板书：外电阻R↑→路端电压U↑；外电阻R↓→路端电压U↓）。那么，如何进行理论解释呢？想一想，不能从部分电路欧姆定律作出判断的症结是什么呢？思考问题的时候，我们也要控制变量呀！生：外电阻也是变化的。师：嗯，那电源内阻r变化吗？电源内阻两