研制水流类比串、并、混联电路规律演示仪
曹昭乾
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

曹昭乾,. 研制水流类比串、并、混联电路规律演示仪[J]. 电路系统研究,2024.9. DOI:10.12721/ccn.2024.157424.
摘要:
管中水流的大小与电流的相似;管中水流的流程差与电压的相似;水源与电源的相似等等,水流动直观性呈现电的抽象性二者完美结合。
关键词: 水流电流水流程差电势差(电压)混联电路规律
DOI:10.12721/ccn.2024.157424
基金资助:

用水管制作成与电路相似的串联水路、并联水路、混联水路,把这些连接好的水管固定在展板上,配备上水槽与水泵就制作成了水流类比串、并、混联电路的规律演示仪。

水流类比串、并、混联电路的规律演示仪创新点非常多,是一个全新的教学器材,全网搜寻相关的教学器材还没有。水流类比串、并、混联电路的规律演示仪对各类电路的规律都能演示,既能直观反映出串联电路的电流、电压规律;又能直观反映出并联电路的电流、电压规律;还能直观反映出混联电路的电流、电压规律。既能适用初中物理电路部分教学;又能适用高中物理电路部分教学。水在水流类比串、并、混联电路的规律演示仪各种水路中流动方向可以反映出电流的方向;水流的大小可以反映出电流的大小;水流程可以反映出电势差(电压)。在水流类比串、并、混联电路的规律演示仪配上相应的电路,打开电路开关,设计好灯泡发光的明暗程度也可以直观反映出电路中的电流、电压规律,同时很好的引导学生讨论、交流、探寻、思考等等。水流类比串、并、混联电路的规律演示仪配水槽、水泵装置完美类比电源装置。

串联水管与水槽和水泵组成一个完整的串联水路,固定在展板上直观反映出串联结构。启动水泵直观的看见水在串联水路中流动,流动方向,水在串联的水管中流量处处相等,这一特性可以模拟串联电路中电流的大小处处相等,电流在串联电路中是看不见的,比较抽象的,学生不易理解。先用串联水路演示水的流动方向,水流的大小处处相等,水泵中的水从一个孔流出,另一个孔流入,整个串联水路中的水流动形成一个完整的循环来导入串联电路中电流的方向从电源正极流出来通过串联的用电器流向负极,然后在电源内部又从电源的负极流向正极形成一个完整的循环,串联电路中电流处处相等与串联水路中水流量处处相等完全相似。

串联水管水流程等于各段串联水管长度的总和,应用这一规律思考串联电路电压的规律满足什么关系呢?这思维导向会引发学生积极思考,教师引导会不会与演示仪上串联水管水流程等于各段串联水管长度的总和相似呢?让学生讨论、交流、探寻、思考一段时间。让几位学生汇报讨论、交流、探寻、思考的结果。接下来用电压表测量串联在大水管上的4个2.5v的小灯泡的路段电压让学生读数记录,再分别用电压表测量4个小灯泡的电压让学生读数记录,让学生分析数据、探寻规律,得到这路端电压等于4个小灯泡电压的总和;再次用同样的方法测量串联在小水管上的6个2.5v的小灯泡的路段电压让学生读数记录,再分别用电压表测量6个小灯泡的电压让学生读数记录,让学生分析数据、探寻规律,得到这路端电压等于6个小灯泡电压的总和。于是得到了串联电路路段电压等于串联的各部分元件电压的总和这一结论,这也是串联电路电压的一个重要规律。在前面测量的数据中再让学生分析探寻会发现串联电路中大电阻分得大电压,小电阻分得小电压这一规律。

应用了这样的科学方法展现出来,再来探究串联电路的特点,大大的帮助学生对并联电路的特征理解,很容易地掌握在串联电路中,路端总电压等于各用电器两端电压之和;串联的用电器中电流处处相等这一重要规律。

并联水路,用两根较大的水管水平平行固定在演示仪上,三根大小不同的水管竖直均匀平行固定在演示仪上,精心把这三根竖直管焊接在两根较大的水管上,连接水槽、水泵就直观反映出一个完整的并联水路结构,在配上相应的并联电路,二者融合贯通完美结合。

启动水泵,能直观的看到水从水泵的出口流入主干水管,然后分流在三个大小不同的水管中流动后又流入主干水管合成起来再流入水泵的入口进入水泵体内,形成一个完整的并联水路水流走向,导入让学生思考、讨论、交流、探寻并联电路中电流是怎么走向的?再次引导学生观察并排大小不同的三根水管水流量情况,让学生思考并排大小不同的三根水管水流量是否相同?揭发学生的好奇心,求知欲望,调动学生的主动性,从而培养了学生的核心素养。

闭合并联电路开关,应用并联水路中水流现象引导学生在并联电路中电流从电源的正极流出经过主干电路到并联支路进行分流,然后各支路电流又流经另主干电路会合流入电源的负极,在电源内部电流是从负极流向正极;引导学生观察并联的三条支路上的小灯泡明暗程度,第一条支路只有一颗小灯最亮,第二条支路两颗小灯泡较亮,第三条支路三颗小灯泡亮度最弱,这是什么原因呢?再回看与并联电路对应的并联水路第一条支路水管最大,水流量最大;第二条支路水管较大,水流量较大;第三条支路水管最小,水流量最小,且三条支路的水流又流进主干水管,即三条支路水流量之和等于主干水流量。它们二者之间有什么联系或者相似的地方呢?启发学生,让学生讨论、交流、思考、探寻其奥秘,应用类比的方法提高学生的思维能力。学生经过讨论、交流、思考、探寻会猜想到并联电路中第一条支路只有一颗小灯最亮,应该电流最大;第二条支路两颗小灯泡较亮,应该电流也较大;第三条支路三颗小灯泡亮度最弱,电流应该最小。现在逐一的用安培表测三条支路电流的具体数字来验证学生的讨论、交流、思考、探寻、猜想,且三条支路电流之和等于主干电流,给学生一个正确的肯定结论。

引导学生又观察,两根较大的水管水平平行间的三根均匀竖直水管间的距离显然是相等的。那么并联电路中的三条支路的路端电压又是如何的呢?但是打开开关三条支路的灯亮度不一样,这给学生带来了困惑。揭发学生的求知欲望,积极主动思索,相互讨论交流,努力探寻科学结论,可能各种想法的都有。现在用电压表来测量这三条支路电压,三条支路电压相同,于是并联水路流程的相同与并联电路的电压相同是相似的,这是应用相似的科学方法来探究新的知识,有助于理解掌握,培养了学生可以用相似的知识来理解新的知识理论,提高了学生的思维能力,达到了提升学生的核心素养的目的。

应用了这样的科学方法展现出来,再来探究并联电路的特点,大大的帮助学生对并联电路的特征理解,很容易地掌握在并联电路中,主干总电流等于各支路电流之和;并联部分的电压处处相等这一重要规律。

在并联的水路中,其中某一条支路上分为两段或两段以上串联起来并接在原来位置处,原来的三条并联电路就构成了混联水路;再配上相应的电路就构成了混联电路,混联水路与混联电路二者对比,相似规律体现得淋漓尽致。混联水路的规律在并联水路的规律基础上加上串联水路的规律就得到了混联水路的规律;同理混联电路的规律在并联电路的规律基础上加上串联电路的规律就得到了混联水路的规律。

水源装置由水槽水泵组成,为水路源源不断提供水;电源装置是为电路源源不断提供电能,二者完美类比。水源装置的作用直观易理解接受,电源装置的作用抽象,但有了水源装置作铺垫,再来认识电源装置的作用就比较容易理解了。

水流类比串、并、混联电路的规律演示仪,是一个多功能教学演示仪,对整个中学电路教学有极大的教学帮助,不论是串联、并联、混联电路教学;不论是初中、高中教学都能使用;电路的连接可多变化,电表的接入方便,需要测量什么都能接入测量。水流类比串、并、混联电路的规律演示仪研制成功对电路教学有其非常重要的意义。

》在线投稿系统

*文章题目:
*作者姓名:
*电子邮箱:
*通讯地址:
*联系方式:

  备      注:

*上传稿件:

支持上传.doc,.docx,.pdf,.txt,.wps文件

投稿须知:

1、审稿结果将于1~7个工作日以邮件告知,请注意查收(包含录用通知书、审稿意见、知网CNKI查重报告)。

2、提交投稿后,若7个工作日之内未接到录用通知,则说明该文章未被录用,请另投他刊。

3、凡投寄本刊稿件,如在内容上有侵权行为或不妥之处,均应文责自负。本刊有权对来稿进行文字编辑、加工和修改,如不同意,请附说明,以便妥善处理。

4、多作者文稿署名时须征得其他作者同意,排好先后次序,通知用稿后不再改动。

5、凡投往本刊稿件一经录用发表,其版权归本刊所有。

6、本刊已全文录入中国知网、万方、维普等数据库,如作者不同意被收录,请提前申明,未申明者,本刊一律视为同意被收录。

7、请勿一稿多投。