時間:2023-07-13 17:23:29
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篇歐姆定律知識總結,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。
本節內容前承電路、電壓、電阻及電流表、電壓表的使用,是前面電學知識的聚焦;后啟電功、電功率,并為高中階段學習閉合電路的歐姆定律、電磁感應定律、交流電等內容做了鋪墊。甚至于對學生將來參加生產勞動也有指導作用,即使在電工技術電子專業等學習中,歐姆定律同樣是必不可少的基礎知識,其研究方法──控制變量法是學習關于電阻大小影響因素的研究方法的延續,是物理問題研究思想的再次體現。
二、學習任務分析
本節重點是歐姆定律的內容和公式。通過實驗探究,歸納總結出歐姆定律,讓學生領悟科學探究的方法,體驗科學探究的樂趣,形成尊重事實、探究真理的科學態度,培養學生分析解決問題的能力;理解歐姆定律中電流I、電壓U、電阻R的同一性是本節難點,在探究過程中通過適時引導、恰當點撥,利用實物電路使學生達到理解歐姆定律的目的。
三、學習者分析
學習了電路基礎知識,學生產生了濃厚的興趣,多數學生能正確連接電路元件,正確使用電流表、電壓表和滑動變阻器,對于控制變量的研究方法也有所了解。學生有較強的好奇心和求知欲,他們渴望自己動手進行科學探究,體驗成功的樂趣,但對于U、I、R三者關系知之甚少,規律性知識的概括往往以偏概全。他們的思維方式逐步由形象思維向抽象思維過渡,教學中讓學生自主設計研究問題的方案,是發展學生思維的有效途徑。
四、教學目標
⑴知識與技能
會用實驗的方法探究電流與電壓、電阻的關系;
理解歐姆定律的內容、公式;
培養學生的觀察、實驗能力和分析概括能力。
⑵過程與方法
通過實驗探究學習研究物理問題常用的方法──控制變量法。
⑶情感、態度與價值觀
通過探究過程,激發學生的學習興趣。培養學生實事求是的科學態度;認真謹慎的學習習慣。
重點:歐姆定律的內容和公式;
通過實驗使學生知道導體中電流與電壓、電阻的關系。
難點:理解歐姆定律的內容;
弄清變形公式的含義。
五、教法設計
依據本節課的知識特點、教學目標和學生實際,確定本節主要采用實驗探究法。把學生視為學習的主人,教師當好學習的組織者和引導者。探究式學習可以激活學生已有的知識,在探究新問題時使知識活化、重組,形成知識結構并向能力轉化;讓學生體會科學發現的全過程,從中感悟科學思想和科學方法。
六、教學準備
《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.
第一種,學生觀看視頻
這種教學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生看.教師在上課時不需要做任何講解,一直等到實驗數據分析、歸納得出歐姆定律以后再進行課堂訓練,以幫助學生理解歐姆定律的意義,學會用歐姆定律進行簡單的計算.
第二種,學生瀏覽課件
這種方法是教師將教學內容制作成幻燈片,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節對電壓與電阻進行控制、實驗數據表格及數據閱讀分析、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,同樣進行課堂訓練,以鞏固知識,加深理解.
第三種,學生實驗探究
這種方法是教師上課時先通過演示實驗啟發學生發現問題、提出猜想與假設,然后再引導學生思考實驗研究方法,幫助學生討論、設計與制訂實驗計劃、分組進行實驗探究,記錄、分析、歸納實驗結論,再在此基礎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線將干電池組、開關、小燈泡連接成一簡單的電路,閉合開關小燈泡發光后,啟發學生思考討論,要想改變小燈泡的亮度可怎么做?有幾種方法?當學生討論回答出改變電池節數和用滑動變阻器串聯移動滑片兩種方法時,再引導學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生了變化,從而啟發學生提出通過燈泡的電流與電壓有關的猜想與假設.
第二步,移去變阻器,在上述簡單電路中并聯接入另一只不同規格的燈泡,閉合開關,引導學生觀察兩燈泡亮度的不同,思考討論燈泡并聯電壓相同,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,在此基礎上啟發學生提出通過燈泡的電流與電阻有關的猜想與假設.
第三步,當學生得出電流與電壓和電阻有關的猜想后,教師引導學生討論實驗探究方法、規劃實驗方案、設計實驗電路圖、畫出實驗記錄表格.
第四步,分組進行探究與實驗、記錄實驗數據、分析討論與歸納實驗結論,引導學生在坐標紙上將研究電流與電壓關系的實驗數據用描點的方法作圖,驗證電流與電壓的正比關系.
第五步,在實驗結論得出后,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方案中,學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,這是一種接受式學習方式.而第三種教學方案中,學生在老師的引導下自主發現并提出問題、進行猜想與假設,自行制訂實驗規劃、設計實驗電路圖,小組合作實驗探究,師生共同討論、歸納建構物理知識,這是一種以生為本的體驗式的學習方式.前兩種與后一種在落實課程目標和促進學生發展等方面有著明顯的差別.我們可以從《歐姆定律》這節課的教學目標進行分析:
教育部2011年新版義務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生必做的實驗.根據新課標,《歐姆定律》一課的教學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問題.
(2)學會同時使用電流表和電壓表測量一段導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、電阻的關系,會用滑動變阻器改變部分電路兩端的電壓.
(2) 提高學生依據實驗事實,分析、探索、歸納問題的能力,知道通過實驗總結物理規律的研究方法.
3. 情感態度與價值觀目標
介紹歐姆的故事,增進學生熱愛科學、追求科學、獻身科學的學習熱情.重視學生對物理規律的客觀性、普遍性和科學性的認識,注意學生科學世界觀的形成.
教師如果采用前兩種多媒體教學方案替代第三種學生實驗探究教學方案,就會改變多媒體教學輔地位,違背教學規律,弱化教學效果.
首先,不恰當地使用多媒體教學手段,會抑制學生的學習興趣,難以調動學生主體的積極性,從而影響教學效果.
夸美紐斯說過:“興趣是創造一個樂觀與光明的教學環境的主要途徑之一.”興趣作為誘發學生學習動機的重要因素,在物理教學中主要是靠教師引導學生觀察物理現象、動手做各種實驗來激發學生學習興趣的.雖然第一、第二種教學方案中的光、聲、像等信息作用于學生感官,以直覺形象也能激發學生濃厚的學習興趣,但由于是人為的錄制、合成的,學生沒有身臨其境、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展示了實驗過程,一部分學生會認為這是由老師設計制作好的,缺乏可信性.因此,當老師向學生介紹歐姆的故事時,學生就難以體會到科學家探索知識的艱苦與辛勞、成功與快樂,學生的科學世界觀就難以形成.
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嗎?因此用錄像投影來代替做實驗,往往會抑制學生具有的人類天性――“參與”意識,甚至會讓學生對科學知識的形成產生懷疑,學習興趣就此會大打折扣,主體的積極性很難被調動起來,從而影響教學效果.
其次,不恰當地運用多媒體教學手段取代相關的實驗,會違背學生的認知規律.
物理學家牛頓認為:“科學研究離不開實驗,應在實驗的基礎上,運用歸納的方法總結規律,進而建立起理論.”這也是哲學中由實踐到理論、由感性認識到理性認識過渡的普遍規律.現行中學物理教材也正是遵循這一規律而編寫的.然而在教學中,如果違背學生的認知規律,不恰當地用多媒體教學手段去取代實驗,必然會導致事與愿違的結果.實踐證明:實驗是學生認識過程的起點,通過實驗有助于學生將感性認識上升到理性認識的高度,同時還可以使學生在反復的實踐中加深對所學知識的理解.第一、第二種教學方案雖然通過多媒體教學方式也能反映實驗過程,但這個過程不是學生自己動手做的,缺乏實踐體驗,因此就沒有感性認識,電流與電壓、電阻之間關系的結論就不能由學生自主建構.
再次,以多媒體教學手段取代物理實驗,會影響學生實驗技能和各種能力的發展,不利于學生學習情感、態度、價值觀的培養.
關健詞:電壓表;電流表;電阻;滑動變阻器
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:B文章編號:1672-1578(2014)09-0227-01
測量電阻是初中物理教學最重要的內容之一,也是考察學生能力的熱點命題之一。伏安法測電阻就是用一個電壓表和一個電流表來測量待測電阻,因為電壓表也叫伏特表,電流表也叫安培表,因此,用電壓表和電流表測電阻的方法就叫伏安法測電阻。它的具體方法是:用電流表測量出通過待測電阻Rx的電流I,用電壓表測出待測電阻Rx兩端的電壓U,則可以根據歐姆定律的變形公式R=U/I求出待測電阻的阻值RX 。通過對各省市中考試題的分析可以發現,測量電阻除了用伏安法來考查外更多的是利用伏安法衍生出來的其他測量電阻的原理和方法,常見為單表(只用電流表或電壓表)測電阻,它們可以考查學生綜合運用歐姆定律,串聯、并聯電路知識的能力。以下是筆者對初中物理人教版中常用到的幾種單表測電阻的方法進行梳理。
1.安阻法測電阻
安阻法測電阻是指用電流表和已知電阻R0測未知電阻Rx的方法。利用的是歐姆定律和并聯電路中的電壓關系知識。如圖1所示是安阻法測電阻的基本電路圖,圖中,我們先閉合S1,斷開S2記下電流表的示數為I1;然后我們再閉合S2,斷開S1記下電流表的示數為I2,然后根據并聯電路中各支路兩端的電壓相等以及歐姆定律有: U0=UX即: I1RX = I2R0所以RX= I2R0/ I1根據這種方法可以延伸以下的情況:1.1 電路圖:圖2
測量方法:
①S1合,S2開測出電流表的示數為I1;②S1 、S2閉合,測出電流表的示數為I2;③Rx=(I2-I1)Ro / I1
圖1圖2圖3
1.2 電路圖:圖3
測量方法:
①S1合,S2打開測出電流表的示數為I1;
②S1、S2閉合,測出電流表的示數為I2;
③Rx=I1Ro/(I2-I1)
圖4圖5
1.3 電路圖:圖4
測量方法:
①S接a時電流表示數為Ia;②S接b時電流表示數為Ib
③Rx=IaRo /Ib
4、電路圖:圖5
測量方法:
①S1、S2閉合電流表示數為I1
②S1閉合,S2斷開電流表的示數為I2
③則Rx=I2Ro /(I1-I2)
對于以上安阻法測電阻,可以歸納為利用并聯電路中各支路兩端的電壓相等或利用電源電壓不變作為恒量,然后利用歐姆定律知識列一元一次方程,求待測電阻的。
2.伏阻法測電阻
伏阻法測電阻是指用電壓表和已知電阻R0測未知電阻Rx的方法。利用的是歐姆定律和串聯電路中的電流關系的知識。
如圖6所示就是伏歐法測電阻的原理圖,在圖中, 我們讓S先接時a處,記下電壓表的示數為Ua,接著讓S接時b,記下電壓表的示數為Ub ,根據串聯電路中電流處處相等以及歐姆定律有: Ub/ Ro=( Ua-Ub)/ Rx ,所以Rx=(Ua-Ub)R0/Ub
圖7圖8圖9
根據這種方法可以延伸到以下的情況:
2.1 電路圖:圖7
測量方法:
①S1、S2閉合,電壓表的示數為U1
②S1閉合,S2斷開電壓表的示數為U2
③則Rx=(U1- U2)R0/U2
2.2 電路圖:圖8
測量方法:
①S1、S2閉合,電壓表的示數為U1
②S1閉合,S2斷開電壓表的示數為U2
③則Rx= U2R0/( U1-U2)
對以上伏阻法測電阻,可以歸納為利用串聯電路中電流處處都相等作恒量,然后利用電源電壓不變特點及歐姆定律知識列一元一次方程,求待測電阻的。
3.利用單表(電壓表或電流表)和滑動變阻器測量待測電阻阻值
3.1 電壓表和滑動變阻器測量待測電阻的阻值,如圖10所示, 當滑動變阻器的滑片滑至a端時,用電壓表測量出電源的電壓Ua,當滑動變阻器的滑片滑至b端時,用電壓表測量出Rx兩端的電壓Ub,利用串聯電路的電流關系以及串聯分壓原理,我們可以得到:Ub/Rx=(Ua-Ub)/R0 ,所以Rx= UbR0/(Ua-Ub)
物理是一門以實驗為基礎的學科,物理實驗也一直是高
考考查的重要內容,由于電學實驗具備開放性、設計性、探究
性、靈活性和思想性等多個維度的考查功能,所以電學實驗
是高考實驗考查的“寵兒”,然而不少學生最害怕的、失分最
多的就是電學實驗,怎樣更好地復習電學實驗,讓學生不再
懼怕甚至拿高分是一個值得思考與研究的問題。
2 電學實驗復習的策略的幾點思考
2.1 依綱扣本,研究真題,提高復習的針對性
筆者認為要更好地復習電學實驗,首先必須研讀高考考
試說明,并緊扣教材內容,以準確把握復習范圍,研究近幾年
江蘇省和其他新課標地區的高考真題,挖掘其中考查的內涵
以及信息,并進行橫向、縱向的對比、分析、總結,這樣在復習
中才能做到重點、難點了然于胸,才能避免無原則地拓展、延
伸,尤其是對教輔資料的內容進行合理取舍,從而達到有的
放矢地進行復習的目標。
比如,研讀江蘇省2012年高考考綱,其中“電阻的串聯
與并聯”考點是工級要求,那么在具體實驗題中,所使用的
電壓表、電流表改裝問題不宜深挖;涉及電表最小分度是“2”
或“5”的讀數問題較為復雜,通過研讀高考試題,不難發現高
考對此讀數要求不高,所以教學時宜粗不宜細。
2.2 掌握電學實驗的基礎知識和基本技能,保證雙基落實
實驗題的基礎知識和基本技能主要是指能明確實驗目
的,能理解實驗原理和實驗方法,能控制實驗條件,會使用儀
器,會觀察、分析實驗現象,會記錄處理實驗數據,并得出實
驗結論,近幾年的高考電學實驗題,有很多考查學生的基礎
知識、基本技能,不少試題源于教材,是教材實驗的組合與改
裝,如2010年江蘇高考題中測定電源電動勢和內阻實驗,所
以在高三復習時應確保雙基落實。
2.2.1 基本儀器的原理及使用
正確選用實驗儀器是進行實驗的前提,要想正確選用儀
器,就要對實驗儀器原理及使用非常了解,電學實驗的基本
儀器主要包括:電壓表、電流表、歐姆表等測量儀器以及滑動
變阻器、電阻箱等控制儀器,使用時要注意滑動變阻器的分
壓式與限流式接法的合理選用,要正確選擇電流表內接法、
外接法,這是實驗順利進行并得出準確的實驗結論的前提。
2.2.2
電學實驗的原理與方法
2012年江蘇高考大綱要求考查的電學實驗有:決定導體
電阻的因素、描繪小燈泡的伏安特性曲線、測定電源的電動
勢和內阻、練習使用多用表等四個,其實驗原理主要是:部分
電路歐姆定律、電阻定律、閉合電路歐姆定律等,這些規律的
理解和掌握是圓滿完成實驗的保證,同時也為今后實驗的變
式、延伸提供了可能。
2.2.3 實驗數據的分析與處理
實驗操作過程是為了得出實驗數據,對數據進行分析處
理得出結論才是實驗最終的目的,這要求學生熟練運用列表
法、公式法、圖象法等方法,在處理中能發現并剔除問題數
據,從而最終得出實驗結論。
2.3
抓住電學實驗的核心,構建知識網絡
要立足基礎,重視教材,引導學生注重知識點之間的聯
系,抓住各個知識點的共性與核心,從實驗原理的角度上說,
電學實驗的核心是:歐姆定律,這在考綱上的四個電學實驗
中都能有所體現,因此電學實驗復習時要抓住歐姆定律這個
“綱”對這些實驗進行歸納總結,使看似零散的知識點形成知
識網絡,例如,如圖1所示電路圖,可能進行的實驗有哪些?
①測定定值電阻的阻值
②測電池的電動勢和內阻
③測定電阻材料的電阻率
通過歐姆定律這個核心,建立起
較為牢固的知識網絡體系,再根據學
生的實情組織教學復習,總之雖然電
學實驗形式多樣、豐富多彩,但只要提綱挈領,抓住了那個
綱,就可以綱舉目張。
2.4 重視典型例題的講解、引導,促進學生知識遷移、能力
提升
2.4.1 電學實驗例題講解,思路要“看”得見
電學實驗教學中筆者發現,一些電學實驗題難度稍大,
學生便感覺無從下手,教師的解題過程只是一個認識的過
程,解題的結果是認知的成果,而元認知是對認知過程的認
知,因此在教學中,教師應該通過出聲思維,讓學生“看見”教
師思維的過程,“看見”教師在讀到題目時頭腦中激活哪些相
關的信息,會出現哪些可能的方案,怎樣做出評價和選擇,
“看見”教師有時也會進入死胡同但有能力自己走出來,“看
見”教師有時也會犯錯誤,但在元認知監控下能夠意識到錯
誤并改正之,當然還可以在教學過程中通過學生對實驗的分
析(有正確或有錯誤)暴露學生自己的思維過程,給教師反饋
信息。
2.4.2 引導學生解決問題,方向要清晰
第一找出實驗有用的資料,明確實驗目的;第二分析儀
器在實驗中的特點(如電表的阻值)、作用(如定值電阻的用
途)及優缺點;第三實驗中存在的數據進行分析、處理;第四
對實驗進行評價,評價實驗的優缺點、存在的問題、改進的措
施等等,如此一來才能在解答試題時穩操勝券。
2.4.3 知識遷移、能力提升,技巧要掌握
例如,當電表內阻已知時,電表功能可以互換,當電流表
[關鍵詞]:歐姆定律;物理結論;表述;形成過程
中圖分類號:G4
物理結論常用的表達方式有:文字敘述、數學語言表達、特定表示法,初中物理中以文字敘述最為常見。物理結論的表述要求科學、準確,同時必須注意結論的嚴密性和邏輯性。物理結論的形成通常建立在數據分析和因果關系分析,這兩種關系的分析一般采用控制變量的研究方法,如果能知道一個現象的發生是由于某個原因引起的,又能從該現象和某原因之間所存在的數量關系中找出規律,只要把這兩個方面概括起來進行描述,就很容易得出實驗結論。下面結合歐姆定律的形成和理解,就同學們表述物理結論時出現的錯誤,談談物理結論的準確表述及形成過程。
歐姆定律這一基本規律,是初中電學知識的基礎和重點,可以說它是解決電學問題的一把金鑰匙。它揭示了電流、電壓、電阻三者之間的定量關系,是利用控制變量法在實驗的基礎上歸納總結出來的。即控制電阻不變,得到通過導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比;控制導體兩端的電壓不變,得到通過導體中的電流跟導體的電阻成反比。教材(北師大版九年級物理教材)中表述為:導體中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。它的表達式為:,表示導體中的電流的大小取決于這段導體兩端的電壓和這段導體的電阻,當導體兩端的電壓(U)或導體本身的電阻(R)變化時,通過導體的電流(I)將發生相應的變化。其中電流(I)、電壓(U)、電阻(R) 這三個物理量必須是對應于同一導體(或同一段電路)在同一時刻(或同一段時間),也可以說是"一一對應"的,即應用歐姆定律時,必須講究同一性和同時性。用它進行計算時,帶入數據的單位必須統一為國際單位。另外,它還反映了導體兩端保持一定的電壓,是導體形成持續電流的條件。若導體本身的電阻(R)不為零,兩端的電壓(U)為零,則通過導體的電流(I)也為零,也就是,給一導體兩端不加電壓,就沒有電流通過;若導體是絕緣體電阻(R)可為無窮大,即使它的兩端有電壓(U),通過導體的電流(I)也為零,電流無法通過。
而通過歐姆定律得到的變形式表示一段導體兩端的電壓跟這段導體中的電流之比是一個不變的值,等于這個導體的電阻,它是電阻的計算式,而不是它的決定式。導體的電阻反映了導體本身的一種性質,是表示導體對電流阻礙作用的本領大小,其大小只決定于導體的材料、長度、橫截面積和溫度,跟導體兩端的電壓和導體中有無電流無關,不能受數學的思維定勢影響。
例題:某同學在做"探究通過導體的電流與電阻的關系"的實驗中,收集了一些實驗數據如下表,由表內數據可得的結論是:___________。【電壓U=3V】
電流I/A
0.3
0.2
0.1
電阻R/Ω
10
15
30
【錯誤結論之一】當導體兩端的電壓一定時,導體的電阻跟通過導體的電流成反比。
【病因】顛倒因果關系,犯邏輯錯誤
【分析 】原因和結果,在物理實驗中,通常表現為物理條件和現象,物理條件是原因,物理現象是結果,物理條件的改變引起了物理現象的變化。因此要歸納科學規律,一方面要關注物理條件改變與物理現象變化之間的聯系,另一方面還要注意兩個物理量的因果關系,不能前后顛倒。由于通過導體的電流跟導體兩端的電壓和導體的電阻這兩個因素有關,因此本實驗探究通過導體的電流跟電阻的關系的方法是:保持導體兩端電壓不變,通過改變導體的電阻,來觀察電流的變化情況。電阻的變化是原因,電流的變化是結果。因此,表述這類問題必須首先明確"那是因、哪是果"。
【錯誤結論之二】當導體兩端的電壓一定時,導體的電阻越大,導體中的電流就越小。或者,當導體兩端的電壓一定時,導體的電阻隨導體中的電流的增大而減小。
【病因】混淆定量描述與定性分析
【分析】從表中電流、電阻的實驗數據的規律表明:當導體兩端的電壓一定時,導體的電阻增大為原來的幾倍,導體中的電流就減小為原來的幾分之一。兩個物理量之間存在反比關系,屬于定量關系,上述錯誤卻表達為×××隨×××的增大而減小,屬于定性關系,不準確。
【錯誤結論之三】導體中的電流跟導體的電阻成反比。
【病因】注重結果,忽視條件
【分析】物理結論都有其成立的條件,表達時如果忽視了成立的條件,就是不準確的,甚至是錯誤的,這類問題常常用控制變量探究問題,分析實驗數據時,要分清哪個因素是自變量(引起實驗結果變化的原因),哪個因素是因變量(實驗結果,其變化是由其它因素的變化引起的),哪個因素是不變量(包括相等的量),最后得出正確結論,其格式一般為"在......不變(或相等)的情況下(條件) ......(結果)"
本人在長期的教學實踐中總結出,物理結論的形成一般分為以下四步:
(1)、抓問題。就是通過審題弄清要研究的問題,即研究對象。也就是說首先明確被研究量及相關的各個因素。上述問題研究的是通過導體的電流跟導體的電阻的關系。
(2)、找條件。確定結論成立的條件,即找出題目中給出的條件或控制哪些量不變。上述題目中給出導體兩端的電壓不變。
(3)、論關系。利用題目中的數據或現象分析物理量之間的變化關系或規律,同時明確物理量之間的因果關系。從表中電流、電阻的數據變化中可以發現:導體的電阻增大為原來的幾倍,導體中的電流就減小為原來的幾分之一。也就是說通過導體的電流跟導體的電阻成反比。
新課程實施以來,湖北省宜昌市物理教師在市教科院熊春玲老師的主持下,吸取目標評價教學、建構主義學習、探究式教學、活動單導學等教學經驗,總結出“目標導學、學法導引、自主評價”的物理課堂教學模式,由于這個教學模式的推行和實施,老師們的課堂教學結構日趨成熟穩定.
為了把課程改革引向深入,探索更為科學有效的教學方法,筆者所在的長陽縣,廣大物理教師在實施市教科院教學模式的過程中,在縣研訓中心劉開雙老師的帶領下,結合我縣的實際,經過創新發展,總結探索出“三環六步導學”教學模式.并堅持在課堂教學中推行教學模式.經教學實踐證明,該模式簡潔易行,能有效促進學生學會學習,有利于提高教學效率.
2教學模式的解讀
“三環六步導學”教學模式的基本構想是,一節課由不同類型和形式的學習活動單元及過程組成,讓學生在目標和學習方法的引導下,自主合作學習,探究、體驗、領悟學習內容,展示、交流學習結果,教師通過講授、指導、評價等方式引導學生學習.
2.1“三環六步”教學模式的框架
[TP1CW36.TIF,BP#]
該模式體現創設情境、目標(或問題)引導、任務驅動、學生自學、活動探究、交流討論、自主評價、師生互動、應用反饋等多種學習方式綜合運用的一種教學模式(圖1).
2.2“三環”的涵義
“三環”是指 “目標導引、活動探究、評價應用 ” 三個環節.教學過程運用三個環節交替遞進,有效解決教學過程中目標不明、方法不清、評價滯后的問題.這三個環節的構想在筆者所在區域得以廣泛實踐.
2.2.1目標導引
我們到超市購物,如果沒有明確的目標,就會漫無目的地閑逛,如果有目標,購物效率會大大提高.學習活動也是如此,若是學生對學習目標是模糊的,學習效果就會打折扣.所以學習目標不單是教學設計的一個要素,不僅是教師要明白,也應該讓學生明白,讓學習活動有的放矢.一個好的學習目標的要[LL]素應該是:學習內容+學習方法+預期達到的學習水平和要求.這樣的學習目標不僅讓學生明確了學什么,而且讓學生明確怎么學,知道可以通過哪種學習方式達到目標,就能引導學生自主開展學習活動,也能引導學生自主開展評價活動.
2.2.2活動探究
活動探究是在學習目標的導引下進行的一系列學習活動和方法的總稱.通過問題引導、學法指導,一步i引導學生按具體的學習方式進行自主學習,進而達成學習目標,提高學習效率,同時培養學生的學習能力,促進學生學會學習.對于每一個學習活動,教學內容、方式是具體的,需要到達的水平和要求是明確的,這樣學生就可以在目標和學習方法的引導下,自主合作學習,探究、體驗、領悟學習內容.
2.2.3評價應用
在教學過程中,每個學習活動結束時,都安排相應的學生自主評價,及時檢查評價學習效果.在一節新課結束后,也要安排課堂小結、當堂演練、拓展延伸,對學生進行形成性評價,檢驗學生對所學知識應用情況.通過及時評價、形成性評價使自主評價緊隨教學活動的展開而展開,貫穿于教學活動的始終,通過評價促進學生的發展.
2.3“六步”的涵義
“六步”是指對于某一課時或某個學習活動采取的六個基本步驟,即“情景問題探究評價應用反饋”.“六i”是基于“以學定教”提出的一種范式,對于某個教學內容,并非要面面俱到,可以是全部,也可以側重其中的部分步驟.
2.3.1情境
新課程強調學習情境的創設.情境創設的途徑很多,如利用實驗創設,聯系社會生活現象和素材創設,利用新舊知識的聯系創設,通過實踐體驗創設,利用現代信息技術創設等.情境創設的作用是巨大的,能引發認知沖突,激發興趣,喚起主動學習的欲望,矯正前概念的偏差,做好思維鋪墊,活躍課堂氛圍.情境可以在引入課題時創設,也可以在每個學習活動單元過程中進行創設.
2.3.2問題
探究始于問題,沒有問題就沒有探究.針對學習目標而設計的一個個學習活動單元,是圍繞問題展開的,為解決這些問題,根據問題的特征而預設了多樣化的學習方法,讓學生在解決問題的過程中學習.對有的問題,可采取自主學習解決;有的問題,可采取小組合作學習解決;有的問題,可采用實驗法;還有的問題,需要進一步猜想與假設,設計實驗,進行實驗探究;
對教學過程中生成的問題,還要突破預設的束縛,靈活加以處理.總之,問題的設計是關鍵,問題設計得合理,解決問題的方法科學,就會有效驅動學生的整個學習過程,取得良好的學習效果.
2.3.3探究
新課程提倡探究式教學.廣義地講,學生或通過自己的活動,或在老師的引導下,通過各種方式的主動學習,從未知到已知的過程,都是探究過程.所以,如上所述,針對具體問題而采取的自學指導、合作探究、理論推理、實驗探究,以及精講點撥、師生對話、演示操作、小組討論、體驗、展示等學習活動,都是為了讓學生建構形成自己理解的知識和方法而采取的探究活動,這是教學過程的重頭戲.
2.3.4評價
新課倡導“立足過程,促進發展”的學生學習評價,促進學生全面富有個性的發展,促進教師反思和改進教學.這里的評價可以是對學生學習過程的及時評價,對自學效果的檢查,也可以是對整堂課的學習情況的檢測,還包括老師對學生的課堂表現進行的口頭點評、學生互評和學生對課堂收獲的自我總結.通過評價幫助學生認識自我,發展自我.同時,通過學生之間開展自主評價活動,從而使學生學會評價.
2.3.5應用
在學習過程中,應用指在一定情境下展示和表達學生所理解的知識,這個步驟貫穿于課堂提問、課堂練習、課外實踐和測驗考試之中,所以在上述“三環”的基礎上,還應注重當堂演練、拓展延伸等環節,既加強對知識的理解,也可初步檢驗學習目標的達成情況.
2.3.6反饋
反饋指教師利用課堂觀察、自主評價、當堂演練、拓展訓練和形成評價等環節,與學習目標中的水平和要求對照,提供反饋信息,發現學生理解概念和規律 上的差異,采取措施,修正教學素材或過程,修正偏差,進而進行釋疑解難、變式訓練,使盡可能多的學生達成學習目標.
綜上所述,“三環六步學導”教學模式以學習活動為中心,通過學生的自主、探究、合作學習,實現“以學定教、以教導學”的目的,不僅學會知識、技能和方法,而且學會學習,充分體現了“雙主”――教師的主導性和學生的主體性,使主導性和主體性和諧統一,發揮最大效益.能將課堂真正還給學生,使學生學會學習,學會評價,從而提高學生的學習能力和評價能力.
3“三環六步導學”教學模式課例
本文以人教版第十七章第二節《歐姆定律》為例,依據“三環六步導學”教學模式,具體地介紹.
3.1目標導引
(1)通過看書、討論,理解歐姆定律的內容、公式、單位及適用的條件.
(2)通過閱讀例題、老師講授、同步練習,學會運用歐姆定律進行簡單的計算及一般方法.
3.2活動探究
情景上節課,學生已經學習了電流跟電壓和電阻的關系,請同學們回顧一下并表述出來.
活動1:閱讀課本78頁,然后回答下面的問題.
活動2:討論電流、電壓、電阻之間的因果關系.
活動3:閱讀課本78、79頁的例題1和例題2,思考用公式進行計算的一般步驟和規范要求.
[BP(]活動4:例題講析
例3在如圖所示的電路中,調節滑動變阻器 R′,使燈泡正常發光,用電流表測得通過它的電流值是0.6 A.已知該燈泡正常發光時的電阻是20 Ω,求燈泡兩端的電壓.[BP)]
活動4:例題講析,點撥電阻與電壓、電流無關,歐姆定律的[HJ1.45mm]另一個適用條件是同一時刻(同一狀態).
例1加在某一電阻器兩端的電壓為5 V時,通過它的電流是0.5 A,則該電阻器的電阻應是多大?如果兩端的電壓增加[JP3]到20 V,此時這個電阻器的電阻值是多大?通過它的電流是多大?
3.3評價應用
3.3.1自主評價
評價1:請你口頭表達歐姆定律的內容.
評價2:請你說出歐姆定律的數學表達式.
評價3:公式中各物理量的單位是什么?(提示區分物理量的符號和單位符號)
評價4:歐姆定律的適用條件是什么?
評價5:下列關于歐姆定律說法中正確的是
A.導體中的電流與導體兩端的電壓成正比
B.導體中的電流與導體的電阻成反比
C.電壓一定時,導體的電阻與導體中的電流成反比
D.電阻是導體本身的一種性質,與電流、電壓無關
評價6:歸納用歐姆定律公式進行計算的一般步驟.
3.3.2當堂演練
(1)關于電流跟電壓和電阻的關系,下列說法正確的是
A.導體的電阻越大,通過導體的電流越小
B.導體的電阻越大,通過導體的電流越大
C.導體兩端的電壓越大,導體的電阻越大,通過導體的電流也越大
D.在導體兩端的電壓一定的情況下,導體的電阻越小,通過導體的電流越大
(2)一條鎳鉻合金線的兩端加上4 V電壓時,通過的電流是0.2 A,則它的電阻是[CD#3]Ω.若合金線的兩端電壓增至16 V時,它的電阻是[CD#3]Ω,這時若要用電流表測量它的電流,應選用量程為[CD#3]A的電流表.
(3)關于歐姆定律,下列敘述中不正確的是
A.在相同電壓下,導體的電流和電阻成反比
B.對同一個導體,導體中的電流和電壓成正比
C.因為電阻是導體本身的性質,所以電流只與導體兩端的電壓成正比
D.導體中的電流與導體兩端的電壓有關,也與導體的電阻有關
[TP1CW37.TIF,Y#]
(4)在探究電阻兩端的電壓跟通過電阻的電流的關系時,小東選用了甲、乙兩個定值電阻R甲、R乙分別做實驗,他根據實驗數據畫出了如圖2所示的圖像,請根據圖像比較電阻R甲與R乙的大小,R甲[CD#3]R乙.(選填“大于”、“等于”或“小于”)
3.3.3拓展延伸
我國刑法規定,從2011年5月1日起,駕駛員醉酒后駕車要負刑事責任.目前大多數國家都采用呼氣式酒精測試儀,對駕駛員進行現場檢測.
21世紀是高新科技、信息革命和經濟迅猛發展的新時期,國家之間經濟的競爭是科技的競爭,科技的競爭是人才的競爭。目前,擺在教育工作者面前最緊迫的任務是:如何轉變教育觀念,改進教學方法,為21世紀大面積培養具有較高的思想素質和文化素質、健康的身體素持和心理素質、較強的勞動技能等綜合型人才及各種類型人才。跨世紀的物理教師,必須抓住時機,深入研究,在教學實踐中大膽實驗,充分發揮物理學科的自身優勢,在實施素質教育的主渠道——課堂教學上不斷創新,創造出物理學科的教學特色,履行自己的職責。
一、轉變觀念,樹立正確的人才觀和素質觀。
幾十年來,應試教育重知識的教學而輕能力的培養。人們一直把學習成績的好壞視為人才的標準,限制了學生多方面能力的發展,扼殺了眾多人才。今天,作為面向基礎教育的教師應樹立全新的思想,去指導教學實踐。首先要有正確的人才觀,要從一個人的整體素質和社會需要來評價、衡量人才。我們的社會,不僅需要科學家、藝術家、專家、學者,而且需要更多的普通專業技術人員和普通勞動者。學習成績好的能考上大學的是人才,學習成績不太好但有較強組織能力、活動能力、操作能力的學生同樣是人才。大企業的經理是人才,個體老板也是人才。只要有一技之長,能對社會作貢獻的人都 是人才。其次要樹立正確的素質觀。我國有十幾億人口,僅靠培養少數人為目標的“天才教育”或“精英教育”是無法使中華民族永遠屹立于世界民族之林的。只有全面推進素質教育,提高全民族的素質,才能把人口的包袱轉化為人才的優勢,也才能在當今的經濟競爭和綜合國力的競爭中以足夠的人才優勢穩操勝券。因此,我們的教學必須面向 全體學生,教會他們求知,教會他們做人。
二、優化教學過程,把素質教育的培養目標落實到課堂教學中。
1、從實際出發,優化教學目標。
制定教學目標,應以現代教育思想為指導,全面領會素質教育的要求,依據教學大綱、教材內容,結合本樣教學實際和學生實際綜合考慮,既要確定長遠的教學目標,又要確定每節課的具體目標;既要確定基礎素質的群體培養目標,又要確定較高素質的個體培養目標;既要有知識教學目標,又要有方法指導和能力培養目標。使學生學到的不僅是物理知識本身,而且更重要的是學習物理的方法,研究物理的能力,探索自然的志向,獻身科學的精神。
例如:關于滬科版初中物理教材第二冊中“歐姆定律”的教學,我們依據大綱和編者意圖,補充和調整了教參上擬定的教學目標。調整后的目標是:(1)知道“分離變量法”是探索物理規律的一種基本方法;知道列表對比法是分析實驗數據、歸納實驗結論的基本方法之一;(2)理解歐姆定律的內容、公式及其變換式的物理意義,會用歐姆定律分析、解決簡單電路的有關問題;(3)培養學生實驗操作能力、分析思考能力和總結概括能力。因為在教學過程中,指導學生親自參與整個實驗研究過程和數據分析過程,不僅能理解實驗結論和定律的內容,而且知道結論和定律是如何得出的,在得出結論時用了什么樣的方法和手段,在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的。歸納得出歐姆定律后,再引導學生反復討論記錄表格中的實驗數據,把每一組U/I的值與導體的電阻值相比較,自然使學生明白了變形公式R=U/I的物理意義。應用歐姆定律解簡單電路的有關問題,不是本節內容的重點,只要引導學生討論一、二個例題即可。可見,這樣的教學才能揭示物理學的研究方法和學法,才能讓學生沿著科學家發現物理規律的歷史足跡體會科學家的思維方法。
2、科學使用教材,優化教學內容。
教材是教學之本,是連接教與學、知識與方法、能力與發展的紐帶。現有初中物理教材較老教材有了較大的進步,雖然增大了實驗容量,但大部分是教師演示實驗,學生分組實驗較少。學生學到的知識不能適應高速發展的當今社會。這就要求教師不斷學習現代教育教學理論,充分運用自己的聰明才智,調動自己的知識積累,站在科學方法論的高度,研究教材、把握教材、使用教材,優化教學內容。
優化教學內容,必須依據學生的身心特點和知識發展水平以及未來社會的需要,做到:(1)對教材中某些教學內容進行適當調整和補充,使之更適合學生學習和社會需要。如:在伏安法測電阻的實驗教學中,教師引導學生選擇實驗器材、設計實驗電路,完成課本規定的實驗內容后,提出新的問題:在上述實驗中若只允許你使用電壓表(或電流表),實驗能否進行?需要補充什么輔助器材?教師作適當點撥,讓學生充分思考、醞釀、討論,設計實驗方案,進一步進行實驗,使伏安法測電阻的實驗原理和思想在學生頭腦中得到進一步理解和升華。同進,引導優生對實驗進行誤差分析,并進行補嘗討論,培養尖子生的綜合實驗素質。另外,電學中影響電阻大小的因素、歐姆定律、電磁感應、影響電功大小的因素等演示實驗,都可以大膽地必為學生實驗、教師適當指導,讓學生自己操作,自己觀察、分析實驗現象,自己歸納實驗結論。不僅能掌握知識和規律的內容,還能知道知識的來龍去脈,學會研究方法。 (2)精選教學素材,真正把溶于教材中的思想觀點、方法內容、智力價值和精神素養挖掘出來,展示給學生。舉例講解更要貼近學生生活實際,激發學生情感,啟迪學生智慧。如牛頓第一定律、機械能的轉化與守恒、電阻的教學中,都應滲透“內因與外因”的辨證關系;慣性和摩擦力的教學應滲透“一分為二”的辯證思想教育。
3、擺正角色位置,優化教學程序。
一、伏阻法:
此種方法是在傳統的伏安法基礎上沒有電流表,給出一個已知阻值的定值電阻,測量未知電阻。設計思路是利用串聯電路電流處處相等,分別測出已知電阻和未知電阻兩端的電壓,結合歐姆定律 的變形公式 建立等式關系,求出未知電阻。
設計一:如圖1所示,電壓表測出R0兩端
電壓記為U0,RX兩端電壓記為UX,由 得 ,這樣求出未知電阻。
設計二:1、如圖2所示,當S斷開電壓表測出R0兩端電壓記為U0,當S閉合時測將RX短路,電源電壓全部加在R0兩
端記為U,此時當R0和RX串聯時,RX兩端
電壓UX=U-U0,由 得 ,或 ,這樣求出未知電阻。
2、如圖3所示,當S打到上觸點時,電壓表測出R0兩端電壓記為U0,當S打到下觸點時電壓表測R0和RX串聯后的總電壓記為U,此時RX兩端電壓UX=U-U0,由 得 ,或 ,這樣求出未知電阻。
設計三:1、如圖4所示,當S斷開電壓表測出RX端電壓記為UX,當S閉合時測將R0短路,電源電壓全部加在RX兩端記為U,
此時當R0和RX串聯時,R0兩端電壓U0=U-UX,由 得 ,這樣求出未知電阻。
2、如圖5所示,當S打到上觸點時,電壓表測出RX兩端電壓記為UX,當S打到下觸點時電壓表測R0和RX串聯后的總電壓記為
U,此時R0兩端電壓U0=U-UX,由 得 ,這樣求出未知電阻。
注意:在使用伏阻法測電阻時,由于是動態電路我們應注意電壓表的正負極不要接反了,如下圖6和圖7所示都不能測出電阻。圖6中電壓表由A點改接C點時電壓表正負極接反了只能測其中一個電阻兩端電壓,不能測出兩個電阻兩端的電壓,所以不能測出未知電阻。圖7中當S1閉合時電壓表測量R0兩端電壓,S1斷開S2閉合時電壓表的正負極接反了不能測出RX兩端電壓所以也無法測出未知電阻。下面介紹的各種方法中也是同樣注意到這個問題,不要電表的正負極接反,否則就不能測出電阻。
二、安阻法:
此種方法是在傳統的伏安法基礎上沒有電壓表,給出一個已知阻值的定值電阻,測量未知電阻。設計思路是利用并聯電路電壓處處相等,分別測出已知電阻和未知電阻通過的電流,結合歐姆定律 的變形公式 建立等式關系,求出未知電阻。
設計一:1、如圖8所示當S閉合時,分別讀出通過R0的電流和通過RX的電流,分別記作I0和??IX,由U=I0R0=IXRX得 ,這樣求出未知電阻。
2、如圖9所示,當只閉合S1時電流表讀出通過R0的電流記為I0,當只諸合S2時電流表讀出通過Rx的電流記這Ix,由U=I0R0=IXRX得 ,這樣求出未知電阻。
3、如圖10所示,當S打到1時電流表讀出通過R0的電流記為I0,當S打到2時電流表讀出通過Rx的電流記為Ix,由U=I0R0=IXRX得 ,這樣求出未知電阻。
設計二:如圖11所示,當S斷開時電流表讀出通過R0的電流記為I0,當S閉合時電流表讀出R0與Rx并聯后的干路電流記為I,此時R0與Rx并聯時通過Rx的電流為Ix=I-I0,由U=I0R0=IXRX得 ,這樣求出未知電阻。
設計三:如圖12所示,當S斷開時電流表讀出通過R0的電流記為Ix,當S閉合時電流表讀出R0與Rx并聯后的干路電流記為I,此時R0與Rx并聯時通過R0的電流為I0=I-Ix,由U=I0R0=IXRX得 ,這樣求出未知電阻。
設計四:如圖13所示,當S斷開時電流表讀出R0與Rx串聯后的電流記為I,當S閉合時將R0短路此時電路中只有Rx聯入電路,電流表的示數記為Ix,由于電源電壓不變U=I(R0+Rx)=IxRx得 ,這樣求出未知電阻。
三、伏變法:
此種方法是在傳統的伏安法基礎上沒有電流表,給出一個已知最大阻值的滑動變阻器,測量未知電阻。設計思路是利用串聯電路電流處處相等,滑片移動測出電源電壓和串聯后Rx和R分別測出已知電阻和未知電阻兩端的電壓,結合歐姆定律 的變形公式 建立等式關系,求出未知電阻。
設計方案:如圖14所,當P打到A時R0被短路此時電路中只有Rx聯入電路,電源電壓全部加在Rx兩端記為U,當P打到B端時電壓表測R0和Rx串聯后Rx兩端的電壓記為Ux,此時R0兩端的電壓U0=U-Ux,R0和Rx串聯后電流處處相等 得 ,可求出未知電阻。
四、安變法:
此種方法是在傳統的伏安法基礎上沒有電壓表,給出一個已知最大阻值的滑動變阻器,測量未知電阻。設計思路是利用電源電壓不變,移動滑片分別測出只聯入Rx和Rx與R0串聯時通過的電流,結合歐姆定律 的變形公式 建立等式關系,求出未知電阻。
設計方案:如圖15所,當P打到A時R0被短路此時電路中只有Rx聯入電路,電流表讀數記為Ix,當P打到B端時電流表測R0和Rx串聯后的電流記為I,電源電壓不變U=IxRx=I(Rx+R0)得 ,這樣求出未知電阻。
五、等效替代法:
設計一:如圖16所示,當S打到2時電流表的讀數為I,當S打到1時調整電阻箱的旋扭直到電流表的示為I時為止,讀出電阻箱的電阻即為未知電阻的阻值。
設計思路:利用可以讀出示的電阻箱來替換未知電阻。
電源電壓不變,由 可知只接入一個電阻時,電路中電流相等時電阻必相等。
設計二:如圖17所示,將電阻箱調查整到0時電壓表的示數記為U,即電源電壓,調整電阻箱直到電壓表的示數為 U時,電阻箱所指示的示數即為未知電阻的阻值。
如何激發學生的學習興趣培養學生的角色意識?筆者主要從電工電子教學實踐中常用的教學方法:啟發討論法、理論實際互換法來闡述如何激發學生學習興趣,聚焦課堂教學。
一、展現個性教學,激發學生興趣
引言是引起學生注意、激發學習興趣、形成學習動機、明確學習目標和建立知識間聯系的教學活動方式。引言運用得恰當是上好一堂課的重要因素之一。
(一)提問——復習法
《電工基礎》是一門理論性強、抽象、不易被學生接受的課程。恰當提問,通過復習的方式便可達到“溫故而知新”的目的,逐步啟發學生,順其自然地引入新課。筆者講授“諧振電路”一課時,有針對性地提出如下一系列問題:RLC串聯電路的電流及電流與電壓之間的相位差的計算方法;電感性負載與電容并聯的電路的總電流及總電流與電壓之間的相位差的計算方法;這兩個電路中的電抗值的變化對電路計算的影響。這樣既復習了已學知識,又為新課打下堅實的基礎。
(二)演示——議論法
職高學生學習能力差、基礎薄弱、形象思維強、抽象思維弱,他們對生動、形象、具體的事物易記住。一邊進行演示實驗,一邊發問,師生通過觀察現象、相互議論引入新課題。這樣可以直觀地激發學生思維,使其得到初步的感性認識。再通過教師講解,能使學生的感性認識和理性認識融為一體。筆者講授《電子技術基礎》的“PN結的單向導電性”、“晶閘管的可控單向導電性”等課時筆者均采用此法。
(三)習題——延伸法
先通過對已掌握的知識點習題的練習,再將知識延伸,把新課的習題布置給學生作為懸念。這樣可將學生的思維引導到新課上來,自然會集中他們的注意力,使得新課的教學很好的開展。筆者在講授《電子技術基礎》課程的“加法、減法運算電路”一節課時,先讓學生們計算“反相、同相比例運算電路”的習題,再通過電路變換要求學生們給出結果,這顯然無法回答。但是對教師提出的問題卻產生了很大的興趣,對新課內容產生了極強的求知欲。
二、運用啟發討論 激活學生思維
“啟發討論法”不同于傳統的“講述法”。它的基本做法是圍繞教材的中心要求,設計一系列互相聯系而又不斷深化的問題,激活學生的思維,組織學生進行分析和討論,引導他們得出正確的結論。并在此基礎上進一步組織學生繼續探討,不斷鞏固和擴大學生的認識,把整個教學過程變成培養他們的分析問題和處理問題的能力的過程。
筆者在講授《電工基礎》課程的“閉合電路的歐姆定律”一節課時,提出“為什么在實際電路中測得的電源電壓值略小于它的電動勢?”一石激起千層浪,激發了學生的興趣和調動他們的積極性。接著抓住要害,深入討論。提出“什么是全電路?”“電荷為什么會沿著回路循環流動?”“在閉合電路中電源內部和外部發生了哪些化學的和物理的過程?”等等一系列的問題,為論證閉合電路的歐姆定律創造條件。最后畫龍點睛,引出結論。可喜的在提出“從能量守恒的角度看,非靜電力做功所形成的E和電場力所形成的電勢降落U之間,應該有什么樣的關系”學生即可答出:E=U外部 +U內部,再考慮部分電路的歐姆定律,得到E=IR+Ir。接著繼續深入,提高認識。提出“比較部分電路的歐姆定律和全電路歐姆定律的區別和聯系?”等等,使定律運用到實際生活的問題上來。最后似盡非盡,留有余味。提出“什么是損耗功率?什么是消耗功率?”等等問題,把學生引向另一個新的天地,為新的學習埋下伏筆。
通過運用“啟發討論式”教學方法,有利于學生思維能力的鍛煉和培養,有利于學生牢固的掌握基礎知識,以提高課堂教學的效率。
采用此法教學時要注意幾個問題:①注意對個別學生的輔導;②留出足夠的時間給學生自己歸納小結;③教師要對本課的內容做出適當的總結。
三、互換理論實際 鍛煉學生能力
(一)理論到實際
電子電工專業學科中的許多教學內容是我們日常生活中經常遇到的,只不過學生們沒有正確運用電子電工基礎知識去理解它。因此,在講這些內容時,盡可能與實際生活中的實例聯系起來,讓學生易于理解,學得輕松。在《電工基礎》中講授“電源的端電壓與負載電阻之間的關系”一課時,筆者就結合家中的電燈有時在白天和晚上不一樣亮這一生活實例告訴同學們,負載使用越多,總電流就越大,內阻上消耗的內壓降也會增大。所以,電源的端電壓就會減小,電燈也就會變暗。從而,學生們就能很好地理解電源端電壓與負載之間的關系了。
(二)實際到理論
對日常生活中已經存在的產品進行理論研究,從而可達到既了解社會相關行業的動態又能使自己的理論知識更加鞏固與靈活運用。當然這需要學生要有一定的理論基礎,同時對產品的科技含量要有一個先低后高、對產品的組成要有先簡后繁認識的過程。比如:拿“音樂彩燈控制器”為例,通過演示操作、觀察現象、電路分析等過程,既可把《電子技術基礎》課程已學的“可控硅”章節做一全面的知識總結和滲透,又加深學生的創造欲望,使學生的創造能力得到培養。
一、生活經驗給初中物理教學帶來的負面影響。
1、錯誤生活經驗的存在,造成學生在新知識的認知過程中產生負遷移。
錯誤生活經驗是在日常生活和生產實踐活動中,通過個體與外界相互作用而形成的一種非科學的經驗。這些經驗在形成的過程中沒經過科學的思維加工,只是根據事物表面現象作出的主觀判斷和總結,結論一般是錯誤的或片面的。正是由于這些經驗有這樣的缺陷,造成它對新知識的不良影響。
如:拔河是我們都很熟悉的一項體育運動,從這項運動中人們體會到的結論是繩子拉向哪一邊,哪一邊的力就大.由于有了這個錯誤的經驗,我們在學力平衡的知識時,就出現了麻煩.例如,當起重機吊著一重物靜止、勻速上升、勻速下降時,起重機對重物的三次拉力的大小比較.老師在講解分析時,學生都能聽懂,但做作業時又經常出錯.又如,在分析推放在水平地面上的物體而沒有推動的原因時,學生經常會想當然地認為是推力小于摩擦力的緣故.這些都反映出平時經驗的根深蒂固.其實,拔河時,兩邊的人所用的拉力是一對相互作用的力,是一樣大的,勝負的關鍵在于摩擦力的大小.假如,一個大力士腳穿溜冰鞋站在冰面上與站在地面上小學生進行拔河比賽,勝利屬于誰呢?
2、先學的科學知識對后繼科學知識的理解和認知產生負遷移。
現代的遷移理論認為:學習的過程是新知識和原有認知結構相互作用的矛盾運動過程。已有認知結構和內容能夠對新知識的學習產生消極影響,這也是錯誤經驗消極作用的另一種表現。
如:由歐姆定律得出的導出公式R=U/I,對于這個公式有學生便得出結論:電路中電阻的阻值大小與它兩端的電壓成正比,與通過它的電流成反比。產生這種錯誤的原因是由于將先前所學的數學知識僵化地用到現在所學的物理量度公式的分析中,從而失去了物理量度公式的物理內涵。事實上,電阻的大小是電阻本身的一種屬性,只與其材料等因素有關。可以用電阻兩端的電壓和通過它的電流的比求出它的電阻值大小,但它并不是電阻的定義式(定義式為R=ρL/S).在同一電路中當電阻兩端電壓增大幾倍時,通過它的電流也增大幾倍,顯然電阻值并不與電壓成正比,也不與電流成反比。類似的公式還有ρ=m/V,v=S/t等,都是有其物理內涵的。
3、生活經驗妨礙創造思維的發展。
學生過多的依賴于過去積累的經驗,而忽視對題目殊關系的分析研究。對問題的解答滿足于已有的正確結論,而不善于從不同角度去尋求最佳解法,更不能有所創新。
如:如圖所示電源電壓U=3V , R1=15Ω。先閉合S1,再閉合S2,發現電流表示數增大了0.1A .求電阻R2=?此時,學生會根據已有知識分步求解,當閉合S1時,只有R1接入電路,根據歐姆定律I1=U/R1求出流過R1的電流為0.2A。 當再閉合S2時,R1和R2并聯接入電路,電流表測干路電流為0.3 A , 此時流過R1電流仍不變,仍為0.2A 。(由歐姆定律可知)那么此時流過R2的電流為0.1A ,根據歐姆定律求出R2的電阻為30Ω。
實際上學生只要認真分析一下,運用發散思維就會發現電流表增大的值0.1A就是流過R2的電流,運用歐姆定律一步得出R2的電阻為30Ω。這就是學生不會用創新思維解決問題的例子。
二、消除生活經驗負面影響的措施:
1、誘發產生正向遷移,遏止形成負向遷移。
為了促進正向遷移的產生,應啟迪學生對問題要全面地、多角度地去分析,不要只看到問題的表面或只看問題的片面,就下結論。遷移是一種復雜的心理過程,它受學生本身的主觀條件制約,這就要創造條件,因人施教,誘導實現正向遷移。對問題要多假設、多提問,讓學生充分參與教學活動,細致分析問題,使學生形成科學嚴謹的分析問題方法,可避免負向遷移的產生和干擾。
2、深刻領會教材編寫者的意圖,講透概念、規律的屬性,以防止相互混淆。
為克服先學的科學知識對后繼科學知識的理解和認知產生負遷移,必須切實抓好基礎知識的教學。對于概念要講清它的內涵,讓學生掌握本質屬性;對于定理、定律,要剖析數量關系,賦予它們物理內涵,揭示它們的精髓,為學生的創造思維提供堅實的基礎。
3、建構合理的知識結構,增強知識信息地可提取性。
培根說過:"當你處世行事時,正確運用知識就意味著力量。"注重合理地知識結構地建構,是克服生活經驗消極影響地前提,生活經驗的負效應往往是由于無知和偏見造成的。大腦中有豐富的知識儲備,用時才可提取,這是不言而喻的,但大腦里信息量越多,到需要時不一定提取就越快,只有廣博而理解透徹的知識信息,組織得有條不紊、有系統的知識信息才具有隨時可提取的性質,才容易在需要時迅速檢索提取輸出,并發揮出舉一反三、觸類旁通的作用。
4、培養學生正確的解題習慣和掌握正確的解題方法。
關鍵詞:物理實驗 電阻的測量
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2013)12-0048-02
測量是實驗探究的重要環節。電阻的測量是初中物理教學的重要實驗,能夠檢驗學生對基本電學儀器的使用、對電學基本規律的掌握,還能夠培養學生的發散思維能力和創新意識,是考察學生能力的重要命題熱點。分析近幾年初中學業水平考試試題我們就會發現,電阻的測量方法多種多樣, 實驗原理、實驗步驟和計算方法不盡相同,電路圖的設計靈活多變。 如果平時不加強實驗探究,就會在做題時容易出錯,造成丟分。因此電阻的測量, 是學生的弱點,是教學中的重點和難點。下面結合我自己的教學經驗和各種考試的試題,對電學實驗中電阻測量的幾種方法進行探討。
一、伏安法測電阻
伏安法測電阻就是用一個伏特表和一個安培表來測待測電阻測電阻的方法。實驗原理:R=U/I;實驗過程:(1)設計電路圖,如圖1所示;(2)按圖1把所給器材規范正確的連接成電路;(3)檢查電路連接無誤后閉合開關,用電流表測量出通過待測電阻Rx的電流,記為Ix ;(4)用電壓表測出待測電阻Rx兩端的電壓,記為Ux; (5)根據歐姆定律的變形公式R=U/I求出待測電阻的阻值,其表達式為Rx= Ux/Ix。
用圖1的方法雖然簡單,但是由于只能測一次,因此實驗誤差較大,為了使測量結果更準確,實驗時把圖1進行改進,設計電路圖如圖2所示,按圖2把所給器材規范正確的連接成電路。增加滑動變阻器的目的是用滑動變阻器來調節待測電阻Rx兩端的電壓Ux,這樣就可以進行多次測量(一般測三次),求出平均值作為最后結果,以減小實驗誤差。伏安法測電阻的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I,在試驗中,移動滑動變阻器的滑片,每改變一次位置,就記錄一次對應的電壓表的示數Ux和電流表的示數Ix,計算一次待測電阻的值Rx,然后取平均值作為本次實驗的最后結果。
二、單表測電阻
單表測電阻是指電壓表和電流表各一個,只能選擇其中一種,這種方法需要選擇一個阻值已知的定值電阻R0 或已知最大電阻值為R0 的滑動變阻器。下面來討論常見的幾種測法:
1.用電壓表和阻值已知的電阻R0 來測量待測電阻Rx的阻值
這種方法的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I和串聯電路中的電流處處相等的關系,按圖5的電路圖連接成電路,先把電壓表并聯接在已知電阻R0的兩端,讀出此時電壓表的示數,記為U0;然后再按圖6的電路圖連接成電路,把電壓表并聯接在未知電阻Rx的兩端, 讀出此時電壓表的示數,記為Ux,根據串聯電路中電流處處相等以及歐姆定律的知識得:
在此實驗中如果電壓表只允許連接一次,那么該實驗又如何設計?:
1.1按圖5所示電路圖連接電路,電壓表選擇合適量程,開關閉合前R0與Rx組成串聯電路,電壓表測的是Rx兩端的電壓,讀出電壓表的示數,即為Rx的電壓,記為Ux ;開關閉合后R0被短路,電壓表測的是Rx的電壓也是電源電壓,讀出電壓表的示數,即為總電壓U,在串聯電路中,由于流過Rx的電流與流過R0的電流相等,即有Ux / Rx =(U-Ux)/ R0,所以:
我們也可以用電路圖圖6來進行測量,這種方法的未知電阻Rx的表達式為:
1.2在(1)實驗中如果將一個單刀雙擲開關引入,我們還可以用電路圖圖7的設計來進行未知電阻Rx的測量,當開關擲于1時,電壓表測量的是R0兩端的電壓U0;當開關擲于2時,電壓表測量的是總電壓U。根據歐姆定律公式I =U/R、串聯電路中的電流處處相等及電壓的關系有:
所以未知電阻Rx的表達式為:
2.用電流表和阻值已知的電阻R0 來測量待測電阻Rx的阻值
這種方法的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I和并聯電路中各支路的電壓相等且等于電路的總電壓的關系。先按圖8的電路圖連接成電路, 用電流表與已知的電阻R0串聯,測出R0的電流,記為I0;然后再按圖9的電路圖連接成電路,把電流表與Rx串聯,讀出此時電流表的示數,即為Rx的電流,記為Ix。根據并聯電路中電壓的關系以及歐姆定律的知識得:
在此實驗中如果電流表只允許連接一次,那么可以用下列方法來進行待測電阻Rx的測量:
2.1按圖10所示的電路圖連接電路,電源電壓恒定不變,電流表選擇合適的量程,讀出開關閉合前后電流表的示數分別是I與Ix。開關閉合前R0與Rx組成串聯電路,電流表測的I為串聯電路的電流;開關閉合后已知電阻R0被短路,電路中只有Rx,電流表測的Ix為Rx的電流,由于開關閉合前后電源電壓恒定不變,所以:
2.2按圖11所示的電路圖連接電路,電源電壓恒定不變,電流表選擇合適的量程,先斷開開關,只有已知電阻R0連入電路,讀出電流表的示數,即為已知電阻R0的電流,記為I0;然后再閉合開關,已知電阻R0與待測電阻Rx 連接成并聯電路 ,電流表在干路上是測量總電流,讀出此時電流表的示數,即為總電流,記為I,由于開關閉合前后電源電壓恒定不變,根據并聯電路中電壓的關系、電流的關系以及歐姆定律的知識得:
2.3我們還可以將一個單刀雙擲開關引入,用電路圖圖12的設計來進行未知電阻Rx的測量。當開關擲于1時,電流表測量的是Rx的電流,記為Ix,當開關擲于2時,電流表測量的是R0的電流,記為I0。根據并聯電路中的電壓的關系以及歐姆定律的知識得:
除以上幾種測電阻的方法以外,還有常用的易于學生理解的測電阻的方法,如:(1)用電壓表和已知最大電阻值為R0 的滑動變阻器來測量待測電阻的阻值;(2)用電流表和已知最大電阻值為R0 的滑動變阻器來測量待測電阻的阻值;(3)用等效法測量(用電流表和電阻箱)。在此不再一一討論。
參考文獻
[1]義務教育《物理課程標準》(2011年版,北京師范大學出版社 ,2012年1月).
[2]《新課程背景下的初中物理教學法》(崔秀梅 主編 2004年5月第一版 首都師范大學出版社).