“保持电压不变时,研究电流与电阻的关系”实验探究教学设计

2019-11-26 17:26:04

  探究欧姆定律的实验可以分为两部分,一部分是探究“电流与电压的关系”,这部分的实验比较简单,而且学生在实验过程中基本不会出现什么意外,所以教学难度较小;第二部分是探究“电流与电阻的关系”,这部分实验教学难度相对较大。

  一、教学难度分析:

  关于“保持电压不变时,研究电流与电阻的关系”实验教学,主要困难在如下几点:

  1、实验步骤复杂,对于初学者来说改接电路具有较大的难度。在这部分的实验探究中,需要改接电阻,如将5欧、10欧、15欧等电阻分别接入电路,这就需要学生不断的断开开关,改接电阻,调节滑动变阻器,所以实验步骤复杂是该实验的第一个教学难点。

  2、学生对于“保持电压不变”理解困难。保持电压不变,是指保持电阻两端的电压不变,即每次更换电阻后,都需要调节滑动变阻器,使电压表示数保持不变。而学生在这部分的理解上存在困难。

  3.“保持电压不变”时,取“不变的电压值”困难。在进行实验之前,需要学生自己预设一个不变的电压值,而这在第一关实验中是没有的,所以很多学生想不到自己先预设一个电压值。另外,预设电压值之后,如果预设的电压值比较小(如0.5V),则在使用较大的电阻时,由于滑动变阻器分压能力有限,可能导致无论怎样移动滑动变阻器都不能使电压表达到预定值,从而使实验难以进行。

  二、教学环节的设置:

  基于以上三个难点,我在教学中采用了如下的教学环节:

  第一步,介绍实验基本操作。由于学生有了”保持电阻不变,研究电流与电压之间的关系“这一实验操作基础,所以第二个实验就先以提问的方式介绍实验操作过程。如实验中需要”保持电压不变“,所以实验的第一步是要设定一个预定的电压值;然后,将5欧电阻接入电路,滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为预定值;在将5欧电阻拆下之前,应该先干什么?(断开开关);改接10欧的电阻后,闭合开关前,我们该干什么?(将变阻器的滑片移至阻值最大处);接下来的操作是什么?(闭合开关,移动变阻器的滑片,使电压表示数为预定值);调节好滑片以后的操作是什么?(读取电流表的示数);接下来呢?(学生叙述后面的完整过程)。这样,通过提问,让学生脑海中形成清晰的操作过程流程图。

  第二步,学生演练阶段。由于学生实验操作不够熟练,再加上电压值取值不当时会导致实验进行不下去。但是,如果我们老师给学生设定一个预定值,则学生又失去了一次体验的机会。所以我的第二个环节是设置学生演练,其目的是使学生进一步熟悉实验电路的连接和实验步骤的进行,同时让学生发现实验中存在的问题,以便改进后可以顺利进行实验。

  第三步,学生实验。由于有了前面的演练,学生对实验步骤都比较熟悉了,这样就可以对学生提出更高的要求,要求学生规范操作,把实验数据记录下来。

  本来提问了三组数据,因为黑板版面问题,所以保留了很有特色的两组。

  这是一组同学的实验数据,为了分析数据的特点,我给学生首先介绍了正比例函数和反比例函数。在这个同学分析数据的时候,已经总结出来这样的结论:当电阻变为原来的二倍时,电流就变为原来的二分之一。这已经具备了反比例函数的初步雏形。

  更为精彩的是高正昌同学的数据。首先,这个不变的电压值是1.8V,就是一个与众不同的数字,因为一般学生取0.5的倍数比较多。我对他进行了采访,问他,为什么取1.8V,他笑言,随便取的。然后,我让他分析他的数据的特点,他直接得出,电压和电阻的比值就是电流,很厉害的一个总结。于是,我顺水推舟,在黑板上写下了公式,并分析自变量、因变量和常量,从而分析出了反比例函数的关系。

  这是根据高正昌的数据画出的物理图像。从物理图像的角度教会学生处理数据,得出结论!

  在学生实验的过程中,我对学生进行了调查,发现相当一部分的学生在设定电压值时遇到了我们习题中常见的问题(即由于滑动变阻器分压能力有限而导致不能调至预定值的问题),所以我的教学第四步是,实验拓展。

  第四步、实验拓展。要求学生先将5欧的电阻接入电路,完成实验后,保持滑片位置不变,直接将10欧电阻接入电路,闭合开关,观察电压表示数是比预定值大?小?还是不变?如果需要调至预定值,需要将滑片向阻值变大的方向移动还是向阻值变小的方向移动?这样,通过实验拓展,首先让学生从感官上认识到问题所在,在后期学习中再进一步的理论分析。

  经过四个基本步骤,第二部分的实验探究基本上大功告成!从教学效果来看,比较满意!但教学时间稍显紧张,毕竟这一个教学内容要利用一节课多的时间,不知是不是时间上的浪费!看看能否在第一部分上节约点时间?

  来源:高学政的博客