時(shí)間:2023-07-21 17:28:04
開(kāi)篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇?dú)W姆定律難點(diǎn),希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:初中;物理;歐姆定律;教學(xué)問(wèn)題
中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1008-3561(2015)09-0056-01
一、在實(shí)驗(yàn)探究中讓學(xué)生學(xué)習(xí)歐姆定律
歐姆定律是電學(xué)重要內(nèi)容之一,也是中考重點(diǎn)考查內(nèi)容,所以能否教好歐姆定律關(guān)系到之后對(duì)中考的重點(diǎn)知識(shí)復(fù)習(xí),更有可能影響學(xué)生對(duì)于物理學(xué)的熱情。在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程之中以學(xué)生為主,教師起引導(dǎo)作用,讓學(xué)生通過(guò)觀察電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的微量變化發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題,他們對(duì)于自己發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題會(huì)比老師直接教導(dǎo)的印象深刻,從而達(dá)到了教學(xué)目的。
二、在歐姆定律的學(xué)習(xí)中最經(jīng)常遇到的問(wèn)題
在實(shí)際的教學(xué)之中,教師要把電路的認(rèn)識(shí)與畫(huà)電路圖、連接電路作為主要的教學(xué)任務(wù),開(kāi)闊學(xué)生的思維,加強(qiáng)對(duì)電路的認(rèn)識(shí)。物理是一門比較枯燥的課程,只有激發(fā)學(xué)生的熱情,才能更好地完成授課。電流、電壓、電阻的概念及單位,電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用,是最基礎(chǔ)的概念。電流表測(cè)量電流、電壓表測(cè)量電壓、變阻器調(diào)節(jié)電路中的電流,這部分則比較重要,需要重點(diǎn)講解。電流、電壓、電阻的概念是基本的電學(xué)測(cè)量?jī)x器,明確這些儀器的使用與操作,是非常重要的,關(guān)系到后期實(shí)驗(yàn)的正確性與對(duì)知識(shí)的理解。以上基礎(chǔ)知識(shí)的理解與運(yùn)用又是進(jìn)一步學(xué)習(xí)歐姆定律的基礎(chǔ)。
三、歐姆定律的主要內(nèi)容是電流、電壓、電阻的關(guān)系
這部分知識(shí)是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上概括、歸納出了電路中電壓、電流、電阻三者相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系。教師在實(shí)驗(yàn)中要讓學(xué)生理解電流隨電壓和電阻的變化而變化,對(duì)于多個(gè)變量問(wèn)題的研究是采用固定一個(gè)量不變,研究其余兩個(gè)量的變化的處理方法,從而讓學(xué)生學(xué)會(huì)物理學(xué)中常用這種方法。歐姆定律在初中只講部分電路的歐姆定律,是電學(xué)中的基本定律,是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)分析和進(jìn)行電路計(jì)算的基礎(chǔ),是初中電學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)。
歐姆定律是初中物理學(xué)電學(xué)的重點(diǎn)、也是難點(diǎn),想要研究歐姆定律必須要建立電流、電壓、電阻的關(guān)系,并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出歐姆定律,做好演示實(shí)驗(yàn),歸納、分析、概括實(shí)驗(yàn)結(jié)果,使學(xué)生正確理解歐姆定律的基礎(chǔ)。所以,使用電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器是這部分知識(shí)中的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。
電流、電壓、電阻的概念是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn),由于初中學(xué)生水平有限,對(duì)電流、電壓的概念要求較低,并沒(méi)有下準(zhǔn)確的定義。因此,電阻的概念就成了學(xué)生理解的難點(diǎn)。教師要多舉例子幫助學(xué)生理解電阻是導(dǎo)體本身的屬性,決定于導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面和溫度,它用兩端的電壓和通過(guò)的電流的比值來(lái)表示是為了測(cè)量的方便,與外加電壓、電流無(wú)關(guān)。同時(shí),教師一定要糾正一些學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)的電阻隨電壓、電流的變化而變化的錯(cuò)誤概念,也就是對(duì)歐姆定律的錯(cuò)誤理解。歐姆定律在學(xué)生頭腦的建立過(guò)程是十分重要的,認(rèn)真做好演示實(shí)驗(yàn),用實(shí)驗(yàn)來(lái)探索一個(gè)量隨兩個(gè)量變化的定量關(guān)系是第一次。首先要向?qū)W生交代清楚實(shí)驗(yàn)的研究方法,本實(shí)驗(yàn)彩用控制變量法來(lái)研究,即“固定電阻不變,研究電流跟電壓的關(guān)系;固定電壓不變,研究電流跟電阻的關(guān)系”。在連接如圖(圖略)所示的實(shí)驗(yàn)電路時(shí),要將具體接法演示給學(xué)生看。可以先從電源正極開(kāi)始,按電流方向依次為電池、開(kāi)關(guān)S、滑動(dòng)變阻器R′、定值電阻R、電流表串聯(lián)起來(lái)組成一個(gè)閉合回路,最后將電壓表并聯(lián)在定值電阻R兩端。同時(shí)提醒學(xué)生注意電流必須從電流表和電壓表的正接線柱流進(jìn)電表,負(fù)接線柱流出電表及量程選擇,電流表與R串聯(lián),其示數(shù)等于通過(guò)R的電流。電壓表與R并聯(lián)其數(shù)等于R兩端的電壓。
運(yùn)用歐姆定律可以推導(dǎo)串聯(lián)電路中的總電阻跟各串聯(lián)電阻之間的關(guān)系及電壓分配跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系,具體推導(dǎo)如下:
在串聯(lián)電路中:I=I1=I2;U=U1+U2;由歐姆定律公式I=U/R,可得U=IR;U1=I1R1;U2=I2R2將這些式子代入上式得:IR=I1R1+I2R2即R=R1+R2;也就是說(shuō)串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和。
在串聯(lián)電路中:I=I1=I2;由歐姆定律公式I=U/R,可得:I1=U1/R1;I2=U2/R2;將這些式子代入上式得:U1/R2=U2/R2 變換一下形式得:U1/U2=R1/R2;即串聯(lián)電路中,電壓分配跟導(dǎo)體電阻成正比。
四、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)物理教學(xué)內(nèi)容的分析、思維方法、能力訓(xùn)練的具體研究,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié),可以使初中物理教師掌握歐姆定律的基本理論方法,更好地駕駛物理教材,提高物理教學(xué)質(zhì)量,把重點(diǎn)真正落實(shí)在教學(xué)過(guò)程中,幫助學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)操作能力、歸納概括能力、演繹推理能力、邏輯推理能力、抽象思維能力及靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力,讓學(xué)生學(xué)會(huì)控制變量法研究多個(gè)變量的問(wèn)題,學(xué)會(huì)用等效法分析復(fù)雜電路。因此,教師要注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,從而有效培養(yǎng)學(xué)生的物理素質(zhì)。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:理解;歐姆定律;電流;電壓;電阻
歐姆定律是初中物理電學(xué)部分的核心內(nèi)容,也是中考中考點(diǎn)的重點(diǎn)內(nèi)容、難點(diǎn)內(nèi)容。歐姆定律掌握的好壞直接影響學(xué)生的考試成績(jī),要多用時(shí)間將這塊知識(shí)夯實(shí),才能取得高考的勝利。
一、明確歐姆定律的內(nèi)容
1、實(shí)驗(yàn)思想和方法
歐姆定律在教材上是通過(guò)在“控制變量法”的實(shí)驗(yàn)思想基礎(chǔ)上歸納總結(jié)出來(lái)的:即在控制電阻不變,得到通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比;控制導(dǎo)體兩端的電壓不變,得到通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。由此得到了電路中電流與電壓、電阻之間的關(guān)系。
2、歐姆定律的表達(dá)式
由實(shí)驗(yàn)總結(jié)和歸納出歐姆定律:通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。
表達(dá)式為:I=U/R;I的單位是安(A),U的單位是伏(V),R的單位是歐(Ω);導(dǎo)出式:U=IRR=U/I
注意表達(dá)式中的三個(gè)物理量之間的關(guān)系式是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,即具有同一時(shí)間,同一段導(dǎo)體的關(guān)系。
3、歐姆定律的應(yīng)用條件
(1).歐姆定律只適用于純電阻電路;
(2).歐姆定律只適用于金屬導(dǎo)電和液體導(dǎo)電,而對(duì)于氣體、半導(dǎo)體導(dǎo)電一般不適用;
(3).歐姆定律表達(dá)式I=U/R表示的是研究不包含電源在內(nèi)的“部分電路”;
(4).歐姆電律中“通過(guò)”的電流I、“兩端”的電壓U及“導(dǎo)體”的電阻R都是同一個(gè)導(dǎo)體或同一段電路上對(duì)應(yīng)的物理量,不同導(dǎo)體之間的電流、電壓和電阻間不存在上述關(guān)系。
4.區(qū)別I=U/R和R=U/I的意義
歐姆定律中I=U/R表示導(dǎo)體中的電流的大小取決于這段導(dǎo)體兩端的電壓和這段導(dǎo)體的電阻。當(dāng)導(dǎo)體中的U或R變化時(shí),導(dǎo)體中的I將發(fā)生相應(yīng)的變化。可見(jiàn),I、U、R都是變量。另外,I=U/R還反映了導(dǎo)體兩端保持一定的電壓,是導(dǎo)體形成持續(xù)電流的條件。若R不為零,U為零,則I也為零;若導(dǎo)體是絕緣體R可為無(wú)窮大,即使它的兩端有電壓,I也為零。因此,在歐姆定律I=U/R中,當(dāng)R一定時(shí)I與U成正比;當(dāng)U一定時(shí)I與R成反比。
R=U/I是歐姆定律推導(dǎo)得出的,表示一段導(dǎo)體兩端的電壓跟這段導(dǎo)體中的電流之比等于這個(gè)導(dǎo)體的電阻。它是電阻的計(jì)算式,而不是它的決定式。導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),因此,在導(dǎo)出式R=U/I中R與I、U不成比例。
對(duì)于給定的一個(gè)導(dǎo)體,比值U/I是個(gè)定值;而對(duì)于不同的導(dǎo)體,這個(gè)比值是不同的。不能認(rèn)為導(dǎo)體的電阻跟電壓和電流有關(guān)。
二、歐姆定律的應(yīng)用
在運(yùn)用歐姆定律,分析、解決實(shí)際問(wèn)題,進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí)應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題:
1.要分析清楚電路圖,搞清楚要研究的是哪一部分電路。這部分電路的連接方式是串聯(lián),還是并聯(lián),這是解題的關(guān)鍵。
2.利用歐姆定律解題時(shí),不能把不同導(dǎo)體上的電流、電壓和電阻代入表達(dá)式I=U/R及導(dǎo)出式U=IR和R=U/I進(jìn)行計(jì)算,也不能把同一導(dǎo)體不同時(shí)刻、不同情況下的電流、電壓和電阻代入歐姆定律的表達(dá)式及導(dǎo)出式進(jìn)行計(jì)算。為了避免混淆,便于分析問(wèn)題,最好在解題前先根據(jù)題意畫(huà)出電路圖,在圖上標(biāo)明已知量的符號(hào)、數(shù)值和未知量的符號(hào)。同時(shí)要給“同一段電路”同一時(shí)刻的I、U、R加上同一種腳標(biāo);不能亂套公式,并注意單位的統(tǒng)一。
3.要搞清楚改變和控制電路結(jié)構(gòu)的兩個(gè)基本因素:一是開(kāi)關(guān)的通、斷情況;二是滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值發(fā)生變化時(shí)對(duì)電路的影響情況。因此,電路變化問(wèn)題主要有兩種類型:一類是由于變阻器滑片的移動(dòng),引起電路中各個(gè)物理量的變化;另一類是由于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)或閉合,引起電路中各個(gè)物理量的變化。解答電路變化問(wèn)題的思路為:先看電阻變化,再根據(jù)歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)來(lái)分析電壓和電流的變化。這是電路分析的基礎(chǔ)。
三、典型例題剖析
例1 在如圖所示的電路中,R=12Ω,Rt的最大阻值為18Ω,當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),滑片P位于最左端時(shí)電壓表的示數(shù)為16V,那么當(dāng)滑片P位于最右端時(shí)電壓表的示數(shù)是多少?
解析:分析本題的電路得知是定值電阻R和滑動(dòng)變阻器Rt 串聯(lián)的電路,電壓表是測(cè)R兩端電壓的。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于最左端時(shí)電壓表的示數(shù)為6V,說(shuō)明電路中的總電壓(電源的電壓)是6V,而當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于最右端時(shí),電壓表僅測(cè)R兩端的電壓,而此時(shí)電壓表的示數(shù)小于6V。
滑片P位于變阻器的最右端時(shí)的電流為I=U1R+Rt=6V12Ω+18Ω=0.2A。此時(shí)電壓表的示數(shù)為U2=IR=0.2A×12Ω=2.4V。
例2 如圖所示,滑動(dòng)變阻器的滑片P向B滑動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù)將;電壓表的示數(shù)將。(填“變大”、“變小”或“不變”)如此時(shí)電壓表的示數(shù)為2.5V,要使電壓表的示數(shù)變?yōu)?V,滑片P應(yīng)向端滑動(dòng)。
圖1
分析:根據(jù)歐姆定律I=UR,電源電壓不變時(shí),電路中的電流跟電阻成反比。此電路中滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻是AP段,動(dòng)滑片P向B滑動(dòng)時(shí),AP段變長(zhǎng),電阻變大,所以電流變小。電壓表是測(cè)Rx兩端的電壓,根據(jù)Ux=IRx可知,Rx不變,I變小,電壓表示數(shù)變小。反之,要使電壓表示數(shù)變大,滑片P應(yīng)向A端滑動(dòng)。
答案:變小;變小;A。
參考文獻(xiàn):
說(shuō)課是把執(zhí)教者的教學(xué)設(shè)想,教學(xué)思想及其理論依據(jù)說(shuō)出來(lái),供同行商榷和交流。今天“說(shuō)課”的內(nèi)容是“歐姆定律”一節(jié)。下面介紹說(shuō)這節(jié)課的過(guò)程。
一、教材分析
“歐姆定律”一課,學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過(guò),高中選修教材安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過(guò)課堂演示實(shí)驗(yàn)再次增加感性認(rèn)識(shí);體會(huì)物理學(xué)的基礎(chǔ)研究方法(即通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的兩種常用方法——列表對(duì)比法和圖像法;再次領(lǐng)會(huì)定義物理量的一種常用方法——比值法。這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求。這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點(diǎn)在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時(shí)用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是如何控制實(shí)驗(yàn)條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會(huì)科學(xué)家的思維方法。
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識(shí)的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ)。本節(jié)課分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用。因此也可以說(shuō),本節(jié)課是后續(xù)課程的知識(shí)準(zhǔn)備階段。
通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運(yùn)用。本節(jié)課的重點(diǎn)是成功進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)。
本節(jié)課的難點(diǎn)是電阻的定義及其物理意義。盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場(chǎng)一章中已經(jīng)接觸過(guò),但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識(shí),對(duì)此還是比較生疏。從教學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識(shí)其代表一個(gè)新的物理量,還是存在著不小的思維臺(tái)階和思維難度。對(duì)于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從教學(xué)角度看只不過(guò)略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義。
二、關(guān)于教法和學(xué)法
根據(jù)本節(jié)課有演示實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),本節(jié)課采用以演示實(shí)驗(yàn)為主的啟發(fā)式教學(xué)法。教師邊演示、邊提問(wèn),讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)。在教材難點(diǎn)處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥,必要時(shí)可進(jìn)行課堂提問(wèn),讓學(xué)生充分發(fā)表意見(jiàn)。這樣既有利于化解難點(diǎn),又有利于發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會(huì)怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),怎樣合理選用實(shí)驗(yàn)器材,怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,怎樣對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過(guò)分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律。同時(shí)要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣。
三、對(duì)教學(xué)過(guò)程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺(jué)性,對(duì)一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:
1. 在引入新課提出課題前,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么?這樣既對(duì)學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過(guò)渡到演示實(shí)驗(yàn)起承上啟下作用。
2. 對(duì)演示實(shí)驗(yàn)所需器材及電路的設(shè)計(jì)可先啟發(fā)學(xué)生思考回答,這樣使學(xué)生既鞏固實(shí)驗(yàn)知識(shí),又調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與。
3. 在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)可請(qǐng)兩位學(xué)生上臺(tái)協(xié)助,同時(shí)讓其余學(xué)生注意觀察,也可調(diào)動(dòng)全體學(xué)生都來(lái)參與,積極進(jìn)行觀察和思考。
4. 用列表對(duì)比法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出問(wèn)題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育,使學(xué)生對(duì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更深刻的認(rèn)識(shí)。到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過(guò)提問(wèn)和畫(huà)圖像使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲。
5. 在得出電阻概念時(shí),要引導(dǎo)學(xué)生從分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)入手來(lái)理解電壓與電流比值的物理意義。此時(shí)不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時(shí)間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥。此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請(qǐng)學(xué)生展開(kāi)討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對(duì)電阻的概念是如何建立的有深刻印象。
6. 在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)歐姆定律,這實(shí)際是認(rèn)識(shí)上的又一次升華。要注意闡述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié),以鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。
7. 為檢驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的。然后結(jié)合教材練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),以免沖淡主題。
四、授課過(guò)程中注意事項(xiàng)
1.注意在實(shí)驗(yàn)演示前對(duì)儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹。
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作。
3.注意湊示實(shí)驗(yàn)的可視度。
4. 定義電阻及總結(jié)歐姆定律時(shí),要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂。
5.所編反饋練習(xí)題應(yīng)重點(diǎn)放在概念辨析和方法訓(xùn)練上,不能把套公式計(jì)算作為重點(diǎn)。
在物理教學(xué)中物理定律的概念很多,物理定律是對(duì)物理規(guī)律的一種表達(dá)形式。通過(guò)大量的觀察、實(shí)驗(yàn)歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化的必然關(guān)系。物理定律的教學(xué)應(yīng)注意:首先要明確、掌握有關(guān)物理概念,再通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納出結(jié)論,或在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表達(dá)式相同,就必須加以區(qū)別(如電阻的定義式與歐姆定律的表達(dá)式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關(guān)的物理定律之間的關(guān)系,還要明確定律的適用條件和范圍。
一、牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實(shí)驗(yàn)的教法,回顧“運(yùn)動(dòng)和力”的歷史。消除學(xué)生對(duì)力的作用效果的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí);培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實(shí)驗(yàn)加外推法。教學(xué)時(shí)應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡(jiǎn)單地按字面意義用實(shí)驗(yàn)直接加以驗(yàn)證。但大量客觀事實(shí)證實(shí)了它的正確性。第一定律確定了力的含義,引入了慣性的概念,是研究整個(gè)力學(xué)的出發(fā)點(diǎn),不能把它當(dāng)做第二定律的特例;慣性不是狀態(tài)量,也不是過(guò)程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),應(yīng)使學(xué)生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以......”教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對(duì)于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當(dāng)我們?cè)谝欢屋^短的時(shí)間內(nèi)研究力學(xué)問(wèn)題時(shí),常常可以把地球看成近似程度相當(dāng)好的慣性系。
二、牛頓第二定律。在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實(shí)驗(yàn)方法歸納出物體在單個(gè)力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達(dá):物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時(shí)還應(yīng)注意公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時(shí)關(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)量、功和能等知識(shí)的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬(wàn)有引力定律。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬(wàn)有引力定律的過(guò)程,卡文迪許測(cè)定萬(wàn)有引力常量的實(shí)驗(yàn),海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力跟質(zhì)點(diǎn)間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學(xué)生在解題中漏平方的錯(cuò)誤。③明確是萬(wàn)有引力基本的、簡(jiǎn)單的表式,只適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
四、機(jī)械能守恒定律。這個(gè)定律一般不用實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái),因?yàn)閷?shí)驗(yàn)誤差太大。實(shí)驗(yàn)可作為驗(yàn)證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不做功或所做的總功為零的條件下推導(dǎo)出來(lái)。高中教材是用實(shí)例總結(jié)出來(lái)再加以推廣。若不同形式的機(jī)械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒(méi)有守恒問(wèn)題。機(jī)械能守恒定律表式中各項(xiàng)都是狀態(tài)量,用它來(lái)解決問(wèn)題時(shí),就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過(guò)程(過(guò)程量被消去),使問(wèn)題大大地簡(jiǎn)化。要特別注意定律的適用條件(只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功)。這個(gè)定律不適用的問(wèn)題,可以利用動(dòng)能定理或功能原理解決。
五、動(dòng)量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來(lái)的。所以有人認(rèn)為動(dòng)量守恒定律不能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出來(lái),主張從實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)。但是實(shí)驗(yàn)要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)說(shuō),多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運(yùn)動(dòng)定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動(dòng)量和牛頓運(yùn)動(dòng)定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動(dòng)量的問(wèn)題,相互作用的物體的所有動(dòng)量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時(shí)最容易發(fā)生符號(hào)的錯(cuò)誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個(gè)式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動(dòng)量守恒定律反映的是物體相互作用過(guò)程的狀態(tài)變化,表式中各項(xiàng)是過(guò)程始、末的動(dòng)量。用它來(lái)解決問(wèn)題可以使問(wèn)題大大地簡(jiǎn)化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒(méi)有守恒問(wèn)題。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),如果質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)部的相互作用力遠(yuǎn)比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理。動(dòng)量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無(wú)論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用,系統(tǒng)中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動(dòng)量守恒定律都是適用的。
六、歐姆定律。中學(xué)物理課本中歐姆定律是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①“電流強(qiáng)度跟電壓成正比”是對(duì)同一導(dǎo)體而言;“電流強(qiáng)度跟電阻成反比”是對(duì)不同導(dǎo)體說(shuō)的。②I、U、R是同一電路的三個(gè)參量。③閉合電路的歐姆定律的教學(xué)難點(diǎn)和關(guān)鍵是電動(dòng)勢(shì)的概念,并用實(shí)驗(yàn)得到電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和。然后用歐姆定律導(dǎo)出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律推導(dǎo))。④閉合電路的歐姆定律公式可變換成多種形式,要明確它們的物理意義。⑤教師應(yīng)明確,普通物理學(xué)中的歐姆定律公式多數(shù)是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導(dǎo)體就不服從歐姆定律。但不論導(dǎo)體服從歐姆定律與否,R=U/I這個(gè)關(guān)系式都可以作為導(dǎo)體電阻的一般定義式。中學(xué)物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學(xué)生把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。
七、楞次定律。可以采用探究教學(xué)法,讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論歸納出定律。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①楞次定律是確定感生電流方向的規(guī)律,同時(shí)也確定感生電動(dòng)勢(shì)的方向。如果是斷路,通常我們可以把它想象為閉合電路。②感生電流的磁場(chǎng)只能“阻礙”原磁通的變化,不能“阻止”它的變化,否則就不會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生感生電流。“阻礙”或者說(shuō)“反抗”原磁通的變化,實(shí)質(zhì)上是使其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能的一種表現(xiàn),符合能量守恒定律。③要使學(xué)生熟練掌握應(yīng)用楞次定律判定感生電流方向的3個(gè)步驟。④明確右手定則可看作是楞次定律的特殊情況,并能根據(jù)具體情況選用定則或定律來(lái)判斷感生電流的方向。
(作者單位:河南省鞏義市芝田鎮(zhèn)第一初級(jí)中學(xué))
課題:閉合電路的歐姆定律(第一課時(shí))
課型:復(fù)習(xí)課
【教學(xué)目標(biāo)】
一、 知識(shí)目標(biāo)
1. 理解閉合電路的歐姆定律,并用它進(jìn)行有關(guān)電路問(wèn)題的分析和計(jì)算.
2. 理解路端電壓與負(fù)載的關(guān)系.
二、 能力目標(biāo)
1. 通過(guò)對(duì)U-I圖線的分析培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題的能力.
2. 利用閉合電路歐姆定律解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.
三、 情感目標(biāo)
通過(guò)本節(jié)課教學(xué),加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng),通過(guò)探究物理規(guī)律培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力.
【教學(xué)重難點(diǎn)】
1. 閉合電路的歐姆定律
2. 路端電壓與電流(外電阻)關(guān)系的公式表示法及圖線表示法.
【考點(diǎn)再現(xiàn) 設(shè)疑激思】
一、 電動(dòng)勢(shì)
1. 電源是通過(guò)非靜電力做功把 的能轉(zhuǎn)化成 的裝置.
2. 電動(dòng)勢(shì):非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功跟搬運(yùn)的電荷電量的比值,E= ,
單位:V .
3.電動(dòng)勢(shì)的物理含義:電動(dòng)勢(shì)表示電源 本領(lǐng)的大小,在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓.
電動(dòng)勢(shì)與電壓有什么區(qū)別?
(1、其它形式、電能 2、 Wq 3、將其它形式的轉(zhuǎn)化為電能)
(電動(dòng)勢(shì)反映其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng),電壓形成電場(chǎng),促使電流做功.)
二、閉合電路歐姆定律
1.定律內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源電動(dòng)勢(shì)成 , 跟內(nèi)、外電路的電阻之和成 .
2.定律表達(dá)式為I=
3.適用條件
4.閉合電路歐姆定律的兩種常用關(guān)系式:
(1)E=
(2)E=
你認(rèn)為電源的內(nèi)阻是恒定的還是不斷變化?定律表達(dá)式怎樣推導(dǎo)出來(lái)的?
電路中電流一定從高電勢(shì)流向低電勢(shì),對(duì)嗎?
(1、正比、反比;2、I=ER+r; 3.純電阻電路;4.E=U內(nèi)+U外、E=U外+Ir)
(電源內(nèi)阻短時(shí)間可認(rèn)為不變、定律從能量守恒推導(dǎo)、不對(duì),內(nèi)電路電流方向從低電勢(shì)流向高電勢(shì))
三、路端電壓U與外電阻R的關(guān)系
根據(jù)U= 知,當(dāng)外電路電阻R增大時(shí),電路的總電流I ,電源內(nèi)電壓U內(nèi) ,路端電壓U外 .
(E-Ir 、減小、減小、增大)
四、U-I關(guān)系圖
由U= 可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而內(nèi)電壓 ;
1.當(dāng)電路斷路即I=0時(shí),縱坐標(biāo)的截距為 .
2.當(dāng)外電路電壓為U=0時(shí),橫坐標(biāo)的截距為 .
3.圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的 .
注意點(diǎn):縱軸起點(diǎn)是否為零.
電源的U-I關(guān)系圖與電阻的U-I關(guān)系圖有什么不同?
(E-Ir、減小 1.E 2.I短 3.r)
(電源的U-I關(guān)系圖反映路端電壓與電流關(guān)系、電阻的U-I關(guān)系圖反映電阻兩端電壓與通過(guò)它的電流關(guān)系)
五、電源的功率
1.電源的總功率P總= .
2.電源的輸出功率P出=.
(1.EI 2.UI)
考點(diǎn)說(shuō)明: 閉合電路歐姆定律是二級(jí)要求,常在選擇題中出現(xiàn)動(dòng)態(tài)電路分析,實(shí)驗(yàn)中常考查U-I圖線的有關(guān)知識(shí)點(diǎn).
復(fù)習(xí)考點(diǎn)還須引導(dǎo)學(xué)生多閱讀教材,多思考,多歸納總結(jié),多聯(lián)系實(shí)際.
【典型例題剖析 學(xué)會(huì)歸納總結(jié)】
題型1閉合電路歐姆定律的動(dòng)態(tài)分析
例1 如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=12 V,內(nèi)阻r=1 Ω,R1=5 Ω,R2=12 Ω,R3的最大阻值為6 Ω.
(1)求:流過(guò)電流表的最小電流?
(2)若R3的阻值減小,其它元件均不變,判斷電路中電壓表、電流表的示數(shù)如何變化?
答案:(1)0.8A;(2)V1、V2減小A增大
方法點(diǎn)撥:支路-干路-支路
學(xué)生的疑點(diǎn):1.總電阻的變化不清;
2.內(nèi)電壓變化忘了分析;
3.路、支路,電壓、電流變換搞昏了頭.
【當(dāng)堂鞏固1】
如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=8 V,內(nèi)阻不為零,電燈A標(biāo)有“10 V,10 W”字樣,電燈B標(biāo)有“8 V 20 W”字樣,滑動(dòng)變阻器的總電阻為6 Ω.閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)觸頭P由a端向b端滑動(dòng)的過(guò)程中(不考慮電燈電阻的變化) ( A )
A.電流表的示數(shù)一直增大,電壓表的示數(shù)一直減小
B.電流表的示數(shù)一直減小,電壓表的示數(shù)一直增大
C.電流表的示數(shù)先增大后減小,電壓表的示數(shù)先減小后增大
D.電流表的示數(shù)先減小后增大,電壓表的示數(shù)先增大后減小
探究:P移動(dòng)電路總電阻怎樣變化?
題型2探究含電容電路的判斷與計(jì)算
例2 如圖所示,E=10 V,r=1 Ω,R1=R3=5 Ω,R2=4 Ω, C=100 F,當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),電容器中帶電粒子恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).求:
(1)S閉合后,帶電粒子加速度的大小和方向.
(2)S閉合后流過(guò)R3的總電荷量.
答案:(1)10 m/s2向上;(2)400 C
方法點(diǎn)撥 電容器兩極電壓與R2兩端電壓關(guān)系?R3在電路中有什么作用?
學(xué)生疑點(diǎn):1.電容兩端電壓變化沒(méi)搞清;
2.與電容串聯(lián)的電阻作用不明;
3.電路結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)不清.
【當(dāng)堂鞏固2】
如圖電路中,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),則 ( D )
A.電源的總功率變小
B.電容器貯存的電荷量變大
C.燈L1變暗
D.燈L2變亮
題型3 探究 U-I圖象的應(yīng)用
例3 如圖所示,直線A為電源的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖象,直線B是電阻R的兩端電壓與通過(guò)其電流I的關(guān)系圖象,用該電源與電阻R組成閉合電路,則電源的總功率為 W,電源的輸出功率為 W電源的效率為
.
答案:6 W 4 W 23
探究:圖線的交點(diǎn)有什么物理意義?(工作點(diǎn))
【當(dāng)堂鞏固3】
如圖所示,為一個(gè)電燈兩端的電壓與通過(guò)它的電流的變化關(guān)系曲線.由圖可知,兩者不成線性關(guān)系,這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故.參考這條曲線探究下列問(wèn)題(不計(jì)電流表的內(nèi)阻).
(1) 若把一個(gè)這樣的電燈串聯(lián),接到電動(dòng)勢(shì)為6 V,內(nèi)阻為10 Ω的電源上,如圖甲所示求流過(guò)燈泡的電流和燈泡的電阻?
(2) 若將兩個(gè)這樣的電燈并聯(lián)后接在這個(gè)電源上,如圖乙所示,則通過(guò)電流表的電流值和每個(gè)燈泡的電阻?
方法點(diǎn)撥:寫出U=E-Ir其中I為通過(guò)電源的電流,并作圖找交點(diǎn).
答案:(1)0.35 A 7.1Ω (2)0.24 A 17.5Ω(提示寫出U=E-2Ir其中2I為通過(guò)電源的電流,并作圖找交點(diǎn))
學(xué)生難點(diǎn):
1.圖像特別是曲線,不會(huì)找具體信息;
2.對(duì)電阻與電源的U-I圖象的區(qū)別不清楚;
1背景分析
1.1教材
不同版本的教材對(duì)這部分內(nèi)容的處理方法有所差異,有的從非靜電力做功的角度引入,也有的直接從電勢(shì)升降的角度給出結(jié)論.筆者以教科版教材為基礎(chǔ),借鑒人教版教材的一些思路,以問(wèn)題為線索,重新調(diào)整了教學(xué)順序――先介紹電源的內(nèi)阻,然后通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)探究得到閉合電路的歐姆定律,最后再分析電動(dòng)勢(shì)的物理意義.
1.2學(xué)情
學(xué)生在初中已學(xué)過(guò)部分電路的歐姆定律,普遍認(rèn)為電源提供的電壓是不變的,也不知道電源有內(nèi)阻,要打破這個(gè)思維定勢(shì),僅靠抽象的理論推導(dǎo)是不夠的,應(yīng)盡可能通過(guò)實(shí)驗(yàn)做到“眼見(jiàn)為實(shí)”,讓學(xué)生真正信服.
2問(wèn)題設(shè)計(jì)
問(wèn)題1如圖1,將小燈泡分別接到兩節(jié)電池和三節(jié)電池的兩端,猜一猜哪種情況更亮?
設(shè)計(jì)意圖學(xué)生們根據(jù)初中所學(xué)的電學(xué)知識(shí),很容易想到兩節(jié)干電池提供的電壓為3.0 V,而三節(jié)干電池提供的電壓為4.5 V,肯定是接到三節(jié)電池上時(shí)燈泡更亮.教師在準(zhǔn)備時(shí),左側(cè)可用兩節(jié)新電池,右側(cè)用三節(jié)舊電池,讓小燈泡接到右側(cè)時(shí)反而更暗一些,引導(dǎo)學(xué)生思考既然是相同的小燈泡,那么問(wèn)題應(yīng)該出在電源上,從而順勢(shì)引入外電路、內(nèi)電路以及電源內(nèi)阻的概念.這個(gè)設(shè)計(jì)可以激起學(xué)生的認(rèn)知沖突,迅速把學(xué)生的注意力吸引到教學(xué)內(nèi)容上來(lái).
問(wèn)題2依次閉合S1、S2、S3,觀察小燈泡L的亮度變化,并闡述原因.
設(shè)計(jì)意圖在初中時(shí),學(xué)生們都認(rèn)為電源提供的電壓是不變的,所以即便多并聯(lián)幾盞燈泡,也不會(huì)影響到L的亮度,但實(shí)驗(yàn)中他們看到的卻是L越來(lái)越暗,這是又一次思維上的沖突,此時(shí)可以讓學(xué)生討論現(xiàn)象背后的原因,由于有問(wèn)題1的鋪墊,學(xué)生們很容易想到從串聯(lián)分壓的角度來(lái)解釋L變暗的原因.教師結(jié)合問(wèn)題1,最后做一個(gè)歸納:燈泡的亮暗既與電源有關(guān),又與外電路有關(guān),這里面到底滿足什么定量規(guī)律呢?從而順勢(shì)引入本節(jié)課的主題――閉合電路的歐姆定律.
問(wèn)題3外電路以及內(nèi)電路上電勢(shì)的降落之和與“可樂(lè)電池”正負(fù)兩極附近電勢(shì)的上升之和有什么關(guān)系?
設(shè)計(jì)意圖在教科版的教材上,焦耳定律放在了本節(jié)內(nèi)容的后面,故暫時(shí)還不能用能量守恒定律的方法進(jìn)行理論推導(dǎo),只能從電勢(shì)升降的角度進(jìn)行探究.為了使實(shí)驗(yàn)盡可能精確,筆者用了四個(gè)電壓傳感器分別測(cè)量外電壓U1、內(nèi)電壓U2,正極附近電勢(shì)上升的值U3、負(fù)極附近電勢(shì)上升的值U4.將電鍵閉合后,增大變阻器R,U1增大,U2減小,但是U3和U4基本保持不變,讓學(xué)生對(duì)比U1+U2和U3+U4,很容易得出U1+U2=U3+U4的結(jié)論,接著很自然地就可以引出電動(dòng)勢(shì)E的概念,電動(dòng)勢(shì)即正負(fù)兩極附近電勢(shì)上升的值之和,即E=U3+U4.為了讓學(xué)生能更清楚地認(rèn)識(shí)到閉合電路中電勢(shì)的變化情況,還可以用以下兩幅圖加深理解.
最后,假定外電路是純電阻電路,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的理論推導(dǎo)后,即可得到閉合電路的歐姆定律I=ER+r,整個(gè)過(guò)程非常自然,一點(diǎn)沒(méi)有突兀的感覺(jué).
問(wèn)題4如果外電路出現(xiàn)了短路或者斷路的情況,電路中電勢(shì)的升降情況會(huì)如何?
設(shè)計(jì)意圖這兩種特殊情況,如果用理論推導(dǎo)的方式去講解,略顯枯燥,借助于問(wèn)題4中的思路,則非常好理解.在短路情況下,電勢(shì)的升降全部發(fā)生在電源內(nèi)部,而在斷路情況下,外電壓Uab就等于電動(dòng)勢(shì),這也是我們用電壓表粗測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)的依據(jù).
問(wèn)題5請(qǐng)用閉合電路的歐姆定律解釋問(wèn)題1和問(wèn)題2中出現(xiàn)的現(xiàn)象.
設(shè)計(jì)意圖學(xué)以致用是師生們共同的追求,在一開(kāi)始回答問(wèn)題1和問(wèn)題2時(shí),學(xué)生們多半是連蒙帶猜的,并沒(méi)有十足的把握,現(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)重新審視這兩個(gè)問(wèn)題,應(yīng)該底氣十足了.正是因?yàn)殡娫从袃?nèi)阻,導(dǎo)致外電壓并不等于電動(dòng)勢(shì),教師可在電源兩端并聯(lián)上電壓傳感器,學(xué)生就可以非常清楚地看到接上燈泡后,問(wèn)題1中的U2
問(wèn)題6我們常說(shuō)一節(jié)干電池的電壓是1.5 V,這種說(shuō)法對(duì)嗎?
設(shè)計(jì)意圖通過(guò)問(wèn)題5的分析,學(xué)生們非常直觀地看到外電壓一般是小于電動(dòng)勢(shì)的,少掉的那部分是內(nèi)電壓,電動(dòng)勢(shì)應(yīng)等于內(nèi)外電壓之和,或者等于正負(fù)極附近上升的電勢(shì)之和.為了進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)電動(dòng)勢(shì)E的認(rèn)識(shí),教師還可以從非靜電力做功的角度作進(jìn)一步闡述,讓學(xué)生知道電動(dòng)勢(shì)E的值等于電源把1C正電荷從它的負(fù)極搬運(yùn)到正極的過(guò)程中,非靜電力所做功,即E=W非/q.
一、電學(xué)計(jì)算題教學(xué)
【例1】 把電源(電壓一定)、開(kāi)關(guān)、兩個(gè)未知阻值的定值電阻R1和R2、滑動(dòng)變阻器R、一個(gè)電流表和兩個(gè)電壓表、導(dǎo)線連成了如圖1所示的電路。閉合開(kāi)關(guān)后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑片P,發(fā)現(xiàn)V1、V2、A表的示數(shù)都在改變,把電流表A的示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電壓表V1、V2的示數(shù)記在下表中。(設(shè)電阻不隨溫度變化而改變)
(1)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)求出定值電阻R2的阻值。
(2)求出電源電壓U和定值電阻R1的阻值。
(3)求整個(gè)電路消耗的最大電功率。
解:(1)從表格數(shù)據(jù)可知I=0.2A時(shí),R2兩端的電壓U2=0.8V,由I=UR 得R2=U2I=0.8V0.2A=4Ω 。(2)設(shè)電源電壓為U,由表中數(shù)據(jù)知,當(dāng)電路電流I=0.2A時(shí),R2和滑動(dòng)變阻器R兩端總電壓U2=2.8V。根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律和歐姆定律有:U=0.2R1+2.8;
當(dāng)電路電流I2=0.3A時(shí),R2和滑動(dòng)變阻器R兩端總電壓為U3=2.7V,根據(jù)上面推導(dǎo)有:U=0.3R1+2.7,聯(lián)解得U=3V,R1=1Ω。
(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零時(shí),電路消耗的功率最大則有:I最大=UR1+R2=3V1Ω+4Ω=0.6A ,
P最大=UI最大=3V×0.6A=1.8W。
這道物理計(jì)算題主要考查學(xué)生審讀電路圖的能力和運(yùn)用串聯(lián)電路的特點(diǎn),歐姆定律等的知識(shí),學(xué)生就要對(duì)串聯(lián)電路及其特點(diǎn)、歐姆定律有確切的理解,因此在教學(xué)中教師就要引導(dǎo)學(xué)生從串聯(lián)電路及特點(diǎn)、歐姆定律入手考慮。解答這道題首先要知道電路是串聯(lián)電路,再根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn),當(dāng)然也要求學(xué)生理解好歐姆定律,才能準(zhǔn)確地解答出答案。若學(xué)生對(duì)這些知識(shí)沒(méi)有掌握好,電路連接方式判斷錯(cuò)誤或者歐姆定律的運(yùn)用錯(cuò)誤,就會(huì)導(dǎo)致本題的大失分。
二、力學(xué)計(jì)算題教學(xué)
在初中物理的力學(xué)中,浮力計(jì)算既是重點(diǎn)又是難點(diǎn),很多學(xué)生對(duì)這類題束手無(wú)策,其主要原因是學(xué)生不熟悉掌握浮力的求法及其受力分析能力差,教師在講解浮力計(jì)算題時(shí)應(yīng)加強(qiáng)解題方法的指導(dǎo)。
圖2
【例2】 如圖2甲所示,把邊長(zhǎng)為0.1m的正方體木塊放入水中,靜止時(shí)有2/5的體積露出水面,然后在其上表面放一塊底面積為2.0×10-3m2的小柱體,如圖2乙所示,靜止時(shí)方木塊剛好能全部浸入水中。(g=10N/kg)求:
(1)甲圖中木塊受到的浮力。(2)木塊的密度。
(3)小柱體放在木塊上面時(shí)對(duì)木塊上面的壓強(qiáng)。
解:(1)甲圖中木塊漂浮在水中,木塊受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3×35 =6N。
(2)甲圖中木塊漂浮在水中,F(xiàn)浮=G木,ρ水g×35 V木=ρ木gV木,ρ木=35 ×10×103kg/m3=0.6×103kg/m3。
(3)方法一:小柱體放在木塊上面時(shí),F(xiàn)浮1=G柱+G木,
G柱=F浮1-G木=ρ水gV木-G木=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3m3-6N=4N,
小柱體放在木塊上面時(shí)對(duì)木塊的壓強(qiáng)為:
p=FS =G柱S =4N2.0×10-3m2 =2×103Pa。
方法二:小柱體放在木塊上面時(shí)對(duì)木塊的壓力等于小柱體的重力,從圖甲到圖乙增加的浮力就等于小柱體的重力,即:
G木=F浮2=ρ水gV排2=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3m3×25 =4N,
小柱體放在木塊上面時(shí)對(duì)木塊的壓強(qiáng)為:
關(guān)鍵詞:電阻測(cè)量;設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn);物理
物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,不論是理科綜合能力測(cè)試還是單學(xué)科的高考,都十分重視實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椤=陙?lái)高考物理中的實(shí)驗(yàn)題已從側(cè)重于考查實(shí)驗(yàn)的原理、器材選擇、步驟、數(shù)據(jù)處理、得出結(jié)論、誤差的定性原因等即考查實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本操作等最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ蛑鼈?cè)重于考查對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)方法的靈活運(yùn)用等更高層次的能力要求轉(zhuǎn)變,從常見(jiàn)的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)及課后小實(shí)驗(yàn)的考查向更高層次的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考查過(guò)渡。高考實(shí)驗(yàn)題的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)常見(jiàn)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)中,而電阻測(cè)量的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)更是其重點(diǎn)、熱點(diǎn),對(duì)學(xué)生而言當(dāng)然也是難點(diǎn)。本文擬就如何突破這一難點(diǎn)做些討論.
一、千變?nèi)f變,原理不變
縱觀近幾年高考中的電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目,立意新穎、靈活多變。為了應(yīng)對(duì)這種實(shí)驗(yàn),總結(jié)了不少方法,如“伏伏法”、“安安法”,名目繁多,不一而足。其實(shí)不論題目多么新穎,不論怎么變化,須知萬(wàn)變不離其宗,這個(gè)“宗”就是實(shí)驗(yàn)原理。原理是實(shí)驗(yàn)的總綱、靈魂,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)也概莫能外。高考理科綜合能力測(cè)試《考試大綱》對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目的考查有具體明確的要求:“能靈活地運(yùn)用已學(xué)過(guò)的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問(wèn)題”。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考題都是根據(jù)現(xiàn)行教學(xué)大綱和考試大綱,立足于課本,在已學(xué)實(shí)驗(yàn)(包括學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)及課后小實(shí)驗(yàn))的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的,是建立在對(duì)所學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的深入理解的基礎(chǔ)上的。具體到電阻的測(cè)量,其實(shí)驗(yàn)原理最主要的應(yīng)是兩個(gè),一是部分電路歐姆定律(即所謂伏安法),二是閉合電路歐姆定律,茲分述于后:
⑴伏安法。設(shè)待測(cè)電阻阻值為Rx.若測(cè)得Rx兩端的電壓為U,通過(guò)Rx的電流為I,則由其定義可得Rx=U/I。此處應(yīng)注意“測(cè)”的含義,例如,電壓U既可用電壓表直接測(cè)得,也可由其他方式算出即間接測(cè)得。電流亦然。
⑵閉合電路歐姆定律。將待測(cè)電阻Rx做為某一電源的外電路或外電路的一部分,利用閉合電路歐姆定律測(cè)量,這當(dāng)然也是間接測(cè)得的。
二、方案選擇,應(yīng)看條件
電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)之所以難,對(duì)很多學(xué)生來(lái)說(shuō),不是不知道有哪些實(shí)驗(yàn)原理,而是不清楚對(duì)一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該用哪個(gè)原理。實(shí)際上,在一道具體的實(shí)驗(yàn)題目中實(shí)驗(yàn)原理的選擇受實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)精度的要求等多種因素的制約。如考慮用伏安法測(cè)電阻時(shí),一般而言應(yīng)有電壓表、電流表。若只有兩個(gè)電流表,沒(méi)有電壓表,并不意味著無(wú)法用伏安法。只要滿足一定條件,實(shí)驗(yàn)仍然能夠完成。前面說(shuō)過(guò),只要能算出待測(cè)電阻兩端的電壓即可。在什么情況下可以“算出”?這就需要注意電壓表、電流表的一些指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō),電壓(流)表應(yīng)看三個(gè)指標(biāo)即滿偏電壓、滿偏電流和內(nèi)阻,由于電表此時(shí)滿足部分電路歐姆定律,故三個(gè)指標(biāo)中只有兩個(gè)是獨(dú)立的,利用任意兩個(gè)指標(biāo)可由歐姆定律求出第三個(gè)指標(biāo)。這也說(shuō)明電表可扮演三種角色,例如一個(gè)電壓表,既是一個(gè)電壓表(測(cè)內(nèi)阻RV兩端的電壓),又是一個(gè)定值電阻(阻值為內(nèi)阻RV),同時(shí)還能反串電流表(“測(cè)”通過(guò)RV的電流).能否“測(cè)出”通過(guò)RV的電流,就取決于其內(nèi)阻是否已知。故若題目明確說(shuō)明其電表的內(nèi)阻是多少,則可考慮讓此電表反串另一種電表的角色(當(dāng)然,可能還須考慮其偏轉(zhuǎn)角度是否滿足精確的要求或是否會(huì)超出其量程)。但若題目只是說(shuō)此電表的內(nèi)阻約為多少,則不能反串。題目給出這個(gè)條件通常是用來(lái)考慮用外接法還是內(nèi)接法的,此時(shí)應(yīng)另尋他法。若考慮用閉合電路歐姆定律測(cè)電阻時(shí),則應(yīng)注意電源的兩個(gè)指標(biāo)即電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。如果電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r未知,則應(yīng)做待測(cè)量加以考慮。
三、體會(huì)例題,學(xué)會(huì)應(yīng)變
例1:2004年高考理綜(全國(guó)卷二)22題:用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值(900~1000Ω):電源E,具有一定內(nèi)阻,電動(dòng)勢(shì)約為9.0V;電壓表V1,量程為1.5V,內(nèi)阻r1=750Ω;電壓表V2,量程為5V,內(nèi)阻r2=2500Ω;滑線變阻器R,最大阻值約為100Ω;單刀單擲開(kāi)關(guān)K,導(dǎo)線若干。
(1) 測(cè)量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3,試畫(huà)出測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原理圖中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注。
(2) 根據(jù)你所畫(huà)的電路原理圖在題給的實(shí)物圖上畫(huà)出連線。
(3) 若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示,電壓表V2的讀數(shù)用U2表示,則由已知量和測(cè)得量表示Rx的公式為Rx=__________。
分析:首先考慮實(shí)驗(yàn)原理。若利用伏安法測(cè)電阻,則需測(cè)出Rx兩端的電壓和通過(guò)的電流。雖然器材中沒(méi)有電流表,但給出的兩只電壓表,既知道它們的量程,又知道它們的內(nèi)阻,因此,當(dāng)接在電路中時(shí),既可直接讀出它們的電壓值,又可算出通過(guò)它們的電流。由此可知,當(dāng)用伏安法測(cè)電阻Rx的值時(shí)可有圖1或圖2所示的兩種電路。當(dāng)用圖1所示電路時(shí),Rx先與電壓表串聯(lián),讀出電表電壓從而算出通過(guò)電表的電流也就是通過(guò)Rx的電流,然后再與另一只電表V并聯(lián)直接讀出電壓,此電壓減去的電壓即是Rx兩端的電壓,這樣就可用歐姆定律算出Rx的值;當(dāng)用圖2所示電路時(shí),Rx先與電壓表V并聯(lián),可直接讀出Rx兩端的電壓,再與另一只表串聯(lián),由兩只電表電流之差算出Rx中的電流,同樣可用歐姆定律算出Rx的值。
接下來(lái)需要考慮的是,對(duì)于上述每種電路,由于有兩只不同規(guī)格的電壓表,則若在上述電路中將電壓表互換位置,就會(huì)有四種可能。但要注意題目有“電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3”的要求,因此,每只電壓表接在何處應(yīng)結(jié)合它們的量程和內(nèi)阻做進(jìn)一步的分析。采用圖1電路時(shí),
若為電壓表V1,V為電壓表V2,則當(dāng)V1兩端的電壓達(dá)到滿偏時(shí),可估算出并聯(lián)電路兩端的電壓即V2兩端的電壓可達(dá)3V左右,兩只電壓表的讀數(shù)均可超過(guò)其量程的1/3,滿足題目要求;采用圖2電路時(shí),可從兩只電表通過(guò)的電流考慮,V測(cè)支路電流而測(cè)干路電流,量程應(yīng)大些,故V用電壓表V1而用電壓表V2。
再次應(yīng)考慮的是滑線變阻器的使用。由于電源電動(dòng)勢(shì)較大,變阻器的最大阻值比電壓表的內(nèi)阻小得多,故若把滑線變阻器串接在電路中即做限流使用,將會(huì)使電壓表超過(guò)量程且操作不方便,因此應(yīng)接成分壓電路。
需要說(shuō)明的是,上述電路不必考慮內(nèi)、外接的問(wèn)題。因?yàn)镽x是算出來(lái)的,沒(méi)有因電壓表分流或電流表分壓帶來(lái)的系統(tǒng)誤差。
以上從原理出發(fā)討論了電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的主要方法。電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)還有一些特殊方法如替代法等等,由于篇幅原因,在此不再贅述。
四、小試牛刀,專題訓(xùn)練
⑴用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值(約100Ω):電源E,電動(dòng)勢(shì)約為6.0V,內(nèi)阻可忽略不計(jì);電流表A1,量程為0~50mA,內(nèi)電阻r1=20Ω;電流表A2,量程為0~300mA,內(nèi)阻r2=4Ω;定值電阻R0,阻值R0=20Ω,滑動(dòng)變阻器R,最大阻值為10Ω;單刀單擲開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干。
①測(cè)量中要求兩塊電流表的讀數(shù)都不小于其量程的1/3,試畫(huà)出較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原理圖中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注)。
②若某次測(cè)量中電流表A1的示數(shù)為I1,電流表A2的示數(shù)為I2.則由已知量和測(cè)量量計(jì)算Rx的表達(dá)式為Rx=。(用相應(yīng)英文字母表示)
⑵如果測(cè)量一個(gè)待測(cè)電阻R的阻值時(shí),器材中沒(méi)有給電壓表,給出的器材是:電池(電動(dòng)勢(shì)的具體值未知,但內(nèi)阻可忽略不計(jì))、電流表(內(nèi)阻可忽略不計(jì))、滑動(dòng)變阻器、定值電阻R0(R0的值與用多用電表粗測(cè)出的待測(cè)電阻R的阻值相等),調(diào)節(jié)范圍在0.1Ω―9999.9Ω的電阻箱R′(電阻箱的最大值大于待測(cè)電阻R的阻值)、單刀單擲開(kāi)關(guān)、單刀雙擲開(kāi)關(guān)、若干導(dǎo)線。測(cè)量前將待測(cè)電阻R和電流表串聯(lián)后直接和電池相連,電流表的示數(shù)接近滿量程。
要求:①選用所給的器材,設(shè)計(jì)兩個(gè)不同的測(cè)量待測(cè)電阻R的阻值的電路,畫(huà)出電路圖;②簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟,寫出最后的測(cè)量結(jié)果(如果需要計(jì)算,則必須寫出計(jì)算公式)。
參考解答:
⑴解法Ⅰ:通過(guò)Rx的最大電流大于電流表A1的滿偏電流且為電流表A2的滿偏電流的1/5.測(cè)量中要求兩塊電流表的讀數(shù)都不小于其量程的1/3,故可用電流表A1測(cè)Rx的電流;將A2與R0串聯(lián)后改裝為電壓表,此電壓表測(cè)出的是Rx與A1的端電壓,故。
解法Ⅱ:若將電流表A1與Rx串聯(lián)后再與電流表A2并聯(lián)即用A2測(cè)其端電壓,則由于當(dāng)A2中的電流較大時(shí)A1中的電流將不會(huì)達(dá)到其量程的1/3,故可用定值電阻R0來(lái)測(cè)電壓。
②(a)(替代法)撥動(dòng)S使R接通,記錄電流表的示數(shù);撥動(dòng)S使R′接通,記錄電流表的示數(shù)與R接通時(shí)的示數(shù)相同,記錄此時(shí)R′的值R0′,則R=R0′。
(b)設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)為E,S閉合后通過(guò)電流表的示數(shù)為I1,S斷開(kāi)時(shí)電流表的示數(shù)為I2,有E=I1R,E=I2(R+R0),解得。
(c)設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)為E,S閉合前將R′調(diào)到最大值(或較大值),然后閉合S,調(diào)R′使電流表的示數(shù)盡量接近滿量程,此時(shí)R′的值為R0′,電流表的示數(shù)為I1.?dāng)嚅_(kāi)S后電流表的示數(shù)為I2(也可采用在S斷開(kāi)后調(diào)節(jié)R′,使電流表的示數(shù)為1/2滿量程的方法)
參考文獻(xiàn):
[1]教育部考試中心“高考內(nèi)容、形式與能力考查”課題組.物理-歷年高考試題精選解析[Z].北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社,2004.
《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:“高中物理課程應(yīng)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),讓學(xué)生積極參與、樂(lè)于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考。通過(guò)多樣化的教學(xué)方式,幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能,培養(yǎng)其科學(xué)探究能力。”也就是說(shuō),在高中物理教學(xué)過(guò)程中,我們要改變“灌輸式”的教學(xué)模式,要通過(guò)有效運(yùn)用自主、合作、探究的教學(xué)模式來(lái)落實(shí)“以生為本”的教學(xué)理念,以確保學(xué)生在真正高效的物理課堂中獲得良好發(fā)展。
《歐姆定律》這一節(jié)課的主要教學(xué)目的是理解電阻的概念,明確導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體本身的特性所決定;理解歐姆定律,并能用來(lái)解決有關(guān)電路的問(wèn)題等。所以,在新課程改革下,我們課堂教學(xué)活動(dòng)的組織,教學(xué)方法的選擇,課堂問(wèn)題的設(shè)定都應(yīng)該以學(xué)生的發(fā)展為中心,以確保學(xué)生在掌握基本物理知識(shí)的同時(shí),物理學(xué)習(xí)能力以及綜合素質(zhì)水平也能得到大幅度提高。因此,在《歐姆定律》這一節(jié)課的教學(xué)中,我的主要目的就是幫助學(xué)生理解歐姆定理,并能靈活運(yùn)用來(lái)解決相關(guān)的練習(xí)題。所以,這節(jié)課我選擇了實(shí)驗(yàn)探究,以為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面提升做出相應(yīng)的貢獻(xiàn)。
【學(xué)情分析】
對(duì)于《歐姆定律》這節(jié)課的相關(guān)內(nèi)容學(xué)生在初中階段已經(jīng)有初步了解,對(duì)歐姆定律的概念以及相關(guān)應(yīng)用都有初步認(rèn)識(shí)和理解。而高中階段的這部分內(nèi)容主要是通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示來(lái)增加學(xué)生的直觀認(rèn)識(shí),使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察中強(qiáng)化理解,提高應(yīng)用能力。同時(shí)還要鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和操作能力,以提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),使學(xué)生獲得良好發(fā)展。
【案例描述】
在上課時(shí),為了讓學(xué)生快速了解本節(jié)內(nèi)容,也為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,更為了降低課堂的枯燥感,在導(dǎo)入環(huán)節(jié),我選擇的是“以舊代新”方式,首先引導(dǎo)學(xué)生利用初中物理中的相關(guān)知識(shí)對(duì)下面一道練習(xí)題進(jìn)行思考:
在一只燈泡上標(biāo)有“2.4V,0.3A”的字樣,它表示燈泡在正常工作時(shí)的電壓是______,通過(guò)燈絲的電流強(qiáng)度是_____,如果用電壓是3伏的電池組供電,為使燈泡正常工作應(yīng)給燈泡___聯(lián)一個(gè)阻值是______歐姆的電阻。之后,以一句“我們今天再來(lái)研究一下歐姆定律的相關(guān)知識(shí)”來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課堂。接著,我開(kāi)始引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“測(cè)量導(dǎo)體電流和電壓”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn),并通過(guò)電壓表和電流表中的數(shù)據(jù)來(lái)試著繪制U―I圖象,之后,再將教材中給出的電阻、歐姆定律以及基本物理概念進(jìn)行簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)。接著,將重點(diǎn)放在“導(dǎo)體的伏安特性曲線”以及“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)上。引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位,結(jié)合教材內(nèi)容,自主選擇實(shí)驗(yàn)材料。之后,讓學(xué)生結(jié)合教材內(nèi)容自主對(duì)這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。最后,我再對(duì)本節(jié)課相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行有針對(duì)地講解,比如實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題,開(kāi)關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器上的滑片位置隨意;數(shù)據(jù)分析中存在的問(wèn)題等進(jìn)行講解。
最后,為了檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,也為了提高學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力,我引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行了當(dāng)堂練,對(duì)教材后面的幾道練習(xí)題進(jìn)行思考,如有三個(gè)電阻:RA=5Ω,RB=10Ω,RC=2.5Ω,他們的伏安特性曲線都是過(guò)原點(diǎn)的直線,請(qǐng)?jiān)谕蛔鴺?biāo)系中作出他們的伏安特性曲線,并標(biāo)明A、B、C。這是一道基礎(chǔ)性試題,是對(duì)學(xué)生本節(jié)課所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。最后,通過(guò)對(duì)這些練習(xí)題的講解這節(jié)課也就結(jié)束了。
【案例反思】
結(jié)束了這一節(jié)課的教學(xué)后,我開(kāi)始反思整個(gè)教學(xué)過(guò)程中的得失,現(xiàn)從以下方面入手進(jìn)行總結(jié)和分析:
1.為了落實(shí)以生為本的教學(xué)理念,在這節(jié)課中我們組織學(xué)生進(jìn)行了自主實(shí)驗(yàn),這對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣咭约翱茖W(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)都有著密切的聯(lián)系。所以,在這一點(diǎn)上是值得我們應(yīng)用到以后的教學(xué)中去的。但是,在“測(cè)量導(dǎo)體電流和電壓”這部分的教學(xué)時(shí),我們可以借助多媒體來(lái)輔助教學(xué),而非讓學(xué)生看教材,進(jìn)行照本宣讀,這是不利于學(xué)生觀察能力提高的,也是不利于自主性物理課堂構(gòu)建的。
教學(xué)目標(biāo)(一)知識(shí)與技能
1、了解并掌握測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理和實(shí)驗(yàn)方法。
2、學(xué)習(xí)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(二)過(guò)程與方法
通過(guò)設(shè)計(jì)電路和選擇儀器,開(kāi)闊思路,激發(fā)興趣。養(yǎng)成規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)并能科學(xué)、合理地處理數(shù)據(jù)的習(xí)慣。(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
使學(xué)生理解和掌握運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段處理物理問(wèn)題的基本程序和技能,具備敢于質(zhì)疑的習(xí)慣、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度和不斷求索的精神,培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力和操作能力,提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和興趣。
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)
掌握實(shí)驗(yàn)原理和方法,學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。難點(diǎn)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
教學(xué)方法分組實(shí)驗(yàn)
教學(xué)手段測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的有關(guān)實(shí)驗(yàn)器材
教學(xué)活動(dòng)(一)引入新課
教師:我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了閉合電路的歐姆定律,請(qǐng)大家寫出有關(guān)的公式。學(xué)生:回憶并寫出閉合電路歐姆定律公式。教師:這節(jié)課我們就根據(jù)閉合電路的歐姆定律,來(lái)測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。(二)進(jìn)行新課
1、實(shí)驗(yàn)原理
提出問(wèn)題:現(xiàn)在有一個(gè)干電池,要想測(cè)出其電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,你需要什么儀器,采用什么樣的電路圖,原理是什么?學(xué)生討論后,可以得到多種實(shí)驗(yàn)方案。(1)用電壓表、電流表、可變電阻(如滑動(dòng)變阻器)測(cè)量。如圖2.9-1所示:
原理公式:(2)用電流表、電阻箱測(cè)量。如圖2.9-2所示:
原理公式:(3)用電壓表、電阻箱測(cè)量。如圖2.9-3所示:
原理公式:這幾種方法均可測(cè)量,今天我們這節(jié)課選擇第一種測(cè)量方案。2、實(shí)驗(yàn)方法
教師:引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材72頁(yè)有關(guān)內(nèi)容,回答問(wèn)題。(1)用水果電池的優(yōu)點(diǎn)是什么?電源的正負(fù)極如何鑒別?其內(nèi)阻與哪些因素有關(guān)?實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)有何變化?實(shí)驗(yàn)中要注意什么?(2)簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)步驟。學(xué)生:閱讀教材,解決以上問(wèn)題。在教師指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn),要記錄至少六組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3、數(shù)據(jù)處理原則上,利用兩組數(shù)據(jù)便可得到結(jié)果,但這樣做誤差會(huì)比較大,為此,我們可以多測(cè)幾組求平均,也可以將數(shù)據(jù)描在圖上,利用圖線解決問(wèn)題。
明確:(1)圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓,它反映的是:當(dāng)電流強(qiáng)度I增大時(shí),路端電壓U將隨之減小,U與I成線性關(guān)系,U=E-Ir。也就是說(shuō)它所反映的是電源的性質(zhì),所以也叫電源的外特性曲線。(2)電阻的伏安特性曲線中,U與I成正比,前提是R保持一定,而這里的U-I圖線中,E、r不變,外電阻R改變,正是R的變化,才有I和U的變化。實(shí)驗(yàn)中至少得到5組以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),畫(huà)在圖上擬合出一條直線。要求:使多數(shù)點(diǎn)落在直線上,并且分布在直線兩側(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)要大致相等,這樣,可使偶然誤差得到部分抵消,從而提高精確度。討論:將圖線延長(zhǎng),與橫縱軸的交點(diǎn)各代表什么情況?歸納:將圖線兩側(cè)延長(zhǎng),縱軸截距點(diǎn)意味著斷路情況,它的數(shù)值就是電源電動(dòng)勢(shì)E。橫軸截距點(diǎn)(路端電壓U=0)意味著短路情況,它的數(shù)值就是短路電流。說(shuō)明:①兩個(gè)截距點(diǎn)均是無(wú)法用實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)到的,是利用得到的圖線向兩側(cè)合理外推得到的。②由于r一般很小,得到的圖線斜率的絕對(duì)值就較小。為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確,可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開(kāi)始,計(jì)算r時(shí)選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求得。(三)課后小結(jié)
這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理和實(shí)驗(yàn)方法。并學(xué)習(xí)了用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
學(xué)生活動(dòng)
作業(yè)1、書(shū)面完成P74“問(wèn)題與練習(xí)”第2、3題;思考并回答第1題。2、課下閱讀課本,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
關(guān)鍵詞 初中物理;歐姆定律;實(shí)驗(yàn)室;可變穩(wěn)壓輸出電源
中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1671-489X(2013)10-0029-02
1 冤屈
聽(tīng)初中物理青年教師“以導(dǎo)促學(xué)”匯報(bào)課“歐姆定律”,評(píng)課時(shí),很多老教師對(duì)該教師的“電壓的調(diào)節(jié)與改變問(wèn)題”的處理,提出了中肯且詳細(xì)的點(diǎn)評(píng)。筆者既對(duì)老教師的無(wú)私點(diǎn)撥感到欣慰,同時(shí)更為這位青年教師“叫屈”。屈之一,老教師們受以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的啟發(fā),以所謂教材、器材、試題為依據(jù),面面俱到地來(lái)看待新教師的創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì),這是因?yàn)闆](méi)有看到探究教學(xué)的發(fā)展之需要;屈之二,讓青年教師的創(chuàng)新教育來(lái)承擔(dān)教材編寫本身的缺陷、學(xué)校實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)器材配置不足以及某次中考試題的偏頗等,似乎更為冤屈。
就初中物理探究歐姆定律的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),一是保持電阻不變,改變電壓,觀察電流與電壓的關(guān)系;二是保持電壓不變,改變電阻,觀測(cè)電流與電阻的關(guān)系。這本來(lái)應(yīng)該是一個(gè)極其自然的、也是學(xué)生立馬就能想到的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程。由于一般學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有“可變穩(wěn)壓輸出電源”儀器,所以,目前使用的大多數(shù)版本的初中物理教材給定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為圖1的設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)一直以來(lái)似乎被認(rèn)為是經(jīng)典,而從來(lái)就沒(méi)有受到過(guò)質(zhì)疑。有經(jīng)驗(yàn)的教師,往往采用提前做伏筆,或當(dāng)堂給學(xué)生以點(diǎn)撥的方式來(lái)完成。
為使實(shí)驗(yàn)在有限的時(shí)間內(nèi)完成,一般需要解決兩個(gè)問(wèn)題:一是如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,才能增大(或者減小)電壓表讀數(shù);二是改變電阻時(shí)是先大后小還是先小后大。這樣就出現(xiàn)滑稽的現(xiàn)象。滑稽之一在于:這一與本次探究無(wú)關(guān)的問(wèn)題卻成為本節(jié)課的重點(diǎn)與難點(diǎn)。滑稽之二在于:用探究所得到的結(jié)論來(lái)設(shè)計(jì)探究結(jié)論,顛倒了“過(guò)程與結(jié)論”的邏輯發(fā)展關(guān)系。
2 緣由
一個(gè)青年教師的“冤屈”,也許不那么受人關(guān)注,然而,當(dāng)這樣的“冤屈”已經(jīng)阻礙教學(xué)改革的時(shí)候,就不能不引起人們的關(guān)注了。回顧落實(shí)探究教育的過(guò)程,可以發(fā)現(xiàn),它是一個(gè)漸變的過(guò)程,從課標(biāo)要求的提出,到教師的主動(dòng)實(shí)施;從將探究視為方法,到視探究為教學(xué)目標(biāo)。當(dāng)今的教師普遍認(rèn)同一個(gè)“以學(xué)生發(fā)展為本”的理念,于是,各種各樣的教學(xué)方式層出不窮。遺憾的是,教師始終發(fā)現(xiàn)有“三座大山”正在阻擋探究的自然發(fā)展。
第一座“大山”是教材。在一綱多本的初中物理教材體系中,某一版本的教材應(yīng)該也僅僅只能是教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。很多老教師喜歡以教材為本并視教材所述為金科玉律,這顯然是一種片面的認(rèn)識(shí),而且就是這樣的片面認(rèn)識(shí),在廣大教師中卻依然很流行,甚至成為一種評(píng)價(jià)課堂的唯一準(zhǔn)則。
如果教材編寫者能將圖1變化為圖2,并告訴學(xué)生,虛線框就是一個(gè)可以改變電壓的電源,并讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中體會(huì)改變電壓大小的方法(這本身也是“做中學(xué)”的一種方式),這樣就避免了教師在這個(gè)問(wèn)題上的糾結(jié)。至于其原理,可以作為歐姆定律應(yīng)用的一個(gè)問(wèn)題來(lái)討論(根據(jù)筆者對(duì)新課程標(biāo)準(zhǔn)的理解,這樣的動(dòng)態(tài)分析似乎有違探究教育本意,建議以后試題不出現(xiàn))。
第二座“大山”是器材。由于歷史的原因,學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室與教室的地理位置配備問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)儀器的陳舊與不配套問(wèn)題,已經(jīng)嚴(yán)重地制約了探究教學(xué)的落實(shí)與發(fā)展。就筆者所在學(xué)校而言,自筆者1980年參加工作,30多年來(lái),可以說(shuō)沒(méi)有什么本質(zhì)上的變化。如果要說(shuō)變化,那就是價(jià)錢更高了,而質(zhì)量更低了!教師為了尋找一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的器材,所做出的努力真的是難以想象,更不用說(shuō)向?qū)W生開(kāi)放探究實(shí)驗(yàn)室的可能。就本文提及的“可變穩(wěn)壓輸出電源”,按照?qǐng)D3,也就是個(gè)由電池盒與電位器的組合問(wèn)題,應(yīng)該不是難事,可以自制,也可以批量生產(chǎn),遺憾的是一直沒(méi)有被相關(guān)部門所重視。
第三座“大山”是考試。“初中物理是被考難的”,這是目前的共識(shí)。就圖1的設(shè)計(jì),某地的中考試題竟然讓學(xué)生回答:換用電阻時(shí),阻值是該從大到小還是從小到大?雖然說(shuō)中考試題屬于終結(jié)性評(píng)價(jià),學(xué)生回答該問(wèn)題不存在任何可以挑剔的地方,遺憾的是,這樣的試題一出現(xiàn),來(lái)年就被無(wú)情地收錄進(jìn)了各種隨堂教輔資料中,甚至被各地的教研員編進(jìn)了相關(guān)的試卷之中。那些視考試分?jǐn)?shù)為自己榮譽(yù)的教師,只能步步小心地向?qū)W生進(jìn)行介紹,從而徹底摧毀了探究教學(xué)的自然發(fā)展規(guī)律,因而也導(dǎo)致在歐姆定律的教學(xué)中要做出一個(gè)“艱難的決定”。不合時(shí)宜的試題安排,已經(jīng)真的成為探究教學(xué)發(fā)展的絆腳石。教材的編寫是為了照顧學(xué)校已有實(shí)驗(yàn)條件,試題卻在別人不得已的基礎(chǔ)上再次興浪,實(shí)為不該。
3 體會(huì)
探究能力的發(fā)展需要有個(gè)前提,這個(gè)前提就是人腦思維的自然性體現(xiàn),或者稱它為“最臨近發(fā)現(xiàn)區(qū)”的構(gòu)建。這里為思維發(fā)展的自然性提供探究實(shí)驗(yàn)及配套的器材,成為探究能否自然發(fā)展的“架梯”。
探究教學(xué),在國(guó)內(nèi)應(yīng)該還是個(gè)新名詞,其必須經(jīng)過(guò)一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的摸索過(guò)程,才能被教師爐火純青地所運(yùn)用。教師要真正以探究教育的觀點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng),要有勇氣有能力去挑戰(zhàn)所面對(duì)的“三座大山”。
比如圖4的實(shí)驗(yàn),教材用以說(shuō)明的是物體具有慣性,而教師如果僅僅將該實(shí)驗(yàn)看成是為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,那么就失去了一次探究教學(xué)的資源。這就需要教師突破教材安排,具有根據(jù)實(shí)際需要增加探究資源的能力。因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)可以提供一個(gè)更值得探究的問(wèn)題:慣性大小與什么因素有關(guān)?如果將該實(shí)驗(yàn)改為:給學(xué)生兩個(gè)高度、形狀、體積相等而質(zhì)量有明顯區(qū)別的物體,分別做同樣的實(shí)驗(yàn),哪個(gè)更容易成功呢?為什么?經(jīng)過(guò)這樣探究學(xué)習(xí)的學(xué)生,對(duì)于理解“慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)”不是更有幫助嗎?同時(shí),這樣的探究還需要有突破實(shí)驗(yàn)室配置的要求,畢竟“兩個(gè)高度、形狀、體積相等而質(zhì)量有明顯區(qū)別的物體”是很容易找到的吧。
作為探究教學(xué)發(fā)展趨勢(shì)中所出現(xiàn)的“以導(dǎo)促學(xué)”教學(xué)方式(或者是其他教學(xué)方式),是凝聚著廣大教師在探究教學(xué)道路上的走向反映,也就是說(shuō)欣喜地看到了探究教學(xué)正在發(fā)展。這樣的發(fā)展甚至只能用剛剛起步來(lái)定義。
關(guān)鍵詞: 電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻 誤差分析 圖像法 等效法
用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn),是通過(guò)電流表和電壓表測(cè)出外電路的幾組電流和電壓,然后用閉合電路的歐姆律求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)要求多測(cè)幾組I、U的數(shù)據(jù),求出幾組E、r值,最后計(jì)算出它們的平均值。此外,還可以用作圖法處理數(shù)據(jù),即利用電源的伏安曲線U-I圖像求出E、r值。教材給出實(shí)驗(yàn)電路,即電流表外接電路(相對(duì)電源)。但在練習(xí)和考試中很多學(xué)生畫(huà)出了另外一種測(cè)量電路,即電流表內(nèi)接電路。下面就這兩種測(cè)量電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差作比較,以便明確該實(shí)驗(yàn)的正確電路。
一、電流表相對(duì)電源外接實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)驗(yàn)誤差分析
圖像法:
根據(jù)閉合電路的歐姆定律U=E-lr中的I是通過(guò)電源的電流,圖1電路是由于電壓表的分流IV引起了誤差,使電流表的示數(shù)I■小于電池的輸出電流I■。假設(shè)通過(guò)電源的電流為I■,電流表讀數(shù)為I■,電壓表內(nèi)阻為R■,電壓表讀數(shù)為U,電壓表分流為I■,由電路結(jié)構(gòu),I■=I■+I■而I■=U/R■。它們的關(guān)系可用圖2所示,由測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出的U-I測(cè)量值圖像AB。根據(jù)修正值,圖線上每點(diǎn)電壓對(duì)應(yīng)電流的真實(shí)值大于測(cè)量值,作出修正之后的U-I真實(shí)值圖線CB。
由圖像可看出圖線AB的縱軸截距測(cè)量值E小于圖線CB的縱軸截距真實(shí)值E■,圖線AB斜率的絕對(duì)值測(cè)量值r也小于圖線CB斜率的絕對(duì)值真實(shí)值r■,因此,E、r的測(cè)量值均小于真實(shí)值,r■
對(duì)于r
等效法:
把電壓表和電源等效為一新電源,如圖3虛線框所示,這個(gè)等效電源的內(nèi)阻r為真實(shí)內(nèi)阻r■和R■的并聯(lián)電阻,也就是測(cè)量值,即
由以上分析可知,要減小誤差,所選擇的電壓表內(nèi)阻應(yīng)適當(dāng)大些,使得R■>>r。
二、電流表內(nèi)接實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)驗(yàn)誤差分析
圖像法: