王阳迪
一、重点与难点的形成
“变阻器”是初中物理电学部分中非常重要的一节内容。它是对前一节内容中“电阻的概念”和“影响导体电阻的因素”理解的深化;是电学实验的重要器件之一;是正确研究电流、电压、电阻这三个基本物理量之间关系的不可缺少的电学原件;也是很多电学实验研究过程的科学性和由实验得出的物理规律的准确性的重要保证。
教学过程中发现“滑动变阻器应如何接入电路”这一问题通过实验学生很容易理解,但对“滑动变阻器接入电路后到底如何改变电路中的电流”“最大电阻时,滑片应处在什么位置”这些问题学生很难理解,也就成了教学中的难点。究其原因,是因为学生通过实验并不能直接观察到“滑动变阻器接入电路中电阻线的长度发生变化引起电阻变化”的过程。 二、突破难点的手段和方法
针对以上问题进行设想,如果能让学生直接观察到滑片所在的位置与接入电路中的电阻线的长度之间的对应关系,这一问题也就迎刃而解了。这种想法常规手段不易实现,因为在宏观上,学生不能直接观察到滑动变阻器的电阻线上哪一部分有电流通过。利用现代化教学手段,可以很轻松地解决这一问题:
1、利用动画制作软件,把接入电路中电阻的长度随着滑片滑动而发生变 化的 全过程做成动画,并且将有电流通过的那一部分电阻线用彩色显示。在动画制作的过程中,先确定滑动变阻器上线圈的总匝数,再把线圈匝数的数量定义为动画的总帧数。实现动画时,应保证电流流过线圈一匝,动画增加一帧(即电流流过线圈的第一匝,对应动画的第一帧;电流流过线圈的第2匝,对应动画的第2帧;……),以便后面在Authorware中对动画的调用进行有效的控制。
2、将已做好的动画文件调入Authorware中,与Authorware环境下绘画出的滑片组合成一个整体,并且使滑片具有可移动的属性,移动的轨迹为整个滑杆,定义这一轨迹的长度的数量为动画的总帧数的数量。
3、将滑片所在的位置用一个变量(x)表示,再利用这一变量控制动画的调用(即滑片在轨迹上的x位置时,调用动画的第x帧),形成滑片滑动时(位置变量x改变)接入的电阻线的长度(调入动画的帧x)也随着变化的连续效果。 三、突破难点的过程
实际教学过程中,在已经理解了滑动变阻器接入电路的接线原则(一上一下)的前提下,利用已设计好的课件按以下步骤突破难点:
(一)分别观察AC、BC接入电路时,滑动滑片,接入电路中的电阻线的长度和电路中电流的变化过程,
接AC 接线柱时,滑片与A 之间的电阻线接入电路。滑片右移,接入电阻线的长度增大,电阻增大,电流减小;滑片左移,接入电阻线的长度减小,电阻减小,电流增大。
接入BC接线柱时,滑片与B 之间的电阻线接入电路。滑片右移,接入电阻线的长度减小,电阻减小,电流增大;滑片左移,接入电阻线的长度增大,电阻增大,电流减小。
经过比较可以得出,滑动变阻器接入电路中电阻线的长度(滑动变阻器在电路中电阻的大小)是下面接线柱与滑片之间的部分。
(二)分别观察AC、AD接入电路时,滑动滑片,接入电路中的电阻线的长度和电路中电流的变化过程。
接AD接线柱与接AC接线柱时一样,滑片与A之间的电阻线接入电路。滑片右移,接入电路的电阻线的长度增加,电阻增大,电流减小;滑片左移,接入电路的电阻线的长度减小,电阻减小,电流增大。
经过比较可以得出,接入电路中电阻线的长度(滑动变阻器在电路中电阻的大小)取决于下面的接线柱,与上面的接线柱无关。
学生在有了这样的认识后,思考:BC、BD接入电路时,滑动滑片,滑动变阻器接入电路中的电阻发生变化的情形是否相同?观察BC、BD接入电路时,滑动滑片,接入电路中的电阻线的长度变化与电路中电流变化的动画过程,得到肯定的结果,以加深对这一知识的理解。
(三)学生实验:让学生自己动手,得到在各种接线情况下,滑动滑片时,电路中电流的变化规律,并与课件演示的结论进行比较,以达到理论与实践的统一。 (四)巩固练习
分别指出滑动变阻器在以下四种接法中:1、滑动变阻器的哪一段电阻丝接入电路;2、滑片向左、向右移动时电路中的电阻、电流的变化过程;3、滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,滑片应在什么位置?
C A P D B
AP间的电阻线接入电路:滑片左移,AP变短,电阻减
小,电流增大;滑片右移,AP变长,电阻增大,电流减小;P在B端时,接入的电阻线最长,电阻最大。
C
AP间的电阻线接入电路:滑片左移,AP变短,电阻减
P
小,电流增大;滑片右移,AP变长,电阻增大,电流减小;
B
P在B端时,接入的电阻线最长,电阻最大。
C
BP间的电阻线接入电路:滑片左移,BP变长,电阻增
大,电流减小;滑片右移,BP变短,电阻减小,电流增大;P在A端时,接入的电阻线最长,电阻最大。
P C A D D B D
A
P B
BP间的电阻线接入电路:滑片左移,BP变长,电阻增
大,电流减小;滑片右移,BP变短,电阻减小,电流增大;P在A端时,接入的电阻线最长,电阻最大。
由此可以得出:电阻最大时的滑片位置是与接入电路中的下接线柱相对应的另一端(即下接左,右最大;下接右,左最大)
此文已发表于《物理教师》2000年第4期;曾获省二等奖
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