化解滑动变阻器的“变”之难:滑动变阻器电阻变大电压怎么变
时间：2019-04-25 03:33:30 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
滑动变阻器是一种重要的电学元件，在实验、作业、考试试题中经常可见其身影。近几年的各类考试试题中，变阻器以其“变化”给学生带来了许多疑难，主要可归纳为：变阻器滑片的动态变化产生的疑难、变阻器与电表间的接线变化产生的疑难以及滑动变阻器形态发生改变产生的疑难问题等。本文对教学中如何化解变阻器的“变”给学生带来的疑难困惑进行了归类分析。
一、 分析结构，理解动态变化
滑动变阻器在实际使用中会经常出现滑片移动的变化。初中生对动态事物的分析是困难的，因此在分析滑动变阻器滑片动态变化后相关数据的变化时，学生很容易出错。很多学生最弄不清的是滑片移动后起作用的有效部分应该是哪一部分、滑片移动后电阻是变大了还是变小了等此类问题。
例1 在如图所示的电路中，在滑片由A端滑到B端的过程中，滑动变阻器的电阻会（ ）
A． 不断减小 B． 不变
C． 先变大后减小
D． 不断变大
看似简单的问题，可还是有很多学生选择了D选项。仔细分析后，笔者认为以下几个方面是学生出错的根源：①教学中没有帮助学生弄懂变阻器的结构；②使用方法不明确；③遗忘因素导致。我们在教学中如何突破这一难点？通过实践，笔者认为实验、观察、归纳是其在实验中要解决好的三个问题：①观察滑动变阻器的结构及正确连接，归纳出“一上一下；各选其一”的规律；②仔细观察电流的流径，并通过实验，让学生知道不管上端接线柱接哪端，真正有效的电阻部分是滑片与下端接线柱间部分；③经过实验，总结滑片移动与下端接线柱间距离变化跟电阻大小的规律，即滑片“近下则小；远下则大”。有了实验的感性认识和易记的口诀，学生就容易理解、容易记得住了。
二、 关注细节，弄清符号变化
一张电路图就像是一篇文章，各种单元电路就好比是句子，而各种元器件就是组成句子的单词。要想看懂电路图，元器符号必须逐个弄清。对于常规符号的教学，教师很重视，学生也容易记住，可是在变阻器符号的教学中有一细节容易被教师忽视，那就是变阻器符号有不同的变式。对不同的符号表述形式若不清楚，学生在判断中就容易出错。
例2 右图是大型电子地磅秤的电路图（电源电压恒定），当称物体的物重时，滑动变阻器R的滑片P会向下端滑动。当被称物体的物重为Gl时，电流表的示数为I1。被称物体的物重为G2时，电流表的示数为I2。若G1”或“=”）。
学生在分析此电路时为何会产生困难，反思教学，笔者发现是在进行元件符号教学时出现了盲区。在教学中，图3-a是常见的变阻器元件符号，教师会重点讲解，学生也容易理解。而对图3-b，新授课一般是简单提一提，因为刚接触电学知识，要理解其电阻变化是比较困难的。糟糕的是在之后的教学中，我们有可能会认为学生已学过元件符号了，应该懂其变阻特点了，从而会一直疏忽对图3-b变阻原理的分析。如何化解难点？笔者的经验是在学过等效处理法后一定要返工，要补充完整。学生容易理解实物图和图3-a这样的情况，为什么学生不理解图3-b中的滑动变阻器？主要是它与常用方法差异较大。教学中，解决图3-b问题的重点是要根据实际操作来分析其工作原理。我们可以让学生先连接实物（图3-c）；再结合实物分析电流流径，让他们获取感性认识；最后根据已有的经验及短路原理分析图3-b。学生只要知道OPA段被短路了，也就相当于开路，那就可以将图3-b按图4的处理顺序，最终处理成图3-a这种符号形式，也就是要让学生理解图3-b与图3-a是等效的。
三、 简化电路，辨别真假变化
电路中，变阻器根据实际需求，不同接线连接是多变的，这极大地干扰了学生的分析。如果再并接入不同的电表，则会使电路变得更加复杂，同时还可能会出现变阻器真假难辨的情形。因为学生对电路分析不清晰，所以解题也就错误百出了。
例3 如图所示，物体M在水平导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑片P移动，通过电压表显示的数据，可反映出物体移动距离的大小。下列说法正确的是（ ）
A． 物体M不动时，电流表、电压表都没有示数
B． 物体M不动时．电流表有示数，电压表没有示数
C． 物体M向右移动时．电流表、电压表示数都增大
D． 物体M向右移动时，电流表示数不变，电压表示数增大
例4 如图，当开关S闭合后，滑片P逐渐向左滑动，电压表示数、电流表示数变化情况是（ ）
A． 电压表示数变大，电流表示数变小
B． 电压表示数变小，电流表示数变大
C． 电压表示数不变，电流表示数变小
D． 电压表示数不变，电流表示数变大
在解这两题时，学生比较难突破的是辨别试题中的变阻器是真的还是假的。关于问题的形成，笔者认为：一是元件符号复杂了，学生不能理解电流的流径及判断电阻的有效部分；二是等效电路不能熟练运用。图7这样的局部电路是类似问题比较典型的代表。如何辨别清？教学中笔者指导学生学习等效电路简化了电路。具体是：①熟记，电流表如同无电阻的导线，电压表如同断开的开关或断路；②动手，要学生随时动手画草图进行等效处理。草图中图7-a可等效简化成图8-a的形式，图7-b可简化成图8-b的形式，也就是说图7-a是真的变阻器，电阻随滑片滑动而改变；图7-b是假的变阻器，电阻不可变。图看懂了，学生就容易分析出图7-a中的电流表是与变阻器有效部分串联的，图7-b中的电压表则与并接的部分并联。因此，解决此类问题的关键是要教会学生看懂电路，学会灵活地处理电路图。
四、 紧扣信息，识别特殊变化
近几年来，中考非常注重理论与实际结合，重视来自生活的素材。因此在近几年的试题中，根据实际需求不同出现了形式各异的变阻器。这些变身的变阻器往往是通过文字信息、图形信息呈现给学生的，学生若信息处理不当往往会误判。因此，此类题学生分析失误率是很高的。
例5 叶子、小明和小雨在理解欧姆定律的基础上，共同设计了一种测定水平方向风力大小的装置，其原理如图9所示：绝缘轻弹簧的左端固定在O点，右端与中心有孔、表面竖直的金属迎风板相连，一起套在左端也固定在O点的粗细均匀、电阻随长度均匀变化且水平放置的金属杆上，迎风板与金属杆接触良好；电路中左端导线与金属杆的左端相连，右端导线连接在迎风板上并可随板移动，R是定值电阻。在风力增大时，电表示数变化是（ ） A． 电流表示数变大，电压表示数变小
B． 电流表示数变小，电压表示数变小
C． 电流表示数变小，电压表示数变大
D． 电流表示数变小，电压表示数不变
例6 某人设计了一种测量身高的电路装置，设计原理为ab是一根高2米，电阻为0.1欧/厘米的均匀直金属杆竖直放置，金属杆上引出两根无电阻导线接入电路，如图10所示。上端MN无电阻且可以按照人的身高上下移动。电源电压为12V，R0是限流保护电阻。将量程为（0~0.6A）的电流表接入电路，且在电流表的表盘上刻上相应的高度，将其改装成身高表。试分析：
（1） 如果c、d为身高刻度，则c点的身高刻度______（填“大于”“小于”或“等于”）d的身高刻度。
（2） 若0.3A处对应的身高是2米，则电流表上的0.4A处应该对应的身高为_______米。
以上例子中的变阻器都与常见的滑动变阻器形式不同。要解决此类问题，笔者认为在教学中：一是要帮助学生知道该怎样去审题，怎样抓准试题中有用的信息；二是要根据获取的信息重新处理电路图；三是在大脑中建立动态的变阻过程。如何教会学生审题，是个值得研究的课题。以例5为例，笔者的做法是：指导学生初次审题时要将关键词句（文字信息）画底线，题目中“粗细均匀、电阻随长度均匀变化”“迎风板上并可随板移动”就是关键词句。为什么要画线？这是因为部分学生在分析试题时，前后信息联系性较差，不能有效地将前后获取的信息综合起来分析。现将关键词句画出，有助于提醒学生，避免有用信息的遗漏。从该试题提供的图中可看出此电路是串联电路，并且随风力的变化，迎风板会左右滑动（图形信息）。同时读完题，我们要知道是需要解决什么问题。再次审题时，我们针对要解决的问题，再次仔细分析信息，并将各类信息相互关联。如本题信息：电阻随长度均匀变化，且水平放置的金属杆、迎风板与金属杆接触良好，可随板移动；从图形信息可知电路是串联电路；迎风板随风力大小会左右移动。综合信息分析就能获得它就是变了形的滑动变阻器。然后一定要画草图重新处理电路图。有了简化的电路图，学生分析问题就简单了。类似的试题只要信息抓准了，原理弄懂了，草图清晰了，问题也就容易解决了。
五、 考虑极值，突破连接变化
初中阶段电路教学中安排的电学元件数量一般不会太多，电阻一般两到三个，因此电路图相对还是简单的。可是在一些训练及试题中，变阻器接线会发生变化，此时尽管电学元件不是太多，电路也很简洁，可是解题难度却增加不少。
例7 如图11所示，滑动变阻器触片P由a向b移动的过程中，小灯泡的亮度变化情况正确的是（ ）
Ａ. 变亮 Ｂ. 变暗
Ｃ. 先变亮后变暗
Ｄ. 先变暗后变亮
教学中，我们该采用怎样的方法来突破电阻器连接变化带来的疑难？笔者的解决策略是借助实验、迁移、建模等方法。力学、电学教学是有很多相通的地方，如：画图、针对性分析、动态变化考虑极值等。因此，我们可以将力学教学中形成的知识技能迁移到电学教学中来。在力学一些动态变化中，我们常会考虑运动的起点、中点、终点来简化分析，当变阻器接线发生如例7的变化，我们也可采用类似的方法来解决问题。实验中，我们要指导学生观察滑片由一端打向另一端过程中电阻大小的变化，要重点关注滑片打到两端、中点这三点。在例题分析时指导学生先审题读图，明确电路是串联还是并联的；再画图，分别画滑片处于端点时的电路图；然后，根据所画电路图判断变阻器电阻大小变化，并分析由电阻变化带来的不同效果；最后作出综合性判断。
滑动变阻器的构造和原理是变阻器教学的重点和难点。由于实际需要，滑动变阻器使用是变化着的，因此在实际运用及解题中，学生感觉还是比较困难的。针对变阻器的“变化”，如接线变化、形式变化、符号变化等，在教学中我们需要客观地分析这些问题产生的根源，并采用相应的策略去化解学生的疑难困惑。通过细致的研究，我们不仅可以解决问题，还可以提高自身的教学水平，更能培养学生解决问题的能力。
