1 教學(xué)啟示

閉合電路知識(shí)對(duì)高學(xué)生學(xué)習(xí)是一大飛躍，其中電動(dòng)勢的理解對(duì)學(xué)生是一大難點(diǎn)，內(nèi)、外電路的電勢降落對(duì)教學(xué)是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，盡管教材上用了內(nèi)外電路電勢降落的示意式圖線（圖1）和兒童滑梯的比喻式情景（圖2），但教學(xué)中學(xué)生仍覺得十分抽象，教師也苦無良策，只能按常規(guī)講解再講解，要學(xué)生想象再想象，結(jié)果教師紙上談兵，一臉無奈，學(xué)生霧里看花，一頭霧水，只好在日后教學(xué)中慢慢的補(bǔ)救。試想：如果能把閉合電路充分解剖，用實(shí)物實(shí)景直觀展示出內(nèi)、外電路的電勢降落和其動(dòng)態(tài)的工作狀態(tài)，那么既消除了學(xué)生的神秘感又激發(fā)了學(xué)生的探究欲，使教學(xué)具體而生動(dòng)，使知識(shí)實(shí)際而清晰。為此我設(shè)計(jì)制作了閉合電路電勢降落的動(dòng)態(tài)演示儀。

2 實(shí)驗(yàn)裝置

2.1 原理圖如圖3

用廢舊的電瓶車電池與電阻絲組成閉合電路，用示波器對(duì)閉合電路的電勢進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示。

2.2 器材選用

①鉛酸蓄電池，稀硫酸濃度40%，體積約

1 300ml，正極鉛板5塊，負(fù)極鉛板（海綿狀鉛）6塊，充電24小時(shí)，電壓約為2.18V。

②電阻絲選用鐵鉻合金絲φ=0.3mm，長度l=18cm，電阻約為4.5Ω。

③J2459型學(xué)生示波器，掃描范圍10kHz~100kHz之間，衰減1 000檔。

④銅片1cm，滑管選用PVC管φ16mm，長13.5cm，槽寬1cm。

3 展示現(xiàn)象

3.1 零電勢顯示

y輸入接圖3中的Q點(diǎn)，調(diào)節(jié)示波器出現(xiàn)圖4，即選取Q點(diǎn)電勢為零，代表電勢的圖線位置見圖4的亮線（以下簡稱電勢線）。

3.2 電動(dòng)勢的效果展示

y輸入接A，電勢線迅速升高至圖5位置，這充分顯示出電動(dòng)勢的效果。

3.3 外電路電勢降落的展示。y輸入接C并向右逐漸滑動(dòng)可動(dòng)導(dǎo)線夾，可看到電勢線逐漸向下平移，很直觀地展示出外電路的電勢降落情景，滑動(dòng)至B時(shí)電勢線的位置見圖6。

3.4 內(nèi)電路中的高電勢點(diǎn)顯示。y輸入接P即為內(nèi)電路中的最高電勢點(diǎn)，可看見電勢線的位置升高至如圖7。

3.5 內(nèi)電路中電勢降落展示。y輸入接P并逐漸向左移動(dòng)P可看見電勢線逐漸向下平移，直觀地展示出內(nèi)電路的電勢降落情景，當(dāng)移至Q附近，電勢線位置見圖8，返回至圖4的位置。

3.6 若輔以定量的電勢降落數(shù)據(jù)記錄，即還可驗(yàn)證E=U+U′的結(jié)論。

4 主要特點(diǎn)

4.1 把閉合電路電勢降落的全景全貌直觀地、動(dòng)態(tài)地顯示出來。

4.2 將內(nèi)電路的電勢變化，電勢高低，內(nèi)電壓的極性解剖式地暴露出來。

4.3 學(xué)生對(duì)電源的工作狀態(tài)和對(duì)電動(dòng)勢的物理意義的認(rèn)識(shí)由神秘而抽象變?yōu)楦行远唧w。

4.4 可以定量驗(yàn)證電動(dòng)勢等于內(nèi)、外電路上電壓之和的結(jié)論。

(欄目編輯王柏廬)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。