黃建洪

【摘要】物理課堂教學(xué)應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)細(xì)節(jié)，充分準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，保證實(shí)驗(yàn)的安全性、科學(xué)性、實(shí)效性。實(shí)驗(yàn)教師要由“機(jī)械管理型”角色向“質(zhì)量管理型”角色轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)、誘導(dǎo)學(xué)生討論和分析問(wèn)題，以此激發(fā)學(xué)生的興趣愛(ài)好，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

【關(guān)鍵詞】高中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);安全操作;誤差分析;數(shù)據(jù)處理;啟發(fā)和誘導(dǎo)

“無(wú)實(shí)驗(yàn)不物理”充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理課堂中的重要作用。但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中往往要注重很多細(xì)節(jié)，準(zhǔn)備不足、使用不當(dāng)，稍有不慎就會(huì)釀成大錯(cuò)，小則誤差偏大、器材損壞，大則發(fā)生危及生命的安全事故。因此，細(xì)節(jié)決定了成敗。下面以“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，談?wù)勗趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中不容忽視的問(wèn)題。

一、電路的安全操作

在操作中，變壓器務(wù)必加上鐵芯，鐵芯要形成一個(gè)閉合電路。否則，沒(méi)有鐵芯的線圈外加一個(gè)交流電壓并長(zhǎng)時(shí)間通電時(shí)，引起的自感很小，但通過(guò)線圈的電流過(guò)大，很容易燒毀線圈。在連接電路時(shí)，學(xué)生電源開(kāi)關(guān)一定要斷開(kāi)，使整個(gè)變壓器處于不帶電的狀態(tài)。連好電路，要求各小組成員互相檢查，核對(duì)無(wú)誤后，由指導(dǎo)教師再審核一遍。對(duì)于學(xué)生電源，選擇的電壓不能高于6V，原副線圈的匝數(shù)比不能低于1/6，根據(jù)原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系U1：U2=N1：N2，當(dāng)U1≥6V，N1：N2=1/6可導(dǎo)致輸出電壓U2≥36V，高于人的安全電壓，對(duì)人體造成危險(xiǎn)，盡管輸出電壓沒(méi)有高于36V，但在變壓器通電時(shí)，操作人員也不要接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱。在更換線圈的匝數(shù)時(shí)，電源開(kāi)關(guān)始終要斷開(kāi)。用多用電表測(cè)量副線圈電壓時(shí)，務(wù)必選擇交流電壓檔，要用最大的量程進(jìn)行試觸，確認(rèn)被測(cè)電壓的最大值后，選擇合適的量程進(jìn)行測(cè)量，絕對(duì)不允許選用電流檔或電阻檔的多用電表與副線圈的接線柱相連，否則會(huì)燒壞多用電表。

二、實(shí)驗(yàn)的誤差分析

理想變壓器在傳輸能量時(shí)沒(méi)有能量損失，但在實(shí)際的變壓器中，會(huì)通過(guò)多種途徑損失部分能量。變壓器通電時(shí)，由于通過(guò)原副線圈每一匝的磁通量不盡相等，存在漏磁，是造成誤差的原因之一。原副線圈都有一定的電阻，依據(jù)焦耳定律，在線圈中產(chǎn)生熱量時(shí)，存在銅損，是造成誤差的原因之二。當(dāng)交流電流通過(guò)原線圈時(shí)，隨時(shí)間變化的磁通量會(huì)在副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)也在鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，發(fā)生渦流，存在鐵損，是造成誤差的原因之三。測(cè)量副線圈產(chǎn)生的電壓時(shí)，需要對(duì)電壓表進(jìn)行多次讀數(shù)，讀數(shù)是造成誤差的原因之四。只要全面深入地分析產(chǎn)生誤差的原因，只要在誤差范圍內(nèi)，就能較準(zhǔn)確地判斷原副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。

三、數(shù)據(jù)的處理方法

本實(shí)驗(yàn)是用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，先是控制原線圈電壓與匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)后記錄副線圈的電壓，然后控制原線圈電壓與副線圈的匝數(shù)不變，多次改變?cè)€圈的匝數(shù)后記錄副線圈的電壓，即U1，N1不變，研究N2與U2的關(guān)系;U1，N2不變，研究N1與U2的關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，涉及的物理量數(shù)據(jù)有四個(gè)，應(yīng)該用表格法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)前就要制作好表格，做一個(gè)頂層設(shè)計(jì)，通過(guò)一個(gè)表格就能清晰呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，推斷和說(shuō)明物理規(guī)律或物理問(wèn)題，不能多個(gè)表格，遍地開(kāi)花，雜亂無(wú)章。更不要在實(shí)驗(yàn)操作中用一張白紙隨意記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，憑借紙上的原始記錄來(lái)分析推理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種情況會(huì)導(dǎo)致不同類(lèi)別的數(shù)據(jù)交叉混雜，真實(shí)數(shù)據(jù)脫節(jié)。下面是本實(shí)驗(yàn)的表格：

四、器材的準(zhǔn)備工作

分組實(shí)驗(yàn)一般有28個(gè)小組，每組有4名學(xué)生。在學(xué)生開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)員必須要做好充分的準(zhǔn)備工作，把實(shí)驗(yàn)需要的器材擺放在每組的桌面上，檢查每項(xiàng)器材是否完整，包括每條導(dǎo)線兩端的夾子要接觸良好、學(xué)生電源與電表可正常使用、變壓器無(wú)損壞等，并對(duì)每組的器材進(jìn)行組裝和調(diào)試，直到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確時(shí)才可以交付給學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生只要按照正確的實(shí)驗(yàn)方法和步驟進(jìn)行操作，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)會(huì)順利完成本實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)任務(wù)，就可以達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)效果。作為實(shí)驗(yàn)教師，多年來(lái)的實(shí)踐證明，沒(méi)有進(jìn)行組裝和調(diào)試的實(shí)驗(yàn)器材，很容易在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)故障、實(shí)驗(yàn)?zāi)：?、效果欠佳等情況，甚至造成器材的損害。因此，精心準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)是確保每個(gè)學(xué)生高質(zhì)量做好實(shí)驗(yàn)、高水平完成實(shí)驗(yàn)操作的重要前提。下圖為本實(shí)驗(yàn)裝置：

五、教師的規(guī)范引導(dǎo)

科任教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要引導(dǎo)每一個(gè)學(xué)生高度重視，認(rèn)真對(duì)待，積極參與分組實(shí)驗(yàn)，細(xì)致指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，提醒學(xué)生按照要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的巡回指導(dǎo)中，實(shí)驗(yàn)教師不僅要充當(dāng)忠實(shí)的“管理員”，還要結(jié)合高考的靈活多變，邊指導(dǎo)邊提問(wèn)，由“機(jī)械管理型”角色向“質(zhì)量管理型”角色轉(zhuǎn)變。如，提問(wèn)“變壓器原、副繞圈的電壓比等于匝數(shù)比，說(shuō)明變壓器可以升壓或降壓，那么，當(dāng)N2>N1時(shí)，變壓器就變成了什么變壓器？當(dāng)N1>N2時(shí)，又變成了什么變壓器？在升壓變壓器中，原、副線圈中的電流哪個(gè)大？原、副線圈中導(dǎo)線的橫截面積哪個(gè)較大？從發(fā)電站輸送出來(lái)的電壓是高電壓，但家庭電路的電壓是220V的低電壓，則需要什么變壓器進(jìn)行電壓變換？變壓器可以改變交變電流的電壓，那么是否可以改變交變電流的周期和頻率？”通過(guò)啟發(fā)和誘導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)物理的興趣，在“樂(lè)趣”與“知識(shí)遷移”中，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的積極性與主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，落實(shí)核心素養(yǎng)。

責(zé)任編輯? 羅燕燕