彭妙 謝桂英 余耿華

摘 要：文章作者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，沒有實(shí)驗(yàn)的輔助，學(xué)生在安全用電這一節(jié)課的學(xué)習(xí)過程中容易停留在“看熱鬧”的層面，導(dǎo)致學(xué)生對人體觸電本質(zhì)的理解不夠深入和透徹。自制低成本模擬人體觸電演示儀，并應(yīng)用于教學(xué)，可以取得好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：低成本;模擬人體觸電;研發(fā)應(yīng)用

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-624X（2020）23-0010-02

一、教材實(shí)驗(yàn)分析

大多數(shù)物理教師使用人教版課本對學(xué)生進(jìn)行安全用電教學(xué)時(shí)完全采用的是看圖進(jìn)行理論分析的方式，還有一些教師依賴播放視頻這種教學(xué)方式授課，沒有相應(yīng)的配套實(shí)驗(yàn)儀器輔助教學(xué)。而物理新授課的課堂離開了實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果就會大打折扣。而且筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，如果沒有實(shí)驗(yàn)的輔助，學(xué)生在安全用電這一節(jié)課的學(xué)習(xí)過程中就容易停留在“看熱鬧”的層面，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳。

二、模擬人體觸電演示儀的研發(fā)與制作

1.材料

9V充電干電池、家用紅色4平方毫米銅芯線、薄鐵皮1塊、鱷魚夾3個(gè)、鐵絲1根、木板1塊、J1206-1型電子開關(guān)式感應(yīng)圈、多用電表、毛巾1條、12VLED燈1個(gè)、布玩偶2個(gè)、塑料塊1個(gè)。

2.制作流程

用9V的電池模擬發(fā)電站，電池的正極接模擬高壓線→接模擬變壓器→接模擬火線，電池的負(fù)極接模擬大地（鐵皮），零線模擬戶外接地，如圖1 。在一個(gè)玩偶身體上連接一個(gè)額定電壓12V的LED燈、正極用導(dǎo)線接右手、負(fù)極接左手和雙腳，其中左右手分別焊接一個(gè)鱷魚夾，如圖2。

3.模擬人體觸電演示儀的操作流程

把玩偶的一只手夾在紅色導(dǎo)線上，玩偶站在地面（鐵皮）上，此時(shí)LED燈亮（表示單線觸電）。

把玩偶的一只手夾在紅色導(dǎo)線上，玩偶站在絕緣凳（塑料塊）上，此時(shí)LED燈不亮（表示人體安全）。

把玩偶的一只手夾在紅色導(dǎo)線上，玩偶站在絕緣凳（塑料塊）上，另一只手夾在綠色導(dǎo)線上，此時(shí)LED燈亮（表示雙線觸電）。

把裸露的銅線搭在紅色導(dǎo)線和濕潤的棉布上，演示高壓線墜落在地面，然后用多用電表測量落點(diǎn)與其他表示地面的點(diǎn)之間存在的電壓（表示跨步電壓觸電），如圖3、圖4。

斷開與鐵皮相連接的導(dǎo)線，取出9V干電池，將J1206-1型電子開關(guān)式感應(yīng)圈（如圖5）電極兩端分別接到紅色線和鐵皮上，把插有鐵絲的玩偶放在鐵皮上，給感應(yīng)圈通電，觀察到玩偶與紅色導(dǎo)線之間有火花，同時(shí)聽到啪啪聲（表示高壓電弧觸電）如圖6。

4.模擬人體觸電演示儀的優(yōu)點(diǎn)

該儀器的材料獲取方便，制作方法簡單，攜帶也方便，又可以將授課方式由看圖分析轉(zhuǎn)化為實(shí)物模擬演示，激發(fā)了學(xué)生極大的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)驗(yàn)效果明顯，現(xiàn)象分析與結(jié)論的結(jié)合度得到加深，大大提高了教學(xué)的效率。

三、模擬人體觸電演示儀使用的教學(xué)應(yīng)用片段

1.導(dǎo)入情景

師：當(dāng)人體（玩偶）不小心觸碰到了火線，就會發(fā)生觸電。由于觸電是不可能直接演示的，因此今天我們只能借助一套自制的儀器來模擬觸電現(xiàn)象了。

2.介紹器材

師：我用9V的電池模擬發(fā)電站、電池的正極接模擬高壓線→接模擬變壓器→接模擬火線，電池的負(fù)極接模擬大地（鐵皮）、零線模擬戶外接地。將這個(gè)玩偶身體上連接一個(gè)額定電壓12V的LED燈、正極用導(dǎo)線接右手、負(fù)極接左手和雙腳，其中左右手分別焊接一個(gè)鱷魚夾。

3.師生互動(dòng)

師：當(dāng)人體（玩偶）不小心觸碰到了火線，就會發(fā)生觸電（演示如圖7，此時(shí)LED燈亮），誰來描述一下電流流過人體的路徑？

生：電流從電源的一端出發(fā)，經(jīng)過高壓線，經(jīng)過變壓器，經(jīng)過火線，然后通過人體流到大地，再經(jīng)過大地回到電源。

師：當(dāng)人體（玩偶）不小心觸碰到了火線，就一定會觸電嗎？誰來幫我演示人體接觸到了火線卻沒有發(fā)生觸電的情況？

生：不一定。（學(xué)生經(jīng)過不斷嘗試，在玩偶的下方放置一塊塑料塊后，LED燈熄滅）。

師：如果此時(shí)人體的另一只手不小心觸碰到了零線，人體會觸電嗎？如果觸電，誰來描述一下電流流過人體的路徑？

生：會觸電，電流會流經(jīng)人體左右手（學(xué)生在教具中指出電流的路徑），如圖8。

師：某些情況下，高壓線墜落在用濕棉布模擬的地面上，人從旁邊走過時(shí)會觸電嗎？如果觸電，誰來描述一下電流流過人體的路徑？

生：會觸電。電流從一只腳的一端流經(jīng)胯部再流到另一只腳回到大地，可能發(fā)生觸電。

師：從以上的觸電原因，我們分析可以知道，觸電都是由于人體直接或間接接觸了帶電體引起的。那么人體只要不接觸帶電體就是安全的，對嗎？有沒有什么生活經(jīng)驗(yàn)支持你的觀點(diǎn)？

生：錯(cuò)。比如閃電。

師：對了，接下來我們來演示，看看“人體”不接觸帶電體，是怎么發(fā)生觸電的呢？

教師演示高壓電弧觸電原理，如圖9。

4.實(shí)驗(yàn)小結(jié)

師：通過以上的分析，人體都是由于什么原因觸電的呢？

生：由于人體直接或間接與帶電體接觸，有較大的電流流過了人體而觸電。

5.實(shí)驗(yàn)評價(jià)

在實(shí)驗(yàn)儀器的輔助下進(jìn)行教學(xué)，課堂上，學(xué)生會更愿意投入到對實(shí)驗(yàn)儀器的關(guān)注和學(xué)習(xí)的過程中，使得理論可以較好地結(jié)合實(shí)際，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣明顯提高，學(xué)習(xí)效率也明顯提高。學(xué)生對人體觸電本質(zhì)的理解也更加深入和透徹。借助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材的教學(xué)，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)精神與態(tài)度、科學(xué)應(yīng)用四個(gè)方面，為學(xué)生今后的生活和工作做了準(zhǔn)備，使學(xué)生養(yǎng)成終身發(fā)展所需的品格與關(guān)鍵能力，為形成學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

6.教學(xué)反思

實(shí)驗(yàn)儀器的創(chuàng)新使用，為不可體驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)提供了模擬教具，為實(shí)現(xiàn)安全用電教學(xué)提供了有效的課堂保障。模擬人體觸電演示儀在課堂教學(xué)的過程中幫助學(xué)生重新認(rèn)識了“觸電”的含義;逐步構(gòu)建了安全用電知識網(wǎng)絡(luò);更加深刻認(rèn)識和鞏固了電流流向法的應(yīng)用;促進(jìn)了師生情感互動(dòng)和交流。學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度的內(nèi)化過程，實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)核心素養(yǎng)的目標(biāo)。該教學(xué)策略為學(xué)生的終身發(fā)展和持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，促進(jìn)了教師的專業(yè)成長。

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課題項(xiàng)目：廣州市第三批市教育系統(tǒng)創(chuàng)新學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)“中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新及其在教學(xué)中的應(yīng)用研究”（1201630019）。

作者簡介：彭 妙（1983— ），男，湖南岳陽人，中學(xué)二級教師，本科，研究方向：初中物理教學(xué);

余耿華（1976— ），男，廣東興寧人，中學(xué)高級教師，碩士，研究方向：實(shí)驗(yàn)教學(xué)、迷思概念、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新。

通信作者：謝桂英（1976— ），女，廣東廣州人，中學(xué)物理高級教師，研究方向：初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。