滑动变阻器在《科学探究：欧姆定律》实验中的应用

李波

一、背景分析：

随着新课程改革的深入，物理课作为一门以实验为基础的自然科学，应注重学生在亲自动手实验过程中，探究科学现象发生发展的过程，认识科学现象发生发展的机理，增强动手能力，体验科学探究的乐趣.要顺利完成实验，科学探究的前提是了解仪器元件的性能，正确的使用。正确使用不仅是顺利实验的保证，也是正确得到结论的前提，养成科学探究学习新仪器新物品的习惯，也是我们应该有的教学任务。电流I、电压 U和电阻 R以及滑动变阻器，学生已经学过，但要探究三者之间的关系，在探究过程中，滑动变阻器琪怎样的作用，是本实验的难点。

二、案件描述

欧姆定律是电学中最重要的定律之一，学生通过对电压、电流、电阻及滑动变阻器的学习，已经知道如下内容：电流是电荷的定向移动形成的;电压是形成电流的原因;电阻是导体对电流的阻碍作用;滑动变阻器靠改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电阻，起到保护电路和在电路中起到调节电流和电压的作用。在了解这些基础上，学生自然想了解电流I、电压 U和电阻 R三者之间到底存在什么关系。因此在教学中，我充分利用学生已有的知识导入新课，对电流，电压，电阻之间关系进行新的认识，并深刻理解滑动变阻器在两个探究环节中所起的不同作用

课堂教学实况

老师：电流是怎么形成的？

学生：电荷的定向移动形成电流

老师：电荷为什么会做定向移动？

学生：电压是使电荷定向移动形成电流的原因 。’

老师：导体中有持续电流的条件是什么？

学生：电路中要有电压，并且电路是闭合的通路

老师：结合热运动的知识，电荷在导体中定向移动时，会和其他做无规则热运动的分子 或原子碰撞或摩擦吗？宏观的表现又是什么？

学生：会碰撞和摩擦，宏观的表现就是导体对电流的阻碍作用——电阻。。

老师：电流、电压、电阻三者之间存在什么样的关系呢？

学生猜想：因为电压是产生电流的原因所以电压越大，电流就会越大;因为电阻阻碍电流的通过，所以电阻越大，电流就会越小。

（学生在已有的基础上粗略理解三者之间的关系，做出回答判断）

老师：看来影响电流大小的因素有电压和电阻，那么两个因素都影响电流的时候，我们怎么来探究某一个因素对电流的影响呢？

学生：我们可以用控制变量法进行探究。

老师：到底大家的猜想对不对呢？如何来设计实验呢？我们得需要哪些器材呢？

老师：我们要探究电流I跟电压U的关系，应该怎么办呢？

学生：应该控制电阻R不变，改变电阻两端的电压U，来收集電流和电压的数据进行分析

老师：如何改变电阻R两端的电压呢？

学生：改变源电压。

老师：还有更加简洁的办法吗？

学生：利用滑动变阻器来改变电阻两端的电压。

老师：哪种方法更简单呢？

学生：利用滑动变阻器更简单。

老师：滑动变阻器串联还是并在电路中？为什么这样连接？

学生：应该串在电路中，根据串联电路的特点决定的，因为只有在串联电路中各元件才互相影响，互不独立呢！

老师：我们在这个实验环节过程中需要设计怎样的表格收集数据？

（让学生完成电路图设计、表格设计、器材准备并动手进行实验，并收集数据得出结论。利用直角坐标系分析，让学生深刻理解二者的正比关系，注意强调谁是自变量，谁是因变量，谁与谁成正比关系）

老师：探究电流I与电阻R的关系，如何操作？

学生：控制电阻两端的电压U不变，改变电阻R的阻值，记录电流与电阻数据进行分析。

老师：同学们思考：在第这个环节中，当定值电阻的阻值变大时，要控制其两端的电压不变，滑动变阻器的滑片该向阻值较大的方向移动还是向阻值较小的方向移动？

（这个时候让学生亲自动手实验，收集数据进行分析，并得到结论。体会如何来调节滑动变阻器，眼睛观察的重点在哪里？并思考为什么这样来调解，做完实验后，师生再回顾分析）

老师：大家思考：两个探究过程中都应用了滑动变阻器，起的作用相同吗？

学生：不同，一次是改变电压，另一次是保持电阻两端的电压不变

老师：有没有共同作用？

学生：在电路中起限流分压的作用，保护电路。

老师：同学们对滑动变阻器的作用理解的很透彻，也很到位。今后，我们在学习中还会应用到滑动变阻器，希望大家能体会滑动变阻器在实际调节过程中所起的作用，有怎样的相同点和不同点。

三、案例分析：

本案例是加强学生对电流、电压、电阻等电学核心概念的关系如何探究？电路图的设计是教学重点，动手操作涉及到电路的正确连接，仪表和滑动变阻器的综合利用是难点，第二个难点是数据处理，图像分析以及正确结论的得出，因为学生在数学课上利用坐标系分析数据有一定的基础，但知识迁移分析物理问题还需要老师引导。在伏安法测电阻，伏安法测功率的实验中都应用了同样电路图，滑动变阻器所起的共同作用是保护电路，但调压调流的目的各不相同，有的是改变电压，有的是控制电压不变，有的是减小误差，有的是寻找规律。因此，对深刻理解滑动变阻器在电路中的作用就十分重要。因此，在本实验过程中，切实理解了滑动变阻器的作用，就为以后的学习打下良好的基础。

四、结论与思考：

《科学探究：欧姆定律》的实验是电学中的重要实验，学生同时利用电压表、电流表、和滑动变阻器，动手操作难度较大，电路图也是初中电学实验中非常重要的一个电路图，“伏安法”测电阻、“伏安法”测功率都应用了相同的电路图，也都应用了滑动变阻器，这里处理好了，后面的教学任务也就好解决了。在授课中，我充分利用启发式教学，利用学生已有知识层层铺垫，水到渠成，深入浅出。充分利用学生已有的知识，有利于学生形成完整的知识网络，知道知识的来龙去脉，降低了学习难度，这样既加深对旧知识的理解和把握，又保持了学生的学习热情，不至于让学生因知识难度加大而产生厌学的情绪。初三随着功课难度的加大，学生两极分化更加严重，尤其是下游同学，升学无望，产生混日子的思想，在这种情况下，尽量想办法调动学生的积极性，保护学生的好奇心和求知欲至关重要。我们的课堂要让每个层次的学生都有收获。始终让学生在课堂上觉得有事可干，有事能干，时间没有浪费，知识有新增。小收获和小成功往往是学困生不断学习的真正动力。在学生的实验操作和发言中，我及时肯定的学生的见解，使学生得到了满足和发展，突出了学生学习的主体地位。培养了学生的能力，激发了学生的学习兴趣，从而让学生更加热爱物理课.