初中物理教材欧姆定律实验的缺憾及补正策略.doc

初中物理教材欧姆定律实验的缺憾及补正策略陆军（苏州高新区实验初级中学 江苏215011）欧姆定律是中学物理电学中的基本定律，它的得出是依赖于实验探究，所以欧姆定律又是一个 实验定律一般初中物理只涉及部分电路的欧姆定律苏州市从1986至2001年使用沪科版（上海科技出版社的九年义务教冇三年制初级中学物理课 本）；从2002年至今便用苏科版（江苏科技出版社出版的义务教育课程标准实验教科书物理）教材, 两种教材，对欧姆定律的实验的教学可以说是大同小异先看欧姆定律在电学内容中的次序，沪科版在欧姆定律内容之前学习了：电路的组成（串联和 并联），电流及电流表，电压及电压表，电阻及变阻器教材提到用变阻器可以改变电路中的电流及 电阻两端的电压，并附言学了欧姆定律就知道了但遗憾的是关于改变电压的道理只字未提苏科 版在欧姆定律之前仅加了一节初识家用电器和电路、及一个综合实践活动——简单电路的设计虽 然提及用滑动变阻器可以改变电阻两端的电压，但连学了欧姆定律就知道了这句话也省掉了，当然 以后不会再议到改变电压的道理实验探究的电路图相同，如图1所示实验探究的方法都采用变量控制法步骤一，先保持电阻R不变，通过调节滑动变阻器R的 滑片P,研究电流跟电压的关系。

将所测数值填入表格一，分析数据，得出结论实验步骤二，再 保持电压不变（通过调节滑片P,保持电阻R两端的电压不变），研究电流和电阻的关系将所测数 值填入表格二，分析数据，得出结论步骤三，将两方面结论综合，归纳出欧姆定律序号电压U/V电流1/A11.523.034.5电阻R二5Q序号电阻R/Q电流［/A15210315电压U二3V表格二表格一实事求是说两种教材对欧姆定律的设计是可以的目标明确，操作也较方便（特别步骤一），测 量的数据也易准确然而，其缺憾是毋庸置疑的1、认知程序上的越位和错位虽然两种教材都阐述了电阻的含义，并实验了用滑动变阻器改变 电流，但仅停留在感性认识因为图1电路，实际上是串联电路，欧姆定律还未建立，串联电路总 电阻还没有-得出，为什么移动滑片P,改变R,就能改变总电阻总电阻变了，就能改变电路中的 电流，这不是越位了吗？这是一还有在步骤一中，研究的是电流和电压的关系，实际上都要靠移动滑片P来改变R的阻值，给学生的错觉是研究的是电流和滑动变阻器R关系了，这是错位2、 因果关系上的颠倒关于电压和电流的关系，沪科版是这样敘述的：“电压是形成电流的原 因苏科版的叙述是：“电路中电流的形成，是由于电路两端存在电压。

两种叙述表明一点，电压 变化是因，电流变化是果从数学角度说，电压是口变量，电流是应变量但是本实验的物理量的 因果关系正好相反在步骤一，通过调节滑片P,改变电路中的电流，达到改变电阻R两端的电压 在步骤二，通过调节滑片P,改变电路中的电流，达到保持电阻R两端的电压不变学生定位在是 电流促使电阻两端的电压变化或保持不变3、 操作方法上的无所适从操作步骤一时，鮫为简单，因为实验前一般滑动变阻器P调至最大 值要改变电阻R两端电压，移动滑片P,使R由人变小，这样R两端的电压按需增大但在操作 步骤二时，学生就吃不准了，R值大小改变过程中，其两端电压U要保持不变，那么滑动变阻器R 上的滑片P究竞是不动呢？还是向R阻值大的方向滑动，或者向R阻值小的方向滑动造成学生 扑朔迷离的原因是显然的，不要说串联电路的分压原理未知，就连欧姆定律也尚不清楚那么，如何弥补这些缺憾呢？笔者考虑两种补正方案1、川改变电池的个数，代替设置滑动变阻器来调节电压其电路分别如图2、图3所示开关S1S2S3闭合断开断开断开闭合断开断开断开闭合表格三2、 图2电路，研究的是步骤一，控制开关的闭合和断开，就能改变电阻两端的电压其程序可 按表格三进行。

当然只用一个开关，三个电池也能进行只要另外再用一根带有夹头的导线，进行 操作，这是很简单的，不做细述了实验时，电池都用1.5V的新电池，效杲会好些研究步骤二， 控制开关闭合和断开的程序同前该实验过程中，排除了滑动变阻器带來的诸多节外生枝的因素， T扰少了，容易対号入座，突出重点如能在学过串联电路总电阻及分压原理后，补充图1电路，要求学生用这一电路图探究欧姆定 律，自行确定操作顺序，并能说明操作的依据，这样前后联系，温故而知新3、 仍采用图1电路图实验，但要做到三点(1) 探究过程中不涉及滑动变阻器操作细节，按指令性行事，这绝不是提侣把课堂教学搞成演 木偶戏，而是为了突出欧姆定律的探究过程(一般这种做法是否定的，但这算是例外，因课制宜嘛)2) 在欧姆定律应用的习题课中，可做追思让学牛思考在做实验步骤一、步骤二时，滑动变 阻器的滑片P该怎样移动？为什么？回答不出，不急于公布结杲（此时还不到瓜熟蒂落的阶段），可 放在串联电路总电阻和分压原理学习以后再探讨3）学过串联电路分压原理后，对欧姆定律实验操作作总反馈由图1电跖 设电阻R、滑动变阻器R两端的电压分别是U、U电源电压为U电游:，根据串 联电路的分压原理可得到：匕=・="电源 ,R Rf /? + /?变形后得：R |U — U电源= …(7电源R + R ] + 尺 o对步骤一实验：先分析，保持电阻R值不变，要使其两端电压增大，由上式可知:t/ T （_ ） T ->（ 1 + — ） ； -> 。

具体操作：滑片P左移使滑动1+冬 RR变阻器R阻值减小，电阻R两端的电压增人对步骤二实验：先分析，当R为某阻值吋，电压为某值，此吋滑片P在某一位置，当R的阻值增人时，由上式可知宀-歸不变）T（“屛一皿具体操作：滑片卩右R移，使滑动变阻器R阻值增大，电阻R两端的电压可保持不变用分压原理不仅可以说明实验过程中如何移动滑片P,而且能知其所以然从而从根木上解除 了三方而的缺憾笔者以为这一步是必不可少的，愿教者重视《中学物理实验大全》一书（上海教育出版社，1995年第一版），在研究欧姆定律这一节，介 绍了图4所示的电路图，该方法中滑动变阻器作为分压器使用这种方法是管用的，也有操作较为 简便，数据易于采集等优点但同样有丽述的缺憾，而11目前的义务教育课程标准对直流电路降低 了要求，以串联电路为主，并联电路为辅，不涉及混联电路滑动变阻器用作分压器，实际上是混 联电路建议教者在教学过程中，对学有余力的学生可作为课外实验练习，掌握实验的操作方 法及依据的原理，以扩展视野，笔者在此从略RR图1、图4电路，都要用到滑动变肌器山于连接方式不同，对滑动变阻器规格有所不同图1 电路可采用J2854型（10Q、2A）,图2电路可釆用J2354—1型（50Q、1. 5A）。