任攀

摘 要：以“蘋果電池”趣味實(shí)驗(yàn)為例，將教學(xué)內(nèi)容以實(shí)驗(yàn)為載體，激發(fā)學(xué)生理解課堂教學(xué)內(nèi)容，融會(huì)貫通。

關(guān)鍵詞：瞬間電流；持續(xù)電流；恒定電流；電源；恒定電場(chǎng)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）6-0045-3

筆者在本次《電源和電流》一節(jié)的教學(xué)比賽中，嘗試?yán)谩疤O果電池”貫穿整個(gè)課堂，激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生對(duì)本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，取得了非常理想的效果?，F(xiàn)結(jié)合筆者的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施情況，談?wù)勛约旱臉?gòu)思和做法。

1 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本節(jié)是第二章的第一節(jié)，從教材設(shè)計(jì)上看，起到承上啟下的作用。在上一章中，學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在于靜電場(chǎng)的相關(guān)知識(shí)，而這一章的重點(diǎn)在于恒定電場(chǎng)和恒定電流。如何通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生從靜電場(chǎng)過度到恒定電場(chǎng)是教學(xué)的終極目標(biāo)。教學(xué)設(shè)計(jì)采用“蘋果電池”趣味實(shí)驗(yàn)為載體的原因在于，學(xué)生已經(jīng)在化學(xué)中學(xué)過原電池的有關(guān)知識(shí)，對(duì)化學(xué)電源已經(jīng)有了理性的認(rèn)識(shí)；其次，該實(shí)驗(yàn)?zāi)軐㈦娫?、電源的作用、恒定電流、恒定電?chǎng)等一系列教學(xué)重難點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)屬一精美實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理與化學(xué)之間微觀與宏觀的聯(lián)系，并且讓學(xué)生在生活中感受物理。體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)所倡導(dǎo)的“物理教學(xué)應(yīng)注重讓學(xué)生經(jīng)歷從生活到物理，從物理到社會(huì)的認(rèn)識(shí)過程，教師要緊密聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，從學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和已有的知識(shí)出發(fā)，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)的物理情景。”提倡把知識(shí)放到問題中，把知識(shí)放到生活中，讓學(xué)生身臨其境去體驗(yàn)、思考，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)去理解并解釋與物理有關(guān)的生活問題。

2 教學(xué)片斷

片段一：利用生活中的自然現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比創(chuàng)設(shè)問題情境。

復(fù)習(xí)鞏固并提出疑問：上一章我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了靜電場(chǎng)的相關(guān)內(nèi)容。在靜電場(chǎng)中，我們講過尖端放電的現(xiàn)象，講過在夏季天空中經(jīng)常會(huì)發(fā)生瞬時(shí)強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象，產(chǎn)生了瞬時(shí)的強(qiáng)電流，形成閃電。這美麗的場(chǎng)景往往不能延續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間就消逝了，也就是說閃電產(chǎn)生的電流是瞬時(shí)的。接下來請(qǐng)大家看一下另外一種電學(xué)現(xiàn)象。（在老師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生到講臺(tái)前用事先準(zhǔn)備好的蘋果、銅片和鋅片，演示使用的靈敏電流計(jì)以及導(dǎo)線若干等物理元件做蘋果電池實(shí)驗(yàn)，并讓大家觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。）

提問并創(chuàng)設(shè)思考情境：

師：閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？說明了什么？

生：靈敏電流計(jì)的指針有所偏轉(zhuǎn)，而且持續(xù)偏轉(zhuǎn)，說明電路中有電流產(chǎn)生，而且該電流是持續(xù)的。

師：同樣是放電，為什么能量巨大的雷電中的電流是瞬時(shí)的，而小小的蘋果卻能產(chǎn)生持續(xù)的電流呢？我們首先要從電流的形成說起。

反思與感悟：由生活中的物理現(xiàn)象和蘋果電池趣味實(shí)驗(yàn)為引導(dǎo)，提出疑問，水到渠成地引出接下來的課程內(nèi)容，并極大地提高了學(xué)生的求知欲。

片段二：電學(xué)模型與生活中實(shí)驗(yàn)對(duì)比得出結(jié)論。

師：有A、B兩個(gè)小球，分別帶等量的正負(fù)電荷，現(xiàn)在用一根導(dǎo)線將兩個(gè)球體連接起來，請(qǐng)問導(dǎo)線中會(huì)產(chǎn)生電流嗎？產(chǎn)生電流的原因是什么？這個(gè)電流會(huì)持續(xù)很久嗎？

生：當(dāng)導(dǎo)線連接兩小球后，導(dǎo)線中會(huì)產(chǎn)生電流。產(chǎn)生電流的原因在于兩球之間存在電勢(shì)差。

電流不會(huì)持續(xù)很久，原因在于：隨著時(shí)間的推移，電荷的運(yùn)動(dòng)使兩球的電勢(shì)差逐漸縮小，最后直至沒有電勢(shì)差。

師：那如果想讓兩球之間產(chǎn)生持續(xù)的電流應(yīng)該怎么辦呢？為了弄明白這個(gè)問題，我們不妨看一個(gè)類似的例子。

師：我們可以看出，開始時(shí)，A容器的水勢(shì)要高于B容器。若此時(shí)，用一個(gè)管子從底部將A、B兩容器連接以后，A中的水勢(shì)會(huì)下降，而B中的水勢(shì)會(huì)上升，在管子中會(huì)形成水流。但是隨著時(shí)間的推移，當(dāng)A、B中的水勢(shì)相等以后，水流將消失。大家想一想，如果要想使水管中有持續(xù)的水流，我們可以采取什么方法？

生：可以在A、B之間加上抽水機(jī)，或者用舀子將B中的水不斷舀到A中。

師：你們這樣做的根據(jù)是什么呢？

生：A、B間之所以產(chǎn)生水流是因?yàn)樗畡?shì)差的原因，所采取的措施一定是要使A、B之間保持一定的水勢(shì)差才行。

師：其實(shí)要想使A、B兩帶電球之間的導(dǎo)線上產(chǎn)生持續(xù)電流的原理也是一樣的。A、B球之間之所以能夠產(chǎn)生電流是因?yàn)锳、B兩球之間存在電勢(shì)差的緣故。我們也可以在A、B 之間加上一個(gè)裝置，來不斷將到達(dá)A球的自由電子搬運(yùn)到B球，從而使兩者之間產(chǎn)生持續(xù)的電勢(shì)差，兩球之間就會(huì)有持續(xù)的電流，這種搬運(yùn)電荷的裝置就是電源。

提問：在我們剛才的“水果電池”實(shí)驗(yàn)中，是什么充當(dāng)電源呢？

回答：蘋果。

學(xué)生在化學(xué)中有了電化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)，易理解蘋果內(nèi)部發(fā)生的是電化學(xué)反應(yīng)，蘋果在電路中起著電源的作用。

反思與感悟：電源這個(gè)概念對(duì)于絕大多數(shù)學(xué)生來說較為抽象。高中階段學(xué)生正處于抽象思維的發(fā)展階段，教師不應(yīng)要求學(xué)生機(jī)械的記憶。 第二部分則通過舉例抽水機(jī)的作用進(jìn)行類比，再及時(shí)地將其“返回”到具體事例中，使抽象的東西“物化”，加深對(duì)電源概念的理解。

片段三：類比靜電平衡知識(shí)分析導(dǎo)線中的電場(chǎng)。

師：導(dǎo)線內(nèi)很快形成了沿著導(dǎo)線方向的電場(chǎng)。其實(shí)，導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定（此時(shí)形成的是恒定電場(chǎng)）。

給出恒定電場(chǎng)的概念：由穩(wěn)定的電荷分布激發(fā)出來的電場(chǎng)。

教師點(diǎn)撥： “恒定電場(chǎng)”中“恒定”指的是動(dòng)態(tài)平衡。

類比：教室前門出人，后門進(jìn)人，總?cè)藬?shù)不變。

恒定電流概念：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流。

恒定電流的形成： 金屬中的電子在穩(wěn)恒電場(chǎng)的作用下做定向運(yùn)動(dòng)，與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子發(fā)生碰撞，使定向運(yùn)動(dòng)的粒子速率減小，使得平均速率保持不變，形成恒定電流。

電流強(qiáng)度： 簡(jiǎn)稱電流，表征電流強(qiáng)弱的物理量，符號(hào)I，定義式：I=q/t（比值定義法）。類比：v=x/t。I單位：安培，符號(hào)：A。（其他常用單位：毫安（mA）、微安（μA）。單位換算：1 mA=10-3 A，1 μA=10-6 A。

電流的方向： 規(guī)定電流的流向（方向） 為正電荷定向移動(dòng)的方向，則與負(fù)電荷定向移動(dòng)方向相反。

片段四：根據(jù)所學(xué)知識(shí)解釋“蘋果實(shí)驗(yàn)”現(xiàn)象。

再次演示“蘋果實(shí)驗(yàn)”，著重讓同學(xué)觀察指針的位置是否固定。根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度固定的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同學(xué)們易于得到此電路中的電流為“恒定電流”。并試圖讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)解釋為什么此時(shí)產(chǎn)生的是“恒定電流”。老師可從原電池—電荷分布穩(wěn)定—恒定電場(chǎng)—恒定電勢(shì)差—恒定電流的思維步驟進(jìn)行引導(dǎo)。

回答：根據(jù)化學(xué)中的原電池反應(yīng)，電路中正負(fù)兩極得失電子平衡，由此穩(wěn)定的電荷分布所激發(fā)的電場(chǎng)也是穩(wěn)定的，即恒定電場(chǎng)，這樣就形成正負(fù)極之間穩(wěn)定的電勢(shì)差，繼而產(chǎn)生“恒定電流”。

根據(jù)以上可知，一個(gè)生活中的趣味實(shí)驗(yàn)將本節(jié)課所學(xué)的重難點(diǎn)知識(shí)全部貫穿起來，讓整個(gè)課堂知識(shí)緊密地銜接起來，成為一個(gè)系統(tǒng)。

反思與感悟：理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合是高中物理課程教學(xué)效率提升的有效方法。輔助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)所用的都是簡(jiǎn)單、常見的材料和儀器，既能夠起到多元化實(shí)驗(yàn)資源構(gòu)建的作用，還能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)物理規(guī)律探究的求知欲和積極性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用是在學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有所了解的前提下加深物理事物變化規(guī)律的理解和記憶。而不同學(xué)科知識(shí)之間的交融又可大大提高學(xué)生的知識(shí)系統(tǒng)性以及學(xué)習(xí)興趣?，F(xiàn)代高中物理學(xué)科教學(xué)要求標(biāo)準(zhǔn)隨著素質(zhì)教育的推行和新課程改革的提出而有所提高。傳統(tǒng)物理課堂教學(xué)將教學(xué)重點(diǎn)放在了知識(shí)的傳授方面，而如今，學(xué)生自主創(chuàng)新、自主探究等綜合能力的培養(yǎng)才是課程教學(xué)的關(guān)鍵所在。因此，高中物理教師應(yīng)該對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高重視，對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)和實(shí)踐進(jìn)行強(qiáng)化。

片段五：類比車流講解電流的微觀表達(dá)式。

設(shè)某導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，導(dǎo)體的橫截面積為S，自由電荷定向移動(dòng)速率為v，自由電荷的電荷量為q，得I=qnSv。

反思與感悟：類比法的應(yīng)用能夠大大降低初中階段在物理學(xué)習(xí)方面的難度，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)其養(yǎng)成一種科學(xué)探究的思維。運(yùn)用類比法能夠較好地培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想能力，使得學(xué)生經(jīng)歷自然到科學(xué)探索的探究過程。同時(shí)，它大大增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性，降低了學(xué)習(xí)難度。對(duì)于高中階段的學(xué)生來說，他們的生活經(jīng)驗(yàn)相對(duì)而言比較豐富，對(duì)于許多自然現(xiàn)象的發(fā)生都比較熟悉。從這些熟悉的事物當(dāng)中選取一些較為具體的形象，來作為電學(xué)中抽象事物的類比，這樣做有助于學(xué)生深刻理解有關(guān)概念以及規(guī)律，促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)更為高效的進(jìn)行。

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（欄目編輯 陳 潔）