例说自制教具在物理探究性教学中的作用

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　　电动机的非纯电阻特性是高中物理教学的难点，正由于这种特性与纯电阻特性有很大的区别，因而很难被学生理解和接受，同时教学中没有专门的教学仪器可供演示，教师只能靠灌输，让学生生硬记忆，很难使学生真正理解，这样直接影响教学效果。
　　笔者在教学中意识到这个问题后，改变了原来的教学设计，并制作了电动机的非纯电阻特性演示器，其构造极简单，就是用一只定值电阻与一个玩具电动机串联，但其巧妙之处就在于电阻与电动机内阻相等，利用学生已掌握的串联电路知识，让学生通过观察并与纯电阻分压特性比较，从而得出电动机具有的非纯电阻特性如欧姆定律不适用于工作中的电动机的结论，以及其能量转化问题，如输出功率的求法等。在实际运用中，通过教师引导，学生的探究，再得出结论，收到了较好的教学效果。
　　
　　一、教具设计
　　图1是教具的演示面板，一个定值电阻与玩具电动机(内阻约1欧姆)串联，定值电阻可用废旧的滑动变阻器上的电阻丝充当，但其电阻应严格与玩具电动机内阻相等，两块投影电压表分别测量定值电阻与玩具电动机两端电压，用3V直流电源供电。
　　
　　图1 电动机非纯电阻特性演示仪器
　　二、探究过程
　　让学生观察面板上的器材，认识电路，回答电路组成。让学生操作如下：打开电源开关，这时由于电流较小且电机处于死点不会转动，电流流过电机线圈，由于线圈电阻的存在而产生压降，线圈的电阻即为电机的内阻，观察这时的两电压表示数相等，学生很容易从初中所学知识得到定值电阻与玩具电动机内阻相等。轻触电机轮子，让电机转动起来，这时，电动机两端的电压会高于电阻两端的电压即U机＞U阻，学生会对这种现象产生强烈的好奇心，为什么会出现这种现象？是电机的电阻增大了吗？启发学生电机转动起来后线圈长短粗细没有变化，内阻未变，说明电压的变化并不是由线圈内阻变化引起。这时教师再引导学生如果按欧姆定律分析，电机的电压高则其电流大，而实际上电机与定值电阻串联在一起电流相等，也就是说由欧姆定律我们得出了与实际并不相符的结论，那么只能说明欧姆定律不再适用于工作中的电动机I≠U机／R。接着教师再引导学生从能量的角度，由电功率P=UI，电机的功率应大于外电阻的功率，而又由电热功率P热=I2R可知，外电阻与内阻消耗功率相等，因此电机的功率大于其内阻消耗的热功率，就是说电机的功率与其自身的热功率存在差值，由于电机输出机械能，由能量守恒其差值恰为电机输出的机械功率，因而电动机输出的机械功率P出＝U机I－I2R。
　　
　　三、结束语
　　这样设计的优点在于改变了原有的由教师单纯讲解灌输为所有结论完全由学生通过自己实验观察探究、教师的引导得出，充分发挥了学生的主体作用与教师的主导作用，充分调动了学生学习物理的积极性与主动性，提高了学生学习兴趣，体现了新课程的要求。
　　
　　参考文献
　　
　　[1] 王希银.演示非纯电阻电路的装置制作及使用[J].物理教师，2009，2
　　

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