劉萬強(qiáng)

(湖北省松滋市第一中學(xué),湖北松滋 434200)

初感、淺探、深究
——改進(jìn)的變壓器實(shí)驗(yàn)

劉萬強(qiáng)

(湖北省松滋市第一中學(xué),湖北松滋 434200)

變壓器在日常生活中非常普遍,也是高中物理重要的知識點(diǎn).傳統(tǒng)的變壓器演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)常只讓學(xué)生看表演,往往是教師做一做電壓比的規(guī)律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),學(xué)生在一旁觀看,或者是教師一講到底,學(xué)生一聽到底;而忽視了學(xué)生主體的思維動(dòng)機(jī)的激發(fā),學(xué)生被動(dòng)接受物理規(guī)律,教師認(rèn)為是“顯然”,可是對于學(xué)生來說,有時(shí)候卻是“漠然”.本人在實(shí)際的教學(xué)中,對該演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn),為演示過程創(chuàng)設(shè)一定的問題情境,分“初感、淺探、深究”三步實(shí)施,產(chǎn)生了很好的教學(xué)效果.

1 初步感知,構(gòu)建模型

教師準(zhǔn)備好可拆式變壓器模型,采用問題情景模式,引導(dǎo)學(xué)生觀察,讓學(xué)生了解變壓器的結(jié)構(gòu),進(jìn)行初步感知.問題情景式觀察的過程如下.

表1

2 淺層探究,生成原理

圖1

在學(xué)生了解變壓器結(jié)構(gòu)后,常常通過實(shí)驗(yàn)演示說明直流電不能通過變壓器改變電壓.若在實(shí)驗(yàn)前事先做了結(jié)論性的說明:“直流電不能改變變壓器的電壓,盡管原線圈與電源組成閉合電路,但副線圈的輸出電壓為零,現(xiàn)在老師用圖1的電路來驗(yàn)證”.當(dāng)閉合S,電壓表的指針明顯擺動(dòng),然后緩慢恢復(fù)到零.得到了與事先說明相反的現(xiàn)象,對學(xué)生的感管刺激可謂“干擾雖小,但影響很深”.

如果在實(shí)驗(yàn)前提出問題,以疑激思,效果會大不一樣.問題為:“直流電可以通過變壓器改變電壓嗎?如果將圖中的電鍵S閉合,電壓表的示數(shù)情況怎樣?請大家先思考或猜想,然后觀察實(shí)驗(yàn)”.當(dāng)出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象時(shí),就安排學(xué)生從容地利用電磁感應(yīng)知識作解釋,得出:變壓器不能改變恒定的直流電壓,可改變變化的直流電壓、交變電壓.

為強(qiáng)化印象,可作進(jìn)一步引導(dǎo):將電壓表取下,換上適當(dāng)?shù)逆u絲燈泡,閉合S瞬間,燈泡會亮一下嗎?以疑誘思,不斷為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)懸念.有的同學(xué)說亮,有的說不亮.實(shí)驗(yàn)結(jié)果是:燈不亮.請同學(xué)說有電流通過燈泡為什么不亮呢?理由是電流不是持續(xù)的、而是短暫的,又因?yàn)殒u絲發(fā)紅發(fā)光要達(dá)到一定的溫度.

請學(xué)生們想一想:將鎢絲燈泡換為“220 V,5 W”節(jié)能燈,情況如何呢?在學(xué)生們迫切知道結(jié)果前,分組討論,達(dá)成共識,各小組代表發(fā)言,可保持不同觀點(diǎn),此時(shí)老師既不作評價(jià),也不參與,這是一種“頭腦風(fēng)暴”學(xué)習(xí)法,易調(diào)動(dòng)各個(gè)學(xué)生參與討論、表達(dá)個(gè)人觀點(diǎn)的積極性和主動(dòng)性.最后演示實(shí)驗(yàn),結(jié)果與鎢絲燈泡不同,節(jié)能燈閃爍一下.

最后,請學(xué)生們想一想,直流電源保持不變,怎樣才能使電壓表的示數(shù)幾乎保持不變?學(xué)生們各抒己見,有一學(xué)生說:將電鍵S斷開、閉合、再斷開、再閉合,這樣持續(xù)反復(fù)快速進(jìn)行,教師進(jìn)行了正面的肯定和表揚(yáng).具體做一做,副線圈接交流電壓表,當(dāng)電鍵S迅速斷開、迅速閉合,手工持續(xù)進(jìn)行,交流電壓表有穩(wěn)定讀數(shù).

3 深入探究,導(dǎo)出規(guī)律

如果將S取下,換上電鈴電路,電路通斷頻率加快(如圖2).彈簧片在電鈴電路不通時(shí),跟螺絲釘?shù)募舛司o靠著.當(dāng)電鍵S1斷開時(shí),原線圈n1所在電路接通穩(wěn)定時(shí),交流電壓表示數(shù)為0.當(dāng)電鍵S1閉合時(shí),彈簧片左右振動(dòng),彈簧片與螺絲釘時(shí)觸時(shí)離,線圈n1電路時(shí)通時(shí)斷,接通和斷開瞬間有方向不變,大小變化的電流,在鐵心中產(chǎn)生周期變化的磁通量,必然在副線圈n2引起感應(yīng)電動(dòng)勢,交流電壓表有示數(shù).

實(shí)驗(yàn)時(shí)取n1=200匝,n2=1400匝,電壓表(V)示數(shù)可達(dá)10 V.

該實(shí)驗(yàn)的意義:(1)可定性說明法拉第電磁感應(yīng)定律,副線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢大小與穿過線圈的磁通量變化快慢有關(guān),從而說明與線圈的電流變化快慢有關(guān),電流變化快,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大.(2)演示時(shí)分兩步進(jìn)行:先由電鍵S控制線圈所在電路的通斷,然后換成電鈴上的振動(dòng)片控學(xué)生的創(chuàng)造性能力;線圈所在電路的電流是脈動(dòng)電流,是變化的電流,產(chǎn)生變化的磁場,在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是周期性變化的,經(jīng)測量可知,線圈兩端電壓與線圈的匝數(shù)有關(guān).制線圈所在電路的通斷.有兩點(diǎn)意義:實(shí)現(xiàn)人工控制到自動(dòng)控制,具有獨(dú)創(chuàng)性和新穎性,啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)

圖2

按照“初感、淺探、深究”改進(jìn)的變壓器實(shí)驗(yàn),以問題情景為導(dǎo)向,充分重視學(xué)生的主體地位,遵循循序漸進(jìn)、由淺入深、由表及里的認(rèn)知規(guī)律,探究過程體現(xiàn)了科學(xué)研究的思想和方法,操作方便流暢,教學(xué)效果很好.

2010-06-21)