利用身边器材 化解探究难点——关于探究“决定电阻大小的因素”的几个实验改进

孙 玥

(珠海市夏湾中学 广东 珠海 519000)

电阻作为新人教版第十六章第3节内容，能否理解到位，是学生进一步学习欧姆定律的关键．决定电阻大小因素的探究实验既让学生进一步加深对电阻的了解，又给学生创设了经历实验探究过程的机会，是本节课的重难点．但是笔者在实际教学实践中发现，实验室现有实验器材学生不熟悉，实验现象不明显等问题，影响了学生的求知热情．

1 引入猜想环节的改进

传统教学中，教师对于“电阻大小与什么因素有关？”这个问题的猜想，多以“电流”类比“水流”，借助“水管中的水流受到水管的阻碍作用”与哪些因素有关，进而联系到“水管的长度”和“粗细”，再迂回到“导体的长度”和“横截面积”．这只是将一个抽象问题换成另一个抽象问题，成为“启发式”猜想，学生思维被迫跳跃，难以理解．

所谓“事实胜于雄辩”，如果能设计实验，为学生的猜想提供真实的猜想依据，可以很好地帮助学生进行猜想．如果在实验中能让学生亲眼看到我们改变导体的长度、横截面积时，导体电阻发生明显的改变，效果会大大不同．因此笔者设计两个简单的小实验，可以达到引导学生猜想的目的．

1.1 改进实验一

实验器材：铅笔芯一根，干电池，小灯泡，带鳄鱼夹的导线若干．

实验装置图如图1.

图1 实验装置

实验步骤：

(1)按实验装置图将鳄鱼夹夹在铅笔芯两端．依次将小灯泡、铅笔芯、干电池顺次连接．可观察到小灯泡发光，说明铅笔芯是导体．

(2)将其中一个鳄鱼夹在铅笔芯上移动，可观察到小灯泡的亮度发生变化．

(3)得出猜想：电阻大小可能与导体长度有关．

1.2 改进实验二

实验器材：汽车前灯灯泡一个，单刀双掷开关一个，学生电源一个．

实验原理：由于汽车前灯分为远光灯和近光灯，若想一个灯泡达到两种亮度，则它的结构就与普通灯泡不同．如图2，汽车前灯有两个灯丝，一个灯丝较细，另一个灯丝较粗．当较细灯丝通电时灯泡暗，较粗灯丝通电时灯泡亮．

为了使实验操作简单，可选用单刀双掷开关控制电流分别通过细灯丝和粗灯丝．学生通过明显的实验现象即可得出猜想：电阻大小与导体的横截面积有关．

图2 汽车前灯

2 探究实验环节的改进

实验室常用的探究决定电阻大小因素的实验演示板如图3所示.

图3 探究决定电阻大小因素的实验演示板

2.1 本装置的缺点

(1)学生对镍铬合金丝和锰铜合金丝不熟悉，学习兴趣降低．而且从外观上无法辨别二者的区别，对于位置较远的学生观察困难．笔者发现也有很多教师选取电炉丝作为金属材料，但是电炉丝在生活中用途渐渐被替代，找到电炉丝并非易事．

(2)由于金属的电阻小，如果需要得到较好的效果，金属丝必须长度足够长．这就不得不使实验器材庞大，不便于携带操作，也不适合做学生的分组实验．

(3)金属丝由于老化生锈等原因，导致实验现象不明显．这就要求此实验装置必须经常维护以保证教学效果．

2.2 改进方案一

实验器材：相同长度不同粗细的铅笔芯各一根，与粗铅笔芯长度粗细相同的铁丝一根，灯泡，开关，学生电源，导线若干．

实验装置图如图4所示.

图4 改进实验装置图

实验步骤：

(1)按图连接电路．

(2)将鳄鱼夹一端夹在较细铅笔芯一端，另一个鳄鱼夹分别夹在较细铅笔芯的不同位置使铅笔芯连入电路中长度不同．观察灯泡亮度．

得出结论：导体的电阻与导体的长度有关，导体越长电阻越大．

(3)将两个鳄鱼夹分别接在较细铅笔芯和较粗铅笔芯两端．观察灯泡亮度．

得出结论：导体的电阻与导体的横截面积有关，横截面积越小电阻越大．

(4)将两个鳄鱼夹分别接在较粗铅笔芯和较粗铁丝两端．观察灯泡亮度．

得出结论：导体的电阻与导体的材料有关．

注意事项：

(1)由于铅笔芯在固定实验板和实验过程中容易折断，所以建议取铅笔芯时，将木质铅笔从中间劈开后留下一半外壳，用来保护铅笔芯．

(2)为了使实验现象明显，建议不使用干电池，而改为可调节电压的学生电源．

(3)将较粗铁丝连入电路中时，注意调节学生电源电压不要过大，以免烧坏小灯泡．

2.3 改进方案二

实验器材：装有相同水和盐水的容器各一个，带有“一”字形长孔的木板一个，带接线柱的铜片两个，电流表，学生电源，导线若干．

图5 改进实验装置图

实验装置图如图5所示.

实验步骤：

(1)将学生电源，灵敏电流表，两个铜片接入电路中．

(2)将两个铜片插入盐水中，改变两个铜片之间的距离．观察电流表的示数．

得出结论：导体的电阻与导体的长度有关，导体越长电阻越大．

(3)将两个铜片插入盐水中，改变两个铜片插入的深度．观察电流表的示数．

得出结论：导体的电阻与导体的横截面积有关，横截面积越小电阻越大．

(4)使两个铜片插入深度和距离不变，分别插入盐水和水中．观察电流表的示数．

得出结论：导体的电阻与导体的材料有关．

注意事项：

(1)为了使实验现象明显，盐水尽可能浓度高可处于饱和状态．

(2)本实验器材需要做一个支架，可使两个铜片上下、左右移动，既美观，又严格按照控制变量法来探究本次试验，使结果更精确．支架作法很简单，在容器的4个角固定4根木棍，在木板对应位置穿4个孔，即可使木板带动铜片在木棍上下移动．在木板中间位置穿一条一字型长孔，即可使铜片在木板上左右移动．

实验作为物理教学的一种手段，不仅在感官上能引起学生的注意，激发学习的兴趣，而且在能力上，对学生也有很大的帮助与推动作用．有些实验由于可见度差、学生参与少等原因，师生同样花了那么多的精力，但从培养学生的注意力、观察力、操作能力、发现问题并积极探索的能力取向等方面而言，收效甚差．为了扭转这种不利状况，教师在实验教学中可以做出尝试，不断进行改进，以达到更好的教学效果．

珠海市拱北中学迟莹老师对本文部分观点给予宝贵建议并提供实物图片，作者一并感谢.