一、提出问题 电流表用来测电流,而且有两个量程,电压表用来测电压,而且有两个量程。对于初中生而言,这似乎是天经地义的,几乎不会有学生追问电表的内部机制问题?从学生成长规律而言,这也是符合该成长阶段的认知特点的,知其然而不必知其所以然。 在高中则不然,因为高中物理恒定电路内容中,已经提出了电表改装问题,了解了电表改装原理,知晓了改装电路的设计,因此必定有学生会提出电表内部机制问题。从高中生的成长需要来看,追问电表的内部机制问题,是培养科学思维、科学探究等核心素养的重要载体之一,知其然尽可能还要知其所以然。
多用电表是高中物理课程标准中规定的一个测量仪器。所谓多用电表,事实上是能够测量直流电压、直流电流和电阻等多功能的集成电表。那么电流档的多个量程、电压档的多个量程以及电阻档的多个倍率如何集成在一起的呢?师生都很好奇,自然也感到很困扰。
04版教材企图回应这些个问题,但是下面多用电表简易示意图却引来了争议。
从这个示意图来看,每一个倍率都必须配备一个电池和一个调零电阻,而且合理推理,发现高倍率的电池可能需要1500V,这是不切实际的。大多数学校使用的四倍率欧姆表,实际上只共用了一个电池和调零电阻,而且电池的电动势就是1.5伏,即使用一节常用原电池即可。
有教师如下调整了示意图,但认真分析起来,根本无法实现倍率更换,而且可能存在无法欧姆调零的情况。
(图片来自网络)
04版教材图2.8—5多用电表示意图会引起争议,那么有必要向高中生展示多用电表的实际电路板吗?请看下面电路板:
(图片来自网络,这是五倍率的多用电表,有两个电池。这样的电路图,高中生很难看得懂,估计不少物理课程专家也未必看得懂。号主声明:号主自己也看不懂。)
(图片来自网络,这个多用电表只有一个电源,即只有四个倍率,但×1的倍率不知对应何处?总之,这样的电路图,高中生看不懂,估计高中教师也是看不懂的。)
诚然,向高中生展示这样的电路图,是不符合高中物理课程特点的,也不符合高中生认知规律。
那么有没有比04版图2.8—5更优的、依然特别简易的、而且高中生基本上能够接受的多用电表示意图呢?
这个示意图最好还能解释下面几点:
①多个倍率何以做到只使用一个1.5V的电源?
②多个倍率何以做到共用一个欧姆调零电阻?
③为什么更换倍率后测电阻前都要重新欧姆调零?
④为什么指针偏转较小、较大时,测量误差都比较大?
⑤使用欧姆档测电阻时,为什么要避免外电路中的电源接入?可能有哪些理由?
号主斗胆猜测,19版教材编写成员应该没有找到能满足前述要求的多倍率多量程的多用电表示意图。为此,新教材进行了调整,就多用电表之电阻档的改装原理仅作为拓展教学内容,而且删除了多倍率集成电路设计内容。
尽管如此,多用电表之电阻测量中的使用问题依然是高中物理的必修内容。也就是说,就“欧姆表”内容,只知其然,而不知其所以然。
这不免感到遗憾!对吗?
未完待续