項目背景
傳統(tǒng)教具“電阻定律演示器”在教學時,有以下缺點:
金屬絲橫截面積大,效果不明顯。
操作極不方便。體現(xiàn)在:①演示器長度均在1米以上,所占空間大,接線柱在兩端,演示器長度比課桌還大,外接導線要連接幾段才行。②演示器上金屬絲橫截面積一樣大,要演示橫截面積對電阻的影響,需并聯(lián)兩根金屬絲。③無法演示溫度對電阻的影響。
鑒于現(xiàn)有儀器存在的弊端,改進儀器時,我們思考到如下因素:換用更細金屬絲進行實驗,讓效果更明顯(傳統(tǒng)儀器金屬絲直徑為0.5毫米,不太明顯);減小教具所占空間;將不同橫截面積、不同材料的金屬絲放于一張板上;改變接線柱位置,統(tǒng)統(tǒng)放于一側(cè),讓操作更方便;加上演示溫度對電阻影響的材料2ZcoRRdAfPR7OtTavkDn8A==,為防止材料損壞加上保護外殼。制作完成的教具見圖1。
科學方法
本項目主要應用了控制變量法、轉(zhuǎn)換法等科學原理。
比較長度、橫截面積、材料對電阻影響時,采用的是控制變量法。
通過接入電路中電流表示數(shù)大小,來判斷接入電路中金屬絲電阻的大小采用的是轉(zhuǎn)換法。當演示金屬絲中有電流通過時,電流大小顯示于電流表上,在不同的金屬絲中有不同電流通過時,根據(jù)歐姆定律I=U/R可知,在電壓不變時,電流越大,則說明對應電阻越小,從而得出影響電阻大小的因素及各因素與電阻的關(guān)系。
改進點
加入了驗證溫度對電阻影響的材料。
縮小了所占空間,攜帶方便。原教具1米多長,現(xiàn)教具只有0.3米長,連接導線不需要太長。
易于操作。接線柱均在一側(cè),實驗時固定一個接線柱的接線,只動另一個接線柱的接線,即可完成材料、長度、橫截面積對電阻影響的演示。
效果明顯。由于金屬絲直徑只有0.3毫米,更細,所以效果更好,直觀性更強。
改進后的教具原理見圖2。
實驗方法
將電流表、開關(guān)、一節(jié)干電池用導線串聯(lián)起來。
一端接在0接線柱上,另一端先后接在1、3接線柱上,觀察電流表示數(shù),比較材料對電阻的影響。
一端接在0接線柱上不動,另一端先后接在2、3接線柱上,觀察電流表示數(shù),比較長度對電阻的影響。
一端接在0接線柱上不動,另一端先后接在3、4接線柱上,觀察電流表示數(shù),比較橫截面積對電阻的影響。
兩端接在5和6接線柱上,閉合開關(guān),記錄電流表示數(shù),取下燈絲保護外殼,用燃著的火柴燒烤燈絲,會看到電流表示數(shù)變小,驗證溫度對電阻的影響。
注意事項
閉合開關(guān)時間不可太長,防止燒壞電流表;
應防潮、防腐,避免劇烈震動;
每次實驗完,應及時將燈絲保護外殼裝上,以保護燈絲完好。
完善設(shè)想
將底板做得更厚一些,大小空間設(shè)計更合理一些;
線路安排更美觀些;
設(shè)計為實驗時變成立體,盡量讓全班學生坐著都能看到效果;
外加一個保護罩保護金屬絲不受損壞;
加上備用材