時間:2023-08-01 16:54:42
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2.相同之處
歐姆定律適用于線性元件,如金屬等,不適用于非線性元件,如氣態(tài)導(dǎo)體等。
三、三點質(zhì)疑
1.線性元件存在嗎
材料的電阻率ρ會隨其他因素的變化而變化(如溫度),從而導(dǎo)致導(dǎo)體的電阻實際上不可能是穩(wěn)定不變的,也就是說理想的線性元件并不存在。在實際問題中,當(dāng)通電導(dǎo)體的電阻隨工作條件變化很小時,可以近似看作線性元件,但這也是在電壓變化范圍較小的情況下才成立,例如常用的炭膜定值電阻,其額定電流一般較小,功率變化范圍較小。
2.對所有非線性元件歐姆定律都不適合嗎
在上述所有表述中都有歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體之說,又有歐姆定律適用的元件是線性元件之說,也就是說金屬是線性材料,而我們知道,白熾燈泡的燈絲是金屬材料鎢制成的,也就是說線性材料鎢制成的燈絲應(yīng)是線性元件,但實踐告訴我們燈絲顯然不是線性元件,因此這里的表述就不正確,為了避免這種自相矛盾,許多資料上又說歐姆定律的應(yīng)用有“同時性”,或者說“歐姆定律不適用于非線性元件,但對于各狀態(tài)下是適合的”,筆者總覺得這樣的解釋難以讓學(xué)生接受,有牽強之意,給教師的教造成難度,既然各個狀態(tài)下都是適合的,那就是整個過程適合呀。
3.對歐姆定律適合的元件I與R一定成反比嗎
I與R成反比必須有“導(dǎo)體兩端的電壓U相同”這一前提,在這一前提條件下改變導(dǎo)體的電阻R,那么通過導(dǎo)體的電流就會發(fā)生變化,因而導(dǎo)體的工作點就發(fā)生了變化,其制作材料的電阻率 ρ就隨之變化,因此導(dǎo)致電阻又會發(fā)生進(jìn)一步的變化,這樣又會導(dǎo)致電流產(chǎn)生進(jìn)一步的變化,所以實踐中多數(shù)情況下I與R就不會成嚴(yán)格的反比關(guān)系,甚至相差很大。
四、兩條教學(xué)對策
1.歐姆定律的表述需要改進(jìn)
其實早就有一些老師對歐姆定律的表述進(jìn)行過深入的分析,并結(jié)合他們自身長期的教學(xué)經(jīng)驗,已經(jīng)提出了歐姆定律的表述的后半部分“I與R成反比”是多余的,應(yīng)該刪除,筆者也贊成這種做法,因為這種說法本身就是不準(zhǔn)確的,這也是在上述三種大學(xué)普通物理教材中都沒有出現(xiàn)這個說法的原因。
通過對歐姆定律發(fā)現(xiàn)歷程的溯源,可知歐姆當(dāng)時發(fā)現(xiàn)這一電路定律時也沒有提出“反比”這一函數(shù)關(guān)系,只是定量地給出了一個等式,因此,筆者認(rèn)為歐姆定律的現(xiàn)代表述有必要改進(jìn),既要傳承歐姆當(dāng)時的公式,也要符合實際情況,所以筆者認(rèn)為歐姆定律應(yīng)該表述為:通過導(dǎo)體的電流強度等于導(dǎo)體兩端的電壓與導(dǎo)體此時的電阻之比。
那么,為什么連“I與U成正比”也省去呢?當(dāng)R一定時,I與U成正比是顯然的,但如果在歐姆定律的表述中一旦出現(xiàn)“I與U成正比”的說法,學(xué)生就會很自然地想到“I與R成反比”,而這種說法是不對的,所以表述中最好不要出現(xiàn)“I與U成正比”和“I與R成反比”這兩種說法。
2.線性還是非線性元件的區(qū)分不能以材料種類為判斷標(biāo)準(zhǔn)
初中物理電學(xué)相關(guān)公式和定理雖然表面看比較抽象難懂,但是因為電流是實際存在的,并且其特點和存在形式可以類比現(xiàn)實中許多形象易懂的實物和現(xiàn)象,因此結(jié)合實際對相關(guān)定理定律進(jìn)行理解和記憶會收到很好的效果.
1.歐姆定律
歐姆定律解釋的是電學(xué)中電壓、電流、電阻三者之間的關(guān)系,是電學(xué)最基本的定律.
電流×電阻=電壓,即I×R=U;其他的變形式可以由此公式導(dǎo)出.
可以用水流演示電流,用水壓解釋電壓,以現(xiàn)實中形象的實物來解釋電學(xué)相關(guān)內(nèi)容.
2.電功公式
電功公式是講電力做工的計算方法,電流流過導(dǎo)線會產(chǎn)熱,有能量產(chǎn)生,能量可以做功,電功公式就是計算電力做工能力的公式.
電流×電流×電阻×?xí)r間=電功,即I2Rt=P;
將I=UR代入,就能成為電功公式的另一形式.
3.電功率公式
電功率就是形容電流做功快慢的公式.
電流×電流×電阻=電功率,即P=I2R.
電功和電功率可以用電燈發(fā)光發(fā)熱解釋,電流越大,電燈越亮,時間越長,電燈散失的熱量越多,就是電流做功的道理.
二、物理電學(xué)題目解題技巧
1.歐姆定律方程解題
熟記歐姆定律,只要是給出電路解電學(xué)未知量并且題目中沒有涉及功率內(nèi)容的題目,結(jié)合整個電路列出歐姆定律的基本方程,肯定可以得到答案,即使最初看題時沒有頭緒,在列出歐姆定律方程之后也能從方程中看出解題方法.靜態(tài)電路圖列寫一個歐姆定律方程,動態(tài)電路圖根據(jù)變化次數(shù)列出相應(yīng)數(shù)目的歐姆定律方程即可.
例電路圖如圖1所示,閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器滑片在R2上某兩點之間來回滑動時,電流表的讀數(shù)變化范圍是2 A~5 A,電壓表的讀數(shù)變化范圍是5 V~8 V,問電源電壓及電阻R1的值分別是多少?
乍一看此題確實無從下手,但是可以看出這是一個動態(tài)電路題,隨著滑動變阻器阻值的不同電路相關(guān)參量產(chǎn)生了變化,因此需要列兩個歐姆定律方程,方程列出,題目便迎刃而解.
解根據(jù)題意列歐姆定律方程,首先滑動變阻器在題意中阻值最小時,電流最大為5 A,電壓表度示數(shù)最小為5 V,此時滑動變阻器電阻值為5 V÷5 A=1 Ω.
可以列出一個方程:
U÷(R1+1)=5 A(1)
同理,滑動變阻器阻值最大時為8 V÷2 A=4 Ω.
列另一個歐姆定律方程
U÷(R1+4)=2 A(2)
用簡單的解方程法解方程(1)和(2),很容易得出結(jié)果U=10 V;R1=1 Ω.
2.等效電路解含功率動態(tài)題
解含有功率內(nèi)容的動態(tài)題的一個很好的方法就是將其各種狀態(tài)獨立出來,簡化成等效電路,每種狀態(tài)單獨分析,之后綜合考慮并求解.
例如圖2所示,R2與R3的電阻比為R2∶R3=1∶4,最初所有開關(guān)處于斷開狀態(tài),同時閉合S1與S2,S3保持?jǐn)嚅_,電流表示數(shù)為0.3 A,R2消耗功率P2;之后閉合S1、S3,S2斷開,R1消耗功率為0.4 W,R3消耗功率為P3,P2∶P3=9∶4,求電源電壓和R1阻值.
雖然此題表面看是動態(tài)且較為復(fù)雜,但是將動態(tài)電路的兩個狀態(tài)拆分成靜態(tài)簡單電路,題目便會簡單明了,之后列寫歐姆定律和功率方程,解方程即可.
當(dāng)閉合S2后電路可簡化成如圖3形式,可列方程如下:
(R1+R2)×0.3=U(1)
R2×0.3×0.3=P2(2)
打開S2閉合S3后電路變成圖4,設(shè)此時電流為I3,結(jié)合等量關(guān)系R3=4R2,將R3用R2代替,后列方程
(R1+4R2)×I3=U(3)
R1×I3×I3=0.4(4)
4R2×I3×I3=49P2(5)
良好的開端是成功的一半,引入作為一堂課的開始,是課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中必不可少且至關(guān)重要的部分.這一環(huán)節(jié)設(shè)計的優(yōu)劣直接影響到一節(jié)課的深入程度、學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)的狀態(tài)、學(xué)生對本節(jié)課授課知識的興趣多少等.對于初中學(xué)生,注意力本就不容易集中,那么一個好的引入就是引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和帶領(lǐng)學(xué)生積極思考并真正進(jìn)入課堂的關(guān)鍵.歐姆定律的教學(xué)一直以來都是一個難點,若僅僅是公式,學(xué)生在剛學(xué)的時候很容易記住,但是對于歐姆定律的來源以及探究的過程總是模糊的,就算教師在課堂上有過演示實驗,在部分學(xué)生看來都只是因為教材是這樣安排的.但其實不然,這個探究實驗正是歐姆定律得出的關(guān)鍵.可是學(xué)生理解不到位,可能是教學(xué)哪一步不夠確切.比如其中一個設(shè)計點就是引入這個探究實驗,在引入時創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生能夠回到當(dāng)時歐姆在探究時的過程以及條件中,結(jié)合當(dāng)時的條件可能做到的以及達(dá)到的情況,這樣的引入或許會讓學(xué)生感同身受,從而產(chǎn)生更加強烈的探究欲望,達(dá)到較好的教學(xué)效果.
1、 初中物理課堂引入
課堂引入是教學(xué)過程中最重要的環(huán)節(jié)之一,教學(xué)引入恰當(dāng),可以起到事半功倍的效果;作為課堂教學(xué)的第一步,是緊扣學(xué)生心弦,激發(fā)學(xué)生興趣最關(guān)鍵的一步.一方面,課堂引入具有先行組織者的作用,美國著名心理學(xué)家奧蘇貝爾從學(xué)習(xí)心理學(xué)的角度分析,“當(dāng)人們在接觸一個完全不熟悉的知識領(lǐng)域時,從已知的包攝性較廣的整體知識中掌握分化的部分,比從已知的分化部分中掌握整體知識難度要低些.”比如在講解“靜摩擦力”這一節(jié)課時,由于前面學(xué)生已經(jīng)掌握了摩擦力的相關(guān)知識,就可以將摩擦力作為先行組織者,將其作為上位概念,再將靜摩擦力直接提出,并聯(lián)系其與摩擦力之間的關(guān)系,學(xué)生很容易就理解了靜摩擦力的概念.另一方面,課堂引入容易吸引學(xué)生的興趣,集中學(xué)生的注意力,初中學(xué)生的注意力本就不容易集中,在剛上課的幾分鐘,學(xué)生可能還處在下課所經(jīng)歷事情的愉悅之中,這個時候就需要教師找到一種吸引他們注意力的方法.注意力是保證學(xué)生上課的首要條件,而興趣又是影響學(xué)生注意力的關(guān)鍵,愛因斯坦也曾經(jīng)說過,“興趣是最好的老師,它可以激發(fā)人的創(chuàng)造性、好奇心、求知欲.”所以,教師在教學(xué)引入環(huán)節(jié)中能否調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更為關(guān)鍵.
在初中物理課堂中教師常用的幾種引入方法:
(1)實驗引入法,物理作為一門實驗科學(xué),實驗在教學(xué)中起著舉足輕重的作用,在引入時采用實驗的方式是中學(xué)物理教師常用的,運用一些有趣的小實驗,可以快速把學(xué)生吸引到課堂中來,教師既可以采用演示實驗的方法,也可以讓學(xué)生參與實驗過程.
(2)直觀導(dǎo)入法,直觀導(dǎo)入可以是視頻、圖片、實物等,某些物理現(xiàn)象不一定是發(fā)生在學(xué)生周圍,那就可以通過圖片或錄像的方式為學(xué)生展現(xiàn)物理現(xiàn)象或物理情境,這樣就顯得更加直觀,易激發(fā)學(xué)生的求知欲.
(3)討論引入法,一般就是選取日常生活中的某一事例,對學(xué)生進(jìn)行提問或者大家一起來辯論,在這個過程中不僅導(dǎo)入了本堂課所要學(xué)習(xí)的知識材料,同時也讓學(xué)生積極地參與了這個過程,關(guān)鍵是借助生活中鮮明的例子學(xué)生更容易理解,更容易將注意力集中到課堂教學(xué)中來.
(4)問題激疑法,設(shè)置疑問是教師的一種有目的、有方向的思維導(dǎo)向.古人云:“不憤不啟,不悱不發(fā)”,教師在教學(xué)過程中要善于提出問題,有意激疑啟思,活躍思維,引導(dǎo)學(xué)生思考,在解決問題的過程中鍛煉學(xué)生各方面的能力,激發(fā)學(xué)生的求知欲,促進(jìn)學(xué)生積極地學(xué)習(xí).
(5)復(fù)習(xí)引入法,這是最便捷的引入方法,往往是在與新課聯(lián)系較為密切的時候使用,起著承上啟下的作用,不僅有利于學(xué)生對前面知識的鞏固,更能為新知識的學(xué)習(xí)做好鋪墊.例如在做液體壓強的復(fù)習(xí)題時,引出浮力的知識,浮力其實就是物體在液體中受到上下的壓力差而產(chǎn)生的,學(xué)生聯(lián)系前面知識能夠快速地理解浮力產(chǎn)生的原因而不會感覺到陌生.
(6)故事引入法,一般的故事引入都是直接引用物理學(xué)家們的故事,用榜樣的力量去感染學(xué)生,喚起他們的探索熱情,通過了解前輩們的物理思想、實驗方法和探索精神,能夠激發(fā)學(xué)生的興趣,提高課堂教學(xué)的效果,提升學(xué)生素養(yǎng)[2].比如在講解牛頓第一定律時,先給學(xué)生介紹牛頓這個人的一生,學(xué)生會由于對牛頓這個人的崇拜而愿意對其所提出的相關(guān)知識進(jìn)行了解.
(7)游戲引入法,在正式上課前讓學(xué)生動手做一些簡單的小游戲,從而引入新課,利用游戲結(jié)果激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.比如在講解摩擦力這一內(nèi)容的時候,可以讓學(xué)生進(jìn)行拔河比賽,繩子是經(jīng)過教師處理過的,所以一定會產(chǎn)生輸贏,學(xué)生心有不甘,因此就可能產(chǎn)生對答案的探索欲望,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣.
2 、歐姆定律教學(xué)引入文獻(xiàn)分析
歐姆定律是整個初中電學(xué)的重難點之一,教師在設(shè)計的時候往往需要考慮接收者的認(rèn)知情況以及他們的階段性特點等等,首當(dāng)其沖考慮的便是引入部分.以下是大部分教師在歐姆定律教學(xué)設(shè)計中常用的幾種引入方式.
(1)復(fù)習(xí)引入
學(xué)生在接觸歐姆定律之前已經(jīng)掌握了電流、電壓、電阻3個物理概念,有的教師則是充分的利用學(xué)生已經(jīng)有的舊知識,引導(dǎo)學(xué)生探討電流、電壓、電阻之間存在的關(guān)系,自然而然的導(dǎo)入本節(jié)課的課題.
(2)實際問題引入
在物理教學(xué)中,教師不只是讓學(xué)生掌握教材知識,更重要的是引導(dǎo)他們運用物理知識來解決實際問題,學(xué)生只有把書本中的知識運用到生活中,才能適應(yīng)社會發(fā)展的需要.有的教師會由生活當(dāng)中電流受電壓、電阻變化的電路來進(jìn)行提問(比如收音機的音量大小是由什么來進(jìn)行控制的),然后引發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考.
(3)創(chuàng)設(shè)情境,導(dǎo)入新課
初中的學(xué)生最希望得到教師的認(rèn)可,對于教師提出的問題一定會爭先搶答,有的教師就會抓住學(xué)生的這一特點,設(shè)置與本節(jié)課相關(guān)的問題讓學(xué)生來搶答.設(shè)置如下兩個問題:實驗中當(dāng)電壓一定的時候,電流隨電阻的變化情況;當(dāng)電阻一定的時候,電流隨電壓的變化情況.根據(jù)學(xué)生的回答情況,教師進(jìn)一步提出,電流、電壓、電阻之間是否存在某一數(shù)值關(guān)系,教師逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想,進(jìn)而探究三者的關(guān)系得出歐姆定律.
(4)通過實驗引入主題
實驗的創(chuàng)設(shè)是根據(jù)電流在電路中會受到哪些因素的影響而發(fā)生變化,有的教師會根據(jù)學(xué)生已經(jīng)掌握的知識事先設(shè)計電路圖,然后改變其中的電阻看電路中電流的變化情況,實驗現(xiàn)象與學(xué)生前面所了解的不一致,通過繼續(xù)進(jìn)行實驗對比解釋才知道電流在電路中同時還會受到電壓的影響,接下來就順理成章地引入對電流與電壓、電流與電阻關(guān)系的判斷.
(5)由物理學(xué)史引入
新課標(biāo)中三維目標(biāo)中的情感態(tài)度與價值觀明確規(guī)定,要求學(xué)生掌握物理學(xué)史,學(xué)習(xí)前人的科學(xué)態(tài)度與精神.有的教師會通過介紹歐姆這個人,讓學(xué)生對其有一定的了解,再提出歐姆的杰出貢獻(xiàn)---歐姆定律.
3、 總結(jié)
通過對歐姆定律教學(xué)設(shè)計的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),在大部分文獻(xiàn)中采用的都是慣用的物理引入法,而其中占比最大的就是實驗引入法,由于在前面學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過電流、電阻、電壓等,教師在這里就可以鼓勵學(xué)生進(jìn)行三者之間關(guān)系的探究實驗.電壓和電阻的影響因素,前面的定義已經(jīng)說得比較清楚了,因此,現(xiàn)在最為疑惑的就是電流的影響因素,然后運用控制變量法分別探究電流與電壓以及電流與電阻之間的關(guān)系,從而得出歐姆定律的表達(dá)式.這種方式學(xué)生比較容易接受,同時也會感興趣.通過這個過程學(xué)生不僅能夠?qū)W到物理知識,還能在這個過程中經(jīng)歷實驗探究的步驟,從而加強實驗探究的意識,與初中物理課程所倡導(dǎo)的培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力是符合的,因此,實驗探究法引入歐姆定律總是作為歐姆定律教學(xué)引入的首選.
初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出要注重對學(xué)生情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng),但是情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)不是通過一節(jié)課就能夠體現(xiàn)出來的,需要教師不斷地進(jìn)行潛移默化的影響,而在物理學(xué)里面最好的方式在筆者看來就是物理學(xué)史的滲入.物理學(xué)史具有問題情境性、目標(biāo)指向性、運用靈活性等特點,物理學(xué)家們的物理思想、實驗方法和探索精神等不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、啟發(fā)學(xué)生,還能夠提高課堂的教學(xué)效果并且提升學(xué)生的素養(yǎng)[1].但是通過對文獻(xiàn)的分析筆者發(fā)現(xiàn)在已有的教學(xué)設(shè)計當(dāng)中,很多教師就是對歐姆的一生進(jìn)行簡要的介紹之后就直接提出本堂課我們要做的就是對歐姆的實驗進(jìn)行驗證,學(xué)生或許會深刻地記住歐姆這個人,這樣的引入也對學(xué)生的情感態(tài)度與價值觀有所滲透,但是,學(xué)生的主動性就沒有那么的明顯,筆者曾經(jīng)也用過這樣的方式進(jìn)行引入,得到的結(jié)果沒有顯著的不同,因此,筆者又設(shè)計了另外一種方式的物理學(xué)史引入.
由于學(xué)生前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了電流的知識,教師可以提問學(xué)生:(1)電流產(chǎn)生的原因是什么?(2)前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了電流,對于電流是否存在和其大小我們可以用什么來進(jìn)行測量?電壓是形成電流的原因,初二上學(xué)期就已經(jīng)學(xué)過熱量之間的傳遞,有溫度差的兩個熱源之間是可以直接進(jìn)行熱量的傳遞,歐姆認(rèn)為電流也應(yīng)該具有和熱傳遞相似的性質(zhì),既然熱是受到溫度差的驅(qū)動,那電流也應(yīng)該受到某種驅(qū)動力而且應(yīng)該是正比的關(guān)系,現(xiàn)在我們知道這個驅(qū)動力其實就是電壓;對于電流的測量學(xué)生知道用電流表,接下來教師就可以對歐姆定律的發(fā)現(xiàn)歷程進(jìn)行介紹.當(dāng)電流被發(fā)現(xiàn)后的很長一段時間電流表才出現(xiàn),在電流表出現(xiàn)之前,能夠檢測電流的是一種叫檢流計(原理就是電流的磁效應(yīng))的儀器,現(xiàn)在又一個問題了,只有檢流計也沒有辦法去得知電流的大小.歐姆這個人最明顯的特征就是善于思考,“既然檢流計可以測量電流是否存在,在此基礎(chǔ)上繼續(xù)研究是否可以得到電流大小.”前人已經(jīng)發(fā)明了靜電計可用來測靜電力(這是我們后面即將學(xué)到的)——庫侖定律(靜電力與距離的平方成反比),他就根據(jù)檢流計的原理以及測靜電力的扭秤相結(jié)合,制成了電流扭力秤,結(jié)構(gòu)很簡單,就是一個小磁針和一根直導(dǎo)線,當(dāng)直導(dǎo)線通上電流之后,電流產(chǎn)生的磁場就會影響小磁針轉(zhuǎn)過一定的夾角,并且發(fā)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)角度與電流強度成正比,通過角度還可以得出電流的大小.那么如果現(xiàn)在學(xué)生就有這樣一個電流扭力秤,除了用它可以得出電流的大小,那還可以對其充分利用,進(jìn)行實驗的改造,在我們已有知識的基礎(chǔ)上.有的學(xué)生肯定會想到電阻的大小與金屬材料的關(guān)系,改變金屬材料看所得電流的變化,這樣又解決了電流與電阻之間的關(guān)系[3].這是在解決問題的過程中發(fā)現(xiàn)了電流、電壓、電阻之間的關(guān)系,愛因斯坦曾經(jīng)說過“提出一個問題往往比解決一個問題更加重要,提出新的問題,新的可能性,從新的角度去看待問題,卻需要創(chuàng)造性的想象力,而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步.”歐姆就是在不斷發(fā)現(xiàn)問題的過程中得出了歐姆定律,這整個教學(xué)過程看上去沒有物理知識,很多教師可能會覺得浪費時間再加上還有的是學(xué)生還沒有學(xué)過的知識,其實不然,學(xué)生的接受能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)比我們想象的要多,這樣的介紹讓學(xué)生明白歐姆定律其實就是一個電流的探究過程,其實是在這個過程中不斷地創(chuàng)新思考,不斷地提出新的問題,最后得出三者之間的關(guān)系I=UR.為了加強學(xué)生的理解,筆者建議這個引入過程可以將PPT、教師的描述、板書結(jié)合起來使用,效果可能會更好.
參考文獻(xiàn)
1.理解歐姆定律及其表達(dá)式.
2.能初步運用歐姆定律計算有關(guān)問題.
能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識分析和解決問題的能力.
情感目標(biāo)
介紹歐姆的故事,對學(xué)生進(jìn)行熱愛科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的品格教育.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)教學(xué)的課型屬于習(xí)題課,以計算為主.習(xí)題訓(xùn)練是歐姆定律的延續(xù)和具體化.它有助于學(xué)生進(jìn)一步理解歐姆定律的物理意義,并使學(xué)生初步明確理論和實際相結(jié)合的重要性.
教法建議
教學(xué)過程中要引導(dǎo)學(xué)生明確題設(shè)條件,正確地選擇物理公式,按照要求規(guī)范地解題,注意突破從算術(shù)法向公式法的過渡這個教學(xué)中的難點.特別需強調(diào)歐姆定律公式中各物理量的同一性,即同一導(dǎo)體,同一時刻的I、U、R之間的數(shù)量關(guān)系.得出歐姆定律的公式后,要變形出另外兩個變換式,學(xué)生應(yīng)該是運用自如的,需要注意的是,對另外兩個公式的物理含義要特別注意向?qū)W生解釋清楚,尤其是歐姆定律公式.
教學(xué)設(shè)計方案
引入新課
1.找學(xué)生回答第一節(jié)實驗得到的兩個結(jié)論.在導(dǎo)體電阻一定的情況下,導(dǎo)體中的電流
跟加在這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比;在加在導(dǎo)體兩端電壓保持不變的情況下,導(dǎo)體中的電
流跟導(dǎo)體的電阻成反比.
2.有一個電阻,在它兩端加上4V電壓時,通過電阻的電流為2A,如果將電壓變?yōu)?0V,通過電阻的電流變?yōu)槎嗌??為什么?/p>
要求學(xué)生答出,通過電阻的電流為5A,因為電阻一定時通過電阻的電流與加在電阻兩
端的電壓成正比.
3.在一個10的電阻兩端加上某一電壓U時,通過它的電流為2A,如果把這個電壓加在20的電阻兩端,電流應(yīng)為多大?為什么?
要求學(xué)生答出,通過20電阻的電流為1A,因為在電壓一定時,通過電阻的電流與
電阻大小成反比,我們已經(jīng)知道了導(dǎo)體中電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓關(guān)系,導(dǎo)體中電流跟這段導(dǎo)體電阻的關(guān)系,這兩個關(guān)系能否用一句話來概括呢?
啟發(fā)學(xué)生討論回答,教師復(fù)述,指出這個結(jié)論就叫歐姆定律.
(-)歐姆定律導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.
1.此定律正是第一節(jié)兩個實驗結(jié)果的綜合,電流、電壓、電阻的這種關(guān)系首先由德國
物理學(xué)家歐姆得出,所以叫做歐姆定,全國公務(wù)員共同天地律,它是電學(xué)中的一個基本定律.
2.介紹《歐姆堅持不懈的精神》一文.
3.歐姆定律中的電流是通過導(dǎo)體的電流,電壓是指加在這段導(dǎo)體兩端的電壓,電
阻是指這段導(dǎo)體所具有的電阻值.
如果用字母U表示導(dǎo)體兩端的電壓,用字母R表示導(dǎo)體的電阻,字母I表示導(dǎo)體中的電流,那么歐姆定律能否用一個式子表示呢?
(二)歐姆定律公式
教師強調(diào)
(l)公式中的I、U、R必須針對同一段電路.
(2)單位要統(tǒng)一I的單位是安(A)U的單位是伏(V)R的單位是歐()
教師明確本節(jié)教學(xué)目標(biāo)
1.理解歐姆定律內(nèi)容及其表達(dá)式
2.能初步運用歐姆定律計算有關(guān)電學(xué)問題.
3.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識分析和解決問題的能力.
4.學(xué)習(xí)歐姆為科學(xué)獻(xiàn)身的精神
(三)運用歐姆定律計算有關(guān)問題
【例1】一盞白熾電燈,其電阻為807,接在220V的電源上,求通過這盞電燈的電流.
教師啟發(fā)指導(dǎo)
(1)要求學(xué)生讀題.
(2)讓學(xué)生根據(jù)題意畫出簡明電路圖,并在圖上標(biāo)明已知量的符號及數(shù)值和未知量的
符號.
(3)找學(xué)生在黑板上板書電路圖.
(4)大家討論補充,最后的簡明電路圖如下圖
(5)找學(xué)生回答根據(jù)的公式.
已知V,求I
解根據(jù)得
(板書)
鞏固練習(xí)
練習(xí)1有一種指示燈,其電阻為6.3,通過的電流為0.45A時才能正常發(fā)光,要使這種指示燈正常發(fā)光,應(yīng)加多大的電壓?
練習(xí)2用電壓表測導(dǎo)體兩端的電壓是7.2V,用電流表測通過導(dǎo)體的電流為0.4A,求這段導(dǎo)體的電阻,
通過練習(xí)2引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出測電阻的方法.由于用電流表測電流,用電壓表測電壓,
利用歐姆定律就可以求出電阻大?。詺W姆定律為我們提供了一種則定電阻的方法這種
方法,叫伏安法.
【例2】并聯(lián)在電源上的紅、綠兩盞電燈,它們兩端的電壓都是220V,電阻分別為
1210、484.
求通過各燈的電流.
教師啟發(fā)引導(dǎo)
(1)學(xué)生讀題后根據(jù)題意畫出電路圖.
(2)I、U、R必須對應(yīng)同一段電路,電路中有兩個電阻時,要給“同一段電路”的I、U、R加上“同一腳標(biāo)”,如本題中的紅燈用來表示,綠燈用來表示.
(3)找一位學(xué)生在黑板上畫出簡明電路圖.
(4)大家討論補充,最后的簡明電路圖如下
學(xué)生答出根據(jù)的公式引導(dǎo)學(xué)生答出
通過紅燈的電流為
通過綠燈的電流為
解題步驟
已知求.
解根據(jù)得
通過紅燈的電流為
通過綠燈的電流為
答通過紅燈和綠燈的電流分別為0.18A和0.45A.
板書設(shè)計
2.歐姆定律
一、歐姆定律
導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.
二、歐姆定律表達(dá)式
三、歐姆定律計算
1.已知V,求I
解根據(jù)得
答通過這盞電燈的電流是0.27A
2.已知求.
解根據(jù)得
通過的電流為
通過的電流為
答通過紅燈的電流是0.18A,通過綠燈的電流是0.45A
探究活動
【課題】歐姆定律的發(fā)現(xiàn)過程
【組織形式】個人和學(xué)習(xí)小組
【活動方式】
二、牛頓第二定律。在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達(dá):物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時還應(yīng)注意公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運動學(xué)、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬有引力定律。教學(xué)時應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力常量的實驗,海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強調(diào)萬有引力跟質(zhì)點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學(xué)生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質(zhì)點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
四、機械能守恒定律。這個定律一般不用實驗總結(jié)出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不做功或所做的總功為零的條件下推導(dǎo)出來。高中教材是用實例總結(jié)出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
五、動量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認(rèn)為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導(dǎo)出來,主張從實驗直接總結(jié)。但是實驗要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實驗條件來說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實驗并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質(zhì)點系內(nèi)部的相互作用力遠(yuǎn)比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用,系統(tǒng)中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1992-7711(2016)12-0057
《歐姆定律》作為重要的物理規(guī)律,不僅是電流、電阻、電壓等電學(xué)知識的延伸,還揭示了電流、電壓、電阻這三個重要的電學(xué)量之間的必然聯(lián)系,是電學(xué)中最基本的物理規(guī)律,是分析解決電路問題的金鑰匙。在利用歐姆定律進(jìn)行計算時,強調(diào)電流、電壓、電阻這三個物理量的同時性和同一性;加強學(xué)生對于這些問題的理解,對于后續(xù)課程測量電阻、電功、電功率的學(xué)習(xí),起到良好的促進(jìn)作用。因此,對于電學(xué)中的第一個規(guī)律的學(xué)習(xí),教師應(yīng)該注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。
一、在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生容易存在的問題分析
1. 進(jìn)行電學(xué)實驗探究時,往往要求學(xué)生設(shè)計電路圖,很多學(xué)生在設(shè)計時不能一次將電路圖設(shè)計完整。
2. 從學(xué)生做題情況來看,學(xué)生不容易弄清楚控制變量法的作用。在歷年中考題中,常有這樣的題目:在探究電流與電阻的關(guān)系時,如將電路中的定值電阻從5歐姆換成10歐姆,將怎樣保證電壓不變?如何移動滑動變阻器?此類題目的得分率不高。
3. 在運用歐姆定律進(jìn)行計算時,對于復(fù)雜一點的電路,如電路中的用電器不止一個時,學(xué)生往往容易將公式寫出,數(shù)據(jù)生搬硬套,亂算一通。這樣的習(xí)慣對于后續(xù)課程――電功、電功率的計算也產(chǎn)生了不良的影響。
針對學(xué)生的以上問題,筆者認(rèn)為原因主要出在以下幾個地方:(1)對問題的分析缺乏全面的考慮。(2)對于控制變量法的應(yīng)用不夠熟練,但電路分析有待加強。(3)對于各個物理量之間的因果關(guān)系沒有弄清楚。沒有理解到電阻或電壓的變化引起了電流的變化。(4)沒有理解歐姆定律的同時性和同一性。
二、結(jié)合教科版教材,如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
筆者認(rèn)為,結(jié)合教材情況以及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,我們可以在以下幾個地方做好細(xì)節(jié)處理,讓學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的目的。
1. 實驗設(shè)計:分步探究,嘗試錯誤,完善設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成縝密的思維能力
在第一課時的教學(xué)中,教學(xué)重點在于如何通過實驗探究得出電流與電壓、電阻之間的關(guān)系。教師在提出電流大小與什么因素有關(guān)的問題時,學(xué)生根據(jù)以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗,猜想出電壓、電阻會影響電流的大小。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生用控制變量法探究它們之間具體有什么關(guān)系。從而將所探究的問題分為兩個小課題來進(jìn)行,即電流與電壓的關(guān)系和電流與電阻的關(guān)系。在進(jìn)行第一個小課題:探究電流與電壓的關(guān)系時,學(xué)生在設(shè)計電路圖的時候,容易根據(jù)自己的經(jīng)驗將電流表、電壓表接入電路,而沒有接入滑動變阻器。
教師不必及時指出不足,可以進(jìn)行展示以后,再提問怎樣改變電路中定值電阻兩端的電壓?這時學(xué)生可能會想到要用改變電源電壓的方法,但是這樣做不夠方便。如果用滑動變阻器來調(diào)節(jié)是最方便的。這時才設(shè)計出準(zhǔn)確的電路圖。學(xué)生根據(jù)之前所學(xué)的串聯(lián)分壓的知識,很容易理解當(dāng)滑動變阻器的阻值發(fā)生變化的時候,電路中定值電阻兩端的電壓會發(fā)生變化,而電流也會隨之發(fā)生改變。同樣,設(shè)計好的電路圖也可以用于第二個課題的探究。這種不斷地讓學(xué)生對問題作出反應(yīng),不斷調(diào)整自己的設(shè)計方案,最后走向完善,這樣做符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。
2. 重視實驗探究的過程,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力以及發(fā)現(xiàn)問題后尋找解決方法的能力
對于兩個課題的實驗,必須由學(xué)生自己在教師的引導(dǎo)下完成。絕不能因為趕教學(xué)進(jìn)度而由教師代勞,讓學(xué)生只是簡單記下數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)得出規(guī)律。學(xué)生只有在實驗過程中才會發(fā)現(xiàn)問題。如課題二:在電壓不變時,探究電流與電阻的關(guān)系中,學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)沒有移動滑動變阻器,而將定值電阻改變時,電壓表的示數(shù)也會隨之發(fā)生改變。那如何保證電壓表的示數(shù)不變呢?學(xué)生才會自己去想辦法通過移動滑動變阻器來完成。那滑動變阻器的移動是否有規(guī)律可循?學(xué)生通過自己的實驗,才會發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。有了這樣的經(jīng)驗以后,進(jìn)行理論分析問題也就變得容易了。而具備了動手能力及解決問題的能力后,在后續(xù)課程測電阻、測電功率的學(xué)習(xí)中,也就較為輕松了。
3. 對于實驗結(jié)論的得出,要把握其中的因果關(guān)系,培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力
雖然在之前的學(xué)習(xí)中,學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識到了電壓是形成電流的原因。同時也認(rèn)識到了導(dǎo)體對電流有阻礙作用,也即是導(dǎo)體存在電阻這樣的觀念。但是放到歐姆定律的學(xué)習(xí)中,尤其是對公式R=U/I的理解上,學(xué)生容易認(rèn)為電阻與電壓成正比,電阻與電流成反比,也就是認(rèn)為電壓和電流的大小會改變電阻的大小。學(xué)生會單純從數(shù)學(xué)的角度來理解物理公式,而不能把握三者之間的因果關(guān)系。也就是電流變化引起了電阻變化還是電阻變化引起了電流變化?這也是我們之前做實驗的過程中,讓學(xué)生分析的根本目的。教師應(yīng)該要進(jìn)行提問,由學(xué)生來思考變形公式的意義,可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。對于物理規(guī)律的理解,要引導(dǎo)學(xué)生理解規(guī)律所反映的邏輯關(guān)系。
4. 對于歐姆定律內(nèi)容的學(xué)習(xí)要注意抓住關(guān)鍵字詞,培養(yǎng)學(xué)生閱讀能力
1.1歐姆定律并不適用于所有物體
很多人認(rèn)為歐姆定律適用于所有導(dǎo)電的物體,這個想法是錯誤的。因為歐姆定律只適用于金屬導(dǎo)電和電解液,在氣體導(dǎo)電和半導(dǎo)體元件中歐姆定律是不適應(yīng)的。
1.2導(dǎo)體的電阻不是一成不變的
金屬導(dǎo)體的電阻不是一成不變的,它會隨溫度的升高而增大。比如電燈泡算電阻的時候,剛開燈的時候和開很久的燈的電阻一定是完全不同的。
1.3串并聯(lián)電路歐姆定律的推廣式不同
我們在處理串聯(lián)電路時我們要記住電流是恒值,電壓是各部分電壓的總和。而在并聯(lián)電路中各支路電壓和電源電壓是相同的。電壓是衡量,而干路電流等于各支路電流之和。
2.如何對物理中的歐姆定律進(jìn)行教學(xué)
2.1培養(yǎng)學(xué)生對學(xué)習(xí)物理的興趣
“興趣是最好的老師“。作為一名物理教師希望能帶動學(xué)生的積極主動性,讓學(xué)生配合老師教學(xué)工作,有時在課堂上老師教學(xué)會出現(xiàn)不理想的情況,如學(xué)生上課睡覺,或看小說等。這樣對我們教學(xué)工作造成困擾,特別是像物理這一門需要去計算、分析的課程。不像其他科目,它需要的不僅僅只是學(xué)生的理解,更重要的是實驗?zāi)芰?,以及實踐能力。一節(jié)課沒有吸收到課程的有效資訊就會導(dǎo)致其他章節(jié)也一并滯后。而杜絕一現(xiàn)象的發(fā)生,首先是要找出學(xué)生不聽課,不愛聽課的原因,我經(jīng)過多年的教學(xué)經(jīng)驗,總結(jié)兩點:第一點是。舉個例子,在我教學(xué)情況中遇到一個學(xué)生,他在平常上課的表現(xiàn)一直不理想。其他學(xué)生按時完成作業(yè),而他總是最遲交或者不交。有一次早晨剛來到辦公室路過教室時看到他正拿著別的同學(xué)的作業(yè)本抄襲,當(dāng)時我很生氣,進(jìn)去找他談話。在談話過程中,我了解到這位學(xué)生之所以對物理部感興趣的原因是他找不到方法去學(xué)習(xí)。要幫助學(xué)生找適合他的學(xué)習(xí)方法也是教師在教學(xué)當(dāng)中需要重視的。另一點則是老師的問題,老師講課太枯燥乏味,學(xué)生不愛聽,自然而然的就會去做其他的事情,這對教學(xué)任務(wù)的影響是巨大的。我們應(yīng)該從物理的作用性和啟迪性的教育方式對學(xué)生對物理的愛好進(jìn)行開發(fā)和挖掘。
2.2加強學(xué)生的動手能力
中圖分類號:G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-5727(2012)08-0098-02
歐姆定律是《電工基礎(chǔ)》中最常用的基本定律之一,技工院校現(xiàn)在使用的《電工基礎(chǔ)》教材(中國勞動社會保障出版社出版,第四版)中把歐姆定律分為部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律兩部分。對于部分電路歐姆定律,由于中學(xué)物理課本已作詳細(xì)介紹,學(xué)生容易接受,但對于全電路歐姆定律,由于其涉及的概念較多且各物理量之間的關(guān)系復(fù)雜,再加上教材未附相應(yīng)的實驗,學(xué)生缺乏感性認(rèn)識。因此,學(xué)生很難理解和接受,也是其成為教師教學(xué)中重點和難點的原因。筆者針對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易產(chǎn)生的困惑和疑問,借助實驗來幫助學(xué)生理解,收到了較好的效果。
明確教學(xué)目標(biāo)是教師組織
全電路歐姆定律教學(xué)的關(guān)鍵
掌握全電路歐姆定律對于學(xué)好《電工基礎(chǔ)》這門課程來說至關(guān)重要。因為后續(xù)章節(jié)中多處電路的分析和計算要應(yīng)用到這一定律。教學(xué)是一個教師與學(xué)生雙向互動的過程,作為教師,要組織好全電路歐姆定律教學(xué),必須先明確教學(xué)目標(biāo),做到心中有數(shù),才能更好地開展教學(xué)。
知識目標(biāo):(1)理解電動勢、內(nèi)電阻、外電阻、內(nèi)電壓、外電壓、端電壓、內(nèi)壓降等物理量的物理意義;(2)掌握全電路歐姆定律的表達(dá)形式,明確在閉合電路中電動勢等于內(nèi)、外電壓之和;(3)掌握端電壓與外電阻、端電壓與內(nèi)電阻之間的變化規(guī)律;(4)掌握全電路歐姆定律的應(yīng)用。
能力目標(biāo):(1)通過實驗教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析能力,使學(xué)生學(xué)會運用實驗探索科學(xué)規(guī)律的方法;(2)通過對端電壓與外電阻、端電壓與內(nèi)電阻之間的變化規(guī)律的討論,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和推理能力。
理解各物理量的物理意義是
學(xué)生掌握全電路歐姆定律的基礎(chǔ)
全電路歐姆定律的難點在于概念較多,且各物理量之間的關(guān)系復(fù)雜。因此,首先,應(yīng)讓學(xué)生準(zhǔn)確理解各物理量的含義。
全電路是指含有電源的閉合電路,如圖1所示。其中,R代表負(fù)載(即用電器,為簡化電路,只畫一個),r代表電源的內(nèi)電阻(存在于電源內(nèi)部),E代表電源的電動勢。整個閉合電路可分為內(nèi)、外兩部分,電源外部的叫外電路(圖1中方框以外的部分),電源內(nèi)部的叫內(nèi)電路。外電路上的電阻叫外電阻,內(nèi)電路上的電阻叫內(nèi)電阻。當(dāng)開關(guān)S閉合時,電路中就會有電流產(chǎn)生,I=,該式表明:在一個閉合電路中,電流強度與電源的電動勢成正比,與電路中內(nèi)電阻和外電阻之和成反比,這個規(guī)律稱為全電路歐姆定律。
要理解這個定律,要先理解以下幾個物理量的物理意義:第一個是電動勢,它是指在電源內(nèi)部,電源力將單位正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功。這個概念比較抽象,涉及知識面較廣,要使學(xué)生全面、深刻地理解它是有困難的??紤]到學(xué)生的接受能力和滿足后續(xù)知識的需要,需向?qū)W生講清兩個問題:一是電動勢的值可用電壓表測出——電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓;二是電動勢的物理意義是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng),是由電源本身的性質(zhì)決定的。第二個是電源的端電壓(簡稱端電壓),它是指電源兩端的電位差(在圖1中指A、B兩點之間的電壓,也等于負(fù)載R兩端的電壓)。需要注意的是,端電壓與電動勢是兩個不同的概念,它們在數(shù)值上不一定相等。第三個是內(nèi)壓降,它是指當(dāng)電流流過電源內(nèi)部時,在內(nèi)電阻上產(chǎn)生的電壓降。全電路歐姆定律也可表示為:“在閉合電路中,電動勢等于內(nèi)、外電壓之和?!?/p>
掌握各物理量的變化規(guī)律是
掌握全電路歐姆定律的重點
全電路歐姆定律的難點在于各物理量之間的變化規(guī)律,也是學(xué)生容易產(chǎn)生疑惑的地方??梢岳醚菔緦嶒瀬眚炞C各物理量之間的變化規(guī)律,以增加學(xué)生的感性認(rèn)識,提高學(xué)生的邏輯推理能力。
第一,驗證電源內(nèi)電阻的存在并計算其大小。對于電源的內(nèi)電阻,由于存在于電源的內(nèi)部,既看不見,也摸不著,學(xué)生對此存在質(zhì)疑。為此,可用圖2進(jìn)行實驗,不但可以證明內(nèi)電阻的存在,還可測出內(nèi)電阻的大小。在圖2中,用1節(jié)1號干電池作電源,電阻R為已知值(可根據(jù)實際情況選定)。開關(guān)閉合前,記下電壓表的讀數(shù)U1(此值即為干電池的電動勢),開關(guān)閉合后,記下電壓表的讀數(shù)U2,發(fā)現(xiàn)U2比U1?。ㄒ姳?),就是因為電源內(nèi)部存在內(nèi)電阻的緣故。
根據(jù)公式r=R可算出該電池的內(nèi)電阻。再用不同型號的干電池(如5號干電池、7號干電池)進(jìn)行重復(fù)實驗,發(fā)現(xiàn)它們的電動勢雖然相等(為了后面實驗的需要,盡量選用電動勢相等的電池,并保留這些電池),但內(nèi)電阻不一定相同。
第二,端電壓U跟外電阻R的關(guān)系。
實驗電路如圖3所示,用1節(jié)1號干電池作為電源,移動滑動變阻器的滑動片,觀察電流表和電壓表的讀數(shù)變化,并將它們的讀數(shù)記錄到表2中。通過觀察發(fā)現(xiàn):當(dāng)滑動片從左向右移動時(為保證實驗設(shè)備安全,滑動片不要移到最右端),電流表的讀數(shù)慢慢變大,電壓表的讀數(shù)慢慢變?。划?dāng)滑動片從右向左移動時,電流表的讀數(shù)慢慢變小,電壓表的讀數(shù)慢慢變大。由此得出結(jié)論:端電壓隨外電阻上升而上升,隨外電阻下降而下降。根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)可繪成曲線(如圖4所示),即電源的端電壓特性曲線。從曲線上可以看出:電源端電壓隨著電流的大小而變化,當(dāng)電路接小電阻時,電流增大,端電壓就下降;當(dāng)電路接大電阻時電流減少,端電壓就上升。
思考:如果滑動片移到最右端,電壓表、電流表的讀數(shù)將為多少?
第三,端電壓與內(nèi)電阻r的關(guān)系。
根據(jù)公式U=E-Ir分析可知:當(dāng)電流I 不變時,內(nèi)阻下降,端電壓就上升;內(nèi)阻上升,端電壓就下降。實驗電路同圖3,只需將電路中的電源用前面已測過內(nèi)阻值的不同型號的電池代替即可,觀察電流表、電壓表的讀數(shù),上述結(jié)論即可得到驗證。
應(yīng)用規(guī)律,解決實際問題
首先向?qū)W生提出問題:你是否注意到,電燈在深夜要比晚上七八點鐘亮一些?這個現(xiàn)象的原因何在?在回答這個問題之前,可先通過實驗驗證這一現(xiàn)象的存在,如圖5所示。圖中5個燈泡完全相同,先將開關(guān)全合上,使燈泡發(fā)光,再逐個斷開開關(guān),發(fā)現(xiàn)燈泡逐漸變亮,原因分析:隨著開關(guān)的斷開,外電阻增大,導(dǎo)致干路電流減小,使得內(nèi)壓降下降,從而端電壓增大,即燈泡兩端的實際電壓增大,故燈泡變亮了。上述問題也得到了解決。
在教學(xué)過程中,如果盡可能地增加一些實驗,通過生活中的實驗記錄其數(shù)據(jù)并指導(dǎo)學(xué)生得出規(guī)律,提高感性認(rèn)識,不但可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也會提高教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]李書堂.電工基礎(chǔ)(第4版)[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2001.
[2]畢淑娥.電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)(第2版)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2004.
亞里士多德說:“古往今來人們開始探索,都應(yīng)起源于對自然萬物的驚異?!睂W(xué)生而言,這種驚異無疑會帶動興趣的產(chǎn)生,從而引發(fā)認(rèn)知活動的展開。故事對學(xué)生而言,有著不可抵擋的吸引力,若將故事與物理相結(jié)合,引入課堂當(dāng)中,不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也能讓學(xué)生在閱讀故事、解決故事所包含的物理情境問題中,培養(yǎng)學(xué)生的分析、歸納能力與解決問題的能力等等。
新課程強調(diào)的探究學(xué)習(xí)要求學(xué)生在主動參與的前提下,根據(jù)自己的猜想或假設(shè),在科學(xué)理論指導(dǎo)下,運用科學(xué)的方法對問題進(jìn)行研究,在研究過程中獲得創(chuàng)新實踐能力、獲得思維發(fā)展,自主構(gòu)建知識體系。如何將探究過程滲透到課堂教學(xué)中,是眾多教師亟待考慮的問題。筆者就將一則《如果你是柯南》的破案故事,引入初二下學(xué)期“歐姆定律及其應(yīng)用”的學(xué)習(xí)中,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,將物理問題插入故事情節(jié)中,經(jīng)由學(xué)生的獨立思考與分組討論,體會物理問題的探究過程,促進(jìn)學(xué)生對歐姆定律的理解與掌握,培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力,并借此開展了一節(jié)探究課堂。
一、拋出故事,引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
歐姆定律,是學(xué)生在學(xué)習(xí)了電流、電壓和電阻的概念之后所接觸的第一條物理規(guī)律,也是初中階段學(xué)生第一次應(yīng)用物理公式通過計算來解決問題。歐姆定律是電學(xué)的基礎(chǔ),很多學(xué)生因為不能掌握歐姆定律的物理意義、靈活運用公式進(jìn)行計算,而導(dǎo)致在后期的學(xué)習(xí)當(dāng)中越來越困難。理解與靈活應(yīng)用歐姆定律,是本節(jié)課的一個教學(xué)重點。
筆者所引入的故事情節(jié)中有四個人同時入住旅館的晚上,店主的鉆石不見了,警察介入此事并展開調(diào)查,四個人分別提供了不在場的證明,依次是在用電烙鐵修收音機、用電熱水爐燒水、電爐取暖和電飯鍋煮飯,問:如果你是柯南,你能找出誰是小偷嗎?
柯南作為一個卡通角色,學(xué)生對他追崇源自于柯南通過自己的智慧成功破獲了眾多案件,讓學(xué)生為之著迷。本則故事則可以輕而易舉打開學(xué)生的興趣大門,吸引學(xué)生迫不及待地閱讀故事情節(jié),以柯南的角色投入破案,并思考如何解決故事結(jié)尾所提出的問題。
二、針對故事情節(jié),提出問題,引發(fā)學(xué)生的思考
對柯南的故事,學(xué)生展現(xiàn)出了極大的興趣,個別學(xué)生會在沒讀完之前,便迫不及待地說出自己所認(rèn)為的那個兇手。
學(xué)生甲:熊仔是小偷,因為沒有人會在旅館里用電烙鐵修收音機。
教師:這只是你自己的感覺而已,如果熊仔是一個修電器的師傅,就可以用電烙鐵修收音機。
學(xué)生乙:小美是小偷。
教師:為什么?
學(xué)生乙:不知道,感覺像是小偷。
對初中生來說,他們的思維已經(jīng)發(fā)展得較為完善,但是對于客觀事實的判斷,依靠的還是主觀判斷。對于學(xué)生眾多的討論結(jié)果,也有細(xì)心的學(xué)生會發(fā)現(xiàn)故事中還存在隱含的條件。此時,引導(dǎo)全體學(xué)生再次閱讀故事,并告知他們:在故事或者是物理題當(dāng)中,題目往往會包含隱含的條件,要通過細(xì)心的閱讀才能發(fā)現(xiàn)。適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生可以讓學(xué)生體會物理解題的過程及培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,鼓勵學(xué)生針對自己的想法與周邊的同學(xué)進(jìn)行討論。
討論的過程可以更好地發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性,有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思維能力、口頭表達(dá)能力,促進(jìn)學(xué)生靈活地運用知識。
三、根據(jù)歐姆定律,解決問題、驗證猜想,歸納并得出結(jié)論
學(xué)生經(jīng)過再次閱讀之后,在警察觀察現(xiàn)場時發(fā)現(xiàn)了一個問
題:“家庭旅館使用220 V的家庭電壓,每個房間的電閘都標(biāo)示房間規(guī)定最大電流是5 A?!?/p>
教師:房間的最大規(guī)定電流是5 A,這是什么意思呢?
不斷地給學(xué)生提出問題,引發(fā)學(xué)生的思考。找到5 A所代表的物理意義,那學(xué)生就逐漸明白,如果四個人的房間中,誰的電流超過5 A,那么他就是小偷。接下來的問題就是如何計算房間的電流。學(xué)生會輕而易舉地想到通過歐姆定律可以計算得出房間的電流值。經(jīng)過一番討論之后,將全班同學(xué)就近分組,引導(dǎo)學(xué)生在前面所學(xué)過的知識中找到不同電器的電阻值,給予小組適當(dāng)?shù)臅r間進(jìn)行分組討論與計算,帶動小組間的交流與溝通,培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力。在討論完畢后,讓每個小組派代表來公布結(jié)論與理由,間接鍛煉學(xué)生的總結(jié)歸納能力與語言表達(dá)能力。
在整個探究過程中,學(xué)生不僅找出了故事中的小偷,并且進(jìn)一步鞏固、應(yīng)用了歐姆定律,更將其與生活實際緊密結(jié)合起來。此時,學(xué)生依然保持高漲的學(xué)習(xí)熱情,表現(xiàn)出意猶未盡的感覺,更有學(xué)生認(rèn)為如果多些類似的故事,物理就會變得更有趣,覺得學(xué)習(xí)物理并不是一件很難的事情。這個時候把握機會,引入關(guān)于歐姆定律應(yīng)用的具體實例,以進(jìn)一步強化對歐姆定律的運用。
在物理教學(xué)中,恰當(dāng)?shù)匾肭榫肮适拢粌H可以激發(fā)與提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還能夠在故事中滲透科學(xué)的教育思想,引導(dǎo)學(xué)生探究并解決問題,鍛煉學(xué)生的思維能力與自主建構(gòu)知識的能力,進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)。創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,引入包含物理知識的趣味故事,讓學(xué)生從物理走向生活,并在生活中學(xué)習(xí)物理,加深對物理知識的理解與掌握,這也是新課標(biāo)對物理教學(xué)的要求。
參考文獻(xiàn):
[1]褚國慶.在故事中學(xué)習(xí)物理:基于情境認(rèn)知與學(xué)習(xí)理論的初中物理選修課的實踐[D].南京師范大學(xué),2007.
[2]林龍源.物理教學(xué)中故事式演繹[J].中學(xué)物理,2012(4):31-32.
歐姆定律(初中學(xué)習(xí)的是部分電路歐姆定律)作為一個重要的物理規(guī)律,反映了電流、電壓、電阻這三個重要的電學(xué)量之間的關(guān)系,是電學(xué)中最基本的定律,是分析解決電路問題的金鑰匙。
歐姆定律這節(jié)課的特點是,十分重視科學(xué)方法教育,重視科學(xué)研究的過程。讓學(xué)生在認(rèn)知過程中體驗方法、學(xué)習(xí)方法,了解得出歐姆定律的過程。了解運用“控制變量法”研究多個變量關(guān)系的實驗方法,同時也為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識打下了基礎(chǔ)。
教材安排是通過實驗探究來研究電流與電壓電阻關(guān)系,從而得出歐姆定律。這樣安排比較好,但實際學(xué)生動手參與率不高,學(xué)生的科學(xué)探究有效性不高,有點照本宣科,對歐姆定律不能真正實現(xiàn)探究的思想。究其原因有三點:
1.本實驗是用歐姆定律來研究歐姆定律由于學(xué)生還沒學(xué)習(xí)歐姆定律很難理解為什么調(diào)節(jié)滑片的位置就能改變或保持這段電路兩端的電壓。
2.學(xué)生很難正確區(qū)分一段電路和整個電路兩個概念及它們之間的關(guān)系,在本實驗中研究AB這段電路中的電流與電壓和電阻的關(guān)系時不容易將這段從整個電路中分離出來,更不會分析探究它們之間的關(guān)系。
3.在一個電路圖中卻要分次研究兩個實驗規(guī)律先研究電流與電壓的關(guān)系,后又更換電阻,研究電流與電阻的關(guān)系,學(xué)生很難理解,更別說自己設(shè)計這個電路來探究其中規(guī)律了。
以上是學(xué)生探究實驗和分析實驗電路的障礙,如何來解決呢?
在教學(xué)中筆者對實驗教學(xué)做了適當(dāng)?shù)母淖儭W寣W(xué)生自己分兩步實驗來設(shè)計電路探究規(guī)律:先激疑,后激智,引出正確的電路設(shè)計,再完成正確的實驗操作。
第一步,研究電流與電壓的關(guān)系,他們的設(shè)計是:保持電阻不變,用改變電池節(jié)數(shù)來改變電池兩端的電壓。(因為學(xué)生很容易想到串聯(lián)電池越多電壓越大),于是我說,那你們就按你們的思路去探究,結(jié)果是能得出:電阻一定時,電壓越大,電流越大,卻得不出:電阻一定時,電流與電壓成正比的關(guān)系。此時,他們反問:問題出在哪呢?我接著反問:你們怎么知道定值電阻兩端的電壓是在成倍數(shù)的變化呢?學(xué)生馬上回答,因為電池是成倍的增加啊,我說,那你們用電壓表測測看,一測發(fā)現(xiàn)電壓并沒隨電池節(jié)數(shù)的成倍增加而成倍增大,學(xué)生反問:那怎么辦?有學(xué)生很快想到上節(jié)課學(xué)到滑動變阻器可以調(diào)節(jié)電壓,立即就串聯(lián)了滑動變阻器上去,結(jié)果,水到渠成,完成了該實驗,而且不用改變電池節(jié)數(shù)。現(xiàn)在再反問學(xué)生這兩種電路設(shè)計的區(qū)別在哪,問題在哪,優(yōu)勢在哪,這時老師點撥一下:因為導(dǎo)線也有電阻,學(xué)生就會豁然開朗,會心一笑,經(jīng)過一次挫折他們重新設(shè)計出探究電流與電壓關(guān)系的電路,同時也自行將這段電路從整個電路中分離出來,研究出這段電路中電流與電壓的關(guān)系:電阻一定時,電流與電壓成正比的關(guān)系。
第二步,研究電流與電阻的關(guān)系,起初他們的設(shè)計是:保持電池節(jié)數(shù)不變,再改變電阻。(因為學(xué)生很容易想到串聯(lián)電池節(jié)數(shù)不變,電壓也不變),很快,有些學(xué)生就想到在第一步中出現(xiàn)的問題,于是想到可以用滑動變阻器控制電壓不變,只要在原來的電路圖上改變電阻就行了,并想到如用電阻箱來改變就更好了,因為不僅改變方便,能多次成倍數(shù)改變電阻,并且能知道電阻的值,這樣也更方便找到電流與電阻的更具體的關(guān)系。
這樣分兩個實驗電路圖分別設(shè)計,分別實驗,避免了照搬照抄,死記硬背的教學(xué)模式,實驗從開始設(shè)計到實驗障礙,再到改進(jìn)實驗,總結(jié)規(guī)律,都是學(xué)生親身實踐,學(xué)生真正理解了:
1.兩步實驗中為何要用滑動變阻器,如何用滑動變阻器?
在研究電流與電壓的關(guān)系時,如果不用滑動變阻器,雖然能夠測量出R兩端的電壓和其中的電流,但該電路只能測量出一組電壓和電流的值,而從一組電流和電壓的數(shù)據(jù)是無法找出二者之間的關(guān)系的,應(yīng)該再測幾組電壓和電流,因此就需要改變R兩端的電壓,用滑動變阻器可以成倍地改變R兩端的電壓,簡單方便,當(dāng)然也可以采用改變電池節(jié)數(shù)的方法,但因為導(dǎo)線有電阻,很難成倍地改變R兩端的電壓,比較下來,當(dāng)然是用滑動變阻器更方便快捷。同時,滑動變阻器還可以起到保護(hù)電路的作用。
2.用控制變量法探究電流I與電阻R之間的關(guān)系實驗中,應(yīng)該如何操作?探究電流I與電壓U之間關(guān)系時,應(yīng)該如何操作?
探究電流I與電阻R之間的關(guān)系時,如何保持電壓U不變?即改變定值電阻的阻值的同時,該電阻兩端的電壓就發(fā)生了變化,因此,要及時調(diào)節(jié)滑動變阻器以保持電壓不變,觀察并記錄電流表的示數(shù)隨電阻的變化關(guān)系。
探究電流I與電壓U之間關(guān)系時,要不斷的改變電壓,即保持定值電阻的阻值不變的同時,要改變電阻兩端的電壓,因此,要及時調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓成倍地變化,觀察并記錄電流表的示數(shù)隨電壓的變化關(guān)系。
總之,這樣改進(jìn)充分發(fā)揮了實驗的作用,降低了教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生遇到問題的難度,調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,更深入地理解和掌握了知識。既培養(yǎng)了思維能力,又培養(yǎng)了實驗?zāi)芰?,進(jìn)一步實現(xiàn)了以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體、思維為核心、能力為目標(biāo)的教學(xué)理念,開闊了學(xué)生思路,有效地提高物理教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):