龔俊
摘 ?要:滑動變阻器是中學八大基本器材之一,其屬于非測量的工具,在初中物理教學中發(fā)揮著重要的作用。其工作原理即為對接入電路的電阻絲長度進行調節(jié),最終達到改變電阻的目的。在初中物理實驗中,通過對滑動變阻器的科學運用可以得到事半功倍的效果。所以,本文對滑動變阻器在初中物理實驗教學中的應用方法進行探討,希望可以促進初中物理教學有效性的全面提升。
關鍵詞:滑動變阻器;有效性;初中物理;實驗教學
電學是初中物理教學中的重要組成部分,占據(jù)較大的比例,并且抽象難懂,因此,是教學的重難點。在教學中會用到許多儀器,例如電壓表、電流表與變阻器等。其中,滑動變阻器的運用十分頻繁,發(fā)揮著重要的應用價值。因此,教師就要為學生詳細地講解滑動變阻器的結構與功能,并且使得學生掌握熟練操作的方法與技巧,要對電路進行正確的連接,在此基礎上順利完成開展實驗操作。
一、滑動變阻器的選用原則
第一,安全性良好。首先,要確?;瑒幼冏杵鞅旧淼陌踩?,另外也要保證被控電路的安全。如果滑動變阻器的電流太大,那么就會導致導線被燒壞。因此,通常都會將其額定參數(shù)標為額定電流。在實際使用中,要確保導線上的最大電流都小于額定值。此外,在滑片移動的過程中,要確保電路的電流以及電壓均小于電路中電器工作的額定值。
第二,覆蓋性良好。要確保滑動變阻器的滑片在移動過程中,電路參數(shù)的改變動態(tài)范圍可以充分覆蓋電路正常工作的設計標準,這樣才可以確保操作的安全性與穩(wěn)定性。
第三,調控線性良好。如果滑動變阻器具有良好的調控線性,那么就能夠便捷地調節(jié)電路,電表的指針相對較為穩(wěn)定,可以準確、快速地讀出數(shù)值,而且小燈泡也可以逐漸變亮。伴隨滑片的移動,電壓與電流也會發(fā)生平穩(wěn)的變化。
二、滑動變阻器在初中物理實驗教學中的應用
(一)在電路保護中的應用
通過I=U/R能夠獲知,在電源的電壓保持恒定時,電路的總電阻與電流具有反比例關系。在此狀況下,電路中的電流表等元件就可能會發(fā)生損壞。所以,在初中物理的多個實驗中都會配備滑動變阻器,例如,采用伏安法測電阻以及測小燈泡電功率等。初中物理教材中重點強調,在完成電路的連接操作以后,在閉合開關以前,必須要在電路中把滑動電阻器的阻值調節(jié)到最大,這樣才可以盡量增大電路中的總電阻,使得電路中的電流獲得最小數(shù)值,在此基礎上有效地保護電路。這一點在上述實驗中都得到了充分的體現(xiàn)。
(二)在分析電壓,電流與電阻關系時的應用
在實驗的過程中,通過對滑動變阻器的調節(jié)能夠更改電路中經過的電流以及電。通過對這些變化的研究,能夠總結出涉及的規(guī)律。在電阻處于恒定狀態(tài)時,電流和電壓是具有正比例關系的。與之相反,假如電壓處于恒定狀態(tài),則電流與電阻具有反比例關系。在上述問題中,假如為了使得電阻處于恒定狀態(tài),則要選擇使用定值電阻。怎樣才能夠確保電壓處于恒定狀態(tài)呢?可以結合串聯(lián)電路電阻的分壓規(guī)則,充分發(fā)揮滑動變阻器的作用進而達到此目的。在更換定值電阻R時,那么也會使得電阻左右兩側的電壓發(fā)生改變,所以就要對滑動變阻器的電阻進行調節(jié),最終對其分壓進行更改,使得定值電阻R的分壓保持不變,在此狀況下就能夠多次改變定值電阻的電阻值。通過對滑動電阻器的調節(jié),進而使得定值電阻的兩端電壓不發(fā)生改變。通過多次的實驗過程,最終總結出有關的規(guī)律,從而幫助學生更加深刻地理解與掌握相關知識。
(三)在調節(jié)小燈泡亮滅操作中的應用
通過對滑動變阻器的合理運用能夠有效地調節(jié)小燈泡的亮度。然而,部分學生會覺得此實驗難度較大,涉及的知識晦澀難懂。因此,在實驗前可以提出猜想:首先,要把滑動變阻器與小燈泡共同串聯(lián)到相同的電路中,要利用滑動變阻器的作用對電流進行調節(jié),在此基礎上對燈泡亮度進行調節(jié)。通過滑動變阻器對電路中的電流大小進行調節(jié),在此基礎上達到調節(jié)燈泡亮度的目的。盡管此實驗能夠對燈泡亮度進行調節(jié),然而其卻不能使得燈泡完全的熄滅,因此就要對滑動變阻器進行深層次的分析。在其下方設置了兩個接線柱。其是如何接入電路中呢?電阻絲的連入是取決于一個還是兩個呢?我們能夠將電阻劃分成兩個組成部分,這兩個部分分別和小燈泡進行并聯(lián)與串聯(lián),然后接入到電路中,并且對滑動變阻器的滑片進行滑動,從而使得和小燈泡具有并聯(lián)關系的電阻值變小,然后減小分壓,使得燈泡顏色變暗。再滑到最頂端的時候,燈泡就會熄滅。在此實驗過程中,滑動變阻器對通過電流進行改變,另外,也對小燈泡兩端的電壓進行調節(jié),最終將其改變成零。在燈泡兩端沒有電壓以后,電流也會消失,于是燈泡就會熄滅。此過程主要是充分發(fā)揮滑動變阻器的連接方式與組織結構的差別完成實驗操作的。
(四)在小燈泡額定功率測量實驗中的應用
在此實驗過程中,要把電流表串聯(lián)接入其中,并且把電壓表并聯(lián)接入到小燈泡的左右兩側,在此基礎上就可以了解左右兩側的電壓以及經過的電流。然后,再串聯(lián)接入滑動變阻器,于是通過此儀器對電阻值的改變,從而調節(jié)兩側的電壓,并且通過的電流也會發(fā)生改變。按照電功率的計算公式:P=UI。我們通過對滑動變阻器的調節(jié),從而改變其通過的電流于左右兩端的電壓,然后就能夠多次測得小燈泡的電功率,如果實際電壓<額定電壓,則可以得出實際功率<額定功率;如果實際電壓與額定電壓相等,那么實際功率也會和額定功率相等;如果實際電壓>額定電壓,那么實際電壓會>額定功率,在此狀況下,或許就會發(fā)生小燈泡被燒壞的現(xiàn)象。通過對滑動變阻器的科學應用,能夠對電阻進行更改,然后對小燈泡兩端的額定電壓進行改變,最終得出實際電壓和額定功率彼此間具有的關聯(lián)。
(五)其他方面的應用
1.改變電流
滑動變阻器能夠對電流進行改變。在初中物理的電學習題中,我們可以將電壓與電流看作是恒定的。因此,在電路中接入滑動變阻器以后會發(fā)生電阻的改變,然后再結合歐姆定律,對電流的改變情況進行判斷,在此基礎上就能夠了解小燈泡亮度的改變情況。
2.發(fā)揮導線作用
在滑動變阻器上設置了四個連線住,在特定的狀況下,往往都會在電路中連入其金屬桿左右兩端的接線。在分析電路故障的時候,往往也是采用此操作方式,這是因為通過此操作能夠充分發(fā)揮滑動變阻器具有的導線功能。此外,滑動變阻器還有改變電壓、改變電阻與控制電壓等很多功能。在實驗中,要根據(jù)實際情況對滑動變阻器進行靈活的運用。
三、結束語
總之,在不同的物理實驗中,滑動變阻器也會發(fā)揮著不同的作用,應用十分廣泛。然而,無論哪種物理實驗,滑動變阻器都有著相同的原理,即對電阻進行改變,從而調節(jié)與其具有密切關聯(lián)的變量值,通過固定值對變量間的關系進行研究與分析。因此,對于滑動變阻器應用方法的掌握是十分關鍵的,這會直接關系到學生的學習成績與學習效率,關系到學生物理素養(yǎng)的培養(yǎng)。因此,每位學生都要對此儀器的基本結構與功能給予全面地了解,掌握科學的使用方法,在此基礎上更加科學地連接電路,探究實驗過程,獲取實驗結果,并且可以有效提高學生的實踐能力與創(chuàng)新能力,提高物理教學的整體水平。
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