论文部分内容阅读
摘要：滑动变阻器是物理电学部分的一个重要仪器，近几年，高考设计的命题不仅对其直接或间接应用进行考查，而且还根据滑动变阻器的特点和应用，进行拓展性考查。笔者通过介绍滑动变阻器的原理和连接方法，对滑动变阻器的用法进行分析归纳，并让学生自己操作来体验滑动变阻器的使用，从而实现理论与实践的紧密结合，课堂与生活实践的有机融合，激发学生学物理的兴趣。
关键词：中学物理;滑动变阻器;应用
中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）17-114
一、架设桥梁，巧妙过渡，凸现滑动变阻器的原理
滑动变阻器的连接方法有六种，有效的接法有四种，同上或同下起不到分压限流作用，因此可视为无效的接法。如果把这些接法一下都教给学生，学生难免不能接受。在具体讲解过程中，可采用由浅入深、循序渐进的方法进行讲解。首先用铅笔芯和小灯泡、电池组、夹子、开关组成一个电路，闭合开关，用夹子在铅笔芯上滑动，观察小灯泡亮度的变化，同时让学生知道，灯泡亮度的改变是由于夹子在铅笔芯上滑动的结果，接着让学生回顾影响电阻大小的因素，学生很容易得结论：由于铅笔芯长度的改变，导致电路中的电阻和电流随之改变。接着用一根电炉丝绕在直径为3cm的木棍上来代替铅笔芯（各匝数之间不能接触），重复上述实验，让学生很清楚地认识到，滑动变阻器是通过改变连入电路中电阻丝的长度从而改变电路中的电阻和电流的。在经历了直的铅笔芯和弯曲的电炉丝这两个过渡桥梁之后，学生对滑动变阻器的原理有了感性認识，新旧知识衔接，就不会感到突然，也为后面的学习内容奠定了基础。
二、分析归纳，加深理解滑动变阻器的接法
1.滑动变阻器的作用。通过前面的实验我们可知，滑动变阻器是通过改变电阻丝的长度来改变电阻和电流，从而实现分压与限流作用，使用前应将滑片滑至阻值最大处，保护整个电路。例如，在伏安法测电阻的实验中，利用滑动变阻器调节定值电阻两端的电压和电流，从而实现多次测量。滑动变阻器上下各两个接线柱，总共有六种接法。它能逐渐改变电路中的电流，但不知道其阻值的大小，通过改变滑动变阻器的阻值来改变用电器两端的电压和电流。再如，在研究小灯泡的电功率的实验时，给灯泡串联了一个滑动变阻器，来研究小灯泡在额定电压和实际电压下的额定功率和实际功率。实验中，学生进行小组合作，共同探究滑动变阻器的原理，它在伏安法测电阻和伏安法测小灯泡的电功率的实验中既起到保护电路的作用，又起到分压限流的作用。
2.滑动变阻器的连接方法。分组实验完成滑动变阻器的六种连接方法，由小组得出结论：正确的连接是“一上一下”的连接方法，但电阻的大小主要取决于下面的接线柱;如果滑片靠近下面的接线柱则电阻减小，电流变大;如果滑片远离下面的接线柱则电阻变大，电流变小。同上同下的接法不能改变电阻。实验后，画出电路图并会分析哪部分电阻连入了电路，等效电路图如何画？在伏安法测电阻和测功率的电路中它的作用各是什么？学生对照问题思考，将思考结果填入表格，再通过分组实验验证各自猜想，探究滑动变阻器的连接规律及作用，思考在每一种接法中，电流的变化规律是什么。
三、出示实验器材，放手让学生自己实验
教师出示实验器材，让学生做分组实验，要求学生学会使用滑动变阻器，按照“一上一下”的正确接法来接线，将滑动变阻器与被控制电路串联，从而起到控制电路的作用。为了突破正确使用滑动变阻器的难点，可以设计一个实验：让滑动变阻器来改变灯泡两端的电压，并且使通过它们的电流相等，应串联还是并联？如果要使滑动变阻器和灯泡两端的电压相等，应串联还是并联？对于这一系列的问题，学生通过自己操作，了解了滑动变阻器的使用方法，明确了分压与限流的作用。教师画出电路图并进行实验，然后给学生展示调光台灯的电位器，灯泡由亮变暗，再由暗变亮，这样可以激发学生的兴趣，让学生对滑动变阻器有了感性认识，然后让学生先画好电路图，再根据电路图连接实验器材，先让变阻器与灯泡串联再并联，同时，请学生说出使用滑动变阻器应注意的细则，以加深学生对滑动变阻器使用方法的理解，并让学生知道改变灯泡的亮度的连接方法及其滑片的方向。小组同学进行认真的探究之后得出结论，进而对滑动变阻器的连接方法以及滑动变阻器的作用有了更深刻的理解。
四、结合典例，突破难点
滑动变阻器的连接是限流还是分压，这是教学的难点，教学中应帮助学生从具体问题出发，针对实际问题进行分析、探究，总结出连接的一般规律。
例如，在探究《导体的电流跟电阻的关系》实验中，将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻，为了探究上述问题，应该采取的唯一操作是（ ）
A.增加电源电压
B.移动滑片向阻值大的方向滑动
C.移动滑片向阻值小的方向滑动
D.保持滑动变阻器滑片不动
解析：在探究“电流与电阻的关系”实验中采用的是控制变量法，在整个实验中电源两端的电压保持不变，将电阻R由5Ω换成10Ω，利用串联电路的分压原理，将滑动变阻器连入电路的阻值应该增大，即滑动变阻器的滑片向阻值大的方向移动。故答案为B。通过对此题中滑动变阻器的仔细分析，我们总结发现，这是对滑动变阻器作用之一的灵活运用，可用下面的口诀来记忆“换大调大，换小调小”，即换更大一些的电阻时，应将滑片向连入电路的电阻变大的方向移动;相反，当换更小一些的电阻时，应将滑片向连入电路的电阻变小的方向移动。
总之，通过让学生经历亲手制作滑动变阻器模型的过程，对其结构、原理及连接方法进行实验探究，学生对滑动变阻器在电路中的作用有了更深刻的了解，从而实现教学资源的优化，打造出高效课堂，有效达成教学的三维目标。
（作者单位：甘肃省甘谷第一中学，甘肃 甘谷741200）
关键词：中学物理;滑动变阻器;应用
中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）17-114
一、架设桥梁，巧妙过渡，凸现滑动变阻器的原理
滑动变阻器的连接方法有六种，有效的接法有四种，同上或同下起不到分压限流作用，因此可视为无效的接法。如果把这些接法一下都教给学生，学生难免不能接受。在具体讲解过程中，可采用由浅入深、循序渐进的方法进行讲解。首先用铅笔芯和小灯泡、电池组、夹子、开关组成一个电路，闭合开关，用夹子在铅笔芯上滑动，观察小灯泡亮度的变化，同时让学生知道，灯泡亮度的改变是由于夹子在铅笔芯上滑动的结果，接着让学生回顾影响电阻大小的因素，学生很容易得结论：由于铅笔芯长度的改变，导致电路中的电阻和电流随之改变。接着用一根电炉丝绕在直径为3cm的木棍上来代替铅笔芯（各匝数之间不能接触），重复上述实验，让学生很清楚地认识到，滑动变阻器是通过改变连入电路中电阻丝的长度从而改变电路中的电阻和电流的。在经历了直的铅笔芯和弯曲的电炉丝这两个过渡桥梁之后，学生对滑动变阻器的原理有了感性認识，新旧知识衔接，就不会感到突然，也为后面的学习内容奠定了基础。
二、分析归纳，加深理解滑动变阻器的接法
1.滑动变阻器的作用。通过前面的实验我们可知，滑动变阻器是通过改变电阻丝的长度来改变电阻和电流，从而实现分压与限流作用，使用前应将滑片滑至阻值最大处，保护整个电路。例如，在伏安法测电阻的实验中，利用滑动变阻器调节定值电阻两端的电压和电流，从而实现多次测量。滑动变阻器上下各两个接线柱，总共有六种接法。它能逐渐改变电路中的电流，但不知道其阻值的大小，通过改变滑动变阻器的阻值来改变用电器两端的电压和电流。再如，在研究小灯泡的电功率的实验时，给灯泡串联了一个滑动变阻器，来研究小灯泡在额定电压和实际电压下的额定功率和实际功率。实验中，学生进行小组合作，共同探究滑动变阻器的原理，它在伏安法测电阻和伏安法测小灯泡的电功率的实验中既起到保护电路的作用，又起到分压限流的作用。
2.滑动变阻器的连接方法。分组实验完成滑动变阻器的六种连接方法，由小组得出结论：正确的连接是“一上一下”的连接方法，但电阻的大小主要取决于下面的接线柱;如果滑片靠近下面的接线柱则电阻减小，电流变大;如果滑片远离下面的接线柱则电阻变大，电流变小。同上同下的接法不能改变电阻。实验后，画出电路图并会分析哪部分电阻连入了电路，等效电路图如何画？在伏安法测电阻和测功率的电路中它的作用各是什么？学生对照问题思考，将思考结果填入表格，再通过分组实验验证各自猜想，探究滑动变阻器的连接规律及作用，思考在每一种接法中，电流的变化规律是什么。
三、出示实验器材，放手让学生自己实验
教师出示实验器材，让学生做分组实验，要求学生学会使用滑动变阻器，按照“一上一下”的正确接法来接线，将滑动变阻器与被控制电路串联，从而起到控制电路的作用。为了突破正确使用滑动变阻器的难点，可以设计一个实验：让滑动变阻器来改变灯泡两端的电压，并且使通过它们的电流相等，应串联还是并联？如果要使滑动变阻器和灯泡两端的电压相等，应串联还是并联？对于这一系列的问题，学生通过自己操作，了解了滑动变阻器的使用方法，明确了分压与限流的作用。教师画出电路图并进行实验，然后给学生展示调光台灯的电位器，灯泡由亮变暗，再由暗变亮，这样可以激发学生的兴趣，让学生对滑动变阻器有了感性认识，然后让学生先画好电路图，再根据电路图连接实验器材，先让变阻器与灯泡串联再并联，同时，请学生说出使用滑动变阻器应注意的细则，以加深学生对滑动变阻器使用方法的理解，并让学生知道改变灯泡的亮度的连接方法及其滑片的方向。小组同学进行认真的探究之后得出结论，进而对滑动变阻器的连接方法以及滑动变阻器的作用有了更深刻的理解。
四、结合典例，突破难点
滑动变阻器的连接是限流还是分压，这是教学的难点，教学中应帮助学生从具体问题出发，针对实际问题进行分析、探究，总结出连接的一般规律。
例如，在探究《导体的电流跟电阻的关系》实验中，将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻，为了探究上述问题，应该采取的唯一操作是（ ）
A.增加电源电压
B.移动滑片向阻值大的方向滑动
C.移动滑片向阻值小的方向滑动
D.保持滑动变阻器滑片不动
解析：在探究“电流与电阻的关系”实验中采用的是控制变量法，在整个实验中电源两端的电压保持不变，将电阻R由5Ω换成10Ω，利用串联电路的分压原理，将滑动变阻器连入电路的阻值应该增大，即滑动变阻器的滑片向阻值大的方向移动。故答案为B。通过对此题中滑动变阻器的仔细分析，我们总结发现，这是对滑动变阻器作用之一的灵活运用，可用下面的口诀来记忆“换大调大，换小调小”，即换更大一些的电阻时，应将滑片向连入电路的电阻变大的方向移动;相反，当换更小一些的电阻时，应将滑片向连入电路的电阻变小的方向移动。
总之，通过让学生经历亲手制作滑动变阻器模型的过程，对其结构、原理及连接方法进行实验探究，学生对滑动变阻器在电路中的作用有了更深刻的了解，从而实现教学资源的优化，打造出高效课堂，有效达成教学的三维目标。
（作者单位：甘肃省甘谷第一中学，甘肃 甘谷741200）