对于中学物理短路实验现象的分析

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对于中学物理短路实验现象的分析
立才中学  苏圣维
短路（实验）是初中物理电学中常见故障，即在电路中用电器两端直接由导线连接叫局部短路；另一种情况电源未经任何用电器而直接用导线相连通叫电源短路。由欧姆定律：I=U／R可知，当电源电压v一定，R很小时，电路中电流将瞬间增幅很大，由焦耳定律Q=I2 Rt，时间T一定，导线将发热升温，乃至发生火灾。由于短路现象的危险性，爆炸性（产生电弧），教师怕做，甚至回避不做，学生对短路没有全面深刻了解，对短路事故严重性无明确直观认识，更易在生活、实验、工作中导致短路事故的发生机率增加，危害极大。短路现象在生活中的危险性危害性的事实，迫切要求我们对短路现象要有一个明晰，正确地认识。首先，短路实验是否该做，什么场合做，应怎样做，应该根据物理教学的实际需要和师生的心理状态进行主客观心理分析得出结论。
（一）短路实验教育性。短路实验教育性主要从两方面考虑，一是提供短路知识的感性材料，二是提供安全教育的感性材料。初中物理课本第二册电学中有关短路原理知识仅作简单介绍。教师为了帮助学生正确内化短路认知目标而设计短路实验，提供典型的感性实验材料，这对理解短路现象物理本质及规律十分有利。在物理实验中电学安全教育是一个不可忽视的问题，其包括实验安全、生产安全、生活用电安全，设计短路实验，为学生提供模拟性生活环境，典型性感性材料，进行安全教育具有现实性，很有说服力。
（二）短路实验趣味性。我们对120名初三学生进行电学知识学习心理调查，?结果表明喜爱看短路实验的占24％，喜欢做短路实验的占59％，但也有11％的人害怕做短路实验，且多数为女生，总体上对短路实验感兴趣的学生达83％；由此可见，短路实验深受学生欢迎，因为短路实验现象一般伴有强烈的电弧火光及小声的熔丝断声。事实上短路实验只能激发学生暂时兴趣，而暂时兴趣易生易灭，在学生大脑中枢此联系软弱、常有盲目性，广泛性，是学生实验兴趣初级阶段。在这个阶段初中生心理有两个明显特征：①容易形成不正确兴趣品质，甚至造成变戏法，看热闹的感觉；②容易产生害怕担心，惧怕的心理状态，阻碍学生对电学欧姆定律1=U／R本质的进一步理解与深化。而短路实验如果处理不当，将会对两种心理特征产生不利影响因素，因为过多的短路实验容易滋长学生不正确的兴趣品质；强烈，惊险的短路实验易加剧学生的害怕心理。所谓强烈，就是短路时威力大，电弧火光强，伴有小声爆炸声，对眼、耳感官有强烈刺激；所谓惊险，就是线连接错误时，电路一旦接电导通，短路就即刻发生，难于挽救。从短路产生效果看：似乎实验中发生轰然巨响，电孤火光越亮越好，但是这类实验愈多对学生害怕心理会有负向加剧作用，使他们感到电现象可怕，我们对289名初三学生电学学习心理调查，结果表明11．2％学生对短路实验现象感到害怕，（导致）这对学生在做电学实验时，会常怀着恐惧心理，甚至可能不间断地问实验指导教师他所在进行地电学实验是否有无危险性，对学生物理电学学习产主消极地负面影响。因此，学生长期在实验时怀着恐惧心理进行电学实验操作，很易将此不良心理迁移到其他物理电学实验操作中，造成电学实验操作上的学习心理障碍。因此，对于发生在电压过高、电流过大等实验条件下短路现象，虽然能激发和满足部分学生暂时兴趣与心理需要，却不宜在课堂上演示。实验指导教师尤应明记此点。
（三）短路实验刺激性
1．刺激性的强烈性。心理学中感知与刺激强度依存性的规律表明，作用于耳、目等感觉器官的刺激物必须达到一定的程度，才能被客体所清晰感知。短路实验刺激强度，无论是绝对强度和相对强度，都达到能引起学生注意良好的效果，因此，从刺激的物理特征看，短路实验具有强烈的刺激性，足够引起学生的注意与感知，但对听觉阀限研究表明，声音超过140分贝时，对耳所引的不再是听觉，而是不舒适的触压和痛觉。尽管短路实验声响不是十分强烈，但声与电孤光亮的交互刺激，会使学生两手习惯性捂住两耳，这从一定程度上反映了学生心理恐惧的存在。
2．实验中学生情绪的两极性。良好的情绪能使反应的强度与引起情绪的刺激强度相适应，情绪的过度强烈和过度的抑制都是不正常的。短路实验对学生情绪反应具有两极性。有些学生对短路的强亮光，伴随小声响，感觉满足了自我猎奇的感知需要，从而产生愉快、喜悦、兴奋等积极情绪反应；有的学生则对这种短路现象感到不符合他们的心理需要和主观愿望，从而产生紧张、厌恶、恐惧的消极情绪反应，这种情绪两极性还表现在积极的增力和消极的减力作用上。前者由于喜爱这类实验而感到兴奋，能提高学习积极性主动性；后者则往往使学习和积极性受抑制。心理的生理机制研究认为：当刺激物过于强烈的时候，兴奋过程过强烈，会超过神经细胞兴奋性限度，因此，从刺激的情绪特征看，短路实验对初中学生的情绪有明显两极性。对于一个班级而言，一般两种极端对立情绪反应的学生比例稍有所不同，通常，女生常易产生消极情绪。当做完短路实验后，由于脑神经细胞强烈的反射作用，往往使学生的情绪不能立即静下来，需要几分钟的骚动后才能使全班情绪趋于稳定，逐步转入正常的教学秩序，这对优化课堂教学时间量是一个矛盾，需要教师妥善处理好短路实验的强度与刺激度。
（四）短路实验紧张度
短路实验能提高学生注意的紧张度，因为他们对即将发生短路的静态实验器材，存在着迫切希望观察到短路的实验现象的企盼心理。由于紧张加强了注意，注意范围缩小，所以，对实验现象的印象极为深刻，因此，从刺激的强调特征看，短路实验提高了学生注意的紧张度，因而达到了高度强化的效果，由此可见，在物理教学中设计短路实验用以强调短路的危害及严重性，是可以收到理想效果的。根据以上分析知道，短实验具有两面性。一方面为了使学生了解和认识某些物质在一定条件下有发生短路的可能性，提供真实的或模拟的感性材料，使他们具有真实感、警惕感，从而达到理解电学基础知识和安全教育的目的，另一方面，短路实验本身又有不安全因素，容易发生事故，还可能产生一些消极因素，影响一些学生情绪，因此，对待设计短路实验，应当采取高度谨慎的态度，我们认为必须在教学实践中遵循以下实践原则。
1.尽量排除不安全因素。短路实验本身就孕育着不安全因素，设计这类实验必须尽量排除不安全因素，诸如电流不宜太大，电压不宜太高，熔丝不宜过粗，否则短路现象太强烈，可能涉及人身安全，绝对禁止学生靠近、围观实验。
2．课堂演示不易过会。从教育性分析，过多演示短路实验，会导致不安全事故几率增加；从兴趣性分析，由于这类实验只能激发学生的暂时兴趣，而且过多的这类实验可能滋长学生不正确兴趣品质；从刺激性分析，过多这类实验，会使学生减弱警惕感、新异感，现有初中教材短路知识只稍带讲了，较为妥当。
3．不能作为学生分组实验。短路实验操作稍有不慎，容易发生事故。而学生的基础知识有所不同，操作技能熟练度也不一样，心理状态亦有差异，实验分组操作，教师不易控制每组实验进行情况，危害隐患增加，而且器材损耗也可能同时增加，所以短路实验不能做为学生分组实验，在课外演示实验中或学生深外活动中，则可以进一步演示说明短路的严重性。总之，不能让学生单独地操作此项电学实验，以免发生意外事故。