探究式復(fù)習(xí)課的實(shí)踐與探索
【教學(xué)內(nèi)容】
高中《物理》“電阻的測(cè)量”問(wèn)答式探究復(fù)習(xí)課。
【教學(xué)流程】
師：今天我們復(fù)習(xí)電阻的測(cè)量。請(qǐng)看下面問(wèn)題：已知伏特表內(nèi)阻rv約為3000ω，安培表內(nèi)阻ra約為0．125ω，5個(gè)待測(cè)電阻rx分別在400ω、160ω、19ω、1ω和0．25ω左右。你能否確定測(cè)量這幾個(gè)電阻的電路是選擇采用安培表內(nèi)接法還是安培表外接法嗎？請(qǐng)說(shuō)明理由。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：教師設(shè)置問(wèn)題情境。）
生1：能夠。因?yàn)?00ω、160ω、19ω左右的電阻遠(yuǎn)大于安培表內(nèi)阻（0．125ω），所以，這三個(gè)電阻的測(cè)量應(yīng)該采用安培表內(nèi)接法；而19ω、1ω和0．25ω左右的電阻遠(yuǎn)小于伏特表內(nèi)阻（3000ω），所以，這三個(gè)電阻的測(cè)量應(yīng)該采用安培表外接法。
師：請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)思考一下，他的設(shè)計(jì)有沒(méi)有值得我們進(jìn)一步商榷的地方？
生2：有。他的設(shè)計(jì)中認(rèn)為19ω的電阻既可以采用安培表內(nèi)接法，也可以采用安培表外接法，那么，究竟設(shè)計(jì)采用哪種方法測(cè)量19ω電阻更好一些呢？
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：學(xué)生受激發(fā)提出了新的問(wèn)題。）
師：好！請(qǐng)同學(xué)們思考，究竟設(shè)計(jì)采用哪種方法測(cè)量19ω電阻更好一些？
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：?jiǎn)l(fā)學(xué)生尋求解決問(wèn)題的設(shè)計(jì)思路）
生3：我猜想，采用這兩種方法測(cè)量19ω左右的電阻，測(cè)定誤差相差不多，因?yàn)橥瑫r(shí)滿足rv>>rx和rx>>ra。
師：分析有一定的道理！還有什么更方便的方法迅速判斷呢？
生4：我認(rèn)為可以采用估算的方法。例如，采用“多次用兩種方法粗測(cè)rx后取平均值rx”→“計(jì)算m=rv/rx和n=rx/ra”→“比較m和n的大小；若m＞n，則應(yīng)該采用安培表外接法測(cè)定誤差更小一些，反之則應(yīng)該采用安培表內(nèi)接法測(cè)定誤差更小一些”。剛才的實(shí)驗(yàn)中m=3000/19=157．9，而n=19/0．125=152；因?yàn)閙＞n，所以，測(cè)量19ω電阻應(yīng)該采用安培表外接法，測(cè)定誤差理論上應(yīng)該略小一些。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：學(xué)生解決問(wèn)題的設(shè)計(jì)思路有新意。）
師：有見(jiàn)地。如果遇到上述“m與n相差不多”這類問(wèn)題，是否還有其他更準(zhǔn)確的測(cè)定辦法呢？
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：教師進(jìn)一步提出接力探究的問(wèn)題）
生5：可以考慮運(yùn)用“半偏（值）法測(cè)電阻”“歐姆表法測(cè)電阻”等方法進(jìn)行探究。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：基本達(dá)到了教師預(yù)設(shè)的接力探究的目的）
師：請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步利用桌上的儀器設(shè)備進(jìn)行“半偏（值）法測(cè)電阻”的`實(shí)驗(yàn)，并討論減小測(cè)量誤差的有效方法是什么。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：讓學(xué)生在“動(dòng)手做”過(guò)程中尋求減小測(cè)量誤差的有效方法。）
生6：我們小組發(fā)現(xiàn)，減小測(cè)量誤差的有效方法是“要盡量控制電流表滿偏和半偏兩種狀態(tài)下總電路電流趨于恒定”的大前提，圍繞這個(gè)大前提，我們?cè)O(shè)計(jì)了幾個(gè)具體方案進(jìn)行了驗(yàn)證。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：學(xué)生展示減小測(cè)量誤差的各種具體方案，確證行之有效，顯示出滿足感。）
師：我們剛才復(fù)習(xí)了“歐姆表法測(cè)電阻”的基本原理和操作要領(lǐng)，請(qǐng)大家按照我的設(shè)計(jì)方案，分組按要求對(duì)我預(yù)設(shè)的放在桌上的幾個(gè)定值電阻進(jìn)行訓(xùn)練性的測(cè)定。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：學(xué)生很熟練的進(jìn)行復(fù)習(xí)測(cè)量。）
師：大家請(qǐng)看，我這里有一個(gè)25w 220v的電燈泡，大家想一想，如果采用這個(gè)中值電阻為20ω（或200ω）的歐姆表來(lái)測(cè)定它的電阻，應(yīng)該怎樣進(jìn)行測(cè)定？大家可以自由組合成小組討論后進(jìn)行。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：教師運(yùn)用維果斯基“最近發(fā)展區(qū)”建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，對(duì)學(xué)生提出了深層次的問(wèn)題。）共3頁(yè)，當(dāng)前第1頁(yè)123
生7：選擇合適的量程就可以進(jìn)行測(cè)定了。
生8：我們已經(jīng)測(cè)出來(lái)了！為287ω。
生9：他們測(cè)定的數(shù)據(jù)肯定錯(cuò)了，因?yàn)楦鶕?jù)計(jì)算應(yīng)該約為1936ω。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：很多組的學(xué)生都說(shuō)他們測(cè)得的數(shù)據(jù)也是280多ω，甚至剛才通過(guò)計(jì)算的那組學(xué)生也這樣說(shuō)。這是怎么回事呢？同學(xué)們把目光聚焦到了教師的臉上。）
師：這是什么原因呢？建議大家透過(guò)現(xiàn)象分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，然后進(jìn)行大膽的猜想。
生10：我猜想，這一批實(shí)驗(yàn)室配置的中值電阻為20ω的歐姆表都不準(zhǔn)。
生11：我猜想，這個(gè)銘牌數(shù)據(jù)為25w220v的電燈泡的銘牌數(shù)據(jù)標(biāo)錯(cuò)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(méi)有問(wèn)題，那肯定還有影響電阻測(cè)定準(zhǔn)確的因素沒(méi)有被我們發(fā)現(xiàn)。
師：請(qǐng)大家再次想辦法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述猜想。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：教師鼓勵(lì)學(xué)生在“動(dòng)手做”中驗(yàn)證自己的猜想。）
生10：我們這一組（認(rèn)為“這一批實(shí)驗(yàn)室配置的中值電阻為20ω的歐姆表都不準(zhǔn)”）要求提供“更準(zhǔn)確的歐姆表”輔助進(jìn)行驗(yàn)證。
師：可以。給你們一個(gè)“更準(zhǔn)確的歐姆表”。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：學(xué)生接過(guò)教師提供的“更準(zhǔn)確的歐姆表”，在“動(dòng)手做”中驗(yàn)證自己的猜想。）
生10：我們這一組通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，“這一批實(shí)驗(yàn)室配置的中值電阻為20ω的歐姆表都不準(zhǔn)”的猜想是錯(cuò)誤的。
生11：我們這一組（認(rèn)為“這個(gè)銘牌數(shù)據(jù)為25w220v的電燈泡的銘牌數(shù)據(jù)標(biāo)錯(cuò)了”）要求老師提供幾個(gè)25w220v的電燈泡進(jìn)行驗(yàn)證性測(cè)定。
師：可以。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：學(xué)生接過(guò)教師提供的幾個(gè)電燈泡，在“動(dòng)手做”中驗(yàn)證自己的猜想。）
生11：我們這一組（認(rèn)為“這個(gè)銘牌數(shù)據(jù)為25w220v的電燈泡的銘牌數(shù)據(jù)標(biāo)錯(cuò)了”）通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，“這個(gè)銘牌數(shù)據(jù)為25w220v的電燈泡的銘牌數(shù)據(jù)標(biāo)錯(cuò)了”的猜想是錯(cuò)誤的。
生12：我們這一組（認(rèn)為“歐姆表的電池都太舊了”）要求老師提供幾節(jié)新電池輪流替換原來(lái)的舊電池進(jìn)行驗(yàn)證性測(cè)定。
師：可以。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：學(xué)生接過(guò)教師提供的幾節(jié)新電池，在“動(dòng)手做”中驗(yàn)證自己的猜想。）
生12：我們這一組（認(rèn)為“歐姆表的電池都太舊了”）通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)猜想也是錯(cuò)誤的。
師：既然前三個(gè)猜想都不成立，最后就剩下“肯定還有影響準(zhǔn)確測(cè)定電阻的因素沒(méi)有被我們發(fā)現(xiàn)”了！那么，究竟是什么因素沒(méi)有被我們發(fā)現(xiàn)呢？請(qǐng)大家好好想一想。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：學(xué)生們都陷入了沉思，只有少數(shù)學(xué)生在竊竊私語(yǔ)。是否進(jìn)一步想提出自己的猜想呢？）
生13：我們幾個(gè)同學(xué)認(rèn)為，可能是測(cè)試的環(huán)境溫度影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：大膽地提出了自己的假設(shè)。）
師：為什么？
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：老師要求學(xué)生進(jìn)一步說(shuō)明假設(shè)的依據(jù)。）
生14：因?yàn)榻饘俚碾娮杪适请S著溫度的升高而增大的。我們計(jì)算出來(lái)的電阻是25w220v的電燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，此時(shí)它的溫度約為2300攝氏度，而我們剛才采用歐姆表測(cè)定它的電阻時(shí)的溫度約為室溫20攝氏度左右，所以電阻才可能相差這么大。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：學(xué)生回答有理有據(jù)。）
師：很好。能否設(shè)計(jì)一個(gè)比上述三種測(cè)量電阻的方法還要準(zhǔn)確的測(cè)量電阻方法呢？
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：教師再次提出接力探究的問(wèn)題。）
生15：我見(jiàn)過(guò)近年的高考題中，有一種測(cè)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(yè)，當(dāng)前第2頁(yè)123
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：學(xué)生能夠廣泛地獲取信息。）
師：很好。還有誰(shuí)愿意談?wù)勛约喊l(fā)現(xiàn)的新的問(wèn)題。
生16：我想提出一個(gè)新的可以通過(guò)估算解決的問(wèn)題給大家思考，就是“如果把兩個(gè)25w220v的電燈泡串聯(lián)接入220v交流電源上，此時(shí)它們的總電阻大約多大？”
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：學(xué)生能夠在教師的提示下提出接力探究的問(wèn)題。）
師：很好。請(qǐng)大家把這個(gè)問(wèn)題作為今天的作業(yè)。同時(shí)能否進(jìn)一步思考“等效替代法在物理學(xué)科研究中還有哪些應(yīng)用”的專題呢？例如在“力的合成”“運(yùn)動(dòng)的合成”中的實(shí)例，能否予以參考？注意“等效替代”是一種所有學(xué)科都適用的通識(shí)通理的哲學(xué)方法，非常重要，我們應(yīng)該掌握它。
（見(jiàn)證與點(diǎn)評(píng)：教師肯定學(xué)生的接力研究的提問(wèn)，并且自己也參與接力提問(wèn)的設(shè)置，是為了延續(xù)和調(diào)動(dòng)同學(xué)們繼續(xù)探究學(xué)習(xí)的興趣。）
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