時間:2023-08-12 09:06:32
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1.地位和作用
《歐姆定律及其應(yīng)用》這一節(jié)在學生學習了電流表、電壓表、滑動變阻器的使用方法及電流與電壓、電阻的關(guān)系之后才編排的。通過這一節(jié)的學習,要求學生初步掌握和運用歐姆定律解決實際電學問題的思路和方法,了解運用“控制變量法”研究物理問題的實驗方法,為進一步學習電學內(nèi)容打下一定的基礎(chǔ)。
2.教學目標
(1)知識目標
理解掌握歐姆定律及其表達式,能用歐姆定律進行簡單計算;根據(jù)歐姆定律得出串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系;通過計算,學會解答電學計算題的一般方法,培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。
(2)技能目標
學習用“控制變量法”研究問題的方法,培養(yǎng)學生運用歐姆定律解決問題的能力。
(3)情感目標
通過介紹歐姆的生平,培養(yǎng)學生嚴謹細致的科學態(tài)度和探索精神,學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神。通過歐姆定律的運用,幫助學生樹立物理知識普遍聯(lián)系的觀點以及科學知識在實際中的價值意識。
3.重點和難點
重點:理解歐姆定律的內(nèi)容及其表達式和變換式的意義,并且能運用歐姆定律進行簡單的電學計算。
難點:運用歐姆定律探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
二、說學生
1.學生學情分析
在學習這節(jié)之前學生已經(jīng)了解了電流、電壓、電阻的概念,并且還初步學會了電壓表、電流表、滑動變阻器的使用,具備了學習歐姆定律基礎(chǔ)知識的基本技能。但對電流與電壓、電阻之間的聯(lián)系的認識是膚淺的、不完整的,沒有上升到理性認識,需要具體的形象來支持。所以在本節(jié)學習中應(yīng)結(jié)合實驗法和定量、定性分析法。
2.知識基礎(chǔ)
要想學好本節(jié),需要學生應(yīng)具備的知識有:電流、電壓、電阻的概念,電流表、電壓表、滑動變阻器使用方法,電流與電壓、電阻的關(guān)系。
三、說教法
結(jié)合學生情況和本節(jié)特點本人采取以下幾個教法:采用歸納總結(jié)法、采用控制變量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、說教學過程
1.課題導(dǎo)入(采用復(fù)習設(shè)置疑問的方式,時間3分鐘)
復(fù)習:電流是如何形成的?導(dǎo)體的電阻對電流有什么作用?
設(shè)疑思考:電壓、電阻和電流這三個量之間有什么樣的關(guān)系呢?通過簡單的回顧、分析,使學生很快回憶起這三個量的有關(guān)概念,通過猜想使學生對這三個量的關(guān)系研究產(chǎn)生了興趣,達到引入新課的目的。
2.展開探究活動,自主總結(jié)結(jié)論(時間37分鐘)
根據(jù)上節(jié)探究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ),讓學生自主總結(jié)出兩個結(jié)論:導(dǎo)體的電阻一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;導(dǎo)體兩端的電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
為了進一步得出歐姆定律的內(nèi)容,可采用以下幾點做法:各小組在教師指導(dǎo)下,對實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)學處理,理解數(shù)學上“成正比關(guān)系”“成反比關(guān)系”的意思,從而引入歐姆定律的內(nèi)容;讓學生思考用一個什么樣的式子可以將這兩個結(jié)論所包含的意思表示出來,從而引入歐姆定律的表達式。
3.說明事項
在歐姆定律中有兩處用到“這段導(dǎo)體”,其意思是電流、電壓、電阻應(yīng)就同一導(dǎo)體而言,即同一性和同時性。
向?qū)W生介紹歐姆的生平,以達成教學目標中的情感目標。學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神,激發(fā)學生的學習積極性。
歐姆定律應(yīng)用之一:通過課本第26頁例題和第29頁習題2和習題3,讓學生自己先試做,然后教師再加以點評和補充,使學生理解掌握歐姆定律表達式及變形式的應(yīng)用,達成教學目標的知識目標,充分體現(xiàn)了課堂上學生的自主地位。
應(yīng)用歐姆定律解題時應(yīng)注意以下幾點問題:
(1)同一性
即公式中的U、I,必須針對同一段導(dǎo)體而言,不許張冠李戴。
(2)統(tǒng)一性
即公式中的U、I、R的單位要求統(tǒng)一(都用國際主單位)。
(3)同時性
即公式中的U、I,必須是同一時刻的數(shù)值。
(4)規(guī)范性
解題時一定要注意解題的規(guī)范性(即按照已知、求、解、答四個步驟解題)。
歐姆定律應(yīng)用之二:探究串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
(1)實驗分析
在演示實驗之前,要鼓勵學生進行各種大膽的猜想,當學生的猜想與實驗結(jié)果相同時,他會在實驗中體驗到快樂與興奮,有利于激發(fā)學生的學習興趣。
①演示實驗
將兩個電阻串聯(lián)起來,讓學生觀察燈泡的亮度情況(變暗了),并說出原因(電路中的電流變小了,說明總電阻變大了)。
得出結(jié)論:串聯(lián)電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都大。
②演示實驗
將兩個電阻并聯(lián)起來,同樣讓學生觀察燈泡的亮度情況(變亮了),并說出原因(路中的電流變大了,說明總電阻變小了)。
得出結(jié)論:并聯(lián)電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都小。
(2)定性分析
(提出問題)為什么串聯(lián)后總電阻會變大?并聯(lián)后總電阻會變小?
得出結(jié)論:電阻串聯(lián)相當于導(dǎo)體的長度變長了,所以串聯(lián)電阻的個數(shù)越多總電阻就越大;電阻并聯(lián)相當于導(dǎo)體的橫截面積變粗了,所以并聯(lián)電阻的個數(shù)越多總電阻就越小。
(3)定量分析
利用歐姆定律公式以及前面學過的串并聯(lián)電路中電流和電壓的特點推導(dǎo)串并聯(lián)電路中總電阻的關(guān)系得出結(jié)論:(1)電阻串聯(lián)后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯(lián)后的總電阻=+…+。
4.小結(jié)(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內(nèi)容及其表達式
(2)運用歐姆定律解決有關(guān)電學的計算題以及探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系
5.布置作業(yè)(1分鐘)
本節(jié)作業(yè)的布置主要是針對歐姆定律表達式及其變形公式的運用,并結(jié)合前面學習過的串并聯(lián)電路中電流、電壓的特點的一些常見題型加以知識的鞏固。
作業(yè):《課堂點睛》17頁至18頁的習題。
五、說板書設(shè)計
歐姆定律的內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。
歐姆定律的表達式:I
電阻的串聯(lián):R串=R1+R2+…+Rn
關(guān)鍵詞:物理定律;教學方法;多種多樣
關(guān)鍵詞:是對物理規(guī)律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化過程的必然關(guān)系。物理定律的教學應(yīng)注意:首先要明確、掌握有關(guān)物理概念,再通過實驗歸納出結(jié)論,或在實驗的基礎(chǔ)上進行邏輯推理(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。
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養(yǎng)學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發(fā)點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質(zhì)量不是狀態(tài)量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態(tài)和運動過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實際問題時,應(yīng)使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態(tài),所以……”。教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(2)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驗方法歸納出物體在單個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: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。教學時還應(yīng)請注意: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,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調(diào)萬有引力跟質(zhì)點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質(zhì)點的萬有引力。萬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。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結(jié)出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不作功或所作的總功為零的條件下推導(dǎo)出來。高中教材是用實例總結(jié)出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。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)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。(5)動量守恒定律歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導(dǎo)出來,主張從實驗直接總結(jié)。但是實驗要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規(guī)律,也不違反科學規(guī)律。中學階段有關(guān)動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量,使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質(zhì)點系內(nèi)部的相互作用力遠比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(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),動量守恒定律都是適用的。
一、牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養(yǎng)學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的含義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發(fā)點,不能把它當做第二定律的特例;慣性不是狀態(tài)量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態(tài)和運動過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實際問題時,應(yīng)使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態(tài),所以......”教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
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驗方法歸納出物體在單個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: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。教學時還應(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,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬有引力定律。教學時應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力常量的實驗,海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調(diào)萬有引力跟質(zhì)點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質(zhì)點的萬有引力。萬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、機械能守恒定律。這個定律一般不用實驗總結(jié)出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。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。高中教材是用實例總結(jié)出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。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)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
五、動量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導(dǎo)出來,主張從實驗直接總結(jié)。但是實驗要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規(guī)律,也不違反科學規(guī)律。中學階段有關(guān)動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質(zhì)點系內(nèi)部的相互作用力遠比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(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),動量守恒定律都是適用的。
六、歐姆定律。中學物理課本中歐姆定律是通過實驗得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學時應(yīng)注意:①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導(dǎo)體而言;“電流強度跟電阻成反比”是對不同導(dǎo)體說的。②I、U、R是同一電路的三個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學難點和關(guān)鍵是電動勢的概念,并用實驗得到電源電動勢等于內(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這個關(guān)系式都可以作為導(dǎo)體電阻的一般定義式。中學物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學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。
知識目標
1.理解歐姆定律及其表達式.
2.能初步運用歐姆定律計算有關(guān)問題.
能力目標
培養(yǎng)學生應(yīng)用物理知識分析和解決問題的能力.
情感目標
介紹歐姆的故事,對學生進行熱愛科學、獻身科學的品格教育.
教學建議
教材分析
本節(jié)教學的課型屬于習題課,以計算為主.習題訓(xùn)練是歐姆定律的延續(xù)和具體化.它有助于學生進一步理解歐姆定律的物理意義,并使學生初步明確理論和實際相結(jié)合的重要性.
教法建議
教學過程中要引導(dǎo)學生明確題設(shè)條件,正確地選擇物理公式,按照要求規(guī)范地解題,注意突破從算術(shù)法向公式法的過渡這個教學中的難點.特別需強調(diào)歐姆定律公式中各物理量的同一性,即同一導(dǎo)體,同一時刻的I、U、R之間的數(shù)量關(guān)系.得出歐姆定律的公式后,要變形出另外兩個變換式,學生應(yīng)該是運用自如的,需要注意的是,對另外兩個公式的物理含義要特別注意向?qū)W生解釋清楚,尤其是歐姆定律公式.
教學設(shè)計方案
引入新課
1.找學生回答第一節(jié)實驗得到的兩個結(jié)論.在導(dǎo)體電阻一定的情況下,導(dǎo)體中的電流
跟加在這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比;在加在導(dǎo)體兩端電壓保持不變的情況下,導(dǎo)體中的電
流跟導(dǎo)體的電阻成反比.
2.有一個電阻,在它兩端加上4V電壓時,通過電阻的電流為2A,如果將電壓變?yōu)?0V,通過電阻的電流變?yōu)槎嗌伲繛槭裁矗?/p>
要求學生答出,通過電阻的電流為5A,因為電阻一定時通過電阻的電流與加在電阻兩
端的電壓成正比.
3.在一個10的電阻兩端加上某一電壓U時,通過它的電流為2A,如果把這個電壓加在20的電阻兩端,電流應(yīng)為多大?為什么?
要求學生答出,通過20電阻的電流為1A,因為在電壓一定時,通過電阻的電流與
電阻大小成反比,我們已經(jīng)知道了導(dǎo)體中電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓關(guān)系,導(dǎo)體中電流跟這段導(dǎo)體電阻的關(guān)系,這兩個關(guān)系能否用一句話來概括呢?
啟發(fā)學生討論回答,教師復(fù)述,指出這個結(jié)論就叫歐姆定律.
(-)歐姆定律導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.
1.此定律正是第一節(jié)兩個實驗結(jié)果的綜合,電流、電壓、電阻的這種關(guān)系首先由德國
物理學家歐姆得出,所以叫做歐姆定,全國公務(wù)員共同天地律,它是電學中的一個基本定律.
2.介紹《歐姆堅持不懈的精神》一文.
3.歐姆定律中的電流是通過導(dǎo)體的電流,電壓是指加在這段導(dǎo)體兩端的電壓,電
阻是指這段導(dǎo)體所具有的電阻值.
如果用字母U表示導(dǎo)體兩端的電壓,用字母R表示導(dǎo)體的電阻,字母I表示導(dǎo)體中的電流,那么歐姆定律能否用一個式子表示呢?
(二)歐姆定律公式
教師強調(diào)
(l)公式中的I、U、R必須針對同一段電路.
(2)單位要統(tǒng)一I的單位是安(A)U的單位是伏(V)R的單位是歐()
教師明確本節(jié)教學目標
1.理解歐姆定律內(nèi)容及其表達式
2.能初步運用歐姆定律計算有關(guān)電學問題.
3.培養(yǎng)學生應(yīng)用物理知識分析和解決問題的能力.
4.學習歐姆為科學獻身的精神
(三)運用歐姆定律計算有關(guān)問題
【例1】一盞白熾電燈,其電阻為807,接在220V的電源上,求通過這盞電燈的電流.
教師啟發(fā)指導(dǎo)
(1)要求學生讀題.
(2)讓學生根據(jù)題意畫出簡明電路圖,并在圖上標明已知量的符號及數(shù)值和未知量的
符號.
(3)找學生在黑板上板書電路圖.
(4)大家討論補充,最后的簡明電路圖如下圖
(5)找學生回答根據(jù)的公式.
已知V,求I
解根據(jù)得
(板書)
鞏固練習
練習1有一種指示燈,其電阻為6.3,通過的電流為0.45A時才能正常發(fā)光,要使這種指示燈正常發(fā)光,應(yīng)加多大的電壓?
練習2用電壓表測導(dǎo)體兩端的電壓是7.2V,用電流表測通過導(dǎo)體的電流為0.4A,求這段導(dǎo)體的電阻,
通過練習2引導(dǎo)學生總結(jié)出測電阻的方法.由于用電流表測電流,用電壓表測電壓,
利用歐姆定律就可以求出電阻大小.所以歐姆定律為我們提供了一種則定電阻的方法這種
方法,叫伏安法.
【例2】并聯(lián)在電源上的紅、綠兩盞電燈,它們兩端的電壓都是220V,電阻分別為
1210、484.
求通過各燈的電流.
教師啟發(fā)引導(dǎo)
(1)學生讀題后根據(jù)題意畫出電路圖.
(2)I、U、R必須對應(yīng)同一段電路,電路中有兩個電阻時,要給“同一段電路”的I、U、R加上“同一腳標”,如本題中的紅燈用來表示,綠燈用來表示.
(3)找一位學生在黑板上畫出簡明電路圖.
(4)大家討論補充,最后的簡明電路圖如下
學生答出根據(jù)的公式引導(dǎo)學生答出
通過紅燈的電流為
通過綠燈的電流為
解題步驟
已知求.
解根據(jù)得
通過紅燈的電流為
通過綠燈的電流為
答通過紅燈和綠燈的電流分別為0.18A和0.45A.
板書設(shè)計
2.歐姆定律
一、歐姆定律
導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.
二、歐姆定律表達式
三、歐姆定律計算
1.已知V,求I
解根據(jù)得
答通過這盞電燈的電流是0.27A
2.已知求.
解根據(jù)得
通過的電流為
通過的電流為
答通過紅燈的電流是0.18A,通過綠燈的電流是0.45A
探究活動
【課題】歐姆定律的發(fā)現(xiàn)過程
【組織形式】個人和學習小組
【活動方式】
1.制定子課題.
一、教材分析
《歐姆定律》一課,學生在初中階段已經(jīng)學過,高中必修本(下冊)安排這節(jié)課的目的,主要是讓學生通過課堂演示實驗再次增加感性認識;體會物理學的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學習分析實驗數(shù)據(jù),得出實驗結(jié)論的兩種常用方法——列表對比法和圖象法;再次領(lǐng)會定義物理量的一種常用方法——比值法.這就決定了本節(jié)課的教學目的和教學要求.這節(jié)課不全是為了讓學生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點在于要讓學生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時用了什么樣的科學方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學生沿著科學家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法.
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)習初中知識的作用,另一方面為學習閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ).本節(jié)課分析實驗數(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,本節(jié)課是后續(xù)課程的知識準備階段.
通過本節(jié)課的學習,要讓學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;學會分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用.
本節(jié)課的重點是成功進行演示實驗和對實驗數(shù)據(jù)進行分析.這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實現(xiàn)教學目標的基礎(chǔ).
本節(jié)課的難點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一章中已經(jīng)接觸過,但學生由于缺乏較多的感性認識,對此還是比較生疏.從數(shù)學上的恒定比值到理解其物理意義并進而認識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度.對于電阻的定義式和歐姆定律表達式,從數(shù)學角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義.有些學生常將兩種表達式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正.
二、關(guān)于教法和學法
根據(jù)本節(jié)課有演示實驗的特點,本節(jié)課采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學法.教師邊演示、邊提問,讓學生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動學生積極參與教學活動.在教材難點處適當放慢節(jié)奏,給學生充分的時間進行思考和討論,教師可給予恰當?shù)乃季S點撥,必要時可進行大面積課堂提問,讓學生充分發(fā)表意見.這樣既有利于化解難點,也有利于充分發(fā)揮學生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍.
通過本節(jié)課的學習,要使學生領(lǐng)會物理學的研究方法,領(lǐng)會怎樣提出研究課題,怎樣進行實驗設(shè)計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進行實際操作,怎樣對實驗數(shù)據(jù)進行分析及通過分析得出實驗結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律.同時要讓學生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和良好的思維習慣.
三、對教學過程的構(gòu)想
為了達成上述教學目標,充分發(fā)揮學生的主體作用,最大限度地激發(fā)學生學習的主動性和自覺性,對一些主要教學環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學生思考:物理學的基本研究方法是什么(不一定讓學生回答)?這樣既對學生進行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起承上啟下作用.2.對演示實驗所需器材及電路的設(shè)計可先啟發(fā)學生思考回答.這樣使他們既鞏固了實驗知識,也調(diào)動他們盡早投入積極參與.3.在進行演示實驗時可請兩位同學上臺協(xié)助,同時讓其余同學注意觀察,也可調(diào)動全體學生都來參與,積極進行觀察和思考.4.在用列表對比法對實驗數(shù)據(jù)進行分析后,提出下面的問題讓學生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實驗數(shù)據(jù)進行分析?目的是更加突出方法教育,使學生對分析實驗數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認識.到此應(yīng)該達到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學生的學習情緒轉(zhuǎn)向高漲.5.在得出電阻概念時,要引導(dǎo)學生從分析實驗數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義.此時不要急于告訴學生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時間,啟發(fā)學生積極思考,并給予適當?shù)乃季S點撥.此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請學生回答或展開討論,讓學生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上,進一步總結(jié)出歐姆定律,這實際上是認識上的又一次升華.要注意闡述實驗結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學生先行總結(jié),以鍛煉學生的語言表達能力.教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫.要隨即強調(diào)歐姆定律是實驗定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推.7.為檢驗教學目標是否達成,可自編若干概念題、辨析題進行反饋練習,達到鞏固之目的.然后結(jié)合課本練習題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題.
四、授課過程中幾點注意事項
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進行介紹.
2.注意正確規(guī)范地進行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊.
3.注意演示實驗的可視度.可預(yù)先制作電路板,演示時注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學生都能清晰地看見.
4.定義電阻及總結(jié)歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂.可把電阻的概念及定義在歸納實驗結(jié)論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結(jié)論后總結(jié).這樣學生就不易將二者混淆.
關(guān)鍵詞:歐姆定律;電流;電壓;電阻
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2014)02-0086
實驗是從感性到理性認識的過程,是從具體到抽象、從簡單到復(fù)雜的思維形成過程,符合學生的身心特點和認識過程。因此,實驗既是學習物理的重要基礎(chǔ),又是物理教學的重要內(nèi)容、方法和手段。利用實驗可以培養(yǎng)學生多方面的能力,通過對實驗原理的理解、觀看或親自動手進行操作、信息(現(xiàn)象或數(shù)據(jù))的獲取、分析綜合等過程,可以培養(yǎng)學生的多種能力。
歐姆定律是初中物理電學的重要定律之一,它把電流、電壓和電阻三者融為一體,它在電學中起到橋梁和紐帶的作用,同時歐姆定律的探究能力培養(yǎng)、考查學生的綜合能力,所以對歐姆定律的探究也是中考中的高頻考點。
例:某實驗小組的同學探究電流與電壓的關(guān)系時,用到如下器材:電源為2節(jié)干電池,電流表、電壓表各1只,定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑動變阻器1只(標有“10Ω,2A)字樣,開關(guān)1個,導(dǎo)線若干(如圖1所示);設(shè)計的電路如圖2所示,
(1)在這個實驗中,電壓表應(yīng)選用的量程為 ,電流表應(yīng)選用的量程為 。
(2)這個實驗的探究方法是 ,其中被控制的變量是 ,下面是他們獲取的幾組實驗數(shù)據(jù)。
(3)實驗中他們選用的定值電阻為 Ω。
(4)請在圖3的坐標系上畫出電流隨電壓變化的圖象。
(5)請根據(jù)電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖1中的元件連成電路.要求:滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表的示數(shù)變大。
(6)分析表中的數(shù)據(jù)或圖象,可得到的初步結(jié)論是:
解析:(1)根據(jù)題目中給定的條件可知:電路中的電源為2節(jié)干電池,所以最大電壓為3V,因此電壓應(yīng)選量程為0~3V(或3V);當滑動變阻器的滑片在最左端時,電路中的電阻最小,由歐姆定律得電路中的最大電流:I最大=■=■=0.6A,所以電流表應(yīng)選量程為0~0.6A(或0.6A)。
(2)由于電路中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體兩端的電壓有關(guān),也和這段導(dǎo)體的電阻有關(guān),所以要探究電流與電壓、電阻三者關(guān)系時應(yīng)采用的探究方法是控制變量法。這個實驗是探究電流與電壓的關(guān)系,所以應(yīng)控制的變量是電阻。
(3)在這個實驗中所給的定值電阻有三個,那究竟用的那個電阻呢?這就要根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù),通過計算來確定。I=■,R=■=5Ω。所以他們選擇的定值電阻應(yīng)該為5Ω。
(4)根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù),在坐標系上將對應(yīng)的電流值、電壓值進行描點,再用筆畫線將這些點連接起來,便畫出了電流隨電壓變化的圖象,如圖答案⑷所示。
特別注意:在I-U圖象中,當電壓為0時,電流也為0,所以坐標原點為0。但根據(jù)電流、電壓值所描繪的線表示電阻,而電阻是導(dǎo)體的一種屬性,它的大小由導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料和溫度決定,而與電流、電壓無關(guān),所以這條線不能以過坐標原點,如果經(jīng)過坐標原點,那就會得出電壓為0,電流為0時,電阻也為0的這種錯誤結(jié)論。
(5)電流表要串聯(lián)在電路中,電壓表要并聯(lián)在被測電阻兩端,又因為滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表的示數(shù)變大,即說明當滑片向左移動時,電路中的電阻減小。所以滑動變阻器電阻絲上的兩個接線柱應(yīng)接左端那個(無論金屬桿上的兩個接線柱接哪個),金屬桿上的兩個接線柱可任意接,如圖答案⑸所示。
(6)不論是從表中的數(shù)據(jù)還是從圖象分析都可以得出結(jié)論:在電阻一定時,導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體端的電壓成正比。
答案:(1)0~3V(或3V),0~0.6A(或0.6A)。(2)控制變量法,電阻。(3)5Ω。(4)如圖答案(4)所示。(5)如圖答案⑸、⑹在電阻一定時,導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體端的電壓成正比。
點評:本題從器材的選擇、元件的使用方法、電路的連接、滑動變阻器的使用方法、數(shù)據(jù)的分析與處理、作I-U圖象及分析歸納得出科學合理的實驗結(jié)論等進行了一系列的考查。這是一道歐姆定律探究題最全面的題,難度較大,綜合性也很強的實驗題目,考查了學生的實驗技能,很好地體現(xiàn)了新課程標準理念。
1、“閉合電路的歐姆定律”是人教版新課標高二物理選修3-1《恒定電流》第七節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課是在學習了部分電路歐姆定律、焦耳定律以及電動勢等概念的基礎(chǔ)上進行的,是分析各種電路的基礎(chǔ),既是電學的重要規(guī)律之一,也是本章的教學重點。
2、從教材結(jié)構(gòu)看,教材采用傳統(tǒng)的處理方法:先利用能量守恒導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律,進而得出路端電壓隨著外電阻變化的規(guī)律。這樣的程序,數(shù)學演繹推理的味道很濃,加之沒有令人信服的實驗,缺少了對物理規(guī)律的感性認識的過程,學生難以形成比較深刻的理解。
二、學情分析
1、從學生的認識結(jié)構(gòu)和能力水平來看,學生不知道電源的內(nèi)阻對閉合電路的影響,因此,常常把路端電壓看成是不隨外電路變化的。這種先入為主的錯誤觀念,容易形成思維定勢,僅通過幾次講解是難以逆轉(zhuǎn)的。
2、學生已學習了電動勢、內(nèi)電阻、外電阻等概念,知道部分電路的歐姆定律。
三、教學目標
1、基礎(chǔ)知識技能方面:
(1)導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律
(2)研究路端電壓的變化規(guī)律,掌握閉合電路中的
(3)學會運用閉合電路的歐姆定律解決簡單電路的問題,知道閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化。
2、能力方面:
(1)通過實驗,讓學生積極主動的探求科學結(jié)論,成為知識的探索者和“發(fā)現(xiàn)者”,在獲得知識的同時發(fā)展能力。
(2)通過分組隨堂實驗,培養(yǎng)學生利用實驗研究,得出結(jié)論的探究物理規(guī)律的科學思路和方法,加強對學生科學素質(zhì)的培養(yǎng)。
(3)通過利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題,培養(yǎng)學生運用物理知識解決實際問題的能力。
3、思想及情感方面:
A.通過外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹立學生“事物普遍聯(lián)系”的觀點。
B.通過分析外電壓變化的原因,了解內(nèi)因與外因關(guān)系。
C.通過短路電流的模擬實驗,加強學生的安全用電意識。
D.通過先猜想再驗證的教學模式,培養(yǎng)學生“大膽猜想,小心求證”的科學研究態(tài)度以及合作實驗的意識。
四、重點難點
1.重點:閉合電路的歐姆定律的導(dǎo)出
2.難點:路端電壓的變化規(guī)律,
應(yīng)用閉合電路的歐姆定律解決簡單的實際問題
五、突破重難點的教學設(shè)計思想
1、營造能引起學生認知沖突的問題情景
設(shè)計一個如圖1所示的電路,讓學生先猜測再觀察實
驗現(xiàn)象。(小燈接電動勢為3v電源時較亮)讓學生產(chǎn)生強烈的認知沖突,激發(fā)了他們的探求新知的動機,為突破重難點提供了良好的開端。
2、讓學生積極主動地去歸納物理規(guī)律、構(gòu)建自己的正確理解
教師演示實驗, 讓學生在實驗數(shù)據(jù)中探索出“新”的物理規(guī)律,使學生在探研過程中分析、歸納、推理的能力得到提高,同時也突破了教學難點。
六、課前準備
【教學用具】
自制演示實驗電路板、干電池、安培表、伏特表、滑動變阻器、電鍵、導(dǎo)線、課件等。
七、教學過程
(一)創(chuàng)設(shè)情景引入新課
演示實驗一:電源電動勢增大時小燈泡的亮度變化
教師出示電路板,小燈泡與兩節(jié)干電池串聯(lián),閉合開關(guān),小燈泡發(fā)光。在原電源的基礎(chǔ)上,再串上4節(jié)干電池,讓學生猜想:閉合開關(guān)后,小燈泡可能會發(fā)生什么現(xiàn)象?
教師演示:發(fā)現(xiàn)小燈泡變暗了。
留下疑問:是什么原因?qū)е滦襞輿]有變得更亮,也沒有燒壞,而是變暗了呢?
(二)新課教學
1、閉合電路的歐姆定律的推導(dǎo)
設(shè)問:我們已經(jīng)學習了電動勢,知道電動勢是反映電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量,在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓,那如果電源接入了電路,電動勢與內(nèi)電壓、外電壓之間又有怎樣的關(guān)系呢?
演示實驗二:E與U內(nèi)、U外的關(guān)系
教師向?qū)W生介紹可變內(nèi)阻電源裝置。讓同學們仔細觀察兩個電表的讀數(shù)并記錄五組數(shù)據(jù)。教師邊演示邊讓學生記錄數(shù)據(jù)。
2、路端電壓與負載的關(guān)系
探究活動二:路端電壓與負載的關(guān)系
老師引導(dǎo)學生設(shè)計電路圖。讓學生分組實驗探究路端電壓與負載的關(guān)系,注意短路、斷路兩種特例的分析,記錄實驗現(xiàn)象。
演示實驗三:低壓電源短路
電路短路時,電路當中的電流非常大,會造成很嚴重的后果,生活中一定要避免短路的發(fā)生。教師演示模擬電源短路的小實驗(為了安全起見,只用10V的學生電源),加強學生安全用電意識。
教師:通過實驗我們研究了路端電壓和負載的關(guān)系,在實驗過程中我們發(fā)現(xiàn)當外電阻變化時,電流會變,路端電壓也會變,那路端電壓和電流之間會不會有直接的關(guān)系呢?
探究活動三:路端電壓與電流的關(guān)系(推理法與圖象法相結(jié)合)
引導(dǎo)學生利用閉合電路的歐姆定律推導(dǎo)路端電壓與電流關(guān)系的數(shù)學表達式:教師:大家利用所學的數(shù)學知識推斷一下:若以電流為自變量,路端電壓為因變量,那么
函數(shù)圖象應(yīng)該是怎樣的?
教師利用幻燈片展示一張U-I圖像,讓學生觀察這張圖像,思考直線與Y軸、X軸的交點分別代表什么物理意義,引導(dǎo)學生深刻理解圖像。
探究活動四:閉合電路中的功率關(guān)系
教師:引導(dǎo)學生推導(dǎo)得到有關(guān)功率的相關(guān)結(jié)論:
教師:學習了有關(guān)閉合電路的歐姆定律相關(guān)的知識后,我們一起來看看在剛上課時所留下疑問:電源電動勢由3V變成9V,為什么小燈泡會變暗呢?
學生自己分析,推測小燈泡變暗的原因。
演示實驗四:多個小燈泡并聯(lián)時的亮度變化
例題:當開關(guān)逐漸閉合時,小燈泡的亮度會發(fā)生怎樣的變化,電壓表的讀數(shù)呢?
教師展示電路板,先讓學生自己分析,再用實物演示講解。
關(guān)鍵詞:歐姆定律;學習能力;培養(yǎng)
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2016)12-0057
《歐姆定律》作為重要的物理規(guī)律,不僅是電流、電阻、電壓等電學知識的延伸,還揭示了電流、電壓、電阻這三個重要的電學量之間的必然聯(lián)系,是電學中最基本的物理規(guī)律,是分析解決電路問題的金鑰匙。在利用歐姆定律進行計算時,強調(diào)電流、電壓、電阻這三個物理量的同時性和同一性;加強學生對于這些問題的理解,對于后續(xù)課程測量電阻、電功、電功率的學習,起到良好的促進作用。因此,對于電學中的第一個規(guī)律的學習,教師應(yīng)該注重學生學習能力的培養(yǎng)。
一、在教學中發(fā)現(xiàn)學生容易存在的問題分析
1. 進行電學實驗探究時,往往要求學生設(shè)計電路圖,很多學生在設(shè)計時不能一次將電路圖設(shè)計完整。
2. 從學生做題情況來看,學生不容易弄清楚控制變量法的作用。在歷年中考題中,常有這樣的題目:在探究電流與電阻的關(guān)系時,如將電路中的定值電阻從5歐姆換成10歐姆,將怎樣保證電壓不變?如何移動滑動變阻器?此類題目的得分率不高。
3. 在運用歐姆定律進行計算時,對于復(fù)雜一點的電路,如電路中的用電器不止一個時,學生往往容易將公式寫出,數(shù)據(jù)生搬硬套,亂算一通。這樣的習慣對于后續(xù)課程――電功、電功率的計算也產(chǎn)生了不良的影響。
針對學生的以上問題,筆者認為原因主要出在以下幾個地方:(1)對問題的分析缺乏全面的考慮。(2)對于控制變量法的應(yīng)用不夠熟練,但電路分析有待加強。(3)對于各個物理量之間的因果關(guān)系沒有弄清楚。沒有理解到電阻或電壓的變化引起了電流的變化。(4)沒有理解歐姆定律的同時性和同一性。
二、結(jié)合教科版教材,如何在教學中培養(yǎng)學生的學習能力
筆者認為,結(jié)合教材情況以及學生的學習情況,我們可以在以下幾個地方做好細節(jié)處理,讓學生養(yǎng)成良好的學習習慣,培養(yǎng)學生學習能力的目的。
1. 實驗設(shè)計:分步探究,嘗試錯誤,完善設(shè)計,培養(yǎng)學生養(yǎng)成縝密的思維能力
在第一課時的教學中,教學重點在于如何通過實驗探究得出電流與電壓、電阻之間的關(guān)系。教師在提出電流大小與什么因素有關(guān)的問題時,學生根據(jù)以往的學習經(jīng)驗,猜想出電壓、電阻會影響電流的大小。教師應(yīng)引導(dǎo)學生用控制變量法探究它們之間具體有什么關(guān)系。從而將所探究的問題分為兩個小課題來進行,即電流與電壓的關(guān)系和電流與電阻的關(guān)系。在進行第一個小課題:探究電流與電壓的關(guān)系時,學生在設(shè)計電路圖的時候,容易根據(jù)自己的經(jīng)驗將電流表、電壓表接入電路,而沒有接入滑動變阻器。
教師不必及時指出不足,可以進行展示以后,再提問怎樣改變電路中定值電阻兩端的電壓?這時學生可能會想到要用改變電源電壓的方法,但是這樣做不夠方便。如果用滑動變阻器來調(diào)節(jié)是最方便的。這時才設(shè)計出準確的電路圖。學生根據(jù)之前所學的串聯(lián)分壓的知識,很容易理解當滑動變阻器的阻值發(fā)生變化的時候,電路中定值電阻兩端的電壓會發(fā)生變化,而電流也會隨之發(fā)生改變。同樣,設(shè)計好的電路圖也可以用于第二個課題的探究。這種不斷地讓學生對問題作出反應(yīng),不斷調(diào)整自己的設(shè)計方案,最后走向完善,這樣做符合學生的認知規(guī)律。
2. 重視實驗探究的過程,培養(yǎng)學生的動手能力以及發(fā)現(xiàn)問題后尋找解決方法的能力
對于兩個課題的實驗,必須由學生自己在教師的引導(dǎo)下完成。絕不能因為趕教學進度而由教師代勞,讓學生只是簡單記下數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)得出規(guī)律。學生只有在實驗過程中才會發(fā)現(xiàn)問題。如課題二:在電壓不變時,探究電流與電阻的關(guān)系中,學生就會發(fā)現(xiàn)沒有移動滑動變阻器,而將定值電阻改變時,電壓表的示數(shù)也會隨之發(fā)生改變。那如何保證電壓表的示數(shù)不變呢?學生才會自己去想辦法通過移動滑動變阻器來完成。那滑動變阻器的移動是否有規(guī)律可循?學生通過自己的實驗,才會發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。有了這樣的經(jīng)驗以后,進行理論分析問題也就變得容易了。而具備了動手能力及解決問題的能力后,在后續(xù)課程測電阻、測電功率的學習中,也就較為輕松了。
3. 對于實驗結(jié)論的得出,要把握其中的因果關(guān)系,培養(yǎng)了學生的邏輯思維能力
雖然在之前的學習中,學生已經(jīng)認識到了電壓是形成電流的原因。同時也認識到了導(dǎo)體對電流有阻礙作用,也即是導(dǎo)體存在電阻這樣的觀念。但是放到歐姆定律的學習中,尤其是對公式R=U/I的理解上,學生容易認為電阻與電壓成正比,電阻與電流成反比,也就是認為電壓和電流的大小會改變電阻的大小。學生會單純從數(shù)學的角度來理解物理公式,而不能把握三者之間的因果關(guān)系。也就是電流變化引起了電阻變化還是電阻變化引起了電流變化?這也是我們之前做實驗的過程中,讓學生分析的根本目的。教師應(yīng)該要進行提問,由學生來思考變形公式的意義,可以培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。對于物理規(guī)律的理解,要引導(dǎo)學生理解規(guī)律所反映的邏輯關(guān)系。
4. 對于歐姆定律內(nèi)容的學習要注意抓住關(guān)鍵字詞,培養(yǎng)學生閱讀能力
筆者認為,對于歐姆定律的內(nèi)涵的講解,教材上介B是不夠的,還需要做補充。我們可以教會學生,從規(guī)律或者基礎(chǔ)概念中抓住關(guān)鍵字詞進行分析。從而到得歐姆定律的適用范圍以及應(yīng)用條件的同時性和同一性原則。
關(guān)鍵詞:全電路;歐姆定律;實驗教學;感性教學
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2012)08-0098-02
歐姆定律是《電工基礎(chǔ)》中最常用的基本定律之一,技工院校現(xiàn)在使用的《電工基礎(chǔ)》教材(中國勞動社會保障出版社出版,第四版)中把歐姆定律分為部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律兩部分。對于部分電路歐姆定律,由于中學物理課本已作詳細介紹,學生容易接受,但對于全電路歐姆定律,由于其涉及的概念較多且各物理量之間的關(guān)系復(fù)雜,再加上教材未附相應(yīng)的實驗,學生缺乏感性認識。因此,學生很難理解和接受,也是其成為教師教學中重點和難點的原因。筆者針對學生在學習過程中容易產(chǎn)生的困惑和疑問,借助實驗來幫助學生理解,收到了較好的效果。
明確教學目標是教師組織
全電路歐姆定律教學的關(guān)鍵
掌握全電路歐姆定律對于學好《電工基礎(chǔ)》這門課程來說至關(guān)重要。因為后續(xù)章節(jié)中多處電路的分析和計算要應(yīng)用到這一定律。教學是一個教師與學生雙向互動的過程,作為教師,要組織好全電路歐姆定律教學,必須先明確教學目標,做到心中有數(shù),才能更好地開展教學。
知識目標:(1)理解電動勢、內(nèi)電阻、外電阻、內(nèi)電壓、外電壓、端電壓、內(nèi)壓降等物理量的物理意義;(2)掌握全電路歐姆定律的表達形式,明確在閉合電路中電動勢等于內(nèi)、外電壓之和;(3)掌握端電壓與外電阻、端電壓與內(nèi)電阻之間的變化規(guī)律;(4)掌握全電路歐姆定律的應(yīng)用。
能力目標:(1)通過實驗教學,培養(yǎng)學生的觀察和分析能力,使學生學會運用實驗探索科學規(guī)律的方法;(2)通過對端電壓與外電阻、端電壓與內(nèi)電阻之間的變化規(guī)律的討論,培養(yǎng)學生的思維能力和推理能力。
理解各物理量的物理意義是
學生掌握全電路歐姆定律的基礎(chǔ)
全電路歐姆定律的難點在于概念較多,且各物理量之間的關(guān)系復(fù)雜。因此,首先,應(yīng)讓學生準確理解各物理量的含義。
全電路是指含有電源的閉合電路,如圖1所示。其中,R代表負載(即用電器,為簡化電路,只畫一個),r代表電源的內(nèi)電阻(存在于電源內(nèi)部),E代表電源的電動勢。整個閉合電路可分為內(nèi)、外兩部分,電源外部的叫外電路(圖1中方框以外的部分),電源內(nèi)部的叫內(nèi)電路。外電路上的電阻叫外電阻,內(nèi)電路上的電阻叫內(nèi)電阻。當開關(guān)S閉合時,電路中就會有電流產(chǎn)生,I=,該式表明:在一個閉合電路中,電流強度與電源的電動勢成正比,與電路中內(nèi)電阻和外電阻之和成反比,這個規(guī)律稱為全電路歐姆定律。
要理解這個定律,要先理解以下幾個物理量的物理意義:第一個是電動勢,它是指在電源內(nèi)部,電源力將單位正電荷從電源負極移到正極所做的功。這個概念比較抽象,涉及知識面較廣,要使學生全面、深刻地理解它是有困難的。考慮到學生的接受能力和滿足后續(xù)知識的需要,需向?qū)W生講清兩個問題:一是電動勢的值可用電壓表測出——電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓;二是電動勢的物理意義是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng),是由電源本身的性質(zhì)決定的。第二個是電源的端電壓(簡稱端電壓),它是指電源兩端的電位差(在圖1中指A、B兩點之間的電壓,也等于負載R兩端的電壓)。需要注意的是,端電壓與電動勢是兩個不同的概念,它們在數(shù)值上不一定相等。第三個是內(nèi)壓降,它是指當電流流過電源內(nèi)部時,在內(nèi)電阻上產(chǎn)生的電壓降。全電路歐姆定律也可表示為:“在閉合電路中,電動勢等于內(nèi)、外電壓之和。”
掌握各物理量的變化規(guī)律是
掌握全電路歐姆定律的重點
全電路歐姆定律的難點在于各物理量之間的變化規(guī)律,也是學生容易產(chǎn)生疑惑的地方。可以利用演示實驗來驗證各物理量之間的變化規(guī)律,以增加學生的感性認識,提高學生的邏輯推理能力。
第一,驗證電源內(nèi)電阻的存在并計算其大小。對于電源的內(nèi)電阻,由于存在于電源的內(nèi)部,既看不見,也摸不著,學生對此存在質(zhì)疑。為此,可用圖2進行實驗,不但可以證明內(nèi)電阻的存在,還可測出內(nèi)電阻的大小。在圖2中,用1節(jié)1號干電池作電源,電阻R為已知值(可根據(jù)實際情況選定)。開關(guān)閉合前,記下電壓表的讀數(shù)U1(此值即為干電池的電動勢),開關(guān)閉合后,記下電壓表的讀數(shù)U2,發(fā)現(xiàn)U2比U1小(見表1),就是因為電源內(nèi)部存在內(nèi)電阻的緣故。
根據(jù)公式r=R可算出該電池的內(nèi)電阻。再用不同型號的干電池(如5號干電池、7號干電池)進行重復(fù)實驗,發(fā)現(xiàn)它們的電動勢雖然相等(為了后面實驗的需要,盡量選用電動勢相等的電池,并保留這些電池),但內(nèi)電阻不一定相同。
第二,端電壓U跟外電阻R的關(guān)系。
實驗電路如圖3所示,用1節(jié)1號干電池作為電源,移動滑動變阻器的滑動片,觀察電流表和電壓表的讀數(shù)變化,并將它們的讀數(shù)記錄到表2中。通過觀察發(fā)現(xiàn):當滑動片從左向右移動時(為保證實驗設(shè)備安全,滑動片不要移到最右端),電流表的讀數(shù)慢慢變大,電壓表的讀數(shù)慢慢變小;當滑動片從右向左移動時,電流表的讀數(shù)慢慢變小,電壓表的讀數(shù)慢慢變大。由此得出結(jié)論:端電壓隨外電阻上升而上升,隨外電阻下降而下降。根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)可繪成曲線(如圖4所示),即電源的端電壓特性曲線。從曲線上可以看出:電源端電壓隨著電流的大小而變化,當電路接小電阻時,電流增大,端電壓就下降;當電路接大電阻時電流減少,端電壓就上升。
思考:如果滑動片移到最右端,電壓表、電流表的讀數(shù)將為多少?
第三,端電壓與內(nèi)電阻r的關(guān)系。
根據(jù)公式U=E-Ir分析可知:當電流I 不變時,內(nèi)阻下降,端電壓就上升;內(nèi)阻上升,端電壓就下降。實驗電路同圖3,只需將電路中的電源用前面已測過內(nèi)阻值的不同型號的電池代替即可,觀察電流表、電壓表的讀數(shù),上述結(jié)論即可得到驗證。
應(yīng)用規(guī)律,解決實際問題
首先向?qū)W生提出問題:你是否注意到,電燈在深夜要比晚上七八點鐘亮一些?這個現(xiàn)象的原因何在?在回答這個問題之前,可先通過實驗驗證這一現(xiàn)象的存在,如圖5所示。圖中5個燈泡完全相同,先將開關(guān)全合上,使燈泡發(fā)光,再逐個斷開開關(guān),發(fā)現(xiàn)燈泡逐漸變亮,原因分析:隨著開關(guān)的斷開,外電阻增大,導(dǎo)致干路電流減小,使得內(nèi)壓降下降,從而端電壓增大,即燈泡兩端的實際電壓增大,故燈泡變亮了。上述問題也得到了解決。
在教學過程中,如果盡可能地增加一些實驗,通過生活中的實驗記錄其數(shù)據(jù)并指導(dǎo)學生得出規(guī)律,提高感性認識,不但可以提高學生的學習興趣,也會提高教學效果。
參考文獻:
[1]李書堂.電工基礎(chǔ)(第4版)[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2001.
[2]畢淑娥.電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)(第2版)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2004.
[3]王兆良.關(guān)于“全電路歐姆定律”的教學[J].福建輕紡,2007(2).