实施物理新课程标准,要让学生做一些小实验,通过做小实验让学生获得足够的体验,从小实验中学到物理知识,学会物理方法。在实践中我们发现,电炉丝是电学小实验的好材料,商店中有卖,价格便宜,无论是教师自制电学演示实验,还是学生做电学小实验,它都是较好的材料,下面介绍用电炉丝做电学小实验的几个实例:
一、利用电炉丝制作滑动变阻器
人教版八年级物理下册教材P19页图6.4-1“用铅笔芯控制小灯泡亮度”实验,这个实验器材有三个缺点:一是铅笔芯在木槽中易碎成小段,影响小实验的效果;二是铅笔在滑动的过程中会磨掉一些铅笔芯的石墨粉,使铅笔芯的粗细变得不均匀,电阻值发生不均匀的变化;三是因为铅笔芯的主要成份是石墨,电线与石墨的接触电阻较大,小灯泡会出现有时亮有时不亮的现象。以上三点都会影响这个小实验的效果。
电炉丝是做滑动变阻器小实验的好材料,它是用镍铬金合金材料制成的。1KW的电炉子的电炉丝,每厘米的电阻值大约在1Ω左右,我们要选10Ω(实验小灯泡电阻10Ω左右)的电阻,大约需要10厘米左右的这种电炉丝,按如图1所示接好电路后,向左或向右滑动时,小灯泡亮度变化效果非常明显,让学生将小实验现象记录在事先设计的表格中,通过分析小实验更进一步加深学生对滑动变阻器原理的理解。
二、利用电炉丝研究电阻与温度的关系
因为电炉丝是镍铬合金材料制成的,它有“电阻随温度的升高而增大”的特性。利用它的这种特性可以让学生体验“电阻大小与温度有关”的特性。如图2所示,把电炉丝、小灯泡、电源、开关组成电路,用酒精灯加热电炉丝,让学生观察灯泡亮度,学生会发现灯泡的亮度发生了明显的变化,通过分析电路中电流的变化情况,从而得出“电阻大小与温度有关”的结论。
三、利用电炉丝研究电流的热效应
“电流一定时,电流的热效应与电阻大小有关”。学生做这个小实验时,一是需要两只阻值不同的电阻,利用电炉丝可以很容易做成两只不同阻值的电阻,截取长度不同的电炉丝,就得到了两只阻值不同的电阻和。二是要反映电阻产生热量多少的器材,在教学过程中教师可以给学生提供以下器材:电源、导线、开关、电炉丝、松香、火柴、煤油、小玻璃瓶、细玻璃管(或塑料管)让学生编制各种不同的实验方案,经过学生讨论可以编出下列方案进行小实验:
方案1:自制如图3所示小实验用的仪器,把、分别浸在装有煤油的小药瓶中(≠),然后比较通电一段时间后药瓶内煤油柱升高的高度,再进行分析,串联电路中电流和通电时间相同,由得:电阻大的产生热量多,使煤油上升得高,从而得出“电流的热效应与电阻的大小有关”的结论。
方案2:如图4所示,把两根不同的电炉丝(≠)串联起来接入电路,在、电炉丝用凡士林沾几根火柴,比较通电后哪根炉丝上的火柴先掉下来,通过分析讨论,串联电路中电流和通电时间相同,由公式分析同样也可以得出“电流的热效应与电阻有关”的结论。
还可以设计与上面不同的实验方案:在方案(2)中把火柴换成质量相同的松香,放在两只电阻上,看松香熔化的多少来得出“电流的热效应与电阻有关”。
电炉丝虽小,在电学实验中却能发挥很多作用。除了上述实验外,还可以组织学生用电炉丝探究“电阻的大小与导线长度”关系,“电阻大小与导线横截面积大小的关系”,“电阻大小与导线的材料有关”等实验。通过教学实践发现:电炉丝的确是新教材电学实验的好材料。
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