田國瑞

（揚(yáng)州科技學(xué)院電子工程學(xué)院 江蘇 揚(yáng)州 225009）

1 引言

物理教學(xué)是一門綜合藝術(shù)，其教學(xué)活動的基本要素有［1］：

（1）目標(biāo)；（2）內(nèi)容；（3）方法；（4）組織形式；（5）評價；（6）教師；（7）學(xué)生.

因此，可用“物理教學(xué)結(jié)構(gòu)圖”（圖1）來表示.在應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了培養(yǎng)學(xué)生形成符合大綱要求的、良好的知識－技能結(jié)構(gòu)，教師可以設(shè)計(jì)一個問題學(xué)案，把教師應(yīng)該解決的問題系統(tǒng)、全面地匯總起來，它反映的問題不僅僅停留在表面上，還能反映更深層次的問題.這樣，上課時不僅可以問學(xué)生，而且也可以回答學(xué)生的提問.

因此，教師應(yīng)該做到厚積薄發(fā).

圖1 物理教學(xué)結(jié)構(gòu)圖

2 “用惠斯通電橋測量中值電阻”的問題學(xué)案

2.1 問題學(xué)案

表1 用惠斯通電橋測量中值電阻問題學(xué)案

2.2 幾點(diǎn)說明

2.2.1 電橋平衡的調(diào)節(jié)及電橋的靈敏度

（1）電流Ig公式的推導(dǎo)及電橋平衡的調(diào)節(jié)

惠斯通電橋示意圖如圖2所示.由基爾霍夫節(jié)點(diǎn)電流定律和回路電壓定律得

圖2 惠斯通電橋示意圖

將式（1）代入式（5），式（3）代入式（6）、（7），式（1）、（2）代入式（7）得

即

式（8）×R2－式（9）×Rx得

式（8）×R3－式（9）×R4得

將式（11）、（12）代入式（10）得

討論：

（2）電橋的靈敏度

由理論可知［4］

式中SG為檢流計(jì)靈敏度，Rg＝R5.

（3）不確定度［5］

是儀器誤差引起的不確定度與電橋靈敏度引起的不確定度的合成.

2.2.2 檢流計(jì)阻尼開關(guān)的作用

（1）動力學(xué)方程

檢流計(jì)相關(guān)示意圖如圖3，4所示.

圖3 檢流計(jì)的工作原理示意圖

圖4

a.由安培定律公式dF＝I0dl×B 得

方向由左手定則確定.式中N 為線圈的匝數(shù)，B為外磁場的磁感強(qiáng)度，I0為所通電流.

產(chǎn)生的力矩

方向由右手定則確定.

產(chǎn)生的力矩

故電磁轉(zhuǎn)動力矩

彈性扭力矩

其中D 是懸絲的扭轉(zhuǎn)系數(shù).

電磁阻尼力矩

其中

所以

J 為轉(zhuǎn)動慣量.

（2）過阻尼開關(guān)可使電流計(jì)短路，它可使擺動不止的電流計(jì)的線圈立刻停下來

過阻尼

A，B 為由初始條件決定的常量.因此，當(dāng)t↑θ→α.

它也可在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用來保護(hù)電流計(jì)以免儀器受到突然沖擊時產(chǎn)生的振動［6］.

圖5 過阻尼開關(guān)示意圖

2.2.3 N，B，S，p，J 等相關(guān)參數(shù)的測定

（1）若檢流計(jì)通以電流I1，而偏轉(zhuǎn)的角度為θ1，則

（2）若外電路開路，有

測出振動周期T，就可以得到轉(zhuǎn)動慣量J.

3 討論

通過上述討論可知，只有教師的認(rèn)真?zhèn)湔n，學(xué)生的認(rèn)真預(yù)習(xí)，才能在各層次教學(xué)中使得學(xué)生“吃得了，吃得飽，吃得好”，使學(xué)生從不懂到懂，再到會，再上升到熟和巧［7］.只有心靈，才能做到手巧.

1 王維臣.現(xiàn)代教學(xué)（理論和實(shí)踐）.上海：上海教育出版社，2012.8

2 馬葭生，等.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn).上海：華東師范大學(xué)出版社，2001.63～71

3 蘇啟錄.自組惠斯登電橋測量中值電阻有關(guān)測量精確度問題探討.福州師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2000，20（6）：50～53

4 曹惠賢.普通物理實(shí)驗(yàn).北京：北京師范大學(xué)出版社，2007.166～167

5 李朝榮，等.基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.75

6 潘學(xué)軍.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（基礎(chǔ)物理部分）.北京：電子工業(yè)出版社，2006.130～232

7 梁旭.復(fù)習(xí)課的功能與目標(biāo).物理教學(xué)，2013，35（12）：35～38