合理创设情境 提高实验教学有效性

邬娟

摘   要：本文以“多用电表的使用”一课为例，探讨在实验教学中如何有效创设教学情境，激发学生兴趣，培养学生的动手能力，提升学生的思维品质，从而提高实验教学的有效性。

关键词：多用电表;实验教学;创设情境;有效性

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2015）9-0068-4

1    教材分析

本节内容是“沪科版”高中物理基础型教材第九章第三节的内容。本节教学内容包括多用电表的外部结构，练习使用多用电表测量电压、电流和电阻，欧姆表测电阻的原理三个部分。是在学生学习了“简单串、并联电路的特点”和“闭合电路欧姆定律”后教学的，是“用电表测量电路”的应用之一。

学习和练习使用多用电表是对电路分析的进一步提升，对培养学生的实验操作能力和科学素养有着非常显著的作用。同时，多用电表的使用和人们的日常生活、生产技术有着密切联系。因此，学习和使用多用电表有着重要的现实意义。

本节内容重在实验操作，强调学生的自主探究能力，注重培养学生的动手能力，从而提升学生的科学素养和团队协作精神。

2    学情分析

在学习本节内容前，学生已学过有关串、并联电路的基本知识和闭合电路的欧姆定律，并已经掌握了实验室常用的电流表和电压表的使用方法。但是，对多用电表的欧姆档（即欧姆表）测电阻原理的理解，学生会有些困难。主要原因有两点：一是基础型课程中对闭合电路欧姆定律不作要求，但是欧姆表中电流与电阻的对应关系需要考虑电源的内阻;二是对电表的满偏、半偏的概念理解有困难。这些问题也成为本节教学设计的难点之一。

3    教学设计思路

本设计以汽车速度表入手，引出多用表。通过对多用表的外部结构的介绍，初步了解多用表各组件的功能和使用方法。然后，由学生动手完成用多用表测小灯泡两端电压和电路中电流的实验。通过例题，反映闭合电路中电流与电阻的对应关系，并说明欧姆表就是利用这一关系制成的。通过对欧姆表进一步分析，揭示欧姆表的特点。最后，是学生练习使用欧姆表测电阻。

本设计注重知识内容的探究过程，并且强调学生的参与。教师注重引导学生用科学的实验方法进行探究与实验，使学生掌握物理实验的技能与方法，培养学生科学探究的能力和动手能力。

本设计的重点是：用多用电表测量电压、电流和电阻。本设计采用学生自主实验，在教师引导下从实验中发现问题并及时解决。培养学生的动手能力和解决问题的能力。

本设计的难点是：欧姆表测电阻的原理。

突破的方法是：从例题引入，得出闭合电路中电流与电阻一一对应的关系;然后，根据演示实验，将这一一对应关系用刻度标出来，就形成了欧姆表刻度;最后，学生通过讨论发现欧姆表表盘刻度的特点，进行归纳。

4    教学目标

（1）知识与技能

①知道多用电表表盘的简单构造及各组件的作用。

②学会用多用电表测量电路中的电压、电流和电阻大小，并正确读数。

③理解欧姆表测电阻的原理和欧姆表刻度的特点。

（2）过程与方法

①在自主实验活动中，运用观察、实验的方法，初步学会多用电表的使用方法。

②在用多用电表测电压、电流的实验中，体会发现问题、解决问题的研究过程。

③通过对比欧姆表与电流表刻度的特点，体会物理学中类比的思想方法。

（3）情感、态度与价值观

①通过实验操作，养成认真、仔细、规范的科学态度。

②通过合作探究过程，增强与他人合作交流的意识。

5    教学重点与难点

教学重点：学会使用多用电表测电压、电流和电阻。

教学难点：理解欧姆表测电阻的原理。

6    教学资源

指针式多用电表、小灯泡、开关、2节干电池、导线、滑动变阻器、电阻箱、电流表、演示用电表、课件PPT、图片、视频等。

7    教学过程

（一）情景引入

视频：跑车加速起步测试，观察视频中的仪表盘。

师：视频中出现的仪表是什么仪表？

生：速度表。

师：从这个速度表中我们可以知道汽车的瞬时速度。我们日常生活中也有很多仪表，你能说说你知道有哪些仪表吗？

生：水表、电表等。

师：在现代化工厂、交通工具上，有很多用电表制成的仪表，今天我们将学习一种功能更齐全、使用更方便的仪表——多用电表。

（二）导入新课

（1）多用电表的构造

师：大家观察一下多用电表，看看它的功能有哪些？可以测哪些物理量？

生：电压、电流、电阻。

师：多用电表是一种集电压、电流、电阻测量等多功能于一体的电表。

师：我们再来看看多用表的外部构造。请同学们把书打开，翻到54页，一边观察自己的多用电表，一边阅读教材上对各部分的介绍。

师：请同学分别介绍一下多用电表的结构。

生：多用表外部有指针式刻度盘、旋钮式选择开关、调零旋钮、测试杆插孔等。

师：说得非常好。这就是多用电表的基本构成。

（2）用多用电表测电压和电流

师：下面我们就来练习一下，使用多用电表来测量电压、电流。我们的任务是测量一下同学手中的这个电路：小灯泡工作时，小灯泡两端的电压和电路中的电流。用多用表测电压或者测电流，它的使用方法和我们以前学过的电压表或电流表方法相同。等下操作的时候，一个同学负责操作，一个同学负责记录数据。

【学生动手操作实验】

师：刚才同学们都做得非常认真，但是由于是第一次使用，所以有些组就出现了一些问题。我们一起来看看有哪些问题？如何解决？

问题1：为什么测完电压之后测电流时，指针没有偏转，大家帮他分析一下？

原因：忘记把选择开关旋到电流档位。要注意在测量前，应该先将转动开关选择在适当档位（选档位）。

问题2：我看到有的同学测量电压或者电流时，指针偏转很小或者很大，那么他们的问题出在哪里？

原因：没有选择合适的量程。要注意的是选量程，一定不要让我们测量的电压或者电流超过我们选择的量程。比如，刚才我们测量的灯泡两端的电压应该选择多大量程呢？

生：5 V。

师：因为我们使用两节干电池，电压为3 V。

问题3：表指针反向偏转了，这说明什么？

原因：表笔的正负极接反了。应该是这样相连（图1、2），红色表笔接电源正极，黑色表笔接电源负极。

师：最后要说的是读数，我们在测电压或者电流时，应该读哪一排刻度？

生：当我们测直流电流或电压的时候就要使用这一圈均匀的刻度线。现在我有一个问题，如果测电压的时候量程是5 V，那么这一圈刻度上一大格是多少伏？（点学生回答）

生：1 V。

师：那么每一小格是多少伏？

生：0.1 V。

师：如果我选择的是500 mA的量程，那么每一个大格又是多少毫安？每一小格又是多少毫安？

生：100 mA，每一小格是10 mA。

师：请一组同学说说你测量的读数。

【小组代表交流测量数据】

（3）多用电表（欧姆表）测量电阻

①欧姆表测电阻原理

课前预习：如图3所示的电路为欧姆表内部电路图，电源电动势E=1.5 V，内阻r=0.5 Ω，电流表满偏电流Ig=10 mA，电流表电阻7.5 Ω，A、B为接线柱。

Ⅰ.用一根导线把A、B直接连起来，此时，应把可变电阻R1调节到多少才能使电流表恰好达到满偏电流？

Ⅱ.在将R1调至电表满偏后，保持R1不变，在A、B间接入一个电阻R2，电流表的示数为5 mA，R2的阻值是多少？

Ⅲ.如果把任意电阻R接在A、B之间，电阻R与电流表读数I有什么关系？

学生活动：请同学上台展示课前预习作业，并做适当的讲解。

教师引导学生总结：接入电路中的电阻阻值不同，电路中的电流也不相同，由闭合电路欧姆定律可知，待测电阻与电路中的电流存在一一对应关系。欧姆表就是根据这一关系制成的。

师：现在老师这里模拟了这样一个电路，有电源，滑动变阻器，电流表的表头我们遮住了（如图4），以便我们等下可以标出相对应的电阻值，待测电阻我们用电阻箱代替，这样我们可以根据电阻箱的读数确定电阻大小。

师：我们先来做第一步，将两个表笔连接在电阻箱上，电阻箱阻值为零，电流表满偏了吗？

生：没有。

师：如何使电流表满偏？

生：当电阻箱阻值为零时，调节滑动变阻器，使指针指在满偏位置，（点同学回答）标出0 Ω。

师：下面我要请两个同学上台来，一个同学分别把电阻箱调到5 Ω、10 Ω、20 Ω、100 Ω、200 Ω，另一个同学将对应的电阻值记录在表格中，并标在刻度盘上。

【两位学生上台演示】

师：经过两位同学的演示，可以看到：当我们把两个表笔接在任意一个待测电阻两端，根据指针的位置，就可以直接读出电阻值，十分方便。正是因为闭合电路中电流与电阻的一一对应关系，我们才能制作成欧姆表。

师：请同学们再观察一下，从刚才同学们标出的欧姆表刻度盘上，你们发现了什么规律？

生：刻度不均匀，左边是∞，右边是0。

师：大家看看我们手中多用电表的欧姆表刻度盘，确实刻度是不均匀的，这是由于电阻箱的阻值与电流的大小不是线性关系的。

教师引导学生得出欧姆表刻度的特点：刻度不均匀，左端为∞，右端为0，左密右疏。

②欧姆表测电阻

教师引导学生根据课本58页介绍的步骤进行实验操作：

Ⅰ.选择倍率;

Ⅱ.调零;

Ⅲ.测量;

Ⅳ.复位。

提示学生注意：

a. 使用欧姆表测电阻时，必须先把电阻从电路中断开，然后进行测量;

b. 测量时既要保证表笔与电阻接触良好，又不能使待测电阻与其他导体接触。

（三）总结归纳

师：最后我们一起来小结一下，本节课我们了解了什么是多用表。

师生共同归纳：

（1）多用表是一种测量电压、电流、电阻等多功能于一体的电表。

（2）多用表的结构：刻度盘、指针定位螺丝、选择开关、调零旋钮、测试杆插孔。

（3）多用表测电压、电流的步骤：选档位、选量程、连接、读数。

（4）欧姆表测电阻的原理——欧姆表是根据闭合电路电流与电阻相对应的关系制成的。

（5）欧姆表刻度的特点：刻度不均匀、左边为∞、右边为0、左密右疏。

参考文献：

[1]上海市教委.上海市中学物理课程标准（试行稿）[S].上海：上海教育出版社，2004.

[2]沈文炳，李育军，左金辉，王继原. 基于SOLO分类理论的多用表复习[J].物理教学探讨，2014，32（8）：16—18.

[3]江秀梅，刘大明.欧姆表内部电路结构和换挡原理的分析[J].物理教学探讨，2013，31（8）：62—63.

（栏目编辑    邓   磊）