比较法在“变压器”教学中应用初探①

吴　敏

(江苏省常州市第二中学，江苏　常州　213003)

比较法在“变压器”教学中应用初探①

吴敏

(江苏省常州市第二中学，江苏常州213003)

摘要：“变压器”教学中常用控制变量法研究变压器的变压规律，而在其它的教学环节中“比较法”的应用也收到了较好的效果.

关键词：高中物理；变压器；比较法

①本文为江苏省“十二五”规划课题“高中物理显性科学方法教育课堂的构建研究”(编号B-b/2013/02/230)的研究成果.

“不怕不识货，就怕货比货”，比较法早就成为人们认识客观事物的基本而重要的科学方法.在“变压器”教学中利用控制变量法来探究变压器的原、副线圈中电压与匝数关系、电流与匝数关系是本课的重点，此外，在其它的教学环节中笔者多处运用比较法来组织实施教学，很好地激发了学生的兴趣和学习动力，收到了不错的效果.

1实验对比，直击教学目标

变压器新课教学的导入有多种形式，常见的有创设情景，从生活实际需要出发，借助多媒体展示多种多样的变压器图片等.人教版“变压器”教材中开始就安排了一个实验：把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上(如图1).

图1

笔者利用现有的器材增加了一个对比实验.实验(1)：小灯泡直接和4V的电源相连，此时灯泡发光，提醒学生记住灯泡的亮度.实验(2)：演示教材实验，同时控制两线圈的匝数，同样接4V的交流电源，强调两个线圈是彼此绝缘的，闭合开关，观察实验现象：小灯泡也发光，而且变得更亮了.教师引导学生针对这个实验现象提出自己的研究课题.学生的课题主要集中在两个方面：灯泡没有和电源直接相连为什么也会发光？为什么灯泡会变得更亮了？而这两个问题正好就是“变压器”教学的知识目标：知道变压器的工作原理，理解变压器的变压规律.借助于对比实验，直击教学目标.围绕实验中提出的两个问题可以条理清晰地串联起本课的教学.

2体验对比，轻松降低理解难度

在认识变压器的构造这个环节中，不难理解两个线圈的作用，那为什么要铁芯呢？闭合铁芯起了什么作用？教材对此是做了淡化的处理，教师如果直接告诉学生闭合铁芯中有变化的磁场，或者一带而过，学生只是被动地记忆.

运用DIS实验对比，利用磁传感器分别探测有铁芯、没有铁芯时的磁感应强度，可以直观地处理看不见摸不着的磁场问题.但是如果没有配备DIS实验系统，传统的方法也是可以帮助学生理解这个抽象问题.笔者设计了一个体验对比：教师先关闭学生电源，很轻松就把铁芯的一部分“横梁”拿起，观察小灯泡的亮度，同时发现小灯泡变暗了，看来铁芯是变压器重要的组成部分.接着让学生体验，试着提起横梁，说出手上的感觉.(此时教师已悄悄地接通了交流电源)参加体验的同学发觉并不像老师那般轻松，而是要费很大劲把“横梁”才能提起，同时还伴随着“吱吱”的声音.通过师生的体验式对比，帮助学生理解接上交流电源之后铁芯被磁化了，横梁被“吸”在支架上构成闭合磁路，使得磁感线被封闭在闭合铁芯中，贯穿副线圈.为后面从电磁感应原理出发解释和推导变压器的变压规律做好铺垫工作.

3运用史料对比，感知变压器的无限魅力

变压器在现代生产生活中有着广泛的应用，教材中提到，有了变压器，交流的电压容易改变.笔者充分地开发了史料，历史上以爱迪生主张直流电和特斯拉主张交流电的战争在19世纪末打得如火如荼.爱迪生开展了一场规模和手法在全美罕见的宣传活动，来宣扬交流电有致命危险，目的就是让大众害怕交流电.特斯拉让交流电通过自己的身体，甚至让没有接线的灯泡亮了起来，用这种令人窒息的实验表演来证明交流电的安全性.1896年尼加拉瀑布发电站把生产的交流电经变压器升压至2万2千伏特，输送到36公里外的水牛城，在那里通过变压器降至可控制的电压，供家庭商店用电.经过多年你来我往的电力战争，正是因为利用变压器可以轻松地改变交流电的电压，远距离输电成为可能，使得这场电力战争最终以特斯拉的交流电而获得了全面的胜利.通过这段史料的对比，学生更能体会出变压器在其中所发挥的决定性作用，感知变压器的魅力所在.

4结语

比较法是确定研究对象之间差异点和共同点的思维方法，简单地说就是识同辨异法.各种物理现象和过程都可以通过比较来确定其差异点和共同点，为进一步抽象概括做好准备工作.比较法还能启发和开拓人们的思维，能给人们提供解决问题的线索.

比较法在高中物理的教学中有着重要的作用和地位，它虽然不象理想模型、等效替代、控制变量法等在教材中被显性地传达给学生，但是在物理学习过程中却比比皆是，学生也潜移默化地学到了这种科学方法.

从学生已掌握的概念、规律出发，利用比较法引入新内容的学习，可以降低对概念和规律的理解难度，区分容易混淆的知识点.学习的难点也会在不断比较和辨析中越发明朗清楚.同时在物理学的发展史上随处可见比较法的应用，以及对物理学及整个社会产生的深远影响，借助介绍比较法发挥的重要作用，让学生体会感知比较法的魅力，使之在独立解决问题时能模仿采用合适的科学方法.

比较法应遵循的原则：

(1) 统一标准原则：作为在相互联系中认识事物的方法，在运用比较时要掌握统一标准，否则难以进行.

(2) 科学性原则：比较所采用的方法、标准都必须是科学的，如果方法不科学，比较也就失去了意义.

(3) 客观性原则：在比较时不能只根据人对比较对象的主观认识进行比较.

(4) 抓重点和本质的原则：在比较时要抓住重点、关键点和本质，才能卓有成效.物理现象和过程总是具有多样性和复杂性，若不分重点，面面俱到，就会使比较陷于复杂而混乱.

参考文献：

朱秀丽，冯杰.高中物理教材科学方法的显性研究—以比较法为例[J].中学物理教学参考，2014，(8).