時間:2023-07-10 17:33:15
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,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篇歐姆定律適用條件,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
摘 要:本文對人教版物理選修3-1教材中引入焦耳定律的方式提出了質疑,指出了其不利影響,同時提出了自己的方案并分析了這樣引入的好處。
關鍵詞:物理選修3-1;焦耳定律;歐姆定律;純電阻電路
人民教育出版社普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1課本對焦耳定律的引入過程如下:
電流通過白熾燈、電爐等電熱元件做功時,電能全部轉化為導體的內能,電流在這段電路中做的功W等于這段電路發出的熱量Q,即
Q=W=UIt
由歐姆定律
U=IR
代入上式后可得熱量Q的表達式
Q=I2Rt
即電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的電阻及通電時間成正比,這個關系最初是焦耳用實驗直接得到的,我們把它叫做焦耳定律。
這里用公式推導的方式得出了焦耳定律的公式和內容,筆者認為不太恰當,理由如下:
第一,焦耳定律是焦耳通過大量實驗總結出來的規律,科學實驗是自然規律最直接的反映,科學理論正確與否必須接受實驗的檢驗,正如課本上所說焦耳定律是焦耳用實驗直接得到的,焦耳定律本身就是一個實驗規律,這是焦耳通過大量實驗總結得到并經過無數次實驗驗證了的實驗結論,我們不應該淡化科學實驗在焦耳定律建立過程中所起的巨大作用,公式推導的方式掩蓋了焦耳定律的真實面目。
第二,這里Q=W應用了能量轉化與守恒定律來推導焦耳定律,而實際情況是焦耳本人是在得出焦耳定律后,又進行了長期的、大量的、精確的科學實驗,在大量實驗事實面前焦耳提出了能量轉化和守恒定律.并且電流通過導體時所做的電功和導體發出的電熱相等是焦耳得出能量轉化與守恒定律的重要實驗基礎.由此看來,用能量轉化和守恒定律來推導焦耳定律是不符合科學發展的實際歷程的。
第三,上述推導過程用到了歐姆定律,歐姆定律的表達式應該為[I=UR],不應該用U=IR,另外,歐姆定律是只能在純電阻電路中才適用的規律,用歐姆定律來推導焦耳定律會使學生認為焦耳定律也只適用于純電阻電路,對電動機等非純電阻元件求電熱不適用的錯誤認識.學生一旦建立這樣的錯誤認識再來糾正是比較困難的.
基于以上考慮,筆者認為引入焦耳定律的過程可以做一些調整.建議設計“電流通過電學元件時產生的電熱與誰有關?”的探究實驗(或者介紹焦耳所做的實驗).通過探究實驗得出Q=I2Rt,即焦耳定律.然后結合能量轉化與守恒定律在純電阻電路中電流做功全部轉化為電熱W=Q,即UIt=I2Rt,可以得到[I=UR]。由此可見歐姆定律是能量轉化與守恒定律在純電阻電路中的具體反映和內在要求.
這樣設計的好處是還原了人們認識自然規律的實際歷程,體現出了科學實驗在科學理論建立過程中的巨大作用,使人們認識到焦耳定律是一條實驗規律,物理學科是一門實驗科學,能真實反映自然規律.通過探究實驗的設計我們可以引導學生像科W家那樣設計實驗方案,探究、總結得出規律,使學生在實驗中體會科學實驗對自然科學的重要意義,也能使學生獲得科學研究的方法.
我們又利用焦耳定律和能量守恒定律反過來得出了歐姆定律,說明歐姆定律、焦耳定律雖說是在實驗中得出的,同時它們也是物理理論大廈的有機組成部分,可以反映出焦耳定律在物理理論體系中的地位和物理理論的完備性,在理論層面上證明焦耳定律可以納入已有的物理理論當中,使實驗結論和理論框架得到完美融合.更重要的是我們能夠得到歐姆定律的適用條件――純電阻電路,如果不是純電阻電路,電流做功沒有全部轉化為電熱則不能得出W=Q即UIt=I2Rt,歐姆定律也就不適用.另外我們還能體會到能量轉化與守恒定律在自然界中的普適性,歐姆定律是能量轉化與守恒定律在純電阻電路中的必然要求.
《歐姆定律》一課,學生在初中階段已經學過,高中必修本(下冊)安排這節課的目的,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律);學習分析實驗數據,得出實驗結論的兩種常用方法——列表對比法和圖象法;再次領會定義物理量的一種常用方法——比值法.這就決定了本節課的教學目的和教學要求.這節課不全是為了讓學生知道實驗結論及定律的內容,重點在于要讓學生知道結論是如何得出的;在得出結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現物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法.
本節課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復習初中知識的作用,另一方面為學習閉合電路歐姆定律奠定基礎.本節課分析實驗數據的兩種基本方法,也將在后續課程中多次應用.因此也可以說,本節課是后續課程的知識準備階段.
通過本節課的學習,要讓學生記住歐姆定律的內容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學會分析實驗數據的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用.
本節課的重點是成功進行演示實驗和對實驗數據進行分析.這是本節課的核心,是本節課成敗的關鍵,是實現教學目標的基礎.
本節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.
根據本節課有演示實驗的特點,本節課采用以演示實驗為主的啟發式綜合教學法.教師邊演示、邊提問,讓學生邊觀察、邊思考,最大限度地調動學生積極參與教學活動.在教材難點處適當放慢節奏,給學生充分的時間進行思考和討論,教師可給予恰當的思維點撥,必要時可進行大面積課堂提問,讓學生充分發表意見.這樣既有利于化解難點,也有利于充分發揮學生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍.
通過本節課的學習,要使學生領會物理學的研究方法,領會怎樣提出研究課題,怎樣進行實驗設計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進行實際操作,怎樣對實驗數據進行分析及通過分析得出實驗結論和總結出物理規律.同時要讓學生知道,物理規律必須經過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養成嚴謹的科學態度和良好的思維習慣.
為了達成上述教學目標,充分發揮學生的主體作用,最大限度地激發學生學習的主動性和自覺性,對一些主要教學環節,有以下構想:1.在引入新課提出課題后,啟發學生思考: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計可先啟發學生思考回答.這樣使他們既鞏固了實驗知識,也調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助,同時讓其余同學注意觀察,也可調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據進行分析后,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律,還可以用什么方法對實驗數據進行分析?目的是更加突出方法教育,使學生對分析實驗數據的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認識.到此應該達到本節課的第一次,通過提問和畫圖象使學生的學習情緒轉向高漲.5.在得出電阻概念時,要引導學生從分析實驗數據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論,而應給予充分的時間,啟發學生積極思考,并給予適當的思維點撥.此處節奏應放慢,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.在得出實驗結論的基礎上,進一步總結出歐姆定律,這實際上是認識上的又一次升華.要注意闡述實驗結論的普遍性,在此基礎上可讓學生先行總結,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.然后結合課本練習題,熟悉歐姆定律的應用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題.
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數規則進行介紹.
2.注意正確規范地進行演示操作,數據不能虛假拼湊.
3.注意演示實驗的可視度.可預先制作電路板,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.定義電阻及總結歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節奏混亂.可把電阻的概念及定義在歸納實驗結論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結論后總結.這樣學生就不易將二者混淆.
關鍵詞:歐姆定律;學習能力;培養
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系,是電學中最基本的物理規律,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律的學習,教師應該注重學生學習能力的培養。
一、在教學中發現學生容易存在的問題分析
1. 進行電學實驗探究時,往往要求學生設計電路圖,很多學生在設計時不能一次將電路圖設計完整。
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,數據生搬硬套,亂算一通。這樣的習慣對于后續課程――電功、電功率的計算也產生了不良的影響。
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、結合教科版教材,如何在教學中培養學生的學習能力
筆者認為,結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處理,讓學生養成良好的學習習慣,培養學生學習能力的目的。
1. 實驗設計:分步探究,嘗試錯誤,完善設計,培養學生養成縝密的思維能力
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、電阻之間的關系。教師在提出電流大小與什么因素有關的問題時,學生根據以往的學習經驗,猜想出電壓、電阻會影響電流的大小。教師應引導學生用控制變量法探究它們之間具體有什么關系。從而將所探究的問題分為兩個小課題來進行,即電流與電壓的關系和電流與電阻的關系。在進行第一個小課題:探究電流與電壓的關系時,學生在設計電路圖的時候,容易根據自己的經驗將電流表、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節是最方便的。這時才設計出準確的電路圖。學生根據之前所學的串聯分壓的知識,很容易理解當滑動變阻器的阻值發生變化的時候,電路中定值電阻兩端的電壓會發生變化,而電流也會隨之發生改變。同樣,設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,不斷調整自己的設計方案,最后走向完善,這樣做符合學生的認知規律。
2. 重視實驗探究的過程,培養學生的動手能力以及發現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據,分析數據得出規律。學生只有在實驗過程中才會發現問題。如課題二:在電壓不變時,探究電流與電阻的關系中,學生就會發現沒有移動滑動變阻器,而將定值電阻改變時,電壓表的示數也會隨之發生改變。那如何保證電壓表的示數不變呢?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律可循?學生通過自己的實驗,才會發現其中的規律。有了這樣的經驗以后,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. 對于實驗結論的得出,要把握其中的因果關系,培養了學生的邏輯思維能力
雖然在之前的學習中,學生已經認識到了電壓是形成電流的原因。同時也認識到了導體對電流有阻礙作用,也即是導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。學生會單純從數學的角度來理解物理公式,而不能把握三者之間的因果關系。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。教師應該要進行提問,由學生來思考變形公式的意義,可以培養學生的邏輯思維能力。對于物理規律的理解,要引導學生理解規律所反映的邏輯關系。
4. 對于歐姆定律內容的學習要注意抓住關鍵字詞,培養學生閱讀能力
筆者認為,對于歐姆定律的內涵的講解,教材上介B是不夠的,還需要做補充。我們可以教會學生,從規律或者基礎概念中抓住關鍵字詞進行分析。從而到得歐姆定律的適用范圍以及應用條件的同時性和同一性原則。
關鍵詞: 電路 電阻 閉合電路歐姆定律 綜合應用能力
在中學電學知識中,電路問題是其中的核心內容之一。準確把握電路問題的處理方法,既是強化恒定電流復習的關鍵所在,又是提高電學知識綜合應用能力的重要途徑。本文就十大電路的分析方法作探討。
1.有線性電阻的電路
線性電阻是指電阻阻值不隨通過它的電流變化而變化的用電器。求解由線性電阻組成的電路問題,關鍵是弄清線性電阻的串、并聯情況,注意有效進行電路等效簡化,靈活應用閉合電路的歐姆定律和串并聯電路的特點。
2.有非線性電阻的電路
非線性電阻是指電阻阻值不穩定,隨著通過的電流的變化而變化的用電器,如“小燈泡”、“半導體二極管”等。求解含有非線性電阻的電路問題,關鍵是確定非線性電阻兩端的電壓和通過的電流大小的實際值。一般方法是作出非線性電阻的伏安特性曲線和除了非線性電阻外其余部分電路的伏安特性曲線,兩條曲線的交點即為非線性電阻兩端的實際電壓U和通過的電流I。
3.動態電路
動態電路是指電路中因某個電阻阻值的變化、或者電路中開關的閉合與斷開等因素,引起電路中電流、電壓的變化的電路。求解此類問題的基本思路:從引起阻值變化的這部分電路入手,由電阻的串、并聯特點判斷總電阻R的變化情況,再由閉合電路的歐姆定律判斷I和U的變化情況,最后由部分電路歐姆定律確定各部分電路的相關物理量的變化情況。
4.有電動機的電路
電動機是非純電阻性用電器,它消耗的電能,一部分轉化為機械能,另一部分轉化為熱能。在高中階段,含有電動機的電路,歐姆定律不適用,一般選用能量守恒定律解題。
5.有電容器的電路
在恒定電路中,當電容器處于充電、放電狀態時,電路處于不穩定狀態。當電容器充、放電結束后,電路趨于穩定,此時,電容器相當于一個電阻無窮大的電路元件,與電容器串聯的電路處于斷路狀態。求解含有電容器的電路問題,關鍵在于弄清電路結構,準確確定電容器兩極板間的電壓,有時還要分析電容器兩極板極性的變化。
6.有故障的電路
電路故障主要有斷路和短路兩種。有故障的電路分析方法有電表檢測法和假設分析法。
電表檢測法一般使用電壓表檢測:(1)斷路故障檢測法。先用電壓表與電源并聯,若有電壓,再依次與某電路(或某用電器)并聯;當電壓表指針偏轉時,則這部分電路(或該用電器)發生斷路。(2)短路故障檢測法。先用電壓表與電源并聯,若有電壓,再依次與某電路(或某用電器)并聯;當電壓表示數為零時,則這部分電路(或該用電器)發生短路。
假設分析法。通過對某電路(或某用電器)假設發生斷路或短路故障,依據電路知識,結合電路結構,分析和判斷可能出現的情況,對照題設條件確定可能發生的故障。
7.與電磁感應相聯系的電路
在磁場中做切割磁感線運動的導體或磁通量發生變化的回路會產生感應電動勢,將這部分導體或回路等效為電源,再與其他的電阻構成閉合電路,即為與電磁感應相聯系的電路。求解這類與電磁感應相聯系的電路問題,關鍵要明確哪部分是等效電源,明確電路的連接情況,然后熟練應用法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律等規律求解。
8.與電場相聯系的電路
與電場相聯系的電路一般通過電路中接平行板電容器、帶電的電容器會產生電場、帶電粒子在電場中運動等聯系起來。求解這類問題的關鍵是弄清電容器兩端的電壓與電路中哪部分電路或哪個電阻兩端的電壓相等,再注意熟練應用閉合電路的歐姆定律和動力學規律。
9.與磁場相聯系的電路
與磁場相聯系的電路一般涉及平行板電容器,通過在平行板電容器中加上磁場,從而將磁場與電路聯系起來。求解這類問題的關鍵是弄清帶電粒子在電容器內的磁場和電場中的運動情況,弄清電容器兩端的電壓與哪部分電路兩端的電壓相等,再靈活選用有關電路、電場和磁場的知識求解。
10.與光電效應相聯系的電路
(一)知識目標
1、理解伏安法測電阻的原理。
2、知道伏安法測電阻有內接和外接兩種方法。
3、理解兩種方法的誤差原因,并能在實際中作出選擇。
4、理解多用電表直流電流檔、直流電壓檔、歐姆檔的基本原理.
(二)能力目標
1、通過本課的測量誤差分析,實際測量對比分析,培養學生動手操作能力和分析能力。
2、了解歐姆表的原理,學會使用歐姆表。
3、練習使用多用電表。
(三)情感目標
1、通過本課學生測量分析,器材選擇判斷,樹立學生知識來源于實踐,應用于實踐的觀點。
教學建議
1、伏安法測電阻這個實驗學生在初中階段已經學習過了,但是初中時只要求學生掌握測量基本原理,不需要學生考慮測量的誤差以及引起誤差的原因,也不需要學生掌握兩種連接方法,而在高中階段,本節重點是伏安法測電阻的兩種接法,使學生知道在什么情況下應該用哪種接法,知道兩種接法對測量值帶來的不同測量結果,要求學生對兩種連接方法所產生的誤差來源有所了解。
在新課講解中可以首先復習電阻定義,引出測量電阻的思路,結合具體實際,提出兩種測量方式,分析誤差原因,總結適用條件,通過測量分析,進一步鞏固。通過器材分析選擇,培養學生解決實際問題能力。
學生活動展開時應該在教師的引導下,分析兩種測量電阻方法的誤差原因及適用條件,利用自行測量進一步體會適用條件,通過練習題,進一步培養學生綜合分析能力,器材選擇判斷能力,解決實際問題能力。本節是閉合電路歐姆定律的運用,具有聯系實際的意義,為學生提供運用知識分析和解決問題的機會
2、教材要求了解歐姆表的原理,不要求進一步講解歐姆表的刻度等問題.
通過對歐姆表原理的講解,進一步加強學生使用歐姆表的能力,重點強調歐姆表在使用前調零的重要性和必要性,使學生分清歐姆表的各檔位之間的轉換,知道歐姆表內置電源的正負極與兩個表筆之間的連接,會對歐姆表進行讀數和測量。
3、對于程度不同的學生可以采取不同的教學方法,如果學生的程度較好,可以對電阻的測量進行展開教學。除了講解以上兩種電阻測量方法以外,還可以向學生介紹其他方法。比如替代法,補償法,惠斯通電橋法,另有利用一個已知電阻和伏特表,一個已知電阻和安培表進行測量的方法。
教學設計示例
電阻的測量
一、教學目標
1、在物理知識方面的要求:
(1)了解用伏安法測電阻,知道伏安法測電阻有內接和外接兩種方法,無論用“內接法”還是“外接法”,測出的阻值都有誤差。
(2)懂得誤差的產生是由于電壓表的分流或電流表的分壓作用造成的,并能在實際中根據給出的具體數據考慮選用什么規格的儀器。
(3)知道歐姆表測電阻的原理。
2、能力方面的要求:
(1)引導學生理解觀察內容的真實性,鼓勵學生尋查意外現象及異常現象所發生的原因。
(2)通過本課的測量誤差分析,實際測量對比分析,培養學生動手操作能力和分析能力。
(3)培養學生細心操作、認真觀察的習慣和分析實際問題的能力。
二、重點、難點分析
1、重點:使學生掌握引起測量誤差的原因及減小誤差的方法。
2、難點
(1)誤差的相對性。
(2)根據給出的具體數據考慮選用什么規格的儀器來減小誤差。
三、教具
電壓表,電流表,歐姆表,測電阻的示教板。
四、主要教學過程
(-)引入新課
我們在初中時已經做過了“用電壓表、電流表測電阻”的實驗,現在,再做“伏安法測電阻”,是不是簡單的重復呢?大家可以回想一下,當初做實驗時的情況,把兩個示數相除,再多次求平均即可,那你們有沒有想過,這樣得到的就是電阻的真實值嗎?不是,原因在于電壓表和電流表都不是理想的。
(二)教學過程
1、伏安法測電阻
我們已經了解了電流表并非無電阻,而電壓表也并不是電阻無窮大,用這樣的表去測量電阻,會對測量結果有什么樣的影響?
(1)、原理:利用部分電路歐姆定律
我們利用電壓表,電流表測量電阻值時,需把二者同時接入電路,否則無對應關系,沒有了測量的意義,那么接入時無非兩種接入方法,那么電路應如何?請同學們畫出。
(2)、電路:
如果是理想情況,即時,兩電路測量的數值應該是相同的。
提出問題,實際上兩塊表測量的是哪個研究對象的哪個值?測出來的數值與實際值有什么偏差,是偏大還是偏小?
外接法
是兩端電壓,是準確的,是過和的總電流,所以偏大。
偏小,是由于電壓表的分流作用造成的。
實際測的是與的并聯值,隨,誤差將越小。
內接法
是過的電流,是準確的,是加在與A上總電壓,所以偏大。偏大,是由于電流表的分壓作用造成的。
實際測的是與A的串聯值,隨,誤差將越小。
進一步提問:為了提高測量精度,選擇內、外接的原則是什么?
適用范圍:;
[思考題]給你電源、電流計、已知電阻、開關和未知電阻各一只,如何設計測量電阻的電路。
方法:將A前后兩次串入和各支路,測得電流強度為和,應有,則)
2、歐姆表測電阻
伏安法測電阻比較麻煩,實際應用時常用能直接讀出電阻值的歐姆表來測電阻,關于歐姆表的構造,先請同學們看書。
以上歐姆表的結構示意圖。借助電流表顯示示數,測電阻不同于測電流、電壓,表內本身含有電源,表盤上本身刻定的是電流值。試想,在兩表筆間接入不同的電阻時,電路中的電流強度會隨之發生改變,且一個阻值對應一個電流值,即指針偏在某一位置,所以可知:
(1)、原理:閉合電路歐姆定律
(2)、刻度的標定:
①兩表筆短接,調,使,刻出“0”
②兩表筆斷開,指針不偏,刻出“∞”
③任意加上,,在指針偏轉到的位置,刻出“”;
④若是正好是呢?應有,不難看出此時、,是此時的歐姆表內阻,也稱中值電阻。
拿出一塊歐姆表演示一下剛才的過程,同時說明:
①紅、黑表筆的規定是為了與以往的電壓表、電流表“+、-”極統一,即電流流入的為正極,電流流出的為負極。
②由于與并不是簡單的反比關系,所以歐姆表的刻度是不均勻的,從有向左,刻度越來越密。
(3)、使用歐姆表的注意事項:(請同學回答并總結出)
①測電阻時,要使被測電阻同其它電路脫離開。
②歐姆表一般均有幾檔,而且使用時間長了,電池的E,r均要發生改變,所以在每次使用前及換擋后都要進行調零。
③每次使用后要把開關撥到OFF檔或交流電壓檔的最大量程。
由此也可看出,利用歐姆表測電阻僅是粗測而已,在此基礎上,應再利用伏安法測量才會比較準確。
3、課后小結
關鍵詞: 《電工基礎》滲透習題意識
在《電工基礎》教學中滲透“習題意識”,是指根據教學大綱的要求,按知識的系統性、規律性,有目的、有意識地結合教材內容,適當編制習題讓學生去解答,克服做題的盲目性、隨意性,使教學趨向量化和定向化。同時,在《電工基礎》教學中滲透“習題意識”,也能有效增強學生的主動性,激發學生學習興趣。
筆者多年來一直擔任計算機對口單招班《電工基礎》課程教學和高三復習教學任務,在教學過程中經過總結和提煉,認為在《電工基礎》課程中滲透“習題意識”應切實從下列三個方面去做。
一、講清基本概念和基本定律的同時,注意滲透“習題意識”
對于基本概念,一般都應使學生理解它的含義,了解概念之間的區別和聯系。如在講授“電壓和電位”的概念時,教師要引導學生理解兩者之間的關系,理解電壓的“絕對性”,即電路中兩點之間的電壓與所選擇的參考點無關;理解電位的“相對性”,即電路中某點的電位取決于所選擇的參考點,參考點改變,該點的電位也隨之改變。在講清這些概念的同時,教師應及時設計一些習題讓學生思考,以加深對知識的理解。例如,討論某電路中A、B兩點之間的電壓(分別選擇A點和B點作為參考點),驗證A、B兩點之間電壓的“絕對性”;討論該電路中A、B兩點的電位(分別選擇A點和B點作為參考點),驗證A、B兩點電位的“相對性”。
對于基本定律,在講解時教師應注意通過實例、實驗和分析推理過程引出,應使學生掌握基本定律的表達式(包括文字表達和數字表達式)和適用范圍。如在講授“部分電路歐姆定律”時,筆者要求學生理解該定律的文字表達:“通過電阻的電流與加在它兩端的電壓成正比”;掌握該定律的數學表達式I=U/R。在理解和運用該定律時學生要注意以下幾點:①R、U、I必須屬于同一段電路;②不可把三個量間的因果關系與數量上的聯系混為一談:從電流形成條件的角度來分析,導體兩端存在的電壓是因,而導體中形成電流是果。歐姆定律揭示了由導體兩端電壓決定導體中電流的規律性。U、I之間的這種聯系是因果關系。在運用歐姆定律來解決具體問題時,已知三個量中的任意兩個量,即可求出第三個量。這僅僅是利用了三個量之間數量上的聯系。③運用歐姆定律計算電阻時,即R=U/I。這僅僅意味著利用加在電阻兩端的電壓和流過電阻的電流來量度電阻的大小,而絕不意味著電阻是由電壓和電流的大小決定。無論加在電阻R兩端的電壓取何值,電壓U和相應的電流I的比值總是不變的。這時,教師可以通過設計一些判斷題和選擇題,通過習題來鞏固該定律,辨析相關的表述。
因此,教師在傳授電工基礎知識時,要探索處理問題的方法,理清研究的思路,注意培養學生的分析能力、推理能力和想象能力。在這一環節中,教師應按知識重點、學生的知識水平及知識的“轉化”規律,編選一些有利于鞏固知識、掌握知識的基本練習題。這些習題,盡可能包括計算題、問答題(所學知識定向說明和解釋電現象的題目)、選擇題(目的性較強的題目)、證明題、思考討論題和引申題等。
二、選好習題,上好習題課,通過例題滲透“習題意識”
題目的選擇直接影響習題課的質量。教師必須精心選題,習題的選編要有利于學生加深對概念和知識的理解,以及對解題方法的掌握,通過例題的講解和作業題的練習,達到明確概念、掌握方法、啟迪思維、培養能力的目的。因此,在選擇電工基礎習題時,教師要注意目的性、典型性、延伸性、針對性和綜合性。習題教學是將知識轉化成能力的過程,在習題教學中教師應盡可能采用“多變、多析、多問、多解”的導向法。“多變”就是對一道題改變敘述方式、增減或隱蔽條件,增設“干擾量”或“比較量”,進行縱變、橫變、縱橫變,讓學生在分析、比較和判斷中拓寬思路。“多析”,就是讓學生對一道題從不同角度入手進行分析,培養學生的邏輯思維能力。“多問”,就是對一道題從不同角度提問,使原題“開花”形成程序題,這樣做既可以拓寬思路,又可以使學生把知識學活。“多解”,就是對同一題從不同角度啟發、誘導,讓學生用多種方法去解答。這樣做不但可以發展學生思維,而且可以讓學生溝通新舊知識的聯系。可見,在習題教學中通過“四多”導向有助于激發學生求知欲望,發展學生的創造性思維。同時,教師應通過講例題滲透“習題意識”,讓學生注重習題的變通性,強化對問題的多維思考,以便充分發揮例題的示范、開發、導向等功能。
三、搞好復習,以“考”代“練”,強化“習題意識”
復習是電工基礎教學中不可缺少的環節,復習的本身就滲透著提高。復習的重點應放在系統地掌握教材內容的內在聯系上,掌握分析問題的方法和解決問題的方法上。教師努力從如下三方面去做,才能實現復習所要達到的目標。
1.在概念和規律的復習中,教師要向學生介紹知識結構,注重挖掘知識的內在聯系,搞清知識的來龍去脈,務必使學生把所學知識系統化、條理化、立體化。
2.教師應結合各知識點編選習題,對典型題深入剖解,解題強調“四多”,即“多變、多析、多問、多解”,使學生通過解典型題,達到觸類旁通的學習效果。
3.教師要搞好訓練,精選題目,以“考”代“練”,單元過關。“練”是關鍵,“考”是手段。為此,教師要注重理解能力的考查,進行鑒定性測試、形式性測試和總結性測試,在形成性測試后,及時進行反饋、矯正、補缺、提高。同時,教師要瞄準對口高考試題的題型和考查方向,強化規定時間內的仿真適應性做題訓練,從而提高學生做題效率,強化“習題意識”。
從上述幾個方面可見,在電工基礎教學中巧妙滲透“習題意識”是符合教學規律的,它與搞“題海戰術”截然不同。滲透“習題意識”跟傳授知識和培養能力是有機的結合,它貫穿在教學的全過程中。這個過程是一個以“用”促“學”,學用結合的過程。在教學過程中巧妙設計習題(或題組),能給學生提供一個運用所學知識解決實際問題的“實習”場所,有效地調動和發揮學生的主觀能動性,提高“轉化”效率。值得注意的是不能以習題代課本,因為習題在很大程度上只能體現知識的點,體現不了知識的面,但習題有導向作用,所以教師對習題的選編要緊緊圍繞掌握知識、發展智能這兩個基本點,使習題有實際意義。
參考文獻:
[關鍵詞]物理教學電磁學電磁場電路
物理教材中所闡述的內容主要是經典物理學的基礎知識,這些理論是建立在牛頓時空觀的基礎上,以力學、電磁學為重點。本文就電磁學部分的教學談談自己的觀點。
一、電磁學的知識體系
電磁運動是物質的一種基本運動形式。電磁學的研究范圍是電磁現象的規律及其應用,其具體內容包括靜電現象、電流現象、磁現象、電磁輻射和電磁場等。為了便于研究,把電現象和磁現象分開處理,實際上,這兩種現象總是緊密聯系而不可分割的。透徹分析電磁學的基本概念、原理和規律以及它們的相互聯系,才能使孤立的、分散的教學變成系統化、結構化的教學。對此,應從以下三個方面來認真分析教材。
1.電磁學的兩種研究方式
整個電磁學的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行。只有明確它們各自的特征及相互聯系,才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質,培養學生的思維能力。
場是物質的相互作用的特殊方式。電磁學部分完全可用場的概念統一起來,靜電場、恒定電場、靜磁場、恒定磁場、電磁場等,組成一個關于場的體系。
“路”是“場”的一種特殊情況。物理教材以“路”為線的框架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等。
“場”和“路”之間存在著內在的聯系。麥克斯韋方程是電磁場的普遍規律,是以“場”為基礎的,“場”是電磁運動的實質,因此可以說“場”是實質,“路”是方法。
2.認識物理規律
規律體現在一系列物理基本概念、定律、原理以及它們的相互聯系中。
物理定律是在對物理現象做了反復觀察和多次實驗,掌握了充分可靠的事實之后,進行分析和比較,找出它們相互之間存在的關系,并把這些關系用定律的形式表達出來。物理定律的形成,也是在物理概念的基礎上進行的。
“恒定電流”一章中重要的物理規律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律。歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的,對金屬導電、電解液導電適用,但對氣體導電是不適用的。歐姆定律的運用有對應關系,電阻是電路的物理性質,適用于溫度不變時的金屬導體。
“磁場”這一章闡明了磁與電現象的統一性,用研究電場的方法進行類比,可以較好地解決磁場和磁感應強度的概念。
“電磁感應”這一章,重要的物理規律是法拉第電磁感應定律和楞次定律。在這部分知識中,能的轉化和守恒定律是將各知識點串起來的主線。本章以電流、磁場為基礎,它揭示了電與磁相互聯系和轉化的重要方面,是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎。電磁感應的重點和核心是感應電動勢。運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎上結合電磁感應的理論和實踐,進一步提出電磁振蕩形成統一的電磁場,對場的認識又上升了一步。麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規律,同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步。
3.通過電磁場所表現的物質屬性,使學生建立“世界是物質的”的觀點
電現象和磁現象總是緊密聯系而不可分割的。大量實驗證明,在電荷的周圍存在電場,每個帶電粒子都被電場包圍著。電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用,運動電荷的周圍除了電場外還存在著磁場。磁體的周圍也存在著磁場,磁場也是一種客觀存在的物質。磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用。科學實驗證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質的一種形態。
運動的電荷(電流)產生磁場,磁場對其它運動的電荷(電流)有磁場力的作用,所有磁現象都可以歸結為運動電荷(電流)之間是通過磁場而發生作用的。麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現象,得出結論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產生磁場。按照這個理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯系的,形成一個不可分割的統一場,這就是電磁場。電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波。轉從場的觀點來闡述路。電荷的定向運動形成電流,產生電流的條件有兩個:一是存在可自由移動的電荷;二是存在電場。導體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處。導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例,即導體中形成電流時,它的本身要形成電場又要提供自由電荷,當導體中電勢差不存在時,電流也隨之而終止。
二、以知識體系貫穿始終,使理論學習與技能訓練相融合
1.場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題。電場部分是學好電磁學的基礎和關鍵。電場強度、電勢、磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念。電場線、磁感應線是形象地描述場分布的一種手段。
2.電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用。在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯系與區別,比如,場不是力,電勢不是能等。場中不同位置場的強弱不同,可用受場力者受場力的大小(方向)跟其特征物理量的比值來描述場的強弱程度。在電場中用電場力做功,說明場具有能量。通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能,離開了電場就談不上電荷的電勢能了。
A.1500個
B.9.375×1019個
C.9.375×l021個
D.9.375×1020個
2.下列關于電動勢的說法中正確的是()。
A.電動勢就是電壓,就是內、外電壓之和
B.電動勢不是電壓,但在數值上等于內、外電壓之和
C,電動勢是表示電源把其他形式的能轉化為電能的本領人小的物理量
D.電動勢的大小與外電路的結構無關
3.用歐姆表測一個電阻的阻值R,選擇旋鈕置于“×10”擋,測量時指針指在100與200刻度弧線的正中間.可以確定()。
A.R=150Ω
B.R=1500Ω
C.10OΩ
D.1500Ω
4.在用伏安法測電池的電動勢和內阻的實驗中,下列說法正確的是()。
A.應選用舊的干電池作為被測電源,以使電壓表讀數變化明顯
B.應選用內阻較小的電壓表和電流表
C.移動滑動變阻器的滑片時,不能使滑動變阻器短路造成電流表過載
D.使滑動變阻器阻值盡量大一些,測量誤差才小
5.如圖1所示是歐姆表原理的電路示意圖,其中正確的是()。
6.在“探究決定導體電阻的因素”的實驗中,m電阻率可知,對實驗結果的準確性影響最大的是()。
A.金屬絲直徑d的測量
B.電壓U的測量
C.電流,的測量
D.金屬絲長度ι的測量
7.在如圖2所示電路中,AB為粗細均勻、長為L的電阻絲,以A、B上各點相對A點的電壓為縱坐標,各點離A點的距離x為橫坐標,則各點電勢U隨x變化的圖像應為圖3中的()。
8.如圖4所示為一小燈泡的伏安特性曲線,橫軸和縱軸分別表示電壓U和電流,,圖像上點A的坐標為(U1、I1),過點A的切線與縱軸交點的縱坐標為I2,當小燈泡兩端的電壓為U1時,其電阻等于()。
9.在如圖5所示的電路中,輸入電壓U恒為12V,燈泡L上標有“6V,12W”字樣,電動機線圈的電阻RM=0.5Ω。若燈泡恰能正常發光,則以下說法中正確的是()。
A.電動機的輸入功率為24W
B.電動機的輸出功率為12W
C.電動機的熱功率為2.0W
D.整個電路消耗的電功率為22W
10.用兩個相同的小量程電流表,分別改裝成了兩個量程不同的大量程電流表A1、A2,若把A1、A2分別采用串聯或并聯的方式接入電路,如圖6所示,則閉合開關后,下列有關電流表的示數和電流表指針偏轉角度的說法中正確的是()。
A.圖甲中的A1、A2的示數相同
B.圖甲中的A1、A2的指針偏角相同
C.圖乙中的A1、A2的示數和偏角都不同
D.圖乙中的A1、A2的指針偏角相同
11.為探究小燈泡L的伏安特性曲線,連好如圖7所示的電路后閉合開關,通過移動變阻器的滑片,使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大,直到小燈泡正常發光,由電流表和電壓表得到的多組讀數描繪出的U-I圖像應是圖8中的()。
12.目前集成電路的集成度很高,要求里面的各種電子元件都微型化,集成度越高,電子元件越微型化、越小。‘圖9中R1和R2是兩個材料相同、厚度相同、表面為正方形的導體,但R2的尺寸遠遠小于R1的尺寸。通過兩導體的電流方向如圖所示,則關于這兩個導體的電阻R1、R2關系的說法正確的是()。
A.R1>R2
B.R1
C.R1=R2
D.無法確定
13. 一同學將滑動變阻器與一只6V、6W~8W的燈泡L及開關S串聯后接在輸出電壓為6V的電源E上,當S閉合時,發現燈泡發光。按圖10所示的接法,當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,燈泡將()。
A.變暗
B.變亮
C.亮度不變
D.可能燒壞燈泡
14.如圖11所示,電源的電動勢和內阻分別為E、r,在滑動變阻器的滑片P由a端向b端移動的過程中,下列各物理量的變化情況正確的是()。
A.電流表的讀數一直減小
B.Ro的功率先減小后增大
C.電源輸出功率先增大后減小
D.電壓表的讀數先增大后減小
15.在測定阻值較小的金屬的電阻率的實驗中,為了減小實驗誤差,并要求在實驗中獲得較大的電壓凋節范圍,應選擇的測量電路是圖12中的()。
16.如圖13所示為閉合電路中兩個不同電源的U-I圖像,則下列說法中正確的是()。
A.電動勢E1=E2,短路電流I1>I2
B.電動勢E1=E2,內阻rl>r2
C.電動勢E1>E2,內阻r1>r2
D.當工作電流變化量相同時,電源2的路端電壓變化較大
17.在如圖14所示的電路中,電源電動勢為6V,當開關S接通后,燈泡L1和L2都不亮,用電壓表測得各部分電壓,由此可判定()。
A.L1和L2的燈絲都燒斷了
B.L1的燈絲燒斷了
C.L2的燈絲燒斷了
D.變阻器R斷路
18.如圖15所示是甲、乙、丙三位同學設計的測量電源電動勢和內阻的電路。電路中R1、R2為已知阻值的定值電阻。下列說法中正確的是()。
A.只有甲同學設計的電路能測出電源的電動勢和內阻
B.只有乙同學設計的電路能測出電源的電動勢和內阻
C,只有丙同學設計的電路能測出電源的電動勢和內阻
D.三位同學設計的電路都能測出電源的電動勢和內阻
19.豎直放置的一對平行金屬板的左極板上,用絕緣線懸掛了一個帶負電的小球,將平行金屬板按如圖16所示的電路連接,開關閉合后絕緣線與左極板間的夾角為θ。當滑動變阻器R的滑片在a位置時,電流表的讀數為I1,夾角為θ1;當滑片在b位置時,電流表的讀數為I2,夾角為θ2。則()。
20.如圖17所示,一臺電動機提著質量為m的物體,以速度u勻速上升。已知電動機線圈的電阻為R,電源電動勢為E,通過電源的電流為I,當地重力加速度為g,忽略一切阻力及導線電阻,則()。
A.電源內阻
B.電源內阻
C.如果電動機轉軸被卡住而停止轉動,較短時間內電源消耗的功率將變大
D.如果電動機轉軸被卡住而停止轉動,較短時間內電源消耗的功率將變小
參考答案與提示
1.C 提示:q=lt
2.BCD
3.C提示:表盤右疏左密,所以指針指在100與200刻度弧線的正中間時,可以確定1000Ω
4.AC 提示:在伏安法測電池的電動勢和內阻的實驗中,應選用內阻較大的電壓表和內阻較小的電流表,滑動變阻器阻值不能太大,如果太大不便于調節,也不能短路造成電流表被燒壞。
5.C提示:選項B的歐姆表中沒有可調電阻,因此錯誤;選項D中電流表的負極接到了電源的正極,也錯誤;紅表筆應接電源的負極,黑表筆應接電源的正極,因此A錯,C對。
6.A 提示:四個選項中的四個物理量對金屬絲的電阻率均有影響,但影響最大的是直徑d.因為在計算式中需要取直徑的平方。
7.A提示:由U=IR,其中E、L均為定值,可知U與x成正比,選項A正確。
8.B 提示:由電阻的定義式可知,B正確,其他選項錯誤。要特別注意
9.C提示:電路中含電動機為非純電阻電路,歐姆定律不再適用。燈泡L正常發光,則2A,所以電路中的電流I=2A,整個電路消耗的總功率P總=UI=24W,選項D錯誤。電動機的輸入功率P入=P總-P燈=12W,選項A錯誤。電動機的熱功率,選項C正確。電動機的輸出功率P出=P入-P熱=1OW,選項B錯誤。
10.B提示:將小量程電流表改裝成大量程電流表時,需要并聯上一個分流電阻。電表的示數是由通過電流表A1、A2的電流決定的,而電表指針的偏角是由通過內部小量程電流表的電流決定的。兩個電流表并聯時,兩個相同的小量程電流表是并聯關系,所以通電時,兩小量程的電流表中通過的電流相同,A1、A2的指針偏角相同,選項B正確。A1、A2的內阻不同,并聯時,A1、A2中通過的電流不同,選項A1、A2的示數不相同,選項A不正確。A1、A2兩個電流表串聯時,通過電流表的電流相同,示數相同,但是由于電流表內阻不同,通過小量程電流表的電流不同,A1、A2的偏角不同,故選項C、D錯誤。
11.C提示:小燈泡中的電流逐漸增大時其溫度升高,導致燈絲電阻R增大,所以U-I圖像的斜率增大,故選項C正確。
12.C提示:設正方形導體表面的邊長為a,厚度為d,材料的電阻率為ρ,根據電阻定律得,可見正方形電阻的阻值只和材料的電阻率及厚度有關,與導體的其他尺寸無關,選項C正確。
13.B 提示:由圖可知,變阻器接入電路的是PB段的電阻絲,由于燈泡的額定電壓等于電源的輸出電壓,所以不可能燒壞燈泡。當滑片P向右滑動時,接人電路中的電阻絲變短,電阻減小,燈泡變亮,選項B正確。
14.BD提示:滑動變阻器的滑片P由a端向b端移動的過程中,bP部分和aP部分并聯,外電路總電阻先變大后變小,根據閉合電路歐姆定律可知,電路總電流(電流表示數)先減小后增大,選項A錯誤。根據電功率可知,Ro的功率先減小后增大,選項B正確。當外電路總電阻與電源內阻相等時,輸出功率最大,但Ro與電源內阻r大小的關系不能確定,故不能確定電源輸出功率的變化情況,選項C錯誤。電壓表所測為電源的路端電壓,路端電壓與外電阻變化趨勢一致,故選項D正確。
15.D提示:金屬的阻值較小,在用伏安法測電阻時應該用電流表外接法.題干中要求實驗中獲得較大的電壓調節范圍,故滑動變阻器要采用分壓式接法,選項D正確。
16.AD提示:由閉合電路的歐姆定律得E=U+Ir。當I=O時電動勢E等于路端電壓U,即U-I圖像和U軸的交點的值就是電源電動勢,由圖知,兩電源的電動勢相等。當U=O時,U-I圖像和I軸的交點的值就是短路電流,由圖知Il>I2,選項A正確。而,即圖像的斜率的絕對值表示電源的內阻,由題圖知r1
17.C提示:由已知條件可知,電路中有的地方有電壓,說明電源是有電壓的。由Uab=6V和Ucd=0可知,外電路上bcd段有斷點;由Ucd=6V可知,外電路上cL2d段有斷點,即L2的燈絲燒斷了,而且除L2外,燈L1和變阻器R都沒有斷路,否則也不存在Ucd=6V。
18.D 提示:圖甲中可用求得電源的電動勢和內阻,圖乙中可用E求得電源的電動勢和內阻,圖丙中可用求得電源的電動勢和內阻,故三位同學設計的電路都能測出電源的電動勢和內阻,選項D正確。
一、電磁學教材的整體結構
電磁運動是物質的一種基本運動形式.電磁學的研究范圍是電磁現象的規律及其應用.其具體內容包括靜電現象、電流現象、磁現象,電磁輻射和電磁場等.為了便于研究,把電現象和磁現象分開處理,實際上,這兩種現象總是緊密聯系而不可分割的.透徹分析電磁學的基本概念、原理和規律以及它們的相互聯系,才能使孤立的、分散的教學變成系統化、結構化的教學.對此,應從以下三個方面來認真分析教材.
1.電磁學的兩種研究方式
整個電磁學的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行,這兩種方式均在高中教材里體現出來.只有明確它們各自的特征及相互聯系,才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質,培養學生的思維能力.
場的方法是研究電磁學的一般方法.場是物質,是物質的相互作用的特殊方式.中學物理的電磁學部分完全可用場的概念統帥起來,靜電嘗恒定電嘗恒定磁嘗靜磁嘗似穩電磁嘗迅變電磁場等,組成一個關于場的系統,該系統包括中學物理電學部分的各章內容.
“路”是“場”的一種特殊情況.中學教材以“路”為線的大骨架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等.
“場”和“路”之間存在著內在的聯系.麥克斯韋方程是電磁場的普遍規律,是以“場”為基礎的.“場”是電磁運動的實質,因此可以說“場”是實質,“路”是方法.
2.物理知識規律物
理知識的規律體現為一系列物理基本概念、定律和原理的規律,以及它們的相互聯系.
物理定律是在對物理現象做了反復觀察和多次實驗,掌握了充分可靠的事實之后,進行分析和比較找出它們相互之間存在著的關系,并把這些關系用定律的形式表達出來.物理定律的形成,也是在物理概念的基礎上進行的.但是,物理定律并不是絕對準確的,在實驗基礎上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性,因此其適用范圍有一定的局限性.
第二冊第一章“電潮重要的物理規律是庫侖定律.庫侖定律的實驗是在空氣中做的,其結果跟在真空中相差很小.其適用范圍只適用于點電荷,即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計的情況.
“恒定電流”一章中重要的物理規律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律.歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的,對金屬導電、電解液導電適用,但對氣體導電是不適用的.歐姆定律的運用有對應關系.電阻是電路的物理性質,適用于溫度不變時的金屬導體.
“磁場”這一章闡明了磁與電現象的統一性,用研究電場的方法進行類比,可以較好地解決磁場和磁感應強度的概念.
“電磁感應”這一章,重要的物理規律是法拉第電磁感應定律和楞次定律.在這部分知識中,能的轉化和守恒定律是將各知識點串起來的主線.本章以電流、磁場為基礎,它揭示了電與磁相互聯系和轉化的重要方面,是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎.電磁感應的重點和核心是感應電動勢.運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的.
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎上結合電磁感應的理論和實踐,進一步提出電磁振蕩形成統一的電磁場,對場的認識又上升了一步.麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規律,同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步.
3.通過電磁場在各方面表現的物質屬性,使學生建立“世界是物質的”的觀點
電現象和磁現象總是緊密聯系而不可分割的.大量實驗證明在電荷的周圍存在電場,每個帶電粒子都被電場包圍著.電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用.運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種唱—磁場.磁體的周圍也存在著磁場.磁場也是一種客觀存在的物質.磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用.現在,科學實驗和廣泛的生產實踐完全肯定了場的觀點,并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質的一種形態.
運動的電荷(電流)產生磁場,磁場對其它運動的電荷(電流)有磁場力的作用.所有磁現象都可以歸結為運動電荷(電流)之間是通過磁場而發生作用的.麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現象,得出結論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產生磁場.按照這個理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯系的,形成一個不可分割的統一場,這就是電磁場.電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波.
從場的觀點來闡述路.電荷的定向運動形成電流.產生電流的條件有兩個:一是存在可自由移動的電荷;二是存在電場.導體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處.導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例,即導體中形成電流時,它的本身要形成電場又要提供自由電荷.當導體中電勢差不存在時,電流也隨之而終止.
二、以“學科體系的系統性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體
1.場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題.第一章“電潮是學好電磁學的基礎和關鍵.電場強度、電勢、磁嘗磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念.電場線,磁感線是形象地描述場分布的一種手段.要進行比較,找出兩種力線的共性和區別以加強對場的理解.
2.電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用.在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯系與區別,比如,場不是力,電勢不是能等.場中不同位置場的強弱不同,可用受場力者受場力的大小(方向)跟其特征物理量的比值來描述場的強弱程度.在電場中用電場力做功,說明場具有能量.通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能,離開了電場就談不上電荷的電勢能了.
3.認真做好演示實驗和學生實驗,使“潮抽象的概念形象化,通過演示實驗是非常重要的措施.把各種實驗做好,不僅使學生易于接受知識和掌握知識,也是基本技能的培養和訓練.安排學生自己動手做實驗,加強對實驗現象的分析,引導學生從實驗觀察和現象分析中來發展思維能力.從物理學的特點與對中學物理教學提出的要求來看,應著力培養學生的獨立實驗能力和自學能力,使知識的傳授和能力的培養統一在使學生真正掌握科學知識體系上.
一、電磁學教材的整體結構
電磁運動是物質的一種基本運動形式.電磁學的研究范圍是電磁現象的規律及其應用.其具體內容包括靜電現象、電流現象、磁現象,電磁輻射和電磁場等.為了便于研究,把電現象和磁現象分開處理,實際上,這兩種現象總是緊密聯系而不可分割的.透徹分析電磁學的基本概念、原理和規律以及它們的相互聯系,才能使孤立的、分散的教學變成系統化、結構化的教學.對此,應從以下三個方面來認真分析教材.
1.電磁學的兩種研究方式
整個電磁學的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行,這兩種方式均在高中教材里體現出來.只有明確它們各自的特征及相互聯系,才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質,培養學生的思維能力.
場的方法是研究電磁學的一般方法.場是物質,是物質的相互作用的特殊方式.中學物理的電磁學部分完全可用場的概念統帥起來,靜電嘗恒定電嘗恒定磁嘗靜磁嘗似穩電磁嘗迅變電磁場等,組成一個關于場的系統,該系統包括中學物理電學部分的各章內容.
“路”是“場”的一種特殊情況.中學教材以“路”為線的大骨架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等.
“場”和“路”之間存在著內在的聯系.麥克斯韋方程是電磁場的普遍規律,是以“場”為基礎的.“場”是電磁運動的實質,因此可以說“場”是實質,“路”是方法.
2.物理知識規律物
理知識的規律體現為一系列物理基本概念、定律和原理的規律,以及它們的相互聯系.
物理定律是在對物理現象做了反復觀察和多次實驗,掌握了充分可靠的事實之后,進行分析和比較找出它們相互之間存在著的關系,并把這些關系用定律的形式表達出來.物理定律的形成,也是在物理概念的基礎上進行的.但是,物理定律并不是絕對準確的,在實驗基礎上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性,因此其適用范圍有一定的局限性.
第二冊第一章“電潮重要的物理規律是庫侖定律.庫侖定律的實驗是在空氣中做的,其結果跟在真空中相差很小.其適用范圍只適用于點電荷,即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計的情況.
“恒定電流”一章中重要的物理規律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律.歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的,對金屬導電、電解液導電適用,但對氣體導電是不適用的.歐姆定律的運用有對應關系.電阻是電路的物理性質,適用于溫度不變時的金屬導體.
“磁場”這一章闡明了磁與電現象的統一性,用研究電場的方法進行類比,可以較好地解決磁場和磁感應強度的概念.
“電磁感應”這一章,重要的物理規律是法拉第電磁感應定律和楞次定律.在這部分知識中,能的轉化和守恒定律是將各知識點串起來的主線.本章以電流、磁場為基礎,它揭示了電與磁相互聯系和轉化的重要方面,是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎.電磁感應的重點和核心是感應電動勢.運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的.
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎上結合電磁感應的理論和實踐,進一步提出電磁振蕩形成統一的電磁場,對場的認識又上升了一步.麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規律,同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步.
3.通過電磁場在各方面表現的物質屬性,使學生建立“世界是物質的”的觀點
電現象和磁現象總是緊密聯系而不可分割的.大量實驗證明在電荷的周圍存在電場,每個帶電粒子都被電場包圍著.電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用.運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種唱—磁場.磁體的周圍也存在著磁場.磁場也是一種客觀存在的物質.磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用.現在,科學實驗和廣泛的生產實踐完全肯定了場的觀點,并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質的一種形態.
運動的電荷(電流)產生磁場,磁場對其它運動的電荷(電流)有磁場力的作用.所有磁現象都可以歸結為運動電荷(電流)之間是通過磁場而發生作用的.麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現象,得出結論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產生磁場.按照這個理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯系的,形成一個不可分割的統一場,這就是電磁場.電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波.
從場的觀點來闡述路.電荷的定向運動形成電流.產生電流的條件有兩個:一是存在可自由移動的電荷;二是存在電場.導體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處.導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例,即導體中形成電流時,它的本身要形成電場又要提供自由電荷.當導體中電勢差不存在時,電流也隨之而終止.
二、以“學科體系的系統性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體
1.場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題.第一章“電潮是學好電磁學的基礎和關鍵.電場強度、電勢、磁嘗磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念.電場線,磁感線是形象地描述場分布的一種手段.要進行比較,找出兩種力線的共性和區別以加強對場的理解.
2.電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用.在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯系與區別,比如,場不是力,電勢不是能等.場中不同位置場的強弱不同,可用受場力者受場力的大小(方向)跟其特征物理量的比值來描述場的強弱程度.在電場中用電場力做功,說明場具有能量.通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能,離開了電場就談不上電荷的電勢能了.
3.認真做好演示實驗和學生實驗,使“潮抽象的概念形象化,通過演示實驗是非常重要的措施.把各種實驗做好,不僅使學生易于接受知識和掌握知識,也是基本技能的培養和訓練.安排學生自己動手做實驗,加強對實驗現象的分析,引導學生從實驗觀察和現象分析中來發展思維能力.從物理學的特點與對中學物理教學提出的要求來看,應著力培養學生的獨立實驗能力和自學能力,使知識的傳授和能力的培養統一在使學生真正掌握科學知識體系上.
一、模塊結構法
“電工基礎”重點分析的電路有直流電路,正弦交流電路,三相正弦交流電路.采用模塊式的課程結構,將教學內容分為以上三大模塊.再將三大模塊加以細化.我們知道:直流電路是電流和電壓的大小和方向都不隨時間變化的電路,它分為簡單直流電路和復雜直流電路兩種.簡單直流電路用歐姆定律和電阻串、并聯、混聯的知識來進行分析計算.復雜直流電路用基爾霍夫定律和電壓與電流源等效變換、戴維寧定理、疊加原理等方法來計算.正弦交流電路主要是確定電阻、電容、電感電路中電壓與電流的數值關系,相位關系及功率,三相正弦交流電路是由三相電源供電的正弦交流電路.需要掌握線電壓與相電壓的關系,線電流和相電流的關系,特別是負載作星形聯結和三角形聯結時電壓與電流的關系.把各個條理的知識體系,進一步縱橫聯系,將不同的知識體系經過移動,擴展為專題講座,形成一個個知識版塊,對學生進行思維引導,讓學生達到知其所以然的能力目標.這樣有助于學生對知識的理解和長期記憶,使一條條知識體系構成一個完整的面.這樣模塊結構使教材由厚變薄,知識點間的聯系更加清晰,更加容易復習,也可以使學生對知識形成條理化、系統化、完整化,深化對知識的理解.
二、分析比較法
在學生理解和掌握各知識點后,應指導學生對這些知識進行梳理和串連,通過點的互動使之連接成線.將每個零散的知識點串為一個整體,一定要前后聯系,碰到與前面的模塊有類似的知識點和方法時,一定要前后聯系起來,找出不同點、共同點,反復練習反復理解記憶,這樣可使學生分散記憶,靈活分析,綜合運用.
比如,復習復雜直流電路中,可以舉例并試用七種不同的求解分析方法求解.即:支路電流法、回路電流法、戴維寧定理、節點電位法、疊加原理,電壓源與電流源等效變換法等.這幾種方法看似獨立,相互聯系不大,通過求解具體電路找出它們解題思路異同.例如,求解各支路電流時用支路電流法較容易解決,當電路內網孔數目不多(2個為宜)的條件下,用回路電流法求解較方便;求解某一支路電流用戴維寧定理或諾頓定理求解
;當電路中只有2個節點的條件下,用節點電位法求解很容易掌握……通過分析比較各自優缺點,從而得出它們不同的使用方法和適用范圍,有助于提高學生的理解能力和分析能力,同時還能加深他們的記憶,牢固地掌握所學的知識,達到事半功倍的效果.
三、總結歸納法
在每次復習完后,教師應指導學生以本章知識點進行正確的歸納總結,找出本章學習主線,明確重點、難點,畫出知識結構圖,使學生能有的放矢.要能進行有效的歸納,必須對公式、概念和定理有所理解掌握,還要將其用自己的方式理解,能將公式、概念和定理用自己的話轉述出來,這樣才算是對知識真正的吸收.有了公式、概念和定理等基礎知識,在平時的做題中就可總結相類似的題,歸納出解決這一類題型的解題方法.將這些問題目一一歸類,再比較,自然而然就會找到其中的特點,從而總結出自己的解題方式.例如,第五、六章的內容,可總結為——磁與電磁的兩手定則,是指左手定則和右手定則,三個定律是指磁路歐姆定律、楞次定律和電磁感應定律.兩手定則及三個定律是學習電磁學的基礎,也是學習交流電流電路的基本條件.明確左手定則是判斷通電導體在磁場中受力方向的依據,右手定則是判斷導體產生感應電流方向的依據.楞次定律是判斷線圈產生感應電流方向的依據、電磁感應定律是確定感應電動勢大小的依據,關于左右手定則亦可總結為:左電右發.即左手是電動機,由電產生力,右手是發電機,產生的是電流.這樣總結概括,便于學生的理解記憶.
四、實踐法
“電工基礎”作為一門電子類專業基礎課,其知識都是建立在生產實踐基礎上的.如果教師僅滿足于紙上談兵,或搞一些題海戰術,學生雖有的強行記憶下來,分析解題的思路,但學生可能還是一頭霧水,過幾天又會忘掉.因為他沒有相應的感性認識,無法和生產實際相聯系,更談不上解決實際問題了.有的教師認為高考班,時間太緊,實驗會耽誤學生的時間,對口高考也不考實驗題,白白浪費時間.其實如果在高三復習時,能夠在復習理論的進度中設計一些簡明的實驗,加以演示,指導學生細心觀察,再通過學生的實踐操作,就可以提高學生的理解能力,可使學生對相應的知識掌握的牢固化.而且在實踐教學活動中,也可以適當利用討論、練習等方法.活動中,我們去鼓勵激發學生的興趣,主張學生多提問題,注重教學中的討論,讓學生積極學習.多給學生自己動手的機會.學生一般具有獵奇心理.生活中常出現、自己又不能理解的問題,經過老師適當引導后,往往會引發其強烈的求知欲.此時作為教師的我們就要去挖掘教學內容的創新點,尋找相關課題的例題探究,使之有新鮮感.
總之,在對口單招復習過程中,教師要從職校生實際情況出發,把握好其特點,使其掌握行之有效的復習方法,可以起到事半功倍的復習效果.
一、人為夸大物理學習的難度,使學生產生了學習物理極強的心理障礙
學生接觸物理學科的知識、應用物理學科的知識最早應該在日常生活過程中。從書面獲得物理學科的知識應該在小學,原來的《自然》、現在的《科學》,只不過那時沒有指明,這之前應該對物理并不畏懼。當進入初二,正式接觸物理這門學科后,我們的教師為了讓學生重視物理學科的學習,往往強調說:物理這門學科很難,你稍不注意就會學不好,它比其它任何一門學科都難。高年級的學生也會以過來人的身份對學弟學妹們說:物理難哦,女生學物理很惱火哦。那么,物理就此貼上了“難”的標簽。由于各方面因素的影響夸大了學習物理的難度。學生上課就特別專注,導致緊張過度,當然就不容易學好。剛開始一學不好,就更緊張甚至恐懼,形成惡性循環。有同學曾對老師說:我還是很想把物理學好,不知怎的想上物理課,又害怕物理課,越是專心越是聽不懂。而別的同學怎么就那么容易聽懂呢?
那么作為物理教師該如何作呢?我認為:首先物理教師不能說物理難。告訴同學:只要認真和努力物理很容易。古語曾說:難者不會,會者不難。其次,列舉一些同學學習物理很成功的例子,也可列舉一些同學物理學科補弱成功的例子。這樣對初中物理沒有學好的高一新生是一次鼓勵。否則,會破罐子破摔,放棄物理學科。另外,適時通過小實驗和剖析日常生活中的物理現象激發學生學習物理的興趣,甚至讓學生動手操作體驗成功。
二、學科間知識不能融會貫通造成分析、處理物理問題的難度增加
從我求學到從教至今,應該說學習物理的重要工具就是數學。有人曾說過,數學家不一定是物理學家,但物理學家一定是數學家。應該說物理學家在數學的某一領域一定有很高的造詣。中學階段物理學習中涉及的數學知識應該是非常基礎的。比如勻速直線運動中速度——時間(圖像)、位移——時間(圖像)、恒力產生的沖量——時間(圖像)等就是正比例函數的知識。勻變速直線運動中速度——時間(圖像)、電學中路端電壓——電流(圖像)等就是一次函數的知識。勻變速直線運動中位移——時間(圖像)、平拋運動豎直位移——水平位移(圖像)等就是二次函數的知識。學生在遇到這類問題時很難與相關的數學中的函數解析式以及斜率、截距聯系起來。甚至有些疑惑:怎么物理中也有這樣的關系?或者不能大膽的、游刃有余的運用。
我在教學中遇到這類問題時,首先復習數學知識,并在教學中和學生共同討論哪一個量分別與數學中的量對應,這樣學生接受起來就很容易。并在教學中引導學生各學科之間不是截然分割而是有聯系有些甚至是相通的。那么以后再遇到同類的問題學生理解的難度就小多了,甚至處理物理問題很順暢。當然物理學習過程中還有很多地方要用到數學知識,比如方程組的求解、極值問題、臨界問題等。
又比如化學中學的質子、中子、電子、粒子、正粒子、負粒子的質量數和所帶的電荷數不能大膽的運用于物理也使學生感到物理難。當然還有生物等其它學科。
三、生活中的實際物理現象的干擾影響了對物理模型的理解
物理在研究某一問題時,為使其簡化,提出了很多理想模型。比如光滑、質點、點電荷、真空、不及空氣阻力、理想氣體、理想變壓器、理想電流表、理想電壓表、勻速、勻變速等。然而在實際中都不能達到,因此由理想情況下得出的結論和實際現象總會有差異,有時差異很大。而學生在學習物理的過程中處理物理習題時往往不自覺的與生活中觀察到的現象或者生活經驗聯系起來,很容易得出錯誤的結論。
因此在物理教學中要把每一個概念講懂、講透,讓學生真正透徹理解概念顯得尤為重要。把理想模型與實際物理模型處理好,在教學中承認差異,但只要差異小,在誤差允許的范圍內,我們研究理想情況也就有價值了。如果能以實驗逐漸趨于理想化就更好了。比如在力和運動的關系,實際生活中勻速直線運動是沒有的,但我們可以通過給物體一個初速度,逐漸減小接觸面的粗糙程度,物體運動的距離會越來越遠,速度改變越來越慢,當沒有摩擦,便作勻速直線運動,理論上是可以的。實際情景是不可能的,只能無限接近勻速直線運動。又比如在進行自由落體運動教學時,讓學生討論:你能讓物體真正地作自由落體運動嗎?如果你想,應該怎樣做?
四、不能恰當地類比,造成對物理知識的理解難度增加
在氣體一節教學時,我們知道:溫度升高,分子熱運動加劇是從宏觀總體效果來說的,有的分子運動反而變慢了。如果我們把這一現象與某一次考試某班物理平均成績上升了,但肯定有少數同學物理成績反而下降作類比對學生理解氣體分子的運動情況是很有幫助的。又比如在電流一節教學需讓學生理解:電荷定向移動形成電流。我們可以把這一現象與體育課上學生在體育教師的口令下學生沿跑道進行的跑步練習做類比。又比如學生對看不見、摸不著的電場、磁場理解很困難,很容易犯的錯誤:電荷受電場力、磁場力變小了,電場強度、磁場強度也就變小了。對電場強度、磁場強度是由電場、磁場本身決定這一點很容易忽略,容易錯誤的認為沒有表現出來就認為不存在。這一點可以和我們的體重作類比:當我們站在體重計上有體重的顯示,那我們從體重計上下來后就沒有體重了嗎,回答是否定的,而且我們的體重不僅存在而且是由我們人本身決定的。
五、對概念、公式、定理、定律的適用范圍、條件的理解不準確造成解題錯誤