1.知识回顾,创设情境
(1)展示一盏台灯,接通电源后,调节旋钮,灯可以由暗逐渐变亮,也可以反方向调节旋钮,灯泡变暗。
(2)展示第二盏台灯,接通电源,有三档开关,分别调节台灯暗、亮、最亮。
师:上一节我们了解了电阻与变阻器的有关知识,能不能试着来分析一下,第一盏台灯的内部电路原理图?
学生基本都能正确作图。取几位同学的电路图展示。(图1)
师:如果是第二盏台灯,内部电路是否还需要安装一个类似滑动变阻器的装置?
学生否定,有的说要用电阻箱,有的说可以放三个定值电阻,分别连接。教师对学生的答案予以肯定。
2.提出问题,导入新课
师:在该电路中,滑片如何移动,灯泡变暗?若我们同时串联一只电流表,其示数如何变化?
生:滑片右移动;电流减小。
师:你还有什么办法能使灯泡变暗?
学生一般直接想到可以更换电源,减小电源电压,此时灯泡变暗,电流会减小。
师:由此可以猜想一下,通过一段电路的电流可能与哪些因素有关系?
学生小组内交流、讨论。
生1:电压、电阻。
生2:电压越大,电流越大;电阻越大,电流越小。
……
教师肯定学生的答案,展示“探究:通过导体的电流大小与电压、电阻分别有什么关系?”请同学们做出探究实验的电路图。
3.合作探究,步步深入
生3:我设计该电路图,研究电阻一定时,电流与电压的关系(图2)。调节学生电源的电压输出值,记录电流表示数以及每次学生电源电压数值。
师:好。大家可以讨论一下,你
们都认可吗?
生4:学生电源可以输出2V、4V、6V、8V、10V电压,我们可以获得五组电流电压值。我赞同。
其他学生暂无异议。
师:好,我现在已经为大家提供了你们需要的电路元件。哪位同学敢上来试一下,带领大家完成该部分小实验?
学生举手示意,两位同学到讲台前连接实物图,并调节学生电源,测出数值,电流表的示数,与电压值成正比关系。即:电阻一定时,电压值越大,电流值也越大,并且电流与电压成正比。
师:非常好!但是我有个疑问,为什么要用那么多组数据?一组或两组数据不行吗?一组两组不够,咱们用五组数据就足够有说服力了吗?
学生疑惑,开始交流讨论。
生5:是不是如果我们的学生电源更强大一些,就可以了呢?
生6:可如果电源电压一直增大,又可能会把电路、电表烧坏呢!
生7:对。所以,不能让电源电压一直增大。如果能在这10V的电源电压以内,取到更多电压值就好了。
现在学生已经发现问题所在了。引导学生再次审视该电路图(图3)。
移动滑片,灯泡亮暗发生变化,电流大小发生变化,而从刚刚的结论中,对小灯泡来讲,电阻一定时,电流与电压成正比。
师:同学们现在再来考虑一下,能不能重新设计一下我们的实验电路图,使它更合理、更有说服力一些呢?
生8:我们可以在刚才的电路图中增加一个滑动变阻器,来调节定值电阻两端的电压。
生9:还应该用到电压表,随时测定值电阻两端的电压。因为要研究电流与电压的关系,得知道电压值,而现在它两端不是电源电压,没法直接读取。
所以,我们的电路图可以这样设计。(图4)
师:大家考虑得非常好!我们在实验中一般取3~5组数据来得出结论,只是对实验的一个大体认识。大家想一下,该实验中滑动变阻器还有什么作用?
生10:不用增大电源电压,保护电路。
生11:对,最开始,滑片要调到阻值最大处,也能保护电路。
师:非常好!同学们,这个电路图,就是科学家进行本次实验的实验电路图。下面我们可以用该电路图重新验证一下我们刚才的实验结论,是否正确。
学生连接电路,测量数据,记录,重新分析……
(作者单位:曲阜师范大学附属中小学)