浅谈“多用电表的原理”的教学处理

蔡丽芬

（江苏省梅村高级中学 江苏 无锡 214112）

在“多用电表的原理”这节课的教学设计中，人教版课程标准实验教材《物理·选修3-1》是通过例题设计的几个问题，引导学生并最终促成学生对知识的生成.而新课程也倡导：把知识结论告诉学生，不如设计活动让学生在探索中获得；把技能要点告诉学生，不如设计活动让学生在实践中获得；把感受体会告诉学生，不如设计活动让学生在体验中获得.所以笔者在这节课的设计中没有按照教科书设计的教学方式，而是采用了以实验设计和实验操作的方式开展教学，通过设计层层递进的问题，使学生的探究活动有序进行，通过点拨、启发使学生顺利完成探究活动，学生思维在整堂课中处于十分活跃的状态，并且能积极主动参与到学习活动中，最终达到了良好的教学效果.

现将笔者对该节内容的课堂处理情况作一展示与各位同仁探讨一下.

1 教学流程

图1 教学流程图

2 以设计问题为重点 实现目标转化

在教学过程中笔者设计了一系列驱动性问题，让学生在问题的探究中理解欧姆表的改装原理，对欧姆表的内部结构、刻度盘特征以及为何需要欧姆调零等问题有了初步的认识.

课堂引入的问题设置如下.

问题1：如何实现把小量程的电流表改装成电压表和量程较大的电流表？

问题2：电压表和电流表分别实现了对电路中电压和电流的测量，电学中还经常涉及到的电阻又如何测量呢？

通过学生已经掌握的电压和电流测量仪表的复习，自然过渡到电阻的测量，符合学生的认知和思维.由此及彼，能否用与电压表和电流表相似的方法测量电阻，从而引导学生思考.

课堂主体部分问题设置如下.

问题3：电流表是测电流的，表上指针指示的是电流，它如何跟电阻扯上关系（即如何通过电流的数值得到电阻的阻值）？

问题4：同学们能否设计一个最简单的电路来将电流和电阻联系起来？

问题5：为了安全问题，电路是否需要进一步改进？

问题6：不同的电阻对应不同的电流，那是不是每次测电阻我们还要用这个公式去算呢？能不能从电流表上一眼就看出来？

问题7：将电流表改装成测电阻的仪表后，要对原仪表盘重新刻度，重新标度刻度盘首先要找到零刻度.电阻刻度盘的零刻度如何确定？

问题8：如果电阻R为零时对应电流表指针在如图2所示的位置，这个重新标度的刻度有没有什么问题？如何改进？

图2

问题9：零刻度找到后，其余标度又如何确定？

问题10：回顾开始课题：利用电流表设计一个简单的、可以直接测量电阻的仪表.到此我们真的成功解决开始提出的问题了吗？

通过这一系列问题的提出，引导学生不断思考，使学生的思维一步步得以提升，从理论上寻求电表改装的依据，到实验的设计；从简单电路的不完善到细节的逐步完善；从电表零刻度的确定到其余刻度的确定；从分散元件组成的测量电路，到集中于一个表内的简单测量仪表.

课堂结尾问题设置如下.

问题11：能否利用电流表和随温度变化阻值变化明显的半导体材料制作一个温度测量仪？

最后这个问题的设置，希望学生能够对所学知识、方法有个融会贯通的应用，掌握所有测量仪表设计的一般方法.一节课虽然结束了，但还有回味的地方，有可以发散的地方.

3 以问题解决为重点 实现师生互动

针对课堂引入问题，学生提出了诸如用伏安法、等效替代法等利用复杂电路测电阻的方法.此时教师提出研究课题：能否利用电表改装中的核心部件——电流表设计一个简单的、可以直接测量电阻的仪表？

这里面其实包含着一种转换思想，用一个物理量通过一定的关系，间接表示出另一个物理量.让学生谈谈这方面的体验，例如，沙漏，通过漏沙的多少来测量时间；测人体反应时间，通过从释放到抓住自由落体的尺子的长度来得到；温度计，通过液柱的长短来反映温度的高低……

学生体会了转换思想后，根据前面学习的闭合电路欧姆定律找到了电阻和电流的关系，并设计出最简单的电路如图3（a）.由于电流表的内阻很小，从安全意识考虑，引导学生在电路中加个保护电阻R0，如图3（b）所示.此时学生得出电流表示数I和电阻Rx的关系为

图3

关于电阻零刻度的位置，学生可以理解的是，电阻Rx取值为零时，对应电流表盘上的电阻刻度为零，但是由于电路中所有电阻都是定值电阻，可能导致电阻零刻度在如图2位置，而根据闭合电路欧姆定律，其余刻度在电阻零刻度的左侧，表盘利用率会比较小.最后学生思考讨论出解决矛盾的方法就是：让R0变成可调电阻，当电阻Rx取值为零时，调节R0使电表指针能指在最右端，从而充分利用表盘.这就是需要欧姆调零电阻的原因.

关于电阻零刻度外其他刻度的标注方法，学生给出了两种方案.方案一：取不同的电阻Rx的值，找到相应的电流刻度所在处，进而标上电阻值；方案二：取电流表上原有的不同电流刻度，找到对应电阻值是多少，进而标度电阻值.两种方案教师都予以充分的肯定.

4 以动手操作为重点 实现意义建构

理论分析都到位后，请学生分组实验：根据黑板上最终的设计电路，如图4所示，利用桌上提供仪器（小量程电流表、干电池、滑动变阻器、电阻箱、开关、导线）自己动手来改装电流表，主要工作分三步：电路连接、调零、定标.

图4

学生分组操作时，教师巡视指导.最终大部分小组成功完成了操作，提供的成功作品是：标有电阻刻度的电表表盘.有的小组是根据原有电流刻度线重新标电阻刻度值的，有的小组是根据特殊电阻值找到电流标度电阻值的.不管是哪种方式，学生都能从自己做出的表盘上看到，电阻表盘与电流表和电压表表盘不一样，是不均匀的，而且左密右疏.再引导学生从理论上分析原因得：电流和电阻的定量关系式是

可见，电流和电阻不是成正比关系.通过实验操作到理论分析，学生对理解表盘刻度的不均匀特点是非常深刻的.

学生体验成功.请同学们用自己改装好的装置，分别测量两个未知电阻的阻值，各组汇报测量结果.教师最后公布电阻的准确值，同学们测量的结果与之非常相近.用自己改装的表成功测量了电阻值，学生体验到了成功的喜悦.

图5

最后由分散到集中，把电路中的电流表、滑动变阻器、电池塞到一个表里，如图5这才真正构成了一个测电阻的最简单装置——欧姆表.实际的欧姆表就是在这个原理的基础上制成的.

通过让学生亲自动手改装欧姆表，亲手标度欧姆刻度盘，使他们对欧姆表的内部结构、欧姆表的原理、刻度盘疏密分布等特征都有了更深刻的理解；让学生用自己改装后电表测电阻，体验电表改装的成功，由此学生学习热情更加高涨、学习兴趣愈加浓厚.

5 教学反思

本节课采取设置驱动问题、师生互动理论设计探究，最后学生分组实验操作体验的教学过程.课堂上师生交流气氛活跃，学生课堂参与积极性高，思维活跃.学生在完成知识建构的同时，激发了学习兴趣，培养了小组互助合作精神，体验到成功的快乐.

由于课程的相对开放性，使这节名为“多用电表的原理”的课只完成了“欧姆表的原理”这部分主要内容的教学，而电流表、电压表和欧姆表的整合问题将留待下节课讨论.