初中物理“短路”实验的一点改进

韦 超

(重庆市永川区教育科学研究所，重庆 402160)

在初中物理学习中,“电路”是一个非常重要的基本概念,“电路”的学习既是加强对“电流”的理解和应用,也是后续学习“串联和并联电路”的基础,人教版和上科版教材都安排在9年级电学知识的第2节内容学习．学生在学习过程中是第一次学习连接电路,第一次学习画电路元件符号,第一次学习画简单的电路图．教材通过让学生自己动手连接一些简单电路从而认识电路的组成部分,进而了解电路和3种状态:通路、断路和短路．但学生对“短路”的认识始终是比较模糊和抽象的,凸显出“短路”是本节学习的一个最大的难点,表现有两个方面:一是学生无法识别电路的短路状态;二是连接电路操作时常有短路发生．

在义务教育教科书人民教育出版社9年级《物理》(2013年6月版)第39页对短路的表述:直接用导线将电源的正、负极连接起来,这种情况叫做短路．电源被短路,电路中会有很大的电流,可能把电源烧坏,这是不允许的．

在义务教育教科书上海科技出版社9年级《物理》(2013年6月版)第65页对短路的表述:不经过用电器而直接将电源两极用导线连通的电路．短路时,电流很大,会烧坏电源和导线．在生产和生活中若发生短路,轻则用电器不工作,重则会引发火灾．所以,一般情况下短路是绝对不允许的．

各种版本的教材中都提到了电路发生“短路”时,电流很大,会烧坏电源和导线,还配插图以示导线起火了．但由于学生认知的时序性,对“电流很大”没有直观的认识,对导线因电流大而“燃烧”起来更没有直观的因果联系;由于学生生活经验的缺乏,对家庭电路中的短路现象也基本没有印象,所以“短路”这一难点内容必须要通过实验才能有效突破．教师们在教学中一般设计有以下几种实验:

(1) 1节干电池短路点燃口香糖包装纸:本实验的优点是来实验材料源于生活,缺点是实验效果的稳定性差,经常出现不能点燃的情况．

(2) 用蓄电池短路烧断细铜线或点燃附着在细铜线上的棉花:优点是实验效果明显,成功率高,缺点是实验过程太快,细铜线被瞬间烧断或棉花被瞬间点燃,学生缺少对实验过程的感受和体验．

(3) 在生活用电电路中接入保险丝演示“短路”:优点是实验视觉感观效果较强,并伴随着声音,缺点是实验过程存在有安全隐患,一是电压超出安全电压,二是保险丝烧断时容易发生“飞溅”伤到学生．

笔者通过多次实验,对用蓄电池短路烧断细铜线的实验做了如下改进.

实验器材:新干电池2节,电压为12 V的蓄电池1个,额定电压为12 V的灯泡一盏,开关1个,细铜线约20 cm(用规格为4 mm2的7芯铜绞线,取其中一股),棉花适量．

实验步骤:

(1) 将细铜线的一半缠绕适量棉花并绕制螺旋状,另一半保持直条状,做成自制铜线,如图1．

(2) 将灯泡、干电池、自制铜导线和开关组成电路,闭合开关,观察灯丝发光情况(灯丝微红)和自制铜线发生的现象(无任何现象发生)．

(3) 将灯泡、蓄电池、自制铜导线和开关组成电路,闭合开关,观察灯丝发光情况(灯泡正常发光)和自制铜线发生的现象(无任何现象发生)．

(4) 将灯泡短接,闭合开关,观察灯丝的发光情况(灯丝不发光)和自制铜线发生的现象(先是直铜线发热至红炽状态保持约3s,如图2;然后棉花燃烧起来,如图3;至细铜线被烧断,如图4),断开开关．

图1

图2

图3

图4

实验的创新点:

(1) 选择了新干电池和蓄电池等不同的电源接入电路,观察灯泡的发光情况和自制铜线的发热现象,从灯泡的发光情况和自制铜线的发热现象可以间接感知到电流是有大小的.本实验中灯泡正常发光时电路中的电流比灯丝微红时的电流大,灯泡短接时电路中的电流比正常发光时的电流大．

(2) 通过选择粗细合适的铜线,延缓了短路时燃烧起火的时间,细铜线可以保持约3s的红炽状态,使学生们看清了铜线发热而至红炽状态的过程,然后引燃了棉花．实验也同时为后面“电热”的学习作好了情景上的铺垫．

参考文献：

1 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[S].北京:北京师范大学出版社，2012.

2 彭前程.义务教育教科书九年级物理[M].北京:人民教育出版社，2013.

3 廖伯琴.义务教育教科书九年级物理[M].上海:上海科学技术出版社，2013.