滑動(dòng)變阻器教學(xué)難點(diǎn)的突破

王庚申

摘要：滑動(dòng)變阻器是物理電學(xué)部分的一個(gè)重要儀器，近幾年，高考設(shè)計(jì)的命題不僅對(duì)其直接或間接應(yīng)用進(jìn)行考查，而且還根據(jù)滑動(dòng)變阻器的特點(diǎn)和應(yīng)用，進(jìn)行拓展性考查。筆者通過(guò)介紹滑動(dòng)變阻器的原理和連接方法，對(duì)滑動(dòng)變阻器的用法進(jìn)行分析歸納，并讓學(xué)生自己操作來(lái)體驗(yàn)滑動(dòng)變阻器的使用，從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，課堂與生活實(shí)踐的有機(jī)融合，激發(fā)學(xué)生學(xué)物理的興趣。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理;滑動(dòng)變阻器;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）17-114

一、架設(shè)橋梁，巧妙過(guò)渡，凸現(xiàn)滑動(dòng)變阻器的原理

滑動(dòng)變阻器的連接方法有六種，有效的接法有四種，同上或同下起不到分壓限流作用，因此可視為無(wú)效的接法。如果把這些接法一下都教給學(xué)生，學(xué)生難免不能接受。在具體講解過(guò)程中，可采用由淺入深、循序漸進(jìn)的方法進(jìn)行講解。首先用鉛筆芯和小燈泡、電池組、夾子、開(kāi)關(guān)組成一個(gè)電路，閉合開(kāi)關(guān)，用夾子在鉛筆芯上滑動(dòng)，觀察小燈泡亮度的變化，同時(shí)讓學(xué)生知道，燈泡亮度的改變是由于夾子在鉛筆芯上滑動(dòng)的結(jié)果，接著讓學(xué)生回顧影響電阻大小的因素，學(xué)生很容易得結(jié)論：由于鉛筆芯長(zhǎng)度的改變，導(dǎo)致電路中的電阻和電流隨之改變。接著用一根電爐絲繞在直徑為3cm的木棍上來(lái)代替鉛筆芯（各匝數(shù)之間不能接觸），重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生很清楚地認(rèn)識(shí)到，滑動(dòng)變阻器是通過(guò)改變連入電路中電阻絲的長(zhǎng)度從而改變電路中的電阻和電流的。在經(jīng)歷了直的鉛筆芯和彎曲的電爐絲這兩個(gè)過(guò)渡橋梁之后，學(xué)生對(duì)滑動(dòng)變阻器的原理有了感性認(rèn)識(shí)，新舊知識(shí)銜接，就不會(huì)感到突然，也為后面的學(xué)習(xí)內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)。

二、分析歸納，加深理解滑動(dòng)變阻器的接法

1.滑動(dòng)變阻器的作用。通過(guò)前面的實(shí)驗(yàn)我們可知，滑動(dòng)變阻器是通過(guò)改變電阻絲的長(zhǎng)度來(lái)改變電阻和電流，從而實(shí)現(xiàn)分壓與限流作用，使用前應(yīng)將滑片滑至阻值最大處，保護(hù)整個(gè)電路。例如，在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，利用滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)定值電阻兩端的電壓和電流，從而實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量。滑動(dòng)變阻器上下各兩個(gè)接線柱，總共有六種接法。它能逐漸改變電路中的電流，但不知道其阻值的大小，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)改變用電器兩端的電壓和電流。再如，在研究小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，給燈泡串聯(lián)了一個(gè)滑動(dòng)變阻器，來(lái)研究小燈泡在額定電壓和實(shí)際電壓下的額定功率和實(shí)際功率。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生進(jìn)行小組合作，共同探究滑動(dòng)變阻器的原理，它在伏安法測(cè)電阻和伏安法測(cè)小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)中既起到保護(hù)電路的作用，又起到分壓限流的作用。

2.滑動(dòng)變阻器的連接方法。分組實(shí)驗(yàn)完成滑動(dòng)變阻器的六種連接方法，由小組得出結(jié)論：正確的連接是“一上一下”的連接方法，但電阻的大小主要取決于下面的接線柱;如果滑片靠近下面的接線柱則電阻減小，電流變大;如果滑片遠(yuǎn)離下面的接線柱則電阻變大，電流變小。同上同下的接法不能改變電阻。實(shí)驗(yàn)后，畫(huà)出電路圖并會(huì)分析哪部分電阻連入了電路，等效電路圖如何畫(huà)？在伏安法測(cè)電阻和測(cè)功率的電路中它的作用各是什么？學(xué)生對(duì)照問(wèn)題思考，將思考結(jié)果填入表格，再通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證各自猜想，探究滑動(dòng)變阻器的連接規(guī)律及作用，思考在每一種接法中，電流的變化規(guī)律是什么。

三、出示實(shí)驗(yàn)器材，放手讓學(xué)生自己實(shí)驗(yàn)

教師出示實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生做分組實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生學(xué)會(huì)使用滑動(dòng)變阻器，按照“一上一下”的正確接法來(lái)接線，將滑動(dòng)變阻器與被控制電路串聯(lián)，從而起到控制電路的作用。為了突破正確使用滑動(dòng)變阻器的難點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)：讓滑動(dòng)變阻器來(lái)改變燈泡兩端的電壓，并且使通過(guò)它們的電流相等，應(yīng)串聯(lián)還是并聯(lián)？如果要使滑動(dòng)變阻器和燈泡兩端的電壓相等，應(yīng)串聯(lián)還是并聯(lián)？對(duì)于這一系列的問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)自己操作，了解了滑動(dòng)變阻器的使用方法，明確了分壓與限流的作用。教師畫(huà)出電路圖并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后給學(xué)生展示調(diào)光臺(tái)燈的電位器，燈泡由亮變暗，再由暗變亮，這樣可以激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生對(duì)滑動(dòng)變阻器有了感性認(rèn)識(shí)，然后讓學(xué)生先畫(huà)好電路圖，再根據(jù)電路圖連接實(shí)驗(yàn)器材，先讓變阻器與燈泡串聯(lián)再并聯(lián)，同時(shí)，請(qǐng)學(xué)生說(shuō)出使用滑動(dòng)變阻器應(yīng)注意的細(xì)則，以加深學(xué)生對(duì)滑動(dòng)變阻器使用方法的理解，并讓學(xué)生知道改變燈泡的亮度的連接方法及其滑片的方向。小組同學(xué)進(jìn)行認(rèn)真的探究之后得出結(jié)論，進(jìn)而對(duì)滑動(dòng)變阻器的連接方法以及滑動(dòng)變阻器的作用有了更深刻的理解。

四、結(jié)合典例，突破難點(diǎn)

滑動(dòng)變阻器的連接是限流還是分壓，這是教學(xué)的難點(diǎn)，教學(xué)中應(yīng)幫助學(xué)生從具體問(wèn)題出發(fā)，針對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析、探究，總結(jié)出連接的一般規(guī)律。

例如，在探究《導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)中，將5Ω的定值電阻換成10Ω的定值電阻，為了探究上述問(wèn)題，應(yīng)該采取的唯一操作是（ ）

A.增加電源電壓

B.移動(dòng)滑片向阻值大的方向滑動(dòng)

C.移動(dòng)滑片向阻值小的方向滑動(dòng)

D.保持滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)

解析：在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中采用的是控制變量法，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中電源兩端的電壓保持不變，將電阻R由5Ω換成10Ω，利用串聯(lián)電路的分壓原理，將滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值應(yīng)該增大，即滑動(dòng)變阻器的滑片向阻值大的方向移動(dòng)。故答案為B。通過(guò)對(duì)此題中滑動(dòng)變阻器的仔細(xì)分析，我們總結(jié)發(fā)現(xiàn)，這是對(duì)滑動(dòng)變阻器作用之一的靈活運(yùn)用，可用下面的口訣來(lái)記憶“換大調(diào)大，換小調(diào)小”，即換更大一些的電阻時(shí)，應(yīng)將滑片向連入電路的電阻變大的方向移動(dòng);相反，當(dāng)換更小一些的電阻時(shí)，應(yīng)將滑片向連入電路的電阻變小的方向移動(dòng)。

總之，通過(guò)讓學(xué)生經(jīng)歷親手制作滑動(dòng)變阻器模型的過(guò)程，對(duì)其結(jié)構(gòu)、原理及連接方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生對(duì)滑動(dòng)變阻器在電路中的作用有了更深刻的了解，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的優(yōu)化，打造出高效課堂，有效達(dá)成教學(xué)的三維目標(biāo)。

（作者單位：甘肅省甘谷第一中學(xué)，甘肅 甘谷741200）