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浅谈初中物理电路教学中的几种错误模型

2015-06-18万建军

新课程·中旬 2015年4期
关键词:电灯灯泡电荷

万建军

在初中生的头脑中,对电流的理解总是有一点点疑惑,总是想从自己的生活经验中寻找一种模型来类比电流,从而就产生了一些错误模式,甚至一些教师头脑中也有一些错误的模型。下面介绍几种常见的错误模型,并通过小实验进行验证。

1.单极模式

有学生认为只有一根导线起作用,电流从电池一端通过一根电线,流过电灯那儿,点亮了电灯,同时消耗掉流过来的电。这就像家里的煤气炉一样,打开开关,火就会燃烧起来,把流过来的煤气烧掉。大多数学生也认为回路导线是必要的,但它不起实际作用,有时把它看成是安全线。

一个连接正确的电路,两节电压分别为1.5V的电池,灯泡规格为“2.5V 0.3A”,此时如果闭合开关,电流中有电流通过,小灯泡发光(如图a),电流方向如图所示,如果将所谓的安全线撤掉(如图b),灯泡不发光,没有像单级模式所描述的那样灯泡会继续发光,所以单级模式是错误的。

同时也有的学生这样理解单级模式,电流像水一样从电源的正极流淌出来,流过每一个用电器,所以开关要想控制整个电路必须靠近电源的正极一侧,断开时会把水流截断,通过观察上面的实验,开关就是放在了靠近电源负极的一侧,当它闭合或断开时也能控制整个电路(如图a和b),所以这种想法是不切实际的。

2.撞击模式

有学生认为电流同时从电池的两级流向电灯,他们有时用两股电流的“撞击”来解释灯的发光。

如图c是两组电池组,如果电流是撞击模式,把小灯泡如图d连接到电路中,电流方向如图d所示,小灯泡会发光,但是实验的结果却是小灯泡不发光,所以撞击模式不正确。

3.递减模式

这种模式似乎更能够让人接受,在这种模式中,他们认为电流从电池的一极流出,被电灯“用掉”了一部分,因此“回到”电池负极的电流减少了。当有两盏电灯串联时,一些学生认为第二个小电灯要比第一个小电灯暗一些(如图e)。

为了验证这种模式是否正确,我们先选用两个规格相同的灯泡,把它们串联到电路中,闭合开关后,发现两个小灯泡的亮度相同。根据实验结果,递减模式也是错误的。

4.平分模式

有学生认为在串联电路中各元件平分电流,在这种情况下他们同样认为是电灯“用掉”了电流。如果是各个元件平分了电流,那么在串联电路中流过灯L2的电流就会由于被L1分掉了一半而变小,而且流过L2的电流应该是流过L1电流的0.5倍,图f的实验结果表明:流过灯L1和灯L2的电流相等,所以这种电路模式也不成立。

综上所述,这些电流模式都不符合实际,那么什么样的模式才能正确的呢?如图g所示,电流就如同水流,从一端流到另一端;电源如同抽水机,抽水机的作用是提供水压,电源的作用是提供电压;开关如同阀门,控制整个电路通断;导线如同水管;电灯如同涡轮,涡轮消耗水流所携带的机械能,电灯消耗电流所携带的电能。当抽水机开始抽水,管道两端就产生了水压,那么管道中的水就会流动起来,流过涡轮时水流是不变的,阀门无论在什么位置都能控制整个管路,同样,当电路被接通时,电路中的电荷在这种压力的作用下就会运动起來形成电流,流过用电器电流不会减小,开关在任何位置都能控制整个电路。

在物理学中,把电荷的定向移动称为电流,因为有电压(电势差)的存在,所以产生了电力场强,使电路中的电荷受到电场力的作用而产生定向移动,从而形成了电路中的电流,电源又像一个“发令员”,一声令下,电路中的电荷就会移动起来。

?誗编辑 李 姣

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