“探究小灯泡的伏安特性曲线”的课例设计

周新艳

(温州第五十一中学 浙江 温州 325014)

韩叙虹

(温州中学 浙江 温州 325014)

本节教学是以“问题导引，启发探索，互动交流、精讲释疑”为思路的自主型探究式教学模式，让学生经历自主探究的过程，培养他们的科学探究能力和运用知识解决实际问题的能力．

1 教学实录

1.1 课题引入(观察实验现象猜想)

通过实验来看一下电阻对电流的阻碍作用．将电阻、电源、电流传感器和开关串联接入电路，通过电流传感器采集电流的数据，请学生认真观察电流随时间的变化规律．

再通过两个演示实验(图1)，让学生观察定值电阻与小灯泡对电流阻碍作用，进而产生一种想探究小灯泡的电阻是如何改变的冲动，从而引出课题：探究小灯泡的伏安特性曲线．

图1

师：根据图2所示I-t图①①

①图2是电流传感器采集的数据，表示在不同时刻流过定值电阻和小灯泡的电流变化情况，这里只是定性说明电流随时间的变化，所以横轴时间数据没有标出.

，同样的电路，同样的电源，我们只是把定值电阻换成了小灯泡，可电流却是不一样的，如图2(b).电流发生了变化，那电流变化的原因是什么呢？

图2

生：我猜想因为电压是不变的，所以可能是电阻发生了变化，电流变了，小灯泡的电阻可能也在变．

师：小灯泡的电阻是变化的吗？我们怎么去验证呢？

师：定值电阻的伏安特性曲线是一条过原点的斜线，我们只要描绘出小灯泡的伏安特性曲线，就知道小灯泡的电阻是如何变化的．那么小灯泡的伏安特性曲线是什么样的呢？

1.2 方案设计

师：如何得到小灯泡的伏安特性曲线呢？

生：可以用电流表来测流过小灯泡的电流，用电压表来测灯泡两端的电压．

师：我们今天用的是额定电压3.8 V的小灯泡，所以需要测量在0～3.8 V之间很多电压下的电流．那如何来改变电压呢？

生：滑动变阻器．

教师提出一些注意事项．

下面请同学们开始设计并进行实验．

请学生上来展示设计的实验电路——限流电路[图3(a)]，画出伏安特性曲线[图3(b)]．

图3

师：请同学们看看他们这组得出的图像有什么可以完善的地方？

生：这个图像中，后面的点分布比较均匀，可是在1.5 V以下就几乎没有点了，这样1.5 V以下的图像很难确定怎么画了．

(学生汇报实验结果，分析限流电路的“缺陷”)

师：那如何能获得1.5 V以下的点呢？从电路图经分析发现小灯泡是得不到1.5 V以下的电压．那如何来得到1.5 V以下的电压呢？

生：把滑动变阻器换一个阻值较大的．

请学生上来演示一下．

师：请谈一下你的感受．

生：我在实验时开始相当长的一段电压几乎是没有的，但是在最后一段稍微动一下电压，就会超出它的额定电压，所以很难控制．

(让学生体验在限流电路中，大阻值滑动变阻器在改变小灯泡电压上的“困难”：连续性不好)

师：很好，谢谢．看来用很大阻值的滑动变阻器能够解决电压范围的这个问题，但是又带来了新的问题，即调节起来非常不方便．那么能否找到一个更好的办法，既能让我们解决电压范围的问题，又便于调节呢？请大家看图4电路.

师：请大家思考ab,ac两点间的电压？如果我向右滑动c，ac电压会如何变？

生：变大．

师：大家能否从其中得到启发来重新设计电路？

1.3 实验探究

学生采用分压电路进行实验(图5)．

图5

请学生上台展示电路图．

师：非常好，这种做法解决了我们刚才遇到的问题．下面请同学们按用新的电路重新实验．

1.4 问题讨论

展示一组同学的数据和他们得到的小灯泡的伏安特性曲线(图6)．

图6

师：从新的伏安特性曲线中我们可以看出小灯泡的电阻是怎样的呢？

生：从曲线中任意一个点和原点连成一条斜线，它的斜率的倒数就等于电阻．

师：非常好．从图中我们可以看出电压越大，电阻越大．

师：为什么电阻会变大呢？

(演示实验，电路闭合时用酒精灯给灯丝加热．)

生：可能是温度.温度高时，小灯泡的电阻会变大．

师：回顾上课前的实验，请同学们解释为什么小灯泡接入电路中，闭合开关后，电路中的电流呈现那样的变化情况？

生：电流经过灯泡时，由于电流热效应使温度升高导致电阻变大．

师：可见电阻有随温度变化而变化的性质，同学们课后可以继续通过网络或上图书馆等形式查阅相关资料，了解相关资料．

2 教学反思

在本堂课中，各种教学方法的穿插使用，可以增强教学的生动性和形象性，活跃课堂气氛，从而充分调动学生学习的积极性，落实教学目标．在课堂中，让学生主动参与到教学活动过程中来，通过师生活动、生生活动等方式，让学生在解决问题中学习，比教师单纯教授知识更有效，思维训练也更加深刻．本设计实验探究活动比较多，好处是学生的积极性很高，这节课就在学生的探究性活动中进行，通过亲自动手，亲身感受，在“玩”当中获得了成功的愉悦，这种充分发挥学生的主体地位和以学生为主的探究课，符合新课标以学生为主体的要求，并能充分调动学生的求知欲，达到事半功倍的效果．

本案例的设计注重学生主动参与探究的全过程，学生充分地探究描绘伏安特性曲线的方法，探究小灯泡伏安特性曲线，探究曲线弯曲即电阻变化的原因……这些能有效地提高学生的实验能力、分析能力、解决问题的能力、质疑能力、信息收集和处理能力以用合作交流能力，同时注重对学生进行科学态度和科学精神的教育．

3 专家点评

教学必须明确的首要问题是为什么要上这堂课? 它的价值究竟在哪里? 这堂课除了知识之外, 还能让学生学到些什么? 这堂课能突破知识本位的局限，学生通过亲历探究学习的过程，不仅掌握了有关的物理知识，而且加深了对科学探究的理解，使他们从中学习并感受到了科学的思维方式，同时还培养了学生讲事实、重证据的科学态度等．可以说，这堂课达成了预期的教学目标．值得指出的是，本堂课在落实三维目标时，并没有落入贴标签、说教式等俗套，而是将它们有机地融合在知识教学过程之中，让学生潜移默化地得到教化与启迪，实现了真水无香，教育无痕；有意而为，无意而成．

探究学习基本特征：问题—证据—解释—评价—交流．本堂课的整个过程恰恰符合探究学习的过程，也符合学生的认知过程．

本堂课也彰显了物理学科的魅力．发挥学科特色，展现学科魅力，是激发学生学习物理积极性的根本之举．以实验为基础、以思维为中心是一切科学的基础，也是物理学科的魅力所在．本堂课以实验为载体引出问题，以问题为核心深入探究，做到实验与思维有机结合，使学生始终处于积极参与的状态，整堂课充分发挥了实验在物理课中的重要意义．

合理利用现代技术辅助教学也是本教学设计的一大特色．利用电流传感器直接测量电流，发现电流随电阻的变化关系，大大地节省了时间，提高了实验的精度和准确性．在数据的输入和处理方面，课前运用软件，自行编制程序，课堂上，现场实地采集的实验数据当场录入到计算机里，解决了处理数据、绘图等问题，直接得到比较精确的定量关系.这样处理，既保留了实验的原汁原味，突出了实验在分析、解决问题等的重要作用，又大大提高了课堂效率.在课堂上，让学生领略了先进技术对科学实验的推动作用．

在课堂上，教师精心设问、指导有方，学生回答正确流利、步步到位，整个教学流程严谨有序．这固然有值得肯定的一面；但另一方面，过于顺畅的、线性化的学习过程，不仅缺少思维的碰撞，难以提高学习效果，而且，还可能对科学的本质形成错误的认知, 使学生认为科学的发现总是一帆风顺的，科学的结论都是无容置疑的……我们的课堂不妨“粗放”一些，有时看起来不太“完美”的教学过程，反而更加贴近学生的实际，更能体现探究的真谛．