时间:2023-07-17 17:23:13
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篇欧姆定律的一般形式,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。

在物理教学中物理定律的概念很多,物理定律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达式相同,就必须加以区别(如电阻的定义式与欧姆定律的表达式可具有同一形式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。
一、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含义,引入了惯性的概念,是研究整个力学的出发点,不能把它当做第二定律的特例;惯性不是状态量,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。
二、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。
三、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常量的实验,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。
四、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做功或所做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。
五、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。
六、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是同一电路的三个参量。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式。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。
七、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。
(作者单位:河南省巩义市芝田镇第一初级中学)
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.
论文关键词:初中测量电阻的几种常用方法
测量电阻是初中物理教学的最重要的实验之一,也是考察学生能力的重要命题热点之一。通过近几年中考试题我们就会发现,测量电阻方法多种多样,其应用的原理和计算方法也不尽相同,而电路图的设计更是灵活多变,如果学生对该部分知识不加以总结、消化的话,就会在做题时容易出错、造成不必要的丢分现象,因此电阻的测量看似简单,实则在教学中常常是学生的弱点,在各种考试中通过对电阻的测量的考察也可以反映出学生对电学基本知识掌握的情况,另外命题者还在不断的推陈出新,用不同的形式对学生进行考察。下面我们就对初中测量电阻的几种常用方法进行一个简单的总结,希望对同学们能有所帮助。
一、初中最基本的测电阻的方法
(1)伏安法测电阻
伏安法测电阻就是用一个电压表和一个电流表来测待测电阻,因为电压表也叫伏特表物理论文,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。最简单的伏安法测电阻电路设计如图1所示,
用图1的方法虽然简单,也能测出电阻,但是由于只能测一次,因此实验误差较大,为了使测量更准确,实验时我们可以把图1进行改进,在电路中加入滑动变阻器,增加滑动变阻器的目的是用滑动变阻器来调节待测电阻两端的电压,这样我们就可以进行多次测量求出平均值以减小实验误差,改进后的电路设计如图2所示杂志网。伏安法测电阻所遵循的测量原理是欧姆定律,在试验中,滑动变阻器每改变一次位置,就要记一次对应的电压表和电流表的示数,计算一次待测电阻Rx的值。多次测量取平均值,一般测三次。
(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。其原理是欧姆定律和串联电路中的电流关系,如图3就是伏欧法测电阻的电路图,在图3中,先把电压表并联接在已知电阻R0的两端,记下此时电压表的示数U1;然后再把电压表并联接在未知电阻Rx的两端,记下此时电压表的示数U2。根据串联电路中电流处处相等以及欧姆定律的知识有:
I1=I2
即:U1/R0=U2/RX
所以:
另外,如果将单刀双掷开关引入试题,伏阻法测电阻的电路还有图4、图5的接法,和图3比较,图4、图5的电路设计操作简单物理论文,比如,我们可以采用如图5的电路图。当开关掷向1时,电压表测量的是R0两端的电压U0;当开关掷向2时,电压表测量的是RX两端的电压Ux。故有:。同学们可以试一试按图4计算出Rx的值。
(3)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。其原理是欧姆定律和并联电路中的电压关系,如图6是安阻法测电阻的电路图,在图6中,我们先把电流表跟已知电阻R0串联,测出通过R0的电流I1;然后再把电流表跟未知电阻Rx串联,测出通过Rx的电流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的知识有:
U0=UX
即:I1R0=I2RX
所以:
显然,如果按图6的方法试验,我们就需要采用两次接线,可能有的同学怕多次拆连麻烦的话,那我们还可以将单刀双掷开关引入电路图,这时我们可以采用如图7的电路设计。当开关掷向1时,电压表测量的是R0两端的电流I0;当开关掷向2时,电压表测量的是RX两端的电流Ix杂志网。通过计算就有:。
以上三种测电阻的方法是最简单的测电阻方法,也是必须掌握的方法,大家会吗,除此以外,还有常用的易于学生理解的测电阻的常用方法吗?当然还有:
二、特殊方法测电阻
(1)用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
或者
用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值,我们也可以采取以下方法:
1.如图8所示,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Ux,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U,根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到:。
2.如图9所示,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电压表测量出电源的电压U,当滑动变阻器的滑片滑至a端时物理论文,用电压表测量出Rx两端的电压Ux,根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到:
(2)用电流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b端时,用电流表测量出Rx和R滑串联时的电流I1,当滑动变阻器的滑片滑至a端时,用电流表测量出Rx单独接入电路时的电流I2,因为电源电压不变,可以得到:,故有:。
(3)用等效法测量电阻
如图11所示电路就是用等效法测量电阻的一种实验电路。其中Rx是待测电阻,R是电阻箱(其最大电阻值大于Rx)。其实验步骤简单操作如下:
把开关S闭向2,读出电流表的数值I,再把S闭向1,调节电阻箱,使电流表的读数仍为I不变,则读出电阻箱的数值,即为待测电阻Rx的值。
以上就是初中常见的测电阻的方法,大家会吗,希望以上总结对大家的学习有所帮助。
1 伏安法
1.1 实验原理
U=E-Ir。
1.2 电路设计
伏安法电路设计一般如图1(a)所示。
1.3 数据处理
改变R的值,测出多组U、I值,作出U-I图线,如图1(b)所示。图线与U轴交点的纵坐标即为电源电动势E的大小,电源内阻r为图线斜率的相反数。
例1:某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图2(a)所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A,V为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0是标称值为4.0 Ω的定值电阻。
(1)已知灵敏电流计G的满偏电流Ig=100 μA、内阻rg=2.0 kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200 mA,并联一只______Ω(保留一位小数)的定值电阻R1。
(2)根据图2中实验原理图,用笔画线代替导线将图2(b)连接成完整电路。
(3)某次实验的数据如下,见表1:该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r=_________ Ω(保留两位小数);为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是_________ 。
(4)该小组在前面实验的基础上,为探究图2(a)所示的电路中各元器件的识记阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误,则内阻测量值总是偏大的原因是___________ 。(填选项前的字母)
A.电压表内阻的影响
B.滑动变阻器的最大阻值偏小
C.R1的识记阻值比计算值偏小
D.R0的识记阻值比标称值偏大
解析:(1)改装电流表扩大量程I=Ig+IgrgR1,则R1=IgrgI-Ig=1.0 Ω。
(2)连接图如图3所示。
(3)电流表相邻两次读数之差为ΔI=20 mA,r+R0=-(U5+U6+U7+U8)-(U1+U2+U3+U4)16ΔI=5.66 Ω,可得r=1.66 Ω。这样做的优点是可以充分利用每一组数据。
(4)由题给出“用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同”,这说明电压表内阻很大,其分流作用很小可以忽略不计。如果电压表的分流作用不可忽略,这会导致电源电动势与内阻的测量值均偏小,故A选项错误;滑动变阻器的作用是调节电路中总电阻的变化,不会对实验测量带来误差,B选项错误;R1实际值偏小,计算值偏大,会导致计算电流时电流值偏小。设与灵敏电流计G并联的电阻的计算值为R1,实际值为R1′(R1′
点评:本题中安培表由电流计G与电阻R1并联改装而成。当被测电源的内阻较小时,可用一个已知阻值的定值电阻R0与电源串联以保护电源。本题对实验数据的处理采用了“逐差法”,体现出知识的迁移能力与应用能力。该题第(4)问关于实验误差的分析是本题的一个难点,在以上的求解中采用U-I图像进行误差分析,有效地突破了这个难点。
2 伏伏法
在无电流表时,可用一只电压表测电源路端电压,用两只电压表的示数差与一定值电阻来测电流,作U1-U2图像。
例2:某同学用如图5所示的电路测量电动势和内电阻。电源电动势约为3 V,内阻为几欧姆;两只直流电压表V1、V2,量程均为0~3 V,内阻约为3 kΩ;定值电阻R0=5 Ω;滑动变阻器R的最大阻值为50 Ω。实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1-U2图像,如图6所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则电源的电动势E=___________,内阻r=___________(用k、a、R0表示)。
解析:某次实验中两电压表V1和V2的示数分别为U1、U2,由闭合电路的欧姆定律有:
U2=E-U2-U1R0r
变形得:U1=-ER0r+R0+rrU2
由测量数据绘出的U1-U2图像知,当U1=0时U2=ER0R0+r=a,k=R0+rr
关键词:新课标 物理习题 编制
新课标要求,习题的形式需要从多方面进行改善。习题的方式需要尽可能独树一帜,避免形式过于简单和重复;题目的内容需要尽可能避免定向思维,促进学生发散思维;习题的难度需要多给予一点提示和引导,避免题目的难、深、偏、繁;习题的编排需要多一些总结归纳,避免就事论事;习题的背景需要尽可能结合实际,使习题更加具备实用性。以下从多个方面描述新课标的物理习题应当如何编制。
1编制物理习题必须要符合递进性
递进性主要是指习题的多个问题之间,必须具备递进的关系,并且题目独立和条件充分,后一个问题必须要解决前者才能够得到合理的解答。
在进行欧姆定律教学时,其教学目标为在实验探究的基础上,分析归纳,并能应用欧姆定律公式进行计算或解释现象。所以,在教学过程中必须要经过实验课进行教学。在实际的教学当中,便需要教师让学生进行分组实验,并将实验进行统计和分析,最终得出结论。通过对实验结果的分析,利用“探究电流与电压的关系”的实验数据计算UI,并与电阻值R比较,看看电阻R与UI有什么关系?
例如,在阅读完人教版九年级物理课本78页之后,提取相关知识完成本活动内容。
(1)欧姆定律用公式表述为。
(2)分别述说公式中各符号的意义及单位。
在学生已经能够初步掌握欧姆定律的概念和公式之后。便可以编制相关的习题,让学生利用欧姆定律进行解答。
例:在某一温度下,两个电路元件甲和乙中的电流与其两端电压的关系如图1左图所示。求:
①甲的电阻值是多少?乙的电阻是多少?
②将电阻甲单独接入电路如图1右图所示,当甲电阻两端的电压为6V时,则通过甲电阻的电流是多少?
③若甲电阻两端的电压为3V时,则甲的电阻值又是多少?为什么?
④若甲电阻两端不加电压,则它的电流是多少?此时甲电阻的阻值是多少?为什么?
以上教学流程,根据本题目的答案能够发现,编制题目者的意图是就让学生充分了解并掌握欧姆定律的知识以及掌握电阻的是导体本身的一种性质,与电流、电压值无关。这类简单的概念如果通过重复性强的习题进行教学,学生通过死记硬背的形式将其背完,但是这样的形式很空洞无物,许多的学生都会在这个学习过程中觉得枯燥无味,如果使用以上这样循序渐进的教学模式,通过上一环节引出下一环节,帮助学生灵活掌握知识内容,客服思维定势,培养学生的应变能力,通过递进式的习题教学,给学生更全面、深刻的学习知识,帮助学生开阔思维和创造空间。
2编制物理习题需要具备准确性和探究性
在编制物理习题的过程中,需要避免传统观念的影响,改善传统观念中全面性的原则,教师需要注意灵活性和层次性的原则。新课标的改革要求为摒弃学科知识为中心的观念,并且需要帮助学生建立起良好的物理学科知识体系,需要学生的学习以主干知识为主,通过学生的探究、自主和合作达到最终学习目的。习题的内容需要选择精干的知识点,以基础技能和基础知识作为主干教学内容,加强习题和学生的日常生活的关联性,尽量使学生能够将习题的知识内容运用于生活当中,争取相关学科互相融合,使所有学科能够形成一个整体。
了使学生对所学知识的理解、应用和认识更深,需要尽量使习题的编制更具备可探究性。例如,在进行人教版九年级物理教学第十三章“电路”教学时,学生对抽象的线路很难理解,对局部短路所造成的被短路电气无法正常使用这一较为抽象的现象无法熟悉的记忆,缺乏感性的认识。对此,在习题的设计过程中,就可以设计更具备可探究性的习题,如:将甲乙两个灯泡一同串联如一个电路当中,如果将导线直接连接在乙灯泡的两个连接口上,那么两个灯泡的会以什么情况工作?在条件允许的情况下,还能够进行相关的实验,并在实验完成之后让学生猜测如果直接连接在甲灯泡上会是怎样的一个结构?并且通过实验去证实学生的猜测是否正确,通过这样形象、感性的方式让学生对知识点的记忆更加深刻。
3物理习题需要具备明确的目的性
物理习题的内容、形式和难度都会因为教学内容的不同和教学目的的不同而改变,如果只是为了培养技能和巩固理论知识,则可以编制具备收敛性的习题,如果是为了加深学生对知识点的理解,培养学生的创新能力和发散思维,就必须要编制一些开放性、发散性的习题。总而言之,习题的编制目的性必须要明确,目的性的确定必须要谨慎。
例如,以下习题:
1.活动一:设计测量电阻的实验,并完成下面实验报告。
(1)实验目的:学会用伏安法测电阻,理解小灯泡电阻变化的原因。
(2)实验原理:__________________。
(3)实验设计:
①请分别画出测定值电阻电阻和测小灯泡阻值的电路图。
②将实验步骤写在下面(注意电流表、电压表量程的选择)。
(4)数据记录:
a.测定值电阻的电阻值,并设计好实验表格。(可用第一节的测量数据)
b.测小灯泡的电阻值,并设计好实验表格。
(5)拓展分析:
①分析表1和表2中的实验数据发现,定值电阻的阻值是“不变”的,而小灯泡的电阻是____(填“变化”或“不变”)的,原因是____。
②某同学提出在测小灯泡的电阻时,可采取求平均值来减少实验误差,这种做法可行吗?为什么?
③根据表1中的数据在图2中画出定值电阻对应的U-I关系图象;根据表2中的数据在图3中画出小灯泡对应的U-I关系图象。 ④你在定值电阻的U-I图像上描出的点是否分布在同一条直线上?我们怎样处理这种情况?为什么?
(6)交流与评估:
①如果在测小灯泡电阻时,发现小灯泡不亮,电流变几乎不偏转,而电压表示数接近电源电压,请分析故障原因是什么?
②如果在测小灯泡电阻时,发现电压表无示数,而电流表示数较大,请分析故障原因是什么?
对于这类实验性习题的制作者和习题的描述所提供的参考答案分析之后,能够明显发现习题命题者的命题目的是帮助学生认识电阻并通过电阻的概念进行习题的解答,帮助学生能够熟悉运用电阻的定律。每一个习题都具备独特的教学目的,通过明确教学目的,逐渐的使学生掌握抽象的物理概念。
4习题的编制需要注重归纳性和总结性
编制物理习题务必将学习重点放在基础知识上,使学生弄清楚知识的应用、联系、内容和由来等,培养学生的全方位学习能力。初中物理知识点大多都是较为抽象的习题,对于初中学生来说,其对于抽象知识的理解能力有限,造成许多的物理知识较为难以理解,面对大量的物理习题,大多呈现走马观花的学习形式。其实,笔者认为初中物理的教学难点并不是学生对题目的掌握和摸索,重点在于教师在编制物理习题过程中,是否将相似解题方法的习题编制在一起,如果将解题方式相似的习题编制在一起,能够在评讲过程汇总更好的帮助学生总结和归纳学习方式和解题方法。
例如,将两道关于计算额定功率的习题放在一起进行。有一个电压表、一个电源、标识2.5V的小灯泡、开关、导线和滑动变压器,一个额定电阻值为10Ω的电阻,通过这些道具如何测量2.5V小灯泡的额定功率;有一个电流表、一个电源、标有3V的小灯泡、开关、导线和滑动变阻器,一个额定电阻值为10Ω的电阻,通过这些道具如何测量小灯泡的额定功率?
一般情况下,测量给小灯泡的额定功率的实验是通过电流表和电压表来测量,这两个习题的情况分别由图4和图5展示,由两图所知,两道习题都属于用一个测量表来测量小灯泡的额定功率的题目,其理解难度较高,学生比较难以掌握,并且在评讲之后学生也难以熟练运用。对此,就需要总结两道习题,并进行对比和分析,使学生总结归纳出解题的共同点。 测量小灯泡的额定功率的步骤主要为:(1)调动滑动变阻器,使小灯泡工作。(2)测量小灯泡正常工作时的额定电流。(3)通过P=UI的公式进行计算。如果只是用一只电流表或者一只电压表来测量小灯的额定功率,则可以通过公式进行自由转换,将缺少的那只表转换为额定值电阻。总之,通过归纳和总结能够有效的帮助学生整理解题思路,帮助学生真正的掌握解题方式,从而提高学生的学习效率。
5习题的编制需要具备一定的实际性
物理学科离不开日常生活,教师在编制习题的过程中需要认识到物理是从生活当中所繁衍而出,习题的编制需要和日常生活息息相关。例如视力矫正、手机电池铭牌、电动自行车、居民所用的电表、水表等等。除此之外,社会、经济、睁着当中的典型案例和重大事件也是作为习题背景的良好素材。例如,神舟五号、三峡工程、天津爆炸事件等等。习题的编制可以渗透一定的科学发展观,例如,环境资源保护、节约能源等,将这一系列符合、贴近学生日常生活当作习题的背景,不仅仅能够有效地提高学生的学习积极性,还能够通过学习,更加了解这些事件,深刻体会到物理知识就围绕在生变,与社会生活、经济发展息息相关,进而得到更有价值的领悟。
6结语
综上所述,在我国今后的初中物理教学过程中,教师应当通过习题的编制,积极培养学生的创造性思维,使学生的物理思维模式得以转变。通过在物理习题教学,培养学生自主学习、独立思考的能力,使学生在课堂学习过程中通过自主学习与独立思考,逐步培养出良好的创造性思维,提高学生对于物理知识的理解能力,帮助学生更好地适应新时期的初中物理课堂学习。
参考文献:
[1]黄志文.中学物理课程论[J].技术物理教学,2013,12(09):23-24.
一、电磁学教材的整体结构
电磁运动是物质的一种基本运动形式.电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用.其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象,电磁辐射和电磁场等.为了便于研究,把电现象和磁现象分开处理,实际上,这两种现象总是紧密联系而不可分割的.透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系,才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学.对此,应从以下三个方面来认真分析教材.
1.电磁学的两种研究方式
整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行,这两种方式均在高中教材里体现出来.只有明确它们各自的特征及相互联系,才能有计划、有目的地提高学生的思维品质,培养学生的思维能力.
场的方法是研究电磁学的一般方法.场是物质,是物质的相互作用的特殊方式.中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来,静电尝恒定电尝恒定磁尝静磁尝似稳电磁尝迅变电磁场等,组成一个关于场的系统,该系统包括中学物理电学部分的各章内容.
“路”是“场”的一种特殊情况.中学教材以“路”为线的大骨架可理顺为:静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等.
“场”和“路”之间存在着内在的联系.麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律,是以“场”为基础的.“场”是电磁运动的实质,因此可以说“场”是实质,“路”是方法.
2.物理知识规律物
理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律,以及它们的相互联系.
物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验,掌握了充分可靠的事实之后,进行分析和比较找出它们相互之间存在着的关系,并把这些关系用定律的形式表达出来.物理定律的形成,也是在物理概念的基础上进行的.但是,物理定律并不是绝对准确的,在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性,因此其适用范围有一定的局限性.
第二册第一章“电潮重要的物理规律是库仑定律.库仑定律的实验是在空气中做的,其结果跟在真空中相差很小.其适用范围只适用于点电荷,即带电体的几何线度比它们之间的距离小到可以忽略不计的情况.
“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律.欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的,对金属导电、电解液导电适用,但对气体导电是不适用的.欧姆定律的运用有对应关系.电阻是电路的物理性质,适用于温度不变时的金属导体.
“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性,用研究电场的方法进行类比,可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念.
“电磁感应”这一章,重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律.在这部分知识中,能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线.本章以电流、磁场为基础,它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面,是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础.电磁感应的重点和核心是感应电动势.运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的.
“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践,进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场,对场的认识又上升了一步.麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律,同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步.
3.通过电磁场在各方面表现的物质属性,使学生建立“世界是物质的”的观点
电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的.大量实验证明在电荷的周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着.电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用.运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种唱—磁场.磁体的周围也存在着磁场.磁场也是一种客观存在的物质.磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用.现在,科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点,并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形态.
运动的电荷(电流)产生磁场,磁场对其它运动的电荷(电流)有磁场力的作用.所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间是通过磁场而发生作用的.麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象,得出结论:任何变化的磁场能够在周围空间产生电场,任何变化的电场能够在周围空间产生磁场.按照这个理论,变化的电场和变化的磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一场,这就是电磁场.电磁场由近及远的传播就形成电磁波.
从场的观点来阐述路.电荷的定向运动形成电流.产生电流的条件有两个:一是存在可自由移动的电荷;二是存在电场.导体中电流的方向总是沿着电场的方向,从高电势处指向低电势处.导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例,即导体中形成电流时,它的本身要形成电场又要提供自由电荷.当导体中电势差不存在时,电流也随之而终止.
二、以“学科体系的系统性”贯穿始终,使知识学习与智能训练融合于一体
1.场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题.第一章“电潮是学好电磁学的基础和关键.电场强度、电势、磁尝磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念.电场线,磁感线是形象地描述场分布的一种手段.要进行比较,找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解.
2.电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用.在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别,比如,场不是力,电势不是能等.场中不同位置场的强弱不同,可用受场力者受场力的大小(方向)跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度.在电场中用电场力做功,说明场具有能量.通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能,离开了电场就谈不上电荷的电势能了.
3.认真做好演示实验和学生实验,使“潮抽象的概念形象化,通过演示实验是非常重要的措施.把各种实验做好,不仅使学生易于接受知识和掌握知识,也是基本技能的培养和训练.安排学生自己动手做实验,加强对实验现象的分析,引导学生从实验观察和现象分析中来发展思维能力.从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看,应着力培养学生的独立实验能力和自学能力,使知识的传授和能力的培养统一在使学生真正掌握科学知识体系上.
一、使学生把握新旧知识的联系和建立物理规律的事实依据,懂得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。
二、要使学生理解物理规律的物理意义
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,牛顿第一定律的教学,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。
三、使学生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的,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。
四、使学生认清所研究的物理规律与有关的物理概念和物理规律之间的关系
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,应当使学生把物理规律与同它相关的物理概念和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,怎样运动,是否受力,物体任何时候都有惯性。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。
五、使学生学会运用物理规律解释有关的物理现象,并学会解决简单的实际问题
对于重要的物理规律,不仅要求学生理解,而且要求学生灵活应用,因为掌握物理规律的目的就在于能够运用物理规律去解决问题。在新的教学要求中,不要求学生能解决复杂问题,但是,应当要求学生学会运用物理规律去说明和解释有关的现象、解决一些有关简单的实际问题。在这一过程中,一方面可以巩固和深化对规律的理解,另一方面还可以使学生学到处理实际问题的思路和方法,发展学生分析问题的能力、语言表达能力以及独立解决问题的能力。如在教学中要求学生综合地运用欧姆定律、电功、电功率、焦耳定律等概念和规律解决日常生活用电的简单实际问题,家用电器的选择与使用,用电多少的计算,保险丝的选择等。
为了有效地引导学生学好物理规律,我们还必须认清学生在学习物理规律的过程中可能出现的问题。当前学生在学习物理规律时主要存在以下几个方面的问题:一是学生的感性知识不足;二是相关知识的准备不足;三是规律学习受日常生活中形成的错误观念的干扰。
【关键词】物理;习题课;高效课堂
作为教师,我们每教学生一堂课的知识,就必然要用相应的练习去提升学生对知识的应用能力,那么,习题课就是必不可缺的。同样,作为中学理科中的重点,初中物理的习题课更显得尤为重要。学生通过做一定的习题来巩固和加深对基本知识的理解是必不可少的。因此,在初中物理教学中,如何有效、高效地进行习题课的教学就显得举足轻重。
物理习题课的主要任务是巩固和运用所学知识,培养学生分析、解决问题的能力或创新能力。如教材中的“速度的计算”、“密度的应用”“欧姆定律的应用”、“功的计算”、“电功率的计算”等等都属于这一课型。
我们知道,习题课不同于新授课,学生已经对基本知识、基本概念有了初步学习。学生的主要学习任务就是回顾复习已学知识点并运用知识解决有关的问题,以达到活学活用,并且能够对知识有一定的拓展和延伸。而传统的习题课教学主要包括“讲——练——评”三大环节。老师先讲清基本公式的用法及注意问题并筛选一两道典型例题进行详细讲解;然后再给学生出若干道练习题让学生去训练;训练结束后老师再讲评练习题。学生在这种传统的习题课课堂上往往觉得比较枯燥、乏味,很难真正领悟透物理公式运用的方法和技巧,故这种教学模式学生的学习效果并不好。因此在当前新课程改革的背景下,如何打造高效的习题课教学模式就显得十分迫切。
当前,我校正在进行以小组合作学习为主的课堂教学改革,主要目标是以学生主动的学为主的“高效课堂”。并且教室内学生的座位布局也发生的相应的改变,变原来的全体学生面向黑板的座位方式为现在的以6人为小组的圆桌式。这样的最大好处就是强化了小组的作用并方便了小组成员之间的内部合作与交流。我校还斥巨资,在每个教师的墙面上安装上新的黑板,供学生展示。为高效课堂的创建提供物质保证。我校老师在备课上也做了大胆的尝试与改革,老师备课的主要任务是编写导学案,上课主要以导学案为主线,以学生主动的合作学习为主导,老师适时的点评为补充。基于这种学校课堂改革的背景,我在物理习题课的教学中也做了大量的尝试,已基本形成了的物理习题课的高效课堂教学模式。
我认为初中物理习题课的教学模式主要分为以下几个环节:
1.出示学习目标
教学大纲中要求,每节课教师都要明确三维教学目标,使学生明了本节课将练习运用什么知识来解决什么问题,重点是什么,难点是什么,要学会哪些方法等。本环节学习目标的设计要简明扼要,是以学生的角度阐述本节课通过学习最终达到的目标。如在人教版八年级下第七章中《欧姆定律应用习题课》的学习目标我是这样设计的:
1.1 知道定律的内容以及其表达式、变换式的意义。
1.2 会用欧姆定律计算电流、电压、电阻。
学习目标的出示形式可以采用多种方式:学习目标也可以让学生罗列,这节课我想学会些什么,我想用什么方法学习,能够达到什么水平等。也可以让学生齐读学习目标,以达到加深印象的效果。
2.复习与本节课有关的概念、规律或方法(最好能简化成易于掌握的条文)
在物理学中,对概念的理解和应用尤为重要,在复习时,概念性的知识一定要让学生熟记于心。我们可列成图表,也可写成文字或公式,便于学生记忆。这样一来我们可以改变教师满堂灌的授课方式、改变学生被动学习的学习方式,真正体现学生学习的主体性,做到以学生为中心、以学为中心。这就要充分发挥小组的作用,可以以小组为一个小的单位来参与到课堂上来,让学生成为课堂的主人,让原来枯燥、乏味的课堂变成活跃、有趣的课堂。具体实施时可采用让学生先按照导学案上的提示交流合作完成复习任务,并抽其中一两个小组派代表将自己的结果在黑板上展示给大家,并给予适当的鼓励,以调动小组的积极性,活跃课堂气氛。然后老师給于适当的补充和点拨,并给学生几分钟时间强化记忆。
3.指导自学:要求学生自学例题的解析过程,重点看解题
在习题课上,遇到题目的时候,先给学生思考的时间,并且充分发挥小组合作的精神,自己先解决,自己解决不了的问题,拿到课堂上,让老师和同学们一块帮忙讨论解决。为完成同类型练习题打好基础。本环节要改变以往老师主讲为主的方式,让学生充分发挥小组的作用,让小组成员之间相互配合好,会的学生教不会的学生。老师在整个环节中仅仅是一个指导者、引领者,切记越俎代庖。
4.学生展示
小组讨论完之后,抽一个小组板演并讲解例题。这个环节是整个教学过程的核心,课堂展示有利于提高学生综合素质和培养学生自主学习的积极性、主动性。因此要引入一些激励机制,调动学生参与展示的积极性。
5.点评
在学生展示结束后,先请学生就展示的内容做评价,若板演出现错误,不要打击学生的积极性,可让学生直接对照板演内容进行互评,要求说出错在哪儿和产生错误的原因,应该怎样订正。最后再由老师做总结性点评,对于学生没讲透或者是需要升华的地方需要精讲,给学生提炼出来解题的一般步骤和方法。
6.当堂训练
主要训练学生运用物理概念和公式进行解题的
能力,同时兼顾解题规范化训练。这个环节是最后的加强巩固阶段。旨在通过一定量的习题训练,使学生掌握住本节学习的解题步骤和方法,同时能就不同类型的问题做到举一反三,以期能达到熟练掌握知识、提升自己能力的效果。
7.反馈提升
关键词:中职;教学;对比归纳法
中图分类号:C45 文献标识码: A 文章编号:
《电工电子技术与技能》是职业高中的一门专业基础课程,理论性和实践性强,对学生知识和能力的要求比较高。而职校的生源质量较低,学生底子薄,这就给专业教学带来了一定的难度。本文基于对比归纳法在电工电子教学中的应用做了一些有益探讨。
一、对比归纳法的内涵
常言道“有比较才能有鉴别”,对比法是科学研究和发现的重要方法,是通过对不同事物的比较,寻求其同中之异或异中之同的一种研究方法。归纳法是指把具体个别的事物,分别加以综合,从而获得最终结论的方法。所谓对比归纳法是在对不同事物进行比较的基础上,总结归纳出一般规律的方法。
对比归纳法是对比法和归纳法的综合运用。把对比法和归纳法联合起来使用,可以通过对比,找出事物的相同点和不同点,把相近的事物或知识区分开来,还可以指导学生把零散的、不成系统的知识系统化、理论化,这不仅是进行科学研究的方法,同时也是一种重要的教学方法,对于训练学生的思维能力和解决问题的能力,提高他们动手实践能力都有很大的帮助。
二、对比归纳法在教学中的应用
对比归纳法教学的核心是在教师的指导下学生“系统学习、前后连贯、识同辨异、探寻规律”。它的程序为“学生自我感知――师生辨别对比――教师总结归纳――探寻规律――学生理解巩固”,能把学生的主体作用与教师的主导作用有机地结合起来。
1、巧用对比归纳法导入新课,有利于提高学习兴趣
“为学贵慎始。”良好的导入是课堂成功的一半,一堂课的成功导入能够激发学生的学习兴趣,充分调动学生的积极性。例如第一章是直流电路的基本知识,而第一节课就介绍了电路的三种基本状态,即开路(空载状态)、短路和通路(有载状态)。电路图如图所示:
其中Ec是直流电源,S是开关,R是电阻,FU是熔断器。如果照本宣科,这个知识点几分钟时间就能讲完,但是学生真正地掌握了吗?因为在以后的实验操作中,学生连接电路时照样乱接,短路和开路情况经常发生。从表面上看该知识点简单,实际上它内含和引申的知识点却很多,我讲该内容时一般是在实验室中进行,先把学生分成三组,每组学生连接一种不同状态的电路,并且把电阻换成小灯泡比较好观察到实验现象,接着通电,让大家对比三种状态下有什么现象发生。通过实验,学生自己得出以下现象:开路状态下(又称断路)灯不会亮;通路时灯泡正常发光;短路时不光灯泡不会亮,熔断器还烧断了。但是现在的家庭线路中不装保险丝了,因为更换起来比较麻烦,一般在配电箱中安装空气开关,当出现短路时,空气开关断开,切断电路,就是俗称的跳闸,等检修好电路再把开关合上即可。如此,一个知识点通过实验对比,加以归纳,再联系日常生活中大家熟悉的现象和实例,即使是难题也会迎刃而解。
2、巧用对比归纳法辨析异同,有利于知识对比深化
在教学中,恰当地利用对比归纳法,对相近的、易混淆的知识进行对比归纳,发现知识间的个性和共性,有利于学生的掌握,也使学习达到深化。例如单相正弦交流电教学中,电阻、电感、电容等负载元件两端的电压与电流的关系及电路的功率计算等内容比较相近,学生最容易弄混淆的,在做题时会出现张冠李戴的错误。所以在讲到此知识点时我是利用先对比再归纳的方法,有利于学生理解、掌握和应用。纯电阻交流电路学生比较好理解,欧姆定律的表达形式I=U/R在这里继续适用,只不过I和U要换成相应交流电的最大值或有效值。电流和电压是同频率同相位的,可以通过实验观察出来。由于电阻是耗能元件,总是消耗能量,所以只有有功功率,而无功功率为零。在纯电感电路中,是电感对交流电路有阻碍作用,称为感抗,单位也是欧姆,这和电阻的单位一样。流过电感器电流iL的有效值I=U/XL,也和欧姆定律的表达式一样,对比前面的知识,这个公式也不难理解,把电阻换成感抗即可。至于电压UL和电流iL的相位关系在实验中用双踪示波器能很清楚地看到它们的频率相同,但电压超前电流π/2。和电阻不同,电感是储能元件,和电源不停地进行能量转换,所以只有无功功率,而有功功率为零。接下来的纯电容电路的知识我几乎没有花太多时间,对比前面的所学大家自然就掌握了。
3、巧用对比归纳法实验教学,有利于提升学生技能
在实验教学中恰当地利用对比归纳法,通过不同实验现象的对比,能够很好地识别和检测一些外观类似的、学生易认错的电子元器件,从而加强对学生实践能力的培养,养成他们自主学习与探究学习的良好习惯,激发他们学习的动力,掌握相应的知识和技能。例如发光二极管、稳压二极管、光电二极管等特殊二极管在电子电路中经常使用,所以这些元器件的识别和检测很重要。在实验课上我先讲了它们的种类、极性、符号和作用等理论知识,接着把相应的实物发到学生手上,有不少学生发现发光二极管的颜色很漂亮,有红、绿、黄、蓝等颜色,但是有一种白色透明塑料封装的发光二极管和光电二极管的颜色和外形很类似,如果不仔细观察,学生会把这两种二极管弄混淆。为了更准确地识别它们,我让学生用万用表来测量,根据我讲的理论知识,学生知道光电二极管的PN结面积较大,可以通过管壳上的一个透明窗口来接收入射光,在测量时,当施加反向电压时,有光照时其反向电阻小,表针偏转的角度大;无光照时其反向电阻大,表针偏转的角度小,即管子对光照比较敏感,并且光照越强,这种现象越明显。而发光二级管的正反向电阻和光照没有关系,测量时不管有没有光照,万用表的表针都指在同一个位置,这个实验很简单,现象又特别明显,并且这两种现象对比着看很容易就能区分出两种不同的二极管。
当然,“教无定法”,教师要完成复杂的教学任务、提高教学效率,就必须注意教学方法的多样性,从实际出发,将各种教学方法有机地组合起来,综合运用,使学生学会思考,学会学习,真正成为学习的主人,为终生学习奠定坚实的基础。
参考文献:
物理可以说是高中所有学科中最难的一科,因为高中物理不仅知识点多,需要理解的知识也很多,下面给大家分享一些关于高三物理知识点小归纳,希望对大家有所帮助。
高三物理知识点11.光的直线传播
(1)光在同一种均匀介质中沿直线传播.小孔成像,影的形成,日食和月食都是光直线传播的例证。
(2)影是光被不透光的物体挡住所形成的暗区.影可分为本影和半影,在本影区域内完全看不到光源发出的光,在半影区域内只能看到光源的某部分发出的光.点光源只形成本影,非点光源一般会形成本影和半影.本影区域的大小与光源的面积有关,发光面越大,本影区越小。
(3)日食和月食:
人位于月球的本影内能看到日全食,位于月球的半影内能看到日偏食,位于月球本影的延伸区域(即"伪本影")能看到日环食;当月球全部进入地球的本影区域时,人可看到月全食.月球部分进入地球的本影区域时,看到的是月偏食。
2.光的反射现象---:光线入射到两种介质的界面上时,其中一部分光线在原介质中改变传播方向的现象。
(1)光的反射定律:
①反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居于法线两侧。②反射角等于入射角。
(2)反射定律表明,对于每一条入射光线,反射光线是的,在反射现象中光路是可逆的。
3.平面镜成像
(1)像的特点---------平面镜成的像是正立等大的虚像,像与物关于镜面为对称。
(2)光路图作法-----------根据平面镜成像的特点,在作光路图时,可以先画像,后补光路图。
(3)充分利用光路可逆-------在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。(眼睛在某点A通过平面镜所能看到的范围和在A点放一个点光源,该电光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。)
4.光的折射--光由一种介质射入另一种介质时,在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的现象叫光的折射。
(2)光的折射定律---①折射光线,入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分居于法线两侧。
②入射角的正弦跟折射角的正弦成正比,即sini/sinr=常数。(3)在折射现象中,光路是可逆的。
5.折射率---光从真空射入某种介质时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的折射率,折射率用n表示,即n=sini/sinr。
某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比,即n=c/v,因c>v,所以任何介质的折射率n都大于1.两种介质相比较,n较大的介质称为光密介质,n较小的介质称为光疏介质。
6.全反射和临界角
(1)全反射:光从光密介质射入光疏介质,或光从介质射入真空(或空气)时,当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,折射光线完全消失,只剩下反射光线,这种现象叫做全反射。
(2)全反射的条件
①光从光密介质射入光疏介质,或光从介质射入真空(或空气)。②入射角大于或等于临界角
(3)临界角:折射角等于90°时的入射角叫临界角,用C表示sinC=1/n
7.光的色散:白光通过三棱镜后,出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的光束,这种现象叫做光的色散。
(1)同一种介质对红光折射率小,对紫光折射率大。
(2)在同一种介质中,红光的速度,紫光的速度最小。
(3)由同一种介质射向空气时,红光发生全反射的临界角大,紫光发生全反射的临界角小
高三物理知识点21.电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。
(1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0。(2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
(2)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
2.磁通量
定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义式:Φ=BS。如果面积S与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S′,即Φ=BS′,国际单位:Wb
求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过该面的磁通量为正。反之,磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。
3.楞次定律
(1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。
(2)对楞次定律的理解
①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。
②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。③如何阻碍---原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”。④阻碍的结果---阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。
(3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种:
①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍原电流的变化(自感)。
4.法拉第电磁感应定律
电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。表达式E=nΔΦ/Δt
当导体做切割磁感线运动时,其感应电动势的计算公式为E=BLvsinθ。当B、L、v三者两两垂直时,感应电动势E=BLv。(1)两个公式的选用方法E=nΔΦ/Δt计算的是在Δt时间内的平均电动势,只有当磁通量的变化率是恒定不变时,它算出的才是瞬时电动势。E=BLvsinθ中的v若为瞬时速度,则算出的就是瞬时电动势:若v为平均速度,算出的就是平均电动势。(2)公式的变形
①当线圈垂直磁场方向放置,线圈的面积S保持不变,只是磁场的磁感强度均匀变化时,感应电动势:E=nSΔB/Δt。
②如果磁感强度不变,而线圈面积均匀变化时,感应电动势E=Nbδs/Δt。
5.自感现象
(1)自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
(2)自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。自感电动势的大小取决于线圈自感系数和本身电流变化的快慢,自感电动势方向总是阻碍电流的变化。
高三物理知识点31.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}
2.欧姆定律:I=U/R{I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}
3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ωm),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}
4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}
5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因三此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}
9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)
电阻关系(串同并反)R串=R1+R2+R3+1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
电流关系I总=I1=I2=I3I并=I1+I2+I3+
电压关系U总=U1+U2+U3+U总=U1=U2=U3
功率分配P总=P1+P2+P3+P总=P1+P2+P3+
10.欧姆表测电阻
(1)电路组成(2)测量原理
两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被测电阻Rx后通过电表的电流为
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小
(3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。
(4)注意:测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。
11.伏安法测电阻
电流表内接法:
电压表示数:U=UR+UA
电流表外接法:
电流表示数:I=IR+IV
Rx的测量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真
Rx的测量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)
选用电路条件Rx>>RA[或Rx>(RARV)1/2]
12.滑动变阻器在电路中的限流接法与分压接法
限流接法
电压调节范围小,电路简单,功耗小
便于调节电压的选择条件Rp>Rx
电压调节范围大,电路复杂,功耗较大
便于调节电压的选择条件Rp
注:
(1)单位换算:1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω
(2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大;
(3)串_阻大于任何一个分电阻,并_阻小于任何一个分电阻;
(4)当电源有内阻时,外电路电阻增大时,总电流减小,路端电压增大;
(5)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率_,此时的输出功率为E2/(2r);
素质教育是对各科教育的要求,初中物理教学中,我们应通过素质培养,提高物理教学质量。
1.注意德育渗透,提高学生素质。物理教学不是单纯传授物理知识的过程。在教学中,可结合具体内容进行德育渗透。如,在讲水能的利用这节时,可结合我国水能蕴藏量居世界第一,可大力开发利用这一知识点,加强爱国主义教育,使学生懂得热爱祖国的大好河山。在物理教学中穿插钱三强、钱学森的故事,树立爱国主义的楷模。物理教学中,还要注意培养学生的良好品质,把物理学家的优良品德贯穿其中,并加以引导。如,学习牛顿运动定律,可把牛顿的谦虚、诚实、专心致志、忘我工作的精神介绍给同学们;讲解欧姆定律时,叙说他通过十多年的探索,坚持不懈的努力,终于发现了欧姆定律;还有勤于实践的伽利略,几经周折,发现了运动的相对性;平时注意细微观察事物变化的瑞利,发现了氩;以及勇于进取,不怕挫折的焦耳,经过几百次实验,反复论证,终于发现了焦耳定律,从而让学生学到物理学家们坚强、奋进、求实的优秀品德。
只有这样,寓德育于物理教学之中,加强学校德育与学生生活和学科之间的联系,才能取得实际效果,克服德育中形式主义的倾向。
2.在教学中充分发挥学生的主体作用。教学是师生双方协调的过程,在大力提倡素质教育的今天,任何一种“填鸭式”的教学必将摒弃。但素质教育也并非就是教师毫无组织地放任学生的自由。那么如何体现教师的主导作用和发挥学生的主体作用呢?这就要求广大教师课前精心策划,备课时既要备内容、重点、难点,教学方法等,更要备学生,分析课堂中学生可能会出现的各种问题。在课堂上允许学生大胆地提出问题,简单的可当堂回答,复杂的可采用讨论的形式加以澄清。这样,让大多数学生积极主动参与教学,可取得良好的效果。
3.在教学中注意教学时间的安排。在课堂教学中充分发挥学生的主体作用,让学生积极主动参与教学,就必然会遇到一个时间问题,一节课只有45分钟,若放手让学生讨论,恐怕难于完成教学的任务。如何安排课堂教学时间?笔者认为要做到:恰当处理教材,做到详略得当,主次分明,重点问题要突出,次要问题可略讲;教学思路要清晰,围绕重点、难点展开,层次清楚,过程流畅,各部分衔接自然;对学生的情况要了如指掌,对学生提出的问题要切合实际,本着实事求是的态度,因人而异,灵活多变。
二、以实验为基础提高物理教学质量
进行科学研究,离不开实验;没有实验,就没有自然科学。物理学就是一门以实验为基础的自然科学,物理教学也应以实验为基础。
物理实验是学生理解物理概念、掌握物理规律的基础。物理实验是为学生提供感性材料的重要途径,它可以激发思维、引导思维,帮助学生理解物理概念,掌握物理规律。
物理实验教学能够发展学生的非智力因素,激发学生学习物理的兴趣。学习兴趣是学习动机的重要成分。学习动机是推动学生进行学习的一种内驱动力。学习动机有两类:其一是间接的远景性学习动机;其二是与学习活动直接联系的近景性动机。对中学生来说,意志、毅力还不够坚强,因此,具备第二类学习动机是十分重要的。大家知道,教学内容的生动性、方法的直观性和趣味性,都可以推动学生的学习,激发其学习积极性。在物理实验教学中,我们应尽力为学生展现更多的生动直观的学习情境,极大地吸引学生的注意力,激发学生的求知欲。
三、物理实验目的最终要回归到提高人的素质上来
物理实验是面向学生的,是为提高学生素质服务的。这就要求教师进行物理实验时,必须针对学生的特点,使不同学生都能得到启迪,受到教育。为此,要处理好两个关系。
一是一般和特殊的关系。在学生中,由于各自的爱好不同,志向不同,因此,对物理及物理实验的兴趣也显得不同。物理教学要把重点放在广大学生的接受程度上,使全体学生普遍受到教育,增强学习的自觉性。在教学中往往碰到这祥的情况,对于一个难以理解的概念,经过实验证明,学生的印象特别深刻,特别是实验中用自制教具,取得好的实验效果,更是这样。例如,在课堂上做闪光照相实验,利用自制的小暗盒,当场把底片冲出,在幻灯上放出物体运动轨迹的照片时,学生们情不自禁地都鼓起掌来,称教师为“物理实验的魔术师”。学生对教师相信了,自然听从教师的教导,这种心理作用,对教学质量的提高是很有帮助的。
对于那些对物理特别感兴趣的学生和求知欲极盛的学生,按照一般的教学,他们必然有一种“吃不饱的感觉”,对此,要适当“加餐”,给以满足。其具体做法如下。
在学习方法上,引导他们自觉地采用形象思维与逻辑推理相结合的思维方法,找出规律。在物理学上,所谓形象思维就是能联想起物理现象、物理过程;所谓逻辑推理,就是利用物理定律进行推理、运算、得出结论。
在组织形式上,除课堂教学之外,开展第二课堂,组织物理小组。活动形式有较难习题分析、课外物理实验,还可以开展小制作、小发明、写小论文。对组员不仅介绍较难一点的习题,而且要组织他们开展一些小型课题研究,取得一定教学效果。
认识基础和应用的关系。中学阶段的物理实验,是基础性训练。这种基础性训练,起着加强物理知识与生产实践、科学实验之间联系的作用。在物理教学中,要把生产中的有关知识与物理课题相联系进行介绍,这样既有利于懂得中学阶段所应掌握的基础知识,又有利于今后深造和应用的需要。
参考文献
[1]朱长华.初中物理实验教学的实践与思考.宿州学院学报,2005(4).
[2]郝贵有.做好初中物理实验教学中的几个环节.科技资讯,2006(2).
1 识图
识图是指从给定的物理图象中获得信息(包括与图象直接相关的两个物理量之间的关系、图象间接相关的其它物理量的信息和图象反映的物理过程),并用这些信息解决相关问题.快速有效的识图,关键在于抓住图象的斜率、面积、截距、交点等几个要素所表达的物理意义
1.1 图象斜率的物理意义
斜率是一个解析几何的概念,对于一次函数y=kx+b,k即该函数图象的斜率,表示直线的倾斜程度.在不同的物理图象中斜率通常都有明确而特定的物理意义.如果图象是直线,只要运用物理知识建立物理量的函数关系式,借助数形结合,很容易确定斜率的物理意义.如匀速运动的的x-t图象,依据公式x=vt+x0,可知斜率表示速度,同理匀变速直线运动的v-t图象中斜率表示加速度,弹簧的F-x图象中的斜率表示劲度系数.如果物理图象是曲线,则图象中有两种斜率,一种是过曲线上某一点的切线的斜率,如图1中的a,另一种是曲线上某一点与坐标原点所连直线的斜率,图1中的b,具体是哪一种可根据物理量的定义式来确定:若物理量A的定义式形如A=ΔyΔx,即A是y对x的变化率,则图线a的斜率表示物理量A.如变速直线运动中x-t图象的切线斜率表示速度,变加速直线运动中v-t图象的切线斜率表示加速度,单匝线圈的Φ-t图象的切线斜率表示感应电动势等等.若物理量A的定义式形如A=yx,即该量只与某一状态相关,不能以微元法表述的,则图线b的斜率表示物理量A,如小灯泡的U-I图线中电阻的表示.如果图象是经过坐标原点的直线,则ΔyΔx与yx是等效的,如电容、劲度系数等.
例1 如图1所示,实线为y随x的变化图象,该图象如果是质点运动的v-t图,则可求得图象中P点对应的加速度为2 m/s2,该图象如果是某电学元件的U-I图,则可求得图象中P点对应的电阻是1 Ω.
1.2 面积的物理意义
面积通常是指图线与坐标轴所围的面积,在很多图象中,也是有物理意义的.以v-t图象为例,图2中的甲表示匀速直线运动,位移x=vt,借助数形结合,很容易理解图象所围的面积表示这段时间内的位移,以此为基础,用微元法可以得到任意变速直线运动(乙)中的面积同样代表位移.一般的,如果一个过程量A的计算式为A=yx,则y-x图象中图线与坐标轴所围的面积即表示物理量A,且与y是否恒定无关.比如胡克定律F-x图象中图线下的面积代表弹力所做的功,理想气体的P-V图象中所围面积表示气体压强做的功,F-t图象中所围的面积表示F的冲量,a-t图象围成的面积表示速度增量,i-t图象围成的面积表示电荷量等等.但如果A是状态量,且只由x和y当时的状态决定,由A=yx可知,以坐标原点和状态(x,y)为对角线的矩形面积才表示物理量A,如在U-I图象中(图3),由公式P=UI可知,矩形OAPB的面积代表电学元件上消耗的电功率,而不是曲线下的面积.如果x与y的乘积没有相应的物理量对应,那么图线所围的面积就没有任何物理意义,如x-t图象,u-t图象等等.
1.3 截距的物理含义
图象中图线与纵、横轴的截距也是一个值得关注的问题.也要运用物理知识建立物理量之间函数关系,借助数形结合,明确截距的物理含义.
先根据闭合电路的欧姆定律,写出电源的路端电压U与电流I的关系式为U=E-Ir,再借助数形结合,可知图象与U轴的截距的物理意义是电动势E,所以Ea>Eb,而内阻的大小就是图象的斜率(绝对值),也就是直线的倾斜程度,所以ra>rb.
1.4 交点的含义
交点,即图线与图线相交的点,它反映了两个不同的研究对象此时有相同的物理量.一般物理图象的交点都有潜在的物理意义,要明确含义与物理过程分析分不开的.如:
例3 A、B两个物体从同一地点开始沿同一直线运动,它们的速度图象如图5所示.下列说法中正确的是
A.在t2时刻,A、B两物体的速度大小相等方向相反
B.在0~t2时间内A物体的加速度不断减小,B物体的加速度不断增大
C.在0~t2时间内A物体的平均速度大于B物体的平均速度
D.在0~t1时间内B始终在A的前面,t1~t2时间内变为A始终在B的前面
分析 运用物理知识还原物体A、B运动的整个场景,明确A、B沿同一方向运动,在t1时刻速度相同且两者相距最远,结合前文讲的斜率、面积,便能判定只有C是正确的.
2 用图
用图就是运用图象直观、形象、简明的特点,分析解决物理问题.在物理规律的探究,物理量的测量,复杂问题的处理等方面,有大量的应用.
2.1 在探究性实验中,利用线性图象,探究物理规律
在高中物理中,有很多探究性实验,其中一个环节就是对测得的数据进行处理、分析得出两个物理量间的关系,进而揭示物理规律.在处理数据时,多数采用图象法,线性图象能形象直观地表达物理规律,还能方便分析实验误差.
比如探究加速度与合外力的关系时根据测量数据,作出a-F图象,如果直线通过坐标原点,则非常直观的表示a∝F;如果直线与横轴截距大于零,则可能是没有平衡摩V力;如果直线与纵轴截距大于零,则可能是过度平衡摩擦力或未计入砝码盘的重力.如果所作的图象是曲线,就要通过猜想、尝试,最终转化为线性图象,比如在探究加速度与质量的关系时作a-1m图象,在探究做功与速度变化的关系时作W-v2图象,探究单摆的周期与摆长的关系时作T2-l图象等等.
2.2 在测量性实验中,利用线性图象,得出实验结果
很多物理量并不是直接测量的,先测其它相关量,在数据处理时往往采用图象法,利用线性图象的斜率、截距的物理意义,获得待测量的数值.这种方法可以有效减小偶然误差对实验结果的影响,而且可以大幅减少计算量.
比如用伏安法测电阻,做出U-I图象,求出直线的斜率就是所测的电阻.如果两个物理量不成线性关系,则先转化线性图,比如利用单摆求重力加速度,作出T2-l图,根据公式可知斜率k=4π2/g.
例4 为了测量由两节干电池组成的电池组的电动势和内电阻,某同学按图6甲所示的电路连接实验电路,其中R为电阻箱,R0=5 Ω为保护电阻.断开开关S,调整电阻箱的阻值,再闭合开关S,读取并记录电压表的示数及电阻箱接入电路中的阻值.多次重复上述操作,可得到多组电压值U及电阻值R,并以1U为纵坐标,以1R为横坐标,画出1U-1R的关系图线(该图线为一直线),如图6乙所示.由图线可求得电池组的电动势E=V,内阻r=Ω.
解析 由闭合电路欧姆定律得U=ER+R0+r・R,化简并整理得到1U=r+R0E・1R-1E可见图线的截距为1E,得E=10.35 V≈2.9 V,图线的斜率为r-R0E,得r≈1.1 Ω.
2.3 根据题设条件,作出图象,解决物理问题
对于某些比较复杂的问题,根据题设条件,作出图象,往往可以达到化难为易、化繁为简的目的,能让问题变得直观明了.
例5 一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出,已知爬出速度v的大小与距洞口的距离s成反比,当老鼠到达洞口的距离s1=1 m的A点时,速度大小为v1=20 cm/s,当老鼠到达洞口的距离s2=2 m的B点时,速度大小v2为多少?老鼠从A点到达B点所用的时间t为多少?
分析 该题如果用解析法求时间变得很困难,由题设可以得出,数值关系上s与1v成正比,作出s-1v图象,如图7所示.由于s与1v的乘积正好是时间,所以线段AB下方围成的梯形面积就是A到B的时间,求得t=7.5 s.
2.4 含非线性元件的电路计算,常要用伏安特性曲线
如果一个电路中含有热敏电阻、二极管之类的非线性元件,那么在电路计算时就不能直接用欧姆定律,通常都是依据非线性元件的I-U图线,采用作图法求解.
例6 如图8所示,甲为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线,将这个电灯与19 Ω的定值电阻R串联,接在电动势为8 V,内阻为1 Ω的电源上,图8乙所示,则电灯的实际功率为W.