時間:2023-07-13 17:23:02
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篇歐姆定律的應(yīng)用,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。
1 課題引入
課前我們已經(jīng)按照導(dǎo)讀單進行了預(yù)習(xí),并進行了伏安法測電阻的實驗,請大家在組長的帶領(lǐng)下,討論預(yù)習(xí)中遇到的問題,時間為3分鐘.
2 交流討論
(1)各組長匯報學(xué)習(xí)提出問題,并板書,學(xué)生可能提出的問題有:
電壓表的量程選擇時是不是一定要先試觸大量程?
電流表的量程如何選呢?
為什么要求電阻的平均值?
為什么要用滑動變阻器?
利用一個電流表或一個電壓表測電阻的題目不會做.
(2)師生共同解決上述問題.
3 進行實驗
(1)課前我們已經(jīng)學(xué)會了測量定值電阻的大小,現(xiàn)在老師要求你們測量小燈泡的電阻,測量定值電阻的實驗方案是否需要修改?怎么修改?實驗注意點是什么?
(2)老師啟發(fā):如果用滑動變阻器改變電流,燈絲的溫度是否會改變?電阻是否會改變?那么電阻的差異是否就是誤差?
(3)學(xué)生得出的修改方案.
在測定小燈泡的電阻時不能求平均值,必須將原來表格的最后一列刪除.
(4)教師提問學(xué)生還有哪些實驗注意點:
(連接電路時開關(guān)要斷開、注意電流表和電壓表的正負接線柱、滑動變阻器用法)
(5)學(xué)生進行實驗,教師巡回指導(dǎo).
(6)學(xué)生重新設(shè)計表格并建立坐標系處理實驗數(shù)據(jù).
(7)讓一個學(xué)生將其中的一組數(shù)據(jù)繪成I—U圖像,強調(diào)圖像不會成一直線.
4 實驗拓展
(1)如果小明在實驗中,連接好電路后,閉合開關(guān),電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù),則可能是什么原因?
(2)學(xué)生分析,說明原因.
(3)教師要求學(xué)生擰下小燈泡,閉合開關(guān),觀察現(xiàn)象.
(4)如果小明在實驗中,連接好電路后,閉合開關(guān),若電流表有示數(shù),電壓表無示數(shù),則可能是什么原因?
(5)學(xué)生分析,說明原因.
(6)教師要求學(xué)生將小燈泡短路,閉合開關(guān),觀察現(xiàn)象.
公開課的前一天,我試上了一下,發(fā)現(xiàn)了以下問題:
(1)導(dǎo)讀單準備的還不夠細,學(xué)生課前實驗?zāi)K中沒有給出較為詳細的實驗步驟,給學(xué)生課前小組合作實驗帶來的較大的障礙.
(2)部分內(nèi)容難度較大,調(diào)查后發(fā)現(xiàn)課前導(dǎo)讀單有兩題很少有學(xué)生能正確完成.
(3)課中學(xué)生小組匯報課前小組合作學(xué)習(xí)出現(xiàn)的問題時,給學(xué)生的思考時間不是很充分.
(4)學(xué)生在分組實驗時,耗時過長且實驗數(shù)據(jù)的處理環(huán)節(jié)不是很好.
(5)由于課前導(dǎo)讀單準備時,要求過高,對用單個電流表、電壓表測量電阻學(xué)生掌握不是很好,課上盡管在這部分內(nèi)容上花了較多的時間,課堂訓(xùn)練單反應(yīng)出學(xué)生仍然沒能真正掌握,而且還淡化了本節(jié)課的主題—伏安法測電阻.
③調(diào)節(jié)變阻器滑片使電壓表指針指到合適的位置,讀出電壓表、電流表的示數(shù),并將測量數(shù)據(jù)填入記錄表格中.
④重復(fù)第三步實驗步驟兩次.
⑤計算出每次測得的電阻值,并求出電阻的平均值.
⑥斷開開關(guān).
實驗步驟以填空的形式出現(xiàn),一方面引導(dǎo)學(xué)生認真閱讀步驟,另一方面在這一部分與原來的比較多了一個電路實物圖的連接,這樣可以讓學(xué)生真正掌握伏安法測電阻的原理,同時也復(fù)習(xí)了電路圖與實物圖的轉(zhuǎn)換連接.從效果來看,改進后學(xué)生對照實驗步驟課前更容易完成伏安法測電阻的實驗,也為課堂上學(xué)生迅速完成測定小燈泡的電阻奠定了基礎(chǔ).
其次,對于導(dǎo)讀單上題目難度的設(shè)置,將原來難度較大的關(guān)于單個電流表或電壓表測電阻的題目刪去,減輕了學(xué)生課前的學(xué)習(xí)負擔(dān),另加了一題有關(guān)實驗操作的題目,以突出本節(jié)課的主題—實驗.
(2)關(guān)于課堂剛開始時的小組長匯報疑問的形式改進
由于小組長匯報課前小組合作學(xué)習(xí)出現(xiàn)的問題時,給學(xué)生的思考時間不是很充分.我做了如下改進,讓6個小組長將課前出現(xiàn)的問題一一寫在黑板上,這樣全班所有學(xué)生對這些問題有了充分的考慮時間,實現(xiàn)了面向全體學(xué)生.這些問題可以由全班學(xué)生共同解決,有的問題可能剛上課學(xué)生無法解決,等本節(jié)內(nèi)容結(jié)束時這些問題也就水到渠成了.
(3)關(guān)于課堂上的測量小燈泡電阻的教學(xué)設(shè)計改進
學(xué)生課堂分組實驗耗時過長,我認真分析了原因:一方面,學(xué)生課前盡管做了伏安法測電阻實驗,但學(xué)生主要的精力可能不是在實驗操作上,而是在導(dǎo)讀單最后單個電表測量電阻的具體題目上.這也使得學(xué)生在課堂上做測量燈泡電阻時不是很熟練.另一方面,學(xué)生對于實驗數(shù)據(jù)的處理環(huán)節(jié)由于要自己畫表格,記錄數(shù)據(jù),再根據(jù)實驗所獲得的數(shù)據(jù)建立坐標系,描點,最終得到燈泡的I—U圖像,這樣一整套的數(shù)據(jù)處理學(xué)生費時當(dāng)然很多.第一個方面我已經(jīng)在導(dǎo)讀單上作了修改,突出了實驗的主題,后來班級學(xué)生實驗明顯比前一個班要熟練,也縮短了實驗時間.另外一方面對實驗數(shù)據(jù)的處理為了能夠讓學(xué)生能迅速有效地處理好數(shù)據(jù)我多加了一張學(xué)生的課中實驗
在完成實驗單的同時學(xué)生對兩個表格的的取舍有進一步鞏固了小燈泡的電阻不能測量求平均值,知道小燈泡的電阻是隨溫度的變化而變化的,通過自己動手實驗得出小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大,學(xué)生印象深刻.
(4)關(guān)于實驗拓展的改進
本節(jié)課的重點在實驗,在課堂教學(xué)中,我還設(shè)計的電路故障分析這個環(huán)節(jié),通過讓學(xué)生先判斷再實驗驗證的方法取得了很好的效果,不但使得學(xué)生有了感性認識,而且還使得學(xué)生對實驗故障有了深刻的理解.
(5)關(guān)于特殊方法測量電阻的教學(xué)改進
關(guān)于單個電壓表測量電阻值的問題,這個學(xué)生一開始是很難想出測量方法的,但我設(shè)計了一個簡單計算題做了鋪墊,題目如下:
這樣,學(xué)生對單個電壓表測量電阻的方法就很容易理解了,最后再將單個電流表測量燈泡的電阻留給學(xué)生課后思考.
關(guān)鍵詞:歐姆定律;適用范圍;微觀機理;導(dǎo)電材料;能量轉(zhuǎn)化
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2016)12-0039-2
人教版《普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1》《歐姆定律》一節(jié)內(nèi)容圍繞電阻的定義式、歐姆定律和伏安特性曲線三部分展開,圖1為教材的兩段文字,意思是當(dāng)金屬導(dǎo)體的電阻不變時,伏安特性曲線是一條直線,叫做線性元件,滿足歐姆定律;“這些情況”的電流與電壓不成正比,是非線性元件,歐姆定律不適用[1]。隨后,教材舉例小燈泡和二極管的伏安特性曲線,指出兩個元件都是非線性元件。在遇到歐姆定律時,不論是年輕教師還是學(xué)生常常感到疑惑:歐姆定律適用范圍究竟是金屬和電解質(zhì)溶液還是線性元件?小燈泡是金屬,又是非線性元件,究竟是否滿足歐姆定律?
[導(dǎo)體的伏安特性曲線 在實際應(yīng)用中,常用縱坐標表示電流I、橫坐標表示電壓U,這樣畫出的I-U圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。對于金屬導(dǎo)體,在溫度沒有顯著變化時,電阻幾乎是不變的(不隨電流、電壓改變),它的伏安特性曲線是一條直線,具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫做線性元件。圖2.3-2中導(dǎo)體A、B的伏安特性曲線如圖2.3-3所示。
歐姆定律是個實驗定律,實驗中用的都是金屬導(dǎo)體。這個結(jié)論對其他導(dǎo)體是否適用,仍然需要實驗的檢驗。實驗表明,除金屬外,歐姆定律對電解質(zhì)溶液也適用,但對氣態(tài)導(dǎo)體(如日光燈管、霓虹燈管中的氣體)和半導(dǎo)體元件并不適用。也就是說,在這些情況下電流與電壓不成正比,這類電學(xué)元件叫做非線性元件。]
1 歐姆定律的由來
1826年4月,德國物理學(xué)家歐姆《由伽伐尼電力產(chǎn)生的電現(xiàn)象的理論》,提出歐姆定律:在同一電路中,通過某段導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比。歐姆實驗中用八根粗細相同、長度不同的板狀銅絲分別接入電路,推導(dǎo)出 ,其中s為金屬導(dǎo)線的橫截面積,k為電導(dǎo)率,l為導(dǎo)線的長度,x為通過導(dǎo)線l的電流強度,a為導(dǎo)線兩端的電勢差[2]。當(dāng)時只有電導(dǎo)率的概念,后來歐姆又提出 為導(dǎo)體的電阻,并將歐姆定律表述為“導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,跟導(dǎo)體的電阻R成反比。”
關(guān)于歐姆定律的m用范圍,一直存在爭議,筆者認為可以從不同角度進行陳述。
2 歐姆定律的適用范圍
2.1 從導(dǎo)電材料看適用范圍
歐姆當(dāng)年通過對金屬導(dǎo)體研究得出歐姆定律,后來實驗得出歐姆定律也適用于電解質(zhì)溶液,但不適用于氣體導(dǎo)電和半導(dǎo)體元件。
從微觀角度分析金屬導(dǎo)體中的電流問題,金屬導(dǎo)體中的自由電子無規(guī)則熱運動的速度矢量平均為零,不能形成電流。有外電場時,自由電子在電場力的作用下定向移動,定向漂移形成電流,定向漂移速度的平均值稱為漂移速度。電子在電場力作用下加速運動,與金屬晶格碰撞后向各個方向運動的可能性都有,因此失去定向運動的特征,又回歸無規(guī)則運動,在電場力的作用下再做定向漂移。如果在一段長為L、橫截面積為S的長直導(dǎo)線,兩端加上電壓U,自由電子相繼兩次碰撞的間隔有長有短,設(shè)平均時間為τ,則自由電子在下次碰撞前的定向移動為勻加速運動,
2.2 從能量轉(zhuǎn)化看適用范圍
在純電阻電路中,導(dǎo)體消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為電熱,由UIt=I2Rt,得出 在非純電阻電路中,導(dǎo)體消耗的電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,其余部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能(機械能、化學(xué)能等), 因此,歐姆定律適用于純電阻電路,不適用于非純電阻電路。
金屬導(dǎo)體通電,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,是純電阻元件,滿足歐姆定律。小燈泡通電后,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,燈絲溫度升高導(dǎo)致發(fā)光,部分內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為光能,因此小燈泡也是純電阻,滿足歐姆定律。電解質(zhì)溶液,在不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,也遵守歐姆定律。氣體導(dǎo)電是因為氣體分子在其他因素(宇宙射線或高電壓等條件)作用下,產(chǎn)生電離,能量轉(zhuǎn)化情況復(fù)雜,不滿足歐姆定律。半導(dǎo)體通電時內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng),電能少量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,不滿足歐姆定律。電動機通電但轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動時電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,遵從歐姆定律;轉(zhuǎn)動時,電能主要轉(zhuǎn)化為機械能,少量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,為非純電阻元件,也不滿足歐姆定律。
2.3 從I-U圖線看適用范圍
線性元件指一個量與另一個量按比例、成直線關(guān)系,非線性元件指兩個量不按比例、不成直線的關(guān)系。在電流與電壓關(guān)系問題上,線性元件阻值保持不變,非線性元件的阻值隨外界情況的變化而改變,在求解含有非線性元件的電路問題時通常借助其I-U圖像。
從 知導(dǎo)體的電阻與自由電子連續(xù)兩次碰撞的平均時間有關(guān),自由電子和晶格碰撞將動能傳遞給金屬離子,導(dǎo)致金屬離子的熱運動加劇,產(chǎn)生電熱。由 知導(dǎo)體的溫度升高,τ減小,電阻增大。因此,導(dǎo)體的電阻不可能穩(wěn)定不變。當(dāng)金屬導(dǎo)體的溫度沒有顯著變化時,伏安特性曲線是直線,滿足“電阻不變時,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比”。理想的線性元件是不存在的,溫度降低時,金屬導(dǎo)體的電阻減小,當(dāng)溫度接近絕對零度時,電阻幾乎為零。小燈泡的伏安特性曲線是曲線,是非線性元件,當(dāng)燈泡電阻變化時,仍有I、U、R瞬時對應(yīng),滿足歐姆定律 如同滑動變阻器電阻變化時也滿足歐姆定律[3]。
2.4 結(jié)論
綜上所述,從導(dǎo)電材料的角度看,歐姆定律適用于金屬和電解質(zhì)溶液(無化學(xué)反應(yīng));從能量轉(zhuǎn)化的角度看,歐姆定律適用于純電阻元件。對于線性元件,電阻保持不變,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,歐姆定律適用。從物理學(xué)史推想,歐姆當(dāng)年用八根不同銅絲進行實驗,應(yīng)該是研究了電壓保持不變時,電流與電阻的關(guān)系,以及電阻保持不變時,電流與電壓的關(guān)系。雖然都是非線性元件,小燈泡是金屬材料,是純電阻元件,滿足歐姆定律,二極管是半導(dǎo)體材料,卻不滿足歐姆定律。因此,線性非線性不能作為歐姆定律是否適用的標準。
3 教材編寫建議
“有了電阻的概念,我們可以把電壓、電流、電阻的關(guān)系寫成 上式可以表述為:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,跟導(dǎo)體的電阻R成反比。這就是我們在初中學(xué)過的歐姆定律。”[1]筆者以為,歐姆定律的內(nèi)容是 這個表達式最重要的意義是明確了電流、電壓、電阻三個量的關(guān)系,而不是其中的正比關(guān)系和反比關(guān)系,教材沒必要對歐姆定律進行正比反比的表述。
“實驗表明,除金屬外,歐姆定律對電解質(zhì)溶液也適用,但對氣態(tài)導(dǎo)體(如日光燈管、霓虹燈管中的氣體)和半導(dǎo)體元件并不適用。”教材已明確歐姆定律的適用范圍,建議教材將線性元件和非線性元件的概念與歐姆定律的適用范圍分開,同時明確線性、非線性不能作為歐姆定律是否適用的標準。
參考文獻:
[1]普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1[M].北京:人民教育出版社,2010.
《閉合電路歐姆定律》是高中物理電學(xué)部分中各種電路的基礎(chǔ)內(nèi)容,同時也是高中物理電路部分的重點內(nèi)容,深刻理解并掌握本節(jié)內(nèi)容對今后電路學(xué)習(xí)具有極大的幫助。在高中物理課堂教學(xué)活動開展中,為了有效提高《閉合電路歐姆定律》教學(xué)設(shè)計的有效性,下面本文首先簡單分析了《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標,并在此基礎(chǔ)上提出創(chuàng)設(shè)“問題情境”的教學(xué)設(shè)計為方法的課堂教學(xué)實踐,以供參考。
高中物理《閉合電路歐姆定律》教學(xué)主要是圍繞定律的推導(dǎo)和定律的應(yīng)用這兩個問題展開的。教材在設(shè)計中意在從能量守恒的觀點推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律,從理論上推出路端電壓隨外電阻變化規(guī)律及斷路短路現(xiàn)象,將實驗放在學(xué)生思考與討論之中。為了有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,我們特提出在《閉合電路歐姆定律》教學(xué)中創(chuàng)設(shè)“問題情境”的教學(xué)設(shè)計。
1.《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標分析
《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標主要有以下幾個方面:一是,經(jīng)進閉合電路歐姆定律的理論推導(dǎo)過程,體驗?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的具體應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生推理能力;二是,了解路端電壓與電流的U-I圖像,培養(yǎng)學(xué)生利用圖像方法分析電學(xué)問題的能力;三是,通過路端電壓與負載的關(guān)系實驗,培養(yǎng)學(xué)生利用實驗探究物理規(guī)律的科學(xué)思路和方法;四是,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(xué)生運用物理知識解決實際問題的能力。高中物理《閉合電路歐姆定律》教學(xué)主要是圍繞定律的推導(dǎo)和定律的應(yīng)用這兩個問題展開的,其中涉及到了“電動勢和內(nèi)阻”、“用電勢推導(dǎo)電壓關(guān)系”、“焦耳定律”以及“歐姆定律”等諸多內(nèi)容,這些內(nèi)容之間具有一定的聯(lián)系, 只要能夠為其構(gòu)建一個完善的體系,將這些知識有機的結(jié)合起來,就能夠得出閉合電路的歐姆定律。以建構(gòu)主義教學(xué)思想為基礎(chǔ),采用創(chuàng)設(shè)“問題情境”的教學(xué)設(shè)計,對于提高課堂教學(xué)有效性具有積極意義。
2.創(chuàng)設(shè)“問題情境”的教學(xué)設(shè)計具體實踐
首先,通過問題的提出激發(fā)學(xué)生的求知欲。例如:將一個小燈泡接在已充電的電容器兩極,另一個小燈泡在干電池兩端,會觀察到什么現(xiàn)象?并展示生活中的一些電源,演示手搖發(fā)電機使小燈泡發(fā)光和利用紐扣電池發(fā)聲的音樂卡片實驗,使學(xué)生進行思考這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。通過觀察學(xué)生會發(fā)現(xiàn)手搖發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)化成電能的過程,停止搖動就沒有電能,燈泡就不會亮,而干電池、蓄電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能,其化學(xué)能能夠為干電池提供持續(xù)供電的功能,因此小燈泡能夠持續(xù)發(fā)光。然后教師再在這個基礎(chǔ)上提出問題:什么是電源的電動勢?之后指出電源電動勢的概念,幫助學(xué)生認識電源的正負極,并畫出等效的電路圖,利用學(xué)生已知的知識,如電勢相當(dāng)于高度,電勢差則相當(dāng)于高度差,這樣學(xué)生就能夠很好的對電勢差以及電源電動勢的內(nèi)電壓和外電壓等概念進行理解了。
其次,在教學(xué)中可采用類比、啟發(fā)、多媒體等多種方法進行教學(xué)。教師在課堂教學(xué)匯總可借助于多媒體播放flash課件, 借助于升降機舉起的高度差或者兒童滑梯兩端的高度差,幫助學(xué)生更好的理解電源電動勢。另外還可以從能量的角度引導(dǎo)學(xué)生對其進行理解,例如小花去買衣服,共有100元,其中10元用于打車,90元用于買衣服,在這里,100元就相當(dāng)于電源的電動勢,車費相當(dāng)于內(nèi)電壓(必要的無用功),買衣服的費用就相當(dāng)于外電壓(有用功),從而使學(xué)生掌握內(nèi)外電壓的本質(zhì)屬性。
最后,要通過實驗來引導(dǎo)學(xué)生進行探究。物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué),觀察和實驗是提出問題的基礎(chǔ),在實驗教學(xué)中應(yīng)鼓勵學(xué)生觀察要細致人微,要善于從實驗中發(fā)現(xiàn)問題,直觀、形象的實驗現(xiàn)象能激發(fā)學(xué)生思考。可以讓學(xué)生通過實驗來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,再從理論上進行分析。然后演示電動勢分別為3V和9V(舊)的電源向一個燈泡供電實驗,引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,讓學(xué)習(xí)進行討論,解釋現(xiàn)象原因。通過這種方式能夠讓學(xué)生很容易就明白流過燈泡的實際電流不僅與電源的電動勢有關(guān),還與電路中的總電阻有關(guān),從而順理成章的得出閉合電路歐姆定律,完成課堂教學(xué)任務(wù)。
3.總結(jié)語
一.明確復(fù)習(xí)目標,形成知識網(wǎng)絡(luò)。
既然是復(fù)習(xí),學(xué)生對每一部分的知識還都是有一定的認識的。所以我們在明確復(fù)習(xí)目標時,學(xué)生并不會覺得空洞,而會幫著他們知識系統(tǒng)化,這也是新課與復(fù)習(xí)課的不同之處。我們不僅要有一個知識板塊的目標,還要有每一節(jié)的目標。讓學(xué)生做到心中有數(shù)。
案例:電學(xué)部分的復(fù)習(xí)目標
1.電流、電壓、電阻及電流表、電壓表的使用。
2.串、并電路的特點及規(guī)律
3.歐姆定律及應(yīng)用
4.電壓表、電流表示數(shù)變化問題和電路故障分析專題
5.測電阻(定值電阻、小燈泡燈絲電阻、及簡單的單表測量)
6.電功率
7.家庭電路、安全用電
8.電與磁
二.讓學(xué)生成為課堂的主體
課堂是學(xué)生的課堂,學(xué)生是課堂的主體,而老師是課堂的主導(dǎo)。我們要騰出時間和空間,讓學(xué)生去說、去做。像原來的“教學(xué)目標”,而今要改成“學(xué)習(xí)目標”,也許兩者的內(nèi)容沒有發(fā)生改變,但是卻體現(xiàn)出了教學(xué)理念的改變,課堂主人的改變。
說一個我的親身經(jīng)歷。幾年前,我教的三個班成績一直不太好,我就很郁悶,有一次向史校長請教,我還憤憤不平,我說“我教的很好呀,我已經(jīng)講的相當(dāng)?shù)轿涣耍趺淳蛯W(xué)不會呢?”,史校長說:“這個我信,但是你更應(yīng)該看學(xué)生學(xué)的是不是很到位”。這句話讓我思考了很久,在物理復(fù)習(xí)課上,我們應(yīng)該關(guān)注“教”,但是我們更應(yīng)該關(guān)注“學(xué)”。觀念的改變才能促進課堂的改變。
案例:歐姆定律及應(yīng)用課堂設(shè)計
本節(jié)課共分四部分:
1.熟悉串、并電路的規(guī)律2.理解歐姆定律
3.歐姆定律的應(yīng)用4.拓展延伸
設(shè)計思路:
1.串、并聯(lián)電路規(guī)律:
熟悉串、并聯(lián)電路規(guī)律是利用歐姆定律解題的基礎(chǔ)。需要再次強化。
具體操作:
⑴和學(xué)生一起復(fù)習(xí)串、并聯(lián)電路的規(guī)律。
⑵學(xué)生完成針對性練習(xí)。
⑶同桌交換對改。(要求:語言必須準確)
⑷找學(xué)生說出自己的錯誤之處。
2.理解歐姆定律
歐姆定律就是要研究電流、電壓、電阻這三個物理量的關(guān)系。通過兩個實驗完成研究: ⑴探究電流與電壓的關(guān)系。 ⑵探究電流與電阻的關(guān)系。
具體操作:
⑴和學(xué)生一起理解歐姆定律。
⑵學(xué)生完成針對性習(xí)題。
(兩個實驗探究題:①探究電流與電阻的關(guān)系(2007年第21題)。
②探究電流與電壓的關(guān)系。)
目的:讓學(xué)生覺得,聽了老師的分析立即就可以輕松做題,提高課堂的吸引力。讓學(xué)生樂于參與到課堂中。
3.歐姆定律的應(yīng)用
應(yīng)用歐姆定律完成簡單計算是河南中考填空題的經(jīng)典題型。從2005—2012年間,只有2011年沒有出現(xiàn)此題型。所以,幾乎是確定要考的題型。
具體操作:
⑴學(xué)生完成針對性練習(xí)題。
⑵和學(xué)生一起總結(jié)解題思路、方法。
目的:學(xué)生不僅得到了解題方法,也讓學(xué)生學(xué)會了反思,學(xué)會了總結(jié)。正所謂授之以魚,不如授之以漁。
4.拓展延伸
讓學(xué)生搶答兩道與本節(jié)課密切相關(guān)但有一定難度的題目。對于最先完成題目的學(xué)生予以表揚或簡單的獎勵。
目的:給好學(xué)生展示的機會。復(fù)習(xí)時,我們需要照顧到成績一般的學(xué)生,所以強調(diào)基礎(chǔ),但是這樣又會“傷害”到好學(xué)生,他們會覺得沒意思。該環(huán)節(jié)給他們以展示自己的機會,同時解決該部分的難點,完成知識的拓展。
三.課堂中強調(diào)做題規(guī)范,不要讓做題規(guī)范變成一句口號。
第一種,學(xué)生觀看視頻
這種教學(xué)法是教師將歐姆定律的探究過程在課前以邊講邊操作的方式制作成錄像,然后在上課時直接播放給學(xué)生看.教師在上課時不需要做任何講解,一直等到實驗數(shù)據(jù)分析、歸納得出歐姆定律以后再進行課堂訓(xùn)練,以幫助學(xué)生理解歐姆定律的意義,學(xué)會用歐姆定律進行簡單的計算.
第二種,學(xué)生瀏覽課件
這種方法是教師將教學(xué)內(nèi)容制作成幻燈片,如實驗題目、實驗方法、實驗電路圖、電路連接注意點、用實物連接電路、通過滑動變阻器的調(diào)節(jié)對電壓與電阻進行控制、實驗數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)閱讀分析、歐姆定律的文字描述、公式、單位等等.在課堂上,教師邊講解邊放幻燈片,學(xué)生則合著老師的講解進行觀察、思考、分析、歸納與記憶.在歐姆定律得出以后,同樣進行課堂訓(xùn)練,以鞏固知識,加深理解.
第三種,學(xué)生實驗探究
這種方法是教師上課時先通過演示實驗啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想與假設(shè),然后再引導(dǎo)學(xué)生思考實驗研究方法,幫助學(xué)生討論、設(shè)計與制訂實驗計劃、分組進行實驗探究,記錄、分析、歸納實驗結(jié)論,再在此基礎(chǔ)上對實驗誤差進行評估與交流等等.具體過程如下:
第一步,教師在演示電路板上用導(dǎo)線將干電池組、開關(guān)、小燈泡連接成一簡單的電路,閉合開關(guān)小燈泡發(fā)光后,啟發(fā)學(xué)生思考討論,要想改變小燈泡的亮度可怎么做?有幾種方法?當(dāng)學(xué)生討論回答出改變電池節(jié)數(shù)和用滑動變阻器串聯(lián)移動滑片兩種方法時,再引導(dǎo)學(xué)生明確燈泡亮度的變化是由于燈泡電壓的變化使得通過燈泡的電流發(fā)生了變化,從而啟發(fā)學(xué)生提出通過燈泡的電流與電壓有關(guān)的猜想與假設(shè).
第二步,移去變阻器,在上述簡單電路中并聯(lián)接入另一只不同規(guī)格的燈泡,閉合開關(guān),引導(dǎo)學(xué)生觀察兩燈泡亮度的不同,思考討論燈泡并聯(lián)電壓相同,兩燈泡電阻的不同使得通過燈泡的電流不同,從而引起燈泡亮度不同,在此基礎(chǔ)上啟發(fā)學(xué)生提出通過燈泡的電流與電阻有關(guān)的猜想與假設(shè).
第三步,當(dāng)學(xué)生得出電流與電壓和電阻有關(guān)的猜想后,教師引導(dǎo)學(xué)生討論實驗探究方法、規(guī)劃實驗方案、設(shè)計實驗電路圖、畫出實驗記錄表格.
第四步,分組進行探究與實驗、記錄實驗數(shù)據(jù)、分析討論與歸納實驗結(jié)論,引導(dǎo)學(xué)生在坐標紙上將研究電流與電壓關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)用描點的方法作圖,驗證電流與電壓的正比關(guān)系.
第五步,在實驗結(jié)論得出后,介紹歐姆定律及其公式表達形式,討論各物理量單位的使用,對各小組實驗進行評估,分析誤差和錯誤產(chǎn)生的原因.
第六步,討論歐姆定律變換公式及其物理意義,利用歐姆定律及變換公式進行簡單的計算.
以上三種教學(xué)方案中,第一種方案是老師在課前要進行實驗操作錄像并作配音講解;第二種方案是老師只要從網(wǎng)上下載課件并稍作修改即可;第三種方案是老師在課前要準備演示及分組實驗器材.第一種和第二種教學(xué)方案中,學(xué)生在課堂上主要是在老師放錄像和課件時認真地聽講、觀察、思考和記憶,這是一種接受式學(xué)習(xí)方式.而第三種教學(xué)方案中,學(xué)生在老師的引導(dǎo)下自主發(fā)現(xiàn)并提出問題、進行猜想與假設(shè),自行制訂實驗規(guī)劃、設(shè)計實驗電路圖,小組合作實驗探究,師生共同討論、歸納建構(gòu)物理知識,這是一種以生為本的體驗式的學(xué)習(xí)方式.前兩種與后一種在落實課程目標和促進學(xué)生發(fā)展等方面有著明顯的差別.我們可以從《歐姆定律》這節(jié)課的教學(xué)目標進行分析:
教育部2011年新版義務(wù)教育物理課程標準將歐姆定律的實驗探究由原來的教師演示實驗改成了學(xué)生必做的實驗.根據(jù)新課標,《歐姆定律》一課的教學(xué)目標大致有以下幾個方面:
1.知識與技能目標:
(1)理解歐姆定律及其變換公式的物理意義,能初步運用歐姆定律計算有關(guān)問題.
(2)學(xué)會同時使用電流表和電壓表測量一段導(dǎo)體兩端的電壓和其中的電流.
(3) 進一步體會用圖像法研究物理問題的優(yōu)越性.
2.過程與方法目標
(1)通過實驗探究電流、電壓、電阻的關(guān)系,會用滑動變阻器改變部分電路兩端的電壓.
(2) 提高學(xué)生依據(jù)實驗事實,分析、探索、歸納問題的能力,知道通過實驗總結(jié)物理規(guī)律的研究方法.
3. 情感態(tài)度與價值觀目標
介紹歐姆的故事,增進學(xué)生熱愛科學(xué)、追求科學(xué)、獻身科學(xué)的學(xué)習(xí)熱情.重視學(xué)生對物理規(guī)律的客觀性、普遍性和科學(xué)性的認識,注意學(xué)生科學(xué)世界觀的形成.
教師如果采用前兩種多媒體教學(xué)方案替代第三種學(xué)生實驗探究教學(xué)方案,就會改變多媒體教學(xué)輔地位,違背教學(xué)規(guī)律,弱化教學(xué)效果.
首先,不恰當(dāng)?shù)厥褂枚嗝襟w教學(xué)手段,會抑制學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,難以調(diào)動學(xué)生主體的積極性,從而影響教學(xué)效果.
夸美紐斯說過:“興趣是創(chuàng)造一個樂觀與光明的教學(xué)環(huán)境的主要途徑之一.”興趣作為誘發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機的重要因素,在物理教學(xué)中主要是靠教師引導(dǎo)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象、動手做各種實驗來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的.雖然第一、第二種教學(xué)方案中的光、聲、像等信息作用于學(xué)生感官,以直覺形象也能激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,但由于是人為的錄制、合成的,學(xué)生沒有身臨其境、親自動手,就很難體會到電壓、電阻對電流的影響.即使通過多媒體教學(xué)展示了實驗過程,一部分學(xué)生會認為這是由老師設(shè)計制作好的,缺乏可信性.因此,當(dāng)老師向?qū)W生介紹歐姆的故事時,學(xué)生就難以體會到科學(xué)家探索知識的艱苦與辛勞、成功與快樂,學(xué)生的科學(xué)世界觀就難以形成.
我們都有這樣的體會:電腦電視上歌舞銀屏再精彩,也還抵不住到劇院看現(xiàn)場演出,哪怕是一般的演出也會讓人感到很興奮.這是什么原因?這就是人們普遍具有的一種強烈的“參與”意識.卡拉OK的流行不就是人們這種參與意識的外在體現(xiàn)嗎?因此用錄像投影來代替做實驗,往往會抑制學(xué)生具有的人類天性――“參與”意識,甚至?xí)寣W(xué)生對科學(xué)知識的形成產(chǎn)生懷疑,學(xué)習(xí)興趣就此會大打折扣,主體的積極性很難被調(diào)動起來,從而影響教學(xué)效果.
其次,不恰當(dāng)?shù)剡\用多媒體教學(xué)手段取代相關(guān)的實驗,會違背學(xué)生的認知規(guī)律.
物理學(xué)家牛頓認為:“科學(xué)研究離不開實驗,應(yīng)在實驗的基礎(chǔ)上,運用歸納的方法總結(jié)規(guī)律,進而建立起理論.”這也是哲學(xué)中由實踐到理論、由感性認識到理性認識過渡的普遍規(guī)律.現(xiàn)行中學(xué)物理教材也正是遵循這一規(guī)律而編寫的.然而在教學(xué)中,如果違背學(xué)生的認知規(guī)律,不恰當(dāng)?shù)赜枚嗝襟w教學(xué)手段去取代實驗,必然會導(dǎo)致事與愿違的結(jié)果.實踐證明:實驗是學(xué)生認識過程的起點,通過實驗有助于學(xué)生將感性認識上升到理性認識的高度,同時還可以使學(xué)生在反復(fù)的實踐中加深對所學(xué)知識的理解.第一、第二種教學(xué)方案雖然通過多媒體教學(xué)方式也能反映實驗過程,但這個過程不是學(xué)生自己動手做的,缺乏實踐體驗,因此就沒有感性認識,電流與電壓、電阻之間關(guān)系的結(jié)論就不能由學(xué)生自主建構(gòu).
再次,以多媒體教學(xué)手段取代物理實驗,會影響學(xué)生實驗技能和各種能力的發(fā)展,不利于學(xué)生學(xué)習(xí)情感、態(tài)度、價值觀的培養(yǎng).
教材本身給了解決物理計算題解題步驟.
(1)畫出電路圖;先識別電路,在圖上標出已知量,未知量(如是動態(tài)電路則需畫兩個或三個電路圖)
(2)列出已知條件和所求量;
(3)利用歐姆定律求解;(先公式,再代入,再計算;若是動態(tài)電路可列方程或方程組.)
解題時應(yīng)按例題格式書寫.
例 一只小燈泡額定電壓為3 V,電阻為10 Ω,現(xiàn)將其接入電壓為4.5 V的電路中,為了使小燈泡正常發(fā)光,要串聯(lián)一個多大的電阻?
已知:小燈泡的電阻UL=3 V,電阻RL=10 Ω,總電壓U=4.5 V.
求:串聯(lián)電阻Rx.
1.(2007年安徽)可以用圖2的電路圖測量未知電阻Rx的阻值.調(diào)節(jié)電路,當(dāng)電壓表示數(shù)U為14.0 V時,電流表的示數(shù)為0.40 A.
(1)計算Rx的阻值;
(2)實際上,電流表是有電阻的,如果考慮到電流表的電阻值RA為0.5 Ω,計算這時待測電阻Rx′的阻值.
2.(2008年安徽)干電池是實驗經(jīng)常使用的電源,它除了有穩(wěn)定的電壓外,本身也具有一定的電阻.實際使用時,可以把干電池看成一個理想的電源(即電阻為零)和一個電阻串聯(lián)組成,如圖3(a)所示.用圖3(b)所示的電路可以測量出一個實際電源的電阻值.圖中R=14 Ω,開關(guān)S閉合時;電流表的讀數(shù)I=0.2 A;已知電源電壓U=3 V,求電源電阻r的大小.
3.(2009年安徽)常用的電壓表由小量程的電流表G改裝而成.電流表G也是一個電阻,同樣遵從歐姆定律.圖4甲是一個量程為0~3 mA的電流表G,當(dāng)有電流通過時,電流可以從刻度盤上讀出,這時G的兩接線柱之間具有一定的電壓.因此,電流表G實際上也可以當(dāng)成一個小量程的電壓表.已知該電流表的電阻為Rg=10 Ω.
(1)若將這個電流表當(dāng)成電壓表使用,則刻度盤上最大刻度3 mA處應(yīng)該標多大的電壓值?
(2)如圖4乙所示,若將該電流表串聯(lián)一個定值電阻R后,使通過G的電流為3 mA時,A、B 之間的電壓等于3 V,這樣A、B之間(虛線框內(nèi))就相當(dāng)于一個量程為0~3 V的電壓表(圖4丙),求串聯(lián)的定值電阻R的大小.
4.(2010年安徽)實際的電源都有一定的電阻,如干電池,需要用它的電壓U 和電阻r兩個物理量來描述它.實際計算過程中,可以把它看成是由一個電壓為U、電阻為0的理想電源與一個電阻值為r的電阻串聯(lián)而成,如圖5甲所示.
在圖5乙中R1=14 Ω,R2=9 Ω.當(dāng)只閉合S1時,電流表讀數(shù)I1=0.2 A;當(dāng)只閉合S2時,電流表讀數(shù)I2=0.3 A,把電源按圖甲中的等效方法處理.求電源的電壓U和電阻r.
5.(2011年安徽)實驗室有一種小量程的電流表叫毫安表,用符號mA表示,進行某些測量時,其電阻不可忽略.在電路中,可以把毫安表看成一個定值電阻,通過它的電流可以從表盤上讀出.利用圖示電路可以測量一個毫安表的電阻,電源的電阻不計,R1=140 Ω,R2=60 Ω.當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時,毫安表的讀數(shù)為6 mA;當(dāng)S1、S2均閉合時,毫安表的讀數(shù)為8 mA.求毫安表的電阻RA和電源的電壓U.
6.(2012年安徽)有一種裝飾用的小彩燈,如圖7(a)所示,它的內(nèi)部是由一個定值電阻與燈絲并聯(lián)而成,等效電路如圖7(b)所示.已知燈絲的電阻R1=10 Ω,定值電阻R2=1000 Ω.
(1)求這個小彩燈的電阻.(結(jié)果保留一位小數(shù))
(2)若將一個小彩燈接在電壓為1.5 V的電源兩端,求通過燈絲R1的電流大小.
(3)如圖7(c)所示,將數(shù)十個小彩燈串聯(lián)后接在電壓為U的電源兩端,均正常發(fā)光(圖中只畫出3個,其他未畫出).若其中一個燈的燈絲斷了,其他小彩燈的亮度如何變化?寫出你的判斷依據(jù).
(1)求電路中的電流大小.
(2)求待測電阻Rx的阻值.
多年來我一直從事物理教育工作,我認為讓學(xué)生學(xué)好物理并不是最終目的,讓學(xué)生喜歡上物理才是關(guān)鍵;高分不是關(guān)鍵,高能才是目的。這些年我一直致力于培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生,并努力探索培養(yǎng)物理優(yōu)秀學(xué)生的一些定性的規(guī)律性的東西。目前一些學(xué)生家長及學(xué)校老師認為要培養(yǎng)優(yōu)秀的學(xué)生,主要靠的是個別輔導(dǎo)及課外小組的研究活動,與課堂教學(xué)并無多大關(guān)系。我認為這種觀點是片面的。實際上一切的研究活動都是以課堂教學(xué)為基礎(chǔ)的,所以對于課堂教學(xué)教師一定要盡心盡力做到最好。比如學(xué)生學(xué)習(xí)物理的時候,首先接觸到的就是物理定律,所以我們一定要首先搞好物理定律的教學(xué)。物理定律是我們以后做題、實驗、推理的主要依據(jù)。教學(xué)物理定律,不能只是簡單地依靠課本,課本上的知識往往比較注重結(jié)果,每一個物理定律的成立都有著一個復(fù)雜而漫長的過程。我們應(yīng)該多講解一些這個定律成立的路程,以及成立的依據(jù),這樣學(xué)生們會覺得這一個物理定律是活生生的,掌握和應(yīng)用起來都會更加得心應(yīng)手。學(xué)生掌握了這一物理定律就可以自如運用,能夠在實驗與試題中應(yīng)用以后,我們就要引導(dǎo)學(xué)生思索這一物理定律之所以成功的原因。它之所以能夠確立起來,其中一定有著恰當(dāng)?shù)乃季S和推理方式,還有比較合理科學(xué)的探究方式,這種探究精神的學(xué)習(xí)才是最為重要的,才是物理學(xué)科教研活動中最重要的東西。這可以說是物理教學(xué)甚至是一切的學(xué)習(xí)活動中最根本的東西。
比如學(xué)生在學(xué)習(xí)電學(xué)當(dāng)中最著名的歐姆定律這一物理定律時,預(yù)習(xí)以后會覺得歐姆定律非常簡單,僅僅認為就是研究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓之間的關(guān)系而已,沒有什么困難,不就是運用一定的實驗器材,電壓表電流表可變電阻器、電源、導(dǎo)線若干、連接一個恰當(dāng)?shù)碾娐肪涂梢粤藛幔慨?dāng)然以一個現(xiàn)代的學(xué)生看一切都在情理之中,沒有非議。可是我給他們的講解是,在歐姆那個時代,不但沒有電流表、電壓表之類的儀器,而且連電壓、電流、電阻的定義和單位都沒有,歐姆在當(dāng)時面臨的困難是我們無法想象的。他到底是通過什么樣的方式,經(jīng)過什么樣的思索獲得這一物理定律的呢?這個時候?qū)W生的興趣就被調(diào)動起來了。在學(xué)習(xí)歐姆定律誕生的過程時,我通過電腦多媒體教室等先進的教學(xué)設(shè)施,大量搜集演示各種可能的實驗過程。在最后階段我根據(jù)歐姆的實驗方式,簡單介紹了可以用圖線探究新規(guī)律的方式。其實物理定律的教學(xué)與學(xué)習(xí)并不是我們想象的那么簡單的,如果記住物理定律只是學(xué)會了皮毛而已,能夠運用也只不過是為了取得高分,我們一定要讓學(xué)生們學(xué)會思考、學(xué)會探究,這種學(xué)習(xí)精神是物理學(xué)習(xí)中最為寶貴的,有了這種探究精神就可以不斷探索大自然的奧秘。
我聽過這樣一個笑話:有一位老師在參觀一所美國的學(xué)校以后對校長說:能否給我們一套你們的教材,以便我進一步了解美國課程的情況。當(dāng)時校長很為難,沒有馬上回答。那位老師覺得這校長挺小氣的,幾本教材還舍不得。可是過了兩個星期,那校長突然打來電話說:“教材給你搞到了,馬上送去。”結(jié)果來的是一個貨運卡車,一共10大箱教材———從出版社直接運來的。里面不僅有學(xué)生和教師用書,還有光盤和圖片等。這時,這位老師才知道為什么那位校長當(dāng)時沒有馬上答應(yīng)。原來對于美國教師而言,一套教材意味著所有的教學(xué)用書和教學(xué)輔助資料。這是價值上千美元的財產(chǎn),沒準兒經(jīng)過學(xué)區(qū)董事會決議才能定。由此可以看出,我國的教育和美國的教育確實有很大區(qū)別,單單從觀念上來說也是有很大不同的。我們在備課的過程中,一定要把眼光放寬一些,深挖教學(xué)資源的潛力,運用優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源、參考補充。不能僅僅依靠一本教科書和教材,否則太狹隘、太片面。要想讓學(xué)生學(xué)好,我們一定要多參考多學(xué)習(xí),一定要讓學(xué)生學(xué)好物理,學(xué)會探究性學(xué)習(xí)。
掌握了非常重要的物理定律之后,我們可以運用定律進行做題和實驗探究活動。我們還要注重例題教學(xué),開拓學(xué)生的思路,讓學(xué)生們多多思考,多想解題方法。我們在上例題課的時候,要在重點題型上多做分析,在學(xué)生悟不出、想不出的時候,要在物理模型物理原理上多做分析下工夫,教給學(xué)生針對研究的問題應(yīng)用物理模型和實驗解決。
學(xué)習(xí)一定的物理知識做題、應(yīng)考只是簡單片面地學(xué)習(xí),盡管這是非常實用的,是學(xué)生們在求學(xué)路上重視的,但是教師一定不能這樣,不能把應(yīng)考作為目的,而要讓學(xué)生們愛上物理,具有探索物理教育的濃厚興趣,對探索過程掌握一定的思維方式與探究方法。這是一個充滿樂趣的學(xué)習(xí)過程,興趣是最好的老師,有了興趣,學(xué)生都會學(xué)好物理。
【關(guān)鍵詞】初中物理;教學(xué)方式;研究
物理作為初中生必學(xué)的自然學(xué)科,有著其自身獨特的科學(xué)性,物理課程給學(xué)生提供了了解自然規(guī)律的平臺,并且通過物理課程的學(xué)習(xí)還可以增加學(xué)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(xué)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(xué)性,使學(xué)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(xué)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(xué)們簡單的傳授課本上的知識,忽略了課堂的靈活性,導(dǎo)致初中物理的教學(xué)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(yīng)該在物理教學(xué)的課堂中嘗試新的教學(xué)方法。
1.結(jié)合案例分析物理教學(xué)中存在的一些問題
1.1案例一——力學(xué)
力學(xué)是初中物理課程中最基本的章節(jié),它是帶領(lǐng)學(xué)生走進物理世界的開篇之章,因此力學(xué)知識授課的好壞直接影響到學(xué)生對這門課程的認識,也會奠定學(xué)生們對物理印象基礎(chǔ)。在我國幾乎所有課程的教學(xué)模式都是以老師講課為主,學(xué)生聽課為輔,物理老師在講授力學(xué)這一章時也是這樣,缺乏和學(xué)生的交流,由于學(xué)生在課堂上發(fā)揮不了主體作用,并且物理是一門相當(dāng)乏味的自然科學(xué)學(xué)科,因此,許多學(xué)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(xué)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(xué)者對物理課程的印象以及日后對學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)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(dǎo)致了許多學(xué)生在學(xué)習(xí)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(xué)的效果很不理想,教學(xué)任務(wù)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(xué)生走入物理世界最直接、最有效的方法,然而由于教學(xué)資金的缺乏,許多初中學(xué)校根本就沒有開設(shè)這一門課程,或者是開設(shè)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(xué)漏洞的出現(xiàn),損失了教育學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)實驗來演示,錯失了引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)知識的學(xué)習(xí)障礙
由于力學(xué)知識是物理課程最基本的入門知識,因此學(xué)好它對學(xué)好物理課程會打下良好的基礎(chǔ)。初中是一個人學(xué)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(xué)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(xué)生成為課堂的主體,允許學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)們演示等。
2.2學(xué)習(xí)歐姆定律的有效途徑
其實要想有效的學(xué)習(xí)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(shè)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(dǎo)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(xué)生,讓學(xué)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(xué)習(xí),實驗課是物理教學(xué)中的重點課程不能忽視。隨著科技的發(fā)達,多媒體教學(xué)方式也逐漸引入了物理教學(xué)的課堂,多媒體教學(xué)方式的實施,給學(xué)生們帶來了一種學(xué)習(xí)知識的新鮮感,PPT上鮮活的文字、圖片以及教學(xué)視頻等內(nèi)容增加了物理教學(xué)的趣味性,也增加了學(xué)生們對物理課程的興趣。因此在初中物理的教學(xué)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(xué)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(xué)的效果是完全不一樣的,因此,要改變教學(xué)方式還需要教師從自身尋找問題,好的教學(xué)效果需要學(xué)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(xué)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(xué)方式的改進,多媒體教學(xué)的方式逐漸走進了千千萬萬的大中小學(xué)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(yīng)該多安排一些實驗課程,讓同學(xué)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(xué)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(xué)案例與分析》.教學(xué)實踐,2012
[2]代衛(wèi)建.《初中物理教學(xué)中加強學(xué)生實驗探究技能的培養(yǎng)》.新課程·中學(xué),2010年9月8日
一、兩表的變化
例1 如圖1中電源電壓保持不變,R2為定值電阻。開關(guān)S閉合后,以下說法正確的是( )。
A. 滑片P向右移動,表A示數(shù)變小,表V示數(shù)變小
B. 滑片P向右移動,表A示數(shù)變大,表V示數(shù)變大
C. 滑片P向左移動,表A示數(shù)變小,表V示數(shù)變大
D. 滑片P向左移動,表A示數(shù)變大,表V示數(shù)變小
解析:滑片P向右移動時,滑動變阻器R1的阻值變大,電路中的總電阻變大,電源電壓不變,根據(jù)公式I=■可知,電路中的電流變小,R2的阻值不變,由U2=I2R2可知這時R2兩端的電壓變小。則電流表、電壓表的示數(shù)均變小。同理,若滑片P向左移動,電流表、電壓表的示數(shù)均變大。故正確選項為A。
答案:A
點撥:本題考查了同學(xué)們對電路電阻發(fā)生變化時,相應(yīng)電表示數(shù)變化對應(yīng)關(guān)系的掌握程度,并能熟練運用歐姆定律解決問題。這一考點是中考考查頻率最高的考點之一。電路中電表的示數(shù)變化問題主要有兩種類型:一類是由于開關(guān)的斷開或閉合,引起電路中各物理量的變化;另一類是由于變阻器滑片的移動,引起電路中各物理量的變化。這類問題的解題思路應(yīng)先認清電路的連接形式,然后分清電流表和電壓表在測誰的電流和電壓,再根據(jù)電路總電阻的變化,運用歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點,來分析電流表和電壓表示數(shù)的變化。
二、開關(guān)與電路變化
例2 如圖2 所示電路,電源電壓恒定不變,R1、R2為兩個定值電阻,其阻值不隨溫度變化。當(dāng)閉合開關(guān)S1,斷開開關(guān)S2、S3時,電流表的示數(shù)為3A;當(dāng)閉合開關(guān)S1和S2,斷開開關(guān)S3時,電流表的示數(shù)為5A;當(dāng)閉合開關(guān)S3,斷開S1、S2時,電路的總電阻為R3,則R1與R3之比為( ?搖)。
A. 5∶2?搖 B. 2∶5
C. 5∶3 D. 3∶5
解析:當(dāng)閉合開關(guān)S1,斷開開關(guān)S2、S3時,只有電阻R1接在電源的兩端,電流為3A,則R1=■;閉合開關(guān)S1和S2,斷開開關(guān)S3時,R1與R3并聯(lián),故通過R2的電流I2=I-I1=5A-3A=2A,R2=■=■。當(dāng)閉合開關(guān)S3,斷開S1、S2時,R1與R2串聯(lián),R3=R1+R2=■+■=■。所以R1 ∶ R3=■ ∶ ■=2 ∶ 5。
答案:B
點撥:開關(guān)在電路中的作用,除使整個電路接通或斷開外,還可以改變電路結(jié)構(gòu)和使部分電路形成短路。本題的三個開關(guān)處在不同狀態(tài)時,形成了三個不同的電路:①只有R1接在電路中;②R1與R2并聯(lián)接在電路中;③R1與R2串聯(lián)接在電路中。只有根據(jù)題意,認清電路結(jié)構(gòu),才能運用串、并聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律解題。
三、實驗探究
例3 要測出一個未知電阻Rx的阻值。現(xiàn)有量程適當(dāng)?shù)碾妷罕怼㈦娏鞅砀饕恢唬阎柚禐镽0的電阻一只,以及電源、若干開關(guān)和導(dǎo)線。請根據(jù)以下要求設(shè)計兩種測量Rx阻值的方法。要求:
(1)電流表、電壓表、已知阻值的電阻R0三個器材,每次只能選用兩個;
(2)測量器材在一種方法中可以使用兩次(即可以測出電路中兩個不同部分的值);
(3)將實驗電路圖、測量的物理量及RX的表達式分別填入下表。
解析:要測出Rx的阻值,由公式Rx=■知,必須設(shè)法直接或間接測出Ux、Ix。
方法一:電路如圖3所示,閉合開關(guān)S,測出Rx兩端電壓Ux和通過Ix的電流Ix,則Rx=■。
方法二:電路如圖4所示,閉合開關(guān)S,用電壓表分別測出RX兩端電壓Ux和R0兩端電壓U0,則Rx=■R0。
點撥:這是一道測未知電阻的電路設(shè)計題,此題解法較多,要求同學(xué)們根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路的特點,進行電路設(shè)計。這類考題考查的知識面大,層次也深,不但實驗的基本項目要考查,而且還要考慮器材的規(guī)格和性能以及在實驗中起的主要作用,有實驗電路圖或?qū)嵨飯D的連接、電路故障的判斷等,實驗中往往同時使用電學(xué)的三大儀器——電流表、電壓表和滑動變阻器。因此是近幾年各地中考的熱點,考查的重中之重,出題形式也靈活多樣。
四、綜合應(yīng)用
例4 小雯設(shè)計了一個測量物體重力的“托盤秤”,如圖5所示是原理示意圖,其中的托盤用來放置被測物體,OBA是可繞O點轉(zhuǎn)動的杠桿,R1是壓力傳感器(其電阻值會隨所受壓力大小而變化,變化關(guān)系如下表),R0為定值電阻,為顯示重力大小的儀表(實質(zhì)是一個量程為0~3 V的電壓表)。已知OB ∶ OA=1 ∶ 2,R0=100 Ω,電源電壓恒為3 V(忽略托盤、杠桿及壓桿的重力)。
(1)托盤上沒放物體時,壓力傳感器R1的電阻值是?搖?搖 ?搖?搖Ω。
(2)當(dāng)托盤上放被測物體時,電壓表的示數(shù)如圖6所示,則此時壓力傳感器R1上的電壓是多少?
(3)第(2)題中被測物體的重力是多少?
解析:(1)由表中壓力與電阻的關(guān)系可知,當(dāng)托盤上沒放物體,即壓力為0時,R1的電阻值是300 Ω。
(2)由圖可知,R0和R1串聯(lián),電壓表顯示加在R0兩端的電壓U0,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系知,加在R1兩端的電壓為:U1=U-U0=3 V-2 V=1 V。
(3)根據(jù)串聯(lián)電路的電流規(guī)律及歐姆定律,I1=I0=U0/R0=2 V/100 Ω=0?郾02 A,R1=U1/I1=1V/0?郾02 A=50 Ω
查表得:F=250 N
由杠桿平衡條件可知GlOB=FlOA
G=■=■=500 N
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)運動變化的各個因素之間的本質(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。
縱觀整個初中物理,可以將物理規(guī)律分為以下三類:
1.實驗規(guī)律
物理學(xué)中的很多規(guī)律都是在觀察和實驗的基礎(chǔ)上,通過分析歸納總結(jié)出來的。我們把它們叫做實驗規(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)律不能直接用實驗來證明,但是具有足夠數(shù)量的經(jīng)驗事實。如果把這些經(jīng)驗事實進行整理分析,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算等。
怎樣才能搞好規(guī)律教學(xué)呢?
1 聯(lián)系新舊知識、收集事實依據(jù),學(xué)會研究物理規(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為依據(jù)的。因此學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律也必須在認識、分析和研究有關(guān)的物理事實的基礎(chǔ)上來進行。尤其是初中學(xué)生他們的抽象思維能力不強理解和掌握物理規(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。對于物理規(guī)律的文字表述要認真加以分析,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”,即在實驗的基礎(chǔ)上進行推理想象,由有摩擦的情況推想到無摩擦?xí)r的運動情況,最后把這一規(guī)律的內(nèi)容表述出來。在理解時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”這個字的含義,“或”不是指物體有時保持勻速直線運動狀態(tài)有時保持靜止?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),如果物體原來是運動的它就保持勻速直線運動狀態(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:對于歐姆定律的表達式應(yīng)當(dāng)使學(xué)生理解這一公式表達了電流的強弱決定于加在導(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三個物理量是對同一段電路而言的。把公式進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”這一錯誤的結(jié)論。
3 明確物理規(guī)律的適用條件和范圍
每一個物理規(guī)律都是在一定的條件下反映某個物理現(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物理量。
4 認清關(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)生把慣性與運動狀態(tài)等同起來,把物體不受外力作用保持原來的運動狀態(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動、是否受力,任何時候都有慣性。而牛頓第一定律是一個反映這些客觀事實的物理規(guī)律,兩者不能混為一談。
5 聯(lián)系實際應(yīng)用,掌握物理規(guī)律
知識目標
1.鞏固串聯(lián)電路的電流和電壓特點.
2.理解串聯(lián)電路的等效電阻和計算公式.
3.會用公式進行簡單計算.
能力目標
1.培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力和研究問題的方法.
2.培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力.
情感目標
激發(fā)學(xué)生興趣及嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度,加強思想品德教育.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)從解決兩只5Ω的定值電阻如何得到一個10Ω的電阻入手引入課題,從實驗得出結(jié)論.串聯(lián)電路總電阻的計算公式是本節(jié)的重點,用等效的觀點分析串聯(lián)電路是本書的難點,協(xié)調(diào)好實驗法和理論推導(dǎo)法的關(guān)系是本書教學(xué)的關(guān)鍵.
教法建議
本節(jié)擬采用猜想、實驗和理論證明相結(jié)合的方式進行學(xué)習(xí).
實驗法和理論推導(dǎo)法并舉,不僅可以使學(xué)生對串聯(lián)電路的總電阻的認識更充分一些,而且能使學(xué)生對歐姆定律和伏安法測電阻的理解深刻一些.
由于實驗法放在理論推導(dǎo)法之前,因此該實驗就屬于探索性實驗,是伏安法測電阻的繼續(xù).對于理論推導(dǎo)法,應(yīng)先明確兩點:一是串聯(lián)電路電流和電壓的特點.二是對歐姆定律的應(yīng)用范圍要從一個導(dǎo)體擴展到幾個導(dǎo)體(或某段電路)計算串聯(lián)電路的電流、電壓和電阻時,常出現(xiàn)一個“總”字,對“總”字不能單純理解總和,而是“總代替”,即“等效”性,用等效觀點處理問題常使電路變成簡單電路.
教學(xué)設(shè)計方案
1.引入課題
復(fù)習(xí)鞏固,要求學(xué)生思考,計算回答
如圖所示,已知,電流表的示數(shù)為1A,那么
電流表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表V的示數(shù)是多少?
通過這道題目,使學(xué)生回憶并答出串聯(lián)電路中電流、電壓的關(guān)系
(1)串聯(lián)電路中各處的電流相等.
(2)串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓之和.
在實際電路中通常有幾個或多個導(dǎo)體組成電路,幾個導(dǎo)體串聯(lián)以后總電阻是多少?與分電阻有什么關(guān)系?例如在修理某電子儀器時,需要一個10的電阻,但不巧手邊沒有這種規(guī)格的電阻,而只有一些5的電阻,那么可不可以把幾個5的電阻合起來代替10的電阻呢?
電阻的串聯(lián)知識可以幫助我們解決這個問題.
2.串聯(lián)電阻實驗
讓學(xué)生確認待測串聯(lián)的三個電阻的阻值,然后通過實驗加以驗證.指導(dǎo)學(xué)生實驗.按圖所示,連接電路,首先將電阻串聯(lián)入電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的讀數(shù)為一整數(shù)(如3V),電流表的讀數(shù)為0.6A,根據(jù)伏安法測出.
然后分別用代替,分別測出.
將與串聯(lián)起來接在電路的a、b兩點之間,提示學(xué)生,把已串聯(lián)的電阻與當(dāng)作一個整體(一個電阻)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時讀數(shù)為0.2A,根據(jù)伏安法測出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測量結(jié)果得出總電阻與、的關(guān)系.
再串入電阻,把已串聯(lián)的電阻當(dāng)作一個整體,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表的示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時示數(shù)為0.1A,根據(jù)伏安法測出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測量結(jié)果,得出總電阻與的關(guān)系:.
3.應(yīng)用歐姆定律推導(dǎo)串聯(lián)電路的總電阻與分電阻的關(guān)系:
作圖并從歐姆定律分別求得
在串聯(lián)電路中
所以
這表明串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和.
4.運用公式進行簡單計算
例一把的電阻與的電阻串聯(lián)起來接在6V的電源上,求這串聯(lián)
電路中的電流
讓學(xué)生仔細讀題,根據(jù)題意畫出電路圖并標出已知量的符號及數(shù)值,未知量的符號.
引導(dǎo)學(xué)生找出求電路中電流的三種方法
(1)(2)(3)
經(jīng)比較得出第(3)種方法簡便,找學(xué)生回答出串聯(lián)電路的電阻計算
解題過程
已知V,求I
解
根據(jù)得
答這個串聯(lián)電路中的電流為0.3A.
強調(diào)歐姆定律中的I、U、R必須對應(yīng)同一段電路.
例二有一小燈泡,它正常發(fā)光時燈絲電阻為8.3,兩端電壓為2.5V.如果我們只有電壓為6V的電源,要使燈泡正常工作,需要串聯(lián)一個多大的電阻?
讓學(xué)生根據(jù)題意畫出電路圖,并標明已知量的符號及數(shù)值,未知量的符號.
引導(dǎo)學(xué)生分析得出
(1)這盞燈正常工作時兩端電壓只許是2.5V,而電源電壓是6V,那么串聯(lián)的電阻要分擔(dān)的電壓為
(2)的大小根據(jù)歐姆定律求出
(3)因為與串聯(lián),通過的電流與通過的電流相等.
(4)通過的電流根據(jù)求出.
解題過程
已知,求
解電阻兩端電壓為
電路中的電流為
1 與牛頓運動定律相關(guān)的圖象問題
1.1 圖象用于規(guī)律探究
探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”,最后的數(shù)據(jù)處理和規(guī)律的得到就是借助于圖象進行分析的,尤其是“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”,學(xué)生很難直接從數(shù)據(jù)上看出兩者成反比關(guān)系,不過當(dāng)作出如圖1所示的a-m函數(shù)圖象時,學(xué)生從經(jīng)驗出發(fā)很容易猜測其是雙曲線,繼而猜測是反比,是不是呢?再進一步變化坐標,作出如圖2所示的a-1[]m圖象,得到一條過原點的直線,歸納出結(jié)論:得到當(dāng)合力一定時,加速度與質(zhì)量成反比的結(jié)論.
1.2 提取圖象信息解運動學(xué)問題
從圖象中找出解題信息,把圖象與物理圖景相聯(lián)系,應(yīng)用牛頓運動定律及其相關(guān)知識解答.
1.3 借助于v-t圖象切線斜率的變化比較加速度
x-t圖象切線的斜率表示瞬時速度,同樣可以推理得v-t圖象切線的斜率能表示加速度a,切線斜率的變化可以反映加速度大小的改變.
例2 木塊A、B質(zhì)量相同,現(xiàn)用一輕彈簧將兩者連接置于光滑的水平面上,開始時彈簧長度為原長,如圖4所示,現(xiàn)給A施加一水平恒力F,彈簧第一次被壓縮至最短的過程中,有一個時刻A、B速度相同,試分析此時A、B的加速度誰比較大?
解析 在彈簧壓縮過程中,隔離A、B進行受力分析,對A有:F-kx=maA,彈簧形變量變大,A做加速度減小的加速運動;對B有:kx=maB,B做加速度增大的加速運動.接著定性畫出A、B運動的v-t圖象如圖5所示,交點為C表示兩者速度相同,直觀地呈現(xiàn)該處B切線的斜率大于A的斜率,即aB>aA.[HJ1.5mm]
2 電路中的圖象問題
2.1 U-I圖象問題
導(dǎo)體的伏安特性曲線能直觀的體現(xiàn)導(dǎo)體電流隨所加電壓的變化關(guān)系.線性元件對應(yīng)的伏安特性曲線是斜直線,直線的斜率k=I/U,物理意義是電阻的倒數(shù).對于非線性元件來說,伏安特性曲線是曲線,任意一點對應(yīng)坐標的比值k=I/U,物理意義也是電阻的倒數(shù).計算阻值時兩者有很大的區(qū)別.但任意一點對應(yīng)坐標的乘積P=UI的物理意義是元件的實際功率,這個結(jié)論對兩種元件都適用.
電源的路端電壓與干路電流的關(guān)系圖象也是考查的重點.根據(jù)閉合電路歐姆定律的變形式:E=U+Ir,可得出路端電壓與電流的關(guān)系式為:U=E-Ir.作出此圖象可以得出是一個一次函數(shù)的圖象.斜率物理意義k=-r,縱截距的物理意義b=E.
[TP9GW879.TIF,Y#]
例3 小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖6所示,P為圖線上一點,PN為圖線的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線,則下列說法中正確的是
A.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻增大
B.對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為R=U1[]I2
C.對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為R=U1[]I2-I1
D.對應(yīng)P點,小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的面積
解析 坐標的比值等于電阻的倒數(shù),所以A選項正確,B選項正確.因為是非線性元件,歐姆定律不再適用,所以不能用切線的斜率等于電阻,C選項錯誤.坐標的乘積代表實際功率D正確.
點評 本題即為伏安特性曲線的數(shù)形結(jié)合考查,根據(jù)R=U1[]I2,得出圖象上點的坐標比值為電阻倒數(shù),根據(jù)P=UI得出圖象上點的坐標的乘積為實際功率.
2.2 閉合電路中的常見的功率的圖象問題
閉合電路中經(jīng)常遇到的三個功率:電源總功率P=EI,電源的輸出功率P=EI-I2r,電源的內(nèi)熱功率:P=I2r.
例4 某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標上,[TP9GW880.TIF,Y#]如圖7中的a、b、c所示,根據(jù)圖線可知
A.反映Pr變化的圖線是c
B.電源電動勢為8 V
C.電源內(nèi)阻為2 Ω
D.當(dāng)電流為0.5 A時,外電路的 [LL]電阻為6 Ω
解析 a為P總-I關(guān)系圖象,根據(jù)P=EI,可得E=4 V,b為P出-I關(guān)系圖象根據(jù)P=EI-I2r,可得r=2 Ω;c為Pr-I關(guān)系圖象.再根據(jù)閉合電路歐姆定律可得R=6 Ω,正確答案:A、C、D.
點評 根據(jù)圖象和表達式的數(shù)形結(jié)合,待定系數(shù)法可以求出電源的電動勢和內(nèi)阻結(jié)合閉合電路歐姆定律求出外電阻的大小.
2.3 電源電動勢和內(nèi)阻測定的常見圖象問題
測量電源電動勢和內(nèi)阻的常見方法有三種:U-I法,I-R法,U-R法,三種方法都是圍繞閉合電路歐姆定律的表達式來的.在研究圖象問題上卻是有所不同,斜率和截距的物理意義大不一樣,需要我們數(shù)形結(jié)合明確各自的含義.