時(shí)間：2023-08-04 16:59:39
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關(guān)鍵詞： 物理 歐姆定律 復(fù)習(xí)
在物理復(fù)習(xí)的整個(gè)知識(shí)體系中，電學(xué)知識(shí)板塊兒尤為重要。一是：它占整個(gè)三式合一理化試題物理部分的40%左右，即70分中的近30分屬于物理電學(xué)試題。二是：電學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中的重要作用已凸顯出來。而要學(xué)生全面掌握、領(lǐng)會(huì)初中階段電學(xué)知識(shí)，對(duì)于相當(dāng)一部分初中生來說具有較大的難度。從教以來我聽過一些初中電學(xué)復(fù)習(xí)課：有的先把所要用到的電學(xué)公式板書在黑板上，再講典型例題，接著練習(xí)；有的則通過學(xué)生作題中所反饋的問題對(duì)知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充強(qiáng)調(diào)，再練習(xí)；有的直接強(qiáng)調(diào)萬變不離其宗，讓學(xué)生多看教材，然后講例題等。復(fù)習(xí)中講例題沒錯(cuò)，但選擇的例題過多，又無代表性，既延長了復(fù)習(xí)時(shí)間，又不能使學(xué)生的知識(shí)得到升華。久而久之，學(xué)生疲勞，老師厭煩。要使復(fù)習(xí)課在短時(shí)間內(nèi)生動(dòng)、奏效，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)睦}，在講例題的基礎(chǔ)上，對(duì)知識(shí)進(jìn)行歸納和升華。
復(fù)習(xí)課，一要體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，教學(xué)方式多樣化等新課程理念；二要體現(xiàn)“知識(shí)與技能、過程與方法以及情感態(tài)度和價(jià)值觀”三維目標(biāo)的培養(yǎng)；三要優(yōu)化學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)、幫助下，把學(xué)到的知識(shí)歸納起來，從而便于提練和記憶。所以對(duì)電學(xué)的復(fù)習(xí)要從學(xué)生喜聞樂見的小電器起步，從典型例題入手進(jìn)行歸納總結(jié)。
例1：如圖-1是一個(gè)玩具汽車上的控制電路。小明對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和研究發(fā)現(xiàn)：電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為1Ω，保護(hù)電阻R為4Ω。當(dāng)閉合S后，兩電壓表的示數(shù)分別為6V和2V，則電路中的電流為?搖 ?搖?搖?搖A，電動(dòng)機(jī)的功率為?搖?搖 ?搖?搖W。（這是陜西師范大學(xué)出版社出版，經(jīng)陜西省中小學(xué)教材審定委員會(huì)2008年審定通過的《物理課堂練習(xí)冊(cè)》中的一道題）
學(xué)生通常按下列方法計(jì)算電路中的電流：
R中的電流：I=U/R=2V/4Ω=0.5A，
電動(dòng)機(jī)中的電流：I=U/R=4V/1Ω=4A，
由此得第一空電路中的電流就有兩個(gè)值0.5A和4A。
于是第二空的對(duì)應(yīng)值為：P=UI=4V×0.5A=2W與P=UI=4V×4A=16W。這就存在兩個(gè)問題：
1.根據(jù)歐姆定律計(jì)算出兩個(gè)串聯(lián)元件中的電流不相等，與串聯(lián)電路中電流的特點(diǎn)相矛盾。
2.由串聯(lián)分壓原理得：U:U=R∶R=1∶4，得：
①當(dāng)U=2V時(shí)，U=8V，得到U+U=2V+8V=10V≠U源；
②當(dāng)UM′=4V時(shí)，U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U，這與串聯(lián)電路中的電壓關(guān)系相矛盾。
對(duì)此，應(yīng)找出題中所涉及的知識(shí)點(diǎn)，分析這些知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先，應(yīng)對(duì)歐姆定律有深入的理解。
例2：如圖2所示電路（R≠R≠R）。引導(dǎo)學(xué)生分析如下：
1.對(duì)電路狀態(tài)的分析。
（1）當(dāng)S、S、S都閉合時(shí)，R與R并聯(lián)，并聯(lián)后作為一個(gè)整體再與R串聯(lián)。A測(cè)R中的電流，V測(cè)R或R兩端電壓。
（2）當(dāng)S、S閉合S斷開時(shí)，則由圖-2演變?yōu)閳D-2（a）到（b）。
R與R串聯(lián)，R處于斷開狀態(tài)，A測(cè)整個(gè)電路中的電流。
（3）當(dāng)S、S閉合S斷開時(shí)，則由圖2演變?yōu)閳D-2（c）到（d）。
R與R串聯(lián)，R處于斷開狀態(tài)，V測(cè)R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個(gè)量間的關(guān)系。
（1）歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量是針對(duì)同一個(gè)用電器或者同一部分電路而言的，即必須滿足“同一性”。
當(dāng)圖-2中的S、S、S都閉合時(shí)，A測(cè)R中的電流為I，V測(cè)R兩端電壓為U。此時(shí)能否用U與I的比值來計(jì)算R或R阻值呢？（即R=U/I）。
如果R=R時(shí)，由于R與R并聯(lián)，所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U，即U=U=U。根據(jù)R=U/I得R=U/I，R=U/I。這樣計(jì)算出的R2的值雖然是正確的，但屬于不正確的方法得出了正確的結(jié)果，實(shí)屬偶然巧合。
若R≠R時(shí)，那么R=U/I，若再按R=U/I來計(jì)算R的電阻值就沒有上述的巧合了。因?yàn)殡妷合嗟仁遣⒙?lián)電路電壓的特點(diǎn)，R、R中的電流是不相等的。上述中錯(cuò)誤地認(rèn)為R、R中電流相等。這里的電壓是R兩端電壓，而電流是R中的電流，電壓與電流是兩個(gè)不同電阻（或用電器，或電路）的對(duì)應(yīng)量，也就違背了“同一性”。
這就告訴我們，在應(yīng)用歐姆定律解題時(shí)，一定要遵循“同一性”原則，切忌“張冠李戴”，電學(xué)中的所有公式都不能違背“同一性”原則。如：W=UIt、Q=IRt、P=UI等。
（2）歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量必須是同一狀態(tài)、同一時(shí)刻存在的三個(gè)物理量，即必須滿足“同時(shí)性”。
在圖-2中，當(dāng)S、S閉合時(shí)，R中的電流大小與S、S閉合時(shí)R中的電流大小是否相等？
在圖-2中，當(dāng)S、S閉合S斷開時(shí)，不難看出，R與R串聯(lián)：I=I=I則I=U源/（R+R）；當(dāng)S、S閉合S斷開時(shí)，R與R串聯(lián)：I=I=I，則I=U/（R+R）。因?yàn)镽+R≠R+R所以U源/（R+R）≠U源/（R+R），即兩次電流不相等。S、S閉合時(shí)，R中的電流大小與S、S閉合時(shí)R中的電流大小不相等，這是因?yàn)镾、S閉合時(shí)與S、S閉合時(shí)電路狀態(tài)不同，R是在不同的狀態(tài)下工作，不是同一時(shí)間內(nèi)電流的大小，電流不相等。
在利用公式計(jì)算的過程中，不能用第一狀態(tài)下的量值與第二狀態(tài)下的量值代入關(guān)系式計(jì)算。如：要計(jì)算R的電阻值，就不能用第一狀態(tài)下R兩端的電壓值與第二狀態(tài)下R中的電流的比值來計(jì)算R的電阻值。在計(jì)算電流、電壓時(shí)，也不能這樣處理。
因此在利用公式計(jì)算時(shí)，帶值入式的物理量必須是同一狀態(tài)下的物理量，必須滿足“同時(shí)性”。
（3）歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量的單位必須同一到國際單位制，即I―A、U―V、R―Ω。即應(yīng)滿足“統(tǒng)一性”。
除各物理量的主單位外，還應(yīng)記住常用單位及其單位換算關(guān)系，將常用單位換算為國際單位制單位，在利用其它電學(xué)公式計(jì)算時(shí)也要統(tǒng)一單位。
如：電功的公式W=UIt中，各物理量的對(duì)應(yīng)單位:U－V、I－A、t－S；這樣W的單位才是J。電熱的公式Q=IRt中：I―A、R―Ω、t―S；這樣Q的單位才是J。電功率的公式P=UI中：U－V、I－A，這樣P的單位才是W。
我們要確定歐姆定律的適用條件。
1.歐姆定律只對(duì)一段不含電源的導(dǎo)體成立，即只適用于純電阻電路。因此，歐姆定律又稱為一段不含源電路的歐姆定律。
例1中涉及到電磁轉(zhuǎn)換的知識(shí)，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)發(fā)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，其閉合線圈切割磁感線會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流對(duì)流過電動(dòng)機(jī)線圈中的電流有一定影響。
實(shí)際上圖1相當(dāng)于一個(gè)“RL”串聯(lián)電路，總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數(shù)和，即U≠U+U。但得到的電流有效值的關(guān)系I=U/Z與直流（或部分）電路的歐姆定律相似，各元件上的分電壓與該元件的阻抗（Z）成正比。
雖然電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的阻抗目前初中階段無法計(jì)算出來，但無論電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的阻抗為多少，電路中的電流都等于電阻R中的電流，即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。電動(dòng)機(jī)兩端的實(shí)加電壓等于總電壓（電源電壓）減去電阻R兩端的電壓，即U=U-U=6V-2V=4V。則電動(dòng)機(jī)的功率為：P=UI=4V×0.5A=2W。
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上述分析說明，電阻R所在的這部分電路與電動(dòng)機(jī)所在的這部分電路有著本質(zhì)的不同。從能量轉(zhuǎn)化的角度看：電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能；而電動(dòng)機(jī)所在的這部分電路電能只有少部分轉(zhuǎn)化為熱能，大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。前者屬于純電阻電路，后者屬于非純電阻電路。
歐姆定律只適用于純電阻電路，即用電器工作的時(shí)候電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。例如電熨斗、電暖氣、電熱毯、電飯鍋、熱得快等。而電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇，等等，除了發(fā)熱外，還對(duì)外做功，所以這些是非純電阻電路，歐姆定律不再適用。由歐姆定律導(dǎo)出的公式也只適用于純電阻電路（如：W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。）
2.歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體和通常狀態(tài)下的電解質(zhì)溶液；但是對(duì)于氣態(tài)導(dǎo)體（如日光燈管中的汞蒸氣）和其它一些導(dǎo)電元器件，歐姆定律不成立。歐姆定律對(duì)某一導(dǎo)體是否適用，關(guān)鍵是看該導(dǎo)體的電阻是否為常數(shù)。當(dāng)導(dǎo)體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數(shù)時(shí)，其電阻叫線性電阻或歐姆電阻，歐姆定律對(duì)它成立；當(dāng)導(dǎo)體的電阻隨電壓、電流變化時(shí)，其電阻叫非線性電阻，如：電子管、晶體管、熱敏電阻等，歐姆定律對(duì)它不成立。
3.歐姆定律只有在等溫條件下，即導(dǎo)體溫度保持恒定時(shí)才能成立。當(dāng)導(dǎo)體溫度變化時(shí)，歐姆定律對(duì)該導(dǎo)體不成立，因?yàn)殡娮枋菧囟鹊暮瘮?shù)。
在講解歐姆定律的應(yīng)用時(shí)，常舉白熾燈的例子，實(shí)際上白熾燈的鎢絲在溫度變化很大時(shí)電阻具有非線性，隨著電流的增大，鎢絲的溫度升高很多，其電阻也隨著變化。對(duì)非線性電阻，歐姆定律不成立，但是作為電阻定義的關(guān)系式R=U/I仍然成立，只不過對(duì)非線性電阻，R不再是常量。
綜上所述，例1中第一空電路中的電流有兩個(gè)值0.5A和4A，一個(gè)是在純電阻電路（電阻R）中用歐姆定律算出的電流0.5A。另一個(gè)是用歐姆定律計(jì)算在非純電阻電路（含電動(dòng)機(jī)的電路）中的電流為4A，顯然不對(duì)。
通過對(duì)例1的全面、透徹的分析，我們對(duì)電學(xué)知識(shí)得到了進(jìn)一步升華：（1）判斷電路的連接方式；（2）判斷電表的作用；（3）利用歐姆定律解決實(shí)際問題時(shí)必須注意“三性”；（4）復(fù)習(xí)了電功率、焦耳定律等相關(guān)電學(xué)公式；（5）歐姆定律的適用范圍。
學(xué)生能夠領(lǐng)悟到，復(fù)習(xí)不是為了解題，而是要掌握知識(shí)的前后聯(lián)系，優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)；仔細(xì)觀察，認(rèn)真分析；發(fā)散思維，以點(diǎn)帶面；舉一反三，融會(huì)貫通。這樣，從而體現(xiàn)出知識(shí)與技能、過程與方法，以及情感態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)：
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常見考點(diǎn)知識(shí)總結(jié)
1．三種表達(dá)式：（1）I = ；（2）E = U外+U內(nèi)；（3）U端 = EIr.
2．路端電壓U和外電阻R外關(guān)系：R外增大，U端變大，當(dāng)R外 = ∞（斷路）時(shí)，U端 = E（最大）；R外減小時(shí)，U外變小，當(dāng)R外 = 0（短路）時(shí)，U端 = 0（最小）.
3．總電流I和外電阻R外關(guān)系：R外增大，I變小，當(dāng)R外 = ∞時(shí)，I = 0；R外減小時(shí)，I變大，當(dāng)R外 = 0時(shí)，I =（最大）. （電源被短路，是不允許的）
4．幾種功率：電源總功率P總 = EI（消耗功率）；輸出功率P輸出 = U端I（外電路功率）；電源損耗功率P內(nèi)損 = I2r（內(nèi)電路功率）；線路損耗功率P線損 = I2R線.
一、在圖像問題中的應(yīng)用
例1利用圖1所示電路可以測(cè)出電壓表的內(nèi)阻．已知電源的內(nèi)阻可以忽略不計(jì)，R為電阻箱．當(dāng)R取不同阻值時(shí)，電壓表對(duì)應(yīng)有不同讀數(shù)U.多次改變電阻箱的阻值，所得到的R圖像應(yīng)該是 （ ）
解析設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，電壓表內(nèi)阻為RV，電壓表的讀數(shù)為U，則由閉合電路的歐姆定律可得I = ，則U = EIR = E，由此可得R = RV，由此判斷A正確．
二、在非純電阻電路中的應(yīng)用
例2如圖2所示為汽車蓄電池與車燈（電阻不變）、啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)組成的電路，蓄電池內(nèi)阻為0.05 .電流表和電壓表均為理想電表，只接通S1時(shí)，電流表示數(shù)為10 A，電壓表示數(shù)為12 V；再接通S2，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電流表示數(shù)變?yōu)? A，則此時(shí)通過啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流是（ ）
A．2 AB．8 AC．50 AD．58 A
解析只接通S1時(shí)，由閉合電路歐姆定律得：E = U+Ir = 12 V+10.05 V = 12.5 V，R燈 == = 1.2 ，再接通S2后，流過電動(dòng)機(jī)的電流為：I電動(dòng)機(jī) = I′= A8 A = 50 A，故選項(xiàng)C正確．
三、在動(dòng)態(tài)電路中的應(yīng)用
例3為了兒童安全，布絨玩具必須檢測(cè)其中是否存在金屬斷針，檢測(cè)時(shí)可以先將玩具放置在強(qiáng)磁場(chǎng)中，若其中有斷針，則斷針被磁化，用磁報(bào)警裝置即可檢測(cè)到斷針的存在．圖3所示是磁報(bào)警裝置中的一部分電路示意圖，其中RB是磁敏傳感器，它的電阻隨斷針的出現(xiàn)而減小，a、b接報(bào)警器，當(dāng)傳感器RB所在處出現(xiàn)斷針時(shí)，電流表的電流I、ab兩端的電壓U將 （ ）
A．I變大，U變大B．I變小，U變小
C．I變大，U變小D．I變小，U變大
解析由題意知RB的電阻隨斷針的出現(xiàn)而減小，即外電路的電阻減小，由閉合電路歐姆定律有I總 = ，可知I總必增大，再由U外 = EI總r可知，外電壓U減小．而由U1 = I總R1可知，U1增大，U2必減小，由電流表的電流I = I總I2可知，電流表的電流必變大．故選項(xiàng)C正確．
四、在含容電路中的應(yīng)用
例3如圖4所示，電源電動(dòng)勢(shì)E = 12 V，內(nèi)阻r = 1 ，電阻R1 = 3 ，R2 = 2 ，R3 = 5 ，電容器的電容C1 = 4 F，C2 = 1 F，求C1、C2所帶電荷量．
解析根據(jù)閉合電路歐姆定律，
I == A = 2 A，
U1 = IR1 = 6 V，U2 = IR2 = 4 V，
UC1 = U2 = 4 V，UC2 = U1+U2 = 10 V.
根據(jù)電容器的電容的表達(dá)式Q = CU可得：
Q1 = C1UC1 = 406 C = 1.605 C
Q2 = C2UC2 = 1060 C = 105 C.
五、在綜合類問題中的應(yīng)用
例6圖5甲所示為某電阻R隨攝氏溫度t變化的關(guān)系圖像，圖中R0表示0℃時(shí)的電阻值，k表示圖線的斜率．若用該電阻與電池（電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r）、電流表（滿偏電流為Ig、內(nèi)阻為Rg）、滑動(dòng)變阻器R′串聯(lián)起來，連接成如圖5乙所示的電路，用該電阻做測(cè)溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，于是就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的“電阻溫度計(jì)”.
（1）使用“電阻溫度計(jì)”前，先要把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度值，若溫度t1< t2，其對(duì)應(yīng)的電流分別為I1、I2，則I1、I2誰大？
（2）若該“電阻溫度計(jì)”的最低適用溫度為0℃，即當(dāng)溫度為0℃時(shí)，電流表恰好達(dá)到滿偏電流Ig，則變阻器R′的阻值為多大？
（3）若保持（2）中電阻R′的值不變，將電流表刻度盤換為溫度刻度盤，刻度均勻嗎？
解析（1）由圖5甲可知溫度越高，電阻R越大，對(duì)應(yīng)電路中的電流越小，故I1>I2.
（2）由閉合電路歐姆定律得：Ig = ，
得：R′=R0Rgr.
（3）由圖（a）得R = R0+kt.
再由閉合電路歐姆定律得：
I = ，解之得：t = （），由t = （）可知，t與I不是一次線性關(guān)系，故刻度不均勻.
例7受動(dòng)畫片《四驅(qū)兄弟》的影響，越來越多的小朋友喜歡上了玩具賽車．某玩具賽車充電電池的輸出功率P隨電流I變化的圖像如圖6所示.
（1）求該電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r；
（2）求該電池的輸出功率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的外電阻R（純電阻）；
（3）由圖像可以看出，同一輸出功率P可對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的電流I1、I2，即對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的外電阻（純電阻）R1、R2，試確定r、R1、R2三者間的關(guān)系．
解析（1）由圖像可知I1 = 2 A時(shí)，有Pm == 2 W.
I2 = 4A時(shí)，輸出功率為P=0，此時(shí)電源被短路，即：I2 = ，聯(lián)立解得：E = 2 V，r = 0.5 .
（2） 電池的輸出功率最大時(shí)有R = r，故 r = R = 0.5 .
（3）由題知：（）2R1 = （）2R2，整理得r2 = R1R2.
例8如圖7所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，兩板間的距離d = 40 cm.電源電動(dòng)勢(shì)E = 24 V，內(nèi)電阻r = 1 ，電阻R = 15 .閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v0 = 4 m/s豎直向上射入板間．若小球帶電荷量為q = 102 C，質(zhì)量為m = 202 kg，不考慮空氣阻力．那么，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大時(shí)，小球恰能到達(dá)A板？此時(shí)，電源的輸出功率是多大？（取g = 10 m/s2）
解析小球進(jìn)入板間后，受重力和電場(chǎng)力作用，且到達(dá)A板時(shí)速度為零．設(shè)兩板間電壓為UAB，由動(dòng)能定理得：mgdqUAB = 0mv02，解得UAB = 8 V.
我們可以從以下幾個(gè)方面加以區(qū)別理解。
一、它們描述的對(duì)象不同。電動(dòng)勢(shì)是電源具有的，是描述電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的物理量；電壓是針對(duì)一般電路中的兩個(gè)點(diǎn)而說的，即某段電路兩端的電壓。
二、二者做功的力不同。電動(dòng)勢(shì)是反映電源非靜電力做功特性的，它的數(shù)值大小等于電源非靜電力從電源負(fù)極向正極移送單位正電荷所做的功，電動(dòng)勢(shì)W/q中的W就是非靜電力所做的功，即電動(dòng)勢(shì)E是與非靜電力做功相聯(lián)系的。電壓是電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差值，是反映電場(chǎng)力做功本領(lǐng)的物理量，電場(chǎng)力在電場(chǎng)中移動(dòng)單位正電荷所做的功就是電勢(shì)差，公式電壓U=W/q中W 是電場(chǎng)力做的功，可見電壓U是與電場(chǎng)力做功相聯(lián)系的。
三、物理意義不同。電動(dòng)勢(shì)是描述電源轉(zhuǎn)化其它形式能量本領(lǐng)的量度，在閉合電路中某種非靜電力作用在被移動(dòng)的電荷上， 增加了電荷的電勢(shì)能，在此其他形式的能如化學(xué)能、太陽能、機(jī)械能等轉(zhuǎn)化為電能。不同的電源這種由非靜電力做功轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同，所以電動(dòng)勢(shì)也不同。而電壓是電勢(shì)能變化的量度，即是描述將電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量的多少，電壓在數(shù)值上等于移動(dòng)單位正電荷電場(chǎng)力做的功。它們都反映了能量的轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化的過程是不一樣的。
四、在給定電路中變與不變不同。對(duì)于一個(gè)給定的電源，電動(dòng)勢(shì)是常量，與外電路是否接通無關(guān)，也與外電路的組成情況無關(guān)，一節(jié)普通干電池不管新舊，它的電動(dòng)勢(shì)永遠(yuǎn)是1.5伏。而電路中的電壓是變量，隨外電路電阻的改變而改變，如并聯(lián)支路數(shù)目增減，電阻變化時(shí)將引起電路各部分電流，電壓重新分配，電壓將發(fā)生變化。
關(guān)鍵詞：概念和規(guī)律；必然性；創(chuàng)設(shè)情境；適用范圍
物理知識(shí)中最重要最基本的內(nèi)容是物理概念和規(guī)律，它們是整個(gè)物理知識(shí)的基本組成元素，學(xué)好物理概念和規(guī)律，并使學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力在形成概念和掌握規(guī)律的過程中得到發(fā)展，是物理教學(xué)的首要任務(wù)。物理概念和規(guī)律是人類在探索物理世界過程中，在大量觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用邏輯思維的方法，把物理現(xiàn)象，物理過程的本質(zhì)屬性加以抽象、概括形成的。任何概念和規(guī)律的形成并非一蹴而就，都需要一個(gè)發(fā)展的過程，其發(fā)展、完善的過程不乏有過程的科學(xué)分析，研究方法的確立以及人文價(jià)值的體現(xiàn)，這都是新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念中的內(nèi)容。
物理概念和規(guī)律的教學(xué)，一般要經(jīng)過四個(gè)環(huán)節(jié)：引入概念和規(guī)律的必然性，建立概念和規(guī)律的過程，討論概念和規(guī)律的適用性， 應(yīng)用概念和規(guī)律解決問題的思路。
一、引入概念和規(guī)律的必然性
每一個(gè)概念和規(guī)律的引入都有它的必然性，當(dāng)我們研究問題時(shí)用以前的概念和規(guī)律無法解釋時(shí)，這就為概念和規(guī)律的引入創(chuàng)造了必然性，例如：在引入速度時(shí)，根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，體育課100米賽跑，班里誰最快？汽車與騎自行車同時(shí)開始，哪個(gè)快？學(xué)生用時(shí)間或路程比較物體運(yùn)動(dòng)快慢，當(dāng)甲同學(xué)跑150米用30秒， 乙同學(xué)270米用50秒，甲乙誰快？此時(shí)用時(shí)間或路程比物體運(yùn)動(dòng)快慢就不可行，就需要建立速度的概念來說明問題。
引入概念和規(guī)律的核心方法是創(chuàng)設(shè)物理情境，提供感性平臺(tái)，概念和規(guī)律的基礎(chǔ)是以感性現(xiàn)象為出發(fā)點(diǎn)，通過對(duì)具體的物理現(xiàn)象及其特性進(jìn)行概括、提煉、歸納、匯總，才能形成概念，對(duì)于物理現(xiàn)象變化規(guī)律及概念之間的本質(zhì)聯(lián)系進(jìn)行概括、歸納，就形成了物理規(guī)律，因此，教師要給學(xué)生提供豐富的感性素材。可以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)來展示感性素材的物理現(xiàn)象和過程，利用直觀教具，利用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，以及學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識(shí)來展示感性素材，讓學(xué)生從這些不同的運(yùn)動(dòng)過程中，找出共性，從而概括定義。為形成概念、規(guī)律而選用的事例，必須是包括主要類型的，本質(zhì)聯(lián)系明顯的。
二、建立概念和規(guī)律的過程
物理概念和規(guī)律是人腦對(duì)物理現(xiàn)象和過程等感性材料進(jìn)行科學(xué)抽象的產(chǎn)物，在獲得感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、綜合、概括，排除次要因素，抓住主要矛盾，找出一系列現(xiàn)象的共性、本質(zhì)屬性，才能使學(xué)生正確形成概念。如功的概念的建立，是通過大量的生活情景，引導(dǎo)學(xué)生找出這些過程的共性，即不論哪個(gè)過程，都要有一個(gè)力，且物體都沿著這個(gè)力的方向移動(dòng)一段距離。從而提煉出“功”的定義，在對(duì)共性進(jìn)行概括和提煉時(shí)，教師要有意識(shí)引導(dǎo)學(xué)生突出本質(zhì)，摒棄非本質(zhì)，才能建立起正確的概念與規(guī)律。
三、討論物理概念和規(guī)律的適用范圍
教學(xué)實(shí)踐證明，只有學(xué)生真正理解了的東西，才能牢固地掌握。因此，在物理概念和規(guī)律建立以后，還必須引導(dǎo)學(xué)生對(duì)概念和規(guī)律進(jìn)行討論，以深化認(rèn)識(shí)。一般要從以下三個(gè)方面進(jìn)行討論：一是討論其物理意義，二是討論其適用范圍和條件，三是討論有關(guān)概念和規(guī)律間的關(guān)系。例如對(duì)于歐姆定律的討論，首先應(yīng)該讓學(xué)生知道歐姆定律研究的是電流與電壓、電阻的關(guān)系。而非電壓與電流、電阻的關(guān)系，或是電阻與電壓、電流的關(guān)系。其次要強(qiáng)調(diào)應(yīng)用歐姆定律的對(duì)應(yīng)性，這是學(xué)生特別容易出錯(cuò)的地方，另外還要從電壓、電阻的作用入手說明電流與電壓成正比，與電阻成反比的內(nèi)在聯(lián)系，只有把這三個(gè)方面的問題交代清楚了，學(xué)生在理解和掌握歐姆定律時(shí)才會(huì)少出錯(cuò)誤。
四、運(yùn)用物理概念和規(guī)律解決實(shí)際問題
學(xué)習(xí)物理知識(shí)的目的在于運(yùn)用，在這一環(huán)節(jié)中，一方面要用典型的問題，通過教師的示范和師生共同討論，深化活化對(duì)所學(xué)的概念和規(guī)律的理解，逐步領(lǐng)會(huì)分析、處理和解決物理問題的思路和方法；另一方面，更主要的是組織學(xué)生進(jìn)行運(yùn)用知識(shí)的練習(xí)，要幫助和引導(dǎo)學(xué)生在練習(xí)的基礎(chǔ)上，逐步總結(jié)出在解決問題時(shí)的一些帶有規(guī)律性的思路和方法。其次，物理知識(shí)來源于自然，它又要服務(wù)于自然，使科學(xué)技術(shù)真正成為生產(chǎn)力。
(一)知識(shí)目標(biāo)
1、知道電動(dòng)勢(shì)的定義.
2、理解閉合電路歐姆定律的公式，理解各物理量及公式的物理意義，并能熟練地用來解決有關(guān)的電路問題.
3、知道電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓，電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電勢(shì)降落之和.
4、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá)，并能用來分析、計(jì)算有關(guān)問題.
5、理解閉合電路的功率表達(dá)式.
6、理解閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情況.
(二)能力目標(biāo)
1、培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題能力，會(huì)用閉合電路歐姆定律分析外電壓隨外電阻變化的規(guī)律
2、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá)，并能用來分析、計(jì)算有關(guān)問題.
3、通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生用多種方式分析問題能力.
(三)情感目標(biāo)
1、通過外電阻改變引起電流、電壓的變化，樹立學(xué)生普遍聯(lián)系觀點(diǎn)
2、通過分析外電壓變化原因，了解內(nèi)因與外因關(guān)系
3、通過對(duì)閉合電路的分析計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生能量守恒思想
4、知道用能量的觀點(diǎn)說明電動(dòng)勢(shì)的意義
教學(xué)建議
1、電源電動(dòng)勢(shì)的概念在高中是個(gè)難點(diǎn)，是掌握閉合電路歐姆定律的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，在處理電動(dòng)勢(shì)的概念時(shí)，可以根據(jù)教材，采用不同的講法.從理論上分析電源中非靜電力做功從電源的負(fù)極將正電荷運(yùn)送到正極，克服電場(chǎng)力做功，非靜電力搬運(yùn)電荷在兩極之間產(chǎn)生電勢(shì)差的大小，反映了電源做功的本領(lǐng)，由此引出電動(dòng)勢(shì)的概念;也可以按本書采取討論閉合電路中電勢(shì)升降的方法，給出電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電勢(shì)降落之和的結(jié)論.教學(xué)中不要求論證這個(gè)結(jié)論.教材中給出一個(gè)比喻(兒童滑梯)，幫助學(xué)生接受這個(gè)結(jié)論.
需要強(qiáng)調(diào)的是電源的電動(dòng)勢(shì)反映的電源做功的能力，它與外電路無關(guān)，是由電源本生的特性決定的.
電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量，沒有方向，這要給學(xué)生說明，如果學(xué)生程度較好，可以向?qū)W生說明，做為電源，由正負(fù)極之分，在電源內(nèi)部，電流從負(fù)極流向正極，為了說明問題方便，也給電動(dòng)勢(shì)一個(gè)方向，人們規(guī)定電源電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)閮?nèi)電路的電流方向，即從負(fù)極指向正極.
2、路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系，是一個(gè)難點(diǎn).希望作好演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生有明確的感性認(rèn)識(shí)，然后用公式加以解釋.路端電壓與電流的關(guān)系圖線，可以直觀地表示出路端電壓與電流的關(guān)系，務(wù)必使學(xué)生熟悉這個(gè)圖線.
學(xué)生應(yīng)該知道，斷路時(shí)的路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì).因此，用電壓表測(cè)出斷路時(shí)的路端電壓就可以得到電源的電動(dòng)勢(shì).在考慮電壓表的內(nèi)阻時(shí)，希望通過第五節(jié)的“思考與討論”，讓學(xué)生自己解決這個(gè)問題.
3、最后講述閉合電路中的功率，得出公式，.要從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)說明，公式左方的表示單位時(shí)間內(nèi)電源提供的電能.理解了這一點(diǎn)，就容易理解上式的意義：電源提供的電能，一部分消耗在內(nèi)阻上，其余部分輸出到外電路中.
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
閉合電路的歐姆定律
一、教學(xué)目標(biāo)
1、在物理知識(shí)方面的要求：
(1)鞏固產(chǎn)生恒定電流的條件;
(2)知道電動(dòng)勢(shì)是表征電源特性的物理量，它在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓.
(3)明確在閉合回路中電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和.
(4)掌握閉合電路的歐姆定律，理解各物理量及公式的物理意義
(5)掌握路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律.
2、在物理方法上的要求：
(1)通過電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律的方法.
(2)從能量和能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動(dòng)勢(shì)的物理意義.
(3)通過對(duì)路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律的討論培養(yǎng)學(xué)生的推理能力.
(4)通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生用多種方式分析
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1、重點(diǎn)：
(1)電動(dòng)勢(shì)是表示電源特性的物理量
(2)閉合電路歐姆定律的內(nèi)容;
(3)應(yīng)用定律討論路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律.
2、難點(diǎn)：
(1)閉合回路中電源電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和.
(2)短路、斷路特征
(3)應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流強(qiáng)度隨外電阻變化的關(guān)系
三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)
引入新課：
教師：同學(xué)們都知道，電荷的定向移動(dòng)形成電流.那么，導(dǎo)體中形成電流的條件是什么呢?(學(xué)生答：導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差.)
演示：將小燈泡接在充滿電的電容器兩端，會(huì)看到什么現(xiàn)象?(小燈泡閃亮一下就熄滅.)為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?
分析：當(dāng)電容器充完電后，其上下兩極板分別帶上正負(fù)電荷，如圖1所示，兩板間形成電勢(shì)差.當(dāng)用導(dǎo)線把小燈泡和電容器兩極板連通后，電子就在電場(chǎng)力的作用下通過導(dǎo)線產(chǎn)生定向移動(dòng)而形成電流，但這是一瞬間的電流.因?yàn)閮蓸O板上正負(fù)電荷逐漸中和而減少，兩極板間電勢(shì)差也逐漸減少為零，所以電流減小為零，因此只有電場(chǎng)力的作用是不能形成持續(xù)電流的.
教師：為了形成持續(xù)的電源，必須有一種本質(zhì)上完全不同于靜電性的力，能夠不斷地分離正負(fù)電荷來補(bǔ)充兩極板上減少的電荷.這才能使兩極板保持恒定的電勢(shì)差，從而在導(dǎo)線中維持恒定的電流，能夠提供這種非靜電力的裝置叫電源.電源在維持恒定電流時(shí)，電源中的非靜電力將不斷做功，從而把已經(jīng)流到低電勢(shì)處的正電荷不斷地送回到高電勢(shì)處.使它的電勢(shì)能增加.
板書：1、電源：電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.它并不創(chuàng)造能量，也不創(chuàng)造電荷.例如：干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能、核能等轉(zhuǎn)化為電能的裝置.
教師：電源能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽⑶夷軌蛱峁┖愣ǖ碾妷海敲床煌碾娫矗瑑蓸O間的電壓相同嗎?展示各種干電池(1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)、7號(hào))，請(qǐng)幾個(gè)同學(xué)觀察電池上面寫的規(guī)格，發(fā)現(xiàn)盡管電池的型號(hào)不同，但是都標(biāo)有“1.5V”字樣.我們把示教電壓表直接接在干電池的兩端進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)結(jié)果確實(shí)是1.5V.講臺(tái)上還擺放有手搖發(fā)電機(jī)、蓄電池、紐扣電池，它們兩端的電壓是否也是1.5V呢?(學(xué)生回答：不是)那么如何知道它們兩端的電壓呢?(學(xué)生：用電壓表直接測(cè)量)·
結(jié)論：電源兩極間的電壓完全由電源本身的性質(zhì)(如材料、工作方式等)決定，同種電池用電壓表測(cè)量其兩極間的電壓是相同的，不同種類的電池用電壓表測(cè)量其兩極間的電壓是不同的.為了表示電源本身的這種特性，物理學(xué)中引入了電動(dòng)勢(shì)的概念.
板書：2、電源電動(dòng)勢(shì)
教師：從上面的演示和分析可知，電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電壓.
板書：電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)其兩極間的電壓.
例如，各種型號(hào)的干電池的電動(dòng)勢(shì)都是1.5V.那么把一節(jié)1號(hào)電池接入電路中，它兩極間的電壓是否還是1.5V呢?用示教板演示
，電路如圖所示，結(jié)論：開關(guān)閉合前，電壓表示數(shù)是1.5V，開關(guān)閉合后，電壓表示數(shù)變?yōu)?.4V.實(shí)驗(yàn)表明，電路中有了電流后，電源兩極間的電壓減少了.
教師：上面的實(shí)驗(yàn)中，開關(guān)閉合后，電源兩極間的電壓降為1.4V，那么減少的電壓哪去了呢?用投影儀展示實(shí)驗(yàn)電路，介紹閉合電路可分為內(nèi)、外電路兩部分，電源內(nèi)部的叫內(nèi)電路，電源外部的叫外電路.接在電源外電路兩端的電壓表測(cè)得的電壓叫外電壓.在電源內(nèi)部電極附近的探針A、B上連接的電壓表測(cè)得的電壓叫內(nèi)電壓.我們現(xiàn)在就通過實(shí)驗(yàn)來研究閉合電路中電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)、外電壓之間的關(guān)系.
板書：3、內(nèi)電壓和外電壓
教師：向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)裝置及電路連接方法，重點(diǎn)說明內(nèi)電壓的測(cè)量.實(shí)驗(yàn)中接通電鍵，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭使其阻值減小，由兩個(gè)電壓表讀出若干組內(nèi)、外電壓和的值.再斷開電鍵，由電壓表測(cè)出電動(dòng)勢(shì).分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢?
學(xué)生：在誤差許可的范圍內(nèi)，內(nèi)、外電壓之和等于電源電動(dòng)勢(shì).
板書：在閉合電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和，即.
下面我們來分析在整個(gè)電路中電壓、電流、電阻之間的關(guān)系.
教師：我們來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，電路圖如圖所示
觀察電鍵S先后接通1和2時(shí)小燈泡的亮度.
結(jié)論：把開關(guān)撥到2后，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度比剛才接3V的電源時(shí)還稍暗些.怎么解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢?這就要用到我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——閉合電路的歐姆定律.
板書：閉合電路的歐姆定律
教師：在圖1所示電路圖中，設(shè)電流為，根據(jù)歐姆定律，，，那么，電流強(qiáng)度，這就是閉合電路的歐姆定律.
板書：4、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容：閉合電路中的電流強(qiáng)度和電源電動(dòng)勢(shì)成正比，和電路的內(nèi)外電阻之和成反比.表達(dá)式為.
同學(xué)們從這個(gè)表達(dá)式可以看出，在電源恒定時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度隨電路的外電阻變化而變化;當(dāng)外電路中的電阻是定值電阻時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度和電源有關(guān).
教師：同學(xué)們能否用閉合電路的歐姆定律來解釋上一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢?
學(xué)生：9V的電源如果內(nèi)電阻很大，由閉合電路的歐姆定律可知，用它做電源，電路中的電流I可能較小;而電動(dòng)勢(shì)3V的電源內(nèi)阻如果很小，電路中的電流可能比大，用這兩個(gè)電源分別給相同的小燈泡供電，燈泡的亮度取決于，那么就出現(xiàn)了剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了.
教師：很好.一般電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)可以認(rèn)為是不變的.那么外電阻的變化，就會(huì)引起電路中電流的變化，繼而引起路端電壓、輸出功率、電源效率等的變化.
幾個(gè)重要推論
(1)路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律
板書：5幾個(gè)重要推論
(l)路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律演示實(shí)驗(yàn),圖3所示電路，
4節(jié)1號(hào)電池和1個(gè)10Ω的定值電阻串聯(lián)組成電源(因?yàn)橥ǔｋ娫磧?nèi)阻很小，的變化也很小，現(xiàn)象不明顯)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片，觀察電流表和電壓表的示數(shù)是如何隨變化?
教師：從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，隨著電阻的增大，電流逐漸減小，路端電壓逐漸增大.大家能用閉合電路的歐姆定律來解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎?
學(xué)生：因?yàn)樽兇螅]合電路的總電阻增大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，，電路中的總電流減小，又因?yàn)椋瑒t路端電壓增大.
教師：正確.我們得出結(jié)論，路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減小.一般認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)是不變的，初中我們認(rèn)為電路兩端電壓是不變的，應(yīng)該是有條件的，當(dāng)無窮大時(shí)，0，外電路可視為斷路，0，根據(jù)，則，即當(dāng)外電路斷開時(shí)，用電壓表直接測(cè)量電源兩極電壓，數(shù)值等于電源的電動(dòng)勢(shì);當(dāng)減小為0時(shí)，電路可視為短路，為短路電流，路端電壓.
板書5：路端電壓隨外電阻增大而增大，隨外電阻減小而減小.斷路時(shí)，∞，0，;短路時(shí)，，.
電路的路端電壓與電流的關(guān)系可以用圖像表示如下
(2)電源的輸出功率隨外電阻變化的規(guī)律.
教師：在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源(設(shè)、r是定值)向變化的外電阻供電時(shí)，輸出的功率，
又因?yàn)椋?/p>
所以，
當(dāng)時(shí)，電源有最大的輸出功率.我們可以畫出輸出功率隨外電阻變化的圖線，如圖所示.
板書6：在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源(即、是定值)向變化的外電阻供電時(shí)，輸出的功率有最大值.
教師：當(dāng)輸出功率最大時(shí)，電源的效率是否也最大呢?
板書7：電源的效率隨外電阻變化的規(guī)律
教師：在電路中電源的總功率為，輸出的功率為，內(nèi)電路損耗的功率為，則電源的效率為，當(dāng)變大，也變大.而當(dāng)時(shí)，即輸出功率最大時(shí)，電源的效率=50%.
板書8：電源的效率隨外電阻的增大而增大.
四、講解例題
五、總結(jié)
探究活動(dòng)
1、調(diào)查各種不同電源的性能特點(diǎn)。
(包括電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻、能量轉(zhuǎn)化情況、工作原理、可否充電)
2、考察目前對(duì)廢舊電池的回收情況。
(1)化學(xué)電池的工作原理;
(2)廢舊電池對(duì)環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在哪些方面;
(3)當(dāng)前社會(huì)對(duì)廢舊電池的重視程度;
(4)廢舊電池的回收由哪些主要的途徑和利用方式;
關(guān)鍵詞：經(jīng)典理論 量子力學(xué) 聯(lián)系
中圖分類號(hào)：O413.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）08（a）-0143-02
量子力學(xué)于20世紀(jì)早期建立以來，經(jīng)過飛速的發(fā)展，逐漸成為現(xiàn)代物理學(xué)科中不可分割的一部分。量子力學(xué)是現(xiàn)代量子理論的核心，它的發(fā)展不僅關(guān)乎人類的物質(zhì)文明，還使人們對(duì)量子世界的認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)展[1]。
但是，量子力學(xué)并不是一個(gè)完備的理論，其體系中還存在許多問題，特別是微觀與宏觀，即經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系。為解決這些迷惑，歷史上相關(guān)科學(xué)家提出了很多實(shí)驗(yàn)與理論。該文旨在以量子力學(xué)發(fā)展史上提出的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，以展示經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系。
1 問題的提出
1935年3月，愛因斯坦等人在EPR論文中提出了“量子糾纏態(tài)”的概念，所謂的“量子糾纏態(tài)”是以兩個(gè)及以上粒子為對(duì)象的。在某種意義上，“量子糾纏態(tài)”可以理解為是把迭加態(tài)應(yīng)用于兩個(gè)及以上的粒子。若存在兩個(gè)處于“量子糾纏態(tài)”的粒子，那這兩個(gè)粒子一定是相互關(guān)聯(lián)的，用量子力學(xué)的知識(shí)去理解，只要人們不去探測(cè)，那么每個(gè)粒子的狀態(tài)都不能夠確定。但是，假如同時(shí)使這兩個(gè)粒子保持某一時(shí)刻的狀態(tài)不變，也就是說，使兩個(gè)粒子的迭加態(tài)在一瞬間坍縮，粒子1這時(shí)會(huì)保持一個(gè)狀態(tài)不再發(fā)生變化，根據(jù)守恒定律，粒子2將會(huì)處于一個(gè)與粒子1狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。如果二者相距非常遙遠(yuǎn)，又不存在超距作用的話，是不可能在一瞬間實(shí)現(xiàn)兩個(gè)粒子的相互通信的。但超距作用與當(dāng)今很多理論是相悖的，于是，這里就形成了佯謬，即“EPR佯謬”。
同年，薛定諤提出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，后人稱之為“薛定諤的貓”。設(shè)想把一只貓關(guān)在盒子里，盒中有一個(gè)不受貓直接干擾的裝置，這套裝置是由其中的原子衰變進(jìn)行觸發(fā)，若原子衰變，裝置會(huì)被觸發(fā)，貓會(huì)立即死去。于是，量子力學(xué)中的原子核衰變間接決定了經(jīng)典理論中貓的生死。由量子力學(xué)可知，原子核應(yīng)該處于一種迭加態(tài)，這種迭加態(tài)是由“衰變”和“不衰變”兩個(gè)狀態(tài)形成的，那么貓應(yīng)該也是處在一種迭加態(tài)，這種迭加態(tài)應(yīng)該是由“死”與“生”兩個(gè)狀態(tài)形成的，貓的生死不再是一個(gè)客觀存在，而是依賴于觀察者的觀測(cè)。顯然，這與常理是相悖的[2]。
這兩個(gè)佯謬的根源是相同的，都是經(jīng)典理論與量子理論之間的關(guān)系。
2 近代研究進(jìn)展
2.1 驗(yàn)證量子糾纏的存在
華裔物理學(xué)家Yanhua Shih[3]曾做過一個(gè)被稱為“幽靈成像”的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象大致可以描述為：假設(shè)存在一個(gè)糾纏光源，這個(gè)光源可以發(fā)出兩種互為糾纏的光子，通過偏振器使兩種光子相互分離，令第一束光子通過一個(gè)狹縫，第二束不處理，然后觀察兩束光的投影，結(jié)果發(fā)現(xiàn)第二束光的投影形狀與第一束光通過的狹縫形狀完全相同。
人們發(fā)現(xiàn)，如果僅僅使用經(jīng)典理論，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是無法解釋的，必須應(yīng)用量子理論，才能解釋“幽靈成像”的現(xiàn)象。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也恰好驗(yàn)證了“量子糾纏”現(xiàn)象的存在。
2.2 量子世界中的歐姆定律
歐姆定律是由德國物理學(xué)家Ohm于19世紀(jì)早期提出來的，它是一種基于觀察材料的電學(xué)傳輸性質(zhì)得到的經(jīng)驗(yàn)定律，其內(nèi)容是：在同一電路中，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端所加的電壓成正比，跟導(dǎo)體自身電阻成反比，即 （U指導(dǎo)體兩端電壓；R指導(dǎo)體電阻；I指通過導(dǎo)體的電流）。
18世紀(jì)二、三十年代，人們認(rèn)為經(jīng)典方法在宏觀領(lǐng)域是正確的，但是在微觀領(lǐng)域?qū)?huì)被打破。Landauer公式給出了納米線電阻的計(jì)算方法，即（h為普朗克常量；e為電子電量；N為橫波模式數(shù)量）；而在宏觀中，（為材料的密度；l為樣品的長度；s為樣品的橫截面積）。由此發(fā)現(xiàn)，在宏觀領(lǐng)域，樣品的電阻是隨著樣品的長度增加而增加的，而在微觀領(lǐng)域，樣品的電阻與樣品的長度沒有關(guān)系。
Weber[4]等人制備了原子尺度的納米線并進(jìn)行觀察，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在微觀領(lǐng)域，歐姆定律也是滿足的。Ferry[5]認(rèn)為樣品的電阻是由多種機(jī)理所導(dǎo)致的，而他最后得到的結(jié)果正是由于多種機(jī)理的相互疊加。經(jīng)過分析，他認(rèn)為歐姆定律何時(shí)開始生效取決于納米線中電子耗散的力度，力度越大說明開始生效時(shí)的尺度越小。但這也同時(shí)引發(fā)了另一個(gè)問題的思考：低溫條件下，歐姆定律是仍然成立的，也就是說經(jīng)典理論仍然成立，但往往是希望在低溫下研究比較純粹的量子效應(yīng)。低溫條件下歐姆定律的成立要求在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，必須花費(fèi)更多的精力來使得經(jīng)典理論與量子理論分離開。
2.3 生活中的量子力學(xué)――光合作用與量子力學(xué)
Scholes等[6]從兩種不同的海藻中提取出了一種名為捕光色素復(fù)合體的化學(xué)物質(zhì)，并在其正常的生活條件下，通過二維電子光譜術(shù)對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行了分析研究。他們首先使用了飛秒激光脈沖模擬太陽光來激發(fā)這些蛋白，發(fā)現(xiàn)了會(huì)長時(shí)間存在的量子狀態(tài)。也就是說，這些蛋白吸收的光能能夠在同一時(shí)刻存在于不同地點(diǎn)，而這實(shí)際上是一種量子迭加態(tài)。由此可見，量子力學(xué)與光合作用是有很大聯(lián)系的。
3 結(jié)語
從近幾年來量子力學(xué)的基本問題和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究可以看出，雖然經(jīng)典理論與量子理論的聯(lián)系仍然是一個(gè)懸而未決的問題，但是當(dāng)代科學(xué)家已經(jīng)能夠通過各種精妙的實(shí)驗(yàn)逐步解決歷史遺留的一個(gè)個(gè)謎團(tuán)，使得微觀領(lǐng)域的單個(gè)量子的測(cè)量與控制成為可能，并且積極研究宏觀現(xiàn)象的微觀本質(zhì)，將生活與量子力學(xué)逐漸的聯(lián)系起來。對(duì)于“經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系”這一專題還需要進(jìn)行不斷研究，使量子力學(xué)得到進(jìn)一步完善與發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：《閉合電路歐姆定律》；教學(xué)設(shè)計(jì)；高中物理
一、教學(xué)設(shè)計(jì)
1.課題
閉合電路的歐姆定律（人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書選修3-1）
2.教材分析
本節(jié)內(nèi)容是全章的重點(diǎn)，是歐姆定律的延伸，教材從能量入手，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生推出閉合電路的歐姆定律，教學(xué)過程簡(jiǎn)單、學(xué)生易于接受。之后應(yīng)用定律解決物理規(guī)律問題，使學(xué)生明白物理規(guī)律可以用已知定律從理論上導(dǎo)出，將理論應(yīng)用于實(shí)際。
3.教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能：①理解內(nèi)、外電路及電源的內(nèi)阻。②知道電源電動(dòng)勢(shì)等于沒接入電路時(shí)兩極板間的電壓。③理解閉合電路的歐姆定律及其公式并能熟練地解決電路問題。過程與方法：①培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。②培養(yǎng)獨(dú)立思考、自主探究物理問題的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀：①激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和求知欲。②培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和合作學(xué)習(xí)精神。
4.教學(xué)重、難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)：①閉合電路歐姆定律的內(nèi)容。②路端電壓與電流的關(guān)系公式及圖像表示。教學(xué)難點(diǎn)：①閉合電路歐姆定律的應(yīng)用。②路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。
二、教學(xué)過程
1.自主學(xué)習(xí)
課前教師下發(fā)學(xué)案，學(xué)生根據(jù)學(xué)案進(jìn)行預(yù)習(xí)，重點(diǎn)思考并回答以下問題：
（1）什么是電源？
（2）電源電動(dòng)勢(shì)的概念和物理意義是什么？
（3）什么是內(nèi)電路？什么是外電路？在回路中的電流方向如何？
（4）在內(nèi)、外電路中電勢(shì)是如何變化的？
（5）怎樣計(jì)算內(nèi)電路以及外電路中消耗的電能？
（6）如何計(jì)算電池內(nèi)部非靜電力所做的功？
（7）內(nèi)電路和外電路上消耗的電能與電源內(nèi)部非靜電力做的功有什么關(guān)系？
（8）路端電壓與負(fù)載的關(guān)系是怎樣的？
【設(shè)計(jì)意圖】課前預(yù)習(xí)使學(xué)生將學(xué)習(xí)活動(dòng)延伸到了課外，保證了學(xué)生思考的空間，增加了有效學(xué)習(xí)的時(shí)間。只有學(xué)生本人了解自己已經(jīng)掌握了哪些知識(shí)，需要學(xué)習(xí)哪些知識(shí)，才能有針對(duì)性地進(jìn)行相關(guān)復(fù)習(xí)、查閱資料，避免傳統(tǒng)課堂“一刀切”的現(xiàn)象，學(xué)生帶著問題積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)新知識(shí)，滿足了高中生思維發(fā)展和自我意識(shí)發(fā)展的需要，有利于開發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的潛能。
2.交流探究
師友之間根據(jù)預(yù)習(xí)情況交流學(xué)習(xí)。由徒弟向師傅講解本節(jié)課的相關(guān)內(nèi)容，師傅補(bǔ)充完善不足之處，在合作中解決疑難問題，突破重難點(diǎn)。教師巡視了解每對(duì)師徒的學(xué)習(xí)情況，對(duì)學(xué)習(xí)過程中存在疑問的師徒進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，對(duì)學(xué)習(xí)深度不夠的師徒進(jìn)行誘導(dǎo)點(diǎn)撥。如，有些師友根據(jù)理論知識(shí)推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律之后便欣然接受，此時(shí)教師應(yīng)該提醒學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證；在師友探討路端電壓與負(fù)載的關(guān)系之前，教師應(yīng)提出問題：能否用實(shí)驗(yàn)探究路端電壓與負(fù)載的關(guān)系，并引導(dǎo)師友合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)步驟，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成U-I圖像，進(jìn)而依據(jù)圖像解釋U、I的關(guān)系以及在短路、斷路中的特殊現(xiàn)象。
【設(shè)計(jì)意圖】該環(huán)節(jié)采用學(xué)生之間交流合作學(xué)習(xí)的方式完成本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，并在教師的點(diǎn)撥下激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物理定律和探究物理規(guī)律的積極性，從而通過學(xué)生的親身經(jīng)歷完成了教學(xué)重難點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。這一做法顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)中教師“高高在上”的地位，而是十分“親民”走到學(xué)生之中參與、啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，消除了教師與學(xué)生之間的距離感。同時(shí)，學(xué)生之間通過交流不僅可以在學(xué)習(xí)上取長補(bǔ)短、互利共贏，更可以在性格上相互影響、共同發(fā)展，這樣不但能鍛煉學(xué)生與人交流合作的能力，又有利于開拓思路、培養(yǎng)他們的探索精神和創(chuàng)新能力。
3.互助提高
鼓勵(lì)學(xué)生積極上臺(tái)講解本節(jié)課自己學(xué)到的知識(shí)，板演相關(guān)例題，其他學(xué)生認(rèn)真聽講并進(jìn)行補(bǔ)充，也可以提出自己的質(zhì)疑并闡述觀點(diǎn)進(jìn)行全班討論。教師注意指導(dǎo)學(xué)生使用物理術(shù)語，規(guī)范學(xué)生的解題步驟，引導(dǎo)學(xué)生歸納需要注意的問題以及總結(jié)相關(guān)規(guī)律。
【設(shè)計(jì)意圖】全國教育心理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)教師所青睞的講授式教學(xué)方式學(xué)生對(duì)知識(shí)的記住率只有5%，而極少數(shù)教師鼓勵(lì)的學(xué)生教別人的方法，使學(xué)生本人對(duì)知識(shí)的記住率高達(dá)95%。本環(huán)節(jié)中，教師把課堂真正讓位給學(xué)生，讓學(xué)生做主講，不但鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)在學(xué)生教會(huì)其他同學(xué)時(shí)自己也會(huì)收獲新的體會(huì)，而全班同學(xué)的參與交流又可以各抒己見、集思廣益、通力合作，真正實(shí)現(xiàn)人人參與、人人發(fā)展、人人進(jìn)步的高效課堂的發(fā)展趨勢(shì)。
4.總結(jié)歸納
教師組織學(xué)生一起梳理本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)學(xué)生仍然不理解以及容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的知識(shí)點(diǎn)予以講解；明確學(xué)生易混、易錯(cuò)、易漏的問題，對(duì)解題規(guī)律、注意事項(xiàng)、解題方法和技巧等進(jìn)行全面的總結(jié)，歸納出知識(shí)體系，以便學(xué)生能夠得心應(yīng)手的運(yùn)用。例如，教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)閉合電路歐姆定律反映的只是電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的數(shù)量上的關(guān)系，他們的本質(zhì)是不同的，電動(dòng)勢(shì)反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的大小，而路端電壓反映了外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)的大小，因而用電壓表直接接在電源兩級(jí)上，其示數(shù)不等于電源電動(dòng)勢(shì)，但很接近電源電動(dòng)勢(shì)：U=IRV=?RV=，當(dāng)RV>r時(shí)，U≈E。
【設(shè)計(jì)意圖】本節(jié)課的問題是由學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)解決的，規(guī)律也是由學(xué)生自己探究驗(yàn)證出來的，甚至例題都是學(xué)生自己解讀體悟的，可以說全程都是由學(xué)生自己完成的，因而在本環(huán)節(jié)中學(xué)生可以很容易地總結(jié)歸納出本節(jié)課的知識(shí)體系，真正做到將學(xué)來的知識(shí)變?yōu)樽约核鶕碛械闹R(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效率的最大化。
5.當(dāng)堂鞏固
教師根據(jù)學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的掌握情況出示有代表性的一或兩道典型題，學(xué)生在規(guī)定時(shí)間完成后師友當(dāng)堂交換批改，之后交流做題心得與體會(huì)。教師檢查學(xué)生的掌握情況，布置課后作業(yè)。
【設(shè)計(jì)意圖】本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)意在幫助學(xué)生檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，深化學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知，培養(yǎng)他們自行解決物理問題的信心和決心，端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。同時(shí)，教師可以根據(jù)學(xué)生的掌握情況，及時(shí)反饋、適時(shí)調(diào)整并通過課后作業(yè)將學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)延伸到課下，為下節(jié)課埋下伏筆，使整堂課留有余味。
三、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)建議
在設(shè)計(jì)學(xué)案時(shí)應(yīng)當(dāng)充分分析教材以及學(xué)生，做到環(huán)環(huán)相扣，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生完成自學(xué)；在學(xué)生進(jìn)行交流探究時(shí)，教師應(yīng)該注意學(xué)生探究的內(nèi)容要與本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容相關(guān)，探究要有深度不能屈于表面；在互助提高階段，教師應(yīng)該積極鼓勵(lì)內(nèi)向的學(xué)生大膽發(fā)言，提高其與同學(xué)溝通以及表達(dá)能力。本文中《閉合電路歐姆定律》的教學(xué)設(shè)計(jì)依據(jù)高中學(xué)生個(gè)性心理發(fā)展特點(diǎn)，通過課前預(yù)習(xí)以及課上互助式學(xué)習(xí)充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，有利于改變傳統(tǒng)教學(xué)方式在高中物理教學(xué)中出現(xiàn)的弊端，以便于為物理教師的有效教學(xué)提供參考。
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關(guān)鍵詞：物理；規(guī)律教學(xué)；思維
物理規(guī)律（包括定律、定理、原理、公式等）反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律，反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的各個(gè)因素之間的本質(zhì)聯(lián)系，揭示了物理事物本質(zhì)屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系，是物理學(xué)科結(jié)構(gòu)的核心。整個(gè)中學(xué)物理是以為數(shù)不多的基本概念和基本規(guī)律為主干的一個(gè)完整體系，物理基本概念是基石，基本規(guī)律是中心，基本方法是紐帶。要使學(xué)生掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)，就必須讓學(xué)生學(xué)好基本規(guī)律。
縱觀整個(gè)初中物理，可以將物理規(guī)律分為以下三類：
1.實(shí)驗(yàn)規(guī)律
物理學(xué)中的很多規(guī)律都是在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過分析歸納總結(jié)出來的。我們把它們叫做實(shí)驗(yàn)規(guī)律。如杠杠平衡原理、歐姆定律、阿基米德原理等。
2.理想規(guī)律
有些物理規(guī)律不能直接用實(shí)驗(yàn)來證明，但是具有足夠數(shù)量的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。如果把這些經(jīng)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行整理分析，抓住主要因素，忽略次要因素，推理到理想的情況下，總結(jié)出來的規(guī)律，這樣的規(guī)律我們把它叫做理想規(guī)律，如牛頓第一定律、真空不能傳聲等。
3.理論規(guī)律
有些物理規(guī)律是以已知的事實(shí)為根據(jù)，通過推理總結(jié)出來的，我們把它叫做理論規(guī)律。如并聯(lián)電路中電阻大小的計(jì)算等。
怎樣才能搞好規(guī)律教學(xué)呢？
1 聯(lián)系新舊知識(shí)、收集事實(shí)依據(jù)，學(xué)會(huì)研究物理規(guī)律的方法
物理規(guī)律本身反映了物理現(xiàn)象中的相互聯(lián)系、因果關(guān)系和有關(guān)物理量間的嚴(yán)格數(shù)量關(guān)系。因此在物理規(guī)律的教學(xué)中必須將原來分散學(xué)習(xí)的有關(guān)概念綜合起來。只有用聯(lián)系的觀點(diǎn)來引導(dǎo)學(xué)生研究新課題提出新問題才能激發(fā)學(xué)生新的求知欲與新的興趣。另一方面物理規(guī)律本身總是以一定的物理事實(shí)為依據(jù)的。因此學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律也必須在認(rèn)識(shí)、分析和研究有關(guān)的物理事實(shí)的基礎(chǔ)上來進(jìn)行。尤其是初中學(xué)生他們的抽象思維能力不強(qiáng)理解和掌握物理規(guī)律更需要有充分的感性材料為基礎(chǔ)。
2 建立思維方法，理解物理規(guī)律
初中階段所研究的物理規(guī)律一般著重于用文字語言加以表達(dá)即用一段話把某一規(guī)律的物理意義表述出來，有些規(guī)律還用公式加以表達(dá)。對(duì)于物理規(guī)律的文字表述要認(rèn)真加以分析，使學(xué)生真正理解它的含義而不是讓學(xué)生去死記結(jié)論。例如牛頓第一定律這一理想規(guī)律的教學(xué)就可采用“合理推理法”，即在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行推理想象，由有摩擦的情況推想到無摩擦?xí)r的運(yùn)動(dòng)情況，最后把這一規(guī)律的內(nèi)容表述出來。在理解時(shí)要弄清定律的條件是“物體沒有受到外力作用”。還要正確理解“或”這個(gè)字的含義，“或”不是指物體有時(shí)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有時(shí)保持靜止?fàn)顟B(tài)，而是指如果物體原來是靜止它就保持靜止?fàn)顟B(tài)，如果物體原來是運(yùn)動(dòng)的它就保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；許多理論物理規(guī)律的內(nèi)容可以用數(shù)學(xué)形式表達(dá)出來就是公式。要使學(xué)生從物理意義上去理解公式中所表示的物理量之間的數(shù)量關(guān)系而不能從純數(shù)學(xué)的角度加以理解。例如：對(duì)于歐姆定律的表達(dá)式應(yīng)當(dāng)使學(xué)生理解這一公式表達(dá)了電流的強(qiáng)弱決定于加在導(dǎo)體兩端電壓的大小和導(dǎo)體本身電阻的大小，即某段電路中電流的大小與這段電路兩端的電壓成正比與這段電路中的電阻成反比，公式中的I、U、R三個(gè)物理量是對(duì)同一段電路而言的。把公式進(jìn)行變換得到電阻的定義式R=U/I。如果不理解公式的物理意義就可能得出“電阻與電壓成正比”這一錯(cuò)誤的結(jié)論。
3 明確物理規(guī)律的適用條件和范圍
每一個(gè)物理規(guī)律都是在一定的條件下反映某個(gè)物理現(xiàn)象或物理過程的變化規(guī)律，而規(guī)律的成立是有條件的。因此每一規(guī)律的適用條件和范圍也是一定的。學(xué)生只有明確規(guī)律的適用條件和范圍才能正確地運(yùn)用規(guī)律來解決問題才能避免亂用規(guī)律、亂套公式的現(xiàn)象。例如，歐姆定律I=U/R，適用于金屬導(dǎo)體，不適用于高電壓的液體導(dǎo)電，不適用于氣體導(dǎo)電，不適用于含源電路或含有非線性元件的電路。而且I、U、R必須是同一段電路上的三個(gè)物理量。
4 認(rèn)清關(guān)系，加以區(qū)別
物理規(guī)律總是與許多物理概念緊密聯(lián)系在一起的，與某些物理規(guī)律也是互相關(guān)聯(lián)的，應(yīng)當(dāng)使學(xué)生把物理規(guī)律與同它相關(guān)的物理概念和物理規(guī)律之間的關(guān)系搞清楚。如：牛頓第一定律與物體的慣性雖有聯(lián)系但二者有本質(zhì)的區(qū)別不能混為一談。在教學(xué)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學(xué)生把慣性與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等同起來，把物體不受外力作用保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)說成是“保持物體的慣性”。我們知道慣性是物體的固有屬性，物體無論是靜止還是運(yùn)動(dòng)、是否受力，任何時(shí)候都有慣性。而牛頓第一定律是一個(gè)反映這些客觀事實(shí)的物理規(guī)律，兩者不能混為一談。
5 聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，掌握物理規(guī)律
關(guān)鍵詞：技校 電工基礎(chǔ)課 教學(xué)改革 抽象枯燥 直觀化
技校電工基礎(chǔ)課程教學(xué)打破舊的教學(xué)觀念，改革創(chuàng)新以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，把抽象枯燥的理論知識(shí)直觀化是對(duì)技校電工基礎(chǔ)實(shí)施教學(xué)改革的指導(dǎo)思想。探索新的教學(xué)方法，讓學(xué)生真正掌握所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)成合格的技術(shù)工人才是改革的目的。
一、電工基礎(chǔ)課程教學(xué)的現(xiàn)狀及弊端
電工基礎(chǔ)課是電工專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課程的理論性很強(qiáng)，而且相對(duì)來說有些抽象。對(duì)于剛剛接觸電工理論的中技學(xué)生而言，如何將難懂的，看不見摸不著的知識(shí)講得通俗易懂，激發(fā)學(xué)生的興趣，一直是教師頗費(fèi)腦筋的問題。
現(xiàn)在，電工基礎(chǔ)課程有些概念過于抽象，學(xué)生不容易理解。萬事開頭難，只有頭開好了，學(xué)生覺得好學(xué)、好玩，才會(huì)慢慢喜歡這門課程，故課本上有些概念沒必要說得那么專業(yè)。畢竟，中技學(xué)生主要是以實(shí)習(xí)為主不是搞研究，對(duì)于理論課的內(nèi)容，只要學(xué)生按照自己的思維方式把它消化吸收就可以了。
二、電工基礎(chǔ)課程教學(xué)方法改革的幾種設(shè)想
筆者以第一章《電路的基本知識(shí)和基本定律》內(nèi)容談?wù)劷虒W(xué)改革問題。
1.關(guān)于§1-2電流
電流這個(gè)概念，課本上是這樣說的，“電荷的定向流動(dòng)稱為電流”。課本上的這一定義毫無問題，但是，電荷是微觀的東西，說一根導(dǎo)線通電有電荷定向流動(dòng)形成電流，肉眼是看不見的。如何使抽象的電荷形象化，加深學(xué)生對(duì)電流概念的理解呢？我們通過實(shí)際電工教學(xué)摸索，認(rèn)為這一章中的多數(shù)概念用水來做比喻很恰當(dāng)，能讓學(xué)生比較容易地接受電流概念。當(dāng)然，雖然以水為例講解電的概念，在道理上有相通的地方，但本質(zhì)上不同，這一點(diǎn)還應(yīng)該向?qū)W生說明。教師可以對(duì)學(xué)生解釋說：水流的形成是水（分子）的定向流動(dòng)，同理，電流的形成是電荷的定向流動(dòng)，這樣，用水做對(duì)比，學(xué)生馬上就明白了。之后，趁熱打鐵，再用水流方向來對(duì)電流方向進(jìn)行類推，也就不難了。再有，電流大小，課本上是這樣定義的“一定時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量的多少”。對(duì)于“一定時(shí)間”和“導(dǎo)體橫截面”學(xué)生都能理解，因?yàn)椴怀橄螅珜?duì)于“電荷量”即電量的理解，有點(diǎn)費(fèi)勁。電量，顧名思義，電荷的數(shù)量，但是，它看不見，1庫侖電量怎樣理解呢？若以水流大小為例，單位時(shí)間內(nèi)通過水管橫截面的水量叫水流大小或水流強(qiáng)度。這里，水管比喻為導(dǎo)體，水量比喻為電量，則這樣之后，也能加深對(duì)電流大小的理解。
2.關(guān)于§1-3電壓與電位
“電壓”的概念，課本上是這樣說的，“電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)所做的功稱為兩點(diǎn)間的電壓”。我們覺得，沒必要這樣去對(duì)學(xué)生講，只需這樣去講，“水壓是對(duì)水（分子）的壓力，而電壓是對(duì)電荷的壓力”就可以了。
對(duì)于“電位”概念的理解，課本是這樣說的，“如果在電路中任選一點(diǎn)為參考點(diǎn)，那么電路中某點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓”。電位這個(gè)概念比電壓更難理解。 我們?nèi)匀灰运粸槔ㄟ^以水位參考點(diǎn)的不同，某點(diǎn)水位高度值也發(fā)生變化，讓學(xué)生理解電位的概念。比如，若以地面為參考點(diǎn)，a點(diǎn)水位為5米，b點(diǎn)水位為2米，若以地面以上5米為參考點(diǎn)，則a點(diǎn)水位為0米，b點(diǎn)水位為-3米；若以地面以下5米為參考點(diǎn)，則a點(diǎn)水位為10米，b點(diǎn)水位為7米。在這里，由于水位參考點(diǎn)選取的不同，各點(diǎn)水位值也發(fā)生了變化，并且有正水位、零水位、負(fù)水位。然后向?qū)W生說明，電位的概念和水位有相似之處，在電路中，由于參考點(diǎn)選取的不同，各點(diǎn)電位值也發(fā)生變化，并且有正電位、零電位、負(fù)電位，這樣對(duì)比，使學(xué)生形象地明白了電位的概念。繼續(xù)趁熱打鐵，不管水位的參考點(diǎn)如何變化，任意兩點(diǎn)比如a、b之間的水位的壓力差值是不變的，總是3米，因?yàn)閰⒖键c(diǎn)是人為選定的，顯然參考點(diǎn)不能影響水位的壓力差值，進(jìn)而也形象地說明了電壓與電位差的關(guān)系即任意兩點(diǎn)電（水）壓等于兩點(diǎn)之間的電（水）位差。
3.關(guān)于§1-4電動(dòng)勢(shì)
“電動(dòng)勢(shì)”，課本上是這樣說的，“在電源內(nèi)部，電源力將單位正電荷從電源負(fù)極移動(dòng)到正極所做的功叫做電源的電動(dòng)勢(shì)”。我們是這樣給學(xué)生解釋的，水在自然壓力即重力下，由高水位處流向低水位，若想由低水位處流向高水位，必須借助于外力。同理，正電荷在電壓的作用下，由高電位流向低電位，若想由低電位流向高電位，必須借助于外力即電源力才能實(shí)現(xiàn)，即“電荷”在電源力作用下有從高電位運(yùn)“動(dòng)”到低電位的趨“勢(shì)”簡(jiǎn)稱電動(dòng)勢(shì)。這樣，學(xué)生也好理解一些。
4.關(guān)于§1-6歐姆定律
歐姆定律內(nèi)容如下：對(duì)于不含電源電路，當(dāng)在電阻兩端加上電壓時(shí)，電阻中就有電流流過，流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，與電阻成反比。對(duì)于該定律，我們可采用的啟發(fā)式和對(duì)比式方法教學(xué)。水流是由于水（分子）的定向流動(dòng)，那么，為什么水要定向流動(dòng)，因?yàn)槭艿搅藟毫Σ哦ㄏ蛄鲃?dòng)；那么，為什么必須施加壓力才能讓水定向流動(dòng)呢，因?yàn)樗艿搅俗枇Γ唬ㄗ詈罂偨Y(jié)）顯然水流大小與水壓成正比，而與水受到的阻力成反比。對(duì)比，則電流是由于電荷的定向流動(dòng)，那么，為什么電荷要定向流動(dòng)，因?yàn)槭艿搅藟毫措妷翰哦ㄏ蛄鲃?dòng)；那么，為什么必須施加電壓才能讓電荷定向流動(dòng)呢，因?yàn)殡姾墒艿搅俗枇措娮瑁蛔詈罂偨Y(jié)，顯然電流大小與電壓成正比，而與電荷受到的阻力即電阻成反比，這就是歐姆定律。這樣，一步一步地把歐姆定律明白地講了出來，學(xué)生也很容易接受，之后，再理論聯(lián)系實(shí)際，馬上再通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證歐姆定律，最終使學(xué)生深入地理解這個(gè)重要定律。
5.關(guān)于§1-8電功與電功率
關(guān)于電功的概念，我們不用采取課本上的推導(dǎo)講解，可以采取擬人化，即將電荷比喻為人。我們知道，人干活，顯然人多，力氣大，時(shí)間長，干的活多，不妨理解為做功；同理，電荷干活的時(shí)候，在電壓（力）作用下，電荷運(yùn)動(dòng)干活做功，顯然電壓力（U）越大，電荷越多即I，時(shí)間t越長，電荷干活做功越多，從而推出電功W的定義電功多少與電壓U、電流I、時(shí)間t成正比，即W=UIt。再通過歐姆定律推出W=I2Rt=（U2/R）t，電功概念理解之后，電功率就好理解了，由于人干活的效率與時(shí)間成反比。同理，電功率就是電荷干活的效率，故也應(yīng)與時(shí)間成反比，則電功率P=UI=I2R=U2/R。
