巧設(shè)物理實(shí)驗(yàn)，突破教學(xué)難點(diǎn)
——以人教版九年級(jí)物理中的“電流和電路”的短路為例

◎周應(yīng)忠

精彩的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛞饘W(xué)生的注意，自然而然地把學(xué)生引入到知識(shí)教學(xué)中來；有趣的物理實(shí)驗(yàn)，能夠賦予學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，讓學(xué)生在教師所創(chuàng)設(shè)的物理實(shí)驗(yàn)中思考、發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生探究的欲望。富有內(nèi)涵的實(shí)驗(yàn)情境，能夠啟迪學(xué)生的思維，給予學(xué)生突破學(xué)習(xí)困難的勇氣和方向，能夠幫助學(xué)生更有效地突破教學(xué)難點(diǎn)，從而把教學(xué)影響全方位地作用于學(xué)生身上，實(shí)現(xiàn)高效的學(xué)習(xí)和重點(diǎn)、難點(diǎn)的有效突破。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)流程如下。

師：在前面的實(shí)驗(yàn)中，我們用鹽水電池點(diǎn)亮了20盞LED燈，如果直接把電池的兩極連接起來，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？

生1：燈泡不亮。（生2：燈泡燒壞；生3：導(dǎo)線燃燒起來。）

演示實(shí)驗(yàn)1。斷開開關(guān)，用導(dǎo)線將鹽水電池的兩極連接起來，再閉合開關(guān)，你們觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

生1：燈泡不發(fā)光。（生2：導(dǎo)線沒有燃燒起來。）

師：燈泡燒斷沒有？怎樣檢驗(yàn)？生：斷開連接電源兩極的導(dǎo)線，觀察燈泡是否發(fā)光。

師：（斷開開關(guān)，斷開連接電源兩極的導(dǎo)線，再閉合開關(guān)，觀察燈泡的發(fā)光情況）燈泡燒壞了嗎？

生：燈泡發(fā)光了，說明沒有燒壞。

師：剛才我用導(dǎo)線直接將電源兩極連接起來，電路中就會(huì)有很大的電流，這種情況叫短路，短路會(huì)不會(huì)有什么危害？

生：沒有危害。

演示實(shí)驗(yàn)2。我們?cè)賮砜匆粋€(gè)實(shí)驗(yàn)，將口香糖的錫紙直接接在干電池的兩極，請(qǐng)觀察會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？

生1：錫紙冒煙了。（生2：錫紙快燒起來了。）

師：錫紙冒煙了，說明溫度很高，這是因?yàn)楦呻姵乇欢搪泛?，電路中的電流很大所?dǎo)致的。如果在家庭電路中發(fā)生短路則會(huì)引發(fā)火災(zāi)，所以在連接電路時(shí)不允許發(fā)生短路。

生：家庭電路中發(fā)生短路空氣開關(guān)要跳閘。

師：是的，空氣開關(guān)對(duì)家庭電路有保護(hù)作用。我們來看看短路的另一種情況。

評(píng)析：在本教學(xué)片斷中，教師設(shè)計(jì)了2個(gè)實(shí)驗(yàn)來突破教學(xué)難點(diǎn)。第1個(gè)實(shí)驗(yàn)教師用自制的電源演示了短路，學(xué)生只看到了燈泡不發(fā)光，并沒有感知到因電流大而產(chǎn)生的具體情景，所以印象不深刻；第2個(gè)實(shí)驗(yàn)教師將干電池用錫紙短路，可以看到錫紙明顯冒煙，是因?yàn)榘l(fā)熱而冒煙，說明短路時(shí)電流很大可能導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，第1個(gè)實(shí)驗(yàn)為第2個(gè)實(shí)驗(yàn)作了鋪墊和對(duì)比的作用；總體來講設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)效果好，能給學(xué)生建立具體形象的思維過程，并且在教學(xué)過程中蘊(yùn)含了促進(jìn)思維發(fā)展的推理過程，從鹽水電池短路似乎沒有什么危害，到干電池短路可能起火，可以推知家庭電路發(fā)生短路的危害，在邏輯上有水到渠成的感覺。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)的改進(jìn)

教學(xué)流程如下。

師：當(dāng)電路接通后，是不是所有的用電器都一定要工作？

生：是的。

師：請(qǐng)大家注意觀察，我把剛才電路中的電源兩極用導(dǎo)線直接連通，閉合開關(guān)，燈泡還能發(fā)光嗎？（在演示電路中，把電源兩極連接起來，嘗試著短時(shí)間閉合開關(guān)。）

師：燈泡是否發(fā)光？

生：沒有發(fā)光。

師：燈泡沒有發(fā)光，是否意味著電路中沒有電流呢？

生1：沒有電流。（生2：有電流；生3：不確定。）

師：為了實(shí)驗(yàn)效果更明顯一些，我換用一根剝?nèi)チ私^緣皮且有一半繞了棉花的細(xì)銅線將電源兩極連接起，請(qǐng)大家觀察閉合開關(guān)時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。

演示實(shí)驗(yàn)1。電源短路（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：先是細(xì)銅線發(fā)熱紅熾約3s，然后棉花猛烈燃燒起來）。

生：哇！

師：剛才用導(dǎo)線把電源正負(fù)極直接連通了，這種情況叫做電源短路，發(fā)生電源短路后用電器不工作，電路中有很大的電流。如果家庭電路中發(fā)生電源短路會(huì)給人們帶來災(zāi)難。我們來觀看一起因電源短路引發(fā)的火災(zāi)。

播放視頻：（央視新聞）家庭電路短路引發(fā)的火災(zāi)。

師：通過剛才的實(shí)驗(yàn)，我們知道了電路不允許發(fā)生短路。請(qǐng)你說說，在實(shí)驗(yàn)中為了避免短路發(fā)生，我們?cè)谶B接電路中應(yīng)該注意什么問題？

生1：連接電路時(shí)要斷開開關(guān)。（生2：連接電路時(shí)要認(rèn)真檢查。）

師：剛才我們看到的是電源短路，實(shí)驗(yàn)中的電路還有另一種狀態(tài)。如果有兩個(gè)小燈泡象這樣（兩燈串聯(lián)）連接在電路中，其中一個(gè)燈泡的兩端用一根導(dǎo)線連接起來，另一個(gè)燈泡還發(fā)光嗎？

生1：要發(fā)光。（生2：不發(fā)光。）

師：演示實(shí)驗(yàn)2（將導(dǎo)線直接接在一個(gè)小燈的兩端），觀察到什么現(xiàn)象？

生：其中一個(gè)燈泡不發(fā)光，另一個(gè)燈泡更亮了。

師：象這種情況叫做用電器短接，用電器被短接后，電流經(jīng)外接導(dǎo)線流過，用電器不工作。

師：我們學(xué)習(xí)了電路的3種狀態(tài)，接下來就來判斷一下。這里有一個(gè)神奇的電源，它是用食鹽水和金屬片組成。倒入鹽水，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況。

師：請(qǐng)觀察電路，你能判斷發(fā)光二極管不發(fā)光的原因是什么嗎？

生1：其中一個(gè)小燈是斷路。（生2：有一個(gè)小燈是短路；生3：發(fā)光的小燈是通路。）

師：我們排除故障后你們?cè)儆^察，試試你們的判斷是否正確？請(qǐng)同學(xué)們注意觀察小燈的亮度相同嗎？

評(píng)析：在本教學(xué)片斷中，對(duì)前面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了大膽的修改，2個(gè)實(shí)驗(yàn)間的內(nèi)在聯(lián)系更緊密了，實(shí)驗(yàn)效果也更好了，非常有震撼力，在邏輯思維上更有連續(xù)性和因果關(guān)系。首先是提出問題：當(dāng)電路接通后，是不是所有的用電器都一定要工作？然后用嘗試短路的方法激發(fā)認(rèn)知沖突，引起探究欲望。接著用自制的細(xì)銅線短接入電路中，學(xué)生觀察到細(xì)銅線約有3s的時(shí)間處于紅熾狀態(tài)，從而引燃棉花。短短的3s是寶貴的，是精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)得出來的，讓學(xué)生用具體形象的方法看清了導(dǎo)體有電流而發(fā)熱這一本質(zhì)特性，隱含了電流的熱效應(yīng)這一關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，也為后續(xù)學(xué)習(xí)埋下伏筆。第三，在學(xué)習(xí)家庭電路短路時(shí)，引入了微視頻元素，讓學(xué)生清楚明白了家庭電路發(fā)生短路的危害。第四，在學(xué)習(xí)短路的知識(shí)后加入了實(shí)踐訓(xùn)練，從實(shí)際電路中判斷哪些是斷路、通路和短路，學(xué)以致用，當(dāng)堂實(shí)踐。

三、結(jié)束語

教師在怎樣突破“短路”的教學(xué)案例研究過程中，通過自制實(shí)驗(yàn)教具，反復(fù)修改實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，多次進(jìn)行研課磨課，對(duì)比同一內(nèi)容所采用的教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)方法、學(xué)習(xí)效果，有效地突破了教學(xué)難點(diǎn)，用具體形象的方法讓學(xué)生感知到了什么是短路及短路帶來的危害。在以后的教學(xué)中，我們還要多進(jìn)行類似的案例研究，積累方法和經(jīng)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力和自制教具的能力，為初中物理教學(xué)提供有效的保障。

參考文獻(xiàn)：

邢紅軍．中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的調(diào)查研究［J］．物理教師，1998（4）：17－19。4．