时间:2023-07-13 17:23:29
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篇欧姆定律知识总结,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。

本节内容前承电路、电压、电阻及电流表、电压表的使用,是前面电学知识的聚焦;后启电功、电功率,并为高中阶段学习闭合电路的欧姆定律、电磁感应定律、交流电等内容做了铺垫。甚至于对学生将来参加生产劳动也有指导作用,即使在电工技术电子专业等学习中,欧姆定律同样是必不可少的基础知识,其研究方法──控制变量法是学习关于电阻大小影响因素的研究方法的延续,是物理问题研究思想的再次体现。
二、学习任务分析
本节重点是欧姆定律的内容和公式。通过实验探究,归纳总结出欧姆定律,让学生领悟科学探究的方法,体验科学探究的乐趣,形成尊重事实、探究真理的科学态度,培养学生分析解决问题的能力;理解欧姆定律中电流I、电压U、电阻R的同一性是本节难点,在探究过程中通过适时引导、恰当点拨,利用实物电路使学生达到理解欧姆定律的目的。
三、学习者分析
学习了电路基础知识,学生产生了浓厚的兴趣,多数学生能正确连接电路元件,正确使用电流表、电压表和滑动变阻器,对于控制变量的研究方法也有所了解。学生有较强的好奇心和求知欲,他们渴望自己动手进行科学探究,体验成功的乐趣,但对于U、I、R三者关系知之甚少,规律性知识的概括往往以偏概全。他们的思维方式逐步由形象思维向抽象思维过渡,教学中让学生自主设计研究问题的方案,是发展学生思维的有效途径。
四、教学目标
⑴知识与技能
会用实验的方法探究电流与电压、电阻的关系;
理解欧姆定律的内容、公式;
培养学生的观察、实验能力和分析概括能力。
⑵过程与方法
通过实验探究学习研究物理问题常用的方法──控制变量法。
⑶情感、态度与价值观
通过探究过程,激发学生的学习兴趣。培养学生实事求是的科学态度;认真谨慎的学习习惯。
重点:欧姆定律的内容和公式;
通过实验使学生知道导体中电流与电压、电阻的关系。
难点:理解欧姆定律的内容;
弄清变形公式的含义。
五、教法设计
依据本节课的知识特点、教学目标和学生实际,确定本节主要采用实验探究法。把学生视为学习的主人,教师当好学习的组织者和引导者。探究式学习可以激活学生已有的知识,在探究新问题时使知识活化、重组,形成知识结构并向能力转化;让学生体会科学发现的全过程,从中感悟科学思想和科学方法。
六、教学准备
《欧姆定律》一课,学生在初中阶段已经学过,高中必修本(下册)安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基本研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法——列表对比法和图象法;再次领会定义物理量的一种常用方法——比值法.这就决定了本节课的教学目的和教学要求.这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法.
本节课在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础.本节课分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用.因此也可以说,本节课是后续课程的知识准备阶段.
通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用.
本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析.这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础.
本节课的难点是电阻的定义及其物理意义.尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏.从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度.对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从数学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义.有些学生常将两种表达式相混,对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清,要注意提醒和纠正.
根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式综合教学法.教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动.在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行大面积课堂提问,让学生充分发表意见.这样既有利于化解难点,也有利于充分发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃.
通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实际操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律.同时要让学生知道,物理规律必须经过实验的检验,不能任意外推,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯.
为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:1.在引入新课提出课题后,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用.2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答.这样使他们既巩固了实验知识,也调动他们尽早投入积极参与.3.在进行演示实验时可请两位同学上台协助,同时让其余同学注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考.4.在用列表对比法对实验数据进行分析后,提出下面的问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识.到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨.5.在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义.此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨.此处节奏应放慢,可提请学生回答或展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出实验结论的基础上,进一步总结出欧姆定律,这实际上是认识上的又一次升华.要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力.教师重申时语气要加重,不能轻描淡写.要随即强调欧姆定律是实验定律,必有一定的适用范围,不能任意外推.7.为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习,达到巩固之目的.然后结合课本练习题,熟悉欧姆定律的应用,但占时不宜过长,以免冲淡前面主题.
1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍.
2.注意正确规范地进行演示操作,数据不能虚假拼凑.
3.注意演示实验的可视度.可预先制作电路板,演示时注意位置要加高.有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上,使全体学生都能清晰地看见.
4.定义电阻及总结欧姆定律时,要注意层次清楚,避免节奏混乱.可把电阻的概念及定义在归纳实验结论时提出,而欧姆定律在归纳完实验结论后总结.这样学生就不易将二者混淆.
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.
关健词:电压表;电流表;电阻;滑动变阻器
中图分类号:G633.7 文献标识码:B文章编号:1672-1578(2014)09-0227-01
测量电阻是初中物理教学最重要的内容之一,也是考察学生能力的热点命题之一。伏安法测电阻就是用一个电压表和一个电流表来测量待测电阻,因为电压表也叫伏特表,电流表也叫安培表,因此,用电压表和电流表测电阻的方法就叫伏安法测电阻。它的具体方法是:用电流表测量出通过待测电阻Rx的电流I,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压U,则可以根据欧姆定律的变形公式R=U/I求出待测电阻的阻值RX 。通过对各省市中考试题的分析可以发现,测量电阻除了用伏安法来考查外更多的是利用伏安法衍生出来的其他测量电阻的原理和方法,常见为单表(只用电流表或电压表)测电阻,它们可以考查学生综合运用欧姆定律,串联、并联电路知识的能力。以下是笔者对初中物理人教版中常用到的几种单表测电阻的方法进行梳理。
1.安阻法测电阻
安阻法测电阻是指用电流表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。利用的是欧姆定律和并联电路中的电压关系知识。如图1所示是安阻法测电阻的基本电路图,图中,我们先闭合S1,断开S2记下电流表的示数为I1;然后我们再闭合S2,断开S1记下电流表的示数为I2,然后根据并联电路中各支路两端的电压相等以及欧姆定律有: U0=UX即: I1RX = I2R0所以RX= I2R0/ I1根据这种方法可以延伸以下的情况:1.1 电路图:图2
测量方法:
①S1合,S2开测出电流表的示数为I1;②S1 、S2闭合,测出电流表的示数为I2;③Rx=(I2-I1)Ro / I1
图1图2图3
1.2 电路图:图3
测量方法:
①S1合,S2打开测出电流表的示数为I1;
②S1、S2闭合,测出电流表的示数为I2;
③Rx=I1Ro/(I2-I1)
图4图5
1.3 电路图:图4
测量方法:
①S接a时电流表示数为Ia;②S接b时电流表示数为Ib
③Rx=IaRo /Ib
4、电路图:图5
测量方法:
①S1、S2闭合电流表示数为I1
②S1闭合,S2断开电流表的示数为I2
③则Rx=I2Ro /(I1-I2)
对于以上安阻法测电阻,可以归纳为利用并联电路中各支路两端的电压相等或利用电源电压不变作为恒量,然后利用欧姆定律知识列一元一次方程,求待测电阻的。
2.伏阻法测电阻
伏阻法测电阻是指用电压表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。利用的是欧姆定律和串联电路中的电流关系的知识。
如图6所示就是伏欧法测电阻的原理图,在图中, 我们让S先接时a处,记下电压表的示数为Ua,接着让S接时b,记下电压表的示数为Ub ,根据串联电路中电流处处相等以及欧姆定律有: Ub/ Ro=( Ua-Ub)/ Rx ,所以Rx=(Ua-Ub)R0/Ub
图7图8图9
根据这种方法可以延伸到以下的情况:
2.1 电路图:图7
测量方法:
①S1、S2闭合,电压表的示数为U1
②S1闭合,S2断开电压表的示数为U2
③则Rx=(U1- U2)R0/U2
2.2 电路图:图8
测量方法:
①S1、S2闭合,电压表的示数为U1
②S1闭合,S2断开电压表的示数为U2
③则Rx= U2R0/( U1-U2)
对以上伏阻法测电阻,可以归纳为利用串联电路中电流处处都相等作恒量,然后利用电源电压不变特点及欧姆定律知识列一元一次方程,求待测电阻的。
3.利用单表(电压表或电流表)和滑动变阻器测量待测电阻阻值
3.1 电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值,如图10所示, 当滑动变阻器的滑片滑至a端时,用电压表测量出电源的电压Ua,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电压表测量出Rx两端的电压Ub,利用串联电路的电流关系以及串联分压原理,我们可以得到:Ub/Rx=(Ua-Ub)/R0 ,所以Rx= UbR0/(Ua-Ub)
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
[关键词]:欧姆定律;物理结论;表述;形成过程
中图分类号:G4
物理结论常用的表达方式有:文字叙述、数学语言表达、特定表示法,初中物理中以文字叙述最为常见。物理结论的表述要求科学、准确,同时必须注意结论的严密性和逻辑性。物理结论的形成通常建立在数据分析和因果关系分析,这两种关系的分析一般采用控制变量的研究方法,如果能知道一个现象的发生是由于某个原因引起的,又能从该现象和某原因之间所存在的数量关系中找出规律,只要把这两个方面概括起来进行描述,就很容易得出实验结论。下面结合欧姆定律的形成和理解,就同学们表述物理结论时出现的错误,谈谈物理结论的准确表述及形成过程。
欧姆定律这一基本规律,是初中电学知识的基础和重点,可以说它是解决电学问题的一把金钥匙。它揭示了电流、电压、电阻三者之间的定量关系,是利用控制变量法在实验的基础上归纳总结出来的。即控制电阻不变,得到通过导体中的电流跟导体两端的电压成正比;控制导体两端的电压不变,得到通过导体中的电流跟导体的电阻成反比。教材(北师大版九年级物理教材)中表述为:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。它的表达式为:,表示导体中的电流的大小取决于这段导体两端的电压和这段导体的电阻,当导体两端的电压(U)或导体本身的电阻(R)变化时,通过导体的电流(I)将发生相应的变化。其中电流(I)、电压(U)、电阻(R) 这三个物理量必须是对应于同一导体(或同一段电路)在同一时刻(或同一段时间),也可以说是"一一对应"的,即应用欧姆定律时,必须讲究同一性和同时性。用它进行计算时,带入数据的单位必须统一为国际单位。另外,它还反映了导体两端保持一定的电压,是导体形成持续电流的条件。若导体本身的电阻(R)不为零,两端的电压(U)为零,则通过导体的电流(I)也为零,也就是,给一导体两端不加电压,就没有电流通过;若导体是绝缘体电阻(R)可为无穷大,即使它的两端有电压(U),通过导体的电流(I)也为零,电流无法通过。
而通过欧姆定律得到的变形式表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比是一个不变的值,等于这个导体的电阻,它是电阻的计算式,而不是它的决定式。导体的电阻反映了导体本身的一种性质,是表示导体对电流阻碍作用的本领大小,其大小只决定于导体的材料、长度、横截面积和温度,跟导体两端的电压和导体中有无电流无关,不能受数学的思维定势影响。
例题:某同学在做"探究通过导体的电流与电阻的关系"的实验中,收集了一些实验数据如下表,由表内数据可得的结论是:___________。【电压U=3V】
电流I/A
0.3
0.2
0.1
电阻R/Ω
10
15
30
【错误结论之一】当导体两端的电压一定时,导体的电阻跟通过导体的电流成反比。
【病因】颠倒因果关系,犯逻辑错误
【分析 】原因和结果,在物理实验中,通常表现为物理条件和现象,物理条件是原因,物理现象是结果,物理条件的改变引起了物理现象的变化。因此要归纳科学规律,一方面要关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系,另一方面还要注意两个物理量的因果关系,不能前后颠倒。由于通过导体的电流跟导体两端的电压和导体的电阻这两个因素有关,因此本实验探究通过导体的电流跟电阻的关系的方法是:保持导体两端电压不变,通过改变导体的电阻,来观察电流的变化情况。电阻的变化是原因,电流的变化是结果。因此,表述这类问题必须首先明确"那是因、哪是果"。
【错误结论之二】当导体两端的电压一定时,导体的电阻越大,导体中的电流就越小。或者,当导体两端的电压一定时,导体的电阻随导体中的电流的增大而减小。
【病因】混淆定量描述与定性分析
【分析】从表中电流、电阻的实验数据的规律表明:当导体两端的电压一定时,导体的电阻增大为原来的几倍,导体中的电流就减小为原来的几分之一。两个物理量之间存在反比关系,属于定量关系,上述错误却表达为×××随×××的增大而减小,属于定性关系,不准确。
【错误结论之三】导体中的电流跟导体的电阻成反比。
【病因】注重结果,忽视条件
【分析】物理结论都有其成立的条件,表达时如果忽视了成立的条件,就是不准确的,甚至是错误的,这类问题常常用控制变量探究问题,分析实验数据时,要分清哪个因素是自变量(引起实验结果变化的原因),哪个因素是因变量(实验结果,其变化是由其它因素的变化引起的),哪个因素是不变量(包括相等的量),最后得出正确结论,其格式一般为"在......不变(或相等)的情况下(条件) ......(结果)"
本人在长期的教学实践中总结出,物理结论的形成一般分为以下四步:
(1)、抓问题。就是通过审题弄清要研究的问题,即研究对象。也就是说首先明确被研究量及相关的各个因素。上述问题研究的是通过导体的电流跟导体的电阻的关系。
(2)、找条件。确定结论成立的条件,即找出题目中给出的条件或控制哪些量不变。上述题目中给出导体两端的电压不变。
(3)、论关系。利用题目中的数据或现象分析物理量之间的变化关系或规律,同时明确物理量之间的因果关系。从表中电流、电阻的数据变化中可以发现:导体的电阻增大为原来的几倍,导体中的电流就减小为原来的几分之一。也就是说通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
新课程实施以来,湖北省宜昌市物理教师在市教科院熊春玲老师的主持下,吸取目标评价教学、建构主义学习、探究式教学、活动单导学等教学经验,总结出“目标导学、学法导引、自主评价”的物理课堂教学模式,由于这个教学模式的推行和实施,老师们的课堂教学结构日趋成熟稳定.
为了把课程改革引向深入,探索更为科学有效的教学方法,笔者所在的长阳县,广大物理教师在实施市教科院教学模式的过程中,在县研训中心刘开双老师的带领下,结合我县的实际,经过创新发展,总结探索出“三环六步导学”教学模式.并坚持在课堂教学中推行教学模式.经教学实践证明,该模式简洁易行,能有效促进学生学会学习,有利于提高教学效率.
2教学模式的解读
“三环六步导学”教学模式的基本构想是,一节课由不同类型和形式的学习活动单元及过程组成,让学生在目标和学习方法的引导下,自主合作学习,探究、体验、领悟学习内容,展示、交流学习结果,教师通过讲授、指导、评价等方式引导学生学习.
2.1“三环六步”教学模式的框架
[TP1CW36.TIF,BP#]
该模式体现创设情境、目标(或问题)引导、任务驱动、学生自学、活动探究、交流讨论、自主评价、师生互动、应用反馈等多种学习方式综合运用的一种教学模式(图1).
2.2“三环”的涵义
“三环”是指 “目标导引、活动探究、评价应用 ” 三个环节.教学过程运用三个环节交替递进,有效解决教学过程中目标不明、方法不清、评价滞后的问题.这三个环节的构想在笔者所在区域得以广泛实践.
2.2.1目标导引
我们到超市购物,如果没有明确的目标,就会漫无目的地闲逛,如果有目标,购物效率会大大提高.学习活动也是如此,若是学生对学习目标是模糊的,学习效果就会打折扣.所以学习目标不单是教学设计的一个要素,不仅是教师要明白,也应该让学生明白,让学习活动有的放矢.一个好的学习目标的要[LL]素应该是:学习内容+学习方法+预期达到的学习水平和要求.这样的学习目标不仅让学生明确了学什么,而且让学生明确怎么学,知道可以通过哪种学习方式达到目标,就能引导学生自主开展学习活动,也能引导学生自主开展评价活动.
2.2.2活动探究
活动探究是在学习目标的导引下进行的一系列学习活动和方法的总称.通过问题引导、学法指导,一步i引导学生按具体的学习方式进行自主学习,进而达成学习目标,提高学习效率,同时培养学生的学习能力,促进学生学会学习.对于每一个学习活动,教学内容、方式是具体的,需要到达的水平和要求是明确的,这样学生就可以在目标和学习方法的引导下,自主合作学习,探究、体验、领悟学习内容.
2.2.3评价应用
在教学过程中,每个学习活动结束时,都安排相应的学生自主评价,及时检查评价学习效果.在一节新课结束后,也要安排课堂小结、当堂演练、拓展延伸,对学生进行形成性评价,检验学生对所学知识应用情况.通过及时评价、形成性评价使自主评价紧随教学活动的展开而展开,贯穿于教学活动的始终,通过评价促进学生的发展.
2.3“六步”的涵义
“六步”是指对于某一课时或某个学习活动采取的六个基本步骤,即“情景问题探究评价应用反馈”.“六i”是基于“以学定教”提出的一种范式,对于某个教学内容,并非要面面俱到,可以是全部,也可以侧重其中的部分步骤.
2.3.1情境
新课程强调学习情境的创设.情境创设的途径很多,如利用实验创设,联系社会生活现象和素材创设,利用新旧知识的联系创设,通过实践体验创设,利用现代信息技术创设等.情境创设的作用是巨大的,能引发认知冲突,激发兴趣,唤起主动学习的欲望,矫正前概念的偏差,做好思维铺垫,活跃课堂氛围.情境可以在引入课题时创设,也可以在每个学习活动单元过程中进行创设.
2.3.2问题
探究始于问题,没有问题就没有探究.针对学习目标而设计的一个个学习活动单元,是围绕问题展开的,为解决这些问题,根据问题的特征而预设了多样化的学习方法,让学生在解决问题的过程中学习.对有的问题,可采取自主学习解决;有的问题,可采取小组合作学习解决;有的问题,可采用实验法;还有的问题,需要进一步猜想与假设,设计实验,进行实验探究;
对教学过程中生成的问题,还要突破预设的束缚,灵活加以处理.总之,问题的设计是关键,问题设计得合理,解决问题的方法科学,就会有效驱动学生的整个学习过程,取得良好的学习效果.
2.3.3探究
新课程提倡探究式教学.广义地讲,学生或通过自己的活动,或在老师的引导下,通过各种方式的主动学习,从未知到已知的过程,都是探究过程.所以,如上所述,针对具体问题而采取的自学指导、合作探究、理论推理、实验探究,以及精讲点拨、师生对话、演示操作、小组讨论、体验、展示等学习活动,都是为了让学生建构形成自己理解的知识和方法而采取的探究活动,这是教学过程的重头戏.
2.3.4评价
新课倡导“立足过程,促进发展”的学生学习评价,促进学生全面富有个性的发展,促进教师反思和改进教学.这里的评价可以是对学生学习过程的及时评价,对自学效果的检查,也可以是对整堂课的学习情况的检测,还包括老师对学生的课堂表现进行的口头点评、学生互评和学生对课堂收获的自我总结.通过评价帮助学生认识自我,发展自我.同时,通过学生之间开展自主评价活动,从而使学生学会评价.
2.3.5应用
在学习过程中,应用指在一定情境下展示和表达学生所理解的知识,这个步骤贯穿于课堂提问、课堂练习、课外实践和测验考试之中,所以在上述“三环”的基础上,还应注重当堂演练、拓展延伸等环节,既加强对知识的理解,也可初步检验学习目标的达成情况.
2.3.6反馈
反馈指教师利用课堂观察、自主评价、当堂演练、拓展训练和形成评价等环节,与学习目标中的水平和要求对照,提供反馈信息,发现学生理解概念和规律 上的差异,采取措施,修正教学素材或过程,修正偏差,进而进行释疑解难、变式训练,使尽可能多的学生达成学习目标.
综上所述,“三环六步学导”教学模式以学习活动为中心,通过学生的自主、探究、合作学习,实现“以学定教、以教导学”的目的,不仅学会知识、技能和方法,而且学会学习,充分体现了“双主”――教师的主导性和学生的主体性,使主导性和主体性和谐统一,发挥最大效益.能将课堂真正还给学生,使学生学会学习,学会评价,从而提高学生的学习能力和评价能力.
3“三环六步导学”教学模式课例
本文以人教版第十七章第二节《欧姆定律》为例,依据“三环六步导学”教学模式,具体地介绍.
3.1目标导引
(1)通过看书、讨论,理解欧姆定律的内容、公式、单位及适用的条件.
(2)通过阅读例题、老师讲授、同步练习,学会运用欧姆定律进行简单的计算及一般方法.
3.2活动探究
情景上节课,学生已经学习了电流跟电压和电阻的关系,请同学们回顾一下并表述出来.
活动1:阅读课本78页,然后回答下面的问题.
活动2:讨论电流、电压、电阻之间的因果关系.
活动3:阅读课本78、79页的例题1和例题2,思考用公式进行计算的一般步骤和规范要求.
[BP(]活动4:例题讲析
例3在如图所示的电路中,调节滑动变阻器 R′,使灯泡正常发光,用电流表测得通过它的电流值是0.6 A.已知该灯泡正常发光时的电阻是20 Ω,求灯泡两端的电压.[BP)]
活动4:例题讲析,点拨电阻与电压、电流无关,欧姆定律的[HJ1.45mm]另一个适用条件是同一时刻(同一状态).
例1加在某一电阻器两端的电压为5 V时,通过它的电流是0.5 A,则该电阻器的电阻应是多大?如果两端的电压增加[JP3]到20 V,此时这个电阻器的电阻值是多大?通过它的电流是多大?
3.3评价应用
3.3.1自主评价
评价1:请你口头表达欧姆定律的内容.
评价2:请你说出欧姆定律的数学表达式.
评价3:公式中各物理量的单位是什么?(提示区分物理量的符号和单位符号)
评价4:欧姆定律的适用条件是什么?
评价5:下列关于欧姆定律说法中正确的是
A.导体中的电流与导体两端的电压成正比
B.导体中的电流与导体的电阻成反比
C.电压一定时,导体的电阻与导体中的电流成反比
D.电阻是导体本身的一种性质,与电流、电压无关
评价6:归纳用欧姆定律公式进行计算的一般步骤.
3.3.2当堂演练
(1)关于电流跟电压和电阻的关系,下列说法正确的是
A.导体的电阻越大,通过导体的电流越小
B.导体的电阻越大,通过导体的电流越大
C.导体两端的电压越大,导体的电阻越大,通过导体的电流也越大
D.在导体两端的电压一定的情况下,导体的电阻越小,通过导体的电流越大
(2)一条镍铬合金线的两端加上4 V电压时,通过的电流是0.2 A,则它的电阻是[CD#3]Ω.若合金线的两端电压增至16 V时,它的电阻是[CD#3]Ω,这时若要用电流表测量它的电流,应选用量程为[CD#3]A的电流表.
(3)关于欧姆定律,下列叙述中不正确的是
A.在相同电压下,导体的电流和电阻成反比
B.对同一个导体,导体中的电流和电压成正比
C.因为电阻是导体本身的性质,所以电流只与导体两端的电压成正比
D.导体中的电流与导体两端的电压有关,也与导体的电阻有关
[TP1CW37.TIF,Y#]
(4)在探究电阻两端的电压跟通过电阻的电流的关系时,小东选用了甲、乙两个定值电阻R甲、R乙分别做实验,他根据实验数据画出了如图2所示的图像,请根据图像比较电阻R甲与R乙的大小,R甲[CD#3]R乙.(选填“大于”、“等于”或“小于”)
3.3.3拓展延伸
我国刑法规定,从2011年5月1日起,驾驶员醉酒后驾车要负刑事责任.目前大多数国家都采用呼气式酒精测试仪,对驾驶员进行现场检测.
21世纪是高新科技、信息革命和经济迅猛发展的新时期,国家之间经济的竞争是科技的竞争,科技的竞争是人才的竞争。目前,摆在教育工作者面前最紧迫的任务是:如何转变教育观念,改进教学方法,为21世纪大面积培养具有较高的思想素质和文化素质、健康的身体素持和心理素质、较强的劳动技能等综合型人才及各种类型人才。跨世纪的物理教师,必须抓住时机,深入研究,在教学实践中大胆实验,充分发挥物理学科的自身优势,在实施素质教育的主渠道——课堂教学上不断创新,创造出物理学科的教学特色,履行自己的职责。
一、转变观念,树立正确的人才观和素质观。
几十年来,应试教育重知识的教学而轻能力的培养。人们一直把学习成绩的好坏视为人才的标准,限制了学生多方面能力的发展,扼杀了众多人才。今天,作为面向基础教育的教师应树立全新的思想,去指导教学实践。首先要有正确的人才观,要从一个人的整体素质和社会需要来评价、衡量人才。我们的社会,不仅需要科学家、艺术家、专家、学者,而且需要更多的普通专业技术人员和普通劳动者。学习成绩好的能考上大学的是人才,学习成绩不太好但有较强组织能力、活动能力、操作能力的学生同样是人才。大企业的经理是人才,个体老板也是人才。只要有一技之长,能对社会作贡献的人都 是人才。其次要树立正确的素质观。我国有十几亿人口,仅靠培养少数人为目标的“天才教育”或“精英教育”是无法使中华民族永远屹立于世界民族之林的。只有全面推进素质教育,提高全民族的素质,才能把人口的包袱转化为人才的优势,也才能在当今的经济竞争和综合国力的竞争中以足够的人才优势稳操胜券。因此,我们的教学必须面向 全体学生,教会他们求知,教会他们做人。
二、优化教学过程,把素质教育的培养目标落实到课堂教学中。
1、从实际出发,优化教学目标。
制定教学目标,应以现代教育思想为指导,全面领会素质教育的要求,依据教学大纲、教材内容,结合本样教学实际和学生实际综合考虑,既要确定长远的教学目标,又要确定每节课的具体目标;既要确定基础素质的群体培养目标,又要确定较高素质的个体培养目标;既要有知识教学目标,又要有方法指导和能力培养目标。使学生学到的不仅是物理知识本身,而且更重要的是学习物理的方法,研究物理的能力,探索自然的志向,献身科学的精神。
例如:关于沪科版初中物理教材第二册中“欧姆定律”的教学,我们依据大纲和编者意图,补充和调整了教参上拟定的教学目标。调整后的目标是:(1)知道“分离变量法”是探索物理规律的一种基本方法;知道列表对比法是分析实验数据、归纳实验结论的基本方法之一;(2)理解欧姆定律的内容、公式及其变换式的物理意义,会用欧姆定律分析、解决简单电路的有关问题;(3)培养学生实验操作能力、分析思考能力和总结概括能力。因为在教学过程中,指导学生亲自参与整个实验研究过程和数据分析过程,不仅能理解实验结论和定律的内容,而且知道结论和定律是如何得出的,在得出结论时用了什么样的方法和手段,在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的。归纳得出欧姆定律后,再引导学生反复讨论记录表格中的实验数据,把每一组U/I的值与导体的电阻值相比较,自然使学生明白了变形公式R=U/I的物理意义。应用欧姆定律解简单电路的有关问题,不是本节内容的重点,只要引导学生讨论一、二个例题即可。可见,这样的教学才能揭示物理学的研究方法和学法,才能让学生沿着科学家发现物理规律的历史足迹体会科学家的思维方法。
2、科学使用教材,优化教学内容。
教材是教学之本,是连接教与学、知识与方法、能力与发展的纽带。现有初中物理教材较老教材有了较大的进步,虽然增大了实验容量,但大部分是教师演示实验,学生分组实验较少。学生学到的知识不能适应高速发展的当今社会。这就要求教师不断学习现代教育教学理论,充分运用自己的聪明才智,调动自己的知识积累,站在科学方法论的高度,研究教材、把握教材、使用教材,优化教学内容。
优化教学内容,必须依据学生的身心特点和知识发展水平以及未来社会的需要,做到:(1)对教材中某些教学内容进行适当调整和补充,使之更适合学生学习和社会需要。如:在伏安法测电阻的实验教学中,教师引导学生选择实验器材、设计实验电路,完成课本规定的实验内容后,提出新的问题:在上述实验中若只允许你使用电压表(或电流表),实验能否进行?需要补充什么辅助器材?教师作适当点拨,让学生充分思考、酝酿、讨论,设计实验方案,进一步进行实验,使伏安法测电阻的实验原理和思想在学生头脑中得到进一步理解和升华。同进,引导优生对实验进行误差分析,并进行补尝讨论,培养尖子生的综合实验素质。另外,电学中影响电阻大小的因素、欧姆定律、电磁感应、影响电功大小的因素等演示实验,都可以大胆地必为学生实验、教师适当指导,让学生自己操作,自己观察、分析实验现象,自己归纳实验结论。不仅能掌握知识和规律的内容,还能知道知识的来龙去脉,学会研究方法。 (2)精选教学素材,真正把溶于教材中的思想观点、方法内容、智力价值和精神素养挖掘出来,展示给学生。举例讲解更要贴近学生生活实际,激发学生情感,启迪学生智慧。如牛顿第一定律、机械能的转化与守恒、电阻的教学中,都应渗透“内因与外因”的辨证关系;惯性和摩擦力的教学应渗透“一分为二”的辩证思想教育。
3、摆正角色位置,优化教学程序。
一、伏阻法:
此种方法是在传统的伏安法基础上没有电流表,给出一个已知阻值的定值电阻,测量未知电阻。设计思路是利用串联电路电流处处相等,分别测出已知电阻和未知电阻两端的电压,结合欧姆定律 的变形公式 建立等式关系,求出未知电阻。
设计一:如图1所示,电压表测出R0两端
电压记为U0,RX两端电压记为UX,由 得 ,这样求出未知电阻。
设计二:1、如图2所示,当S断开电压表测出R0两端电压记为U0,当S闭合时测将RX短路,电源电压全部加在R0两
端记为U,此时当R0和RX串联时,RX两端
电压UX=U-U0,由 得 ,或 ,这样求出未知电阻。
2、如图3所示,当S打到上触点时,电压表测出R0两端电压记为U0,当S打到下触点时电压表测R0和RX串联后的总电压记为U,此时RX两端电压UX=U-U0,由 得 ,或 ,这样求出未知电阻。
设计三:1、如图4所示,当S断开电压表测出RX端电压记为UX,当S闭合时测将R0短路,电源电压全部加在RX两端记为U,
此时当R0和RX串联时,R0两端电压U0=U-UX,由 得 ,这样求出未知电阻。
2、如图5所示,当S打到上触点时,电压表测出RX两端电压记为UX,当S打到下触点时电压表测R0和RX串联后的总电压记为
U,此时R0两端电压U0=U-UX,由 得 ,这样求出未知电阻。
注意:在使用伏阻法测电阻时,由于是动态电路我们应注意电压表的正负极不要接反了,如下图6和图7所示都不能测出电阻。图6中电压表由A点改接C点时电压表正负极接反了只能测其中一个电阻两端电压,不能测出两个电阻两端的电压,所以不能测出未知电阻。图7中当S1闭合时电压表测量R0两端电压,S1断开S2闭合时电压表的正负极接反了不能测出RX两端电压所以也无法测出未知电阻。下面介绍的各种方法中也是同样注意到这个问题,不要电表的正负极接反,否则就不能测出电阻。
二、安阻法:
此种方法是在传统的伏安法基础上没有电压表,给出一个已知阻值的定值电阻,测量未知电阻。设计思路是利用并联电路电压处处相等,分别测出已知电阻和未知电阻通过的电流,结合欧姆定律 的变形公式 建立等式关系,求出未知电阻。
设计一:1、如图8所示当S闭合时,分别读出通过R0的电流和通过RX的电流,分别记作I0和??IX,由U=I0R0=IXRX得 ,这样求出未知电阻。
2、如图9所示,当只闭合S1时电流表读出通过R0的电流记为I0,当只诸合S2时电流表读出通过Rx的电流记这Ix,由U=I0R0=IXRX得 ,这样求出未知电阻。
3、如图10所示,当S打到1时电流表读出通过R0的电流记为I0,当S打到2时电流表读出通过Rx的电流记为Ix,由U=I0R0=IXRX得 ,这样求出未知电阻。
设计二:如图11所示,当S断开时电流表读出通过R0的电流记为I0,当S闭合时电流表读出R0与Rx并联后的干路电流记为I,此时R0与Rx并联时通过Rx的电流为Ix=I-I0,由U=I0R0=IXRX得 ,这样求出未知电阻。
设计三:如图12所示,当S断开时电流表读出通过R0的电流记为Ix,当S闭合时电流表读出R0与Rx并联后的干路电流记为I,此时R0与Rx并联时通过R0的电流为I0=I-Ix,由U=I0R0=IXRX得 ,这样求出未知电阻。
设计四:如图13所示,当S断开时电流表读出R0与Rx串联后的电流记为I,当S闭合时将R0短路此时电路中只有Rx联入电路,电流表的示数记为Ix,由于电源电压不变U=I(R0+Rx)=IxRx得 ,这样求出未知电阻。
三、伏变法:
此种方法是在传统的伏安法基础上没有电流表,给出一个已知最大阻值的滑动变阻器,测量未知电阻。设计思路是利用串联电路电流处处相等,滑片移动测出电源电压和串联后Rx和R分别测出已知电阻和未知电阻两端的电压,结合欧姆定律 的变形公式 建立等式关系,求出未知电阻。
设计方案:如图14所,当P打到A时R0被短路此时电路中只有Rx联入电路,电源电压全部加在Rx两端记为U,当P打到B端时电压表测R0和Rx串联后Rx两端的电压记为Ux,此时R0两端的电压U0=U-Ux,R0和Rx串联后电流处处相等 得 ,可求出未知电阻。
四、安变法:
此种方法是在传统的伏安法基础上没有电压表,给出一个已知最大阻值的滑动变阻器,测量未知电阻。设计思路是利用电源电压不变,移动滑片分别测出只联入Rx和Rx与R0串联时通过的电流,结合欧姆定律 的变形公式 建立等式关系,求出未知电阻。
设计方案:如图15所,当P打到A时R0被短路此时电路中只有Rx联入电路,电流表读数记为Ix,当P打到B端时电流表测R0和Rx串联后的电流记为I,电源电压不变U=IxRx=I(Rx+R0)得 ,这样求出未知电阻。
五、等效替代法:
设计一:如图16所示,当S打到2时电流表的读数为I,当S打到1时调整电阻箱的旋扭直到电流表的示为I时为止,读出电阻箱的电阻即为未知电阻的阻值。
设计思路:利用可以读出示的电阻箱来替换未知电阻。
电源电压不变,由 可知只接入一个电阻时,电路中电流相等时电阻必相等。
设计二:如图17所示,将电阻箱调查整到0时电压表的示数记为U,即电源电压,调整电阻箱直到电压表的示数为 U时,电阻箱所指示的示数即为未知电阻的阻值。
如何激发学生的学习兴趣培养学生的角色意识?笔者主要从电工电子教学实践中常用的教学方法:启发讨论法、理论实际互换法来阐述如何激发学生学习兴趣,聚焦课堂教学。
一、展现个性教学,激发学生兴趣
引言是引起学生注意、激发学习兴趣、形成学习动机、明确学习目标和建立知识间联系的教学活动方式。引言运用得恰当是上好一堂课的重要因素之一。
(一)提问——复习法
《电工基础》是一门理论性强、抽象、不易被学生接受的课程。恰当提问,通过复习的方式便可达到“温故而知新”的目的,逐步启发学生,顺其自然地引入新课。笔者讲授“谐振电路”一课时,有针对性地提出如下一系列问题:RLC串联电路的电流及电流与电压之间的相位差的计算方法;电感性负载与电容并联的电路的总电流及总电流与电压之间的相位差的计算方法;这两个电路中的电抗值的变化对电路计算的影响。这样既复习了已学知识,又为新课打下坚实的基础。
(二)演示——议论法
职高学生学习能力差、基础薄弱、形象思维强、抽象思维弱,他们对生动、形象、具体的事物易记住。一边进行演示实验,一边发问,师生通过观察现象、相互议论引入新课题。这样可以直观地激发学生思维,使其得到初步的感性认识。再通过教师讲解,能使学生的感性认识和理性认识融为一体。笔者讲授《电子技术基础》的“PN结的单向导电性”、“晶闸管的可控单向导电性”等课时笔者均采用此法。
(三)习题——延伸法
先通过对已掌握的知识点习题的练习,再将知识延伸,把新课的习题布置给学生作为悬念。这样可将学生的思维引导到新课上来,自然会集中他们的注意力,使得新课的教学很好的开展。笔者在讲授《电子技术基础》课程的“加法、减法运算电路”一节课时,先让学生们计算“反相、同相比例运算电路”的习题,再通过电路变换要求学生们给出结果,这显然无法回答。但是对教师提出的问题却产生了很大的兴趣,对新课内容产生了极强的求知欲。
二、运用启发讨论 激活学生思维
“启发讨论法”不同于传统的“讲述法”。它的基本做法是围绕教材的中心要求,设计一系列互相联系而又不断深化的问题,激活学生的思维,组织学生进行分析和讨论,引导他们得出正确的结论。并在此基础上进一步组织学生继续探讨,不断巩固和扩大学生的认识,把整个教学过程变成培养他们的分析问题和处理问题的能力的过程。
笔者在讲授《电工基础》课程的“闭合电路的欧姆定律”一节课时,提出“为什么在实际电路中测得的电源电压值略小于它的电动势?”一石激起千层浪,激发了学生的兴趣和调动他们的积极性。接着抓住要害,深入讨论。提出“什么是全电路?”“电荷为什么会沿着回路循环流动?”“在闭合电路中电源内部和外部发生了哪些化学的和物理的过程?”等等一系列的问题,为论证闭合电路的欧姆定律创造条件。最后画龙点睛,引出结论。可喜的在提出“从能量守恒的角度看,非静电力做功所形成的E和电场力所形成的电势降落U之间,应该有什么样的关系”学生即可答出:E=U外部 +U内部,再考虑部分电路的欧姆定律,得到E=IR+Ir。接着继续深入,提高认识。提出“比较部分电路的欧姆定律和全电路欧姆定律的区别和联系?”等等,使定律运用到实际生活的问题上来。最后似尽非尽,留有余味。提出“什么是损耗功率?什么是消耗功率?”等等问题,把学生引向另一个新的天地,为新的学习埋下伏笔。
通过运用“启发讨论式”教学方法,有利于学生思维能力的锻炼和培养,有利于学生牢固的掌握基础知识,以提高课堂教学的效率。
采用此法教学时要注意几个问题:①注意对个别学生的辅导;②留出足够的时间给学生自己归纳小结;③教师要对本课的内容做出适当的总结。
三、互换理论实际 锻炼学生能力
(一)理论到实际
电子电工专业学科中的许多教学内容是我们日常生活中经常遇到的,只不过学生们没有正确运用电子电工基础知识去理解它。因此,在讲这些内容时,尽可能与实际生活中的实例联系起来,让学生易于理解,学得轻松。在《电工基础》中讲授“电源的端电压与负载电阻之间的关系”一课时,笔者就结合家中的电灯有时在白天和晚上不一样亮这一生活实例告诉同学们,负载使用越多,总电流就越大,内阻上消耗的内压降也会增大。所以,电源的端电压就会减小,电灯也就会变暗。从而,学生们就能很好地理解电源端电压与负载之间的关系了。
(二)实际到理论
对日常生活中已经存在的产品进行理论研究,从而可达到既了解社会相关行业的动态又能使自己的理论知识更加巩固与灵活运用。当然这需要学生要有一定的理论基础,同时对产品的科技含量要有一个先低后高、对产品的组成要有先简后繁认识的过程。比如:拿“音乐彩灯控制器”为例,通过演示操作、观察现象、电路分析等过程,既可把《电子技术基础》课程已学的“可控硅”章节做一全面的知识总结和渗透,又加深学生的创造欲望,使学生的创造能力得到培养。
一、生活经验给初中物理教学带来的负面影响。
1、错误生活经验的存在,造成学生在新知识的认知过程中产生负迁移。
错误生活经验是在日常生活和生产实践活动中,通过个体与外界相互作用而形成的一种非科学的经验。这些经验在形成的过程中没经过科学的思维加工,只是根据事物表面现象作出的主观判断和总结,结论一般是错误的或片面的。正是由于这些经验有这样的缺陷,造成它对新知识的不良影响。
如:拔河是我们都很熟悉的一项体育运动,从这项运动中人们体会到的结论是绳子拉向哪一边,哪一边的力就大.由于有了这个错误的经验,我们在学力平衡的知识时,就出现了麻烦.例如,当起重机吊着一重物静止、匀速上升、匀速下降时,起重机对重物的三次拉力的大小比较.老师在讲解分析时,学生都能听懂,但做作业时又经常出错.又如,在分析推放在水平地面上的物体而没有推动的原因时,学生经常会想当然地认为是推力小于摩擦力的缘故.这些都反映出平时经验的根深蒂固.其实,拔河时,两边的人所用的拉力是一对相互作用的力,是一样大的,胜负的关键在于摩擦力的大小.假如,一个大力士脚穿溜冰鞋站在冰面上与站在地面上小学生进行拔河比赛,胜利属于谁呢?
2、先学的科学知识对后继科学知识的理解和认知产生负迁移。
现代的迁移理论认为:学习的过程是新知识和原有认知结构相互作用的矛盾运动过程。已有认知结构和内容能够对新知识的学习产生消极影响,这也是错误经验消极作用的另一种表现。
如:由欧姆定律得出的导出公式R=U/I,对于这个公式有学生便得出结论:电路中电阻的阻值大小与它两端的电压成正比,与通过它的电流成反比。产生这种错误的原因是由于将先前所学的数学知识僵化地用到现在所学的物理量度公式的分析中,从而失去了物理量度公式的物理内涵。事实上,电阻的大小是电阻本身的一种属性,只与其材料等因素有关。可以用电阻两端的电压和通过它的电流的比求出它的电阻值大小,但它并不是电阻的定义式(定义式为R=ρL/S).在同一电路中当电阻两端电压增大几倍时,通过它的电流也增大几倍,显然电阻值并不与电压成正比,也不与电流成反比。类似的公式还有ρ=m/V,v=S/t等,都是有其物理内涵的。
3、生活经验妨碍创造思维的发展。
学生过多的依赖于过去积累的经验,而忽视对题目殊关系的分析研究。对问题的解答满足于已有的正确结论,而不善于从不同角度去寻求最佳解法,更不能有所创新。
如:如图所示电源电压U=3V , R1=15Ω。先闭合S1,再闭合S2,发现电流表示数增大了0.1A .求电阻R2=?此时,学生会根据已有知识分步求解,当闭合S1时,只有R1接入电路,根据欧姆定律I1=U/R1求出流过R1的电流为0.2A。 当再闭合S2时,R1和R2并联接入电路,电流表测干路电流为0.3 A , 此时流过R1电流仍不变,仍为0.2A 。(由欧姆定律可知)那么此时流过R2的电流为0.1A ,根据欧姆定律求出R2的电阻为30Ω。
实际上学生只要认真分析一下,运用发散思维就会发现电流表增大的值0.1A就是流过R2的电流,运用欧姆定律一步得出R2的电阻为30Ω。这就是学生不会用创新思维解决问题的例子。
二、消除生活经验负面影响的措施:
1、诱发产生正向迁移,遏止形成负向迁移。
为了促进正向迁移的产生,应启迪学生对问题要全面地、多角度地去分析,不要只看到问题的表面或只看问题的片面,就下结论。迁移是一种复杂的心理过程,它受学生本身的主观条件制约,这就要创造条件,因人施教,诱导实现正向迁移。对问题要多假设、多提问,让学生充分参与教学活动,细致分析问题,使学生形成科学严谨的分析问题方法,可避免负向迁移的产生和干扰。
2、深刻领会教材编写者的意图,讲透概念、规律的属性,以防止相互混淆。
为克服先学的科学知识对后继科学知识的理解和认知产生负迁移,必须切实抓好基础知识的教学。对于概念要讲清它的内涵,让学生掌握本质属性;对于定理、定律,要剖析数量关系,赋予它们物理内涵,揭示它们的精髓,为学生的创造思维提供坚实的基础。
3、建构合理的知识结构,增强知识信息地可提取性。
培根说过:"当你处世行事时,正确运用知识就意味着力量。"注重合理地知识结构地建构,是克服生活经验消极影响地前提,生活经验的负效应往往是由于无知和偏见造成的。大脑中有丰富的知识储备,用时才可提取,这是不言而喻的,但大脑里信息量越多,到需要时不一定提取就越快,只有广博而理解透彻的知识信息,组织得有条不紊、有系统的知识信息才具有随时可提取的性质,才容易在需要时迅速检索提取输出,并发挥出举一反三、触类旁通的作用。
4、培养学生正确的解题习惯和掌握正确的解题方法。
关键词:物理实验 电阻的测量
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2013)12-0048-02
测量是实验探究的重要环节。电阻的测量是初中物理教学的重要实验,能够检验学生对基本电学仪器的使用、对电学基本规律的掌握,还能够培养学生的发散思维能力和创新意识,是考察学生能力的重要命题热点。分析近几年初中学业水平考试试题我们就会发现,电阻的测量方法多种多样, 实验原理、实验步骤和计算方法不尽相同,电路图的设计灵活多变。 如果平时不加强实验探究,就会在做题时容易出错,造成丢分。因此电阻的测量, 是学生的弱点,是教学中的重点和难点。下面结合我自己的教学经验和各种考试的试题,对电学实验中电阻测量的几种方法进行探讨。
一、伏安法测电阻
伏安法测电阻就是用一个伏特表和一个安培表来测待测电阻测电阻的方法。实验原理:R=U/I;实验过程:(1)设计电路图,如图1所示;(2)按图1把所给器材规范正确的连接成电路;(3)检查电路连接无误后闭合开关,用电流表测量出通过待测电阻Rx的电流,记为Ix ;(4)用电压表测出待测电阻Rx两端的电压,记为Ux; (5)根据欧姆定律的变形公式R=U/I求出待测电阻的阻值,其表达式为Rx= Ux/Ix。
用图1的方法虽然简单,但是由于只能测一次,因此实验误差较大,为了使测量结果更准确,实验时把图1进行改进,设计电路图如图2所示,按图2把所给器材规范正确的连接成电路。增加滑动变阻器的目的是用滑动变阻器来调节待测电阻Rx两端的电压Ux,这样就可以进行多次测量(一般测三次),求出平均值作为最后结果,以减小实验误差。伏安法测电阻的原理是欧姆定律的变形公式R=U/I,在试验中,移动滑动变阻器的滑片,每改变一次位置,就记录一次对应的电压表的示数Ux和电流表的示数Ix,计算一次待测电阻的值Rx,然后取平均值作为本次实验的最后结果。
二、单表测电阻
单表测电阻是指电压表和电流表各一个,只能选择其中一种,这种方法需要选择一个阻值已知的定值电阻R0 或已知最大电阻值为R0 的滑动变阻器。下面来讨论常见的几种测法:
1.用电压表和阻值已知的电阻R0 来测量待测电阻Rx的阻值
这种方法的原理是欧姆定律的变形公式R=U/I和串联电路中的电流处处相等的关系,按图5的电路图连接成电路,先把电压表并联接在已知电阻R0的两端,读出此时电压表的示数,记为U0;然后再按图6的电路图连接成电路,把电压表并联接在未知电阻Rx的两端, 读出此时电压表的示数,记为Ux,根据串联电路中电流处处相等以及欧姆定律的知识得:
在此实验中如果电压表只允许连接一次,那么该实验又如何设计?:
1.1按图5所示电路图连接电路,电压表选择合适量程,开关闭合前R0与Rx组成串联电路,电压表测的是Rx两端的电压,读出电压表的示数,即为Rx的电压,记为Ux ;开关闭合后R0被短路,电压表测的是Rx的电压也是电源电压,读出电压表的示数,即为总电压U,在串联电路中,由于流过Rx的电流与流过R0的电流相等,即有Ux / Rx =(U-Ux)/ R0,所以:
我们也可以用电路图图6来进行测量,这种方法的未知电阻Rx的表达式为:
1.2在(1)实验中如果将一个单刀双掷开关引入,我们还可以用电路图图7的设计来进行未知电阻Rx的测量,当开关掷于1时,电压表测量的是R0两端的电压U0;当开关掷于2时,电压表测量的是总电压U。根据欧姆定律公式I =U/R、串联电路中的电流处处相等及电压的关系有:
所以未知电阻Rx的表达式为:
2.用电流表和阻值已知的电阻R0 来测量待测电阻Rx的阻值
这种方法的原理是欧姆定律的变形公式R=U/I和并联电路中各支路的电压相等且等于电路的总电压的关系。先按图8的电路图连接成电路, 用电流表与已知的电阻R0串联,测出R0的电流,记为I0;然后再按图9的电路图连接成电路,把电流表与Rx串联,读出此时电流表的示数,即为Rx的电流,记为Ix。根据并联电路中电压的关系以及欧姆定律的知识得:
在此实验中如果电流表只允许连接一次,那么可以用下列方法来进行待测电阻Rx的测量:
2.1按图10所示的电路图连接电路,电源电压恒定不变,电流表选择合适的量程,读出开关闭合前后电流表的示数分别是I与Ix。开关闭合前R0与Rx组成串联电路,电流表测的I为串联电路的电流;开关闭合后已知电阻R0被短路,电路中只有Rx,电流表测的Ix为Rx的电流,由于开关闭合前后电源电压恒定不变,所以:
2.2按图11所示的电路图连接电路,电源电压恒定不变,电流表选择合适的量程,先断开开关,只有已知电阻R0连入电路,读出电流表的示数,即为已知电阻R0的电流,记为I0;然后再闭合开关,已知电阻R0与待测电阻Rx 连接成并联电路 ,电流表在干路上是测量总电流,读出此时电流表的示数,即为总电流,记为I,由于开关闭合前后电源电压恒定不变,根据并联电路中电压的关系、电流的关系以及欧姆定律的知识得:
2.3我们还可以将一个单刀双掷开关引入,用电路图图12的设计来进行未知电阻Rx的测量。当开关掷于1时,电流表测量的是Rx的电流,记为Ix,当开关掷于2时,电流表测量的是R0的电流,记为I0。根据并联电路中的电压的关系以及欧姆定律的知识得:
除以上几种测电阻的方法以外,还有常用的易于学生理解的测电阻的方法,如:(1)用电压表和已知最大电阻值为R0 的滑动变阻器来测量待测电阻的阻值;(2)用电流表和已知最大电阻值为R0 的滑动变阻器来测量待测电阻的阻值;(3)用等效法测量(用电流表和电阻箱)。在此不再一一讨论。
参考文献
[1]义务教育《物理课程标准》(2011年版,北京师范大学出版社 ,2012年1月).
[2]《新课程背景下的初中物理教学法》(崔秀梅 主编 2004年5月第一版 首都师范大学出版社).