项目背景
传统教具“电阻定律演示器”在教学时,有以下缺点:
金属丝横截面积大,效果不明显。
操作极不方便。体现在:①演示器长度均在1米以上,所占空间大,接线柱在两端,演示器长度比课桌还大,外接导线要连接几段才行。②演示器上金属丝横截面积一样大,要演示横截面积对电阻的影响,需并联两根金属丝。③无法演示温度对电阻的影响。
鉴于现有仪器存在的弊端,改进仪器时,我们思考到如下因素:换用更细金属丝进行实验,让效果更明显(传统仪器金属丝直径为0.5毫米,不太明显);减小教具所占空间;将不同横截面积、不同材料的金属丝放于一张板上;改变接线柱位置,统统放于一侧,让操作更方便;加上演示温度对电阻影响的材料2ZcoRRdAfPR7OtTavkDn8A==,为防止材料损坏加上保护外壳。制作完成的教具见图1。
科学方法
本项目主要应用了控制变量法、转换法等科学原理。
比较长度、横截面积、材料对电阻影响时,采用的是控制变量法。
通过接入电路中电流表示数大小,来判断接入电路中金属丝电阻的大小采用的是转换法。当演示金属丝中有电流通过时,电流大小显示于电流表上,在不同的金属丝中有不同电流通过时,根据欧姆定律I=U/R可知,在电压不变时,电流越大,则说明对应电阻越小,从而得出影响电阻大小的因素及各因素与电阻的关系。
改进点
加入了验证温度对电阻影响的材料。
缩小了所占空间,携带方便。原教具1米多长,现教具只有0.3米长,连接导线不需要太长。
易于操作。接线柱均在一侧,实验时固定一个接线柱的接线,只动另一个接线柱的接线,即可完成材料、长度、横截面积对电阻影响的演示。
效果明显。由于金属丝直径只有0.3毫米,更细,所以效果更好,直观性更强。
改进后的教具原理见图2。
实验方法
将电流表、开关、一节干电池用导线串联起来。
一端接在0接线柱上,另一端先后接在1、3接线柱上,观察电流表示数,比较材料对电阻的影响。
一端接在0接线柱上不动,另一端先后接在2、3接线柱上,观察电流表示数,比较长度对电阻的影响。
一端接在0接线柱上不动,另一端先后接在3、4接线柱上,观察电流表示数,比较横截面积对电阻的影响。
两端接在5和6接线柱上,闭合开关,记录电流表示数,取下灯丝保护外壳,用燃着的火柴烧烤灯丝,会看到电流表示数变小,验证温度对电阻的影响。
注意事项
闭合开关时间不可太长,防止烧坏电流表;
应防潮、防腐,避免剧烈震动;
每次实验完,应及时将灯丝保护外壳装上,以保护灯丝完好。
完善设想
将底板做得更厚一些,大小空间设计更合理一些;
线路安排更美观些;
设计为实验时变成立体,尽量让全班学生坐着都能看到效果;
外加一个保护罩保护金属丝不受损坏;
加上备用材