探究式複習課的實踐與探索

【教學內容】

高中《物理》“電阻的測量”問答式探究複習課。

【教學流程】

師：今天我們複習電阻的測量。請看下面問題：已知伏特表內阻rv約為3000ω，安培表內阻ra約為0．125ω，5個待測電阻rx分別在400ω、160ω、19ω、1ω和0．25ω左右。你能否確定測量這幾個電阻的電路是選擇採用安培表內接法還是安培表外接法嗎？請説明理由。

（見證與點評：教師設置問題情境。）

生1：能夠。因為400ω、160ω、19ω左右的電阻遠大於安培表內阻（0．125ω），所以，這三個電阻的測量應該採用安培表內接法；而19ω、1ω和0．25ω左右的電阻遠小於伏特表內阻（3000ω），所以，這三個電阻的測量應該採用安培表外接法。

師：請同學們仔細思考一下，他的設計有沒有值得我們進一步商榷的地方？

生2：有。他的設計中認為19ω的電阻既可以採用安培表內接法，也可以採用安培表外接法，那麼，究竟設計採用哪種方法測量19ω電阻更好一些呢？

（見證與點評：學生受激發提出了新的問題。）

師：好！請同學們思考，究竟設計採用哪種方法測量19ω電阻更好一些？

（見證與點評：啟發學生尋求解決問題的設計思路）

生3：我猜想，採用這兩種方法測量19ω左右的電阻，測定誤差相差不多，因為同時滿足rv>>rx和rx>>ra。

師：分析有一定的道理！還有什麼更方便的方法迅速判斷呢？

生4：我認為可以採用估算的方法。例如，採用“多次用兩種方法粗測rx後取平均值rx”→“計算m=rv/rx和n=rx/ra”→“比較m和n的大小；若m＞n，則應該採用安培表外接法測定誤差更小一些，反之則應該採用安培表內接法測定誤差更小一些”。剛才的實驗中m=3000/19=157．9，而n=19/0．125=152；因為m＞n，所以，測量19ω電阻應該採用安培表外接法，測定誤差理論上應該略小一些。

（見證與點評：學生解決問題的設計思路有新意。）

師：有見地。如果遇到上述“m與n相差不多”這類問題，是否還有其他更準確的測定辦法呢？

（見證與點評：教師進一步提出接力探究的問題）

生5：可以考慮運用“半偏（值）法測電阻”“歐姆表法測電阻”等方法進行探究。

（見證與點評：基本達到了教師預設的接力探究的目的）

師：請同學們進一步利用桌上的儀器設備進行“半偏（值）法測電阻”的`實驗，並討論減小測量誤差的有效方法是什麼。

（見證與點評：讓學生在“動手做”過程中尋求減小測量誤差的有效方法。）

生6：我們小組發現，減小測量誤差的有效方法是“要儘量控制電流表滿偏和半偏兩種狀態下總電路電流趨於恆定”的大前提，圍繞這個大前提，我們設計了幾個具體方案進行了驗證。

（見證與點評：學生展示減小測量誤差的各種具體方案，確證行之有效，顯示出滿足感。）

師：我們剛才複習了“歐姆表法測電阻”的基本原理和操作要領，請大家按照我的設計方案，分組按要求對我預設的放在桌上的幾個定值電阻進行訓練性的測定。

（見證與點評：學生很熟練的進行復習測量。）

師：大家請看，我這裏有一個25w 220v的電燈泡，大家想一想，如果採用這個中值電阻為20ω（或200ω）的歐姆表來測定它的電阻，應該怎樣進行測定？大家可以自由組合成小組討論後進行。

（見證與點評：教師運用維果斯基“最近發展區”建構主義學習理論，對學生提出了深層次的問題。）共3頁，當前第1頁123

生7：選擇合適的量程就可以進行測定了。

生8：我們已經測出來了！為287ω。

生9：他們測定的數據肯定錯了，因為根據計算應該約為1936ω。

（見證與點評：很多組的學生都説他們測得的數據也是280多ω，甚至剛才通過計算的那組學生也這樣説。這是怎麼回事呢？同學們把目光聚焦到了教師的臉上。）

師：這是什麼原因呢？建議大家透過現象分析問題產生的原因，然後進行大膽的猜想。

生10：我猜想，這一批實驗室配置的中值電阻為20ω的歐姆表都不準。

生11：我猜想，這個銘牌數據為25w220v的電燈泡的銘牌數據標錯了。

生12：我猜想，歐姆表的電池都太舊了。

生13：我猜想，如果歐姆表和電燈泡都沒有問題，那肯定還有影響電阻測定準確的因素沒有被我們發現。

師：請大家再次想辦法設計實驗驗證上述猜想。

（見證與點評：教師鼓勵學生在“動手做”中驗證自己的猜想。）

生10：我們這一組（認為“這一批實驗室配置的中值電阻為20ω的歐姆表都不準”）要求提供“更準確的歐姆表”輔助進行驗證。

師：可以。給你們一個“更準確的歐姆表”。

（見證與點評：學生接過教師提供的“更準確的歐姆表”，在“動手做”中驗證自己的猜想。）

生10：我們這一組通過實驗發現，“這一批實驗室配置的中值電阻為20ω的歐姆表都不準”的猜想是錯誤的。

生11：我們這一組（認為“這個銘牌數據為25w220v的電燈泡的銘牌數據標錯了”）要求老師提供幾個25w220v的電燈泡進行驗證性測定。

師：可以。

（見證與點評：學生接過教師提供的幾個電燈泡，在“動手做”中驗證自己的猜想。）

生11：我們這一組（認為“這個銘牌數據為25w220v的電燈泡的銘牌數據標錯了”）通過實驗發現，“這個銘牌數據為25w220v的電燈泡的銘牌數據標錯了”的猜想是錯誤的。

生12：我們這一組（認為“歐姆表的電池都太舊了”）要求老師提供幾節新電池輪流替換原來的舊電池進行驗證性測定。

師：可以。

（見證與點評：學生接過教師提供的幾節新電池，在“動手做”中驗證自己的猜想。）

生12：我們這一組（認為“歐姆表的電池都太舊了”）通過實驗發現，這個猜想也是錯誤的。

師：既然前三個猜想都不成立，最後就剩下“肯定還有影響準確測定電阻的因素沒有被我們發現”了！那麼，究竟是什麼因素沒有被我們發現呢？請大家好好想一想。

（見證與點評：學生們都陷入了沉思，只有少數學生在竊竊私語。是否進一步想提出自己的猜想呢？）

生13：我們幾個同學認為，可能是測試的環境温度影響了測量的準確性。

（見證與點評：大膽地提出了自己的假設。）

師：為什麼？

（見證與點評：老師要求學生進一步説明假設的依據。）

生14：因為金屬的電阻率是隨着温度的升高而增大的。我們計算出來的電阻是25w220v的電燈泡正常發光時的電阻，此時它的温度約為2300攝氏度，而我們剛才採用歐姆表測定它的電阻時的温度約為室温20攝氏度左右，所以電阻才可能相差這麼大。

（見證與點評：學生回答有理有據。）

師：很好。能否設計一個比上述三種測量電阻的方法還要準確的測量電阻方法呢？

（見證與點評：教師再次提出接力探究的問題。）

生15：我見過近年的高考題中，有一種測電阻的“等效替代法”，這是一種很好的方法。它的基本原理是……共3頁，當前第2頁123

（見證與點評：學生能夠廣泛地獲取信息。）

師：很好。還有誰願意談談自己發現的新的問題。

生16：我想提出一個新的可以通過估算解決的問題給大家思考，就是“如果把兩個25w220v的電燈泡串聯接入220v交流電源上，此時它們的總電阻大約多大？”

（見證與點評：學生能夠在教師的提示下提出接力探究的問題。）

師：很好。請大家把這個問題作為今天的作業。同時能否進一步思考“等效替代法在物理學科研究中還有哪些應用”的專題呢？例如在“力的合成”“運動的合成”中的實例，能否予以參考？注意“等效替代”是一種所有學科都適用的通識通理的哲學方法，非常重要，我們應該掌握它。

（見證與點評：教師肯定學生的接力研究的提問，並且自己也參與接力提問的設置，是為了延續和調動同學們繼續探究學習的興趣。）