电压概念教学的探究

柳仕恭

【摘要】电压是初中物理教学内容电学部分最重要的基本概念，它既是学习和理解其他电学概念和规律的基础，同时又是初中学生感到最抽象、最难理解的概念。

【关键词】由于电压概念的上述特点，因此，关于电压概念如何教学的问题，在有关的物理教学杂志上，曾经进行过多次的讨论，发表了不少关于电压教学的文章.归纳起来，这些文章的论点和争论主要在于：用还是不用水压比喻来讲授电压？

我们认为，在初中电压教学中，非常有必要运用比喻的方法来引入电压概念，从最根本的原因看，主要是因为初中学生的物理认知水平还比较低，初中学生的物理思维基本上还处于具体运算阶段和前运算阶段.采用比喻的方法来引入电压概念，才有可能使学生理解。

其次，用水压做比喻恰当吗？我们认为，从宏观的角度看，脓压做比喻是恰当的，因为水流和电流在本质上有相同之处，如它们都是物质的迁移过程，水量和电量在迁移过程中都是守恒的，都要受到阻力，都可以对外做功，都是受到某种作用而运动等等。

但是，从微观的角度看，用水压做比喻来进行电压教学，却并不是一个好的方案，同时也是多年来初中教材编写一直未能很好解决的一个问题.因此，有必要对目前初中教材电压概念编写的比喻方式进行分析。

一、初中物理教材电压编写的分析

目前，初中物理教学是这样进行电压概念引入的：要使灯泡发光，电动机转动，都需要电流.那么，电流又是怎样形成的呢？让我们对照水流的情形来认识这个问题。

在图1所示的装置中，打开阀门，就会形成由A经过水管流向B的水流，这是因为A处的水位高。

B处的水位低，A处对水管中水的压强大，B处对水管中水的压强小，因而管中的水由A处向B处流动.可见，水压使水管中形成了水流，与此相似，

在图2的电路中，电源的正极聚集有正电荷，负极聚集有负电荷，在电源的正、负极间就产生了电压.这个电压可以使电路中的正电荷由正级流向负极，或者使电路中的负电荷由负极流向正极（在金属导体中是后一种情况）。这样在电路中就产生了电流。所以，电压使电路中形成了电流。

在图1中，抽水机不断地把水从B处抽到A处，使A处的水位总比B处高，保持水管两端有一定的水压，水管中就有持续的水流类似地，电源在工作中不断地使正极聚集正电荷负极聚集负电荷，保持电路两端有一定的电压，使电路中有持续的电流，电压使电路中形成电流，而电源是提供电的装置。

我们认为，上述用水压来进行电压教学的比喻是牵强附会的，这种为了比喻而人为设置的例子日常生活中是根本不存在的，一边耗费电能来抽水，同时另一边靠抽上来的水推动涡轮机，这从根本上违反了逻辑性.其次，图1左侧管中的水是靠水压而流动的，而右侧的水则是靠抽水机抽回而流动的，两者流动的原因缺乏一致性，因一此，用水压比喻来讲授电压显然是符合物理学逻辑.同时又能较好地使初中学生接受电压概念的真实物理情境，从这种基本思想出发，我们进行了新的构思，发现一种叫“土暖气”的装置是进行电压教学比喻的理想物理情境。

如图3是一种土暖气.其装置的核心是一个带有可加热水箱的炉子（相当于电源）.水箱上部侧面和下部侧面分别连接水管（相当于电路）。

A为暖气片

（相当于用电器），

B为阀门（相当于

开关）。

当炉子开始

加热水箱中的热

水时，由于热水

的密度小而冷水

的密度大，因此，

热水就开始从水箱上部侧面的连接水管流出，经过暖气片时放出热量，温度降低后的水经阀门再从水箱下部侧面的连接水管流入水箱，经炉子加热后再完成下一循环。

在整个过程中，由于散热，水管中各处水的温度都是不相等的，而正是由于存在着温度差，所以，才会有水的流动，可以用一个表格表示如下：

这样来进行电压概念的教学，情境真实、自然、符合逻辑。特别是能使电路与水路很好地对应起来——管道各处均散热对应于导线各处均有电阻而有电能消耗，进一步导致管道各处温度均不相同对应于电路中各处电势高低各不相同，尤其是采用温度差（温压）和电压相对应，使初中学往更容易接受，因为温度既是可以感受到的物理量（比如用手触摸水管各处其冷热程度不同），又是可以用温度计加以测量的物理量，所以用温度差（温压）来比喻电压的教学方式符合初中学生的物理认知水平，从理论上说，在“势场”中，电压与电势差是同义词，因此，用温度差（温压）来比喻电压是一个比用水压来比喻电压更好的方法。