引导学生科学探究滑动变阻器在电学实验中的应用

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摘要：学生在教师的指导下，科学探究滑动变阻器的应用知识，有利于学生进一步系统地掌握电学知识，提高实验能力。探究性学习的形式是独立学习与合作学习的结合，其中合作学习占有重要的地位。通过探究性的学习过程，提高学生的思维方法和思维水平。在探究学习活动中，学生需要的是教师的指导和帮助。教师的主要职责是创设一种有利于探究性学习的情境和途径，设定探究内容。学生在探究中与人交流合作，通过经历收集、处理和提取信息，运用有关知识来解决实际问题，表述或展示探究的结果，提高合作探究的能力，进一步掌握电学知识。

关键词：滑动变阻器 电学实验

一、关于滑动变阻器

滑动变阻器是电学实验中的一个重要元件。它的工作原理是通过改变接入电路中那部分电阻线的长度来改变电阻的，从而改变电路中的电流，起到控制电路的作用。在电路分析中，滑动变阻器既可以作为一个定值电阻，也可以作为一个变值电阻。

音响上调节音量大小的旋钮；调节电熨斗的温度的旋钮；台灯上调节灯光亮度的旋钮；电脑上调节显示器亮暗的旋钮；另外，过磅称的称重仪，汽车上的油量表等都利用了滑动变阻器，滑动变阻器是电学中常用器件之一。滑动变阻器在电路中的作用是：（1）保护电路，即连接好电路，开关闭合前，应调节滑动变阻器的滑片P，使滑动变阻器接入电路部分的电阻最大，从而，使电路中的电流最小，起到保护电路元件的作用；（2）通过改变接入电路部分的电阻来改变电路中的电流，从而改变与之串联的导体（用电器）两端的电压。在连接滑动变阻器时，要求：一上一下，各用一个接线柱；实际连接应根据要求选择下面的接线柱。

二、探究滑动变阻器在电学实验中的应用

设计探究的内容：探究电流与电压、电阻的关系，即I与U的关系、I与R的关系时，滑动变阻器的作用；测量定值电阻阻值时，滑动变阻器的作用；测量小灯泡阻值时，滑动变阻器的作用；测量小灯泡电功率时，滑动变阻器的作用。电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系中，用滑动变阻器控制电路中的电流；在研究电动机转速与电流大小的关系时，用滑动变阻器改变电路中的电流大小等。

（一）探究电流与电压、电阻的关系

在探究电流与电压的关系的实验中，滑动变阻器在实验中的作用：改变电路中的电流大小，从而得到多组对应的电压值、电流值，研究电流跟电压的关系。为了使研究的问题简单化，只变化了电压的大小，保持电阻不变，所以图中R是定值电阻，图中滑动变阻器的作用是改变R两端的电压的大小。为了研究电流和电压的关系，在实验中要保持电阻不变，通过移动滑片，改变电阻两端的电压和通过电阻的电流，得出几组对应的电压与电流值，从而得出结论：在电阻一定的情况下，导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。

为了研究电流跟电阻的关系，在实验中要用滑动变阻器保持电阻两端的电压不变。换用阻值不同的电阻，通过移动滑片来保证电阻两端的电压保持不变。看看电阻改变了，电路中的电流是否改变。电压不变，电阻变大了，通过的电流是变大了还是变小了。学生通过小组合作，根据实验数据分析讨论，可得：在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比。

在这里滑动变阻器的作用特别重要，电阻改变了，它两端的电压也改变了，通过移动滑片，调出原来的电压，就能达到保持电压不变的目的。难点在于电阻变大了，滑片是向变阻器连入电路的阻值变大的方向移动，还是滑片向变阻器连入电路的阻值变小的方向移动，这需要学生在理论上进行探究，在实验中实践验证，以便达到熟练掌握。

（二）用伏安法测定值电阻

用伏安法测电阻，滑动变阻器的作用，一是保护电路，二是通过移动滑片，改变电阻两端的电压和通过电阻的电流，得出几组对应的电压与电流值，算出每次的电阻，得出电阻的平均值，可减小误差。

（三）测小灯泡的电阻

用伏安法测小灯泡电阻，如图，滑动变阻器的作用一是保护电路，二是通过移动滑片，改变小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，得出几组对应的电压与电流值，算出小灯泡每次的电阻。会发现灯丝的电阻是变化的，从而得出灯丝的电阻跟灯丝的温度有关，小灯泡两端的电压越大，电流也越大，灯泡也越亮，灯丝的温度越高，电阻也越大。因此，在此实验中，不能求灯丝电阻的平均值作为灯丝的电阻。

（四）测小灯泡的电功率

在测小灯泡的电功率实验中，滑动变阻器作用一是保护电路，二是调节小灯泡两端的电压，读出电流，根据P=UI算出小灯泡功率，实验中注意观察小灯泡的亮度。调节小灯泡两端的电压为额定电压，读出电流，根据P=UI算出小灯泡额定功率，再用滑动变阻器将小灯泡两端的电压调到高出额定电压0.2倍，和低于小灯泡额定电压等几种情况，读出每次的电流，算出功率，并观察小灯泡的亮度。这样可研究小灯泡亮度与其实际功率的关系。

（五）滑动变阻器在电学实验中的其他应用

滑动变阻器在电学实验中的应用很多。电学实验几乎都用到滑动变阻器。例如，电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系中，保持线圈匝数不变，用滑动变阻器改变电路中的电流；电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系中，改变线圈匝数，用滑动变阻器保持电路中的电流不变。在研究电动机转速与电流大小的关系时，用滑动变阻器改变电路中的电流大小，观察电动机转速变化。

在探究通电导体在磁场中受力而运动的实验中，用滑动变阻器来保护电路，调出合适的电流，顺利完成实验。在探究焦耳定律实验中，用滑动变阻器来保护电路，控制电路中的电流。通过引导学生科学探究滑动变阻器在电学实验中的应用，有效加强了学生对电学知识的理解和掌握，进一步提高了学生发现问题和提出问题、研究问题、解决问题的能力，培养了学生的创造能力和实践能力。（责编 赵建荣）