沙强锋

摘要：本文结合滑动变阻器教学，从概念形成的多样性、解题方法的灵活性、方案设计的选择性等方面讨论如何培养学生的发散思维能力。

关键词：滑动变阻器；发散性思维

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2009)6(S)-0008-3

发散性思维是一种从不同方向、角度和途径去设想，探求多种过程和答案，最终使问题获得解决的思维方法。培养学生的发散思维能力是物理教学的目标之一。如何培养，这需要教师在课堂教学中善于从问题入手，寻求发散点，为学生的思维发散提供条件和创设情境，同时把握时机，对学生有效地激发和引导。

变阻器是电学中的重要器材，电路中很多物理量的变化都与变阻器有关，它也是初中物理教学中的重点与难点。下面以变阻器相关问题为例浅谈谈如何培养学生的发散性思维能力。

1 概念形成的多样性

物理概念的形成都有一定的实验基础，通过实验探究，学生知道电阻是导体本身的一种性质，影响导体电阻大小的因素有材料、长度、横截面积和温度。在此学习基础上，教师引发学生思考下列问题：

问题1：电阻是导体本身的一种性质，一个导体的电阻能否发生变化？

回答“不变化”的学生认为，某个导体的材料、长度、横截面积和温度是确定的，因而其电阻不变。回答“变化”的学生认为，既然电阻与材料、长度、横截面积和温度有关，只要其中一个因素改变，电阻就会发生变化。

教师首先肯定这两种说法的正确性，因为他们考虑问题的出发点不同。然后教师进一步指出，人们根据需要制造出了两种不同的元件：定值电阻和变阻器。

问题2：要想制造变阻器，可以从哪些方面考虑改变电阻？

学生会想到材料、长度、横截面积和温度这四个方面。教师引导进一步：假如让你来设计，怎样从这四个方面改变导体的电阻？学生经过讨论设计了改变电阻的不同方法。教师点评哪种方法容易改变电阻，然后经过列举和修正，总结出：改变导体长度最方便。教师接着提问：要改变一个导体电阻，怎样才能做得小巧，方便操作？要求学生开动脑筋，设计解决方案，确定几种较为合理的制作方法。最后，教师向大家展示几种变阻器，进一步通过比较讨论变阻器的构造。

问题3：电流表、电压表能读出电路中的电流和电压，有仪器能直接读出接入电路的电阻吗？能测出电路或电器的电阻吗？

在学过串联电路的电阻之后，结合滑动变阻器的结构特点，学生很快便想像出了电阻箱的内部结构电路。尽管初中未要求学习欧姆表的原理，但教师可引导学生适当了解它的结构和原理，为高中学习欧姆表打下基础。

因此，作为物理教师，对任何一个物理概念、规律的形成过程都应深入研究，设计出的问题应具有启发性、思考性和多样性。

2 解题方法的灵活性

例题 如图1所示，当滑片P向下滑的过程中，电流表○A和电压表○V的变化情况是( )

A．○A表的读数变大，○V表的读数变大

B．○A表的读数变大，○V表的读数变小

C．○A表的读数变小，○V表的读数变大

D．○A表的读数变小，○V表的读数变小

本题是一道常见的电路状态变化题，教师应引导学生多角度分析电路中电流表与电压表示数的变化。

方法1：教师首先指导学生掌握最基本的方法: 滑片P向下滑,连入电路的电阻减小，根据欧姆定律，电路中的电流增大，由U1=IR₁知，R₁两端电压增大，根据U2=U总-U1可知，R₂两端电压减小。

方法2：启发学生运用串联电路的分压关系判定。由U1/U2=R₁/R₂可知，R₂变小,R₁不变,R₂两端分配的电压变小。

方法3： 再运用极端法判定。 当滑片P向下滑时,若滑至最下端,电压表被短路,示数为零,故电压表示数变小。

以上多种方法拓宽了学生的思路，培养了学生的发散性思维。下题是上述问题的延伸：

某同学用图2所示的电路研究电流跟电阻的关系。在实验过程中，当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后，他下一步的操作是( )

A．记录电流表和电压表的示数

B．将变阻器滑片向左移动

C．将变阻器滑片向右移动

D．增加电池的数目

学生若没有掌握上述方法,解决这道题是有难度的。教师可引导学生这样分析：定值电阻由5Ω更换为10Ω后,该电阻两端的电压增大，而该实验要求探究电路中电流跟电阻的关系,因此需控制电压,现在定值电阻两端的电压增大了，应降下来，将滑动变阻器阻值调大，变阻器两端的电压也就增大了，那么定值电阻两端的电压便减小了，故滑片应向右移动。还可以这样考虑：换为10Ω后,电路中的电流减小了，滑动变阻器两端的电压减小了，定值电阻两端的电压增大了，应调小，故应将变阻器滑片向右移动。

3 方案设计的选择性

例题 利用如下器材:电池组、电压表、电阻箱和滑动变阻器各一个、开关两个、导线若干,请设计一个方案,测量一个未知电阻的阻值。

本题解决方案较多，需引导学生多角度思考，故可选定一种思路作为突破口，以有效解决问题。下面给出几种典型的方案。

方法1：利用串联分压原理。将滑动变阻器和待测电阻串联，移动电压表分别测定它们两端的电压。具体步骤为:

①将待测电阻R瓁和滑动变阻器R0串联接到电源两端；

②将滑动变阻器阻值调到最大值为R0,用电压表测出两端电压为U0；

③用电压表测出R瓁两端电压为U瓁

由U0R0=U瓁R瓁得R瓁=U瓁U0R0。

方法2：利用串联分压原理。将滑动变阻器和待测电阻串联，移动滑动变阻滑片测R瓁两次电压。具体步骤为：

① 将滑动变阻器阻值滑到最大值，记下电压表示数为U瓁；

② 将滑动变阻器阻值滑到最小值，记下电压表示数为U总；

则R瓁=U瓁U总-U瓁R0。

方法3：利用短路和串联分压原理。将滑动变阻器和待测电阻串联，通过断开和闭合开关测两次电压，如图5所示。具体步骤为：

① 将滑动变阻器的滑片滑到最大值，只闭合S，记下电压表示数为U瓁；

② 再闭合开关S1，记下电压表示数为U总；

则R瓁=U瓁U总-U瓁R0。

方法4：利用等效替代法。滑动变阻器和电阻箱配合使用，电压表并在R瓁和R0两端，如图6所示。具体步骤为：

①只闭合S1，将滑动变阻器的滑片由最大值调至适当位置，记下电压表示数为U0；

②断开S1,闭合S2，调节电阻箱,使电压表示数仍为U0，读出电阻箱的示数为R0；

则R瓁=R0。

方法5：利用等效替代法。滑动变阻器和电阻箱配合使用，电压表并在滑动变阻器两端，如图7所示。步骤与方法4相同。

方法6：利用等效替代法。滑动变阻器和电阻箱配合使用，电压表并在滑动变阻器两端，如图8所示。具体步骤为：

①只闭合S2，将滑动变阻器的滑片由最大值调至适当位置，记下电压表示数为U0；

②断开S2,闭合开关S1，调节电阻箱,使电压表示数仍为U0，读出电阻箱的示数为R0；

则R瓁=R0。

以上多种方法都使问题得到了解决，但实际上，在培养学生发散性思维能力的过程中会遇到很多障碍。一方面，教师要善于引导学生多角度、多方位地寻找解决问题的途径；另一方面，还要敢于让学生体验失败，学会反思，从而寻求思维的突破，这样才能真正地培养学生发散思维能力。

(栏目编辑赵保钢)