怎样让学生理解用电流表和电压表检测电路

电表是物理课程中的最基本的实验仪器,使用电表的技能对学生进行科学探究是必不可少的,同时,对学生在日常生活中使用各种家用电器也有启示,有利于发展学生的探究精神,实践能力以及创新意思。

“物理课程标准”在科学探究能力目标中明确要求学生,会阅读简单仪器的说明书,能按书面说明操作,会使用简单的仪器。电流表和电压表是初中生学习物理必须会使用的简单测量仪表。课程标准的具体要求是:会使用电流表和电压表。这个要求,我的理解应该有两层意思,一是要学生能正确使用电流表和电压表进行测量和读数;二是能使用电流表和电压表探究电路。

我在教学过程中,针对学生能正确使用电压表测量和读数这一目标,按照电流表的教学,指导学生认真阅读电压表说明书,通过比较、分析总结出电压表和电流表在使用规则上的异同,并在此基础上引导学生把双量程电流表使用的相关技能迁移到双量程电压表的使用上来,再提醒学生注意电流表是串联在电路中,而电压表必须并联在待测电路的两端。多数学生都能按这样的要求联结电路,进行实验操作,达到课程目标的要求。但对于用电压表探究电路这一教学目标,学生认识总是模棱两可,由其在课后的练习中,常常出现用电压表检测电路时,学生不知道电路故障与电压表是什么关系,造成判断混乱,错误层出不穷。这样的问题在教学过程中,因为课时和学生知识的限制,纠正的困难也较大。那么进入复习后,让学生用电压表探究电路,即为学生进一步学习奠定好知识基础,也要让学生走入社会后在日常生活中使用各种家用电器有一定的启示,提高学生的综合素质,发展学生的探究精神和实践能力都有作用。

用电流表和电压表检测电路,即是初中物理学科的知识,也是学生动手操作能力的具体运用。如下图是某实验小组测小灯泡电功率的电路图,该小组按图连接好电路后,闭合开关,电流表有示数,但小灯泡不发光,电压表也无示数。这是学生分组实验中常出现的一种故障,该电路电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,表明电压表所测的小灯泡有故障。是什么故障呢?电路故障,无非就是断路和短路两种,电流表有示数,表明不可能是断路,只有小灯泡短路这种情况了。这样讲后,看是问题解决了,可实际还存在许多学生不清楚的问题。如就在该电路中,当学生排除了短路故障后,发现电压表有示数了,而电流表又无示数,小灯泡仍然不发光。这时再给学生讲,电流表无电流,说明电路是断路,电压表有示数,表明故障还是出在了电压表所测的小灯泡上,这时的故障就不是短路,而是断路了。细心的学生还会发现,这时电压表的示数几乎等于电源的电压,滑动变阻器与小灯泡串联,滑动变阻器怎么没有分压呢?要让学生理解电压表检测电路,可从以下的几个电路图来说明。

如图1电压表直接与电源的正、负极相接,测量的是电源电压。

如图2电压表与小灯泡两端相接,即是测量小灯L两端的电压,又是测量的电源电压。实际上也可以看成电压表直接与电源的正、负极相接。

如图3电压表只是测量小灯泡L1两端的电压。因为电压表与L1两端相接,L2起了分压作用。

U1=U总-U2。

若将图3中的L1改为开关S1,电路如图4所示。当开关S1闭合时,电压表无示数,因为:S1无电阻即:R1=0

由:U1=I总×R1=I总×0=0伏。

所以电压表无示数。

当开关S1断开时,电路是断路,电路中没有电流,灯泡L2相当导线不分压,相当于把电源正、负极与电压表正、负极直接相连接,类似于图1的电路。所以电压表测量的是电源电压。也可以这样理解:电路是断路,I总=0,则U2=0伏,U1=U总-U2=U总-0=U总。

在教学过程中,结合电路图再连接实物,一边演示,一边讲述学生就比较容易理解了。

最后再给学生布置巩固练习:如下图电路中A、B、C、D为四个接线柱,闭合开关后,灯不亮,已确定是灯泡存在故障,在不充许拆开电路的情况下,请用一个电压表或一个电流表对故障进行判断。要求写出选用电表、判断方法、现象和结论。

参考文献:

[1]全日制义务教育《物理课程标准解读》教育部基础教育司组织,物理课程标准研制组编写,湖北教育出版社出版。

[2]义务教育课程标准实验教科书9年级上册《物理教师教学用书》苏科版初中物理教材编写组,江苏科学技术出版社出版。