[“探究――研讨”法在物理电学中的尝试] 物理电学实验探究题

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  “探究――研讨”的第一阶段是探究,即在开始上课时,先发给学生一些教师精心设计的,与所学的概念相联系的现实材料,让学生自己去摆弄、操作,通过对这些具体的客观材料进行探究,从而感知材料中与科学概念有关的内容。第二阶段是研讨,即在学生探究的基础上,组织学生研讨,让学生通过与同学之间分析、交流,讲出自己在探究中的发现,从而使每个学生所获的知识更丰满和完整,使探究中所观察到的表象内化成概念。
  下面以高二物理“闭合电路的欧姆定律”教学为例,介绍“探究――研讨”教学法的具体做法。
  一、创设情境
  教师:同学们都知道,电荷的定向移动形成电流。那么,导体中形成电流的条件是什么呢?(学生答:导体两端有电势差。)将小灯泡接在充满电的电容器两端,会看到什么现象?(小灯泡闪亮一下就熄灭。)为什么会出现这种现象呢?
  启发分析:当电容器充完电后,其上下两极板分别带上正负电荷,两板间形成电势差。当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后,电子就在电场力的作用下通过导线产生定向移动而形成电流,但这是一瞬间的电流。因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少,两极板间电势差也逐渐减少为零,所以电流减小为零,因此只有电场力的作用是不能形成持续电流的。
  明确目的:电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置。它并不创造能量,也不创造电荷。例如干电池是把化学能转化为电能的装置,发电机是把机械能、核能等转化为电能的装置。
  二、实验探究
  设计实验:电源能够不断地把其他形式的能量转变为电能,并且能够提供恒定的电压,那么不同的电源,两极间的电压相同吗?
  观察现象:展示各种干电池(1号、2号、5号、7号),请几个学生观察电池上面写的规格,发现尽管电池的型号不同,但是都标有“1.5V”字样。我们把示教电压表直接接在干电池的两端进行测量,发现结果确实是1.5V。讲台上还摆放有手摇发电机、蓄电池、纽扣电池,它们两端的电压是否也是1.5V呢?(学生回答:不是。)那么如何知道它们两端的电压呢?(学生:用电压表直接测量。)
  实验现象表明:电源两极间的电压完全由电源本身的性质(如材料、工作方式等)决定,同种电池用电压表测量其两极间的电压是相同的,不同种类的电池用电压表测量其两极间的电压是不同的。为了表示电源本身的这种特性,物理学中引入了电动势的概念。
  三、归纳探究
  提出猜想:上面的实验中,开关闭合后,电源两极间的电压降为1.4V,那么减少的电压哪去了呢?用投影仪展示实验电路,介绍闭合电路可分为内、外电路两部分,电源内部的叫内电路,电源外部的叫外电路。接在电源外电路两端的电压表测得的电压叫外电压。在电源内部电极附近的探针A、B上连接的电压表测得的电压叫内电压。我们现在就通过实验来研究闭合电路中电动势和内、外电压之间的关系。实验中接通电键,移动滑动变阻器的滑动头使其阻值减小,由两个电压表读出若干组内、外电压U外和U内的值。再断开电键,由电压表测出电动势?着。分析实验结果可以发现什么规律呢?
  学生概括:在误差许可的范围内,内、外电压之和等于电源电动势。在闭合电路中,电源的电动势等于内、外电压之和,即?着=U外+
  U内。
  教师演示:我们来做一个实验,电路图如图所示,观察电键S先后接通1和2时小灯泡的亮度。
  形成结论:把开关拨到2后,发现小灯泡的亮度比刚才接3V的电源时还稍暗些。怎么解释这个实验现象呢?这就要用到我们将要学习的内容――闭合电路的欧姆定律。
  四、迁移作用
  开拓思路:同学们能否用闭合电路的欧姆定律来解释上一个实验现象呢?
  采用激励法,鼓励学生大胆去做实验,最后得出推论:1. 一般电源的电动势和内电阻在短时间内可以认为是不变的。那么外电阻R的变化,就会引起电路中电流的变化,继而引起路端电压U、输出功率P、电源效率?浊等的变化。2. 路端电压随外电阻增大而增大,随外电阻减小而减小。断路时,R→∞,r/R→0, U=?着;短路时,R=0,U=0。3. 在纯电阻电路中,当用一个固定的电源(即?着、r是定值)向变化的外电阻供电时,输出的功率有最大值;电源的效率?浊随外电阻R的增大而增大。
  责任编辑 罗 峰

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本文来源:http://www.zhangdahai.com/gongwendaquan/anquanshengchangongwen/2019/0317/18688.html

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