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開篇: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篇歐姆定律問題,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號:G633.7 文獻標志碼:A 文章編號:1008-3561(2015)09-0056-01
一、在實驗探究中讓學生學習歐姆定律
歐姆定律是電學重要內(nèi)容之一,也是中考重點考查內(nèi)容,所以能否教好歐姆定律關(guān)系到之后對中考的重點知識復習,更有可能影響學生對于物理學的熱情。在實驗探究的過程之中以學生為主,教師起引導作用,讓學生通過觀察電壓表、電流表、滑動變阻器的微量變化發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,他們對于自己發(fā)現(xiàn)的問題會比老師直接教導的印象深刻,從而達到了教學目的。
二、在歐姆定律的學習中最經(jīng)常遇到的問題
在實際的教學之中,教師要把電路的認識與畫電路圖、連接電路作為主要的教學任務,開闊學生的思維,加強對電路的認識。物理是一門比較枯燥的課程,只有激發(fā)學生的熱情,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、滑動變阻器的使用,是最基礎(chǔ)的概念。電流表測量電流、電壓表測量電壓、變阻器調(diào)節(jié)電路中的電流,這部分則比較重要,需要重點講解。電流、電壓、電阻的概念是基本的電學測量儀器,明確這些儀器的使用與操作,是非常重要的,關(guān)系到后期實驗的正確性與對知識的理解。以上基礎(chǔ)知識的理解與運用又是進一步學習歐姆定律的基礎(chǔ)。
三、歐姆定律的主要內(nèi)容是電流、電壓、電阻的關(guān)系
這部分知識是在實驗的基礎(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。教師在實驗中要讓學生理解電流隨電壓和電阻的變化而變化,對于多個變量問題的研究是采用固定一個量不變,研究其余兩個量的變化的處理方法,從而讓學生學會物理學中常用這種方法。歐姆定律在初中只講部分電路的歐姆定律,是電學中的基本定律,是進一步學習電學知識分析和進行電路計算的基礎(chǔ),是初中電學的重點知識。
歐姆定律是初中物理學電學的重點、也是難點,想要研究歐姆定律必須要建立電流、電壓、電阻的關(guān)系,并在實驗的基礎(chǔ)上得出歐姆定律,做好演示實驗,歸納、分析、概括實驗結(jié)果,使學生正確理解歐姆定律的基礎(chǔ)。所以,使用電流表、電壓表、滑動變阻器是這部分知識中的重點實驗的基礎(chǔ)。
電流、電壓、電阻的概念是學生學習的難點,由于初中學生水平有限,對電流、電壓的概念要求較低,并沒有下準確的定義。因此,電阻的概念就成了學生理解的難點。教師要多舉例子幫助學生理解電阻是導體本身的屬性,決定于導體的材料、長度、橫截面和溫度,它用兩端的電壓和通過的電流的比值來表示是為了測量的方便,與外加電壓、電流無關(guān)。同時,教師一定要糾正一些學生經(jīng)常出現(xiàn)的電阻隨電壓、電流的變化而變化的錯誤概念,也就是對歐姆定律的錯誤理解。歐姆定律在學生頭腦的建立過程是十分重要的,認真做好演示實驗,用實驗來探索一個量隨兩個量變化的定量關(guān)系是第一次。首先要向?qū)W生交代清楚實驗的研究方法,本實驗彩用控制變量法來研究,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)所示的實驗電路時,要將具體接法演示給學生看。可以先從電源正極開始,按電流方向依次為電池、開關(guān)S、滑動變阻器R′、定值電阻R、電流表串聯(lián)起來組成一個閉合回路,最后將電壓表并聯(lián)在定值電阻R兩端。同時提醒學生注意電流必須從電流表和電壓表的正接線柱流進電表,負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R的電流。電壓表與R并聯(lián)其數(shù)等于R兩端的電壓。
運用歐姆定律可以推導串聯(lián)電路中的總電阻跟各串聯(lián)電阻之間的關(guān)系及電壓分配跟導體電阻的關(guān)系,具體推導如下:
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;也就是說串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導體的電阻之和。
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,電壓分配跟導體電阻成正比。
四、結(jié)束語
通過對物理教學內(nèi)容的分析、思維方法、能力訓練的具體研究,對教學內(nèi)容進行歸納總結(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,提高物理教學質(zhì)量,把重點真正落實在教學過程中,幫助學生提高實驗操作能力、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用知識解決問題的能力,讓學生學會控制變量法研究多個變量的問題,學會用等效法分析復雜電路。因此,教師要注重培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度,從而有效培養(yǎng)學生的物理素質(zhì)。
參考文獻:
歐姆定律在初中物理電學知識體系中占有極其重要的地位。作為一個實驗定律,它的得出依賴于實驗探究。初中階段對歐姆定律的探究主要是針對部分導體的歐姆定律。
蘇科版物理教材中歐姆定律處在一章的第三節(jié),在探究歐姆定律之前,學生已經(jīng)學習的電學內(nèi)容有:初始家用電器和電路,電路連接的基本方式(串并聯(lián)電路的認識),電流和與電流表的使用,電壓和電壓表的使用,電阻,變阻器。通過這些內(nèi)容的學習,學生已經(jīng)知道改變電流大小的兩種方法:1. 改變電路中的電源電壓;2. 改變電路中的電阻。帶著這樣的知識基礎(chǔ),進行歐姆定律的探究學習。
教學過程中,按照教科書上實驗電路圖,采用控制變量的方法,根據(jù)實驗探究的一般過程進行兩次實驗。因此在利用教材中的實驗設計進行教學的過程中遇到了一些有待商榷的問題。
問題1:“移動變阻器的滑片,改變滑動變阻器連入電路的電阻,可以改變電路中的電流,但為什么就可以改變加在電阻兩端電壓呢?”
問題2:“調(diào)節(jié)變阻器,使電阻R兩端電壓改變,為什么同樣是調(diào)節(jié)變阻器,卻又是使加在R兩端的電壓不變呢?”
分析:學生對電流的認知是通過教材中用水流做類比,從而知道電壓是形成電流的原因。從認知的過程來看,正是因為有了電壓,才會有電流的產(chǎn)生。
而在本書歐姆定律的探究實驗中,二次實驗都是通過移動滑動變阻器來改變電流的大小,利用歐姆定律的原理,從而改變了電阻兩端的電壓或使不同電阻兩端的電壓不變。這樣就會給學生有一個錯誤的印象:“電阻改變電流,電流改變電壓”。使學生認知電流、電壓的因果關(guān)系上容易出現(xiàn)倒置,認為電壓的改變是由于電流的變化而引起的。因此在未探究出歐姆定律之前,根本不可能向?qū)W生解釋他們提出的這兩個問題。更嚴重的是在課后的作業(yè)反饋中,有學生對于這個的實驗做出了錯誤的總結(jié):在電阻一定時,電壓和電流成正比。所以這個實驗設計在學生探究學習歐姆定律的思維邏輯上存在著錯誤的引導,必須加以改進。
本人認為問題產(chǎn)生的根本原因就出在滑動變阻器在實驗中的引入。
雖然滑動變阻器的聯(lián)入使實驗操作更為方便更為簡單,但產(chǎn)生的負面影響是巨大的,導致了學生知識認知邏輯上的混亂,迷惑,弊大于利。本人提出的改進建議是舍去滑動變阻器:
電阻不變時,探究電流與電壓的關(guān)系的實驗中,完全可以舍去滑動變阻器,直接把電阻接入電路,通過直接改變電源電壓的方法來進行實驗。
電壓不變時,探究電流與電阻的關(guān)系。而舍去滑動變阻器后,通過固定的電池數(shù)目的方法很難實現(xiàn)電阻兩端的電壓不變。其原因在于電池組存在一定的內(nèi)阻,就會導致路端電壓隨外電路電阻的變化而變化(外電路電阻變大路端電壓也變大),而不能達到控制電壓不變的目的。同時電壓表示數(shù)的變化也會引起學生的質(zhì)疑。初中階段,由于電池的內(nèi)阻不作要求,因此最合適的方法就是采用輸出電壓恒定的學生電源進行實驗。
綜上分析,本人設計這樣的探究實驗:
實驗器材:學生電源,電阻箱(或若干已知阻值電阻),電壓表,電流表,導線,開關(guān)
實驗步驟:按實物圖連接好電路:
實驗一,先保持電阻R不變,通過調(diào)節(jié)學生電源的輸出電壓(電壓取值要?。?,研究電流跟電壓的關(guān)系。將所測數(shù)值填入表格,分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論。
實驗二,保持學生電源輸出電壓不變,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,研究電流和電阻的關(guān)系。將所測數(shù)值填入表格,分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論。
實驗總結(jié):將兩方面結(jié)論綜合,歸納出歐姆定律。
歐姆定律在中考中的題型主要有填空題、選擇題、圖像題、問答題、實驗探究題、計算題等。填空題、選擇題、圖像題主要考查歐姆定律的基礎(chǔ)知識,實驗探究題主要集中在探究電流與電壓、電阻的關(guān)系及伏安法測電阻上,問答題一般在實際應用方面出題,計算題主要考查歐姆定律的計算。
重點考查:
1.探究實驗:探究電流與電壓、電阻的關(guān)系;伏安法測電阻及變形;
2.歐姆定律的意義及應用:對歐姆定律的理解及應用歐姆定律解決問題。
考查熱點:
1.實驗:探究電流與電壓、電阻的關(guān)系;伏安法測電阻及變形;
2.理解:對歐姆定律的理解;
3.應用:應用歐姆定律分析動態(tài)電路、計算及解決實際問題。
考點1: 電流與電壓、電阻的關(guān)系
例1:小華用如圖所示的電路探究電流與電阻的關(guān)系。已知電源電壓為6V,滑動變阻器R2的最大電阻為20Ω,電阻R1為l0Ω。實驗過程中,將滑動變阻器滑片移到某一位置時,讀出電阻R1兩端電壓為4V,并讀出了電流表此時的示數(shù)。緊接著小華想更換與電壓表并聯(lián)的電阻再做兩次實驗,可供選擇的電阻有l(wèi)5Ω、30Ω、45Ω和60Ω各一個,為了保證實驗成功,小華應選擇的電阻是 Ω和 Ω。
解析:要探究電流與電阻的關(guān)系時,必須要控制電阻R1兩端的電壓一定,即R1兩端電壓U1=4V不變。要能保證實驗成功,滑動變阻器兩端電壓控制為6V-4V=2V,R2中也就是電路中的最小電流為2V/20Ω=0.1A,此時定值電阻最大為U1/I=4V/0.1A=40Ω,故只能選擇l5Ω、30Ω的電阻。
答案:15,30。
點撥: 探究電流與電阻的關(guān)系,要改變電阻大小,而必須控制其兩端電壓一定。
考點2: 歐姆定律表達式及其物理意義
例2:關(guān)于歐姆定律公式I= ■,下列說法正確的是( )。
A.導體的電阻與電壓成正比,與電流成反比
B.導體兩端的電壓越大,其電阻越大
C.據(jù)歐姆定律公式變形可得R= ■,可見導體電阻大小與通過它的電流與它兩端電壓有關(guān)
D. 根導體電阻的大小等于加在它兩端的電壓與通過它的電流的比值
解析:I、U、R三者不能隨意用正比、反比關(guān)系說明,R=U/I,它是電阻的計算式,而不是決定式,導體的電阻是導體本身的性質(zhì),與電流電壓無關(guān),只與導體的長度、材料、橫截面積和溫度有關(guān),但可用電壓與電流的比值求電阻。
答案:D。
點撥:理解歐姆定律中的“成反比”和“成正比”兩個關(guān)系及知道決定電阻大小的因素。
考點3:動態(tài)電路分析
例3:如下圖所示,電源電壓不變.閉合S1后,再閉合S2,電流表的示數(shù) ,電壓表的示數(shù) 。(選填“變大”、“變小”或“不變”。)
解析:當閉合S1后,再閉合S2,此時R2被短路,電壓表接到電源兩端,因此電壓表示數(shù)變大,此時電路中的總電阻減小,電流表示數(shù)也變大。
答案:變大,變大。
點撥:分清原來開關(guān)閉合時電路狀態(tài)和兩個開關(guān)同時閉合時電路的狀態(tài)。
考點4:歐姆定律計算
例4:實驗室有甲、乙兩只燈泡,甲標有“15V 1.0A”字樣,乙標有“10V 0.5A”字樣。現(xiàn)把它們串聯(lián)起來,則該串聯(lián)電路兩端允許加的最高電壓為(不考慮溫度對燈泡電阻的影響)( )。
A.25V B.35V C.15V D.12.5V
解析:甲燈的電阻是R甲=■=■=15Ω。乙燈的電阻R乙=■=■=20Ω,兩燈串起來后,總電阻是15Ω+20Ω=30Ω,允許通過的最大電流是0.5A,所以最高電壓是30Ω×0.5A=15V。
答案:C。
點撥:不能把兩額定電壓的值相加作為最高電壓;串聯(lián)應取小電流。
考點5:電阻的測量
例5:現(xiàn)有一個電池組,一個電流表,一個開關(guān),一個已知電阻R0,導線若干,用上述器材測定待測電阻Rx的阻值,要求:①畫出實驗電路圖;②簡要寫出實驗步驟并用字母表示測量的物理量;③根據(jù)所測物理量寫出待測阻值Rx的表達式。
解析:此題是伏安法測電阻的變形――雙安法,在兩表一器不全的情況下設計電路測電阻,因有電流表和定值電阻,故設計并聯(lián)電路,測出兩支路電流,利用電壓相等,電流比等于電阻反比列關(guān)系式解答。答案不唯一,但基本原理是設計成并聯(lián)電路。
內(nèi)容看起來很少,本節(jié)還要花不少時間進行電流、電壓、電阻以及電流表、電壓表、滑動變阻器使用方法的復習。必須具有一定的知識儲備才能學好“歐姆定律”。
要做好兩次演示實驗,這為學生實驗“伏安法測電阻”打下基礎(chǔ)。并注意兩次演示實驗的異同,講清實驗過程中電流表、電壓表及滑動變阻器的正確連法,以及滑動變阻器在兩個實驗中作用的異同,以及注意事項。
讓學生感知實驗探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系,經(jīng)歷科學探究的全過程,使學生感悟:“控制變量”來研究物理多因素問題,是一種有效的科學方法。
第二節(jié)“歐姆定律及其應用”繼第一節(jié)后對數(shù)據(jù)的分析歸納,通過用列表法、觀察法、數(shù)學比例法、圖象法、類比法、分析、綜合與歸納等方法來對實驗數(shù)據(jù)進行研究的一些科學方法。從而分析電流、電壓、電阻三者之間的定量關(guān)系——歐姆定律及其表達式。最終培養(yǎng)學生運用這些方法對實驗數(shù)據(jù)進行研究、分析、歸納、概括物理規(guī)律的一些能力。
又通過實驗探究“串聯(lián)電路與并聯(lián)電路中電阻的特點”。歐姆定律是電學中最基本的定律,是分析解決電路問題的關(guān)鍵。
在教學中這一節(jié)可分為四課時教學:
第一課時理解歐姆定律,進行簡單計算(求電流、電壓和電阻的三種書寫格式),初步掌握運用歐姆定律解決實際電學問題的思路和方法;可補充:有兩個用電器的簡單計算(注意強調(diào)用不同角碼區(qū)分不同用電器)。為下節(jié)課講串并聯(lián)電阻關(guān)系作鋪墊。
第二課時通過歐姆定律的推導定量研究“串聯(lián)電路與并聯(lián)電路中電阻的特點”,得出:
串聯(lián)電路:R=R1+R2
并聯(lián)電路:1/R=1/R1+1/R2
第三課時運用歐姆定律及串并聯(lián)電路的特點練習靜態(tài)固定電路的相關(guān)計算;培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力,注意教給學生解題思路、規(guī)范解題。
串聯(lián)電路的特點:
①電流:I=I1=I2
②電壓:U=U1+U2
③電阻:R=R1+R2
④串聯(lián)分壓成正比,即
U1:U2=R1:R2
電阻變大分得的電壓變大,電阻變小分得的電壓變小。
并聯(lián)電路的特點:
①電流:I=I1+I2
②電壓:U=U1=U2
③電阻:R=1/R1+1/R2
④并聯(lián)分流成反比,即
I1:I2=R2:R1
電阻變大通過的電流變小,電阻變小通過的電壓變大。
第四課時運用歐姆定律及串并聯(lián)電路的特點,練習動態(tài)電路的相關(guān)計算。
動態(tài)電路------由于開關(guān)的通斷、滑動變阻器滑片的移動導致電路中的物理量發(fā)生變化的電路。
簡化電路的方法:
1、電流表看成導線,電壓表看成斷路。
2、短路和斷路的電路可以去掉。
3、閉合的開關(guān)看成導線
解決變化電路問題的關(guān)鍵是把動態(tài)電路變成靜態(tài)電路(電路的識別),可以把電流表簡化成導線,將電壓表簡化成斷開的或干脆拿掉。把閉合的開關(guān)看成導線,把被局部短路的用電器拿掉;把開關(guān)斷開的支路去掉,來簡化電路。畫出每次變化后的等效電路圖,標明已知量和未知量,再根據(jù)有關(guān)的公式和規(guī)律去解題。
第三節(jié)“測量小燈泡的電阻”是歐姆定律內(nèi)容的延續(xù),教學過程中以學生為主,本節(jié)主體內(nèi)容是利用電壓表、電流表測算出小燈泡的電阻,通過實驗探究去發(fā)現(xiàn)燈絲電阻變化的規(guī)律,并最終找到影響燈絲變化的因素及它們之間的相互關(guān)系。注意多測幾組數(shù)據(jù),指明不能用平均法求電阻值(測量定值電阻的阻值用平均法求電阻值)。
通過本實驗,進一步讓學生認識到導體的電阻大小是導體本身的一種性質(zhì),與導體兩端的電壓和導體中的電流無關(guān),只與導體的材料、長度、橫截面積有關(guān),此外跟溫度有關(guān)。這也為電功率中“測量小燈泡的電功率”作了鋪墊。
第四節(jié)“歐姆定律及其安全用電”:課前安排學生收集安全用電的常識,課堂上進行交流,教師進行補充。再播放《安全用電》視頻。
節(jié)課從電壓的高低、電阻的大小對用電安全的影響入手,讓學生學會運用已學的電學知識,解決有關(guān)生活中的實際的問題,既增強自我保護意識,又提高在幫助他人時講安全、講規(guī)則、講科學的意識。
另外本節(jié)涉及電路故障(斷路或短路),在教學中應加強練習,注意區(qū)分兩者對電路造成的影響,以及電路中電流表、電壓表的變化。要求學生懂得一些簡單的電路故障的問題,學會簡單的故障排除方法,目的是為了培養(yǎng)學生基本的生活技能。了解短路的知識,使學生懂得安全用電的基本常識,提高安全用電的意識。
教材中介紹了避雷針,使學生注意防雷的重要性,提高自我保護的意識。
通過學習本節(jié)教材的知識,學生能了解日常安全用電常識,規(guī)范日常用電行為,了解家庭電路中常見故障,提高了學生利用知識解決實際問題的能力。通過學習,使學生認識到電給人類社會帶來了材富,改善了人民的生活。但是,有生產(chǎn)和生活中,如果不注意安全用電,電也會給人類帶來災害。
一、 課堂教學知識量大,學生難以吸收
初中物理“閉合電路歐姆定律”這一節(jié)教學內(nèi)容有過多次變動,實驗教材里的內(nèi)容主要有兩點:一是閉合電路歐姆定律;二是路端電壓和負載的關(guān)系;此外還外加了路端電壓和電流的關(guān)系。因為知識點較多,課堂教學量很大,所以課堂上時間緊,學生思考和參與實踐都比較少,課堂上沒有充分發(fā)揮學生的主體作用。從課后反饋的情況來看,學生掌握的情況并不是太好。
因此,針對這種情況,在該課的教學中,教師可以將這一節(jié)課的內(nèi)容分成兩節(jié)課來講。第一節(jié)課講閉合電路歐姆定律,在復習電動勢、內(nèi)阻等概念和規(guī)律的基礎(chǔ)上,通過閉合電路歐姆定律的推導,引出閉合電路歐姆定律。然后對照比較簡單的電路圖,闡述能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系以及定律的使用范圍等。緊接著通過例題的講解和課堂訓練,使學生對歐姆定律有個全面的認識。在引導學生理解電流和外電阻的關(guān)系時,教師演示實驗,讓學生有個直觀的感受,然后再加上理論分析,讓學生對物理知識的認知由感性到理性。第二節(jié)課講路端電壓和負載的關(guān)系,路端電壓和電流的關(guān)系,在上一節(jié)歐姆定律的基礎(chǔ)上,導出路端電壓和負載的關(guān)系U=E1+rR,仍然是先進行演示實驗,后進行理論分析,讓學生對路端電壓和負載的關(guān)系有一個從感性到理性的認識。最后講路端電壓和電流的關(guān)系U=E―IR,先觀察實驗,通過改變滑動變阻器的阻值,使電路中電流表和電壓表的示數(shù)同時發(fā)生變化,學生會觀察到電流變大時,路端電壓變小,反之電流變小,路端電壓變大,再利用公式進行分析,這樣可給學生留下比較深的印象。
二、演示實驗,可視性較差
在演示路端電壓和負載(或電流)的關(guān)系時,學生要觀察電流表、電壓表指針的偏轉(zhuǎn)情況,由于表盤小,顏色暗,放在桌面上又有些低,所以站在后面的同學看不清楚,影響了實驗效果。針對這種情況,教師可以做如下改進。
在實驗課堂上做演示實驗時,一方面教師可以把儀器放在一個升降臺上,把臺子升起來,使全班學生都能看清楚;另一方面對有些演示實驗,用投影儀把實驗情況投影到大屏幕上,便于學生觀察;此外,如果課堂人數(shù)較少,教師還可以將演示實驗改為6組學生實驗,真實性、可視性都會更好。這樣不僅能夠達到演示實驗的預期效果,也能提高學生的動手能力和學習興趣。
三、 學生活動少,主體作用沒有很好體現(xiàn)
在“閉合電路歐姆定律”教學中,一方面是教學內(nèi)容安排得比較多,為了在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務,必須按照設定好的節(jié)奏進行,課堂上并沒有給學生留下較多思考和發(fā)散的時間;另一方面,教師思想保守,教學不夠大膽,認為學生物理基礎(chǔ)較差,害怕學生不發(fā)言,出現(xiàn)冷場情況,或者學生課堂發(fā)言不入主題而不好收場。針對這種情況,教師可以做如下改進。
對教學內(nèi)容做了相應的調(diào)整以后,就可以給學生留有更多的思考時間和發(fā)表見解的機會,如果學生在課堂上不敢發(fā)言,教師可以鼓勵、引導學生融入課堂教學活動,學生說錯了正好可以糾正其錯誤,只要學生積極思考,積極參與,勇于發(fā)言,就要給予鼓勵,這是培養(yǎng)學生良好思維習慣的大好時機。因為,在課堂教學中,任何層次的學生都可以與他互動起來,就看教師怎樣引導,如何讓學生互動。當然,在實驗教學中,很多實驗具有安全性和特殊操作性,對于這類實驗教師要規(guī)范學生的實驗行為。加強學生動手實驗的目的就是為了充分發(fā)掘?qū)W生的好動性、探知性,讓學生從自己的角度去思考問題,讓學生在張揚個性的同時,拓展創(chuàng)新能力。
參考文獻
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[2]謝建華.淺談“閉合電路歐姆定律”的教學[J].內(nèi)蒙古民族大學學報,2011,3(15):124-125.
關(guān)鍵詞:電流表 電壓表 滑動變阻器
在近年來浙江省的科學中考題目當中,電流表電壓表示數(shù)變化判斷問題常以選擇題或填空題形式呈現(xiàn),盡管分值不大,但對學生的電路知識綜合運用能力的要求較高,加之面對復雜多變的電路情況時,學生往往不能對此類問題進行合理歸類,導致其思維混亂,無從下手,失分率較高。下面筆者在具體實例中對此類問題進行歸納和解析。
一、由開關(guān)閉合、斷開引起的電表示數(shù)變化
例1:如圖1所示電路,當開關(guān)閉合后,判斷電流表示數(shù)的變化。
解析:開關(guān)閉合前,電路中只有R1一個電阻,電流I=U/R1。開關(guān)閉合后,R1和R2并聯(lián),I=I1+I2=U/R1+U/R2,I1不變,I變大,即電流表示數(shù)變大。
例2:如圖2所示電路,當開關(guān)閉合后,判斷電流表示數(shù)的變化。
解析:開關(guān)閉合前,電路中R1和R2串聯(lián),R總=R1+R2。I前=U/R總;開關(guān)閉合后,R2短路,電路中只有R1,此時,I后=U/R1。由于U保持不變,R1+R2>R1,所以I前
例3:如圖3所示電路,當開關(guān)閉合后,判斷電流表和電壓表示數(shù)的變化。
解析:開關(guān)閉合前,電阻R和燈泡L串聯(lián),R總=R+RL,電壓表測的是電阻R兩端的電壓。UR前=U-UL,I前=U/R總。開關(guān)閉合后,燈泡L出現(xiàn)短路,電路中只有電阻R,UR后=U,I后=U/R。U保持不變,所以I前
圖1 圖2
圖3 圖4
二、由滑動變阻器調(diào)節(jié)引起的電表示數(shù)變化
例4:如圖4所示電路,閉合開關(guān),滑片P向左移動,判斷電流表和電壓表示數(shù)的變化情況。
解析:R1和R2串聯(lián),R總=R1+R2,U=UR1+UR2。P向左移動后,R2變小,R1不變,R總變小。根據(jù)歐姆定律I=U/R總,電源電壓U不變,I變大,所以電流表示數(shù)變大。再根據(jù)歐姆定律UR1=IR1,因為I變大,R1不變,所以UR1變大,即電壓表示數(shù)變大。
例5:如圖5所示電路,閉合開關(guān)后,滑動變阻器R滑片P向右滑動,判斷各電表示數(shù)變化的情況。
解析:先根據(jù)“三步走”法分析電路的聯(lián)接方式,再判斷各個電表的測量對象,再判斷滑動變阻器電阻變化以后,各個電表示數(shù)的變化情況。電流從電源正極出發(fā),依次通過滑動變阻器R、電流表A1和電阻R1和開關(guān)S回到電源負極,三者為串聯(lián)。電壓表V2直接接在電源兩端(電流表A2視為導線),所以測的是電源兩端電壓。電壓表V1直接接在R1兩端(電流表A1視為導線),所以測的是R1兩端電壓。因此,I=IR1=IR,U=UR1+UR。R總=R1+R。
P向右移動后,R變大,R1不變,所以R總變大。根據(jù)歐姆定律I=U/R總,電源電壓U不變,R總變大,所以I變小,即IR1和IR都變小,再根據(jù)歐姆定律UR1= R1IR1,因為IR1變小,R1不變,所以UR1變小,最后根據(jù)U=UR1+UR,得出UR變大。因此,電流表A1和A2的示數(shù)都變小,電壓表V1示數(shù)變小,電壓表V2測的是電源電壓,示數(shù)不變。
例6:如圖6所示電路,閉合開關(guān)后,滑動變阻器R滑片P向右滑動,判斷各電表示數(shù)變化的情況。
解析:根據(jù)“三步走法”,電流從電源正極出發(fā),通過A2,然后分為兩路,一路依次通過電阻R1、電流表A1、開關(guān)S回到電源負極,電阻R1和電流表A1為串聯(lián),所以電流表A1測的是通過電阻R1的電流;一路通過滑動變阻器R、開關(guān)S回到電源負極。可以看出電流A2表處在干路,測的是通過電阻R1和滑動變阻器R的電流之和,電阻R1和滑動變阻器R是并聯(lián)的。電壓表V1直接接在電阻R1或電源兩端(電流表A1和A2視為導線),所以測的是電阻R1兩端電壓或電源電壓。電壓表V2直接接在滑動變阻器R兩端,所以測的是滑動變阻器R兩端電壓。以此,I=IR1+IR,U=UR1=UR。
P向右移動后,R變大,R1不變,由于U=UR1=UR,而電源電壓不變,所以UR1和UR都不變。根據(jù)歐姆定律IR1=UR1/R1,UR1不變,R1不變,所以IR1不變。同理根據(jù)歐姆定律IR=UR/R,UR不變,R變大,所以IR變小,I=IR1+IR,所以I變小。因此,電流表A1的示數(shù)不變,電流表A2示數(shù)變小。電壓表V1和V2示數(shù)不變。
圖5 圖6
圖7 圖8
三、由敏感電阻變化引起的電表示數(shù)變化
例7:如圖7所示的電路中,R是一個定值電阻,Rt是一個半導體材料制成的熱敏電阻,其阻值隨溫度變化(見圖7曲線圖),當開關(guān)閉合且電阻Rt所處的環(huán)境溫度升高時,判斷電流表、電壓表示數(shù)的變化情況。
解析:在圖7所示的電路中,電阻R和Rt是串聯(lián)的,總電阻R總=R+Rt,U=UR+Ut。電壓表測的是電阻Rt的電壓。根據(jù)曲線圖可知,Rt相當于一個滑動變阻器。當溫度升高時,Rt的電阻變小,而R不變,所以R總變小。根據(jù)歐姆定律I=U/R總,電源電壓U不變,I變大,同理根據(jù)歐姆定律UR=IR,R不變,I變大,UR變大。再根據(jù)Ut=U-UR,所以Ut變小。因此,電流表示數(shù)變大,而電壓表示數(shù)變小。
例8:將光敏電阻R、定值電阻R0、電流表、電壓表、開關(guān)和電源連接成如圖8所示電路。已知光敏電阻的阻值會隨光照強度的增大而減小。閉合開關(guān),逐漸增大光敏電阻的光照強度,判斷電流表、電壓表示數(shù)的變化情況。
解析:如圖8所示的電路中,電阻R0和光敏電阻R是串聯(lián)的,R總=R0+R,電壓表測的是電阻R0兩端的電壓,U=UR0+UR。光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小,閉合開關(guān),逐漸增大光敏電阻的光照強度,Rt變小,R0不變,R總變小。根據(jù)歐姆定律I=U/R總,電源電壓U不變,R總變小,I變大,根據(jù)歐姆定律UR0=IR0,R0不變,I變大,UR0變大。所以電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變大。
四、結(jié)語
總而言之,面對電流表電壓表示數(shù)變化的判斷問題,首先要判斷出電路連接的形式以及電壓表、電流表的測量對象,再分辨是由哪種情況引起的電表示數(shù)變化,最后綜合運用歐姆定律和串并聯(lián)電路電流、電壓特點去推斷。同時在平時的練習過程中也要多總結(jié)歸納,化繁為簡,從而提高解題的效率。
《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.
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.
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(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:探究性實驗教學; 閉合電路歐姆定律; 模擬實驗; 學生實驗
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A文章編號:1006-3315(2014)05-155-002
在科學技術(shù)快速發(fā)展的今天,實施以創(chuàng)新精神和實踐能力為重點的素質(zhì)教育,重要的著眼點是轉(zhuǎn)變學生的學習習慣和學習方式。大多數(shù)民考民預科生模仿性學習心理是構(gòu)成接受知識的主要因素。這種依賴性強,靠模仿去接受知識的習慣,是一種較為簡單的學習心理,民考民預科生普遍認為物理難學。究其原因難在學生各方面能力與預科物理學習要求的差距大。預科階段,乃至大學階段,要求自主學習物理。不同于自學,它是指學生在教師的指導下,以學生自己的體驗、參與和探究為主,從自身社會生活實踐中獲取物理知識,并創(chuàng)造性地解決生活中的問題的一種學習方法。怎樣才能把課堂教學與探究性學習、發(fā)現(xiàn)性學習和自主性學習相結(jié)合?在大力倡導探究性實驗教學的今天,迫切需要大量優(yōu)秀的、具有創(chuàng)新性的探究實驗來豐富我們的課堂教學。為此,我們立足民考民預科生學習特點,對探究式實驗教學作一些有益的嘗試,希望能夠引領(lǐng)學生較為深入地學習物理的相關(guān)理論、方法、技能;提高學生的科學素養(yǎng),激發(fā)學生實驗探究的興趣;增強學生的創(chuàng)新意識;培養(yǎng)學生實事求是,嚴謹認真的科學態(tài)度;養(yǎng)成交流與合作的良好習慣;發(fā)展學生的實踐能力。本文就《閉合電路歐姆定律》一節(jié)做探究性實驗教學設計。
一、教材和教學對象分析
閉合電路的歐姆定律主要分為電動勢和閉合電路的歐姆定律兩部分。電動勢的概念是閉合電路歐姆定律的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。其基本內(nèi)容有兩個方面:電源電動勢由電源本身性質(zhì)決定的,它表征了電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能本領(lǐng)的大小。電源電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓,在閉合電路里電源電動勢等于內(nèi)外電壓之和。本節(jié)難點是路端電壓和外電阻之間的關(guān)系。學生通過多媒體的仿真實驗記錄數(shù)據(jù),導出規(guī)律,使學生有感性的認識,課后讓學生進入實驗室,在做好仿真實驗的前提下,進行實驗,驗證結(jié)論,減少盲目性。
二、教學目標
1.知識目標
理解電動勢的定義。理解閉合電路歐姆定律及其公式,并能熟練地用來解決有關(guān)的電路問題。理解路端電壓隨電流(或外電阻)關(guān)系的公式表達和圖象表達,并能用來分析、計算有關(guān)問題。知道閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化。
2.能力目標
通過路端電壓與外電阻的關(guān)系實驗探究,培養(yǎng)學生利用“實驗研究,得出結(jié)論”的科學思路和方法。研究路端電壓與電流的關(guān)系公式、圖象及圖象的物理意義,培養(yǎng)學生應用數(shù)學工具解決物理學問題的能力,培養(yǎng)學生運用物理知識解決實際問題的能力。
3.情感態(tài)度與價值觀
通過多媒體仿真探究實驗和課后的學生探究實驗,激發(fā)學生求知欲和學習興趣,享受成功的樂趣,體會物理學研究的科學性。通過分析路端電壓與電流(外電阻)的關(guān)系,培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度,感受物理之美。通過學生之間的討論、交流與協(xié)作探究,培養(yǎng)團隊合作精神。
三、教學重點
閉合電路歐姆定律。路端電壓與電流(外電阻)關(guān)系的公式表示及圖象表示。
四、教學難點
電動勢的概念。路端電壓與電流(外電阻)關(guān)系。
五、教學思路
《閉合電路歐姆定律》是學生感到較為難以理解的知識點,電動勢的物理意義的理解是掌握閉合電路歐姆定律的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。首先讓學生課前感受生活中的一些電源,初步明確電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置,讓學生自己用電壓表測量不同類型的電源兩極間的電壓,為引入電動勢的概念作鋪墊。再讓學生在電腦上進行仿真實驗,學生通過連接不同的開關(guān),改變外電阻阻值,內(nèi)電阻阻值,記錄電流、電壓,分析數(shù)據(jù),探究路端電壓與外電阻(電流)的關(guān)系,得出路端電壓與外電阻(電流)的關(guān)系。然后在課堂仿真實驗的基礎(chǔ)上進入實驗室實驗。避免了盲目性,引發(fā)學生學習的興趣,再進行討論,解釋現(xiàn)象原因。講授閉合電路中的功率,進一步從能量的轉(zhuǎn)化角度說明電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。最后,利用兩道例題來應用閉合電路歐姆定律,并適當?shù)匮由焱卣?,通過課外思考題,使學生對電動勢的概念有更深刻的理解。
六、教學方法:探究性實驗教學法、多媒體仿真實驗探究,實驗室驗證、實驗分析、討論等方法
(一)電源。展示不同型號、種類電池、手搖發(fā)電機,對小燈泡供電。電源不同,結(jié)構(gòu)不同,但有相同的規(guī)律。演示:1用小燈泡點觸干電池,點觸蓄電池,小燈泡發(fā)光。2將小燈泡與手機電池相接,小燈泡發(fā)光。3手搖發(fā)電機,同樣能夠使小燈泡發(fā)光。學生得出結(jié)論:干電池、蓄電池是將化學能轉(zhuǎn)化成電能;手搖發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)化成電能。
(二)電源的電動勢:模擬實驗,介紹電路圖(如圖1),介紹實驗儀器。得出內(nèi)、外電路,內(nèi)、外電壓的概念,指出電源內(nèi)部有電阻??措姵貎?nèi)部(如圖2),電荷定向移動形成電流,電荷電勢能減小.從能量轉(zhuǎn)化的角度初步理解電動勢的物理意義。觀察仿真實驗:電場中兩點間電勢差在數(shù)值上等于什么?利用計算機課件進行模擬實驗(如圖3)【模擬實驗一】:不閉合S2、S3,只閉合S1,觀察V1的大小。問題思考:(1)閉合開關(guān)S1后,此時伏特表V1測得的電壓?(2)此時外電阻多大?學生回答:電動勢越大,電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)越強。學生模擬實驗,分析得出(1)伏特表測電源電動勢;(2)外電路電阻無窮大。E在數(shù)值上等于外電路斷開時電源兩端點壓。
圖1 圖2圖3
一、教學目標
1、知識與技能
(1)能說出歐姆定律的內(nèi)容、公式及其涉及的單位;
(2)理解歐姆定律,能進行歐姆定律公式的變形,理解應用公式時要注意“同體性”和“同時性”,會在新的問題情境中,應用歐姆定律進行解釋、推斷和計算。
2、過程與方法
(1)經(jīng)歷探究通過導體的電流與電壓、電阻的關(guān)系的實驗研究過程,從而能較熟練地運用圖像處理實驗數(shù)據(jù),了解電流與電壓、電阻間的正比、反比關(guān)系。
(2)初步學會在實驗探究的基礎(chǔ)上交流討論,互相合作。
(3)學習用數(shù)學公式來表達物理規(guī)律的方法,體會這樣做的優(yōu)勢。
3、情感態(tài)度與價值觀:
結(jié)合歐姆當年研究電流、電壓和電阻三者關(guān)系的簡史,培養(yǎng)學生刻苦鉆研、大膽探索的科學精神,同時讓學生在自我實現(xiàn)中增強成功體會。
二、教學重點:
歐姆定律所揭示的物理意義及其數(shù)學表達式;
三、教學難點:
歐姆定律的實驗設計及學生對實驗數(shù)據(jù)的分析、歸納以及結(jié)論的得出。
四、教學器材:
調(diào)光燈、小燈泡、電池組、滑動變阻器、電流表、電壓表、阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω的電阻各一個、導線數(shù)根等。
五、教學過程
(一)設置物理情境進行討論,提出問題。
如圖的電路,你有哪些方法可以改變小燈泡的亮度?小組內(nèi)討論,然后進行交流。
學生的方法:①改變電源的電壓,②改變定值電阻的阻值③串聯(lián)一個滑動變阻器等。
實驗驗證,學生觀察燈的亮度的變化
師:燈時亮時暗說明什么?
生:電路中的電流有大有小。
師:電路中電流的大小由哪些因素決定?
(二)大膽猜想,激活思維
鼓勵學生大膽猜測:你猜電流的大小究竟由哪些因素決定呢?
學生分組討論,教師適當提示。學生聯(lián)系已學內(nèi)容以及剛才的實驗現(xiàn)象,猜想:電流與電壓的大小有關(guān),因為電壓是形成電流的原因;電流與導體的電阻有關(guān),因為電阻對電流有阻礙作用——教師針對學生的回答,給予肯定:最后,根據(jù)猜想師生共同得出結(jié)論:電路中的電流與電壓、電阻兩者有關(guān):
過渡:到底有怎樣的關(guān)系呢?
“創(chuàng)設情景——提出問題——猜想”這兩步引起學生極大的興趣,學生注意力高度集中,急切盼望問題的解決,產(chǎn)生主動探索的動機,
(三)設計實驗
1、課件出示思考題
(1)根據(jù)研究電阻大小影響因素的方法,這個問題應采用什么方法研究?
(2)選擇使用哪些器材?
(3)該實驗應分幾步,具體步驟怎樣?
2、學生激烈討論,明確本問題的研究方法:必須設法控制其中一個量不變,才能研究另外兩個物理量之間的變化關(guān)系,即控制變量法。
學生討論,提出本實驗必須分兩步來完成:第一步,保持R不變(確定應該用定值電阻而不用燈泡),研究I與U的關(guān)系;第二步,保持U不變,研究I與R的關(guān)系。對于第一步,改變U(用電壓表測),觀察I(用電流表測量),且電壓的調(diào)節(jié)可通過:改變電池節(jié)數(shù)來實現(xiàn)(阻值為R的電阻直接接在電源兩端),或者通過電阻與滑動變阻器串聯(lián),移動變阻器滑片來實現(xiàn)。
師生共同討論:通過改變滑動變阻器的滑片改變電阻兩端的電壓比通過改變電池節(jié)數(shù)方案要好。
(四)分組合作,深入探究
在此環(huán)節(jié)中,學生以小組為單位,像科學家那樣興趣盎然地開始按擬定的方案實驗,邊做邊想邊記。教師巡視,注意他們的設計是否合理,儀器使用是否得當,數(shù)據(jù)記錄是否正確,作個別輔導。
學生在教師的指導下,自覺、主動地和教師、教材、同學、教具相互作用,進行信息交流,自我調(diào)節(jié),形成了一種和諧親密、積極參與的教學氣氛和一個思維活躍、鼓勵創(chuàng)新的環(huán)境。學生的思維在開放、發(fā)散中漲落,在求異、探索中又趨于有序,這培養(yǎng)了學生的獨立操作能力,發(fā)展了學生的思維能力、創(chuàng)造能力:
(五)綜合分析,歸納總結(jié)
例2、家庭中使用的是交流電,當人體通過交流電的電流達到50mA時,就會導致人體呼吸麻痹、心室顫動。假定某人身體的電阻為2kΩ,算一算,當通過50mA電流時的電壓是多大?
初次應用歐姆定律進行計算的計算題,規(guī)范解題的要求。
(七)課堂教學小結(jié)與延展:
(1)讓學生回顧本課的探究過程:發(fā)現(xiàn)問題——進行猜想——探索研究——得出結(jié)論——指導實踐,指明這是研究物理的基本思路;物理教學中應注意滲透科學研究方法,同時也進行學法指導和辯證唯物主義教育。
關(guān)鍵詞:電動機;純電阻與非純電阻;電路分析
在直流電路中,通過電阻的電流產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化是能量計算的重點知識,但由于不能夠正確區(qū)分純電阻與非純電阻,導致求解中出現(xiàn)問題,特別含有電動機的相關(guān)計算。下面以電動機為例,來解決純電阻與非純電阻應用中的區(qū)別與聯(lián)系。
一、過程再現(xiàn)及分析
含有電動機電路,有電流通過電動機時,線圈消耗電能,產(chǎn)生其他形式能量(內(nèi)能、機械能等),該能量轉(zhuǎn)化過程為電流做功的過程,即消耗電功W=UIt,電流通過線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt,那么,兩者之間有何關(guān)系呢?
解決方案:假如Q=W,則UIt=I2Rt,推導出I=,即歐姆定律,而歐姆定律是需在純電阻情況下才成立的。
分析:根據(jù)歐姆定律的適用條件,電流通過電阻產(chǎn)生的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即電功等于電熱,此時由歐姆定律適用的電路叫做純電阻電路;歐姆定律不適用的電路叫做非純電阻電路。
問題設計1:電機在受阻不轉(zhuǎn)動的情況下,電壓、電流和電阻的存在的何種關(guān)系,消耗的電能和產(chǎn)生的電熱有何關(guān)系?
問題設計2:電動機在轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下,電壓、電流和電阻的關(guān)系有何特點,消耗的電能和產(chǎn)生的電熱有何關(guān)系?
問題設計意圖:明確辨別純電阻電路與非純電阻電路。
問題設計3:進一步探究電機在受阻不轉(zhuǎn)動的情況下,電壓、電流和熱功率、總功率的有何關(guān)系?
探究結(jié)果:在純電阻電路中,熱功率在總功率中所占比重大,純電阻電路產(chǎn)生的電熱近似等于消耗的電功,即W=Q。
問題設計4:探究電動機在正常轉(zhuǎn)動的情況下,電壓、電流和熱功率、總功率之間有何關(guān)系?
探究結(jié)果:在非純電阻電路中,熱功率在總功率中所占比重小。根據(jù)能量守恒,W=E+Q,即電動機消耗的電能等于產(chǎn)生的機械能及產(chǎn)生的熱量的總和。
二、例題分析
工地經(jīng)常用電動機提升重物,其裝置如圖所示,電動機兩端電壓為5V,電路中的電流為1A,物體A重20N,電動機線圈的電阻為r=1Ω。求:
(1)電動機正常工作時,線圈電阻消耗的熱功率為多少?
(2)電動機正常工作時,電動機輸入功率和輸出功率各是多少?
(3)如果接上電源后,線圈被卡住,不能轉(zhuǎn)動,這時通過電動機的電流,以及電動機消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少?
解析:電動機正常工作時,其電路為非純電阻電路,其中消耗的電功率一部分轉(zhuǎn)化為線圈的熱功率,另一部分轉(zhuǎn)化為電動機的機械功率。
(1)電動機線圈上消耗的熱功率為
P熱=I2r=12×1W。
(2)電動機的輸入功率為消耗的電功率
P入=UI=5×1W=5W
電動機的輸出功率
P出=P入-P熱=5W-1W=4W。
(3)線圈被卡住后電動機不轉(zhuǎn)時可視為純電阻,通過電動機的電流
I==5A
電動機消耗的電功率
P=UI=5×5W=25W
電動機發(fā)熱功率
P內(nèi)=I2R=52×1W=25W
小結(jié):由例題中不難看出U、R、P三個物理量的數(shù)值并不滿足歐姆定律,而根據(jù)對電路能量轉(zhuǎn)化分析,解決有關(guān)純電阻電路和非純電阻電路的問題,就比較清楚了。
從上面的實驗探究與例題可見,含有電動機工作過程中的能量的計算,關(guān)鍵是要正確區(qū)分是純電阻還是非純電阻電路,其能量關(guān)系是:電流通過非純電阻時,E總=Q熱+E其他;電流通過純電阻時,E總=Q熱。
參考文獻:
【關(guān)鍵詞】初中物理;教學方式;研究
物理作為初中生必學的自然學科,有著其自身獨特的科學性,物理課程給學生提供了了解自然規(guī)律的平臺,并且通過物理課程的學習還可以增加學生的見解,幫助他們熟悉自然界中某些事物發(fā)展的本質(zhì),并理解一些現(xiàn)象的科學內(nèi)涵(例如雷電的形成、電流的形成、人體的靜電現(xiàn)象等)。正是因為物理嚴謹?shù)目茖W性,使學生們接觸它的時候也帶來了一些困難,比如對有些現(xiàn)象的解釋太抽象,并且在傳統(tǒng)的物理教學模式中,都是以老師授課為主,老師占據(jù)了課堂的主體,只一味的向同學們簡單的傳授課本上的知識,忽略了課堂的靈活性,導致初中物理的教學方式存在較大漏洞。因此,借著新課改和素質(zhì)教育的平臺,老師應該在物理教學的課堂中嘗試新的教學方法。
1.結(jié)合案例分析物理教學中存在的一些問題
1.1案例一——力學
力學是初中物理課程中最基本的章節(jié),它是帶領(lǐng)學生走進物理世界的開篇之章,因此力學知識授課的好壞直接影響到學生對這門課程的認識,也會奠定學生們對物理印象基礎(chǔ)。在我國幾乎所有課程的教學模式都是以老師講課為主,學生聽課為輔,物理老師在講授力學這一章時也是這樣,缺乏和學生的交流,由于學生在課堂上發(fā)揮不了主體作用,并且物理是一門相當乏味的自然科學學科,因此,許多學生在接收物理知識時都存有被動心理,有的也只是為了完成學業(yè)的需要,并沒有真正的去好好掌握。
1.2案例二——歐姆定律
初中物理課程中,必不可少的一章就是《歐姆定律》,它作為初中物理課程中最基礎(chǔ)的知識章節(jié),影響著許許多多初學者對物理課程的印象以及日后對學習物理的興趣培養(yǎng),因此,作為一名初中物理老師,在講授該章節(jié)時需要注意的問題有很多,而不是一股腦的把所有知識概念都講完。
在傳統(tǒng)的授課方式中,物理老師在講授這一節(jié)時一般都是先把需要解釋的概念給學生講解一下,然后把這一章節(jié)涉及到的公式(主要是I=U/R)在例題中給同學們講解。這種授課方式如果不是天生對物理充滿興趣的人在聽起來時都會覺得很無聊。這就直接導致了許多學生在學習這一章時上課不認真聽講,老師留的作業(yè)題也是抄別人的,使教學的效果很不理想,教學任務也幾乎不能按時完成。
1.3案例三——物理實驗課
物理實驗課是帶領(lǐng)學生走入物理世界最直接、最有效的方法,然而由于教學資金的缺乏,許多初中學校根本就沒有開設這一門課程,或者是開設了這一門課程,卻因為缺乏實驗道具和器材,而從未真正上過。這種教學漏洞的出現(xiàn),損失了教育學生學習物理的最好機會,由于物理知識大多數(shù)都十分抽象,初中生基本上無法從理論課上真正搞懂那些知識,而又沒有最直觀的教學實驗來演示,錯失了引導學生學習物理的最佳機會。
2.解決上述問題的有效措施
2.1消除力學知識的學習障礙
由于力學知識是物理課程最基本的入門知識,因此學好它對學好物理課程會打下良好的基礎(chǔ)。初中是一個人學生生涯中最容易對事物充滿好奇的時間段,教師要充分的利用學生的好奇心把他們引入物理的世界。最有效的方法就是讓學生成為課堂的主體,允許學生在課堂上發(fā)問,增加師生之間的交流,建立良好的師生關(guān)系,營造良好的課堂氛圍。例如教師在講解牛頓第一定律時可以在上課時帶一個蘋果,讓學生們在課堂上真實的體驗萬有引力;在講授自由落體的知識時,可以讓同學們在課堂上進行實驗,用自己的筆、紙片等來感受自由落體的妙處;在講力是相互的這一章節(jié)時,老師可以讓同學們自己報名來前臺互相感受一下;在講摩擦力時借助實驗道具在課堂上給同學們演示等。
2.2學習歐姆定律的有效途徑
其實要想有效的學習歐姆定律,在老師授完理論課的基礎(chǔ)上最有效的方式就是開設這一章節(jié)的實驗課。歐姆定律這一章的主要內(nèi)容包括:歐姆定律并不適用于所有物體、導體的電阻不是一成不變的、串并聯(lián)電路歐姆定律的推廣式不同。
這些有關(guān)電路的問題在實際的課堂講解上是十分抽象的,教師只有親自帶領(lǐng)學生,讓學生們在實驗課中自己動手,體驗歐姆定律的實驗表現(xiàn),才能使他們把這些知識真正掌握,否則即使他們掌握了理論要點,也無法真正的與實際相結(jié)合。
2.3充分借助多媒體資源
其實以上方法適用于所有物理章節(jié)的學習,實驗課是物理教學中的重點課程不能忽視。隨著科技的發(fā)達,多媒體教學方式也逐漸引入了物理教學的課堂,多媒體教學方式的實施,給學生們帶來了一種學習知識的新鮮感,PPT上鮮活的文字、圖片以及教學視頻等內(nèi)容增加了物理教學的趣味性,也增加了學生們對物理課程的興趣。因此在初中物理的教學中要充分借助多媒體資源使抽象的物理知識在多媒體中得以具象化。
此外,改變教學最根本的方式是增加教師授課的趣味性,一個幽默的物理教師和一個死板的物理教師教學的效果是完全不一樣的,因此,要改變教學方式還需要教師從自身尋找問題,好的教學效果需要學生和老師共同完成。
作為一名初中物理老師,不僅要把知識完整的傳授給學生,還要讓他們能夠接受并且消化成為自己的東西。隨著國家經(jīng)濟水平的提高和教學方式的改進,多媒體教學的方式逐漸走進了千千萬萬的大中小學校,因此,物理老師可以充分借助多媒體的力量來使枯燥的物理知識多彩化。此外物理課程中還應該多安排一些實驗課程,讓同學們通過自己的親身體驗來感受物理世界的多姿多彩,培養(yǎng)他們不斷探索科學的精神,培養(yǎng)他們對物理課程的興趣。
【參考文獻】
[1]張紅巖.《新課程理念下的初中物理教學案例與分析》.教學實踐,2012
[2]代衛(wèi)建.《初中物理教學中加強學生實驗探究技能的培養(yǎng)》.新課程·中學,2010年9月8日
[關(guān)鍵詞]物理教學 興趣
一、利用心理相容理論,培養(yǎng)師生間的深厚感情,激發(fā)和發(fā)展學生的課堂學習興趣
所謂心理相容,是指雙方舉止言談,思想觀點等方面能互為對方心理所接受、所認可。師生間的心理相容、關(guān)系和諧,可消除學生的逆反心理,可引起學生對教師的肯定反應,并在課堂教學中配合默契,使雙邊活動積極,課堂氣氛活躍,課堂上下主動,課堂組織井然有序,從而最大限度地發(fā)揮教師的主導功能和學生的主體功能,并從中激發(fā)學生課堂學習的興趣。
二、把握優(yōu)質(zhì)課教學諸要素及環(huán)節(jié),力求全方位激發(fā)學生的學習興趣
1.復習檢查提問,采用“單兵操練”。復習檢查提問不吃“大鍋飯”,采用多種形式、多種渠道,對不同層次的學生進行“單兵操練”,能調(diào)動動全體學生的學習積極性,使之動腦、動耳、動手、動口。教師可根據(jù)上節(jié)課的重點內(nèi)容和新援課的需要,提出若干問題,使學生帶著問題、帶著疑難、帶著求知的企盼心情聽、看、記、想。
2.課堂引入引人入勝。教師為講授新課,設計引人人勝的課堂引入,可使學生產(chǎn)生強烈的好奇心,從而激起學生課堂學習的濃厚興趣。例如我講《閉合電路的歐姆定律》時,是這樣引入新課的:先用提問的方法復習了電動勢的物理意義和數(shù)值的計算公式;又復習了部分電路歐姆定律的內(nèi)容,并板書了一道題目讓同學們思考。接著我說:部分電路歐姆定律只是研究一段純電阻電路上的問題。如果研究的對象是包括電源在內(nèi)的閉合電路,那么電路中的電流強度又跟什么有關(guān)呢?關(guān)系如何呢?黑板上的這個題目該如何計算(黑板上出現(xiàn)圖示)請同學們思考后計算一下電路中的電流強度是多少?同學們靜靜地思考后,有的互相交流眼神,似有疑難,有的欲翻書。就在此時,我說:解決上述問題,需要閉合電路的歐姆定律。好,這節(jié)課我們學習這一定律,并運用它解決一些具體問題。這時同學們把目光投向了我。
3.利用問題性教學,激發(fā)學生的課堂學習興趣。所謂問題性教學,是指教師系統(tǒng)地設計一些問題情境,然后師生一起去分析矛盾,揭示規(guī)律,答疑解惑。可以說,啟迪思維是優(yōu)質(zhì)課的主旋律,而問題性教學則是啟發(fā)思維的有效手段。我在課堂教學中經(jīng)常采用這種方法,均獲得較理想的教學效果。我的具體做法是:首先創(chuàng)設情境。啟發(fā)詢問。即根據(jù)教學要求,提出事先自己設計好的問題,引起學生的好奇心,促其積極思考,其次是分析矛盾,進行推理。即教師結(jié)合教學內(nèi)容提出問題并伴之以積極的啟發(fā)誘導,讓學生具體分析已知與未知之間、新舊知識之間、現(xiàn)象與本質(zhì)之間的矛盾,從而把未知轉(zhuǎn)化為已知。再次是揭示規(guī)律,答疑解惑。即在分析、推理的基礎(chǔ)上,揭示事物發(fā)展的規(guī)律,使學生能夠解答老師提出的疑難問題,并做到舉一反三,觸類旁通。
總之,物理教學中培養(yǎng)學生的學習興趣是十分重要的。我們在自己的工作實踐中,一定要注意加強對學生學習興趣的培養(yǎng),使我們這一代中學生真正成為有廣博知識的未來世界的主人。