验证型实验化解电路难题

庞广鸿

摘 要：验证型实验在查找电路故障、判断电路情况、论证电路规律等方面，发挥了重要作用；在遇到比较难的电学问题时，用实验来化解学生心中的疑惑，取得了较好的效果.

关键词：实验；电路故障；电路情况；电路规律

物理实验，从其功能上大致分为测量型实验、探究型实验、设计型实验、开放型实验、操作型实验、验证型实验等.灵活地应用各种类型的实验，将会有效地激发学生学习物理的兴趣，训练学生的物理思维，提高学生的学习效率.

学生在学习活动中，当他们遇到了比较难理解的知识时，验证型实验就发挥了它的作用：可以先让学生先通过实验来找出答案，然后教师引导学生从理论上进行分析；也可以通过知识推导、分析得到结论，再做实验来验证结果；真正做到理论与实践相结合.不论是哪种方法，通过实验验证可以使学生加深对物理概念和规律的理解，养成运用实验分析和解决问题的科学态度.笔者尝试在初中电学的教学中，用验证型实验在化解电路难题，收到了一定的效果.

1 验证型实验查找电路故障

学习电学时，学生在连接完电路闭合开关后，总有灯泡不亮、电表无示数的现象出现；在许多资料里一些试题中也有类似电路故障题，很多学生（特别是女生）对此束手无策，电路故障的判断成为多数学生学习电学的难点.而电压表和电流表是初中电学中最重要的测量工具，它们不仅能测量电路两端的电压和通过电路的电流，还可以用来判断电路中出现的故障.例如，练习册上有这样一题：有一种家用的小彩灯，由24只小灯泡串联而成，把它们接在家庭电路中，因有一只灯泡损坏造成整串灯不亮，现给你一只电压表（或电流表），如何查找故障所在？由于家庭电路电压高，学生做实验不安全，可以将它转化为2只小灯泡串联的情形，利用电学实验器材可进行实验.如图1所示，闭合开关两灯都不亮，故障是其中的一个灯坏了（其它元件都完好）；用电压表（电流表）连AB两端时无示数、接BC两端时有较大示数（有示数），则故障原因是______________.

对于刚接触电路故障的学生来讲，大部分学生得不出正确结果.此时可以先让学生到实验室连接电路，按题目要求进行实验操作，先找出答案（灯L2坏）.然后老师引导学生从知识层面进行理论分析：当电压表接AB两端时，因为电路中BC段出现断路，电压表的一端没有与电源正极相连，电压表无示数；当电压表接BC两端时，L2断路，电压表内阻很大，L1只相当于导线，所以电压表通过L1间接与电源负极连接，测的是电源电压，示数较大.即“用电压表查找电路中某处断路，将电压表与某段电路并联，电压表有较大示数时，电压表所并联的那段路有断路”.按照这种思路，学生就可以解决练习册上的电路故障问题.

用电流表解决上述问题时，让学生通过思考、判断、实验验证等过程，可总结出“用电流表查找电路中某处断路，将电流表与某段电路并联，电流表有示数时，电流表所并联的那段路有断路”.

同理，电路中有短路故障时，用电压表也可找出故障所在：将电压表与某段电路并联，电压表无示数时，电压表所并联的那段路有短路.

2 验证型实验判断电路情况

如图2所示電路图，是初中物理电学中用得最频繁、最重要的电路图，它应用了物理学中三个重要仪器——电压表、电流表、滑动变阻器.“探究电流与电压、电阻的关系”、“伏安法测电阻”、“伏安法测小灯泡电功率”三个重要实验，用的都是该电路图.

因此它也成了学生练习、考试的主要素材来源.例如：（1）如图2示电路中，当把电压表和电流表位置互换，闭合开关S，电压表、电流表示数及小灯泡亮度怎么变化？（2）在原图中，当把电流表与小灯泡位置互换，闭合开关S，电压表、电流表示数及小灯泡亮度又怎么变化？

在处理这个电路问题时，可以让学生在学习小组内充分讨论，由各组代表说出可能观察到的现象及简要讲出推断的依据（肯定有不同的声音），马上让学生以小组为单位去实验室，连接电路，用实验去验证自己的推断.最后由老师对该题进行分析并强调：在对电路情况进行分析时，可将电压表视为绝缘体（断路），电流表可视作导线，这样可使电路简化，有利于解决问题.

3 验证型实验论证电路规律

图3中灯L1上标有“220V25W”字样，灯L2上标有“220V100W”字样，将L1、L2串联后接到220V的家庭电路中，哪个灯更亮些.学生对数字比较敏感，他们在做这个题时，往往注重的是数字间大小的比较，即100W>25W，所以绝大多数学生得出灯L2亮些的结论.为了彻底打消学生的错误认识，老师找来身边器材，给学生进行演示实验（家庭电路电压较高，学生做实验不安全）：首先让学生观察两个灯泡上的电压、电功率值；然后实验.（1）两灯泡单独并联在照明电路中，比较它们的明暗情况、实验（2）两灯泡串联接到照明电路中，观察它们的发光情况、实验（3）两灯串联时将灯泡L1短路，比较两灯亮度的变化情况.学生观察完演示实验后，紧接着让学生在小组内，从理论知识方面讨论上述问题.随后老师再运用电学知识加以分析，以验证实验结果的必然性.

这样通过实验验证与理论分析相结合，使学生对知识的理解、掌握就更牢固了.在遇到比较难的电学问题时，尽可能的多为学生创造机会，让实验来化解学生心中的疑惑，取得了较好的效果.

在进行实验验证过程中也要注意，学生的思路要清晰、原理要正确，使用的器材不要太多，要求测量的物理量少，操作简便，这样才会让学生感觉到实验比文字型题目要简单易懂.

为什么很多初中学生觉得电学题目难，其实很大部分原因就在于题目是文字型的，学生对于这种文字型的题目感知上会比较迟钝，比较缓慢.比如你让学生用文字描述什么是力，什么是电，学生可能一下子很难回答，但你若让学生举例子，学生就会觉得容易多了.笔者提出的用验证型实验解决电学难题的思路，就能很好的将题目从文字过渡到实验，过渡到学生易懂的生活中.让学生体会到物理知识是从实际生活中来的，又要应用到实际生活中去的.

参考文献：

[1]课程教材研究所，物理课程教材研究中心编著.物理九年级（全一册）教师教学用书[M].人民教育出版社，2016.

[2]湖北省教育科学研究院.长江作业本（物理九上）[M].湖北长江出版社，2014.

[3]赵端旭.初中物理实验大全[M].中国国际文化出版社，2011.

[4]许定璜.初中物理一题多解[M].湖北教育出版社，2010.9.endprint