楊 雷

(江蘇省豐縣初級(jí)中學(xué)，江蘇 豐縣 221700)

實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合 探究串聯(lián)電路總電阻特點(diǎn)

楊 雷

(江蘇省豐縣初級(jí)中學(xué)，江蘇 豐縣 221700)

實(shí)驗(yàn)探究和理論研究是獲取物理知識(shí)的兩條重要途徑，兩條途徑并不是平行的，而是相輔相成的.在中學(xué)物理教學(xué)中，教師若能把實(shí)驗(yàn)探究和理論研究有效地融合，將有助于提高學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力.本文以研究串聯(lián)電路總電阻特點(diǎn)為例，淺談把實(shí)驗(yàn)與理論有效融合的實(shí)施策略.

串聯(lián)電路；實(shí)驗(yàn)探究；理論研究；融合

1956年楊振寧和李政道對(duì)傳統(tǒng)科學(xué)觀念提出大膽質(zhì)疑，他們認(rèn)為在β衰變過(guò)程中宇稱(chēng)不守恒.該理論是否正確？唯一的路徑是通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證.于是他們找到實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家吳健雄，吳健雄立即領(lǐng)導(dǎo)她的小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn).經(jīng)過(guò)不懈努力，終于通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明β衰變過(guò)程中宇稱(chēng)不守恒，這是實(shí)驗(yàn)與理論完美融合、相得益彰的具體事例.

中學(xué)物理教學(xué)應(yīng)遵循理論聯(lián)系實(shí)際的原則，將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互滲透，使學(xué)生利用理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)理解理論，這樣手腦并用有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).本文以研究串聯(lián)電路總電阻特點(diǎn)為例，與同行探討.

1 提出問(wèn)題

圖 1

如圖1所示電路，定值電阻R1和R2組成串聯(lián)電路，那么這兩個(gè)電阻串聯(lián)接入電路的總電阻與這兩個(gè)電阻有什么關(guān)系？在其他因素相同的情況下，導(dǎo)體越長(zhǎng)電阻越大.R2和R1串聯(lián)，相當(dāng)于增加了R1的長(zhǎng)度.由此聯(lián)想到兩電阻串聯(lián)之后的總電阻是否等于兩電阻之和呢？下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)方面進(jìn)行研究.

2 實(shí)驗(yàn)探究串聯(lián)電路的總電阻的特點(diǎn)

(1) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模捍?lián)電路的總電阻與各串聯(lián)電阻之間的關(guān)系.

(2) 實(shí)驗(yàn)器材：干電池兩節(jié)，5Ω、10Ω和15Ω定值電阻各一個(gè)，電流表、電阻箱各一只，導(dǎo)線若干.

(3) 實(shí)驗(yàn)步驟：

① 按圖2連接實(shí)物圖.

② 閉合開(kāi)關(guān)，記錄電流表的示數(shù)為I.

③ 把圖3虛線框內(nèi)R1和R2串聯(lián)部分作為一個(gè)整體，用電阻箱替代，改接后電路如圖4所示.

④ 然后閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值使電流表的示數(shù)仍為I，讀出此時(shí)電阻箱的阻值R，記錄在表1中.

表1

⑤ 更換其它阻值的電阻串聯(lián)繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

(4) 數(shù)據(jù)分析:當(dāng)R1和R2串聯(lián)接入電路時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)電路中的電流為I；當(dāng)用電阻箱替代R1和R2串聯(lián)部分時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)電路中的電流仍為I.這說(shuō)明電阻箱此時(shí)對(duì)電流的阻礙作用和R1和R2串聯(lián)對(duì)電流阻礙作用相同，我們就可以認(rèn)為此時(shí)電阻箱阻值R是R1和R2串聯(lián)的總電阻.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體電阻之和.

3 理論研究串聯(lián)電路的導(dǎo)體總電阻的特點(diǎn)

如圖5所示，設(shè)兩串聯(lián)電阻值分別為R1和R2，兩端的電壓分別為U1和U2，電路中的電流為I，通過(guò)R1和R2的電流分別為I1和I2.根據(jù)串聯(lián)電路中的電壓和電流的特點(diǎn)可知：I=I1=I2，U=U1+U2.由歐姆定律可得：U1=I1R1，U2=I2R2.

如圖6所示，用R替代R1和R2串聯(lián)部分后電路中的電流仍為I.由歐姆定律變形表達(dá)式可得：U=IR，IR=I1R1+I2R2，R=R1+R2.上式表明：串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體電阻之和.

由此可見(jiàn)，由實(shí)驗(yàn)探究和理論研究?jī)煞N教學(xué)方式可以達(dá)到殊途同歸的教學(xué)目的.實(shí)驗(yàn)探究有利于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度.理論研究要求學(xué)生從某個(gè)或某些物理規(guī)律出發(fā)，通過(guò)數(shù)學(xué)公式的邏輯推導(dǎo)，可以得出更多有用的結(jié)論，鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力.如果把實(shí)驗(yàn)探究和理論研究相互融合，將更有利于學(xué)生能力的培養(yǎng).

劉炳昇，李容．義務(wù)教育教科書(shū) 物理九年級(jí)上冊(cè)[M]．南京：江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社，2015.