巧设物理实验，突破教学难点——以人教版九年级物理中的“电流和电路”的短路为例

◎周应忠

精彩的物理实验能够引起学生的注意，自然而然地把学生引入到知识教学中来；有趣的物理实验，能够赋予学生学习的兴趣和积极性，让学生在教师所创设的物理实验中思考、发现，产生探究的欲望。富有内涵的实验情境，能够启迪学生的思维，给予学生突破学习困难的勇气和方向，能够帮助学生更有效地突破教学难点，从而把教学影响全方位地作用于学生身上，实现高效的学习和重点、难点的有效突破。

一、教学设计

教学流程如下。

师：在前面的实验中，我们用盐水电池点亮了20盏LED灯，如果直接把电池的两极连接起来，会发生什么现象呢？

生1：灯泡不亮。（生2：灯泡烧坏；生3：导线燃烧起来。）

演示实验1。断开开关，用导线将盐水电池的两极连接起来，再闭合开关，你们观察到什么实验现象？

生1：灯泡不发光。（生2：导线没有燃烧起来。）

师：灯泡烧断没有？怎样检验？生：断开连接电源两极的导线，观察灯泡是否发光。

师：（断开开关，断开连接电源两极的导线，再闭合开关，观察灯泡的发光情况）灯泡烧坏了吗？

生：灯泡发光了，说明没有烧坏。

师：刚才我用导线直接将电源两极连接起来，电路中就会有很大的电流，这种情况叫短路，短路会不会有什么危害？

生：没有危害。

演示实验2。我们再来看一个实验，将口香糖的锡纸直接接在干电池的两极，请观察会发生什么现象？

生1：锡纸冒烟了。（生2：锡纸快烧起来了。）

师：锡纸冒烟了，说明温度很高，这是因为干电池被短路后，电路中的电流很大所导致的。如果在家庭电路中发生短路则会引发火灾，所以在连接电路时不允许发生短路。

生：家庭电路中发生短路空气开关要跳闸。

师：是的，空气开关对家庭电路有保护作用。我们来看看短路的另一种情况。

评析：在本教学片断中，教师设计了2个实验来突破教学难点。第1个实验教师用自制的电源演示了短路，学生只看到了灯泡不发光，并没有感知到因电流大而产生的具体情景，所以印象不深刻；第2个实验教师将干电池用锡纸短路，可以看到锡纸明显冒烟，是因为发热而冒烟，说明短路时电流很大可能导致火灾的发生，第1个实验为第2个实验作了铺垫和对比的作用；总体来讲设计的实验效果好，能给学生建立具体形象的思维过程，并且在教学过程中蕴含了促进思维发展的推理过程，从盐水电池短路似乎没有什么危害，到干电池短路可能起火，可以推知家庭电路发生短路的危害，在逻辑上有水到渠成的感觉。

二、教学设计的改进

教学流程如下。

师：当电路接通后，是不是所有的用电器都一定要工作？

生：是的。

师：请大家注意观察，我把刚才电路中的电源两极用导线直接连通，闭合开关，灯泡还能发光吗？（在演示电路中，把电源两极连接起来，尝试着短时间闭合开关。）

师：灯泡是否发光？

生：没有发光。

师：灯泡没有发光，是否意味着电路中没有电流呢？

生1：没有电流。（生2：有电流；生3：不确定。）

师：为了实验效果更明显一些，我换用一根剥去了绝缘皮且有一半绕了棉花的细铜线将电源两极连接起，请大家观察闭合开关时发生的现象。

演示实验1。电源短路（实验现象：先是细铜线发热红炽约3s，然后棉花猛烈燃烧起来）。

生：哇！

师：刚才用导线把电源正负极直接连通了，这种情况叫做电源短路，发生电源短路后用电器不工作，电路中有很大的电流。如果家庭电路中发生电源短路会给人们带来灾难。我们来观看一起因电源短路引发的火灾。

播放视频：（央视新闻）家庭电路短路引发的火灾。

师：通过刚才的实验，我们知道了电路不允许发生短路。请你说说，在实验中为了避免短路发生，我们在连接电路中应该注意什么问题？

生1：连接电路时要断开开关。（生2：连接电路时要认真检查。）

师：刚才我们看到的是电源短路，实验中的电路还有另一种状态。如果有两个小灯泡象这样（两灯串联）连接在电路中，其中一个灯泡的两端用一根导线连接起来，另一个灯泡还发光吗？

生1：要发光。（生2：不发光。）

师：演示实验2（将导线直接接在一个小灯的两端），观察到什么现象？

生：其中一个灯泡不发光，另一个灯泡更亮了。

师：象这种情况叫做用电器短接，用电器被短接后，电流经外接导线流过，用电器不工作。

师：我们学习了电路的3种状态，接下来就来判断一下。这里有一个神奇的电源，它是用食盐水和金属片组成。倒入盐水，观察发光二极管的发光情况。

师：请观察电路，你能判断发光二极管不发光的原因是什么吗？

生1：其中一个小灯是断路。（生2：有一个小灯是短路；生3：发光的小灯是通路。）

师：我们排除故障后你们再观察，试试你们的判断是否正确？请同学们注意观察小灯的亮度相同吗？

评析：在本教学片断中，对前面的实验设计进行了大胆的修改，2个实验间的内在联系更紧密了，实验效果也更好了，非常有震撼力，在逻辑思维上更有连续性和因果关系。首先是提出问题：当电路接通后，是不是所有的用电器都一定要工作？然后用尝试短路的方法激发认知冲突，引起探究欲望。接着用自制的细铜线短接入电路中，学生观察到细铜线约有3s的时间处于红炽状态，从而引燃棉花。短短的3s是宝贵的，是精心设计实验得出来的，让学生用具体形象的方法看清了导体有电流而发热这一本质特性，隐含了电流的热效应这一关键知识点，也为后续学习埋下伏笔。第三，在学习家庭电路短路时，引入了微视频元素，让学生清楚明白了家庭电路发生短路的危害。第四，在学习短路的知识后加入了实践训练，从实际电路中判断哪些是断路、通路和短路，学以致用，当堂实践。

三、结束语

教师在怎样突破“短路”的教学案例研究过程中，通过自制实验教具，反复修改实验设计，多次进行研课磨课，对比同一内容所采用的教学方法、实验方法、学习效果，有效地突破了教学难点，用具体形象的方法让学生感知到了什么是短路及短路带来的危害。在以后的教学中，我们还要多进行类似的案例研究，积累方法和经验，提高实验设计的能力和自制教具的能力，为初中物理教学提供有效的保障。

参考文献：

邢红军．中学物理实验教学的调查研究［J］．物理教师，1998（4）：17－19。4．