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在電學(xué)的定律當(dāng)中,歐姆定律是非常關(guān)鍵的一項(xiàng),它貫穿于整個(gè)電學(xué)的始終。深入、系統(tǒng)和全面地理解歐姆定律是有效解決牽涉電學(xué)問題的基礎(chǔ)和前提條件,針對歐姆定律的教學(xué),教師需要做好如下的兩個(gè)方面:
一、引導(dǎo)學(xué)生注重三個(gè)物理量之間的關(guān)系
“導(dǎo)體當(dāng)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”,這就是歐姆定律。在此,教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生注重三個(gè)物理量之間的關(guān)系。(1)歐姆定律強(qiáng)調(diào)電壓與電阻決定了導(dǎo)體當(dāng)中的電流,而不是由電源提供的電壓,這跟電阻和電流是毫無關(guān)系的,電阻屬于導(dǎo)體自身的性質(zhì),這跟電壓和電流也是毫無關(guān)系的,因此是電壓與電阻一起決定了電流。(2)注重計(jì)算關(guān)系。在公式:I= 當(dāng)中,只要確定了任意的兩個(gè)物理量,就可以對另外的一個(gè)物理量進(jìn)行計(jì)算,這就需要引導(dǎo)學(xué)生熟練地掌握公式的變化。(3)注重這三個(gè)物理量一定要根據(jù)同一段的導(dǎo)體,比如,將R1與R2進(jìn)行串聯(lián),接在30 V的電源上面,R1是10歐姆,經(jīng)過R1的電流是0.2安,問R2的電阻與R2兩端的電壓是多少。教師在指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)或者是講解的時(shí)候,需要將電路圖畫出來,注明相應(yīng)的物理量,突出需要注意的問題,以實(shí)現(xiàn)理想的教學(xué)效果。
二、拓展和應(yīng)用歐姆定律
教師在講解歐姆定律的時(shí)候,需要引導(dǎo)學(xué)生注重知識的應(yīng)用和拓展。通過并、串聯(lián)電路的電壓和電流規(guī)律,對電阻規(guī)律進(jìn)行推導(dǎo),可以概括并聯(lián)電路的規(guī)律是:(1)電流I=I1+I2;(2)電壓U=U1=U2;(3)電阻 ??梢愿爬ù?lián)電路的規(guī)律是:(1)電流I=I1=I2;(2)電壓U=U1+U2;(3)電阻R=R1+R2,再應(yīng)用電阻規(guī)律對一些實(shí)際問題進(jìn)行解決。比如,教師在教學(xué)的過程中,可以提問學(xué)生下面的一些問題:為什么調(diào)節(jié)臺(tái)燈的亮度按鈕,燈泡能夠變亮或者是變暗?為什么手電筒當(dāng)中的電池使用時(shí)間長了之后,燈泡會(huì)變暗?這兩個(gè)問題的原理是一樣的嗎?這樣,學(xué)生就能夠積極主動(dòng)地探討,紛紛發(fā)表自己的看法,課堂氛圍頓時(shí)活躍起來。學(xué)生通過應(yīng)用歐姆定律,對實(shí)際生活當(dāng)中一些不好理解的問題進(jìn)行了解釋,從而調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
總之,在初中物理教學(xué)當(dāng)中,歐姆定律是非常重要的。教師一定要引起高度的重視,實(shí)施有效的教學(xué)策略,教授學(xué)生關(guān)于歐姆定律的知識。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】物理;歐姆定律;問題;解題思路
歐姆定律是高中物理電學(xué)部分的核心內(nèi)容,也是高考的重難點(diǎn)內(nèi)容,同時(shí)歐姆定律掌握的好壞會(huì)直接影響我們的考試成績,因此要多用時(shí)間將這塊知識進(jìn)行鞏固,以取得更高的分?jǐn)?shù)。
1在歐姆定律的學(xué)習(xí)中常遇到的問題
1.1歐姆定律的使用范圍問題
在電路的實(shí)驗(yàn)過程中,我會(huì)出現(xiàn)忽略導(dǎo)線,電子元件與電源自身的電阻,將整個(gè)電路視為純電阻電路的問題。而歐姆定律通常只適用于導(dǎo)電金屬和導(dǎo)電液體,對于氣體、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體等特殊電路元器件不適用,但我們知道,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(shí)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,本人為了弄清這里的問題,向老師進(jìn)行了請教并查閱了相關(guān)資料,許多資料上說歐姆定律的應(yīng)用有“同時(shí)性”與“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”。但我自身總覺得這樣的解釋難以接受,有牽強(qiáng)之意,即個(gè)人理解為既然各個(gè)狀態(tài)下都是適合的,那就是適合整個(gè)過程。
1.2線性元件的存在問題
通過物理學(xué)習(xí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)材料的電阻率ρ會(huì)隨其它因素的變化而變化(如溫度),從而導(dǎo)致導(dǎo)體的電阻實(shí)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。而在實(shí)際問題中,當(dāng)通電導(dǎo)體的電阻隨工作條件變化很小時(shí),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。
1.3電流,電壓與電阻使用的問題
電流、電壓、電阻的概念及單位,電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用,是最基礎(chǔ)的概念,也是我最容易混淆的內(nèi)容。電流表測量電流、電壓表測量電壓、變阻器調(diào)節(jié)電路中的電流,而電流、電壓、電阻的概念是基本的電學(xué)測量儀器,另外,歐姆定律只是用來研究電路內(nèi)部系統(tǒng),不包括電源內(nèi)部的電阻、電流等,在學(xué)習(xí)歐姆定律的過程中,電流表、電壓表、導(dǎo)線等電子元器件的影響常常是不考慮在內(nèi)的,而對于歐姆定律的公式I=UR,I、U、R這三個(gè)物理量,則要求必須是在同一電路系統(tǒng)中,且是同一時(shí)刻的數(shù)值。
2歐姆定律學(xué)習(xí)中需要掌握的內(nèi)容
本人在基于電學(xué)的基礎(chǔ)之上,通過對歐姆定律的解題方式進(jìn)行分析,個(gè)人認(rèn)為我們需掌握以下內(nèi)容:了解產(chǎn)生電流的條件;理解電流的概念和定義式I=q/t,并能進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算;熟練掌握歐姆定律的表達(dá)式I=U/R,明確歐姆定律的適用條件范圍,并能用歐姆定律解決相關(guān)的電路問題;知道什么是導(dǎo)體的伏安特性,什么是線性元件與非線性元件;知道電阻的定義和定義式R=U/I;能綜合運(yùn)用歐姆定律分析、計(jì)算實(shí)際問題;需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),能根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)物理規(guī)律,并能運(yùn)用公式法和圖像法相結(jié)合的方法解決問題。
3歐姆定律的解題思路及技巧
3.1加深對歐姆定律內(nèi)容的理解
在歐姆定律例題分析中,我們比較常見的問題是多個(gè)變量的問題,以我自身為例,由于物理理解水平有限,且電壓、電流、電阻的概念比較抽象,所以學(xué)習(xí)難度較大,但我通過相關(guān)教學(xué)短片的學(xué)習(xí),將電阻比喻成“阻礙電流通行的路障,電阻越大路越不好走,電阻越小通過速度則快”的方式,明白了電阻是導(dǎo)體自身的特有屬性,其大小是受溫度、導(dǎo)體的材料、長度等各方面因素影響的,與其兩端的電壓跟電流的大小無關(guān),并且明白了電阻不會(huì)隨著電流或者電壓的大小改變而改變。同時(shí)我們每一個(gè)人都知道對于不同的習(xí)題,解決步驟都是不相同的,雖同一問題會(huì)有不同的解題方法,但總是離不開歐姆定律這個(gè)框架。因此對于一些與電學(xué)有關(guān)的知識,我一般會(huì)利用歐姆定律解決電生磁現(xiàn)象與電功率計(jì)算問題。例如:某人做驗(yàn)時(shí)把兩盞電燈串聯(lián)起來,燈絲電阻分別為R1=30Ω,R2=24Ω,電流表的讀數(shù)為0.2A,那么加在R1和R2兩端的電壓各是多少?我可以根據(jù)兩燈串聯(lián)這一關(guān)建條件,與U=IR得出:U1=IR1=0.2A×30Ω=6V,U2=IR2=0.2A×24Ω=4.8V,故R1和R2兩端電壓分別為6V、4.8V的結(jié)論。
3.2利用電路圖進(jìn)行進(jìn)行計(jì)算
在解有關(guān)歐姆定律的題時(shí),以前直接把不同導(dǎo)體上的電流、電壓和電阻代入表達(dá)式I=U/R及導(dǎo)出式U=IR和R=U/I進(jìn)行計(jì)算,并把同一導(dǎo)體不同時(shí)刻、不同情況下的電流、電壓和電阻都代入歐姆定律的表達(dá)式及導(dǎo)出式進(jìn)行計(jì)算,因此經(jīng)?;煜槐阌诜治鰡栴}。通過后期老師給予我的建議,在解題前我都會(huì)先根據(jù)題意畫出電路圖,并在圖上標(biāo)明已知量、數(shù)值和未知量的符號,明確需分析的是哪一部分電路,這部分電路的連接方式是串聯(lián)還是并聯(lián),以抓住電流、電壓、電阻在串聯(lián)、并聯(lián)電路中的特征進(jìn)行解題。同時(shí),我還會(huì)注意開關(guān)通斷引起電路結(jié)構(gòu)的變化情況,并且回給“同一段電路”同一時(shí)刻的I、U、R加上同一種腳標(biāo),其中需注意單位的統(tǒng)一與電流表、電壓表在電路中的連接情況,以及滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)時(shí)電流、電壓、電阻的變化情況。
3.3利用電阻進(jìn)行知識拓展
本著從易到難的原則,我們可從一個(gè)電阻的問題進(jìn)行計(jì)算,再擴(kuò)展到兩個(gè)電阻、三個(gè)電阻,逐漸拓寬我們的思路,讓自己找到學(xué)習(xí)的目標(biāo)以及方法。比如遇到當(dāng)定值電阻接在電源兩端后電壓由U1變?yōu)閁2,電路中的電流由I1增大到I2,這個(gè)定值電阻是多少的問題時(shí),我們可利用歐姆定律的概念ΔU=ΔI?R得到電阻的值,而當(dāng)難度增加由一個(gè)電阻變?yōu)閮蓚€(gè)電阻時(shí),定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電壓恒定的電源兩端,電壓表V1的變化量為ΔU1,電壓表V2的變化量為ΔU2,電流表的示數(shù)為ΔI,在這樣的問題上可將變化的問題轉(zhuǎn)化為固定的關(guān)系之間的數(shù)值,就可簡化許多變量問題的計(jì)算。當(dāng)變量變?yōu)槿齻€(gè)電阻時(shí)難度會(huì)進(jìn)一步的增大,我起初認(rèn)為這是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù),所以放棄了這類題,而在經(jīng)過詢問成績優(yōu)秀的同學(xué)時(shí),才知道可將三個(gè)電阻盡量化為兩個(gè)電阻,通過電壓表與電流表的位置將電阻進(jìn)行合并,以此簡化題目。
4總結(jié)
簡言之,歐姆定律是物理教材中最為重要的電學(xué)定律之一,是電學(xué)內(nèi)容的重要知識,也是我們學(xué)習(xí)電磁學(xué)最基礎(chǔ)的知識。當(dāng)然,對于歐姆定律的學(xué)習(xí)與解題方法,自然不止以上所述方法,因而在具體的學(xué)習(xí)中,我們要立足于自身實(shí)際學(xué)習(xí)情況來進(jìn)行方法的選取,突破重難點(diǎn)知識,以找到更好的解題思路。
參考文獻(xiàn):
[1]高飛.歐姆定律在串并聯(lián)電路中的應(yīng)用技巧[J].才智,2009(27)
關(guān)鍵詞:歐姆定律 高中物理教學(xué)方法
一、教材分析
《歐姆定律》的內(nèi)容,在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中階段《物理》安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實(shí)驗(yàn)再次增加感性認(rèn)識;體會(huì)物理學(xué)的基本研究方法(即通過實(shí)驗(yàn)來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的兩種常用方法――列表對比法和圖象法;再次領(lǐng)會(huì)定義物理量的一種常用方法――比值法。這就決定了《歐姆定律》教學(xué)的教學(xué)目的和教學(xué)要求。教學(xué)不全是為了讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點(diǎn)在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時(shí)用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實(shí)驗(yàn)過程中是如何控制實(shí)驗(yàn)條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會(huì)科學(xué)家的思維方法。
《歐姆定律》的內(nèi)容在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定了基礎(chǔ)?!稓W姆定律》實(shí)驗(yàn)中分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用。因此也可以說,《歐姆定律》是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段。
通過《歐姆定律》的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運(yùn)用?!稓W姆定律》內(nèi)容的重點(diǎn)是進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)和對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這是教學(xué)的核心,是教學(xué)成敗的關(guān)鍵,是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)?!稓W姆定律》教學(xué)的難點(diǎn)是電阻的定義及其物理意義。盡管用比值法定義物理量在電場一章中已經(jīng)接觸過,但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識,對此還是比較生疏。從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識其代表一個(gè)新的物理量,還是存在著不小的思維臺(tái)階和思維難度。對于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義。有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對公式中哪個(gè)是常量哪個(gè)是變量分辨不清,要注意提醒和糾正。
二、關(guān)于教法和學(xué)法
《歐姆定律》教學(xué)采用以演示實(shí)驗(yàn)為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法。教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)。在教材難點(diǎn)處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥,必要時(shí)可進(jìn)行大面積課堂提問,讓學(xué)生充分發(fā)表意見。這樣既有利于化解難點(diǎn),也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過《歐姆定律》的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會(huì)怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),怎樣合理選用實(shí)驗(yàn)器材,怎樣進(jìn)行實(shí)際操作,怎樣對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論和物理規(guī)律。同時(shí)要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣。
三、對教學(xué)過程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性,對一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:
1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過渡到演示實(shí)驗(yàn)起了承上啟下作用。
2.對演示實(shí)驗(yàn)所需器材及電路的設(shè)計(jì)可先啟發(fā)學(xué)生思考回答。這樣既鞏固了他們的實(shí)驗(yàn)知識,也調(diào)動(dòng)他們盡早投入積極參與。
3.在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)可請兩位學(xué)生上臺(tái)協(xié)助,同時(shí)讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動(dòng)全體學(xué)生都來參與,積極進(jìn)行觀察和思考。
4.在用列表對比法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法,使學(xué)生對分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識。到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲。
5.在得出電阻概念時(shí),要引導(dǎo)學(xué)生從分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義。此時(shí)不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時(shí)間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥。此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提問請學(xué)生回答或展開討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象。
6.在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出歐姆定律,這實(shí)際上是認(rèn)識上的又一次升華。要注意闡述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行,以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。教師重申時(shí)語氣要加重,不能輕描淡寫。要隨即強(qiáng)調(diào)歐姆定律是實(shí)驗(yàn)定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推。
7.為檢驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的。然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時(shí)不宜過長,以免沖淡前面主題。
四、授課過程中幾點(diǎn)注意事項(xiàng)
1.注意在實(shí)驗(yàn)演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹。
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊。
3.注意演示實(shí)驗(yàn)的可視度??深A(yù)先制作電路板,演示時(shí)注意位置要加高。有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見。
4.定義電阻及歐姆定律時(shí),要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂。可把電阻的概念及定義在歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)提出,而歐姆定律在歸納完實(shí)驗(yàn)結(jié)論后。這樣學(xué)生就不易將二者混淆。
5.所編反饋練習(xí)題應(yīng)重點(diǎn)放在概念辨析和方法訓(xùn)練上,不能把套公式計(jì)算作為重點(diǎn)。
6.注意調(diào)控課堂節(jié)奏,避免單調(diào)枯燥。
參考文獻(xiàn):
一、寓培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度于學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作之中
歐姆定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律,因此在教學(xué)“歐姆定律”一節(jié)時(shí),教師必須在學(xué)生對“電流與電壓、電阻”之間關(guān)系進(jìn)行猜想假設(shè)的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,精心組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo)學(xué)生:(1)根據(jù)電路圖準(zhǔn)確連接電路;(2)仔細(xì)檢查電路及電表、滑動(dòng)變阻器等連接是否準(zhǔn)確;(3)在確認(rèn)無誤時(shí),動(dòng)手實(shí)驗(yàn),并認(rèn)真觀察、精確記錄數(shù)據(jù);(4)明確滑動(dòng)變阻器在兩次實(shí)驗(yàn)中的作用:使定值電阻兩端電壓成整數(shù)倍變化和保持電阻兩端電壓不變;(5)分析實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)差異原因,重復(fù)實(shí)驗(yàn),直至準(zhǔn)確。對于在實(shí)驗(yàn)中怕麻煩、湊數(shù)據(jù)的學(xué)生及時(shí)用科學(xué)家尊重事實(shí)、刻苦鉆研及時(shí)教育他們,端正他們態(tài)度,幫助他們用實(shí)驗(yàn)得出準(zhǔn)確結(jié)果。通過實(shí)驗(yàn),使學(xué)生得到了歐姆定律實(shí)驗(yàn)所需要的數(shù)據(jù),也培養(yǎng)了學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)事求是、客觀、細(xì)致的科學(xué)態(tài)度,從而激發(fā)學(xué)生勤奮求真的熱情。
二、寓培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)方法于分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論之中
在得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后,就著手組織學(xué)生分析數(shù)據(jù)、歸納出結(jié)論。在引導(dǎo)時(shí),引導(dǎo)學(xué)生回憶“探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素”的實(shí)驗(yàn)方法,并要學(xué)生用之中方法研究電流跟電壓、電阻兩個(gè)因素的關(guān)系,即(1)固定電阻不變時(shí),研究電流跟電壓的關(guān)系;(2)固定電壓不變時(shí),研究電流跟電阻的關(guān)系。最后將兩次結(jié)論綜合起來,應(yīng)用數(shù)學(xué)函數(shù)知識得出電流跟電壓、電阻的關(guān)系。接著,根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)組織討論,并分析歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論。(1)分析“研究電流跟電壓關(guān)系”表格:電流隨電壓增大而增大,且電壓增大幾倍電流也增大幾倍。得出結(jié)論1:當(dāng)電阻一定時(shí),電流與電壓成正比。(2)分析“電流與電阻關(guān)系”表格:電流隨電阻的增大而減小,且電阻增大幾倍,電流就減小到原來的幾分之一。得出結(jié)論2:當(dāng)電壓一定時(shí),電流與電阻成反比。歸納結(jié)論1、2,即得歐姆定律。在整個(gè)研究、分析、抽象,歸納過程中,使學(xué)生潛移默化地學(xué)會(huì)了:(1)研究問題的方法――控制變量法;(2)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合――分析――抽象――歸納的處理方法,從而學(xué)到了由特殊、個(gè)別推到一般的邏輯推理方法。這些方法都是學(xué)生終生受益的科學(xué)研究方法。在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論――歐姆定律后,教師接著就組織學(xué)生用他們已學(xué)過的數(shù)學(xué)知識推導(dǎo)歐姆定律的計(jì)算公式:(1)把電流與電壓成正比表達(dá)成I∝U;(2)把電流與電阻成反比表達(dá)成I∝1/R,把(1)、(2)結(jié)合起來得出計(jì)算公式:I=U/R;通過公式推導(dǎo)使學(xué)生了解到不同學(xué)科之間的聯(lián)系,它不僅開闊了學(xué)生的視野,也可使學(xué)生學(xué)到物理公式常用的科學(xué)的數(shù)學(xué)方法。
三、寓培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思想于理解、應(yīng)用定律之中
對于實(shí)驗(yàn)定律――歐姆定律,在理解其內(nèi)容時(shí),引導(dǎo)學(xué)生討論:能不能把定律敘述的導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比、與導(dǎo)體兩端電阻成反比改敘述成導(dǎo)體兩端電壓與導(dǎo)體電流成正比、導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體電流成反比?讓學(xué)生在討論中明白:敘述定律時(shí)只能按課本那樣敘述,否則是錯(cuò)誤的。這是因?yàn)槭挛飪?nèi)部矛盾的雙方有主有次,這里電壓、電阻是矛盾的主要方面,是事物變化的依據(jù),對事物變化起決定作用的;而電流則是矛盾的次要方面,它是隨電壓、電阻變化而變化的,在事物變化中處于服從地位;這樣使敘述在討論中理解了定律,在理解定律過程中獲得了一次科學(xué)的認(rèn)識教育。
在講解定律公式的應(yīng)用時(shí),如教師通過P111教材例1的講解,強(qiáng)調(diào)了定律的應(yīng)用是有條件的,即(1)同體性:只能適用于同一段電路中的電流、電壓以及電阻之間的關(guān)系的運(yùn)算;(2)同時(shí)性;(3)計(jì)算時(shí)數(shù)字代入單位必須是國際單位制中主單位。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到真理是有局限性的,是離不開特定條件的。又如教師通過課本例2講解,強(qiáng)調(diào)了定律的應(yīng)用性,即通過歐姆定律可以求出導(dǎo)體的電阻值,也就是可用伏安法測未知電阻,使學(xué)生體會(huì)到:理論的實(shí)踐性以及理論與實(shí)踐的一致性。此外取平均值可以減小實(shí)驗(yàn)誤差;表格可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論1等。
四、寓培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神于介紹科學(xué)家的事例之中
結(jié)合課本中“信息庫”介紹,使學(xué)生了解德國的物理學(xué)家歐姆發(fā)現(xiàn)了電路中遵循的基本“交通規(guī)則”,但他幼年家貧,曾中途輟學(xué),后全憑自己努力,完成學(xué)業(yè)。他為了得到歐姆定律,花費(fèi)了十年心血。當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件非常差,他自制了測電流的電流扭秤,花五年時(shí)間才找到電壓穩(wěn)定的電源。經(jīng)過長期細(xì)致的研究,終于取得了成果。在教學(xué)中把歐姆的對學(xué)習(xí)勤奮刻苦,對科學(xué)知識的執(zhí)著追求,在科學(xué)研究道路上勇于探索、百折不撓的獻(xiàn)身精神及對人類社會(huì)的貢獻(xiàn),展現(xiàn)在學(xué)生面前,使學(xué)生從中接受了熱愛科學(xué)、追求真理的科學(xué)接受教育。
教育者在實(shí)施科學(xué)素養(yǎng)教育時(shí)不是生硬的說教,應(yīng)有機(jī)結(jié)合教材適時(shí)適量地滲透;科學(xué)素養(yǎng)教育是素質(zhì)教育的核心,在實(shí)施時(shí)教師還應(yīng)當(dāng)有意識、有目的地進(jìn)行,同時(shí)聯(lián)系教材中其他素質(zhì)教育因素如能力、智力、科學(xué)美等全方位地開展,并做到主、次得當(dāng),這就需要安排好教學(xué)過程和節(jié)奏,從而使素質(zhì)教育得到全面培養(yǎng)。
【參考文獻(xiàn)】
《歐姆定律》一課,學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中必修本(下冊)安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實(shí)驗(yàn)再次增加感性認(rèn)識;體會(huì)物理學(xué)的基本研究方法(即通過實(shí)驗(yàn)來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的兩種常用方法——列表對比法和圖象法;再次領(lǐng)會(huì)定義物理量的一種常用方法——比值法.這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求.這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點(diǎn)在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時(shí)用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實(shí)驗(yàn)過程中是如何控制實(shí)驗(yàn)條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會(huì)科學(xué)家的思維方法.
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ).本節(jié)課分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用.因此也可以說,本節(jié)課是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段.
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運(yùn)用.
本節(jié)課的重點(diǎn)是成功進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)和對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ).
本節(jié)課的難點(diǎn)是電阻的定義及其物理意義.盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經(jīng)接觸過,但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識,對此還是比較生疏.從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識其代表一個(gè)新的物理量,還是存在著不小的思維臺(tái)階和思維難度.對于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義.有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對公式中哪個(gè)是常量哪個(gè)是變量分辨不清,要注意提醒和糾正.
根據(jù)本節(jié)課有演示實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),本節(jié)課采用以演示實(shí)驗(yàn)為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法.教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng).在教材難點(diǎn)處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥,必要時(shí)可進(jìn)行大面積課堂提問,讓學(xué)生充分發(fā)表意見.這樣既有利于化解難點(diǎn),也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍.
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會(huì)怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),怎樣合理選用實(shí)驗(yàn)器材,怎樣進(jìn)行實(shí)際操作,怎樣對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律.同時(shí)要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣.
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性,對一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過渡到演示實(shí)驗(yàn)起承上啟下作用.2.對演示實(shí)驗(yàn)所需器材及電路的設(shè)計(jì)可先啟發(fā)學(xué)生思考回答.這樣使他們既鞏固了實(shí)驗(yàn)知識,也調(diào)動(dòng)他們盡早投入積極參與.3.在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)可請兩位同學(xué)上臺(tái)協(xié)助,同時(shí)讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動(dòng)全體學(xué)生都來參與,積極進(jìn)行觀察和思考.4.在用列表對比法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育,使學(xué)生對分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識.到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲.5.在得出電阻概念時(shí),要引導(dǎo)學(xué)生從分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義.此時(shí)不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時(shí)間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥.此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請學(xué)生回答或展開討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)出歐姆定律,這實(shí)際上是認(rèn)識上的又一次升華.要注意闡述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié),以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力.教師重申時(shí)語氣要加重,不能輕描淡寫.要隨即強(qiáng)調(diào)歐姆定律是實(shí)驗(yàn)定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推.7.為檢驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的.然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時(shí)不宜過長,以免沖淡前面主題.
1.注意在實(shí)驗(yàn)演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹.
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊.
3.注意演示實(shí)驗(yàn)的可視度.可預(yù)先制作電路板,演示時(shí)注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見.
4.定義電阻及總結(jié)歐姆定律時(shí),要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂.可把電阻的概念及定義在歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)提出,而歐姆定律在歸納完實(shí)驗(yàn)結(jié)論后總結(jié).這樣學(xué)生就不易將二者混淆.
每年的中考物理試題中,有關(guān)歐姆定律和焦耳定律這兩個(gè)知識點(diǎn)的題目都占有較大的比重,而且近兩年的中考物理試題在這兩個(gè)知識點(diǎn)上的難度有增加的趨勢,歐姆定律反映了導(dǎo)體中電流、電壓和電阻之間的關(guān)系,焦耳定律則說明了電流流過導(dǎo)體所產(chǎn)生的效果。
新課程下的中考的另一個(gè)特點(diǎn),就是重視對實(shí)驗(yàn)探究能力的考查,促使同學(xué)們用新視角重新思考實(shí)驗(yàn)的過程,得到新的發(fā)現(xiàn)或收獲,設(shè)計(jì)有關(guān)“過程與方法”的試題,考查同學(xué)們提出問題、做出猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)研究計(jì)劃、分析處理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、學(xué)會(huì)評價(jià)的能力。
二、試題講析
例1 如圖l所示,電阻R1為12Ω,將它與R2串聯(lián)后接到8V的電源上,已知R2兩端的電壓是2V,請求出電路的總電阻。
講析 這是一道應(yīng)用歐姆定律的基礎(chǔ)題,解題的方法有兩種:一種是從歐姆定律出發(fā)的分析法;一種是從電路的基本性質(zhì)出發(fā)的綜合法。即:求總電阻可以將R2的值求出來再求R1和R2的和;也可以用總電壓除以總電流得總電阻;或根據(jù)電路的性質(zhì)建立相應(yīng)的關(guān)系式求解。
解法一:因?yàn)镽1、R2串聯(lián),U1=U-U2=8V-2V=6V,I1=U1/R1=6V/12Ω=0.5A,I2=I1=0.5A,R2=U2/I2=2V/0.5A=4Ω,R總=R1+R2=12Ω+4Ω=16Ω.
解法二:因?yàn)镽1、R2串聯(lián),I=I1=I2,則U/R1+R2=U-U2/R1,8V/R=8V-2V/12Ω,R總=16Ω.
解法三:因?yàn)镽1、R2串聯(lián)I1=I2,則U1/R1=U2/R2變形得R1/R2=U1/U2,R/R1+R2=U-U2/U1+U2,U/R1+R2=U-U2/R1,R總=16Ω.
例2 如圖2所示,電源電壓不變,當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),電表示數(shù)的變化情況是( ).
A.電流表、電壓表示數(shù)均變大
B.電流表、電壓表示數(shù)均變小
C.電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小
D.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大
講析 這是一道歐姆定律應(yīng)用題,要判斷電表的示數(shù)如何變化,關(guān)鍵是要知道電路中的電表示數(shù)變化的實(shí)質(zhì),當(dāng)開關(guān)s閉合后,電路的狀態(tài)由兩個(gè)電阻的串聯(lián)變?yōu)橹挥幸粋€(gè)電阻R2的電路;原來電流表測的是R1和R2串聯(lián)時(shí)的電流,現(xiàn)在R1和電流表被短路,電流表的示數(shù)為0,示數(shù)變??;電壓表原來測的是R2上的電壓,它是電源的一部分電壓,而現(xiàn)在的電路中只有R2,則U2=U源,示數(shù)變大,本題選C.
本題的問題是有些同學(xué)看不懂電路狀態(tài)變化的實(shí)質(zhì),死摳歐姆定律,電流或電壓的變化是與電路的變化有關(guān),但知道了現(xiàn)在的電路的變化特征就簡單多了,識別電路是我們解電學(xué)題的前提,如果電路的狀態(tài)不清,則應(yīng)用的電路性質(zhì)也就會(huì)出錯(cuò),這種能力要加強(qiáng)。
例3 在如圖3所示的電路中,電源電壓U=4.5V,且保持不變,電阻R1=4Ω,變阻器R2的最大阻值為15Ω,電流袁的量程為0~0.6A,電壓表的量程為0~3V,為了保護(hù)電表,變阻器接入電路的阻值范圍不能超出( ).
A.3.5Ω~8Ω
B.2Ω~3.5Ω
C.0~8Ω D.0~3.5Ω
講析 本題是歐姆定律的又一種應(yīng)用形式,是狀態(tài)電路中的變阻器的取值范圍問題,解這類題目的關(guān)鍵是從電路的狀態(tài)出發(fā),找出符合電路要求的電學(xué)關(guān)系式,題目中的兩個(gè)電表同時(shí)要滿足不超過量程的要求,即:串聯(lián)電路中的電流不大于0.6A,電阻R2兩端的電壓不少于3V,所以我們可以用歐姆定律,寫出符合電路要求的數(shù)學(xué)不等式組然后求解。
依題意,由歐姆定律可得
由①②兩式解得3.5Ω≤R2≤8Ω,所以應(yīng)選A.
本題與物理上其他題目一樣,關(guān)鍵是理清電路的特征,能寫出符合電路特點(diǎn)和要求的數(shù)學(xué)關(guān)系式,然后通過數(shù)學(xué)的手段解出結(jié)果,所以僅有基本知識是不夠的,更要練就解相關(guān)問題的技能。
例4 小明利用如圖4所示的裝置探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)?在兩個(gè)相同的燒瓶中裝滿煤油,瓶中各放置一根電阻絲,且R甲大于R乙,通電一段時(shí)間后,甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高,該現(xiàn)象能夠說明電流產(chǎn)生的熱量與下列哪個(gè)因素有關(guān)( )。
A.電荷量 B.電流 C.電阻 D.通電時(shí)間
講析 題目的表象是:甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高,這與哪些因素有關(guān)?煤油是因?yàn)槭軣崤蛎?,液面上升的;相同條件下,甲中的液面升得高,說明甲瓶中的電阻產(chǎn)生的熱量多R甲和R乙是串聯(lián)在電路中的,則電流、通電時(shí)間以及電荷量(電流和通電時(shí)間的乘積)相等,A、B、D選項(xiàng)都不是影響因素;根據(jù)焦耳定律甲的電阻大,甲放出的熱量多,則電流產(chǎn)生的熱量與電阻的大小有關(guān),應(yīng)選C.
本題實(shí)際上探究的是焦耳定律的影響因素,使同學(xué)們能進(jìn)一步了解其內(nèi)容、理解它的應(yīng)用同時(shí)本題中也滲透了“控制變量法”的探究思想。
例5 一個(gè)電熱水壺,銘牌部分參數(shù)如下:額定電壓220V,額定功率模糊不清,熱效率為90%,正常工作情況下燒開滿壺水需要5min,水吸收的熱量為118800J,此時(shí)熱水壺消耗的電能為_______J,其額定功率為_______W,電阻是_________Ω.若實(shí)際電壓為198V,通過電熱水壺的電流是_________A,1min內(nèi)
電熱水壺產(chǎn)生的熱量是________J.(假設(shè)電阻不隨溫度改變)
講析水所吸收的熱量已知,電熱的利用率知道,則消耗電能可以由熱量的利用率求出;用電時(shí)間已知,消耗的電能已求,則由電功率的定義求電功率,電水壺的電阻由R2=U2額/P額求出,在實(shí)際電壓下的電流I=U/R,實(shí)際電壓下的電熱水壺所產(chǎn)生的熱量Q=IRt.
答案:132000 440 110 1.8 21384
本題是歐姆定律和焦耳定律應(yīng)用的基礎(chǔ)題,也是通過練習(xí)使同學(xué)們掌握基本知識的重要途徑,簡單的是這樣的填空題,復(fù)雜的可以演變成綜合應(yīng)用題;這些題目也是中考中同學(xué)們易失分的地方。
例6 CFXB型“220V 1100W”電飯煲的原理圖如圖5所示,它有高溫?zé)蠛蜖F飯、保溫兩擋,通過單刀雙擲開關(guān)S進(jìn)行調(diào)節(jié),R0為電熱絲,當(dāng)開關(guān)S接高溫?zé)髶鯐r(shí),電路的功率為1100W,當(dāng)開關(guān)S接燜飯、保溫?fù)鯐r(shí),電路的總功率為22W。
(1)電飯煲在高溫?zé)髾n時(shí),開關(guān)S應(yīng)與哪個(gè)觸點(diǎn)連接?
(2)電熱絲R0的阻值多大?
(3)當(dāng)電飯煲在正常燜飯、保溫時(shí)電路中的電流多大?燜飯、保溫10rain,電熱絲R0產(chǎn)生的熱量為多少?
講析 電飯煲在高溫?zé)髶鯐r(shí),電路中的功率是最大,在電壓一定時(shí),要得到最大功率電路中的電阻應(yīng)最小,由圖5可知,當(dāng)R被短路時(shí),電路中的電阻最小,電路中只有R0工作,則S應(yīng)合到2位置,高溫?fù)鯐r(shí)的功率已知,電壓為額定電壓,R0由R=U2/P等求得,當(dāng)電飯煲在正常燜飯、保溫時(shí),電飯煲的熱功率最小,電路中的電阻最大,則R0和R串聯(lián),可求出此時(shí)的電流,再由Q=I2Rt求出R0產(chǎn)生的熱量,
答:(1)與觸點(diǎn)2連接。
(2)P=U2/R0,R0=U2/P=(220V)2/1100W=44Ω.
(3)P=IU,I=P/U=22W/22V=O.1A,Q0=I2R0t=(0.1A)2×44Ω×600s=264J.
本題是歐姆定律和焦耳定律應(yīng)用的綜合題,同學(xué)們要能綜合考慮影響電路發(fā)熱的因素,也就是理解焦耳定律定義公式(Q=I2Rt)和各種變形公式(Q=U2/R(t)、Q=UIt)的應(yīng)用,其中也涉及到歐姆定律的靈活應(yīng)用。
三、鞏固練習(xí)
1.如圖6所示電路中,R1=10Ω.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),電流表示數(shù)為0.2A,電壓表示數(shù)為4V.求:(1)電源電壓;(2)R2的阻值。
2.如圖7所示電路中,電源電壓恒定,R1為定值電阻,R2為滑動(dòng)變阻器,閉合開關(guān)S后,滑動(dòng)變阻器滑片P自b向a移動(dòng)的過程中(
)。
A.電流表A的示數(shù)變大,電壓表V2的示數(shù)與電流表A的示數(shù)之比變小
B.電流表A的示數(shù)變大,電壓表V2的示數(shù)與電流表A的示數(shù)之比變大
c.電壓表V1的示數(shù)不變,電路消耗的總功率變大
D.電壓表V2的示數(shù)變小,電路消耗的總功率變小
3.一只電爐的電阻為48.4Ω,接在電壓為220V的電路中工作,它的功率是w,電爐絲工作時(shí)熱得發(fā)紅,而連接電爐絲的導(dǎo)線卻不怎么發(fā)熱,其原因是
4.在一次科技小組的活動(dòng)中,同學(xué)們按照如圖8所示的電路在AB之間接入一根細(xì)銅絲,閉合開關(guān)S后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表的讀數(shù)保持3A不變,過了一會(huì)兒,細(xì)銅絲熔斷,在AB之間換接一根同長度的較粗的銅絲,再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器到某一固定值,經(jīng)較長時(shí)間粗銅絲沒有熔斷,在此過程中,電流表的讀數(shù)保持3A不變小明同學(xué)針對所觀察到的現(xiàn)象提出了一個(gè)問題:造成細(xì)銅絲熔斷而粗銅絲沒有熔斷的原因是什么?(設(shè)電源電壓保持不變)
(1)你認(rèn)為造成細(xì)銅絲熔斷而粗銅絲沒有熔斷的原因是什么?(請簡述理由)
(2)若粗銅絲電阻為0.01Ω,求:在5s內(nèi)粗銅絲共產(chǎn)生的熱量。
(3)如果你家準(zhǔn)備安裝一臺(tái)“220V 1500W”的電熱水器,你應(yīng)用選用(較粗/較細(xì))的銅導(dǎo)線用作連接線比較安全。
5.如圖9所示電路,電源兩端電壓保持不變,當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開,滑動(dòng)變阻器的滑片P移到B端時(shí),燈L的電功率為PL,電流表的示數(shù)為I1;當(dāng)開關(guān)S1斷開、S2閉合時(shí),燈L的電功率為R1',電流表的示數(shù)為,I2,已知PL:P'L=9:25.
(1)求電流表的示數(shù)I1與I2的比值;
(2)當(dāng)開關(guān)S1、S2又都斷開,滑動(dòng)變阻器的滑片P在c點(diǎn)時(shí),變阻器接入電路的電阻為Rc電壓表V1的示數(shù)為u1,電壓表V2的示數(shù)為U2,已知U1:U2=3:2,Rc的電功率為10W,這時(shí)燈L正常發(fā)光,通過閉合或斷開開關(guān)及移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,會(huì)形成不同的電路,在這些不同的電路中,電路消耗的最大功率與電路消耗的最小功率之比為3:1.求燈L的額定功率。
6.小明在研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中,查閱到一種熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律如下表,并將該型號的熱敏電阻應(yīng)用于如圖10所示由“控制電路”和“工作電路”組成的恒溫箱電路中。
“控制電路”由熱敏電阻R1、電磁鐵(線圈阻值R0=50Ω)、電源U1、開關(guān)等組成,當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合,右邊工作電路則斷開;
“工作電路”由工作電源U2(U2=10V)、發(fā)熱電阻R2(R2=50Ω)、導(dǎo)線等組成,問:
(1)工作電路工作時(shí)的電流為多大?電阻R2的發(fā)熱功率為多大?
(2)若發(fā)熱電阻R2需提供1.2×104J的熱量,則工作電路要工作多長時(shí)間(不計(jì)熱量的損失)?
(3)若恒溫箱的溫度最高不得超過50℃,則控制電路的電源電壓U1最小值為多大?
目前一些學(xué)生家長及學(xué)校老師認(rèn)為要培養(yǎng)優(yōu)秀的學(xué)生,主要靠的是個(gè)別輔導(dǎo)及課外小組的研究活動(dòng),與課堂教學(xué)并無多大關(guān)系。我認(rèn)為這種觀點(diǎn)是片面的。實(shí)際上一切的研究活動(dòng)都是以課堂教學(xué)為基礎(chǔ)的,所以對于課堂教學(xué)教師一定要盡心盡力做到最好。比如學(xué)生學(xué)習(xí)物理的時(shí)候,首先接觸到的就是物理定律,所以我們一定要首先搞好物理定律的教學(xué)。物理定律是我們以后做題、實(shí)驗(yàn)、推理的主要依據(jù)。教學(xué)物理定律,不能只是簡單地依靠課本,課本上的知識往往比較注重結(jié)果,每一個(gè)物理定律的成立都有著一個(gè)復(fù)雜而漫長的過程。我們應(yīng)該多講解一些這個(gè)定律成立的路程,以及成立的依據(jù),這樣學(xué)生們會(huì)覺得這一個(gè)物理定律是活生生的,掌握和應(yīng)用起來都會(huì)更加得心應(yīng)手。學(xué)生掌握了這一物理定律就可以自如運(yùn)用,能夠在實(shí)驗(yàn)與試題中應(yīng)用以后,我們就要引導(dǎo)學(xué)生思索這一物理定律之所以成功的原因。它之所以能夠確立起來,其中一定有著恰當(dāng)?shù)乃季S和推理方式,還有比較合理科學(xué)的探究方式,這種探究精神的學(xué)習(xí)才是最為重要的,才是物理學(xué)科教研活動(dòng)中最重要的東西。這可以說是物理教學(xué)甚至是一切的學(xué)習(xí)活動(dòng)中最根本的東西。
比如學(xué)生在學(xué)習(xí)電學(xué)當(dāng)中最著名的歐姆定律這一物理定律時(shí),預(yù)習(xí)以后會(huì)覺得歐姆定律非常簡單,僅僅認(rèn)為就是研究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓之間的關(guān)系而已,沒有什么困難,不就是運(yùn)用一定的實(shí)驗(yàn)器材,電壓表電流表可變電阻器、電源、導(dǎo)線若干、連接一個(gè)恰當(dāng)?shù)碾娐肪涂梢粤藛???dāng)然以一個(gè)現(xiàn)代的學(xué)生看一切都在情理之中,沒有非議??墒俏医o他們的講解是,在歐姆那個(gè)時(shí)代,不但沒有電流表、電壓表之類的儀器,而且連電壓、電流、電阻的定義和單位都沒有,歐姆在當(dāng)時(shí)面臨的困難是我們無法想象的。他到底是通過什么樣的方式,經(jīng)過什么樣的思索獲得這一物理定律的呢?這個(gè)時(shí)候?qū)W生的興趣就被調(diào)動(dòng)起來了。在學(xué)習(xí)歐姆定律誕生的過程時(shí),我通過電腦多媒體教室等先進(jìn)的教學(xué)設(shè)施,大量搜集演示各種可能的實(shí)驗(yàn)過程。在最后階段我根據(jù)歐姆的實(shí)驗(yàn)方式,簡單介紹了可以用圖線探究新規(guī)律的方式。其實(shí)物理定律的教學(xué)與學(xué)習(xí)并不是我們想象的那么簡單的,如果記住物理定律只是學(xué)會(huì)了皮毛而已,能夠運(yùn)用也只不過是為了取得高分,我們一定要讓學(xué)生們學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)探究,這種學(xué)習(xí)精神是物理學(xué)習(xí)中最為寶貴的,有了這種探究精神就可以不斷探索大自然的奧秘。
我聽過這樣一個(gè)笑話:有一位老師在參觀一所美國的學(xué)校以后對校長說:能否給我們一套你們的教材,以便我進(jìn)一步了解美國課程的情況。當(dāng)時(shí)校長很為難,沒有馬上回答。那位老師覺得這校長挺小氣的,幾本教材還舍不得??墒沁^了兩個(gè)星期,那校長突然打來電話說:“教材給你搞到了,馬上送去。”結(jié)果來的是一個(gè)貨運(yùn)卡車,一共10大箱教材――從出版社直接運(yùn)來的。里面不僅有學(xué)生和教師用書,還有光盤和圖片等。這時(shí),這位老師才知道為什么那位校長當(dāng)時(shí)沒有馬上答應(yīng)。原來對于美國教師而言,一套教材意味著所有的教學(xué)用書和教學(xué)輔助資料。這是價(jià)值上千美元的財(cái)產(chǎn),沒準(zhǔn)兒經(jīng)過學(xué)區(qū)董事會(huì)決議才能定。由此可以看出,我國的教育和美國的教育確實(shí)有很大區(qū)別,單單從觀念上來說也是有很大不同的。我們在備課的過程中,一定要把眼光放寬一些,深挖教學(xué)資源的潛力,運(yùn)用優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源、參考補(bǔ)充。不能僅僅依靠一本教科書和教材,否則太狹隘、太片面。要想讓學(xué)生學(xué)好,我們一定要多參考多學(xué)習(xí),一定要讓學(xué)生學(xué)好物理,學(xué)會(huì)探究性學(xué)習(xí)。
一、串并聯(lián)電路
學(xué)生在初中的學(xué)習(xí)當(dāng)中已經(jīng)了解了一些串并聯(lián)電路的知識,對于一些簡單的電路圖學(xué)生可以清楚地了解其中的串并聯(lián)關(guān)系,但是一些學(xué)生只是簡單地知曉在串聯(lián)電路當(dāng)中的電流是相等的等知識,而對實(shí)驗(yàn)操作當(dāng)中的高低電勢等知識卻沒有清楚的認(rèn)識,同時(shí)也很少知道儀器的負(fù)極和正極該如何進(jìn)行接。為了解決這些問題,因此在進(jìn)行物理教學(xué)的時(shí)候,常常會(huì)需要對一些物理規(guī)律進(jìn)行解析。比如可以強(qiáng)調(diào)在遇到有多條支路的電路時(shí),可以選擇一條比較容易的支路進(jìn)行連接,其他支路可以逐漸連接到電路當(dāng)中;在進(jìn)行儀器聯(lián)連接的時(shí)候,可以根據(jù)正極接高勢,負(fù)極接低勢的規(guī)律進(jìn)行操作;在有電流流經(jīng)的時(shí)候,電路所含有的電勢會(huì)有不同程度的降低。這些內(nèi)容具有一定的復(fù)雜性,老師需要進(jìn)行重點(diǎn)強(qiáng)調(diào),使學(xué)生進(jìn)行分別記憶,不僅可以有效解放學(xué)生的固定思維,也可以有效提高學(xué)生的物理解題能力。
二、閉合電路歐姆定律
一些學(xué)生無法靈活運(yùn)用閉合電路歐姆定律,這是由于學(xué)生只是記憶公司,而沒有了解公式當(dāng)中所蘊(yùn)含的規(guī)律,因此在實(shí)際教學(xué)過程中,需要使學(xué)生掌握物理公式出現(xiàn)的原因,才能有效應(yīng)用公式進(jìn)行解決實(shí)際問題。尤其是在學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律的時(shí)候,需要對電源電動(dòng)勢進(jìn)行準(zhǔn)確理解。電動(dòng)勢是電源的特性之一,具有較強(qiáng)穩(wěn)定性;在進(jìn)行測量電動(dòng)勢大小的時(shí)候可以通過測量未接電源之前的電壓,其數(shù)值是相同的;在測量電阻的時(shí)候,如果電路處于串聯(lián)的狀態(tài),則總電阻則與多個(gè)電阻保持一致。如果電路處于并聯(lián)的狀態(tài),則總電阻為各個(gè)電阻相加的數(shù)值。另外根據(jù)歐姆定律I=E/(R+r)可以了解到電阻、電壓、電流變化的影響,并且從中可以了解到許多規(guī)律。比如在總電阻變大的時(shí)候,電路當(dāng)中的電流減少,并且電壓增加;在串聯(lián)電路當(dāng)中,電阻的變化和電流、電壓是相反的;在并聯(lián)電路當(dāng)中,電阻的變化和電流、電壓的變化是相同的。通過這些規(guī)律的學(xué)習(xí),可以有效幫助學(xué)生進(jìn)行靈活應(yīng)用歐姆定律解決所遇到的物理問題。
三、電荷在磁場中的運(yùn)動(dòng)
在進(jìn)行學(xué)習(xí)電荷在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí),常常需要結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)以及其它數(shù)學(xué)知識進(jìn)行解題。學(xué)生在處理這樣的物理題具有一定的難度,這是由于電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心比較難找,而且邊界比較模糊不好確定。為了突破這一難關(guān),需要在解題的時(shí)候進(jìn)行建立物理情境,從而了解電荷在磁場內(nèi)的運(yùn)動(dòng)范圍。同時(shí)在高漲階段,所給題目經(jīng)常是均勻的磁場,因此可以根據(jù)題目的內(nèi)容確定磁場的邊界。比如可以使用先補(bǔ)后去的解題方法,即先假設(shè)所遇到的磁場是均勻的,在可以準(zhǔn)確確定電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡和圓心。再按照題目所設(shè)立的情景進(jìn)行,進(jìn)行確定真正的磁場。最后再使用確定圓心的條件,如根據(jù)出射點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)半徑、方向等因素,進(jìn)行確定電荷運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心。通過這些方法,不僅可以有效分析題目的重要條件,也可以有效解決復(fù)雜的求電荷運(yùn)動(dòng)軌跡圓心,降低學(xué)生解物理題的難度。
1 結(jié)合專業(yè)實(shí)際特點(diǎn)利用以下手段促進(jìn)課程改革
1.1 貼近生活。各種家用電器的大量使用,為物理教學(xué)提供了豐富的感性材料。如電壓、電流、電磁爐等,學(xué)生在日常生活中,觀察和接觸的電現(xiàn)象和應(yīng)用電的知識的事例,恰當(dāng)?shù)乩脤W(xué)生已有的感性認(rèn)識及生活經(jīng)驗(yàn),通過舉例引導(dǎo)學(xué)生提取儲(chǔ)存在頭腦中的印象。教師在課堂上應(yīng)密切聯(lián)系生活實(shí)際,注意身邊的科學(xué),如學(xué)生普遍對現(xiàn)代電子信息技術(shù)比較感興趣,教師可以針對這一問題,有意識地講述物理知識在電子信息技術(shù)中的重要作用等。以日常生活中的電學(xué)概念教學(xué),可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
1.2 注重實(shí)驗(yàn)。物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科,物理規(guī)律和理論是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)并驗(yàn)正的。在物理學(xué)里,某些性質(zhì)不同的物理現(xiàn)象都是要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證的,運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生親自做實(shí)驗(yàn)來獲得感性認(rèn)識,容易更好的集中學(xué)生的注意力,培養(yǎng)學(xué)生的觀察力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。新穎的實(shí)驗(yàn)往往更能吸引學(xué)生注意,恰當(dāng)?shù)貙⒔滩闹械膶?shí)驗(yàn)加以發(fā)展、變化,可以增加學(xué)生的好奇心和求知欲。采用演示教學(xué)法,在整個(gè)教學(xué)過程中,教師邊演示、邊提問、邊解答,學(xué)生邊觀察,邊考慮問題,把抽象的理論變得具體、生動(dòng)。使學(xué)生在愉悅的教學(xué)環(huán)境中,深深感受到學(xué)習(xí)的趣味性和有用性。
1.3 利用多媒體課件模擬演示。物理概念和原理是比較抽象的,有些現(xiàn)象在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中也是無法展示的,所以僅靠形象、表象和想象對初學(xué)者來說是不容易理解和掌握的。但是,利用多媒體課件可以較好地解決這一難點(diǎn)。例如“電流”概念比較抽象,可以利用多媒體模擬電路中電流的流動(dòng),看到正電荷從正極向負(fù)極運(yùn)動(dòng),這樣將電流轉(zhuǎn)換成電荷的流動(dòng),讓本來看不見的電流變成動(dòng)態(tài)的畫面,將課本中不動(dòng)的圖形變?yōu)殡姾刹粩嗔鲃?dòng)的動(dòng)畫。遵循學(xué)生的思維由淺入深、由表及里,從具體到抽象,由現(xiàn)象到本質(zhì)的循序漸進(jìn)的思維過程,可以比較容易地解決這一教學(xué)難點(diǎn)。加深學(xué)生對電流的感觀認(rèn)識,從而為建立電流概念打下基礎(chǔ)。
1.4 在公式分析。講解公式時(shí),注重公式推理、得出過程,注重公式的使用條件,主要學(xué)習(xí)公式的如何使用。這是物理式正確使用的前提,前期學(xué)不好,后期無法正確應(yīng)用。中職學(xué)生在初中物理中已學(xué)過的部分電路歐姆定律,它只適用于電路中某個(gè)導(dǎo)體或某一部分電路的電壓、電流和電阻三者之間的關(guān)系。《電工基礎(chǔ)》中引入了全電路歐姆定律新知識,進(jìn)一步完善電路中內(nèi)、外電路的電流、電壓(電動(dòng)勢)和電阻間的關(guān)系,使知識由“部分電路”向“全電路”深化和發(fā)展。教學(xué)中可以充分利用部分電路歐姆定律的概念和相關(guān)知識,引入全電路歐姆定律的概念。如在課本電路中,將全電路分解為外電路和內(nèi)電路兩部分,在外電路中,根據(jù)部分電路歐姆定律可知負(fù)載R兩端的電壓降為:U=IR.在內(nèi)電路中,電源電動(dòng)勢E與內(nèi)阻r的電壓降Ur和電源端電壓的關(guān)系是:U=E-Ir。在全電路中,負(fù)載兩端電壓U與電源端電壓U相等,且內(nèi)外電路電流相等,則可得:I=E/R+r即為全電路歐姆定律。通過實(shí)例的講解,注意強(qiáng)調(diào)部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律兩種概念的共同點(diǎn)、不同點(diǎn)以及相互聯(lián)系,使學(xué)生對新知識能進(jìn)一步理解和掌握。
2 提高基礎(chǔ)學(xué)力,促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展
學(xué)力,是指通過學(xué)習(xí)獲得的能力。物理教育在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的同時(shí),還要提高學(xué)生的學(xué)力水平,并使更多的學(xué)生對物理產(chǎn)生興趣。學(xué)力是教育的內(nèi)核,是學(xué)校課程設(shè)計(jì)的前提。任何一門學(xué)科教學(xué)的目標(biāo)大體有四個(gè)組成部分:①知識、理解;②技能;③思考力、判斷力;④關(guān)系、動(dòng)機(jī)、態(tài)度。前兩部分為顯性學(xué)力,后兩部分為隱形學(xué)力。就猶如浮在水面上的冰山,浮出水面的僅僅只是冰山一角,而更多的、隱匿在水面下的才是支撐浮出水面部分的基礎(chǔ),四部分做為一個(gè)整體反映了一種學(xué)力觀。
3 結(jié)合學(xué)生、學(xué)?;?qū)I(yè)的特定環(huán)境和特點(diǎn),開展適合專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際的校本課程開發(fā),是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的必要補(bǔ)充