比較法在“變壓器”教學(xué)中應(yīng)用初探①

吳　敏

(江蘇省常州市第二中學(xué)，江蘇　常州　213003)

比較法在“變壓器”教學(xué)中應(yīng)用初探①

吳敏

(江蘇省常州市第二中學(xué)，江蘇常州213003)

摘要：“變壓器”教學(xué)中常用控制變量法研究變壓器的變壓規(guī)律，而在其它的教學(xué)環(huán)節(jié)中“比較法”的應(yīng)用也收到了較好的效果.

關(guān)鍵詞：高中物理；變壓器；比較法

①本文為江蘇省“十二五”規(guī)劃課題“高中物理顯性科學(xué)方法教育課堂的構(gòu)建研究”(編號(hào)B-b/2013/02/230)的研究成果.

“不怕不識(shí)貨，就怕貨比貨”，比較法早就成為人們認(rèn)識(shí)客觀事物的基本而重要的科學(xué)方法.在“變壓器”教學(xué)中利用控制變量法來探究變壓器的原、副線圈中電壓與匝數(shù)關(guān)系、電流與匝數(shù)關(guān)系是本課的重點(diǎn)，此外，在其它的教學(xué)環(huán)節(jié)中筆者多處運(yùn)用比較法來組織實(shí)施教學(xué)，很好地激發(fā)了學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力，收到了不錯(cuò)的效果.

1實(shí)驗(yàn)對(duì)比，直擊教學(xué)目標(biāo)

變壓器新課教學(xué)的導(dǎo)入有多種形式，常見的有創(chuàng)設(shè)情景，從生活實(shí)際需要出發(fā)，借助多媒體展示多種多樣的變壓器圖片等.人教版“變壓器”教材中開始就安排了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：把兩個(gè)沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線圈連到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈連到小燈泡上(如圖1).

圖1

筆者利用現(xiàn)有的器材增加了一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)(1)：小燈泡直接和4V的電源相連，此時(shí)燈泡發(fā)光，提醒學(xué)生記住燈泡的亮度.實(shí)驗(yàn)(2)：演示教材實(shí)驗(yàn)，同時(shí)控制兩線圈的匝數(shù)，同樣接4V的交流電源，強(qiáng)調(diào)兩個(gè)線圈是彼此絕緣的，閉合開關(guān)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：小燈泡也發(fā)光，而且變得更亮了.教師引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出自己的研究課題.學(xué)生的課題主要集中在兩個(gè)方面：燈泡沒有和電源直接相連為什么也會(huì)發(fā)光？為什么燈泡會(huì)變得更亮了？而這兩個(gè)問題正好就是“變壓器”教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)：知道變壓器的工作原理，理解變壓器的變壓規(guī)律.借助于對(duì)比實(shí)驗(yàn)，直擊教學(xué)目標(biāo).圍繞實(shí)驗(yàn)中提出的兩個(gè)問題可以條理清晰地串聯(lián)起本課的教學(xué).

2體驗(yàn)對(duì)比，輕松降低理解難度

在認(rèn)識(shí)變壓器的構(gòu)造這個(gè)環(huán)節(jié)中，不難理解兩個(gè)線圈的作用，那為什么要鐵芯呢？閉合鐵芯起了什么作用？教材對(duì)此是做了淡化的處理，教師如果直接告訴學(xué)生閉合鐵芯中有變化的磁場(chǎng)，或者一帶而過，學(xué)生只是被動(dòng)地記憶.

運(yùn)用DIS實(shí)驗(yàn)對(duì)比，利用磁傳感器分別探測(cè)有鐵芯、沒有鐵芯時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可以直觀地處理看不見摸不著的磁場(chǎng)問題.但是如果沒有配備DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的方法也是可以幫助學(xué)生理解這個(gè)抽象問題.筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)體驗(yàn)對(duì)比：教師先關(guān)閉學(xué)生電源，很輕松就把鐵芯的一部分“橫梁”拿起，觀察小燈泡的亮度，同時(shí)發(fā)現(xiàn)小燈泡變暗了，看來鐵芯是變壓器重要的組成部分.接著讓學(xué)生體驗(yàn)，試著提起橫梁，說出手上的感覺.(此時(shí)教師已悄悄地接通了交流電源)參加體驗(yàn)的同學(xué)發(fā)覺并不像老師那般輕松，而是要費(fèi)很大勁把“橫梁”才能提起，同時(shí)還伴隨著“吱吱”的聲音.通過師生的體驗(yàn)式對(duì)比，幫助學(xué)生理解接上交流電源之后鐵芯被磁化了，橫梁被“吸”在支架上構(gòu)成閉合磁路，使得磁感線被封閉在閉合鐵芯中，貫穿副線圈.為后面從電磁感應(yīng)原理出發(fā)解釋和推導(dǎo)變壓器的變壓規(guī)律做好鋪墊工作.

3運(yùn)用史料對(duì)比，感知變壓器的無限魅力

變壓器在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，教材中提到，有了變壓器，交流的電壓容易改變.筆者充分地開發(fā)了史料，歷史上以愛迪生主張直流電和特斯拉主張交流電的戰(zhàn)爭(zhēng)在19世紀(jì)末打得如火如荼.愛迪生開展了一場(chǎng)規(guī)模和手法在全美罕見的宣傳活動(dòng)，來宣揚(yáng)交流電有致命危險(xiǎn)，目的就是讓大眾害怕交流電.特斯拉讓交流電通過自己的身體，甚至讓沒有接線的燈泡亮了起來，用這種令人窒息的實(shí)驗(yàn)表演來證明交流電的安全性.1896年尼加拉瀑布發(fā)電站把生產(chǎn)的交流電經(jīng)變壓器升壓至2萬2千伏特，輸送到36公里外的水牛城，在那里通過變壓器降至可控制的電壓，供家庭商店用電.經(jīng)過多年你來我往的電力戰(zhàn)爭(zhēng)，正是因?yàn)槔米儔浩骺梢暂p松地改變交流電的電壓，遠(yuǎn)距離輸電成為可能，使得這場(chǎng)電力戰(zhàn)爭(zhēng)最終以特斯拉的交流電而獲得了全面的勝利.通過這段史料的對(duì)比，學(xué)生更能體會(huì)出變壓器在其中所發(fā)揮的決定性作用，感知變壓器的魅力所在.

4結(jié)語

比較法是確定研究對(duì)象之間差異點(diǎn)和共同點(diǎn)的思維方法，簡(jiǎn)單地說就是識(shí)同辨異法.各種物理現(xiàn)象和過程都可以通過比較來確定其差異點(diǎn)和共同點(diǎn)，為進(jìn)一步抽象概括做好準(zhǔn)備工作.比較法還能啟發(fā)和開拓人們的思維，能給人們提供解決問題的線索.

比較法在高中物理的教學(xué)中有著重要的作用和地位，它雖然不象理想模型、等效替代、控制變量法等在教材中被顯性地傳達(dá)給學(xué)生，但是在物理學(xué)習(xí)過程中卻比比皆是，學(xué)生也潛移默化地學(xué)到了這種科學(xué)方法.

從學(xué)生已掌握的概念、規(guī)律出發(fā)，利用比較法引入新內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以降低對(duì)概念和規(guī)律的理解難度，區(qū)分容易混淆的知識(shí)點(diǎn).學(xué)習(xí)的難點(diǎn)也會(huì)在不斷比較和辨析中越發(fā)明朗清楚.同時(shí)在物理學(xué)的發(fā)展史上隨處可見比較法的應(yīng)用，以及對(duì)物理學(xué)及整個(gè)社會(huì)產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響，借助介紹比較法發(fā)揮的重要作用，讓學(xué)生體會(huì)感知比較法的魅力，使之在獨(dú)立解決問題時(shí)能模仿采用合適的科學(xué)方法.

比較法應(yīng)遵循的原則：

(1) 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)原則：作為在相互聯(lián)系中認(rèn)識(shí)事物的方法，在運(yùn)用比較時(shí)要掌握統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，否則難以進(jìn)行.

(2) 科學(xué)性原則：比較所采用的方法、標(biāo)準(zhǔn)都必須是科學(xué)的，如果方法不科學(xué)，比較也就失去了意義.

(3) 客觀性原則：在比較時(shí)不能只根據(jù)人對(duì)比較對(duì)象的主觀認(rèn)識(shí)進(jìn)行比較.

(4) 抓重點(diǎn)和本質(zhì)的原則：在比較時(shí)要抓住重點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)和本質(zhì)，才能卓有成效.物理現(xiàn)象和過程總是具有多樣性和復(fù)雜性，若不分重點(diǎn)，面面俱到，就會(huì)使比較陷于復(fù)雜而混亂.

參考文獻(xiàn)：

朱秀麗，馮杰.高中物理教材科學(xué)方法的顯性研究—以比較法為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2014，(8).