利用自制教具探究影响导体电阻的因素
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作者:罗小东 刘洋
【摘要】在核心素养的理念下，利用生活中常见的材料和器具自制成教具进行中学物理实验教学 ，得到更加明显的实验现象，方便学生观察对比不同的实验现象，能激起学生的学习兴趣 ，培养学生的物理思维，锻炼学生的实验探究能力，便于师生一起探究影响导体电阻的因素。
【关键词】自制教具 导体电阻
【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）05-0185-01
1.引言
“導体的电阻”选自物理人教版高中物理选修3-1第二章第6节，尽管学生在初中的时候已经了解过“电阻”这个概念，但是对本节当中所要学习的导体的电阻与导体的长度，材料和横截面积有什么样的定性关系和定量关系极易产生困扰，因此探究导体电阻的影响因素为本课的重难点。在传统的中学物理课堂教学上，由于高中物理课时紧张、实验器材短缺，这一节的实验演示往往是用视频代替或者直接省略掉了。学生感觉物理学科的趣味性不够浓厚，真实性不够强，加之没有亲自感受实验，导致对实验中涉及到的知识感悟得不太清楚。本文所介绍的自制的电阻实验教具就很好地解决了老师和学生的困扰，帮助学生更好地理解导体的电阻[1]。
2.自制导体电阻实验教具介绍
为了使导体的电阻这一节课的课堂效果更好，笔者设计制作了教具。该教具的工作原理是手机连接上小音箱可以放歌，截断中间的导线，在其间连接不同的电阻，通过观察声音的大小来推导影响电阻大小的因素。
3.制作方法
（1）用一个MP3或者手机作为声源，要求能正常放歌，便于实验为原则。
（2）找到一个小音箱，去掉小音箱连接到声源的导线中间部分的外层胶皮，去掉胶皮后，里面有两根细导线，一根是音箱的输入导线，另外一根是输出导线，再任意选择一根截断，并刮掉一部分的胶皮，用于重新接入电阻。
（3）备用一个充电宝，给小音箱提供电源。
（4）制作实验需要的三组“电阻”，电阻是用铅笔芯在光滑的纸片涂出来的，共三组实验电阻。第一组，长度和宽度相同但是材料不同，一个电阻是用铅笔芯涂出来的，另外一个电阻选用的材料是常见的锡箔纸;第二组，长度一样但宽度不一样，宽度差别应该明显一点，两个实验电阻都由铅芯涂画制作而成;第三组，宽度一样但是长度不一样，长短差别也需要明显一点，同样是由铅笔芯涂画而成。因为电阻材料均由铅笔涂画而成，铅容易脱落，所以保质期不会太久，需要在实验前制作。
（5）这套自制创新教具的主要部分就完成了，按照实验要求连接电路之后，就可以开始进行演示实验了。
4.实验案例——教学中教具的应用
（1）演示探究影响电阻的因素
（2）实验器材
声源（手机或者MP3），充电宝，小音箱（自带导线），自制的三组实验电阻，实验展示台。
（3）实验原理
不同的实验电阻大小不一样，电阻的大小会改变电路中的电流大小，从而影响小音箱中放出的音乐的声音大小，我们通过听声音的大小，来定性地判断电阻的大小，从而探究影响电阻的大小的因素。
（4）实验步骤
①将实验器材整理好后，先接上导线段开处，打开手机的音乐播放键，歌声从小音箱处传出来，适当调节声音大小后断开导线。
②将第一组实验电阻分别接入电路，打开手机的音乐播放键，仔细听声音的大小，并记录下接入哪一个电阻时，声音大。
③将第二组实验电阻分别接入电路，打开手机的音乐播放键， 仔细听声音的大小，并记录下接入哪一个电阻时，声音大。
④将第三组实验电阻分别接入电路，打开手机的音乐播放键，仔细听声音的大小，并记录下接入哪一个电阻时，声音大。
⑤思考分析实验所产生的现象，得出我们所要探究的结论。
（5）实验现象
第一组实验电阻接入电路，接入锡箔纸电阻时，小音箱的声音更大;第二组实验电阻接入电路，接入较宽的铅电阻时，小音箱的声音更大;第三组实验电阻接入电路，接入较短的铅电阻时，小音箱的声音更大。
（6）实验结论
导体的电阻是导体本身的一种性质，与导体的材料、横截面积、长度有关。同种材料的电阻，其电阻大小与横截面积成反比，与长度成正比关系。
5.本套自制教具的创新之处及教学作用分析
使用本套教具教学的创新之处在于不拘泥于以往的教学思路，其重要作用也主要体现在教师的演示实验，突出了“用声音大小来探究影响电阻的因素”的结论的建立过程，让抽象陌生的物理问题变得形象具体，避免了以往的简单呈现;优化了实验效果，增加了一些思维的宽度与深度;在实验的教学设计中，渗透了物理能力和创新能力的培养。在教学过程中，通过自制教具的演示实验，让学生对法拉第的观点进行积极的思考和验证，并从中习得知识和激发对知识学习的兴趣，另外会对后面知识的学习产生积极的影响。教师利用此套自制教具进行教学，会使课堂更加生动、直观、有趣，避免了空洞乏味的讲解。
6.结语
通过本课题的研究，可以清楚地看到自制教具在中学物理教学过程中的重要意义。新课程改革的步伐仍在加快。作为21世纪的青年物理教师，物理实验教学中还存在着许多值得我们思考和探索的问题。就像自制教具在教学中的必要性和作用一样，也许这只是我们所考虑的一小部分。
参考文献：
[1]王理想.浅谈中学物理自制教具的开发.物理教师，2015（10）
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