在“多用电表的原理”课堂中进行开放性教学的尝试

2013-01-12汪沛

物理通报 2013年11期

汪沛

(武汉市吴家山第四中学湖北武汉 430040)

高中物理课堂的开放性问题历来是物理教师难以把握的问题．其原因之一是教师普遍觉得一旦放开便难以收回，学生可能提出各种千奇百怪的问题，若准备不足，则可能使课堂出现“失控” 的状况；原因之二是教师普遍觉得开放性课堂很浪费时间，影响教学进度．所以很多教师依然采用课堂以我为主的传统教学模式，就算开放也只不过是“点到即止”．

笔者认为，教师首先应该弄清楚“教”与“学”的关系，若学生从“教”中很难“学”到东西，那么“教”更多只是一种形式，没有任何实质的意义．而对于学生来说，“快乐的学”“主动参与的学”“有成就感的学”显然比“枯燥被动的学”更容易让他们接受．开放性课堂能充分激发学生的学习热情，调动学生的主动参与意识，使他们充分享受学习带来的乐趣和满足感，同时也能从多角度、多侧面、多方位地培养

学生的观察和思考能力，以及举一反三的发散性思维和操作能力．下面笔者以“多用电表的原理”课堂教学为例，谈谈自己是如何实施开放性教学的．

1 课前准备

高中《物理·选修3-1》(人教版)第64页用图2.8-1展示出多用电表欧姆挡内部的简化原理图．如图1(a)所示，但该图无法解释欧姆表换挡以及欧姆调零的过程中内阻的变化情况．为了探究其中的真正奥秘，笔者查阅了MF110型某电表厂制造的多用电表的内部原理图，其欧姆挡的简化电路图如图1(b)所示，其中R1=13.6 Ω，R2=151 Ω，R3=1.67 kΩ，R4=14 kΩ．从以上原理图中可以看出，欧姆表换挡过程中并非是按图1(a)所示的调节R的阻值来达到换挡目的，而是通过并联不同阻值的电阻来实现的．

图1

当欧姆表选择某一倍率时，两表笔短接，则干路电流为

(1)

其中

(2)

当两表笔间连接电阻Rx时，干路电流为

(3)

当选择“×1”挡倍率时，电路中的R1接入电路，外电路为R1与(R4+R0+Rg)并联，欧姆调零之后，通过表头的电流恰好等于其满偏电流Ig，即

(4)

式中U为路端电压．直接换至“×10”挡，电路中R2接入电路，因R2>R1，故路端电压增大至U′，此时通过表头的电流

(5)

由(4)、(5)两式可知Ig′>Ig.

故每次换大挡后，流过表头的电流会增大，而重新调零的过程就是调节滑动变阻器R0的过程，只要将R0适当调大，就能使Ig′=Ig．

2 课堂实施

在完成了“多用电表的原理”一课时后，可以增加一节开放性的研讨课．

师：上次课我们学习了多用电表的欧姆挡原理图[用投影仪将图1(a)投影到屏幕上]，那么当欧姆表从低倍率挡位换到高倍率挡位时，其内阻将如何变化呢？请同学们思考后讨论，并积极发表自己的观点．

学生思考、讨论后发言.

由教师统计甲、乙两种观点的支持率，然后将学生按其所支持的观点分成两大组，进行自由辩论5 min.

师：正确的结论只有一个．下面我表明我的立场：我支持学生乙的观点，即倍率越高的挡位，其内阻越大．同学们能否以一种质疑的态度从课本中所给的简化图里面跳出来，重新设计一下欧姆表内部的原理图，来证明学生甲的观点是错误的呢？请大家再进行分组讨论，然后发表自己的观点．

学生分组讨论、完成了设计后发言.

图2

学生丁：我不同意学生丙的观点(他拿起桌上的一块多用电表，将背后的电池盖拆开)．这块表只安装了一节干电池，怎么会有4个挡位呢？这说明欧姆表换挡时其电动势是不变的．我们组还没想好电路图应当怎样设计．

学生戊：我认为欧姆表从低挡位换到高挡位实质是并联了一个阻值更大的电阻，所以内电路总电阻增大，而表头应当在另一条支路上，故通过表头的电流并不是干路电流．我们的设计图如图3所示.

图3

其中R4>R3>R2>R1，所以每一次从低挡位换到高挡位欧姆表内阻都增大．而对于同一待测电阻分别用高低挡位来测量时，通过表头的电流为

其中R并为内电路并联部分的总电阻.

由上式可知，当换到高倍率挡位时，R并增大，则通过表头的电流I也将增大．这就能很好地解释甲乙两同学的矛盾了．

师：同学们的想法都非常好，让我们真正感受到什么叫“拨云见日”．同学戊的回答非常全面，事实上欧姆表内部的结构简化图与同学戊所设计的非常相似[将图1(b)投影到屏幕上]．在科学领域中，通过思想碰撞所产生的火花是最绚烂、最美丽的．大家下去以后可以就这些问题再展开研讨，例如,在较小的挡位完成欧姆调零后，若直接换到较大挡位并将两表笔短接，总会发现表头的指针偏转会超过其满偏刻度，你们能根据图1(b)探究其原因吗？