基于初中学生自主实验对动态电路的研究

王巧丽 翁玉卒 陈倩

摘要：物理是以实验为基础的学科，就一线教学来看，实验不应该仅仅停留于教师的演示实验，关键还在于学生的亲身实践，学生在上完新课后，周末在家及时对有关实验规律进行验证，巩固了基础知识、提高了学生的动手能力和独立思考能力。本文主要研究学生周末在家自主完成电学实验来突破动态电路的问题。

关键词：初中学生;自主实验;动态电路

1、引言

最新提出的“双减政策”要求减少学生的课后作业，可以适当变笔试作业为动口、动手作业。物理教学不是一支粉笔，一款黑板就能解决的，更需要学生自己动手实践来提升素养[1]。电路动态分析题是初中学生物理学习过程中的一个难点，笔者通过以下例子来阐述如何用电流表和电压表来进行电路故障检测。

①电流表无示数：（断路）

电压表无示数→电压表并联以外电路断路

电压表示数为电源电压→与电压表并联的用电器断路

②电流表有示数或变大：（短路）

电压表无示数→电压表并联的用电器短路

电压表示数为电源电压→与电压表并联以外的电路短路

2、实例分析

2.1动态电路中对电压表、电流表示数的变化情况的分析

例1. 如题1，变阻器的滑片P向右移动过程中，三个电表的示数如何变化？

分析： R2↑→R↑→I↓=I1↓=I2，R1一定→U1，U不变，U2↑.

因此：电流表示数减小、电压表1的示数减小、电压表2的示数增大。

对于课堂上教师的理论分析，学生在听课当时还是容易接受的，但是学生要想内化为自己的知识还需要课后下一些功夫，学生周末在家自主连接电路对实验进行探究就是个不错的选择。以下是学生1对实验进行改进后的探究过程：

变式1：如图2，变阻器的滑片P向右移动过程中，三个电表的示数如何变化？灯泡亮度如何变化？

分析：R2↑→R↑→I↓=I1↓= I2，R1一定→U1，U不变，U2↑，并且灯泡变暗。

因此，电流表示数减小、电压表1的示数减小、电压表2的示数增大、灯泡亮度变暗。

学生收获：在自己动手对实验结论进行探究过程中，对于滑动变阻器和电表的连接方式更加熟悉了，为了看到更直观的实验现象，在电路中串联了一个灯泡，可以看到灯泡亮度逐渐变暗直至熄灭。

2.2 动态电路中对电路故障的分析

例2. 如图3，所示连接好电路，闭合开关后发现小灯泡L1和L2均不发光，电流表无示数。现用电压表检测电路故障，用电压表分别测得bc、de、af间的电压为0V、3V、3V，由此可以判断电路故障可能是（ ）

A.L1短路 B.L2短路 C.L1断路 D.L2断路

分析：题干中提到电流表无示数，则可归结到电路故障的第①类情况，用电压表进行故障检测时再根据有示数和无示数的情况，可以判定为L1断路。

对于半知半解的学生可利用周末时间在家进行实验，对答案进行倒推，以下是学生2在进行实验验证以后的相关描述：

将整个电路看成一个圆周，在圆上任意取两个点，可以将圆分成两个部分，一部分包含电源，一部分不含电源，将各个器材按题干上的两个节点分开，再按顺序书写下来，找出故障对象，具体分析如下：

（1）Ubc=0V

① L2→ 不含电源 →示数为0→正常

②开关+电源+电流表+L1 →包含电源→示数为0→不正常

（2）Ude=3V

① L1→ 不含电源 →示数不为0→不正常

②L2+开关+电源+电流表→ 包含电源→示数不为0→正常

（3）Uaf=3V

① 电源 → 含电源 →示数不为0→正常

②电流表+L1 +L2+开关→ 不含电源 →示数不为0→不正常

综上所述，问题出在L1，并且是断路。

学生收获：虽然采取“半圆周”分析方法过程比较繁琐，但是通过自己连接电路，再逐步排除，找到故障所在，这样的印象非常深刻，也不单单是接受老师教授的知识。通过实验验证，对常见的两种电路故障可以掌握得更加牢固。

通过上述两个练习题的讲解和学生的进步情况来看，教师的理论分析和学生的自主实验对于学生掌握动态电路问题都有着不可替代的作用。实践教学发现：借助较大的教学资源优势、动画式的教学讲解，以此提升电学教学工作有效性，完成物理电学的讲解才更有利于因材施教的落实[2]。

3、结束语

本研究對动态电路进行分析和练习，相应题目讲解完后，带领学生回过来反思，在反思中找到解决这类问题的方法，课后再引导学生利用周末时间进行试验，对相关知识巩固、深化、提高。由于动态电路和电路故障分析题是初中学生物理学习过程中的一个难点，也是每年中考考查的热点之一，这两类题目对学生的综合分析能力要求较高[3-4]。在平时的教学中，引导学生自主完成一些电学实验，尤其是对动态电路的探究，看似浪费了一些时间，实则为解决中等偏难的题目打下夯实基础。实验过程中，培养了学生独立思考的能力、加深了学生对动态电路和欧姆定律的理解、提高学生的综合分析能力，进而提高复习的效率。

参考文献：

[1]周华珍. 小学科学自制教具及其应用的实践研究[EB/OL]，（2018-1-30）.

[2]任佳渊. 信息技术与初中物理整合——谈对物理课堂习题有效教学设计的实践[J].数码世界，2020（11）：118-119.

[3]中国教育科学出版社.九年级物理课本[M].北京：教育科学出版社，2013

[4]中国教育部.中学物理课程标准[s].北京：北京师范大学出版社.2014.12