奇妙的电世界

徐浩然

【摘 要】高中物理是一门生活性、创新性较强的自然学科，在其所构筑的奇妙世界中，我们能够充分领略物理知识的魅力，感受物理实验的价值，促进核心素养的养成。对此，本文以高中物理“电”知识为切入点，从改进式创新、自发式创新和拓展式创新三方面入手，探讨高中物理知识的实验创新路径，以期为高中阶段的学弟学妹们提供有益借鉴。

【关键词】高中物理；电；创新路径

高中物理知识实验创新的根本目的在于优化教学方式，突破知识重点，解决知识难点，培养与训练学生的动手操作能力和物理创造性思维能力，在加深物理知识理解的基础上，培养和提高学生创新能力。重要的是，高中物理知识的实验创新要面向学生，凸显学生主体地位，让学生自己动脑，动手，使之成为学生实现知识、能力、态度有机整合的载体。对此，本文结合物理学习经验，以物理教材为根本依据，针对高中物理“电知识”的实验创新，提出了三点自己的看法。

一、改进式创新：看得见的充放电过程

本质上来讲，教材是教学生成的根本，在人才培养中起着导向性作用。一直以来，我国非常重视教材建设，尤其是国本教材都是經过权威论证和实践证实的，具有内容丰富、专业系统、科学规范、形式新颖等特点。所以，在高中物理的创新学习中，我们必须深入挖掘教材内容，通过对教材的详细研究，对现有教材中的实验进行改进式创新，以加深对相关知识的理解与掌握。

例如，在“电容器与电容”的课堂学习中，教材虽然介绍了电容器充放电的过程，但抽象的理论讲解很难让学生形成正确的感性认知，成为了许多学生难以突破的一大障碍。此外，如果按照教材所提供的电路图进行实验，因充放电时间过短，学生很难看到充放电时形成的电流。对此，笔者经过深入思考后，对其进行了改进，结果如下：

电容器充放电电流随时间的变化i=e，其中E代表电动势初始电压，R代表总电阻，时间常数τ=RC，C代表电容。不难发现，最大电流Im=，放电时间由τ=RC所决定。如图1所示，在原电路图上设置一个大电阻R，就能够极大地增加时间常数。然后再连接上一个示波器，就形成了一个看得见的充放电过程。

经过改进式创新后，我们能够清楚地看到充电过程中电流减小，电压升高，而在放电时电流和电压都降低，且充放电所形成的电流方向相反，实现了抽象物理知识的具象化，加深了学生的知识理解。

二、自发式创新：闭合电路的欧姆定律

在高中物理学习中，并非所有知识点都配有实验，但为了全面把握那些重难点知识，我们可结合教学内容，自行设计实验方案，实现高中物理知识的自发式创新。

例如，在“闭合电路的欧姆定律”的课堂学习中，教材对外电路定义、内电路、电势变化情况、能量守恒解释、原理推导等都是理论概述，并未进行实验阐述，这就导致许多学生无法形成明确的感性认知，甚至会产生“电池使用时是否会形成内电压”的怀疑。对此，为了消除该知识点的思维障碍，笔者进行了如下的自发式实验创新：

实验器材：电压传感器、小灯泡、可调内阻电池、滑动变阻器、导线、开关等。

实验步骤：（一）电源极板电势提升

1.对极板两极电压展开实际测量；

2.改变外电阻大小，重复上述步骤；

3.改变内电阻，重复上述两步骤；

4.对数据进行分析，最终得到极板电压提升等于内外电压之和的结论。

（二）演示内电阻对用电器工作有影响

1.用小灯泡替代外电路用电器；

2.闭合开关，小灯泡亮起；

3.加大电源内阻，小灯泡随之变暗，减小电源内阻，小灯泡随之变亮；

4.经分析得出内电阻对用电器工作有影响的结论。

通过上述的创新实验，闭合电路的欧姆定律知识变得更加直观，不仅有助于深化知识认知与理解，而且留下了深刻印象，充分激发了物理实验探究的兴趣与欲望。

三、拓展式创新：“人体”触电的演示

新课改的深入开展，使得高中物理教材更加注重知识的逻辑性，更加强调学生课程核心素养的养成。因此，在高中物理学习中，学生要在吃透教材的前提下，加强拓展创新，在深入理解相关知识内涵的基础上，拓展物理知识视野和提高物理科学素质。

在高中物理学习中，许多有关“电”的知识，都具有非常强的实用性，但其中很多知识都是“一笔带过”，或“一图带过”，如人体高压触电、低压触电的区别，单靠教材很难深刻理解和把握，这就需要我们对这些知识展开拓展式实验创新，以达到高效学习的目的。对此，笔者进行了如下“人体”触电的演示实验设计：

实验器材：木板、电源、机器人、导线、发光二极管等。

实验步骤：

1.接通电源，将机器人放在裸露导线前，并将机器人左右手分别连接火线和零线，此时机器人身上的二极管发光，代表人体触电；

2.接通电源，将机器人放在裸露导线前，并将机器人左手连接火线，脚下放置绝缘木板，此时机器人身上的二极管不发光，代表人体不触电；

3.接通电源，将机器人放在裸露导线前，并将机器人左手连接火线，脚下放置金属板，此时机器人身上的二极管发光，代表人体触电；

4.接通电源，模拟高压电线落于地面。在机器人向高压线行进途中，当两脚之间出现一定距离时，二极管发光，而并拢后就不会发光，演示了跨步电压触电。

综上所述，在高中物理学习中，学生要立足教材，积极开展改进式、自发式、拓展式实验创新，构筑奇妙的电、光、磁、波等物理世界，实现物理核心素养的养成与提高。

【参考文献】

[1]张文超.高中物理教学中创新实验的设计方法探讨[J]. 科技创新导报，2016（21）

[2]金加团，杨雪明.基于核心素养的高中物理实验教学的创新与实践[J].中学物理，2016（19）

[3]张秋平.高中物理中“演示实验”的改革与创新[J].高中数理化，2016（16）