充分利用《欧姆定律》中探究实验培养学生的科学素质

苏科版物理实验教课书九年级上册第十四章《欧姆定律》特点显著，特别是新课程标准中实验探究能力的培养在本章中得到充分的体现.

欧姆定律是电学中的基本定律，是进一步学习电学知识和分析电路的基础.欧姆定律中电流、电压、电阻三者之间的定量关系是本章的核心.教材中安排了7个活动，其中探究电流大小与哪些因素有关、探究电流与电压（或电阻）的关系、伏安法测电阻、串联电路总电阻与各电阻的关系等实验是本章的重点活动，这些活动能充分展示物理实验的研究方法及规律，能充分培养学生实验探究的能力.

教材编排上充分体现了实验的探究过程，从小明和小华想设计一盏调光灯为探索背景，以任务驱动的方式将探究问题引向深入，本章紧紧围绕这个中心任务，在引导学生自主学习的过程中，让学生充分体验发现问题、提出问题、研究问题、总结规律、拓展应用、解决问题的乐趣，体会做中学，学中做，既动脑又动手，在潜移默化中感知科学研究的一般方式，接受人类研究自然、寻求真理、不断追求等崇高思想的熏陶.

下面我们一起分析两个实验探究题，来进一步体会实验探究的思路和方法.

例1（原创）小明是一个爱动脑筋的学生，最近学习了电路的初步知识，对电学现象兴趣浓厚.周日，他到住在老城区的奶奶家做客.晚上，他在房间里做作业，对房间里一只60 W的白炽灯发生了兴趣.他观察到：晚上7、8点钟时，灯不是很亮，但到了夜里11、12点钟时，灯显得特别亮.小明想：灯越亮，表明通过灯丝的电流越大.那么，灯丝中的电流大小又取决于什么呢？请你和小明一起探究“电路中电流大小与哪些因素有关？”

（1）小明根据平时对电学实验的观察，提出的猜想是：电流大小与电路两端的电压有关.你的猜想是：电流大小与_______有关.

（2）根据你已有的知识和经验，说说小明猜想的依据是_______.

（3）小明决定用实验来验证他的猜想，请你和他一起完成下列任务：

①所选用的实验器材有：_______；

②实验电路图：

③小明设计了一个实验表格来收集实验中观察到的实验现象，你认为此表格存在的缺陷是_______.

④根据实验数据，分析此次实验结论：_______.

（4）通过实验探究，小明知道了电路中电流大小与_______及_______两个因素有关.他又产生了新的疑问：家庭电路的电压是220 V，而灯泡灯丝的电阻也不变化，那为什么夜里灯比晚上时要亮呢？小明又开始了新的探究之路.

（5）小明在上面的实验中经历了哪些探究过程？请你选出并将相应的字母填入空格中.

___________________________________.

（A.评估、B.猜想与假设、C. 提出问题、D.进行实验和收集数据、E.设计实验、F.交流与合作、G.分析结论）

新课程标准中，要求培养学生科学探究的初步能力，科学探究过程中，要求学生能“提出问题、进行猜想与假设、制定计划和设计实验、进行实验和收集证据、分析与论证、评估、交流与合作”.在上题中，小明从日常生活中感兴趣的现象选取了一个改变电流大小因素的问题进行探究，从提出问题，并根据已有的知识和经验进行猜想与假设，制定实验计划并进行实验，根据实验现象分析结论.最后还提出新的疑问.

分析与解答（1）在许多学生实验中，能观察到电灯亮度变化的原因，有的是电池节数变化，有的是两个灯串联，降低了灯的亮度，所以电流变化受电压电阻的影响不难理解.也可用水流来类比电流，分析影响水流大小的因素同样也能分析出来.第一空填“导体的电阻”.

（2）小灯泡接在两节电池间时比接在一节电池间亮.

（3）①两节干电池、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表.

②电路图如图1所示.

③缺电流表示数这一列.

④若前后两次电流相等，则电流大小与电压无关；若前后两次电流不等，则电流大小与电压有关.

（4）电路两端电压，导体的电阻.

（5）根据前面分析，可得：CBEDG.

例2（原创）小明在探究影响导体电阻大小的因素的活动后，想到盐水也能导电，他猜想盐水导电性可能与哪些因素有关.于是和同学们设计了如下实验：他们连接了如图2所示的电路，他们用两块表面平整大小相同的金属板正对着平行地插入盐水中，并将金属板连入电路.请你帮他们完成下列探究过程.

（1）小明在实验探究前先提出了假设，猜想影响两金属板间盐水电阻大小的因素可能有：①_______；②_______；③_______；④_______.

（2）小明根据和同学们的交流和筛选，决定探究从猜想中选出的四个影响因素.他在设计实验时思考了以下问题：

①实验中，如何将盐水电阻大小“显示”出来？

②如果影响电阻大小的因素有多个，如果只研究其中的一个因素是否影响了电阻的大小以及影响的程度？

③为此，除了装置图中出现的器材外，你还需要哪些器材？

（3）小明和同学们分别进行实验验证，小明想验证盐水电阻大小与两金属板间的距离是否有关，请你帮他写出实验操作及分析过程.

（4）小明他们将实验结果记录在下表中：

①比较_______两次实验数据可知：金属板间盐水电阻大小与盐水的浓度有关.

②比较2、3两次实验数据可知：_______.

（5）小明在探究实验结束后，汇总了同学们的实验结论，总结得出了影响盐水导电性能的各种因素.他在向全班同学汇报时，又说了这样的话：“影响液体导体和金属导体的电阻大小因素都差不多，这又如何解释呢？”

此题也体现了实验的探究过程的一般规律.此题中比较突出的是各种实验方法的运用，有控制变量法、转换法、类比法.在猜想与假设阶段，可将盐水导电性能与金属导电性能类比，金属导体电阻与材料、长度、横截面积、温度等有关，同样，可猜测两金属板间盐水电阻大小与板间距离、板的面积、盐水的浓度、盐水的温度等有关.用类比法帮助进行猜想，可以减少猜想的盲目性，更快捷、更准确地进行假设.电路中没有测电阻的仪器，如何反映出电阻大小的呢？采用转换法，当电压不变时，用电流大小来间接反映电阻大小.在实验过程中，影响电阻的因素有多个，就应采用控制变量法.并且要会通过分析实验数据得出结论.

分析与解答（1）①金属板间距离；②金属板面积；③盐水浓度；④盐水温度.

（2）①电流表示数大小，电流越大，电阻越小；电流越小，电阻越大.②采用控制变量法.③刻度尺、食盐、玻璃棒、一套加热装置、温度计.

（3）装配好图中的实验装置，闭合开关读出电流I1，加大两金属板间的距离，再读出电流I2，比较I1、I2的大小.若I1=I2，则金属板间盐水电阻与两金属板间的距离无关；若I1≠I2，则金属板间盐水电阻与两金属板间的距离有关.

（4）①3、4.②金属板间盐水电阻与金属板的面积有关.

教材中的物理实验目的是配合教材内容而设置的，往往是帮助学生对教材内容加深理解.但我们在教学中要充分挖掘教材中的实验素材，充分利用这些实验培养学生实验能力.