时间:2023-07-13 17:23:02
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篇欧姆定律的应用,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。

1 课题引入
课前我们已经按照导读单进行了预习,并进行了伏安法测电阻的实验,请大家在组长的带领下,讨论预习中遇到的问题,时间为3分钟.
2 交流讨论
(1)各组长汇报学习提出问题,并板书,学生可能提出的问题有:
电压表的量程选择时是不是一定要先试触大量程?
电流表的量程如何选呢?
为什么要求电阻的平均值?
为什么要用滑动变阻器?
利用一个电流表或一个电压表测电阻的题目不会做.
(2)师生共同解决上述问题.
3 进行实验
(1)课前我们已经学会了测量定值电阻的大小,现在老师要求你们测量小灯泡的电阻,测量定值电阻的实验方案是否需要修改?怎么修改?实验注意点是什么?
(2)老师启发:如果用滑动变阻器改变电流,灯丝的温度是否会改变?电阻是否会改变?那么电阻的差异是否就是误差?
(3)学生得出的修改方案.
在测定小灯泡的电阻时不能求平均值,必须将原来表格的最后一列删除.
(4)教师提问学生还有哪些实验注意点:
(连接电路时开关要断开、注意电流表和电压表的正负接线柱、滑动变阻器用法)
(5)学生进行实验,教师巡回指导.
(6)学生重新设计表格并建立坐标系处理实验数据.
(7)让一个学生将其中的一组数据绘成I—U图像,强调图像不会成一直线.
4 实验拓展
(1)如果小明在实验中,连接好电路后,闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,则可能是什么原因?
(2)学生分析,说明原因.
(3)教师要求学生拧下小灯泡,闭合开关,观察现象.
(4)如果小明在实验中,连接好电路后,闭合开关,若电流表有示数,电压表无示数,则可能是什么原因?
(5)学生分析,说明原因.
(6)教师要求学生将小灯泡短路,闭合开关,观察现象.
公开课的前一天,我试上了一下,发现了以下问题:
(1)导读单准备的还不够细,学生课前实验模块中没有给出较为详细的实验步骤,给学生课前小组合作实验带来的较大的障碍.
(2)部分内容难度较大,调查后发现课前导读单有两题很少有学生能正确完成.
(3)课中学生小组汇报课前小组合作学习出现的问题时,给学生的思考时间不是很充分.
(4)学生在分组实验时,耗时过长且实验数据的处理环节不是很好.
(5)由于课前导读单准备时,要求过高,对用单个电流表、电压表测量电阻学生掌握不是很好,课上尽管在这部分内容上花了较多的时间,课堂训练单反应出学生仍然没能真正掌握,而且还淡化了本节课的主题—伏安法测电阻.
③调节变阻器滑片使电压表指针指到合适的位置,读出电压表、电流表的示数,并将测量数据填入记录表格中.
④重复第三步实验步骤两次.
⑤计算出每次测得的电阻值,并求出电阻的平均值.
⑥断开开关.
实验步骤以填空的形式出现,一方面引导学生认真阅读步骤,另一方面在这一部分与原来的比较多了一个电路实物图的连接,这样可以让学生真正掌握伏安法测电阻的原理,同时也复习了电路图与实物图的转换连接.从效果来看,改进后学生对照实验步骤课前更容易完成伏安法测电阻的实验,也为课堂上学生迅速完成测定小灯泡的电阻奠定了基础.
其次,对于导读单上题目难度的设置,将原来难度较大的关于单个电流表或电压表测电阻的题目删去,减轻了学生课前的学习负担,另加了一题有关实验操作的题目,以突出本节课的主题—实验.
(2)关于课堂刚开始时的小组长汇报疑问的形式改进
由于小组长汇报课前小组合作学习出现的问题时,给学生的思考时间不是很充分.我做了如下改进,让6个小组长将课前出现的问题一一写在黑板上,这样全班所有学生对这些问题有了充分的考虑时间,实现了面向全体学生.这些问题可以由全班学生共同解决,有的问题可能刚上课学生无法解决,等本节内容结束时这些问题也就水到渠成了.
(3)关于课堂上的测量小灯泡电阻的教学设计改进
学生课堂分组实验耗时过长,我认真分析了原因:一方面,学生课前尽管做了伏安法测电阻实验,但学生主要的精力可能不是在实验操作上,而是在导读单最后单个电表测量电阻的具体题目上.这也使得学生在课堂上做测量灯泡电阻时不是很熟练.另一方面,学生对于实验数据的处理环节由于要自己画表格,记录数据,再根据实验所获得的数据建立坐标系,描点,最终得到灯泡的I—U图像,这样一整套的数据处理学生费时当然很多.第一个方面我已经在导读单上作了修改,突出了实验的主题,后来班级学生实验明显比前一个班要熟练,也缩短了实验时间.另外一方面对实验数据的处理为了能够让学生能迅速有效地处理好数据我多加了一张学生的课中实验
在完成实验单的同时学生对两个表格的的取舍有进一步巩固了小灯泡的电阻不能测量求平均值,知道小灯泡的电阻是随温度的变化而变化的,通过自己动手实验得出小灯泡的电阻随温度的升高而增大,学生印象深刻.
(4)关于实验拓展的改进
本节课的重点在实验,在课堂教学中,我还设计的电路故障分析这个环节,通过让学生先判断再实验验证的方法取得了很好的效果,不但使得学生有了感性认识,而且还使得学生对实验故障有了深刻的理解.
(5)关于特殊方法测量电阻的教学改进
关于单个电压表测量电阻值的问题,这个学生一开始是很难想出测量方法的,但我设计了一个简单计算题做了铺垫,题目如下:
这样,学生对单个电压表测量电阻的方法就很容易理解了,最后再将单个电流表测量灯泡的电阻留给学生课后思考.
关键词:欧姆定律;适用范围;微观机理;导电材料;能量转化
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)12-0039-2
人教版《普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1》《欧姆定律》一节内容围绕电阻的定义式、欧姆定律和伏安特性曲线三部分展开,图1为教材的两段文字,意思是当金属导体的电阻不变时,伏安特性曲线是一条直线,叫做线性元件,满足欧姆定律;“这些情况”的电流与电压不成正比,是非线性元件,欧姆定律不适用[1]。随后,教材举例小灯泡和二极管的伏安特性曲线,指出两个元件都是非线性元件。在遇到欧姆定律时,不论是年轻教师还是学生常常感到疑惑:欧姆定律适用范围究竟是金属和电解质溶液还是线性元件?小灯泡是金属,又是非线性元件,究竟是否满足欧姆定律?
[导体的伏安特性曲线 在实际应用中,常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,这样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。对于金属导体,在温度没有显著变化时,电阻几乎是不变的(不随电流、电压改变),它的伏安特性曲线是一条直线,具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。图2.3-2中导体A、B的伏安特性曲线如图2.3-3所示。
欧姆定律是个实验定律,实验中用的都是金属导体。这个结论对其他导体是否适用,仍然需要实验的检验。实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。也就是说,在这些情况下电流与电压不成正比,这类电学元件叫做非线性元件。]
1 欧姆定律的由来
1826年4月,德国物理学家欧姆《由伽伐尼电力产生的电现象的理论》,提出欧姆定律:在同一电路中,通过某段导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。欧姆实验中用八根粗细相同、长度不同的板状铜丝分别接入电路,推导出 ,其中s为金属导线的横截面积,k为电导率,l为导线的长度,x为通过导线l的电流强度,a为导线两端的电势差[2]。当时只有电导率的概念,后来欧姆又提出 为导体的电阻,并将欧姆定律表述为“导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。”
关于欧姆定律的m用范围,一直存在争议,笔者认为可以从不同角度进行陈述。
2 欧姆定律的适用范围
2.1 从导电材料看适用范围
欧姆当年通过对金属导体研究得出欧姆定律,后来实验得出欧姆定律也适用于电解质溶液,但不适用于气体导电和半导体元件。
从微观角度分析金属导体中的电流问题,金属导体中的自由电子无规则热运动的速度矢量平均为零,不能形成电流。有外电场时,自由电子在电场力的作用下定向移动,定向漂移形成电流,定向漂移速度的平均值称为漂移速度。电子在电场力作用下加速运动,与金属晶格碰撞后向各个方向运动的可能性都有,因此失去定向运动的特征,又回归无规则运动,在电场力的作用下再做定向漂移。如果在一段长为L、横截面积为S的长直导线,两端加上电压U,自由电子相继两次碰撞的间隔有长有短,设平均时间为τ,则自由电子在下次碰撞前的定向移动为匀加速运动,
2.2 从能量转化看适用范围
在纯电阻电路中,导体消耗的电能全部转化为电热,由UIt=I2Rt,得出 在非纯电阻电路中,导体消耗的电能只有一部分转化为内能,其余部分转化为其他形式的能(机械能、化学能等), 因此,欧姆定律适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路。
金属导体通电,电能转化为内能,是纯电阻元件,满足欧姆定律。小灯泡通电后,电能转化为内能,灯丝温度升高导致发光,部分内能再转化为光能,因此小灯泡也是纯电阻,满足欧姆定律。电解质溶液,在不发生化学反应时,电能转化为内能,也遵守欧姆定律。气体导电是因为气体分子在其他因素(宇宙射线或高电压等条件)作用下,产生电离,能量转化情况复杂,不满足欧姆定律。半导体通电时内部发生化学反应,电能少量转化为内能,不满足欧姆定律。电动机通电但转子不转动时电能全部转化为内能,遵从欧姆定律;转动时,电能主要转化为机械能,少量转化为内能,为非纯电阻元件,也不满足欧姆定律。
2.3 从I-U图线看适用范围
线性元件指一个量与另一个量按比例、成直线关系,非线性元件指两个量不按比例、不成直线的关系。在电流与电压关系问题上,线性元件阻值保持不变,非线性元件的阻值随外界情况的变化而改变,在求解含有非线性元件的电路问题时通常借助其I-U图像。
从 知导体的电阻与自由电子连续两次碰撞的平均时间有关,自由电子和晶格碰撞将动能传递给金属离子,导致金属离子的热运动加剧,产生电热。由 知导体的温度升高,τ减小,电阻增大。因此,导体的电阻不可能稳定不变。当金属导体的温度没有显著变化时,伏安特性曲线是直线,满足“电阻不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比”。理想的线性元件是不存在的,温度降低时,金属导体的电阻减小,当温度接近绝对零度时,电阻几乎为零。小灯泡的伏安特性曲线是曲线,是非线性元件,当灯泡电阻变化时,仍有I、U、R瞬时对应,满足欧姆定律 如同滑动变阻器电阻变化时也满足欧姆定律[3]。
2.4 结论
综上所述,从导电材料的角度看,欧姆定律适用于金属和电解质溶液(无化学反应);从能量转化的角度看,欧姆定律适用于纯电阻元件。对于线性元件,电阻保持不变,导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,欧姆定律适用。从物理学史推想,欧姆当年用八根不同铜丝进行实验,应该是研究了电压保持不变时,电流与电阻的关系,以及电阻保持不变时,电流与电压的关系。虽然都是非线性元件,小灯泡是金属材料,是纯电阻元件,满足欧姆定律,二极管是半导体材料,却不满足欧姆定律。因此,线性非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。
3 教材编写建议
“有了电阻的概念,我们可以把电压、电流、电阻的关系写成 上式可以表述为:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。这就是我们在初中学过的欧姆定律。”[1]笔者以为,欧姆定律的内容是 这个表达式最重要的意义是明确了电流、电压、电阻三个量的关系,而不是其中的正比关系和反比关系,教材没必要对欧姆定律进行正比反比的表述。
“实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。”教材已明确欧姆定律的适用范围,建议教材将线性元件和非线性元件的概念与欧姆定律的适用范围分开,同时明确线性、非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。
参考文献:
[1]普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[M].北京:人民教育出版社,2010.
《闭合电路欧姆定律》是高中物理电学部分中各种电路的基础内容,同时也是高中物理电路部分的重点内容,深刻理解并掌握本节内容对今后电路学习具有极大的帮助。在高中物理课堂教学活动开展中,为了有效提高《闭合电路欧姆定律》教学设计的有效性,下面本文首先简单分析了《闭合电路欧姆定律》教学目标,并在此基础上提出创设“问题情境”的教学设计为方法的课堂教学实践,以供参考。
高中物理《闭合电路欧姆定律》教学主要是围绕定律的推导和定律的应用这两个问题展开的。教材在设计中意在从能量守恒的观点推导出闭合电路欧姆定律,从理论上推出路端电压随外电阻变化规律及断路短路现象,将实验放在学生思考与讨论之中。为了有效提高课堂教学质量和教学效果,我们特提出在《闭合电路欧姆定律》教学中创设“问题情境”的教学设计。
1.《闭合电路欧姆定律》教学目标分析
《闭合电路欧姆定律》教学目标主要有以下几个方面:一是,经进闭合电路欧姆定律的理论推导过程,体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用,培养学生推理能力;二是,了解路端电压与电流的U-I图像,培养学生利用图像方法分析电学问题的能力;三是,通过路端电压与负载的关系实验,培养学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法;四是,利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。高中物理《闭合电路欧姆定律》教学主要是围绕定律的推导和定律的应用这两个问题展开的,其中涉及到了“电动势和内阻”、“用电势推导电压关系”、“焦耳定律”以及“欧姆定律”等诸多内容,这些内容之间具有一定的联系, 只要能够为其构建一个完善的体系,将这些知识有机的结合起来,就能够得出闭合电路的欧姆定律。以建构主义教学思想为基础,采用创设“问题情境”的教学设计,对于提高课堂教学有效性具有积极意义。
2.创设“问题情境”的教学设计具体实践
首先,通过问题的提出激发学生的求知欲。例如:将一个小灯泡接在已充电的电容器两极,另一个小灯泡在干电池两端,会观察到什么现象?并展示生活中的一些电源,演示手摇发电机使小灯泡发光和利用纽扣电池发声的音乐卡片实验,使学生进行思考这些现象出现的原因。通过观察学生会发现手摇发电机是将机械能转化成电能的过程,停止摇动就没有电能,灯泡就不会亮,而干电池、蓄电池是将化学能转化成电能,其化学能能够为干电池提供持续供电的功能,因此小灯泡能够持续发光。然后教师再在这个基础上提出问题:什么是电源的电动势?之后指出电源电动势的概念,帮助学生认识电源的正负极,并画出等效的电路图,利用学生已知的知识,如电势相当于高度,电势差则相当于高度差,这样学生就能够很好的对电势差以及电源电动势的内电压和外电压等概念进行理解了。
其次,在教学中可采用类比、启发、多媒体等多种方法进行教学。教师在课堂教学汇总可借助于多媒体播放flash课件, 借助于升降机举起的高度差或者儿童滑梯两端的高度差,帮助学生更好的理解电源电动势。另外还可以从能量的角度引导学生对其进行理解,例如小花去买衣服,共有100元,其中10元用于打车,90元用于买衣服,在这里,100元就相当于电源的电动势,车费相当于内电压(必要的无用功),买衣服的费用就相当于外电压(有用功),从而使学生掌握内外电压的本质属性。
最后,要通过实验来引导学生进行探究。物理学是一门以实验为基础的科学,观察和实验是提出问题的基础,在实验教学中应鼓励学生观察要细致人微,要善于从实验中发现问题,直观、形象的实验现象能激发学生思考。可以让学生通过实验来探究路端电压与外电阻(电流)的关系,得出路端电压与外电阻(电流)的关系,再从理论上进行分析。然后演示电动势分别为3V和9V(旧)的电源向一个灯泡供电实验,引发学生学习的兴趣,让学习进行讨论,解释现象原因。通过这种方式能够让学生很容易就明白流过灯泡的实际电流不仅与电源的电动势有关,还与电路中的总电阻有关,从而顺理成章的得出闭合电路欧姆定律,完成课堂教学任务。
3.总结语
一.明确复习目标,形成知识网络。
既然是复习,学生对每一部分的知识还都是有一定的认识的。所以我们在明确复习目标时,学生并不会觉得空洞,而会帮着他们知识系统化,这也是新课与复习课的不同之处。我们不仅要有一个知识板块的目标,还要有每一节的目标。让学生做到心中有数。
案例:电学部分的复习目标
1.电流、电压、电阻及电流表、电压表的使用。
2.串、并电路的特点及规律
3.欧姆定律及应用
4.电压表、电流表示数变化问题和电路故障分析专题
5.测电阻(定值电阻、小灯泡灯丝电阻、及简单的单表测量)
6.电功率
7.家庭电路、安全用电
8.电与磁
二.让学生成为课堂的主体
课堂是学生的课堂,学生是课堂的主体,而老师是课堂的主导。我们要腾出时间和空间,让学生去说、去做。像原来的“教学目标”,而今要改成“学习目标”,也许两者的内容没有发生改变,但是却体现出了教学理念的改变,课堂主人的改变。
说一个我的亲身经历。几年前,我教的三个班成绩一直不太好,我就很郁闷,有一次向史校长请教,我还愤愤不平,我说“我教的很好呀,我已经讲的相当到位了,怎么就学不会呢?”,史校长说:“这个我信,但是你更应该看学生学的是不是很到位”。这句话让我思考了很久,在物理复习课上,我们应该关注“教”,但是我们更应该关注“学”。观念的改变才能促进课堂的改变。
案例:欧姆定律及应用课堂设计
本节课共分四部分:
1.熟悉串、并电路的规律2.理解欧姆定律
3.欧姆定律的应用4.拓展延伸
设计思路:
1.串、并联电路规律:
熟悉串、并联电路规律是利用欧姆定律解题的基础。需要再次强化。
具体操作:
⑴和学生一起复习串、并联电路的规律。
⑵学生完成针对性练习。
⑶同桌交换对改。(要求:语言必须准确)
⑷找学生说出自己的错误之处。
2.理解欧姆定律
欧姆定律就是要研究电流、电压、电阻这三个物理量的关系。通过两个实验完成研究: ⑴探究电流与电压的关系。 ⑵探究电流与电阻的关系。
具体操作:
⑴和学生一起理解欧姆定律。
⑵学生完成针对性习题。
(两个实验探究题:①探究电流与电阻的关系(2007年第21题)。
②探究电流与电压的关系。)
目的:让学生觉得,听了老师的分析立即就可以轻松做题,提高课堂的吸引力。让学生乐于参与到课堂中。
3.欧姆定律的应用
应用欧姆定律完成简单计算是河南中考填空题的经典题型。从2005—2012年间,只有2011年没有出现此题型。所以,几乎是确定要考的题型。
具体操作:
⑴学生完成针对性练习题。
⑵和学生一起总结解题思路、方法。
目的:学生不仅得到了解题方法,也让学生学会了反思,学会了总结。正所谓授之以鱼,不如授之以渔。
4.拓展延伸
让学生抢答两道与本节课密切相关但有一定难度的题目。对于最先完成题目的学生予以表扬或简单的奖励。
目的:给好学生展示的机会。复习时,我们需要照顾到成绩一般的学生,所以强调基础,但是这样又会“伤害”到好学生,他们会觉得没意思。该环节给他们以展示自己的机会,同时解决该部分的难点,完成知识的拓展。
三.课堂中强调做题规范,不要让做题规范变成一句口号。
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.
教材本身给了解决物理计算题解题步骤.
(1)画出电路图;先识别电路,在图上标出已知量,未知量(如是动态电路则需画两个或三个电路图)
(2)列出已知条件和所求量;
(3)利用欧姆定律求解;(先公式,再代入,再计算;若是动态电路可列方程或方程组.)
解题时应按例题格式书写.
例 一只小灯泡额定电压为3 V,电阻为10 Ω,现将其接入电压为4.5 V的电路中,为了使小灯泡正常发光,要串联一个多大的电阻?
已知:小灯泡的电阻UL=3 V,电阻RL=10 Ω,总电压U=4.5 V.
求:串联电阻Rx.
1.(2007年安徽)可以用图2的电路图测量未知电阻Rx的阻值.调节电路,当电压表示数U为14.0 V时,电流表的示数为0.40 A.
(1)计算Rx的阻值;
(2)实际上,电流表是有电阻的,如果考虑到电流表的电阻值RA为0.5 Ω,计算这时待测电阻Rx′的阻值.
2.(2008年安徽)干电池是实验经常使用的电源,它除了有稳定的电压外,本身也具有一定的电阻.实际使用时,可以把干电池看成一个理想的电源(即电阻为零)和一个电阻串联组成,如图3(a)所示.用图3(b)所示的电路可以测量出一个实际电源的电阻值.图中R=14 Ω,开关S闭合时;电流表的读数I=0.2 A;已知电源电压U=3 V,求电源电阻r的大小.
3.(2009年安徽)常用的电压表由小量程的电流表G改装而成.电流表G也是一个电阻,同样遵从欧姆定律.图4甲是一个量程为0~3 mA的电流表G,当有电流通过时,电流可以从刻度盘上读出,这时G的两接线柱之间具有一定的电压.因此,电流表G实际上也可以当成一个小量程的电压表.已知该电流表的电阻为Rg=10 Ω.
(1)若将这个电流表当成电压表使用,则刻度盘上最大刻度3 mA处应该标多大的电压值?
(2)如图4乙所示,若将该电流表串联一个定值电阻R后,使通过G的电流为3 mA时,A、B 之间的电压等于3 V,这样A、B之间(虚线框内)就相当于一个量程为0~3 V的电压表(图4丙),求串联的定值电阻R的大小.
4.(2010年安徽)实际的电源都有一定的电阻,如干电池,需要用它的电压U 和电阻r两个物理量来描述它.实际计算过程中,可以把它看成是由一个电压为U、电阻为0的理想电源与一个电阻值为r的电阻串联而成,如图5甲所示.
在图5乙中R1=14 Ω,R2=9 Ω.当只闭合S1时,电流表读数I1=0.2 A;当只闭合S2时,电流表读数I2=0.3 A,把电源按图甲中的等效方法处理.求电源的电压U和电阻r.
5.(2011年安徽)实验室有一种小量程的电流表叫毫安表,用符号mA表示,进行某些测量时,其电阻不可忽略.在电路中,可以把毫安表看成一个定值电阻,通过它的电流可以从表盘上读出.利用图示电路可以测量一个毫安表的电阻,电源的电阻不计,R1=140 Ω,R2=60 Ω.当开关S1闭合、S2断开时,毫安表的读数为6 mA;当S1、S2均闭合时,毫安表的读数为8 mA.求毫安表的电阻RA和电源的电压U.
6.(2012年安徽)有一种装饰用的小彩灯,如图7(a)所示,它的内部是由一个定值电阻与灯丝并联而成,等效电路如图7(b)所示.已知灯丝的电阻R1=10 Ω,定值电阻R2=1000 Ω.
(1)求这个小彩灯的电阻.(结果保留一位小数)
(2)若将一个小彩灯接在电压为1.5 V的电源两端,求通过灯丝R1的电流大小.
(3)如图7(c)所示,将数十个小彩灯串联后接在电压为U的电源两端,均正常发光(图中只画出3个,其他未画出).若其中一个灯的灯丝断了,其他小彩灯的亮度如何变化?写出你的判断依据.
(1)求电路中的电流大小.
(2)求待测电阻Rx的阻值.
多年来我一直从事物理教育工作,我认为让学生学好物理并不是最终目的,让学生喜欢上物理才是关键;高分不是关键,高能才是目的。这些年我一直致力于培养优秀学生,并努力探索培养物理优秀学生的一些定性的规律性的东西。目前一些学生家长及学校老师认为要培养优秀的学生,主要靠的是个别辅导及课外小组的研究活动,与课堂教学并无多大关系。我认为这种观点是片面的。实际上一切的研究活动都是以课堂教学为基础的,所以对于课堂教学教师一定要尽心尽力做到最好。比如学生学习物理的时候,首先接触到的就是物理定律,所以我们一定要首先搞好物理定律的教学。物理定律是我们以后做题、实验、推理的主要依据。教学物理定律,不能只是简单地依靠课本,课本上的知识往往比较注重结果,每一个物理定律的成立都有着一个复杂而漫长的过程。我们应该多讲解一些这个定律成立的路程,以及成立的依据,这样学生们会觉得这一个物理定律是活生生的,掌握和应用起来都会更加得心应手。学生掌握了这一物理定律就可以自如运用,能够在实验与试题中应用以后,我们就要引导学生思索这一物理定律之所以成功的原因。它之所以能够确立起来,其中一定有着恰当的思维和推理方式,还有比较合理科学的探究方式,这种探究精神的学习才是最为重要的,才是物理学科教研活动中最重要的东西。这可以说是物理教学甚至是一切的学习活动中最根本的东西。
比如学生在学习电学当中最著名的欧姆定律这一物理定律时,预习以后会觉得欧姆定律非常简单,仅仅认为就是研究通过导体的电流与导体两端的电压之间的关系而已,没有什么困难,不就是运用一定的实验器材,电压表电流表可变电阻器、电源、导线若干、连接一个恰当的电路就可以了吗?当然以一个现代的学生看一切都在情理之中,没有非议。可是我给他们的讲解是,在欧姆那个时代,不但没有电流表、电压表之类的仪器,而且连电压、电流、电阻的定义和单位都没有,欧姆在当时面临的困难是我们无法想象的。他到底是通过什么样的方式,经过什么样的思索获得这一物理定律的呢?这个时候学生的兴趣就被调动起来了。在学习欧姆定律诞生的过程时,我通过电脑多媒体教室等先进的教学设施,大量搜集演示各种可能的实验过程。在最后阶段我根据欧姆的实验方式,简单介绍了可以用图线探究新规律的方式。其实物理定律的教学与学习并不是我们想象的那么简单的,如果记住物理定律只是学会了皮毛而已,能够运用也只不过是为了取得高分,我们一定要让学生们学会思考、学会探究,这种学习精神是物理学习中最为宝贵的,有了这种探究精神就可以不断探索大自然的奥秘。
我听过这样一个笑话:有一位老师在参观一所美国的学校以后对校长说:能否给我们一套你们的教材,以便我进一步了解美国课程的情况。当时校长很为难,没有马上回答。那位老师觉得这校长挺小气的,几本教材还舍不得。可是过了两个星期,那校长突然打来电话说:“教材给你搞到了,马上送去。”结果来的是一个货运卡车,一共10大箱教材———从出版社直接运来的。里面不仅有学生和教师用书,还有光盘和图片等。这时,这位老师才知道为什么那位校长当时没有马上答应。原来对于美国教师而言,一套教材意味着所有的教学用书和教学辅助资料。这是价值上千美元的财产,没准儿经过学区董事会决议才能定。由此可以看出,我国的教育和美国的教育确实有很大区别,单单从观念上来说也是有很大不同的。我们在备课的过程中,一定要把眼光放宽一些,深挖教学资源的潜力,运用优质的教学资源、参考补充。不能仅仅依靠一本教科书和教材,否则太狭隘、太片面。要想让学生学好,我们一定要多参考多学习,一定要让学生学好物理,学会探究性学习。
掌握了非常重要的物理定律之后,我们可以运用定律进行做题和实验探究活动。我们还要注重例题教学,开拓学生的思路,让学生们多多思考,多想解题方法。我们在上例题课的时候,要在重点题型上多做分析,在学生悟不出、想不出的时候,要在物理模型物理原理上多做分析下工夫,教给学生针对研究的问题应用物理模型和实验解决。
学习一定的物理知识做题、应考只是简单片面地学习,尽管这是非常实用的,是学生们在求学路上重视的,但是教师一定不能这样,不能把应考作为目的,而要让学生们爱上物理,具有探索物理教育的浓厚兴趣,对探索过程掌握一定的思维方式与探究方法。这是一个充满乐趣的学习过程,兴趣是最好的老师,有了兴趣,学生都会学好物理。
【关键词】初中物理;教学方式;研究
物理作为初中生必学的自然学科,有着其自身独特的科学性,物理课程给学生提供了了解自然规律的平台,并且通过物理课程的学习还可以增加学生的见解,帮助他们熟悉自然界中某些事物发展的本质,并理解一些现象的科学内涵(例如雷电的形成、电流的形成、人体的静电现象等)。正是因为物理严谨的科学性,使学生们接触它的时候也带来了一些困难,比如对有些现象的解释太抽象,并且在传统的物理教学模式中,都是以老师授课为主,老师占据了课堂的主体,只一味的向同学们简单的传授课本上的知识,忽略了课堂的灵活性,导致初中物理的教学方式存在较大漏洞。因此,借着新课改和素质教育的平台,老师应该在物理教学的课堂中尝试新的教学方法。
1.结合案例分析物理教学中存在的一些问题
1.1案例一——力学
力学是初中物理课程中最基本的章节,它是带领学生走进物理世界的开篇之章,因此力学知识授课的好坏直接影响到学生对这门课程的认识,也会奠定学生们对物理印象基础。在我国几乎所有课程的教学模式都是以老师讲课为主,学生听课为辅,物理老师在讲授力学这一章时也是这样,缺乏和学生的交流,由于学生在课堂上发挥不了主体作用,并且物理是一门相当乏味的自然科学学科,因此,许多学生在接收物理知识时都存有被动心理,有的也只是为了完成学业的需要,并没有真正的去好好掌握。
1.2案例二——欧姆定律
初中物理课程中,必不可少的一章就是《欧姆定律》,它作为初中物理课程中最基础的知识章节,影响着许许多多初学者对物理课程的印象以及日后对学习物理的兴趣培养,因此,作为一名初中物理老师,在讲授该章节时需要注意的问题有很多,而不是一股脑的把所有知识概念都讲完。
在传统的授课方式中,物理老师在讲授这一节时一般都是先把需要解释的概念给学生讲解一下,然后把这一章节涉及到的公式(主要是I=U/R)在例题中给同学们讲解。这种授课方式如果不是天生对物理充满兴趣的人在听起来时都会觉得很无聊。这就直接导致了许多学生在学习这一章时上课不认真听讲,老师留的作业题也是抄别人的,使教学的效果很不理想,教学任务也几乎不能按时完成。
1.3案例三——物理实验课
物理实验课是带领学生走入物理世界最直接、最有效的方法,然而由于教学资金的缺乏,许多初中学校根本就没有开设这一门课程,或者是开设了这一门课程,却因为缺乏实验道具和器材,而从未真正上过。这种教学漏洞的出现,损失了教育学生学习物理的最好机会,由于物理知识大多数都十分抽象,初中生基本上无法从理论课上真正搞懂那些知识,而又没有最直观的教学实验来演示,错失了引导学生学习物理的最佳机会。
2.解决上述问题的有效措施
2.1消除力学知识的学习障碍
由于力学知识是物理课程最基本的入门知识,因此学好它对学好物理课程会打下良好的基础。初中是一个人学生生涯中最容易对事物充满好奇的时间段,教师要充分的利用学生的好奇心把他们引入物理的世界。最有效的方法就是让学生成为课堂的主体,允许学生在课堂上发问,增加师生之间的交流,建立良好的师生关系,营造良好的课堂氛围。例如教师在讲解牛顿第一定律时可以在上课时带一个苹果,让学生们在课堂上真实的体验万有引力;在讲授自由落体的知识时,可以让同学们在课堂上进行实验,用自己的笔、纸片等来感受自由落体的妙处;在讲力是相互的这一章节时,老师可以让同学们自己报名来前台互相感受一下;在讲摩擦力时借助实验道具在课堂上给同学们演示等。
2.2学习欧姆定律的有效途径
其实要想有效的学习欧姆定律,在老师授完理论课的基础上最有效的方式就是开设这一章节的实验课。欧姆定律这一章的主要内容包括:欧姆定律并不适用于所有物体、导体的电阻不是一成不变的、串并联电路欧姆定律的推广式不同。
这些有关电路的问题在实际的课堂讲解上是十分抽象的,教师只有亲自带领学生,让学生们在实验课中自己动手,体验欧姆定律的实验表现,才能使他们把这些知识真正掌握,否则即使他们掌握了理论要点,也无法真正的与实际相结合。
2.3充分借助多媒体资源
其实以上方法适用于所有物理章节的学习,实验课是物理教学中的重点课程不能忽视。随着科技的发达,多媒体教学方式也逐渐引入了物理教学的课堂,多媒体教学方式的实施,给学生们带来了一种学习知识的新鲜感,PPT上鲜活的文字、图片以及教学视频等内容增加了物理教学的趣味性,也增加了学生们对物理课程的兴趣。因此在初中物理的教学中要充分借助多媒体资源使抽象的物理知识在多媒体中得以具象化。
此外,改变教学最根本的方式是增加教师授课的趣味性,一个幽默的物理教师和一个死板的物理教师教学的效果是完全不一样的,因此,要改变教学方式还需要教师从自身寻找问题,好的教学效果需要学生和老师共同完成。
作为一名初中物理老师,不仅要把知识完整的传授给学生,还要让他们能够接受并且消化成为自己的东西。随着国家经济水平的提高和教学方式的改进,多媒体教学的方式逐渐走进了千千万万的大中小学校,因此,物理老师可以充分借助多媒体的力量来使枯燥的物理知识多彩化。此外物理课程中还应该多安排一些实验课程,让同学们通过自己的亲身体验来感受物理世界的多姿多彩,培养他们不断探索科学的精神,培养他们对物理课程的兴趣。
【参考文献】
[1]张红岩.《新课程理念下的初中物理教学案例与分析》.教学实践,2012
[2]代卫建.《初中物理教学中加强学生实验探究技能的培养》.新课程·中学,2010年9月8日
一、两表的变化
例1 如图1中电源电压保持不变,R2为定值电阻。开关S闭合后,以下说法正确的是( )。
A. 滑片P向右移动,表A示数变小,表V示数变小
B. 滑片P向右移动,表A示数变大,表V示数变大
C. 滑片P向左移动,表A示数变小,表V示数变大
D. 滑片P向左移动,表A示数变大,表V示数变小
解析:滑片P向右移动时,滑动变阻器R1的阻值变大,电路中的总电阻变大,电源电压不变,根据公式I=■可知,电路中的电流变小,R2的阻值不变,由U2=I2R2可知这时R2两端的电压变小。则电流表、电压表的示数均变小。同理,若滑片P向左移动,电流表、电压表的示数均变大。故正确选项为A。
答案:A
点拨:本题考查了同学们对电路电阻发生变化时,相应电表示数变化对应关系的掌握程度,并能熟练运用欧姆定律解决问题。这一考点是中考考查频率最高的考点之一。电路中电表的示数变化问题主要有两种类型:一类是由于开关的断开或闭合,引起电路中各物理量的变化;另一类是由于变阻器滑片的移动,引起电路中各物理量的变化。这类问题的解题思路应先认清电路的连接形式,然后分清电流表和电压表在测谁的电流和电压,再根据电路总电阻的变化,运用欧姆定律和串、并联电路的特点,来分析电流表和电压表示数的变化。
二、开关与电路变化
例2 如图2 所示电路,电源电压恒定不变,R1、R2为两个定值电阻,其阻值不随温度变化。当闭合开关S1,断开开关S2、S3时,电流表的示数为3A;当闭合开关S1和S2,断开开关S3时,电流表的示数为5A;当闭合开关S3,断开S1、S2时,电路的总电阻为R3,则R1与R3之比为( ?摇)。
A. 5∶2?摇 B. 2∶5
C. 5∶3 D. 3∶5
解析:当闭合开关S1,断开开关S2、S3时,只有电阻R1接在电源的两端,电流为3A,则R1=■;闭合开关S1和S2,断开开关S3时,R1与R3并联,故通过R2的电流I2=I-I1=5A-3A=2A,R2=■=■。当闭合开关S3,断开S1、S2时,R1与R2串联,R3=R1+R2=■+■=■。所以R1 ∶ R3=■ ∶ ■=2 ∶ 5。
答案:B
点拨:开关在电路中的作用,除使整个电路接通或断开外,还可以改变电路结构和使部分电路形成短路。本题的三个开关处在不同状态时,形成了三个不同的电路:①只有R1接在电路中;②R1与R2并联接在电路中;③R1与R2串联接在电路中。只有根据题意,认清电路结构,才能运用串、并联电路的规律和欧姆定律解题。
三、实验探究
例3 要测出一个未知电阻Rx的阻值。现有量程适当的电压表、电流表各一只,已知阻值为R0的电阻一只,以及电源、若干开关和导线。请根据以下要求设计两种测量Rx阻值的方法。要求:
(1)电流表、电压表、已知阻值的电阻R0三个器材,每次只能选用两个;
(2)测量器材在一种方法中可以使用两次(即可以测出电路中两个不同部分的值);
(3)将实验电路图、测量的物理量及RX的表达式分别填入下表。
解析:要测出Rx的阻值,由公式Rx=■知,必须设法直接或间接测出Ux、Ix。
方法一:电路如图3所示,闭合开关S,测出Rx两端电压Ux和通过Ix的电流Ix,则Rx=■。
方法二:电路如图4所示,闭合开关S,用电压表分别测出RX两端电压Ux和R0两端电压U0,则Rx=■R0。
点拨:这是一道测未知电阻的电路设计题,此题解法较多,要求同学们根据欧姆定律及串、并联电路的特点,进行电路设计。这类考题考查的知识面大,层次也深,不但实验的基本项目要考查,而且还要考虑器材的规格和性能以及在实验中起的主要作用,有实验电路图或实物图的连接、电路故障的判断等,实验中往往同时使用电学的三大仪器——电流表、电压表和滑动变阻器。因此是近几年各地中考的热点,考查的重中之重,出题形式也灵活多样。
四、综合应用
例4 小雯设计了一个测量物体重力的“托盘秤”,如图5所示是原理示意图,其中的托盘用来放置被测物体,OBA是可绕O点转动的杠杆,R1是压力传感器(其电阻值会随所受压力大小而变化,变化关系如下表),R0为定值电阻,为显示重力大小的仪表(实质是一个量程为0~3 V的电压表)。已知OB ∶ OA=1 ∶ 2,R0=100 Ω,电源电压恒为3 V(忽略托盘、杠杆及压杆的重力)。
(1)托盘上没放物体时,压力传感器R1的电阻值是?摇?摇 ?摇?摇Ω。
(2)当托盘上放被测物体时,电压表的示数如图6所示,则此时压力传感器R1上的电压是多少?
(3)第(2)题中被测物体的重力是多少?
解析:(1)由表中压力与电阻的关系可知,当托盘上没放物体,即压力为0时,R1的电阻值是300 Ω。
(2)由图可知,R0和R1串联,电压表显示加在R0两端的电压U0,根据串联电路的电压关系知,加在R1两端的电压为:U1=U-U0=3 V-2 V=1 V。
(3)根据串联电路的电流规律及欧姆定律,I1=I0=U0/R0=2 V/100 Ω=0?郾02 A,R1=U1/I1=1V/0?郾02 A=50 Ω
查表得:F=250 N
由杠杆平衡条件可知GlOB=FlOA
G=■=■=500 N
关键词:物理;规律教学;思维
物理规律(包括定律、定理、原理、公式等)反映了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律,反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系,揭示了物理事物本质属性之间的内在联系,是物理学科结构的核心。整个中学物理是以为数不多的基本概念和基本规律为主干的一个完整体系,物理基本概念是基石,基本规律是中心,基本方法是纽带。要使学生掌握学科的基本结构,就必须让学生学好基本规律。
纵观整个初中物理,可以将物理规律分为以下三类:
1.实验规律
物理学中的很多规律都是在观察和实验的基础上,通过分析归纳总结出来的。我们把它们叫做实验规律。如杠杠平衡原理、欧姆定律、阿基米德原理等。
2.理想规律
有些物理规律不能直接用实验来证明,但是具有足够数量的经验事实。如果把这些经验事实进行整理分析,抓住主要因素,忽略次要因素,推理到理想的情况下,总结出来的规律,这样的规律我们把它叫做理想规律,如牛顿第一定律、真空不能传声等。
3.理论规律
有些物理规律是以已知的事实为根据,通过推理总结出来的,我们把它叫做理论规律。如并联电路中电阻大小的计算等。
怎样才能搞好规律教学呢?
1 联系新旧知识、收集事实依据,学会研究物理规律的方法
物理规律本身反映了物理现象中的相互联系、因果关系和有关物理量间的严格数量关系。因此在物理规律的教学中必须将原来分散学习的有关概念综合起来。只有用联系的观点来引导学生研究新课题提出新问题才能激发学生新的求知欲与新的兴趣。另一方面物理规律本身总是以一定的物理事实为依据的。因此学生学习物理规律也必须在认识、分析和研究有关的物理事实的基础上来进行。尤其是初中学生他们的抽象思维能力不强理解和掌握物理规律更需要有充分的感性材料为基础。
2 建立思维方法,理解物理规律
初中阶段所研究的物理规律一般着重于用文字语言加以表达即用一段话把某一规律的物理意义表述出来,有些规律还用公式加以表达。对于物理规律的文字表述要认真加以分析,使学生真正理解它的含义而不是让学生去死记结论。例如牛顿第一定律这一理想规律的教学就可采用“合理推理法”,即在实验的基础上进行推理想象,由有摩擦的情况推想到无摩擦时的运动情况,最后把这一规律的内容表述出来。在理解时要弄清定律的条件是“物体没有受到外力作用”。还要正确理解“或”这个字的含义,“或”不是指物体有时保持匀速直线运动状态有时保持静止状态,而是指如果物体原来是静止它就保持静止状态,如果物体原来是运动的它就保持匀速直线运动状态;许多理论物理规律的内容可以用数学形式表达出来就是公式。要使学生从物理意义上去理解公式中所表示的物理量之间的数量关系而不能从纯数学的角度加以理解。例如:对于欧姆定律的表达式应当使学生理解这一公式表达了电流的强弱决定于加在导体两端电压的大小和导体本身电阻的大小,即某段电路中电流的大小与这段电路两端的电压成正比与这段电路中的电阻成反比,公式中的I、U、R三个物理量是对同一段电路而言的。把公式进行变换得到电阻的定义式R=U/I。如果不理解公式的物理意义就可能得出“电阻与电压成正比”这一错误的结论。
3 明确物理规律的适用条件和范围
每一个物理规律都是在一定的条件下反映某个物理现象或物理过程的变化规律,而规律的成立是有条件的。因此每一规律的适用条件和范围也是一定的。学生只有明确规律的适用条件和范围才能正确地运用规律来解决问题才能避免乱用规律、乱套公式的现象。例如,欧姆定律I=U/R,适用于金属导体,不适用于高电压的液体导电,不适用于气体导电,不适用于含源电路或含有非线性元件的电路。而且I、U、R必须是同一段电路上的三个物理量。
4 认清关系,加以区别
物理规律总是与许多物理概念紧密联系在一起的,与某些物理规律也是互相关联的,应当使学生把物理规律与同它相关的物理概念和物理规律之间的关系搞清楚。如:牛顿第一定律与物体的惯性虽有联系但二者有本质的区别不能混为一谈。在教学中经常发现学生把惯性与运动状态等同起来,把物体不受外力作用保持原来的运动状态说成是“保持物体的惯性”。我们知道惯性是物体的固有属性,物体无论是静止还是运动、是否受力,任何时候都有惯性。而牛顿第一定律是一个反映这些客观事实的物理规律,两者不能混为一谈。
5 联系实际应用,掌握物理规律
知识目标
1.巩固串联电路的电流和电压特点.
2.理解串联电路的等效电阻和计算公式.
3.会用公式进行简单计算.
能力目标
1.培养学生逻辑推理能力和研究问题的方法.
2.培养学生理论联系实际的能力.
情感目标
激发学生兴趣及严谨的科学态度,加强思想品德教育.
教学建议
教材分析
本节从解决两只5Ω的定值电阻如何得到一个10Ω的电阻入手引入课题,从实验得出结论.串联电路总电阻的计算公式是本节的重点,用等效的观点分析串联电路是本书的难点,协调好实验法和理论推导法的关系是本书教学的关键.
教法建议
本节拟采用猜想、实验和理论证明相结合的方式进行学习.
实验法和理论推导法并举,不仅可以使学生对串联电路的总电阻的认识更充分一些,而且能使学生对欧姆定律和伏安法测电阻的理解深刻一些.
由于实验法放在理论推导法之前,因此该实验就属于探索性实验,是伏安法测电阻的继续.对于理论推导法,应先明确两点:一是串联电路电流和电压的特点.二是对欧姆定律的应用范围要从一个导体扩展到几个导体(或某段电路)计算串联电路的电流、电压和电阻时,常出现一个“总”字,对“总”字不能单纯理解总和,而是“总代替”,即“等效”性,用等效观点处理问题常使电路变成简单电路.
教学设计方案
1.引入课题
复习巩固,要求学生思考,计算回答
如图所示,已知,电流表的示数为1A,那么
电流表的示数是多少?
电压表的示数是多少?
电压表的示数是多少?
电压表V的示数是多少?
通过这道题目,使学生回忆并答出串联电路中电流、电压的关系
(1)串联电路中各处的电流相等.
(2)串联电路两端的总电压等于各支路两端的电压之和.
在实际电路中通常有几个或多个导体组成电路,几个导体串联以后总电阻是多少?与分电阻有什么关系?例如在修理某电子仪器时,需要一个10的电阻,但不巧手边没有这种规格的电阻,而只有一些5的电阻,那么可不可以把几个5的电阻合起来代替10的电阻呢?
电阻的串联知识可以帮助我们解决这个问题.
2.串联电阻实验
让学生确认待测串联的三个电阻的阻值,然后通过实验加以验证.指导学生实验.按图所示,连接电路,首先将电阻串联入电路,调节滑动变阻器使电压表的读数为一整数(如3V),电流表的读数为0.6A,根据伏安法测出.
然后分别用代替,分别测出.
将与串联起来接在电路的a、b两点之间,提示学生,把已串联的电阻与当作一个整体(一个电阻)闭合开关,调节滑动变阻器使电压示数为一整数(如3V)电流表此时读数为0.2A,根据伏安法测出总电阻.
引导学生比较测量结果得出总电阻与、的关系.
再串入电阻,把已串联的电阻当作一个整体,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为一整数(如3V)电流表此时示数为0.1A,根据伏安法测出总电阻.
引导学生比较测量结果,得出总电阻与的关系:.
3.应用欧姆定律推导串联电路的总电阻与分电阻的关系:
作图并从欧姆定律分别求得
在串联电路中
所以
这表明串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和.
4.运用公式进行简单计算
例一把的电阻与的电阻串联起来接在6V的电源上,求这串联
电路中的电流
让学生仔细读题,根据题意画出电路图并标出已知量的符号及数值,未知量的符号.
引导学生找出求电路中电流的三种方法
(1)(2)(3)
经比较得出第(3)种方法简便,找学生回答出串联电路的电阻计算
解题过程
已知V,求I
解
根据得
答这个串联电路中的电流为0.3A.
强调欧姆定律中的I、U、R必须对应同一段电路.
例二有一小灯泡,它正常发光时灯丝电阻为8.3,两端电压为2.5V.如果我们只有电压为6V的电源,要使灯泡正常工作,需要串联一个多大的电阻?
让学生根据题意画出电路图,并标明已知量的符号及数值,未知量的符号.
引导学生分析得出
(1)这盏灯正常工作时两端电压只许是2.5V,而电源电压是6V,那么串联的电阻要分担的电压为
(2)的大小根据欧姆定律求出
(3)因为与串联,通过的电流与通过的电流相等.
(4)通过的电流根据求出.
解题过程
已知,求
解电阻两端电压为
电路中的电流为
1 与牛顿运动定律相关的图象问题
1.1 图象用于规律探究
探究“加速度与力、质量的关系”,最后的数据处理和规律的得到就是借助于图象进行分析的,尤其是“加速度与质量的关系”,学生很难直接从数据上看出两者成反比关系,不过当作出如图1所示的a-m函数图象时,学生从经验出发很容易猜测其是双曲线,继而猜测是反比,是不是呢?再进一步变化坐标,作出如图2所示的a-1[]m图象,得到一条过原点的直线,归纳出结论:得到当合力一定时,加速度与质量成反比的结论.
1.2 提取图象信息解运动学问题
从图象中找出解题信息,把图象与物理图景相联系,应用牛顿运动定律及其相关知识解答.
1.3 借助于v-t图象切线斜率的变化比较加速度
x-t图象切线的斜率表示瞬时速度,同样可以推理得v-t图象切线的斜率能表示加速度a,切线斜率的变化可以反映加速度大小的改变.
例2 木块A、B质量相同,现用一轻弹簧将两者连接置于光滑的水平面上,开始时弹簧长度为原长,如图4所示,现给A施加一水平恒力F,弹簧第一次被压缩至最短的过程中,有一个时刻A、B速度相同,试分析此时A、B的加速度谁比较大?
解析 在弹簧压缩过程中,隔离A、B进行受力分析,对A有:F-kx=maA,弹簧形变量变大,A做加速度减小的加速运动;对B有:kx=maB,B做加速度增大的加速运动.接着定性画出A、B运动的v-t图象如图5所示,交点为C表示两者速度相同,直观地呈现该处B切线的斜率大于A的斜率,即aB>aA.[HJ1.5mm]
2 电路中的图象问题
2.1 U-I图象问题
导体的伏安特性曲线能直观的体现导体电流随所加电压的变化关系.线性元件对应的伏安特性曲线是斜直线,直线的斜率k=I/U,物理意义是电阻的倒数.对于非线性元件来说,伏安特性曲线是曲线,任意一点对应坐标的比值k=I/U,物理意义也是电阻的倒数.计算阻值时两者有很大的区别.但任意一点对应坐标的乘积P=UI的物理意义是元件的实际功率,这个结论对两种元件都适用.
电源的路端电压与干路电流的关系图象也是考查的重点.根据闭合电路欧姆定律的变形式:E=U+Ir,可得出路端电压与电流的关系式为:U=E-Ir.作出此图象可以得出是一个一次函数的图象.斜率物理意义k=-r,纵截距的物理意义b=E.
[TP9GW879.TIF,Y#]
例3 小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图6所示,P为图线上一点,PN为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法中正确的是
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1[]I2
C.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1[]I2-I1
D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积
解析 坐标的比值等于电阻的倒数,所以A选项正确,B选项正确.因为是非线性元件,欧姆定律不再适用,所以不能用切线的斜率等于电阻,C选项错误.坐标的乘积代表实际功率D正确.
点评 本题即为伏安特性曲线的数形结合考查,根据R=U1[]I2,得出图象上点的坐标比值为电阻倒数,根据P=UI得出图象上点的坐标的乘积为实际功率.
2.2 闭合电路中的常见的功率的图象问题
闭合电路中经常遇到的三个功率:电源总功率P=EI,电源的输出功率P=EI-I2r,电源的内热功率:P=I2r.
例4 某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上,[TP9GW880.TIF,Y#]如图7中的a、b、c所示,根据图线可知
A.反映Pr变化的图线是c
B.电源电动势为8 V
C.电源内阻为2 Ω
D.当电流为0.5 A时,外电路的 [LL]电阻为6 Ω
解析 a为P总-I关系图象,根据P=EI,可得E=4 V,b为P出-I关系图象根据P=EI-I2r,可得r=2 Ω;c为Pr-I关系图象.再根据闭合电路欧姆定律可得R=6 Ω,正确答案:A、C、D.
点评 根据图象和表达式的数形结合,待定系数法可以求出电源的电动势和内阻结合闭合电路欧姆定律求出外电阻的大小.
2.3 电源电动势和内阻测定的常见图象问题
测量电源电动势和内阻的常见方法有三种:U-I法,I-R法,U-R法,三种方法都是围绕闭合电路欧姆定律的表达式来的.在研究图象问题上却是有所不同,斜率和截距的物理意义大不一样,需要我们数形结合明确各自的含义.