淺談初中物理電路教學(xué)中的幾種錯(cuò)誤模型

萬建軍

在初中生的頭腦中，對(duì)電流的理解總是有一點(diǎn)點(diǎn)疑惑，總是想從自己的生活經(jīng)驗(yàn)中尋找一種模型來類比電流，從而就產(chǎn)生了一些錯(cuò)誤模式，甚至一些教師頭腦中也有一些錯(cuò)誤的模型。下面介紹幾種常見的錯(cuò)誤模型，并通過小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

1.單極模式

有學(xué)生認(rèn)為只有一根導(dǎo)線起作用，電流從電池一端通過一根電線，流過電燈那兒，點(diǎn)亮了電燈，同時(shí)消耗掉流過來的電。這就像家里的煤氣爐一樣，打開開關(guān)，火就會(huì)燃燒起來，把流過來的煤氣燒掉。大多數(shù)學(xué)生也認(rèn)為回路導(dǎo)線是必要的，但它不起實(shí)際作用，有時(shí)把它看成是安全線。

一個(gè)連接正確的電路，兩節(jié)電壓分別為1.5V的電池，燈泡規(guī)格為“2.5V 0.3A”，此時(shí)如果閉合開關(guān)，電流中有電流通過，小燈泡發(fā)光（如圖a），電流方向如圖所示，如果將所謂的安全線撤掉（如圖b），燈泡不發(fā)光，沒有像單級(jí)模式所描述的那樣燈泡會(huì)繼續(xù)發(fā)光，所以單級(jí)模式是錯(cuò)誤的。

同時(shí)也有的學(xué)生這樣理解單級(jí)模式，電流像水一樣從電源的正極流淌出來，流過每一個(gè)用電器，所以開關(guān)要想控制整個(gè)電路必須靠近電源的正極一側(cè)，斷開時(shí)會(huì)把水流截?cái)?，通過觀察上面的實(shí)驗(yàn)，開關(guān)就是放在了靠近電源負(fù)極的一側(cè)，當(dāng)它閉合或斷開時(shí)也能控制整個(gè)電路（如圖a和b），所以這種想法是不切實(shí)際的。

2.撞擊模式

有學(xué)生認(rèn)為電流同時(shí)從電池的兩級(jí)流向電燈，他們有時(shí)用兩股電流的“撞擊”來解釋燈的發(fā)光。

如圖c是兩組電池組，如果電流是撞擊模式，把小燈泡如圖d連接到電路中，電流方向如圖d所示，小燈泡會(huì)發(fā)光，但是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果卻是小燈泡不發(fā)光，所以撞擊模式不正確。

3.遞減模式

這種模式似乎更能夠讓人接受，在這種模式中，他們認(rèn)為電流從電池的一極流出，被電燈“用掉”了一部分，因此“回到”電池負(fù)極的電流減少了。當(dāng)有兩盞電燈串聯(lián)時(shí)，一些學(xué)生認(rèn)為第二個(gè)小電燈要比第一個(gè)小電燈暗一些（如圖e）。

為了驗(yàn)證這種模式是否正確，我們先選用兩個(gè)規(guī)格相同的燈泡，把它們串聯(lián)到電路中，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小燈泡的亮度相同。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，遞減模式也是錯(cuò)誤的。

4.平分模式

有學(xué)生認(rèn)為在串聯(lián)電路中各元件平分電流，在這種情況下他們同樣認(rèn)為是電燈“用掉”了電流。如果是各個(gè)元件平分了電流，那么在串聯(lián)電路中流過燈L2的電流就會(huì)由于被L1分掉了一半而變小，而且流過L2的電流應(yīng)該是流過L1電流的0.5倍，圖f的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：流過燈L1和燈L2的電流相等，所以這種電路模式也不成立。

綜上所述，這些電流模式都不符合實(shí)際，那么什么樣的模式才能正確的呢？如圖g所示，電流就如同水流，從一端流到另一端；電源如同抽水機(jī)，抽水機(jī)的作用是提供水壓，電源的作用是提供電壓；開關(guān)如同閥門，控制整個(gè)電路通斷；導(dǎo)線如同水管；電燈如同渦輪，渦輪消耗水流所攜帶的機(jī)械能，電燈消耗電流所攜帶的電能。當(dāng)抽水機(jī)開始抽水，管道兩端就產(chǎn)生了水壓，那么管道中的水就會(huì)流動(dòng)起來，流過渦輪時(shí)水流是不變的，閥門無論在什么位置都能控制整個(gè)管路，同樣，當(dāng)電路被接通時(shí)，電路中的電荷在這種壓力的作用下就會(huì)運(yùn)動(dòng)起來形成電流，流過用電器電流不會(huì)減小，開關(guān)在任何位置都能控制整個(gè)電路。

在物理學(xué)中，把電荷的定向移動(dòng)稱為電流，因?yàn)橛须妷海妱?shì)差）的存在，所以產(chǎn)生了電力場(chǎng)強(qiáng)，使電路中的電荷受到電場(chǎng)力的作用而產(chǎn)生定向移動(dòng)，從而形成了電路中的電流，電源又像一個(gè)“發(fā)令員”，一聲令下，電路中的電荷就會(huì)移動(dòng)起來。

？誗編輯 李 姣