时间:2023-07-12 17:07:20
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇欧姆定律发现过程,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
例1. 手电筒的小灯泡上标有“2.5V,0.3A”,表示加2.5V电压时,通过的电流为0.3A,灯泡正常发光。1灯泡发光时的电阻是多少?
2灯泡正常发光时的功率?
3能灯泡正常发光10min消耗的电?
解:1 由欧姆定律得:R=U/I=2.5V/0.3A=8.3Ω
2由功率的公式得:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
3由W=UIt=2.5V×0.3A×10×60S=450J.
下面我们再来看一道题
例2. 某一电动机铭牌上标有“36V,0.5A”。求:
1. 问能否求出电动机正常工作时的电阻吗?
因为上题我们用欧姆定律求出灯泡正常发光时的电阻,同学们回答:能。大部分同学都很熟练的用R=U/I=36V/0.5A=72Ω 计算出电动机的电阻。
2. 问能否求出电动机正常工作时的功率吗?
学生根据功率的公式得:P=UI=36V×0.5A=18W。
3. 问能否求出电动机正常工作10min消耗的电能吗?
由W=UIt=36V×0.5A×10×60S=1.08×10 J
4.问能否求出电动机正常工作10min产生的热量吗/
学生根据焦耳定律,得Q= Rt= ×72 Ω×600S=1.08×10 J
教师首先引导学生比较电机消耗的电能和产生的热量关系发现:W=Q
思考1. 电动机消耗的电能是否全部转化为内能呢?
学生回答:不是。因为电动机消耗的电能主要转化为机械能和还有一部分内能。例如,电风扇消耗的电能主要转化为机械能(风扇转动)和内能(用手摸一摸开关旋钮感觉很热)
思考2.上述求解过程中什么地方出错?
学生发现:电动机的电阻不能用欧姆定律求,那么例1中的灯泡的电阻可以根据欧姆定律计算为什么?
因为灯泡消耗的电能全部转化为内能,是纯电阻电路。以根据欧姆定律计算电动机消耗的电能主要转化为机械能和还有一部分内能,电动机消耗的电能的电路是非纯电阻电路。电动机的电阻不能用欧姆定律求
摘要:物理定律是对物理规律的一种表达形式。物理定律的教学应注意些什么呢?
关键词:物理定律;教学方法;多种多样
关键词:是对物理规律的一种表达形式。通过大量的观察、实验归纳而成的结论。反映物理现象在一定条件下发生变化过程的必然关系。物理定律的教学应注意:首先要明确、掌握有关物理概念,再通过实验归纳出结论,或在实验的基础上进行逻辑推理(如牛顿第一定律)。有些物理量的定义式与定律的表式相同,就必须加以区别(如电阻的定义式与欧姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相关的物理定律之间的关系,还要明确定律的适用条件和范围。
(1)牛顿第一定律采用边讲、边讨论、边实验的教法,回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识;培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确:牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态,不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的涵义,引入了惯性的概念,是研究整个力学的出发点,不能把它当作第二定律的特例;惯性质量不是状态量,也不是过程量,更不是一种力。惯性是物体的属性,不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时,应使学生理解和使用常用的措词:“物体因惯性要保持原来的运动状态,所以……”。教师还应该明确,牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系,但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时,常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。
(2)牛顿第二定律在第一定律的基础上,从物体在外力作用下,它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达:物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应请注意:公式F=Kma中,比例系数K不是在任何情况下都等于1;a随F改变存在着瞬时关系;牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系,以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。
(3)万有引力定律教学时应注意:①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程,卡文迪许测定万有引力恒量的实验,海王星、冥王星的发现等物理学史料,对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比(平方反比定律),减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式,只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也发现了它的局限性。
(4)机械能守恒定律这个定律一般不用实验总结出来,因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理,在外力和非保守内力都不作功或所作的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化,就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量,用它来解决问题时,就可以不涉及状态变化的复杂过程(过程量被消去),使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件(只有系统内部的重力和弹力做功)。这个定律不适用的问题,可以利用动能定理或功能原理解决。
(5)动量守恒定律历史上,牛顿第二定律是以F=dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来,主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相,就目前中学的实验条件来说,多数难以做到。即使做得到,要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出,再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律,也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题,相互作用的物体的所有动量都在一条直线上,所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误,应该使他们明确,在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化,表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以不过程物理量,使问题大大地简化。若物体不发生相互作用,就没有守恒问题。在解决实际问题时,如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大,就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用,系统中有多少物体在相互作用,相互作用的形式如何,只要系统不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),动量守恒定律都是适用的。
(6)欧姆定律中学物理课本中欧姆定律是通过实验得出的。公式为I=U/R或U=IR。教学时应注意:①“电流强度跟电压成正比”是对同一导体而言;“电流强度跟电阻成反比”是对不同导体说的。②I、U、R是同一电路的3个参量。③闭合电路的欧姆定律的教学难点和关键是电动势的概念,并用实验得到电源电动势等于内、外电压之和。然后用欧姆定律导出I=ε/(R+r)(也可以用能量转化和守恒定律推导)。④闭合电路的欧姆定律公式可变换成多种形式,要明确它们的物理意义。⑤教师应明确,普通物理学中的欧姆定律公式多数是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,导体就不服从欧姆定律。但不论导体服从欧姆定律与否,R=U/I这个关系式都可以作为导体电阻的一般定义。中学物理课本不把R=U/R列入欧姆定律公式,是为了避免学生把欧姆定律公式跟电阻的定义式混淆。这样处理似乎欠妥。
(7)楞次定律可以采用探究教学法,让学生通过实验得到的结论归纳出定律。教学时应注意:①楞次定律是确定感生电流方向的规律,同时也确定感生电动势的方向。如果是断路,通常我们可以把它想象为闭合电路。②感生电流的磁场只能“阻碍”原磁通的变化,不能“阻止”它的变化。否则就不会继续产生感生电流。“阻碍”或者说“反抗”原磁通的变化,实质上是使其他形式能量转化为电能的一种表现,符合能量守恒定律。③要使学生熟练掌握应用楞次定律判定感生电流方向的3个步骤。④明确右手定则可看作是楞次定律的特殊情况,并能根据具体情况选用定则或定律来判断感生电流的方向。
第一种,学生观看视频
这种教学法是教师将欧姆定律的探究过程在课前以边讲边操作的方式制作成录像,然后在上课时直接播放给学生看.教师在上课时不需要做任何讲解,一直等到实验数据分析、归纳得出欧姆定律以后再进行课堂训练,以帮助学生理解欧姆定律的意义,学会用欧姆定律进行简单的计算.
第二种,学生浏览课件
这种方法是教师将教学内容制作成幻灯片,如实验题目、实验方法、实验电路图、电路连接注意点、用实物连接电路、通过滑动变阻器的调节对电压与电阻进行控制、实验数据表格及数据阅读分析、欧姆定律的文字描述、公式、单位等等.在课堂上,教师边讲解边放幻灯片,学生则合着老师的讲解进行观察、思考、分析、归纳与记忆.在欧姆定律得出以后,同样进行课堂训练,以巩固知识,加深理解.
第三种,学生实验探究
这种方法是教师上课时先通过演示实验启发学生发现问题、提出猜想与假设,然后再引导学生思考实验研究方法,帮助学生讨论、设计与制订实验计划、分组进行实验探究,记录、分析、归纳实验结论,再在此基础上对实验误差进行评估与交流等等.具体过程如下:
第一步,教师在演示电路板上用导线将干电池组、开关、小灯泡连接成一简单的电路,闭合开关小灯泡发光后,启发学生思考讨论,要想改变小灯泡的亮度可怎么做?有几种方法?当学生讨论回答出改变电池节数和用滑动变阻器串联移动滑片两种方法时,再引导学生明确灯泡亮度的变化是由于灯泡电压的变化使得通过灯泡的电流发生了变化,从而启发学生提出通过灯泡的电流与电压有关的猜想与假设.
第二步,移去变阻器,在上述简单电路中并联接入另一只不同规格的灯泡,闭合开关,引导学生观察两灯泡亮度的不同,思考讨论灯泡并联电压相同,两灯泡电阻的不同使得通过灯泡的电流不同,从而引起灯泡亮度不同,在此基础上启发学生提出通过灯泡的电流与电阻有关的猜想与假设.
第三步,当学生得出电流与电压和电阻有关的猜想后,教师引导学生讨论实验探究方法、规划实验方案、设计实验电路图、画出实验记录表格.
第四步,分组进行探究与实验、记录实验数据、分析讨论与归纳实验结论,引导学生在坐标纸上将研究电流与电压关系的实验数据用描点的方法作图,验证电流与电压的正比关系.
第五步,在实验结论得出后,介绍欧姆定律及其公式表达形式,讨论各物理量单位的使用,对各小组实验进行评估,分析误差和错误产生的原因.
第六步,讨论欧姆定律变换公式及其物理意义,利用欧姆定律及变换公式进行简单的计算.
以上三种教学方案中,第一种方案是老师在课前要进行实验操作录像并作配音讲解;第二种方案是老师只要从网上下载课件并稍作修改即可;第三种方案是老师在课前要准备演示及分组实验器材.第一种和第二种教学方案中,学生在课堂上主要是在老师放录像和课件时认真地听讲、观察、思考和记忆,这是一种接受式学习方式.而第三种教学方案中,学生在老师的引导下自主发现并提出问题、进行猜想与假设,自行制订实验规划、设计实验电路图,小组合作实验探究,师生共同讨论、归纳建构物理知识,这是一种以生为本的体验式的学习方式.前两种与后一种在落实课程目标和促进学生发展等方面有着明显的差别.我们可以从《欧姆定律》这节课的教学目标进行分析:
教育部2011年新版义务教育物理课程标准将欧姆定律的实验探究由原来的教师演示实验改成了学生必做的实验.根据新课标,《欧姆定律》一课的教学目标大致有以下几个方面:
1.知识与技能目标:
(1)理解欧姆定律及其变换公式的物理意义,能初步运用欧姆定律计算有关问题.
(2)学会同时使用电流表和电压表测量一段导体两端的电压和其中的电流.
(3) 进一步体会用图像法研究物理问题的优越性.
2.过程与方法目标
(1)通过实验探究电流、电压、电阻的关系,会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压.
(2) 提高学生依据实验事实,分析、探索、归纳问题的能力,知道通过实验总结物理规律的研究方法.
3. 情感态度与价值观目标
介绍欧姆的故事,增进学生热爱科学、追求科学、献身科学的学习热情.重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识,注意学生科学世界观的形成.
教师如果采用前两种多媒体教学方案替代第三种学生实验探究教学方案,就会改变多媒体教学辅地位,违背教学规律,弱化教学效果.
首先,不恰当地使用多媒体教学手段,会抑制学生的学习兴趣,难以调动学生主体的积极性,从而影响教学效果.
夸美纽斯说过:“兴趣是创造一个乐观与光明的教学环境的主要途径之一.”兴趣作为诱发学生学习动机的重要因素,在物理教学中主要是靠教师引导学生观察物理现象、动手做各种实验来激发学生学习兴趣的.虽然第一、第二种教学方案中的光、声、像等信息作用于学生感官,以直觉形象也能激发学生浓厚的学习兴趣,但由于是人为的录制、合成的,学生没有身临其境、亲自动手,就很难体会到电压、电阻对电流的影响.即使通过多媒体教学展示了实验过程,一部分学生会认为这是由老师设计制作好的,缺乏可信性.因此,当老师向学生介绍欧姆的故事时,学生就难以体会到科学家探索知识的艰苦与辛劳、成功与快乐,学生的科学世界观就难以形成.
我们都有这样的体会:电脑电视上歌舞银屏再精彩,也还抵不住到剧院看现场演出,哪怕是一般的演出也会让人感到很兴奋.这是什么原因?这就是人们普遍具有的一种强烈的“参与”意识.卡拉OK的流行不就是人们这种参与意识的外在体现吗?因此用录像投影来代替做实验,往往会抑制学生具有的人类天性――“参与”意识,甚至会让学生对科学知识的形成产生怀疑,学习兴趣就此会大打折扣,主体的积极性很难被调动起来,从而影响教学效果.
其次,不恰当地运用多媒体教学手段取代相关的实验,会违背学生的认知规律.
物理学家牛顿认为:“科学研究离不开实验,应在实验的基础上,运用归纳的方法总结规律,进而建立起理论.”这也是哲学中由实践到理论、由感性认识到理性认识过渡的普遍规律.现行中学物理教材也正是遵循这一规律而编写的.然而在教学中,如果违背学生的认知规律,不恰当地用多媒体教学手段去取代实验,必然会导致事与愿违的结果.实践证明:实验是学生认识过程的起点,通过实验有助于学生将感性认识上升到理性认识的高度,同时还可以使学生在反复的实践中加深对所学知识的理解.第一、第二种教学方案虽然通过多媒体教学方式也能反映实验过程,但这个过程不是学生自己动手做的,缺乏实践体验,因此就没有感性认识,电流与电压、电阻之间关系的结论就不能由学生自主建构.
再次,以多媒体教学手段取代物理实验,会影响学生实验技能和各种能力的发展,不利于学生学习情感、态度、价值观的培养.
[关键词]自主学习;电工与电子技术;教学效果
[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]10054634(2016)06008304自主学习指学生在教师的指导下,通过能动的创造性学习活动,实现自主性发展。教师的科学指导是前提条件和主导,学生是教育和学习的主体。在这种以学生为核心的教学模式中,学生构建自己的理解观点,这属于构建主义。这种学习模式主要可以改变知识的传授方式,强调形成积极主动的学习态度,使获得知识与技能的过程成为学会学习的历程。
在欧美的大学教育体制中,有关自主学习的教学方法和教学手段应用得相当普遍[1]。许多课程的相关知识内容,教师在课堂上给出了相应的参考书目,学生需要自行阅读大量的参考资料。欧美国家中,自主学习已经成为传统的教学手段,所以有比较完善的自主学习体系。现阶段我国大学提倡素质教育和创新教育,在应用自主学习教学手段与提高学生综合能力方面,还有许多工作要做。在基础课程的教学过程中,教师需通过创建系统的自主学习体系,破解课程学习中遇到的教学问题,提高大学生的学术和技能素质,这既是新的挑战,又是新的机遇。
当前,我国的大学教学体系中,电工与子技术是为工科非电类本科专业开设的一门技术基础课程,课堂教学学时较以往明显地压缩。在这种情况下,要保证教学质量,使学生获得的知识和技能最大化,是作为教学主导者的教师所追求的教学目标。自主学习则是实现这一目标的重要教学手段。如何引导学生开展与实现自主学习,就成为笔者的研究课题。只有充分地了解与合理地利用自主学习,才能适应当前的电工与电子技术课程教学新形势,并为大学教学自主学习系统的建设与完善提供有益的经验和补充。
1引导学生自主学习的方法措施
1.1激发学生的学习兴趣
在课堂讲授中突出课程的作用。长期的教学实践中,凝练出的电工与电子技术课程的作用是传递光明、动力和信息,创造财富、价值和文明。要讲清楚课程的历史发展概况,让学生了解这门科学技术在不同的历史阶段对工业生产与人类生活产生的巨大作用[2]。
在讲课过程中,穿插讲述一些科学家进行科学研究的真实故事。比如,欧姆是德国人,他提出的欧姆定律起初并不被本国的科学界接受。直到后来被国外的科学家证明是正确的,才逐渐获得国内科学界的承认;基尔霍夫21岁时就提出了著名的基尔霍夫定律;法拉第是英国人,出身于贫穷的铁匠家庭,靠自学成才,发现了电磁感应现象。通过这些方法措施来提高学生的学习兴趣和热情。
1.2整合课程内容,将书本变薄
教师不但要注意增加学生的知识量,而且要注重对知识的组织。指导学生把握所学知识的深层结构,浓缩书本知识,使书本变薄。比如,在学习电路理论部分时,电路理论内容主要包括:电路分析方法、单相正弦交流电路、三相交流电路、电路的暂态分析、铁心线圈电路等。表面上看知识内容很多,但是如果在教学过程中善于总结,就会发现这些内容可以通过欧姆定律和基尔霍夫定律有机地联系起来,如图1所示。引导学生在自主学习中要注意这2条定律是学习电路理论的主线索。直流电路分析方法是已知电源,求负载端的电压和电流。虽然有多种分析方法,但是每种方法具体都要用到欧姆定律和基尔霍夫定律。电路暂态分析用基尔霍夫定律和欧姆定律列微分方程。单相正弦交流电路和三相交流电路引入相量概念后,用相量形式的欧姆定律和基尔霍夫定律计算电压和电流。铁心线圈交流电路应用基尔霍夫定律确定电压和电流关系。这样学习电路理论的过程,就成为不断认识和深入理解欧姆定律和基尔霍夫定律的过程。
第6期邵力耕付艳萍孙艳霞自主学习电工与电子技术课程的方法探讨
教学研究2016
图1电路理论的主线索
1.3自主学习的教学方法
运用询问的方法。先向学生提出问题,然后学生用不同的假设来回答问题,再综合评价不同的回答,得出合适的答案,最后让学生思考解决问题的过程并理解答案。
有指导的让学生去发现。发现式学习就是学生用提供给他们的信息来构建自己理解的过程。学生独立进行发现是非结构性发现,当教师帮助学生发现时就是有指导的发现。非结构性发现经常会使学生感到迷茫,得出不恰当的结论,而有指导的发现更实际有效。有指导的发现法对理工科课程行之有效,学生在教师的帮助下构建自己所学的知识。例如,在学习三相正弦交流电路时,对于线电压和相电压的关系,可用推广的基尔霍夫电压定律推导。但是,要引导学生发现,以前碰到的广义回路是由部分电路和电压参考方向组成的。在图2三相电源的星形连接电路中,广义回路只是由电压参考方向组成的,属于广义回路的高级形式。对于u12、u1和u2参考方向组成的广义回路,根据推广的基尔霍夫电压定律,可得:12=1-2,同理:23=2-3,31=3-1。这样,通过教师的指导使学生发现广义回路的高级形式,能够加深对基尔霍夫电压定律的理解和认识。
图2三相电源的星形连接电路
物理是一门以实验为基础的学科,物理实验也一直是高
考考查的重要内容,由于电学实验具备开放性、设计性、探究
性、灵活性和思想性等多个维度的考查功能,所以电学实验
是高考实验考查的“宠儿”,然而不少学生最害怕的、失分最
多的就是电学实验,怎样更好地复习电学实验,让学生不再
惧怕甚至拿高分是一个值得思考与研究的问题。
2 电学实验复习的策略的几点思考
2.1 依纲扣本,研究真题,提高复习的针对性
笔者认为要更好地复习电学实验,首先必须研读高考考
试说明,并紧扣教材内容,以准确把握复习范围,研究近几年
江苏省和其他新课标地区的高考真题,挖掘其中考查的内涵
以及信息,并进行横向、纵向的对比、分析、总结,这样在复习
中才能做到重点、难点了然于胸,才能避免无原则地拓展、延
伸,尤其是对教辅资料的内容进行合理取舍,从而达到有的
放矢地进行复习的目标。
比如,研读江苏省2012年高考考纲,其中“电阻的串联
与并联”考点是工级要求,那么在具体实验题中,所使用的
电压表、电流表改装问题不宜深挖;涉及电表最小分度是“2”
或“5”的读数问题较为复杂,通过研读高考试题,不难发现高
考对此读数要求不高,所以教学时宜粗不宜细。
2.2 掌握电学实验的基础知识和基本技能,保证双基落实
实验题的基础知识和基本技能主要是指能明确实验目
的,能理解实验原理和实验方法,能控制实验条件,会使用仪
器,会观察、分析实验现象,会记录处理实验数据,并得出实
验结论,近几年的高考电学实验题,有很多考查学生的基础
知识、基本技能,不少试题源于教材,是教材实验的组合与改
装,如2010年江苏高考题中测定电源电动势和内阻实验,所
以在高三复习时应确保双基落实。
2.2.1 基本仪器的原理及使用
正确选用实验仪器是进行实验的前提,要想正确选用仪
器,就要对实验仪器原理及使用非常了解,电学实验的基本
仪器主要包括:电压表、电流表、欧姆表等测量仪器以及滑动
变阻器、电阻箱等控制仪器,使用时要注意滑动变阻器的分
压式与限流式接法的合理选用,要正确选择电流表内接法、
外接法,这是实验顺利进行并得出准确的实验结论的前提。
2.2.2
电学实验的原理与方法
2012年江苏高考大纲要求考查的电学实验有:决定导体
电阻的因素、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定电源的电动
势和内阻、练习使用多用表等四个,其实验原理主要是:部分
电路欧姆定律、电阻定律、闭合电路欧姆定律等,这些规律的
理解和掌握是圆满完成实验的保证,同时也为今后实验的变
式、延伸提供了可能。
2.2.3 实验数据的分析与处理
实验操作过程是为了得出实验数据,对数据进行分析处
理得出结论才是实验最终的目的,这要求学生熟练运用列表
法、公式法、图象法等方法,在处理中能发现并剔除问题数
据,从而最终得出实验结论。
2.3
抓住电学实验的核心,构建知识网络
要立足基础,重视教材,引导学生注重知识点之间的联
系,抓住各个知识点的共性与核心,从实验原理的角度上说,
电学实验的核心是:欧姆定律,这在考纲上的四个电学实验
中都能有所体现,因此电学实验复习时要抓住欧姆定律这个
“纲”对这些实验进行归纳总结,使看似零散的知识点形成知
识网络,例如,如图1所示电路图,可能进行的实验有哪些?
①测定定值电阻的阻值
②测电池的电动势和内阻
③测定电阻材料的电阻率
通过欧姆定律这个核心,建立起
较为牢固的知识网络体系,再根据学
生的实情组织教学复习,总之虽然电
学实验形式多样、丰富多彩,但只要提纲挈领,抓住了那个
纲,就可以纲举目张。
2.4 重视典型例题的讲解、引导,促进学生知识迁移、能力
提升
2.4.1 电学实验例题讲解,思路要“看”得见
电学实验教学中笔者发现,一些电学实验题难度稍大,
学生便感觉无从下手,教师的解题过程只是一个认识的过
程,解题的结果是认知的成果,而元认知是对认知过程的认
知,因此在教学中,教师应该通过出声思维,让学生“看见”教
师思维的过程,“看见”教师在读到题目时头脑中激活哪些相
关的信息,会出现哪些可能的方案,怎样做出评价和选择,
“看见”教师有时也会进入死胡同但有能力自己走出来,“看
见”教师有时也会犯错误,但在元认知监控下能够意识到错
误并改正之,当然还可以在教学过程中通过学生对实验的分
析(有正确或有错误)暴露学生自己的思维过程,给教师反馈
信息。
2.4.2 引导学生解决问题,方向要清晰
第一找出实验有用的资料,明确实验目的;第二分析仪
器在实验中的特点(如电表的阻值)、作用(如定值电阻的用
途)及优缺点;第三实验中存在的数据进行分析、处理;第四
对实验进行评价,评价实验的优缺点、存在的问题、改进的措
施等等,如此一来才能在解答试题时稳操胜券。
2.4.3 知识迁移、能力提升,技巧要掌握
例如,当电表内阻已知时,电表功能可以互换,当电流表
一、增加物理教学的趣味性
根据调查可以发现,很多高中生普遍认为高中物理理解起来很难,很多同学因为找不到学习的正确方向而放弃了学习。而老师针对这个情况要做到通过一切可以运用的手段来提升学生的趣味性,“兴趣是最好的老师”,有了学习的兴趣,才可以谈物理学习的进步,而如果很多学生对物理没有兴趣,那么老师讲得天花乱坠都没有任何意义。物理老师可以提前使用PPT或者是其他展示软件设置和课程相匹配的教学课件,通过向同学播放有趣课件的方式来提高学生对物理的学习兴趣。
二、提高物理课堂效率
过去的物理教学课堂,单纯依靠板书来完成,物理老师进行板书会消耗大量的时间和精力,老师板书的时间可以多讲两到三个知识点。而电教媒体可以改善传统教学模式,可以大范围的展示知识脉络,让很多抽象知识更加的清晰直观,不仅增强课堂的趣味性,并且大大提升了物理课堂的效率,让很多知识的呈现方式更加简单明了。通过使用电教媒体,在教学过程中老师可以和同学达成互动,让更多的学生对高中物理产生浓厚的兴趣。
三、创设物理教学新情境
每当物理课堂进行了新理论的教学后,必然要通过不同的方式对知识加以巩固和实践。而很多物理知识因为较为抽象,单靠单纯的背诵和机械的重复是没有任何效果的,不仅乏味并且效率很低。这个时候,就可以利用多媒体创设不同的物理学习情境,把知识和物理情境结合在一起,能让学生在短时间内巩固自己已学知识,并且可以充分的理解。例如,在高二物理第二章恒定电流中的《欧姆定律》一节中,很多学生认为欧姆定律难以理解,老师在这时就可以利用多媒体创设几个可以应用欧姆定律的例子和情境,这就可以让学生了解到欧姆定律的多种用途,还有欧姆定律的来源和起因。又如,在《电阻定律》这一节中,因为电阻定律适用于很多领域,但是单凭老师的口头讲解,学生无法在脑中形成一个易于理解的总体概念,这个时候,老师可以通过制作有关不同类型电阻的动画,让学生加深对电阻形成的印象,以及对电路闭合等知识的了解,通过这种方法,大大提升了课堂效率,使得学习程度不同的学生都能接受,还在无形中提升了学生的抽象思维能力。
四、进行课程联想,提高物理学习创造力
在老师运用多媒体进行教学时,可以采用很多不同方式来表述整节课的中心课程。多媒体可以展示出丰富多彩的图片和课程有关的动画,以及带有趣味性的小故事等。通过多媒体教学,能够促进学生进行课程联想,能够与之前所学知识紧密结合,在日常生活中也能提高学生的创造力。例如,在高二物理第三章第一节《磁现象和磁场》这一章节中,可以先问学生发现了身边哪些磁现象,然后通过划分小组,讨论身边的磁现象是如何产生的,随后,老师就可以直接引入本节课的主题,通过多媒体来展示日常生活中的各种磁现象,并且以动画的形式来解释磁现象产生的原因,从而对整体的磁现象进行讲解,在多媒体的展示过程中,可以联系之前学过的知识,提问之前学过的知识哪些和磁现象有关,或者能对磁现象造成影响等问题,通过这种方式,来提升学生的思维发散能力,能够由点及面,层层深入,找到适合自己的物理学习方法。久而久之,学生在脑海中形成了固定的发散模式,物理成绩则会突飞猛进。
五、结束语
使用电教媒体来丰富高中物理课堂,是一个简单易行的事情。在教学过程中,物理老师应该将理论和实践相结合,充分调动学生的积极性。但如何能把电教媒体的优势发挥到最大化,是每个高中物理老师应该思考的问题。
作者:曲广宏单位:通辽市奈曼旗实验中学
学习用伏安法测量定值电阻的阻值,了解欧姆定律的应用,根据特定的目的,进行相关的实验设计、操作、收集和数据处理.
2重点及难点
(1)利用欧姆定律测量未知电阻.
(2)理解电阻是导体本身的属性.
(3)掌握伏安法测电阻实验中的主要步骤.
3教学过程
3.1实验原理
师:同学们我这里有一个电阻值模糊不清的电阻(展示实物),能用电压表、电流表测出它的阻值来吗?
师:需测哪些物理量?
引导学生回答:根据欧姆定律即可.
师:具体怎么利用欧姆定律?你怎么测出电阻?
引导学生回答:只要测出它两端的电压和通过它的电流,应用欧姆定律推导出R=U/I,得出实验的原理.
3.2电路图
师:我们进行电路设计的依据是实验原理,要分别测和?测电流用什么器材?怎么连入电路?请生上黑板画图;测电压用什么器材?怎么连入电路?请生上黑板画图.
师:这样的电路还有什么不完善的地方?
问题:在交流中,针对学生设计的电路是否使用滑动变阻器进行提问:怎么算出电阻?这个算出的值有误差吗? 怎么减小误差? 怎么才会取得多组数据?电路中不用滑动变阻器行不行?为什么要有滑动变阻器?
引导学生回答:做实验时总存在误差,要减小误差需进行多次测量取平均值.
师:你们看这样的电路图能测量几次?怎样实现多次测量?
引导生回答:换电池节数或用变阻器.
师:请学生对此评价,滑动变阻器使用方便,测量次数多(在图中加滑动变阻器).
可以利用滑动变阻器改变待测电阻两端的电压和通过的电流,多测几组数据,用多次测量取平均值的方法,可减小误差.
3.3器材
师:请生对照电路图总结需要的器材.(生边说边写)
3.4实验步骤
(1)按电路图正确连接实验电路.
(2)闭合开关,改变滑动变阻器滑片,分别读出两表的示数,记入表格中.
实验次数电压U/V电流I/A电阻R/Ω123(3)根据记录计算出三次测得的电阻R,求出平均值Rx=Ω.
(4)实验结束,整理器材.
3.5数据处理
师:下面利用三次实验数据作出定值电阻的I-U图象.
讨论:定值电阻的I-U图象近似是一条直线,该图像说明定值电阻的阻值是不变的,有偏差是由误差引起的,说明导体的电阻是导体本身的一种性质,与电流、电压无关.
总结:用电压表和电流表测电阻的方法叫“伏安法”.
4目标达成检测
(1)在公式的基础上,我们可以通过电流表和电压表测量出某导体的电阻,这样测量电阻的方法称为.
(2)在测量定值电阻的实验中,人们利用多次测量取方法来减小误差,人们利用实现多次测量的.
(3)某同学在做“伏安法测电阻”实验,待测定值电阻阻值5~10 Ω.
①请你用笔画线把元件连接起来.(要求滑动变阻器的滑片P向右移动时电流表读数减小)
初中物理电学计算是整个初中物理知识的一个重难点,也是中考考查的重点内容。学生拿到这类题目后往往觉得无从下手,其实学生只要具备相关知识,做好足够的准备工作,而后理清思路,则可解决该题。那么如何才能顺理成章的确解决问题和攻破这个重难点呢?下面将谈一点我不成熟的解题思路和大家一起分享。
一、认真审题
首先要在脑海里清晰地呈本文由收集整理现u、i、r这三者在串、并联电路中各自的特点。在串联电路中:i=i1=i2=i3、u=u1+u2+u3、r=r1+r2+r3,在并联电路中:i=i1+i2+i3、u=u1=u2=u3、1/r=1/r1+1/r2+1/r3。要掌握电功、电功率和焦耳定律的基本计算公式和导出公式,就要知道导出公式的使用范围,即导出公式使用于纯电阻电路中(在纯电阻电路中q=w)。其次要认真阅读并分析题目,找出题目中所述电路的各种状态,没有电路图的要画出相应的电路图。根据开关的闭合及断开情况或滑动变阻器滑片的位置情况得出题目中电路共有几种状态,画出每种状态下的等效电路图。在分析电路时如果电路有电压表,则先认为电压表处于断路状态,再分析电路的串并联,然后看电压表和谁并联则测谁的电压。
二、有关“电路变化”的分析
在教授电学部分知识的过程中,不论是教师还是学生都反映其主要的难点在于变化的电路太复杂,稍有不慎就会出现连锁的错误反应,让人应接不暇。教师在实际的教学过程中经过反复做题,学生经过反复练习,但均效果不佳。我以为,在做电路变化分析的类型的题目时要先帮助学生掌握影响电路变化的几个因素,无非就是电阻、电压、电流、电功率而已,在能够正确识别串联与并联的基础之上,电路变化主要取决于开关的设置,还有就是滑动变阻器的活动。我们首先要引导学生强化因开关设置而带来的电路变化,识别开关的开与关对整个电路的变化与影响。其次就是因为滑动变阻器的滑片滑动所带来的电压与电流的变化分析,进而一步步地突破这两个教学难点。我相信,只要我们教师心中有数,心里有谱,在给学生讲解的过程中保持良好的态度,进行层层深入地讲析,学生一定会举一反三、融会贯通。到了这个地步,学生对整个初中阶段的电学知识的学习也就达到了一种成熟的境界,为高中阶段的有效学习打下了坚实的基础。
三、注重学习方法的转变
首先,教师要有强烈的教图意识,也就是说,在初中阶段的物理教学过程中,读图与识图能力是非常重要的。因为我们毕竟还处在一个求学阶段,不可能在学习电学知识的过程中运用实际的电线、电阻进行实验,很多情况下,电路的学习与理解以及练习都会涉及到电路图。如果不能很好地掌握读图与识图的能力与知识,我们物理电学知识教学过程将会异常艰难,而且也不会有好的教学效果。首先,我们要教给学生一定的读图能力,很多情况下,学生面对复杂的电路图,总是分不清是串联还是并联,我们就可以教授学生试着把它改成简单的等效图,就会一目了然,促进学生解题能力的提高。另外,我们还要学生透过电路图,想象出来真正的电路该怎么走,能够理论联系实际,在
自己的头脑中形成明晰的概念与轮廓。其次,要重视电学实验的探究,不要依赖教师的演示实验,而是引导学生依靠自己与同伴的协作,连接电路图,测出实验数据,发现规律,得出结论。所以要用实验探究的学习方法教授初二电学中有几个重要的定律,贯穿在整个电学中。另外,在课堂演示实验与学生实验以外,我们还应当积极地鼓励学生进行自我实验创作与学习。我在具体的教学过程中经常拿一些电池、电线、电阻、类似小灯泡之类的物品让学生进行自我组装,进行串联与并联电路的组织,这样可以将他们的课堂知识具体话、形象化。这样的活动对于学生的创新能力与综合素养的提升也是一个不小的促进,某种程度上,还能提升学生学习物理知识,尤其是电学知识的兴趣。
四、学习电学要善于总结与归类
摘要:课堂是教师传播知识、塑造灵魂的主渠道,是学生获取知识、追逐梦想的主平台。然而,受传统教学模式以及唯分论教育思想的影响,课堂教学出现了种种弊端,如学生学习兴趣低下、学生课堂参与度不高等。为了消除这样的弊端,教师需要构建高效课堂。基于此,本文以初中九年级物理教学为例,就如何构建初中物理高效课堂浅谈如下几点看法,希望能为广大教师构建高效课堂提供参考。
关键词:初中物理;高效课堂;构建策略
随着新课改这缕充满希望与活力的春风吹进初中物理课堂,一朵朵“高效”之花便悄然绽放在物理教学的园地里。随之而来的是,学校对教师提高教学有效性、提升课堂教学质量提出了更高的要求。所以,初中物理教师应当立足于新课改,并采取有效措施构建初中物理高效课堂,从而使物理教学质量更上一层楼。基于此,本文以初中九年级物理教学为例,就如何构建初中物理高效课堂进行如下几方面研究。
一、创设直观形象的教学情境,营造愉快课堂气氛
愉快的课堂气氛对于活跃学生的思维、增强学生的代入感具有极大的促进作用。所以,初中物理教师在构建物理高效课堂的过程中,应当注重愉快活泼课堂气氛的构建。然而,大多数教师在物理教学中往往不能成功地做到这一点。为了解决这一问题,教师可以把情境教学法融入物理教学中,并根据具体的教学内容为学生创设直观的教学情境。例如,在“欧姆定律”的教学中,教师就可以这做:上课伊始,教师向学生描述一种生活情境:“在生活中,我们会看到‘高压危险’的标识,但是当用手指摁住电池两端的时候,我们感觉不到危险,这是怎么回事呢?”学生可利用已经学习过的知识进行回答。接着,教师继续追问:“如果给定数值,怎么计算这两次经过人体的电流的大小呢?”学生的脸蛋上露出疑惑的表情。于是,教师对学生说:“今天,我们将要学习的欧姆定律就能帮助我们解决这个问题。下面,我们一起探究有关欧姆定律的知识吧。”这时教师向学生介绍欧姆定律的发现历程,并让学生思考如下问题:什么是欧姆定律?欧姆定律的具体内容是什么?总之,教师在教学中,通过创设生活情境、问题情境等方式,能有效地营造良好的课堂气氛。
二、开展小组合作学习活动,激发学生学习兴趣
小组合作学习的活动不仅继承了“团结合作”这一优秀传统美德,还融入了以人为本的教育理念。把小组合作学习的活动镶嵌并渗透到物理教学中,可以产生意想不到的教学效果。一方面,这有利于打开学生学习物理知识的兴趣之门;另一方面,这可以使学生在小组内部进行思维的碰撞、智慧的交融、资源的分享。有鉴于此,初中物理教师在教学中,可以为学生搭建“合作学习”的平台,使学生在这个崭新的平台上尽情地展现自我的才华与学识。例如,教师在“焦耳定律”的教学中就可以这样做:首先,教师以“乐于分享,善于合作,勤于探究”为理念,以学生的认知能力、学习成绩、性格特点为依据,把学生分成“清风习习组、夏荷朵朵组、秋叶纷纷组、白雪皑皑组”等若干个小组。其次,教师让学生在小组内部就焦耳定律有关内容进行探讨。有的学生就“影响电流产生热量的因素”进行发言:“一共有三个因素,分别是电流的大小、电阻的大小、通电时间的长短。”还有的学生就“电能与内能的关系”进行发言:“所消耗的电能全部转化为内能。”由此可见,这样的方法能充分激发学生学习焦耳定律的兴趣。
三、运用新颖灵活的信息技术,提高课堂教学效率
如今,信息技术与教育教学的深度整合成了一道引人注目的风景线。把电子白板、多媒体等信息技术融入物理课堂教学中,不仅能使物理教学充满青春气息,还能促进课堂教学效率的提高。有鉴于此,教师在初中物理教学中,应当积极主动地利用电子白板、多媒体等新颖的信息技术,使之与课堂教学深度融合,相得益彰,从而为物理高效课堂的构建注入无限的能量。例如,教师在“电生磁”的教学中就可以这样做:首先,教师对学生说:“同学们,这节课我们学习的主题是‘电生磁’。下面,我们通过大屏幕看一看这节课我们需要掌握的学习内容。”于是,教师利用电子白板技术的展示功能向学生展示本课时的学习目标:(1)理解并掌握电流的磁效应;(2)掌握并灵活运用安培定则。然后,教师利用电子白板技术的播放功能向学生播放奥斯特实验的视频,并让学生说一说奥斯特实验的结论与意义。最后,教师利用电子白板技术绘制“安培定则”的思维导图。总之,这样的方式充分提高了“电生磁”这一课时的教学效率。综上所述,教师在初中物理教学中,通过创设直观形象的教学情境、营造愉快活泼的课堂气氛、开展小组合作学习的活动、采用电子白板等新颖的信息技术,能够激发学生学习物理知识的兴趣,把新课标理念渗透到物理课堂教学中,把新的教学方法融入物理课堂教学中,提高物理课堂教学效率,从而为物理高效课堂的构建铺平了道路,进而能够使学生在物理课堂中高效学习、快乐探究。
一、动态电路
电路中开关的断开与闭合,滑动变阻器滑片的移动,会带来电路连接方式、电阻(用电器)的工作状态、通过电阻中的电流和电阻两端电压的变化,此类电路人们常习惯地称之为“动态电路”。但应注意的是,在“动态电路”问题中,一般来说有两个物理量是不变的,即电源的电压(初中阶段)和定值电阻的阻值(不考虑温度的影响)。
无论是开关的断开与闭合带来的电路变化问题,还是滑动变阻器滑片的移动引起的动态电路,考试的考查方向一般有两个方面,一是分析动态电路中电表示数的变化,二是进行定量计算。
二、开关型“动态电路”
这类电路在开关的通、断过程中,往往会引起电路结构的变化,即接入电路的电阻(用电器)的数量及其连接方式的改变。因此解答此类问题的首要步骤是要画出相应开关状态下的等效电路图,一般的方法是:(1)判断每种状态下,电流表和电压表的测量作用;(2)从电路中去掉电压表,将电流表看成是导线;(3)电路中被短路和被断路的元件要去掉;(4)画出相应开关状态下的等效电路图。第二步,利用串联和并联电路的规律、欧姆定律等知识,分析画出的各等效电路中电流表和电压表的示数,前后比较即可判断出电表的示数如何变化。
例1(2011,哈尔滨)如图所示,电源电压不变,闭合开关S1后,再闭合开关S2,电流表的示数 ,电压表的示数 (填“变大”“变小”“不变”)。
[答案] 变大 变大
开关类动态电路的计算,思路方法与上述步骤一相同,只是在每种开关状态下的等效电路图中,标出已知量和要求的量,题目的解答就容易多了。
例2如图所示的电路中,电阻R1的阻值为20欧,电源电压不变。当S1 、S2断开,S3闭合时,电流表的示数为0.45A;当S1 断开, S2、S3闭合时,电流表的示数为0.75A。
求:(1)电源电压为多少?
(2)R2的阻值是多少?
(3)S2、S3断开,S1闭合时,加在电阻R1两端的电压为多少?
[分析] 分别画出三种状态下的等效电路图甲、乙、丙,在图上标出已知量和要求量,可以发现,利用欧姆定律可以很容易求得答案。
[答案] (1)当S1 、S2断开, S3闭合时,电阻R2断路,电阻R1接在电源两端,等效电路如图甲所示,则电源电压U=I1R1=0.45A×20Ω=9V。
三、滑动变阻器型“动态电路”
由于滑动变阻器滑片的移动引起的动态电路,大多数情况下是滑片的位置处于两个端点或中点的特殊情况,解答此类题目的一般思路也是首先应该(1)画出每种滑片位置对应的等效电路图;(2)弄清滑动变阻器接入电路中的电阻是哪一部分,进而分清滑片移动过程中变阻器接入电路的电阻怎样变化,是变大还是变小;(3)分析电路中还有哪些物理量随之改变(哪个用电器中的电流和它两端的电压),电路中不变的量仍然是电源电压和定值电阻的阻值。
例3 (2013,乐山)如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S后,将滑动变阻器R的滑片P向左移动,在此过程中( )
A电压表 V1示数变小,电压表 V2示数变大
B电流表A示数变小,电压表V1示数不变
C电流表A示数不变,电灯L亮度变亮
D电压表V1示数不变,电灯L亮度变暗
[分析] (1)识别电路:电灯L和滑动变阻器R串联,电压表V1测电灯L两端电压,电压表 V2测R两端电压,电流表A测电路中的电流。
(2)当滑片P在最右端时的等效电路如图甲所示,电压表 V2被短路掉其示数为零,电压表V1的示数为UL=U,电流表A示数为I=■。
例4(2012,兰州)如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R2为20Ω。闭合开关,滑动变阻器R3的滑片在b端时,电压表的示数为3V ;滑片移到中点时,电流表的示数为0.45A;滑片移到a端时,电压表的示数为9V。求:
(1) 电阻R1的阻值;
(2) 滑动变阻器R3的最大电阻;
(3) 电源电压U。
[分析]本题在电路识别方法上与例3相同,滑片在a端、b端及中点不同位置时,滑动变阻器接入电路中的电阻依次为0、R3、R3/2,相应地电流表和电压表的示数发生改变,但三种情况下的电路均为串联电路,电路中不变的物理量有电源电压、定值电阻R1和R2的值。题目中需要求解的未知量较多,可考虑利用串联电路的特点和欧姆定律列出关于R1、R3和U的方程,通过求解方程组得到需求的三个物理量。由于电源电压不变,可考虑每种状态电路中的总电压U、总电流I和总电阻R之间的关系、利用U=IR得到等式。
[答案]当滑片在b端时,R1、R2、R3串联,则有,U=I1(R1+R2+R3),
将R2=20Ω代入并解由此三个方程组成的方程组得:
R1=10ΩR3=60ΩU=27V。
例5 (2013,呼和浩特)如图所示的电路,电源两端电压恒为6V。若电路连接“3V 1.5w”的灯泡,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至点a 时,灯泡正常发光;若改接“4V 2W”的灯泡,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至点b 时,灯泡也正常发光。则( )
A电流表在两种状态下的示数均为0.5A
B点a在点b的右侧
C两种状态下,整个电路消耗的总功率相同
D电压表在两种状态下的示数之比是2∶3
[分析] 本题在电路连接方式分析上与例3、例4相同,不同的是,本题除了应用串联电路的特点、欧姆定律知识,还涉及电功率的知识,看似是选择题型,但需要经过计算才能确定所选答案。
(2)由滑片在a、b位置时,灯泡均能正常发光、串联电路中的电压关系及电源电压U=6V可知,在两种状态下电压表的示数分别为Ua =3V,Ub=2V,即Ua∶Ub=3∶2。再由Ua =IRa,Ub =IRb可知,滑动变阻器两种状态下接入电路的电阻Ra>Rb,结合图示可知a点在b点的右侧。
关键词: 教师思维过程 学生感悟 方法迁移 反思提炼
有感于模拟考试中,一个较难选择题的得分率差异,我们班的得分率高出平行班很多,反思应该是得益于我在平时教学别注意展示思维过程,而不是满足于把某个题目给学生讲了,让他们听懂就可以了,并且给出类似的题目及时训练。也就是我们常常说的:“授之以鱼,不如授之以渔。”
例题:如图所示,电源电动势为E,内阻为r,定值电阻为R,滑动变阻器为R′.由于滑动变阻器d、e之间的某一位置发生了断路,当滑动变阻器的滑片P分别置于a、b、c、d、e(a、b、c、d、e间距相等,a、e为滑动变阻器的两个端点)位置时,电压表的读数如下表所示,则下表中的值为(?摇?摇?摇?摇)
A.0.21 B.0.42 C.0.56 D.0.14
1.题目来源
新乡许昌平顶山2011年高三第三次调研考试
2.题目所在位置
21题,即选择题的最后一题
3.命题定位
选择题中的把关题
4.解法探索
(1)分析题目所给的已知条件:均在表格中。
(2)电路结构分析:滑到d点之前,右侧导线无作用,电路即为简单的串联电路。
(3)将表格中的数据,结合电路结构,列方程如下:
接a点时:R=0.84…………………(1)
接c点时:=0.28…………………(2)
接d点时=0.21…………………(3)
由(1)(2)(3)得R+r=0.25R′且ER=0.84×0.25R′
又因为
5.总结
方程容易列,但是学生对这个繁琐无比的方程,解出正确答案要花费很多时间,有的学生甚至根本找不出解题的头绪而放弃,既浪费了时间又没得到分数,或者花费很多时间才得到分数,不管最后有没有得分,花费大量的时间都不值得。
6.反思
命题者的解题方法无从得知,但是如果采用上述常规方法做出来,则下面的分析显得多余,难道命题者用闭合电路欧姆定律加复杂的计算来把关吗?一定不是。命题者一定侧重于对某种能力的考查,当然计算能力也是高考必须考查的能力之一,但是在有限时间内复杂的计算,一定不是命题者的意图。那么命题者在考什么呢?题目的已知条件以图表的形式出现,这组数据来源于实验,所以与其花费时间在复杂的计算上,不如花点时间冷静地思考,表格数据的一般处理方法是线性图像。
7.尝试图像解题
8.再次反思
老师常常对学生说:“磨刀不误砍柴工”、“慢审题,快做题”六字方针、“学习知识、方法的迁移”、“学会举一反三”、“建立模型”、“方法回归”等。这些联系到实际解题中,正如上述两种解题方法得来的过程。
(1)审题中观察到已知条件是表格形式呈现,且数据没有简单规律。
(2)建立模型,闭合电路欧姆定律。
(3)列方程组发现问题:方程组比较难解(敢于探索,好方法是探索出来的)。
(4)换个角度,处理图表的常用方法,建立数学线性关系。尝试:用图像解题,可以将所有数据,在同一幅线性图像中反映出来(基本方法回归)。
(5)建立欧姆定律一般表达式,找到两个变化的量,建立两个物理量之间的线性关系表达式(解题方法迁移:模仿―表法测电源电动势、内电阻线性关系的处理办法)。
关键词:物理 闭合电路 欧姆定律 实验 改进
师范物理学电学部分闭合电路的欧姆定律教学的关键,是做好教材给出的学生实验:研究闭合电路的欧姆定律。通常在教学中学生是在学习完理论课以后再去实验室做该实验。我们在教学过程中发现,这样并不利于学生尽快理解和掌握所学内容,为此,我们可以把实验稍加改造,在课堂教学中先进行演示实验,本节课结束以后,再让学生到实验室进行分组实验,独立完成实验,这样教学效果将会更加理想。
实验装置如图1所示,该装置主要由一个实验用电池、一个用来作为外电路的电阻箱R、两个分别用来测量外电路和内电路上电压即所谓外电压(又叫做路端电压)和内电压的电压表V1和V2组成。
这里用的实验电池,要求既能看到它的结构,又能测量其内电压,最好还能改变它的内电阻。这种电池实验室中也曾有配备的,但是在使用中,许多教师反映效果不理想,只能看其结构,无法进行实验。为此本人自制了一个实验电池,经近年来多次试用,效果很好,能够较准确地反映出电源本身的性质,并能定量地说明闭合电路中内电压、外电压与电源电动势之间的关系。
该电池的构造如图中下部所示,A、B分别是电池的正极和负极,C、D是电池的两个探极,另外还有电解液和外壳等组成。
该电池的外壳,我们可以利用废旧蓄电池的外壳改制。在实验室中找一个报废的蓄电池,一般是6V 3组极片结构,掏出内部的极板和隔板,其内部分成三个小容器。用清水冲洗干净,再用弯头电烙铁从下半部,把每两个小容器之间的塑料隔壁各烫一个小孔,使三个小容器互相连通,实验电池的外壳就制成了。
该电池的正极板和负极板,我们可以从电瓶经营部购买两块电瓶用正、负极板代替,一般电瓶经营部中因为保修电瓶需要,都有销售的正、负极板和电瓶液。如果所购买的极板过宽,可以把极板的一侧(不引电极的一侧)剪去一部分,使其宽度大约7.5cm(视旧蓄电池外壳的尺寸而定)以使电极能恰好立于所制外壳中。这种极板主要是铅锑合金铸成栅格状。正极板涂四氧化三铅为主的填料,负极板涂氧化铅为主的填料。
探极的处理,我们选用直径为3mm左右的铜条,剪成比极板稍长一点的两段来代替。由于两根探极放置的离正、负极板越近,它们所反映的内电路中正、负极板附近的电势就越准确,因此通过两根探极测得的内电压就越准确,所以两根探极要尽量靠近两个极板放置。为此我们可以设法把两根探极分别竖直地固定在正、负极板上,并保持探极与两极板不相连。固定方法是:为了隔离极板和探极,在极板的中间先放上一条1cm宽适当长的塑料片,在塑料片中间沿塑料片方向放上探极,分两处用绝缘漆包线穿过塑料片和极板,把塑料片和探极固定在极板上,塑料片下端要把探极下端包起固定,以防止探极向下滑动。这里要注意,绝对不能使探极与极板短路,否则就无法准确测出电池的内电压。
把带探极的正、负两个极板,分别竖直插入已改制好的外壳中,使两个极板分别处在两端的小容器内,正极板上引出一个电极作为电池的正极,负极板上引出一个电极作为电池的负极,并在外壳上正、负电极处作出“+”、“”号标记,以表示该电池的极性。
蓄电池的电解液一般需用密度为1.20~1.30g/ml的稀硫酸溶液,这里用来配制电解液的浓硫酸杂质要少,必须用蒸馏水稀释。另外,我们也可以直接用电瓶经营部出售的电瓶液,作为我们这个实验电池的电解液,它是密度为1.10g/ml左右的稀硫酸。
将电解液倒人上述电池内,使液面离容器上口约2cm即可,放置4~8h,使电解液渗入极板。这时如果电解液液面下降过多,可以稍补充一些,一般可以直接进行充电使用,这样电池就制成了。
充电时,电池的正极接充电器的正极,电池的负极接充电器的负极。连接好线路,打开充电器开关,调整充电器电流至0.5A,充电40h左右,停止充电。冷却后再改用1A左右充电电流,充电大约24h停止。电压稳定后,其正、负极间的电压(即电源的电动势E)在2.2V左右。
为使该电池的性能更稳定,第一次充电以后,应对电池放电,放电时可用小灯泡或电阻等作负载,当放电至1.7伏时,停止放电,再按上述方法充电。以后每次充电前或长时间不用时每隔一段时间,都要对电池进行正常充电。正常充电电流控制在1安左右。
本实验由于是一个演示实验,要求演示现象明显,可视性强,因此我们选用两台大型演示电表来测量电池的电动势、内电压和外电压。两电表均选用直流2.5伏量程,表盘选用最大刻度为2.5伏的,这样即使远处的学生也能看清楚电表的示数。电阻箱R我们选用J2362型学生电阻箱来代替。根据上图连接好电路,一个电压表V1用来测量外电压U外,其“+”、“”接线柱,分别与电池的正、负极连接。另一个电表V2用来测量内电压U内,连接时需注意:电压表的“+”接线柱,要与电池负极板上的探极上端连接;电压表的“”接线柱,要与电池正极板上的探极上端连接。
改变电阻箱R的阻值,两个电压表的示数都改变。把它们的读数记录下来,并且进行比较分析,可以看出,在误差允许的范围内:
电源的电动势E,等于外电压U外和内电压U内之和。即
E = U外+U内
同样当电源的内电阻改变时,内电压和外电压均发生变化,但其和总是一个恒量,总等于电源的电动势。
这里如果要改变电池的内电阻,只需要换用不同浓度的稀硫酸作电解液即可。电解液的浓度越高,电池的内电阻越小;电解液的浓度越低,电池的内电阻越大。