對測量靈敏電流計內(nèi)阻教學(xué)設(shè)計的思考

高琳姝

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，實驗是研究和學(xué)習(xí)物理學(xué)的最基本的方法。實驗教學(xué)也是物理教學(xué)的有機(jī)組成部分。通過實驗教學(xué)不僅能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣與求知欲望，發(fā)展學(xué)生能力和技能，還有利于使學(xué)生掌握歸納、演繹、判斷、推理、邏輯等科學(xué)研究的方法，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)作風(fēng)。特別是學(xué)生的分組實驗，更是使學(xué)生獨立地獲得物理知識與實驗技能的活動，也是學(xué)生手和腦、知識和能力、經(jīng)驗和創(chuàng)造獲得綜合性基本訓(xùn)練和培養(yǎng)良好道德素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。但在物理教學(xué)中，學(xué)生在進(jìn)行分組實驗的過程中往往缺乏主動性和積極性，只是按照設(shè)定好的實驗步驟盲目的操作，并不理解實驗原理、方法，在實驗過程中缺乏認(rèn)真的思考，對實驗中遇到的困難、發(fā)生的故障束手無策?？梢哉f是完成了一次“無效”的實驗?；趯σ陨蠁栴}的反思，對《電表的改裝》實驗中，測靈敏電流計內(nèi)阻環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計進(jìn)行的深入的思考。

電表的改裝是理科學(xué)生必須掌握的實驗技能，在此之前學(xué)生已經(jīng)具備了基本的電路知識，對串、并聯(lián)電路的基本特征有了認(rèn)識，也了解了電流表和電壓表的基本構(gòu)造及改裝原理。本節(jié)課就以回憶將靈敏電流計改裝成電壓表的基本原理引入。目的是通過幫助學(xué)生復(fù)習(xí)改表的原理和計算分壓電阻的方法，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)需要知道靈敏電流計的滿偏電流、內(nèi)阻、改裝后電壓表的量程才能計算出分壓電阻的大小，而其中靈敏電流計的內(nèi)阻是唯一的未知量，從而認(rèn)識到必須先通過實驗測出靈敏電流計的內(nèi)阻才能進(jìn)行電表的改裝。

測靈敏電流計內(nèi)阻的方法是本節(jié)課的重點內(nèi)容和核心問題。先由學(xué)生分組討論，設(shè)計方法并畫出電路圖。學(xué)生在原有電路知識的基礎(chǔ)上，大部分會首先考慮伏安法測量靈敏電流計內(nèi)阻。這充分暴露出學(xué)生在實驗過程中沒有進(jìn)行深入的思考，僅憑以往的經(jīng)驗，不考慮實際的情況與要求，并且缺乏對實驗方案的評價能力的問題。在此引導(dǎo)學(xué)生分析靈敏電流計量程太小，滿偏電流只有300mA，滿偏電壓只有約0.03V左右，而測量用的電流表最小量程為0.6A;電壓表最小量程為3V，都無法準(zhǔn)確讀數(shù)。若有學(xué)生在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，如用另一個靈敏電流計做為電壓表使用，也可進(jìn)一步分析須知道該靈敏電流計的內(nèi)阻才能將其電流示數(shù)折算成電壓，問題仍是靈敏電流計內(nèi)阻未知。這樣學(xué)生就會認(rèn)識到需要運動電路的知識設(shè)計其他方法來測靈敏電流計的內(nèi)阻。

當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)測量靈敏電流計的內(nèi)阻無法應(yīng)用它們最常用、最熟悉的伏安法，而需要針對特殊的情況重新設(shè)計實驗方法時，就將面臨本節(jié)課的難點問題。在此要對學(xué)生進(jìn)行必要的引導(dǎo)。引導(dǎo)學(xué)生換一個角度，重新認(rèn)識靈敏電流計，是一個“會說話”的電阻，它可以告訴我們流過它的電流大小，可是它卻無法“說出”自身的電阻。雖然并沒有直接解決問題，但是有了這樣的認(rèn)識后，學(xué)生可在此基礎(chǔ)上重新審視其他的電學(xué)實驗儀器，尋找一個“會說話”并能說出電阻大小的儀器——電阻箱，來為靈敏電流計做“代言人”。接下來的問題就是怎樣用這個“代言人”幫助靈敏電流計說出電阻，即實驗方案的設(shè)計。在此留出充足時間，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行充分的討論，畫電路圖，設(shè)計實驗方案。師生共同對學(xué)生提出的實驗方案進(jìn)行分析。圖1為學(xué)生設(shè)計的應(yīng)用替代法測量靈敏電流計內(nèi)阻的實驗電路圖。

本節(jié)課的設(shè)計，通過問題的設(shè)置，為學(xué)生指明自主學(xué)習(xí)，合作探究的方向，幫助學(xué)生搭建小組活動的平臺，以小組合作探究的方式解決實驗中遇到的問題，并通過充分的討論與交流，總結(jié)解決問題的方法。教師也深入各組，傾聽學(xué)生的交流，適時參與學(xué)生的討論，對較困難的問題及時給予引導(dǎo)和點撥，并對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評價，對錯誤與不足及時糾正和補充，對重點和難點充分強(qiáng)調(diào)，對學(xué)生的表現(xiàn)給予鼓勵，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，提升學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的熱情，從而提高課堂的學(xué)習(xí)效率。力求通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，啟發(fā)學(xué)生實驗的主動性和積極性，對實驗的每一步驟都認(rèn)真思考，以發(fā)展學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰σ约蔼毩⒎治鼋鉀Q實際問題的能力。