沙強(qiáng)鋒

摘要：本文結(jié)合滑動變阻器教學(xué)，從概念形成的多樣性、解題方法的靈活性、方案設(shè)計(jì)的選擇性等方面討論如何培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。

關(guān)鍵詞：滑動變阻器；發(fā)散性思維

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-6148(2009)6(S)-0008-3

發(fā)散性思維是一種從不同方向、角度和途徑去設(shè)想，探求多種過程和答案，最終使問題獲得解決的思維方法。培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力是物理教學(xué)的目標(biāo)之一。如何培養(yǎng)，這需要教師在課堂教學(xué)中善于從問題入手，尋求發(fā)散點(diǎn)，為學(xué)生的思維發(fā)散提供條件和創(chuàng)設(shè)情境，同時把握時機(jī)，對學(xué)生有效地激發(fā)和引導(dǎo)。

變阻器是電學(xué)中的重要器材，電路中很多物理量的變化都與變阻器有關(guān)，它也是初中物理教學(xué)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。下面以變阻器相關(guān)問題為例淺談?wù)勅绾闻囵B(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維能力。

1 概念形成的多樣性

物理概念的形成都有一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生知道電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，影響導(dǎo)體電阻大小的因素有材料、長度、橫截面積和溫度。在此學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，教師引發(fā)學(xué)生思考下列問題：

問題1：電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，一個導(dǎo)體的電阻能否發(fā)生變化？

回答“不變化”的學(xué)生認(rèn)為，某個導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫度是確定的，因而其電阻不變?；卮稹白兓钡膶W(xué)生認(rèn)為，既然電阻與材料、長度、橫截面積和溫度有關(guān)，只要其中一個因素改變，電阻就會發(fā)生變化。

教師首先肯定這兩種說法的正確性，因?yàn)樗麄兛紤]問題的出發(fā)點(diǎn)不同。然后教師進(jìn)一步指出，人們根據(jù)需要制造出了兩種不同的元件：定值電阻和變阻器。

問題2：要想制造變阻器，可以從哪些方面考慮改變電阻？

學(xué)生會想到材料、長度、橫截面積和溫度這四個方面。教師引導(dǎo)進(jìn)一步：假如讓你來設(shè)計(jì)，怎樣從這四個方面改變導(dǎo)體的電阻？學(xué)生經(jīng)過討論設(shè)計(jì)了改變電阻的不同方法。教師點(diǎn)評哪種方法容易改變電阻，然后經(jīng)過列舉和修正，總結(jié)出：改變導(dǎo)體長度最方便。教師接著提問：要改變一個導(dǎo)體電阻，怎樣才能做得小巧，方便操作？要求學(xué)生開動腦筋，設(shè)計(jì)解決方案，確定幾種較為合理的制作方法。最后，教師向大家展示幾種變阻器，進(jìn)一步通過比較討論變阻器的構(gòu)造。

問題3：電流表、電壓表能讀出電路中的電流和電壓，有儀器能直接讀出接入電路的電阻嗎？能測出電路或電器的電阻嗎？

在學(xué)過串聯(lián)電路的電阻之后，結(jié)合滑動變阻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，學(xué)生很快便想像出了電阻箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路。盡管初中未要求學(xué)習(xí)歐姆表的原理，但教師可引導(dǎo)學(xué)生適當(dāng)了解它的結(jié)構(gòu)和原理，為高中學(xué)習(xí)歐姆表打下基礎(chǔ)。

因此，作為物理教師，對任何一個物理概念、規(guī)律的形成過程都應(yīng)深入研究，設(shè)計(jì)出的問題應(yīng)具有啟發(fā)性、思考性和多樣性。

2 解題方法的靈活性

例題 如圖1所示，當(dāng)滑片P向下滑的過程中，電流表○A和電壓表○V的變化情況是( )

A．○A表的讀數(shù)變大，○V表的讀數(shù)變大

B．○A表的讀數(shù)變大，○V表的讀數(shù)變小

C．○A表的讀數(shù)變小，○V表的讀數(shù)變大

D．○A表的讀數(shù)變小，○V表的讀數(shù)變小

本題是一道常見的電路狀態(tài)變化題，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生多角度分析電路中電流表與電壓表示數(shù)的變化。

方法1：教師首先指導(dǎo)學(xué)生掌握最基本的方法: 滑片P向下滑,連入電路的電阻減小，根據(jù)歐姆定律，電路中的電流增大，由U1=IR₁知，R₁兩端電壓增大，根據(jù)U2=U總-U1可知，R₂兩端電壓減小。

方法2：啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用串聯(lián)電路的分壓關(guān)系判定。由U1/U2=R₁/R₂可知，R₂變小,R₁不變,R₂兩端分配的電壓變小。

方法3： 再運(yùn)用極端法判定。 當(dāng)滑片P向下滑時,若滑至最下端,電壓表被短路,示數(shù)為零,故電壓表示數(shù)變小。

以上多種方法拓寬了學(xué)生的思路，培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散性思維。下題是上述問題的延伸：

某同學(xué)用圖2所示的電路研究電流跟電阻的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)A、B兩點(diǎn)間的電阻由5Ω更換為10Ω后，他下一步的操作是( )

A．記錄電流表和電壓表的示數(shù)

B．將變阻器滑片向左移動

C．將變阻器滑片向右移動

D．增加電池的數(shù)目

學(xué)生若沒有掌握上述方法,解決這道題是有難度的。教師可引導(dǎo)學(xué)生這樣分析：定值電阻由5Ω更換為10Ω后,該電阻兩端的電壓增大，而該實(shí)驗(yàn)要求探究電路中電流跟電阻的關(guān)系,因此需控制電壓,現(xiàn)在定值電阻兩端的電壓增大了，應(yīng)降下來，將滑動變阻器阻值調(diào)大，變阻器兩端的電壓也就增大了，那么定值電阻兩端的電壓便減小了，故滑片應(yīng)向右移動。還可以這樣考慮：換為10Ω后,電路中的電流減小了，滑動變阻器兩端的電壓減小了，定值電阻兩端的電壓增大了，應(yīng)調(diào)小，故應(yīng)將變阻器滑片向右移動。

3 方案設(shè)計(jì)的選擇性

例題 利用如下器材:電池組、電壓表、電阻箱和滑動變阻器各一個、開關(guān)兩個、導(dǎo)線若干,請?jiān)O(shè)計(jì)一個方案,測量一個未知電阻的阻值。

本題解決方案較多，需引導(dǎo)學(xué)生多角度思考，故可選定一種思路作為突破口，以有效解決問題。下面給出幾種典型的方案。

方法1：利用串聯(lián)分壓原理。將滑動變阻器和待測電阻串聯(lián)，移動電壓表分別測定它們兩端的電壓。具體步驟為:

①將待測電阻R瓁和滑動變阻器R0串聯(lián)接到電源兩端；

②將滑動變阻器阻值調(diào)到最大值為R0,用電壓表測出兩端電壓為U0；

③用電壓表測出R瓁兩端電壓為U瓁

由U0R0=U瓁R瓁得R瓁=U瓁U0R0。

方法2：利用串聯(lián)分壓原理。將滑動變阻器和待測電阻串聯(lián)，移動滑動變阻滑片測R瓁兩次電壓。具體步驟為：

① 將滑動變阻器阻值滑到最大值，記下電壓表示數(shù)為U瓁；

② 將滑動變阻器阻值滑到最小值，記下電壓表示數(shù)為U總；

則R瓁=U瓁U總-U瓁R0。

方法3：利用短路和串聯(lián)分壓原理。將滑動變阻器和待測電阻串聯(lián)，通過斷開和閉合開關(guān)測兩次電壓，如圖5所示。具體步驟為：

① 將滑動變阻器的滑片滑到最大值，只閉合S，記下電壓表示數(shù)為U瓁；

② 再閉合開關(guān)S1，記下電壓表示數(shù)為U總；

則R瓁=U瓁U總-U瓁R0。

方法4：利用等效替代法?；瑒幼冏杵骱碗娮柘渑浜鲜褂?，電壓表并在R瓁和R0兩端，如圖6所示。具體步驟為：

①只閉合S1，將滑動變阻器的滑片由最大值調(diào)至適當(dāng)位置，記下電壓表示數(shù)為U0；

②斷開S1,閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱,使電壓表示數(shù)仍為U0，讀出電阻箱的示數(shù)為R0；

則R瓁=R0。

方法5：利用等效替代法?；瑒幼冏杵骱碗娮柘渑浜鲜褂茫妷罕聿⒃诨瑒幼冏杵鲀啥?，如圖7所示。步驟與方法4相同。

方法6：利用等效替代法?；瑒幼冏杵骱碗娮柘渑浜鲜褂?，電壓表并在滑動變阻器兩端，如圖8所示。具體步驟為：

①只閉合S2，將滑動變阻器的滑片由最大值調(diào)至適當(dāng)位置，記下電壓表示數(shù)為U0；

②斷開S2,閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)電阻箱,使電壓表示數(shù)仍為U0，讀出電阻箱的示數(shù)為R0；

則R瓁=R0。

以上多種方法都使問題得到了解決，但實(shí)際上，在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維能力的過程中會遇到很多障礙。一方面，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生多角度、多方位地尋找解決問題的途徑；另一方面，還要敢于讓學(xué)生體驗(yàn)失敗，學(xué)會反思，從而尋求思維的突破，這樣才能真正地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力。

(欄目編輯趙保鋼)