初中物理基本物理量测量课的教学策略研究

朱晓娟

【摘要】在初中物理实验教学中，常见的一种实验形式为测量基本物理量。本文以初中九年級“电流的测量”为例进行教学实践，该案例展示了在测量基本物理量实验课中的一般教学策略：明确测量物理量、认识测量工具以及掌握读数方法。

【关键词】基本物理量测量;初中物理;电流

物理课程是一门以实验为基础的学科，实验课是物理教学的重要组成部分。初中物理教学应注意让学生通过观察、操作、体验等方式学习科学知识和科学方法[1]。在初中物理实验教学中，常见的一种实验形式为测量基本物理量的实验。本文以人教版九年级第15章第4节“电流的测量”为例，探讨优化基本物理量测量类实验课的教学策略。

一、明确测量物理量

演示实验：教师出示电路示教板，同时演示电路中分别用一节电池和两节电池作为电源的电路，让学生比较两种情况下串联在电路中一盏小灯泡的亮度。

教师提问：为什么两个电路中小灯泡的亮度会不同？

学生回答：两个电路中通过小电灯的电流不同。

教师提问：大家看到电流了吗？什么是电流呢？

类比引入：教师应用水轮机的动画，利用“定向移动的水会形成水流”来帮助学生建立“电荷的定向移动形成电流”的概念，并指出两个电路中电灯亮度的不同代表了电流有强弱，引入表示电流强弱的物理量——电流强度。

获取知识：教师指导学生阅读课本，学生自主获得与电流相关的知识，例如电流的符号、单位及换算。

生活应用：教师展示一些生活中常见电器的电流值，例如手电筒中的电流约为200mA，家用电冰箱的电流约为1A……

设计意图：电流是初中学生第一个要学习和测量的电学物理量，在测量这一物理量之前，教师应帮助学生建构电流这一概念。由于看不见、摸不着，电流是一个相对抽象且缺乏生活经验的概念，而初三学生的抽象思维能力还有待加强[2]，因此需要教师为学生提供充足的感性材料。本节课通过两个电路中小灯泡的亮度不同来引导学生将所观察的现象与电流概念相联系，在此基础上创设水轮机的动画情境，利用类比法让学生通过生活经验“水流的流动推动水轮机的转动”与“电流的流动导致灯泡发光”进行类比，将“水流越快，水轮机转速越快”与“电流越大，灯泡亮度越大”相类比，从而有效帮助学生建构概念。在此基础上，让学生自主获得测量物理量的相关知识：物理量的符号、单位及其换算。以上知识适用于其他物理量的测量，有利于学生知识的迁移。

二、认识测量工具

联系旧知：教师结合学生已学过的一些测量工具，如长度测量工具尺子、时间测量工具秒表、质量测量工具天平等，从而引出电流强度的测量工具——电流表。

认识电流表：教师指导学生结合电流表实物、说明书和课本来观察和认识电流表，并鼓励学生记录下电流表与以往测量工具不同的内容以及不能理解的内容。

学生提问1：之前所用的开关、灯泡均只有两个接线柱，电流表为什么有三个接线柱？

学生提问2：电流表的刻度盘上有两排刻度，究竟读哪一个？

学生提问3：电流表为什么要与被测量的用电器串联而不是并联，可不可以并联？

学生提问4：电流表为什么不能直接接在电源的两端？

指导观察：针对学生提出的问题1、2，教师指导学生继续观察电流表的外部结构——接线柱、刻度盘、指针，特别是接线柱的颜色和标注内容，学生发现三个接线柱中一个标有“﹣”，即为负接线柱，另外两个接线柱上标有“0.6”“3”的字样，应为正接线柱。教师继续引导学生将刻度盘上的两排刻度的量程与接线柱上的数字进行对比，学生立刻将二者联系起来：若选用“0.6”作为正接线柱，则所用量程为0～0.6A;若选用“3”作为正接线柱，则所用量程为0～3A。此时教师强调，在接线时电流从正接线柱流入，经过电流表后从负接线柱流出。

实验尝试：针对学生提出的问题3、4，教师让学生尝试将电流表并联接到某一用电器上，例如灯泡的两端，并要求学生在未知实验结果前，采用试触的方法且选择大量程以免损坏实验仪器。学生在实验过程中发现电流表试触并联在小灯泡两端的瞬间，小灯泡熄灭，电流表示数超过最大量程。教师引导学生分析这一现象，并与以前所学知识“绝对不允许将导线直接接到电源两端”进行联系，学生得出：电流表就相当于一个能显示电流大小的导线，所以其并联到小灯泡两端后，小灯泡短路了;若电流表直接接在电源两端，电流表也就短路了。

比较异同：教师引导学生进一步总结电流表与以往所学测量工具的异同，学生指出测量仪表都有零刻度、量程和分度值，但电流表有两个正接线柱，对应两个不同的量程以及分度值。

设计意图：学生在学习电流表这一测量仪器时，已经学过刻度尺、温度计、天平等基本测量工具，因此教学中应注重让学生对照实物和教材进行自主学习，在观察和比较中提出问题，培养学生的批判质疑精神。针对学生所提出的问题，教师并未回避，而是引导学生掌握观察的一般方法，并让学生采用“试误”认知冲突的方法体验将电流表并联在小灯泡上的后果，增强学生的感性认识和分析问题的能力。在此基础上，通过比较的方法，引导学生将电流表与以往所学测量工具进行对比，充分利用学生的前认知，发展对新事物的认识和理解，形成一致的思维方式。

三、掌握读数方法

联系旧知：教师引导学生回顾刻度尺、温度计等的读数方法，学生总结出以往测量工具的读数方法与步骤，找到零刻度线，认识量程，判断分度值，注意单位。

方法进阶：教师继续引导学生将方法迁移到电流表的读数上，学生发现在使用电流表时还需要增加两个步骤：确认使用电流表的量程，且不同量程的分度值不同，“0～0.6A”一个大格为0.2A，一个小格为0.02A;“0～3A”一个大格为1A，一个小格为0.1A;选择合适的正接线柱，被测电流不要超过电流表的量程。

学生提问：如何选择电流表的量程呢？

实验体验：教师引导学生按照教科书甲图的连接方式，测量电路中的电流，并且要求学生采用不同量程，并采用试触的方法以保证用器的安全。

得出结论：学生发现在电流大小不确定的情况下，可以通过试触来估计电流的大致范围，从而最终决定所选择的量程。

教师提问：当电路中的电流大约为0.2A时，我们选择不同量程时，读数会得到相同结果吗？我们应该选择哪一个量程更佳呢？

分析讨论：学生读数发现不同量程得到的结果分别是0.2A、0.22A，并分析得出产生不同的原因为分度值不同，即精度值不同。当电路中的电流约为0.2A时，应该优选“0～0.6A”的量程。教师指出，在电流表测量电流时通常应使测量值接近仪表的满量程，相对误差才会比较小。

设计意图：在读数中注重对读数方法的强调，特别关注了学生前后知识的联系和发展，发挥学生的主观能动性。学生在实践和思考过程中，发现电流表读数和以往测量仪器的不同，并提出问题，有利于学生在今后学习中利用这一方法理解电压表、万用电表等仪表的读数。

四、结束语

实验课是物理教学的重要部分，优化学生实验教学是提升学生物理核心素养的有效途径之一[3]。初中物理教学中所涉及的基本测量工具有：刻度尺、秒表、温度计、量筒、天平、弹簧测力计、电流表、电压表等，在这类实验课的教学中，教师可以引导学生首先阅读测量工具的说明书或教材，明确测量的物理量，包括物理量的符号、单位和单位转换，接着帮助学生认识测量工具，确定测量工具上的零刻度、量程、分度值，并掌握测量工具的读数方法。学生只有掌握了使用各种测量工具的流程和方法，才能将其迁移到高中乃至生活中更多的测量仪表中，例如万用电表、电能表等，从而提升学生的思维方式和实验能力。

【参考文献】

[1] 陈培凤，及卫新.深度備课：初中物理实验教学中发展学生核心素养的策略[J].物理教师，2019，40（2）：23-26.

[2] 黄华.《电流和电流表的使用》教学深层探析[J].中学物理教学参考，2014，43（11）：25-26.

[3] 俞丽萍.优化学生实验教学，提升核心素养[J].物理教师，2018，39（2）：21-24.