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物理滑动变阻器实验教学指导

滑动变阻器作为中学物理电学实验中的核心仪器，其重要性不言而喻。它不仅是学生理解电阻概念、欧姆定律的关键载体，也是培养学生实验操作技能、数据分析能力和科学探究精神的重要工具。本指导旨在为一线物理教师提供关于滑动变阻器实验教学的系统性建议，帮助学生扎实掌握其原理与应用，提升实验教学的有效性。

一、实验目的

本实验教学旨在引导学生达到以下目标：

1.理解原理：深入理解滑动变阻器通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻，进而改变电路中电流和部分电路两端电压的基本原理。

2.掌握使用：学会正确识别滑动变阻器的结构（如“一上一下”接线柱），掌握其在电路中的连接方法和滑片移动对电路影响的判断。

3.学会操作：能够独立完成涉及滑动变阻器的基本电学实验，如连接电路、调节滑片、读取数据等。

4.培养能力：通过实验过程，培养学生观察现象、分析问题、处理数据以及规范操作的实验能力和科学探究素养。

二、实验原理

滑动变阻器的核心部件是一根电阻率较大、长度较长的电阻丝，通常绕在绝缘瓷管上，两端分别与金属接线柱相连。电阻丝的一端或两端装有可滑动的金属滑片，滑片与电阻丝紧密接触，滑片也与一个金属杆相连，金属杆的两端也有接线柱。其工作原理是：当滑片在电阻丝上滑动时，改变了接入电路中电阻丝的有效长度。根据电阻定律，在材料和横截面积一定时，导体的电阻与长度成正比。因此，接入电路的电阻随之改变。当接入电路的电阻发生变化时，若电源电压不变，根据欧姆定律，电路中的电流会发生相应变化，从而也改变了串联电路中其他用电器两端的电压。

在“探究电流与电压、电阻的关系”等实验中，滑动变阻器主要起到以下作用：

*保护电路：在闭合开关前，将滑片移至最大阻值处，可防止电路中电流过大损坏仪器。

*改变电路中的电流和电压：通过调节滑片，连续改变接入电路的电阻，从而获得多组不同的电流和电压数据，便于分析规律。

三、实验器材

进行滑动变阻器相关实验（以“探究电流与电压的关系”为例），通常需要以下器材：

*电源（如若干节干电池串联或学生电源，提供稳定直流电压）

*滑动变阻器（选择合适最大阻值和允许通过最大电流的规格，具体根据实验需求确定）

*定值电阻（若干个不同阻值，用于探究电流与电阻关系时更换）

*电流表（量程合适，一般学生实验选用小量程）

*电压表（量程合适，根据电源电压和定值电阻估算）

*开关（单刀单掷）

*导线若干（长度和粗细适中，便于连接）

*（可选）实验数据记录表格（或坐标纸，用于绘制图像）

器材选择建议：教师应根据学生认知水平和实验要求，提前准备并检查器材的完好性。特别注意滑动变阻器的滑片是否滑动顺畅，接线柱是否牢固；电表指针是否归零，量程是否匹配。

四、实验内容与步骤

（一）滑动变阻器的认识与连接

1.观察与识别：引导学生观察滑动变阻器的铭牌，了解其最大阻值和允许通过的最大电流。认识其四个接线柱（通常标注为“上1”、“上2”、“下1”、“下2”，或类似符号）、电阻丝、滑片和金属杆。

2.连接方式探究：

*提问：如何将滑动变阻器接入电路才能改变电阻？若只接上面两个接线柱或只接下面两个接线柱，会有什么现象？

*演示与讨论：通过简单电路（电源、开关、小灯泡、滑动变阻器串联）演示不同接线方式下，滑片移动对灯泡亮度的影响，帮助学生理解“一上一下”正确接法的必要性。只接上面两个接线柱，变阻器接入电阻几乎为零，相当于导线；只接下面两个接线柱，变阻器接入电阻为最大值，且无法改变。

3.“一上一下”接线练习：让学生尝试选择不同的“一上一下”接线柱组合（如“上1”与“下1”，“上1”与“下2”，“上2”与“下1”，“上2”与“下2”），并观察滑片向不同方向移动时，接入电路电阻的变化情况。总结规律：当滑片远离所接“下”接线柱时，接入电阻变大；靠近时，接入电阻变小。

（二）探究电流与电压的关系（以定值电阻为例）

1.设计电路：师生共同讨论，根据实验目的设计并画出电路图。电路图应包含电源、开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表（串联）、电压表（与定值电阻并联）。

2.连接实物电路：

*强调安全：连接电路时，开关应处于断开状态。

*滑片位置：将滑动变阻器的滑片移至接入电路电阻最大的位置（即远离所接“下”接线柱的一端）。

*电表连接：电流表串联在电路中，电压表并联在定值电阻两端，注意“正进负出”，选择合适量程。

*检查电路：连接完毕后，教师应指导学生自查和互查电路连接是否正确，有无短路、断路隐患，电表量程和正负接线柱是否正确。

3.实验操作：

*闭合开关，观察电表指针偏转是否正常。若指针反偏，说明电表正负极接反；若指针偏转角度过小或过大，应断开开