欧姆定律及其运用实用13篇

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欧姆定律及其运用

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2.教学目标

(1)知识目标

理解掌握欧姆定律及其表达式,能用欧姆定律进行简单计算;根据欧姆定律得出串并联电路中电阻的关系;通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生的逻辑思维能力。

(2)技能目标

学习用“控制变量法”研究问题的方法,培养学生运用欧姆定律解决问题的能力。

(3)情感目标

通过介绍欧姆的生平,培养学生严谨细致的科学态度和探索精神,学习科学家献身科学、勇于探索真理的精神。通过欧姆定律的运用,帮助学生树立物理知识普遍联系的观点以及科学知识在实际中的价值意识。

3.重点和难点

重点:理解欧姆定律的内容及其表达式和变换式的意义,并且能运用欧姆定律进行简单的电学计算。

难点:运用欧姆定律探究串、并联电路中电阻的关系。

二、说学生

1.学生学情分析

在学习这节之前学生已经了解了电流、电压、电阻的概念,并且还初步学会了电压表、电流表、滑动变阻器的使用,具备了学习欧姆定律基础知识的基本技能。但对电流与电压、电阻之间的联系的认识是肤浅的、不完整的,没有上升到理性认识,需要具体的形象来支持。所以在本节学习中应结合实验法和定量、定性分析法。

2.知识基础

要想学好本节,需要学生应具备的知识有:电流、电压、电阻的概念,电流表、电压表、滑动变阻器使用方法,电流与电压、电阻的关系。

三、说教法

结合学生情况和本节特点本人采取以下几个教法:采用归纳总结法、采用控制变量法、采用定性分析法和定量分析法。

四、说教学过程

1.课题导入(采用复习设置疑问的方式,时间3分钟)

复习:电流是如何形成的?导体的电阻对电流有什么作用?

设疑思考:电压、电阻和电流这三个量之间有什么样的关系呢?通过简单的回顾、分析,使学生很快回忆起这三个量的有关概念,通过猜想使学生对这三个量的关系研究产生了兴趣,达到引入新课的目的。

2.展开探究活动,自主总结结论(时间37分钟)

根据上节探究数据的基础,让学生自主总结出两个结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。

为了进一步得出欧姆定律的内容,可采用以下几点做法:各小组在教师指导下,对实验数据进行数学处理,理解数学上“成正比关系”“成反比关系”的意思,从而引入欧姆定律的内容;让学生思考用一个什么样的式子可以将这两个结论所包含的意思表示出来,从而引入欧姆定律的表达式。

3.说明事项

在欧姆定律中有两处用到“这段导体”,其意思是电流、电压、电阻应就同一导体而言,即同一性和同时性。

向学生介绍欧姆的生平,以达成教学目标中的情感目标。学习科学家献身科学、勇于探索真理的精神,激发学生的学习积极性。

欧姆定律应用之一:通过课本第26页例题和第29页习题2和习题3,让学生自己先试做,然后教师再加以点评和补充,使学生理解掌握欧姆定律表达式及变形式的应用,达成教学目标的知识目标,充分体现了课堂上学生的自主地位。

应用欧姆定律解题时应注意以下几点问题:

(1)同一性

即公式中的U、I,必须针对同一段导体而言,不许张冠李戴。

(2)统一性

即公式中的U、I、R的单位要求统一(都用国际主单位)。

(3)同时性

即公式中的U、I,必须是同一时刻的数值。

(4)规范性

解题时一定要注意解题的规范性(即按照已知、求、解、答四个步骤解题)。

欧姆定律应用之二:探究串并联电路中电阻的关系。

(1)实验分析

在演示实验之前,要鼓励学生进行各种大胆的猜想,当学生的猜想与实验结果相同时,他会在实验中体验到快乐与兴奋,有利于激发学生的学习兴趣。

①演示实验

将两个电阻串联起来,让学生观察灯泡的亮度情况(变暗了),并说出原因(电路中的电流变小了,说明总电阻变大了)。

得出结论:串联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大。

②演示实验

将两个电阻并联起来,同样让学生观察灯泡的亮度情况(变亮了),并说出原因(路中的电流变大了,说明总电阻变小了)。

得出结论:并联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。

(2)定性分析

(提出问题)为什么串联后总电阻会变大?并联后总电阻会变小?

得出结论:电阻串联相当于导体的长度变长了,所以串联电阻的个数越多总电阻就越大;电阻并联相当于导体的横截面积变粗了,所以并联电阻的个数越多总电阻就越小。

(3)定量分析

利用欧姆定律公式以及前面学过的串并联电路中电流和电压的特点推导串并联电路中总电阻的关系得出结论:(1)电阻串联后的总电阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)电阻并联后的总电阻=+…+。

4.小结(4分钟)

(1)理解掌握欧姆定律的内容及其表达式

(2)运用欧姆定律解决有关电学的计算题以及探究串、并联电路中电阻的关系

5.布置作业(1分钟)

本节作业的布置主要是针对欧姆定律表达式及其变形公式的运用,并结合前面学习过的串并联电路中电流、电压的特点的一些常见题型加以知识的巩固。

作业:《课堂点睛》17页至18页的习题。

五、说板书设计

欧姆定律的内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。

欧姆定律的表达式:I

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一、在实验探究中让学生学习欧姆定律

欧姆定律是电学重要内容之一,也是中考重点考查内容,所以能否教好欧姆定律关系到之后对中考的重点知识复习,更有可能影响学生对于物理学的热情。在实验探究的过程之中以学生为主,教师起引导作用,让学生通过观察电压表、电流表、滑动变阻器的微量变化发现问题、提出问题,他们对于自己发现的问题会比老师直接教导的印象深刻,从而达到了教学目的。

二、在欧姆定律的学习中最经常遇到的问题

在实际的教学之中,教师要把电路的认识与画电路图、连接电路作为主要的教学任务,开阔学生的思维,加强对电路的认识。物理是一门比较枯燥的课程,只有激发学生的热情,才能更好地完成授课。电流、电压、电阻的概念及单位,电流表、电压表、滑动变阻器的使用,是最基础的概念。电流表测量电流、电压表测量电压、变阻器调节电路中的电流,这部分则比较重要,需要重点讲解。电流、电压、电阻的概念是基本的电学测量仪器,明确这些仪器的使用与操作,是非常重要的,关系到后期实验的正确性与对知识的理解。以上基础知识的理解与运用又是进一步学习欧姆定律的基础。

三、欧姆定律的主要内容是电流、电压、电阻的关系

这部分知识是在实验的基础上概括、归纳出了电路中电压、电流、电阻三者相互关联的关系。教师在实验中要让学生理解电流随电压和电阻的变化而变化,对于多个变量问题的研究是采用固定一个量不变,研究其余两个量的变化的处理方法,从而让学生学会物理学中常用这种方法。欧姆定律在初中只讲部分电路的欧姆定律,是电学中的基本定律,是进一步学习电学知识分析和进行电路计算的基础,是初中电学的重点知识。

欧姆定律是初中物理学电学的重点、也是难点,想要研究欧姆定律必须要建立电流、电压、电阻的关系,并在实验的基础上得出欧姆定律,做好演示实验,归纳、分析、概括实验结果,使学生正确理解欧姆定律的基础。所以,使用电流表、电压表、滑动变阻器是这部分知识中的重点实验的基础。

电流、电压、电阻的概念是学生学习的难点,由于初中学生水平有限,对电流、电压的概念要求较低,并没有下准确的定义。因此,电阻的概念就成了学生理解的难点。教师要多举例子帮助学生理解电阻是导体本身的属性,决定于导体的材料、长度、横截面和温度,它用两端的电压和通过的电流的比值来表示是为了测量的方便,与外加电压、电流无关。同时,教师一定要纠正一些学生经常出现的电阻随电压、电流的变化而变化的错误概念,也就是对欧姆定律的错误理解。欧姆定律在学生头脑的建立过程是十分重要的,认真做好演示实验,用实验来探索一个量随两个量变化的定量关系是第一次。首先要向学生交代清楚实验的研究方法,本实验彩用控制变量法来研究,即“固定电阻不变,研究电流跟电压的关系;固定电压不变,研究电流跟电阻的关系”。在连接如图(图略)所示的实验电路时,要将具体接法演示给学生看。可以先从电源正极开始,按电流方向依次为电池、开关S、滑动变阻器R′、定值电阻R、电流表串联起来组成一个闭合回路,最后将电压表并联在定值电阻R两端。同时提醒学生注意电流必须从电流表和电压表的正接线柱流进电表,负接线柱流出电表及量程选择,电流表与R串联,其示数等于通过R的电流。电压表与R并联其数等于R两端的电压。

运用欧姆定律可以推导串联电路中的总电阻跟各串联电阻之间的关系及电压分配跟导体电阻的关系,具体推导如下:

在串联电路中:I=I1=I2;U=U1+U2;由欧姆定律公式I=U/R,可得U=IR;U1=I1R1;U2=I2R2将这些式子代入上式得:IR=I1R1+I2R2即R=R1+R2;也就是说串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和。

在串联电路中:I=I1=I2;由欧姆定律公式I=U/R,可得:I1=U1/R1;I2=U2/R2;将这些式子代入上式得:U1/R2=U2/R2 变换一下形式得:U1/U2=R1/R2;即串联电路中,电压分配跟导体电阻成正比。

四、结束语

通过对物理教学内容的分析、思维方法、能力训练的具体研究,对教学内容进行归纳总结,可以使初中物理教师掌握欧姆定律的基本理论方法,更好地驾驶物理教材,提高物理教学质量,把重点真正落实在教学过程中,帮助学生提高实验操作能力、归纳概括能力、演绎推理能力、逻辑推理能力、抽象思维能力及灵活运用知识解决问题的能力,让学生学会控制变量法研究多个变量的问题,学会用等效法分析复杂电路。因此,教师要注重培养学生实事求是的科学态度,从而有效培养学生的物理素质。

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1在欧姆定律的学习中常遇到的问题

1.1欧姆定律的使用范围问题

在电路的实验过程中,我会出现忽略导线,电子元件与电源自身的电阻,将整个电路视为纯电阻电路的问题。而欧姆定律通常只适用于导电金属和导电液体,对于气体、半导体、超导体等特殊电路元器件不适用,但我们知道,白炽灯泡的灯丝是金属材料钨制成的,也就是说线性材料钨制成的灯丝应是线性元件,但实践告诉我们灯丝显然不是线性元件,因此这里的表述就不正确,本人为了弄清这里的问题,向老师进行了请教并查阅了相关资料,许多资料上说欧姆定律的应用有“同时性”与“欧姆定律不适用于非线性元件,但对于各状态下是适合的”。但我自身总觉得这样的解释难以接受,有牵强之意,即个人理解为既然各个状态下都是适合的,那就是适合整个过程。

1.2线性元件的存在问题

通过物理学习我们会发现材料的电阻率ρ会随其它因素的变化而变化(如温度),从而导致导体的电阻实际上不可能是稳定不变的,也就是说理想的线性元件并不存在。而在实际问题中,当通电导体的电阻随工作条件变化很小时,可以近似看作线性元件,但这也是在电压变化范围较小的情况下才成立,例如常用的炭膜定值电阻,其额定电流一般较小,功率变化范围较小。

1.3电流,电压与电阻使用的问题

电流、电压、电阻的概念及单位,电流表、电压表、滑动变阻器的使用,是最基础的概念,也是我最容易混淆的内容。电流表测量电流、电压表测量电压、变阻器调节电路中的电流,而电流、电压、电阻的概念是基本的电学测量仪器,另外,欧姆定律只是用来研究电路内部系统,不包括电源内部的电阻、电流等,在学习欧姆定律的过程中,电流表、电压表、导线等电子元器件的影响常常是不考虑在内的,而对于欧姆定律的公式I=UR,I、U、R这三个物理量,则要求必须是在同一电路系统中,且是同一时刻的数值。

2欧姆定律学习中需要掌握的内容

本人在基于电学的基础之上,通过对欧姆定律的解题方式进行分析,个人认为我们需掌握以下内容:了解产生电流的条件;理解电流的概念和定义式I=q/t,并能进行相关的计算;熟练掌握欧姆定律的表达式I=U/R,明确欧姆定律的适用条件范围,并能用欧姆定律解决相关的电路问题;知道什么是导体的伏安特性,什么是线性元件与非线性元件;知道电阻的定义和定义式R=U/I;能综合运用欧姆定律分析、计算实际问题;需要进行实验、设计实验,能根据实验分析、计算、统计物理规律,并能运用公式法和图像法相结合的方法解决问题。

3欧姆定律的解题思路及技巧

3.1加深对欧姆定律内容的理解

在欧姆定律例题分析中,我们比较常见的问题是多个变量的问题,以我自身为例,由于物理理解水平有限,且电压、电流、电阻的概念比较抽象,所以学习难度较大,但我通过相关教学短片的学习,将电阻比喻成“阻碍电流通行的路障,电阻越大路越不好走,电阻越小通过速度则快”的方式,明白了电阻是导体自身的特有属性,其大小是受温度、导体的材料、长度等各方面因素影响的,与其两端的电压跟电流的大小无关,并且明白了电阻不会随着电流或者电压的大小改变而改变。同时我们每一个人都知道对于不同的习题,解决步骤都是不相同的,虽同一问题会有不同的解题方法,但总是离不开欧姆定律这个框架。因此对于一些与电学有关的知识,我一般会利用欧姆定律解决电生磁现象与电功率计算问题。例如:某人做验时把两盏电灯串联起来,灯丝电阻分别为R1=30Ω,R2=24Ω,电流表的读数为0.2A,那么加在R1和R2两端的电压各是多少?我可以根据两灯串联这一关建条件,与U=IR得出:U1=IR1=0.2A×30Ω=6V,U2=IR2=0.2A×24Ω=4.8V,故R1和R2两端电压分别为6V、4.8V的结论。

3.2利用电路图进行进行计算

在解有关欧姆定律的题时,以前直接把不同导体上的电流、电压和电阻代入表达式I=U/R及导出式U=IR和R=U/I进行计算,并把同一导体不同时刻、不同情况下的电流、电压和电阻都代入欧姆定律的表达式及导出式进行计算,因此经常混淆,不便于分析问题。通过后期老师给予我的建议,在解题前我都会先根据题意画出电路图,并在图上标明已知量、数值和未知量的符号,明确需分析的是哪一部分电路,这部分电路的连接方式是串联还是并联,以抓住电流、电压、电阻在串联、并联电路中的特征进行解题。同时,我还会注意开关通断引起电路结构的变化情况,并且回给“同一段电路”同一时刻的I、U、R加上同一种脚标,其中需注意单位的统一与电流表、电压表在电路中的连接情况,以及滑动变阻器滑片移动时电流、电压、电阻的变化情况。

3.3利用电阻进行知识拓展

本着从易到难的原则,我们可从一个电阻的问题进行计算,再扩展到两个电阻、三个电阻,逐渐拓宽我们的思路,让自己找到学习的目标以及方法。比如遇到当定值电阻接在电源两端后电压由U1变为U2,电路中的电流由I1增大到I2,这个定值电阻是多少的问题时,我们可利用欧姆定律的概念ΔU=ΔI・R得到电阻的值,而当难度增加由一个电阻变为两个电阻时,定值电阻与滑动变阻器串联在电压恒定的电源两端,电压表V1的变化量为ΔU1,电压表V2的变化量为ΔU2,电流表的示数为ΔI,在这样的问题上可将变化的问题转化为固定的关系之间的数值,就可简化许多变量问题的计算。当变量变为三个电阻时难度会进一步的增大,我起初认为这是一项不可能完成的任务,所以放弃了这类题,而在经过询问成绩优秀的同学时,才知道可将三个电阻尽量化为两个电阻,通过电压表与电流表的位置将电阻进行合并,以此简化题目。

4总结

简言之,欧姆定律是物理教材中最为重要的电学定律之一,是电学内容的重要知识,也是我们学习电磁学最基础的知识。当然,对于欧姆定律的学习与解题方法,自然不止以上所述方法,因而在具体的学习中,我们要立足于自身实际学习情况来进行方法的选取,突破重难点知识,以找到更好的解题思路。

参考文献:

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复习课,一要体现“从生活走向物理,从物理走向社会”,教学方式多样化等新课程理念;二要体现“知识与技能、过程与方法以及情感态度和价值观”三维目标的培养;三要优化学生的认知结构,让学生在教师的引导、帮助下,把学到的知识归纳起来,从而便于提练和记忆。所以对电学的复习要从学生喜闻乐见的小电器起步,从典型例题入手进行归纳总结。

例1:如图-1是一个玩具汽车上的控制电路。小明对其进行测量和研究发现:电动机的线圈电阻为1Ω,保护电阻R为4Ω。当闭合S后,两电压表的示数分别为6V和2V,则电路中的电流为?摇 ?摇?摇?摇A,电动机的功率为?摇?摇 ?摇?摇W。(这是陕西师范大学出版社出版,经陕西省中小学教材审定委员会2008年审定通过的《物理课堂练习册》中的一道题)

学生通常按下列方法计算电路中的电流:

R中的电流:I=U/R=2V/4Ω=0.5A,

电动机中的电流:I=U/R=4V/1Ω=4A,

由此得第一空电路中的电流就有两个值0.5A和4A。

于是第二空的对应值为:P=UI=4V×0.5A=2W与P=UI=4V×4A=16W。这就存在两个问题:

1.根据欧姆定律计算出两个串联元件中的电流不相等,与串联电路中电流的特点相矛盾。

2.由串联分压原理得:U:U=R∶R=1∶4,得:

①当U=2V时,U=8V,得到U+U=2V+8V=10V≠U源;

②当UM′=4V时,U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U,这与串联电路中的电压关系相矛盾。

对此,应找出题中所涉及的知识点,分析这些知识点间的联系,那上面的矛盾就迎刃而解了。

首先,应对欧姆定律有深入的理解。

例2:如图2所示电路(R≠R≠R)。引导学生分析如下:

1.对电路状态的分析。

(1)当S、S、S都闭合时,R与R并联,并联后作为一个整体再与R串联。A测R中的电流,V测R或R两端电压。

(2)当S、S闭合S断开时,则由图-2演变为图-2(a)到(b)。

R与R串联,R处于断开状态,A测整个电路中的电流。

(3)当S、S闭合S断开时,则由图2演变为图-2(c)到(d)。

R与R串联,R处于断开状态,V测R两端电压。

2.欧姆定律中涉及I、U、R三个量间的关系。

(1)欧姆定律中的I、U、R三个量是针对同一个用电器或者同一部分电路而言的,即必须满足“同一性”。

当图-2中的S、S、S都闭合时,A测R中的电流为I,V测R两端电压为U。此时能否用U与I的比值来计算R或R阻值呢?(即R=U/I)。

如果R=R时,由于R与R并联,所以R两端电压U等于R两端电压U,即U=U=U。根据R=U/I得R=U/I,R=U/I。这样计算出的R2的值虽然是正确的,但属于不正确的方法得出了正确的结果,实属偶然巧合。

若R≠R时,那么R=U/I,若再按R=U/I来计算R的电阻值就没有上述的巧合了。因为电压相等是并联电路电压的特点,R、R中的电流是不相等的。上述中错误地认为R、R中电流相等。这里的电压是R两端电压,而电流是R中的电流,电压与电流是两个不同电阻(或用电器,或电路)的对应量,也就违背了“同一性”。

这就告诉我们,在应用欧姆定律解题时,一定要遵循“同一性”原则,切忌“张冠李戴”,电学中的所有公式都不能违背“同一性”原则。如:W=UIt、Q=IRt、P=UI等。

(2)欧姆定律中的I、U、R三个量必须是同一状态、同一时刻存在的三个物理量,即必须满足“同时性”。

在图-2中,当S、S闭合时,R中的电流大小与S、S闭合时R中的电流大小是否相等?

在图-2中,当S、S闭合S断开时,不难看出,R与R串联:I=I=I则I=U源/(R+R);当S、S闭合S断开时,R与R串联:I=I=I,则I=U/(R+R)。因为R+R≠R+R所以U源/(R+R)≠U源/(R+R),即两次电流不相等。S、S闭合时,R中的电流大小与S、S闭合时R中的电流大小不相等,这是因为S、S闭合时与S、S闭合时电路状态不同,R是在不同的状态下工作,不是同一时间内电流的大小,电流不相等。

在利用公式计算的过程中,不能用第一状态下的量值与第二状态下的量值代入关系式计算。如:要计算R的电阻值,就不能用第一状态下R两端的电压值与第二状态下R中的电流的比值来计算R的电阻值。在计算电流、电压时,也不能这样处理。

因此在利用公式计算时,带值入式的物理量必须是同一状态下的物理量,必须满足“同时性”。

(3)欧姆定律中的I、U、R三个量的单位必须同一到国际单位制,即I―A、U―V、R―Ω。即应满足“统一性”。

除各物理量的主单位外,还应记住常用单位及其单位换算关系,将常用单位换算为国际单位制单位,在利用其它电学公式计算时也要统一单位。

如:电功的公式W=UIt中,各物理量的对应单位:U-V、I-A、t-S;这样W的单位才是J。电热的公式Q=IRt中:I―A、R―Ω、t―S;这样Q的单位才是J。电功率的公式P=UI中:U-V、I-A,这样P的单位才是W。

我们要确定欧姆定律的适用条件。

1.欧姆定律只对一段不含电源的导体成立,即只适用于纯电阻电路。因此,欧姆定律又称为一段不含源电路的欧姆定律。

例1中涉及到电磁转换的知识,电动机工作时实质上也是一个发电机。电动机工作时,其闭合线圈切割磁感线会产生感应电流,所产生的感应电流对流过电动机线圈中的电流有一定影响。

实际上图1相当于一个“RL”串联电路,总电压的有效值不等于各分电压有效值的代数和,即U≠U+U。但得到的电流有效值的关系I=U/Z与直流(或部分)电路的欧姆定律相似,各元件上的分电压与该元件的阻抗(Z)成正比。

虽然电动机工作时产生的阻抗目前初中阶段无法计算出来,但无论电动机工作时产生的阻抗为多少,电路中的电流都等于电阻R中的电流,即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。电动机两端的实加电压等于总电压(电源电压)减去电阻R两端的电压,即U=U-U=6V-2V=4V。则电动机的功率为:P=UI=4V×0.5A=2W。

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上述分析说明,电阻R所在的这部分电路与电动机所在的这部分电路有着本质的不同。从能量转化的角度看:电阻R所在的这部分电路是将电能全部转化为热能;而电动机所在的这部分电路电能只有少部分转化为热能,大部分转化为机械能。前者属于纯电阻电路,后者属于非纯电阻电路。

欧姆定律只适用于纯电阻电路,即用电器工作的时候电能全部转化为内能的电路。例如电熨斗、电暖气、电热毯、电饭锅、热得快等。而电动机、电风扇,等等,除了发热外,还对外做功,所以这些是非纯电阻电路,欧姆定律不再适用。由欧姆定律导出的公式也只适用于纯电阻电路(如:W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。)

2.欧姆定律适用于金属导体和通常状态下的电解质溶液;但是对于气态导体(如日光灯管中的汞蒸气)和其它一些导电元器件,欧姆定律不成立。欧姆定律对某一导体是否适用,关键是看该导体的电阻是否为常数。当导体的电阻是不随电压、电流变化的常数时,其电阻叫线性电阻或欧姆电阻,欧姆定律对它成立;当导体的电阻随电压、电流变化时,其电阻叫非线性电阻,如:电子管、晶体管、热敏电阻等,欧姆定律对它不成立。

3.欧姆定律只有在等温条件下,即导体温度保持恒定时才能成立。当导体温度变化时,欧姆定律对该导体不成立,因为电阻是温度的函数。

在讲解欧姆定律的应用时,常举白炽灯的例子,实际上白炽灯的钨丝在温度变化很大时电阻具有非线性,随着电流的增大,钨丝的温度升高很多,其电阻也随着变化。对非线性电阻,欧姆定律不成立,但是作为电阻定义的关系式R=U/I仍然成立,只不过对非线性电阻,R不再是常量。

综上所述,例1中第一空电路中的电流有两个值0.5A和4A,一个是在纯电阻电路(电阻R)中用欧姆定律算出的电流0.5A。另一个是用欧姆定律计算在非纯电阻电路(含电动机的电路)中的电流为4A,显然不对。

通过对例1的全面、透彻的分析,我们对电学知识得到了进一步升华:(1)判断电路的连接方式;(2)判断电表的作用;(3)利用欧姆定律解决实际问题时必须注意“三性”;(4)复习了电功率、焦耳定律等相关电学公式;(5)欧姆定律的适用范围。

学生能够领悟到,复习不是为了解题,而是要掌握知识的前后联系,优化知识结构;仔细观察,认真分析;发散思维,以点带面;举一反三,融会贯通。这样,从而体现出知识与技能、过程与方法,以及情感态度和价值观的培养。

参考文献:

[1]王较过.物理教学论.陕西师范大学出版社,2003.

[2]阎金铎,田世坤.初中物理教学通论.高等教育出版社,1989.

[3]梁绍荣等.普通物理学―电磁学高等教育出版社,1988.

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通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用.

本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析.这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础.

本节课的难点是电阻的定义及其物理意义.尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏.从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度.对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从数学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义.有些学生常将两种表达式相混,对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清,要注意提醒和纠正.

根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式综合教学法.教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动.在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行大面积课堂提问,让学生充分发表意见.这样既有利于化解难点,也有利于充分发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃.

通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实际操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律.同时要让学生知道,物理规律必须经过实验的检验,不能任意外推,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯.

为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:1.在引入新课提出课题后,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用.2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答.这样使他们既巩固了实验知识,也调动他们尽早投入积极参与.3.在进行演示实验时可请两位同学上台协助,同时让其余同学注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考.4.在用列表对比法对实验数据进行分析后,提出下面的问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识.到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨.5.在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义.此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨.此处节奏应放慢,可提请学生回答或展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出实验结论的基础上,进一步总结出欧姆定律,这实际上是认识上的又一次升华.要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力.教师重申时语气要加重,不能轻描淡写.要随即强调欧姆定律是实验定律,必有一定的适用范围,不能任意外推.7.为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习,达到巩固之目的.然后结合课本练习题,熟悉欧姆定律的应用,但占时不宜过长,以免冲淡前面主题.

1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍.

2.注意正确规范地进行演示操作,数据不能虚假拼凑.

3.注意演示实验的可视度.可预先制作电路板,演示时注意位置要加高.有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上,使全体学生都能清晰地看见.

篇6

(1)根据表格中的数据求出定值电阻R2的阻值。

(2)求出电源电压U和定值电阻R1的阻值。

(3)求整个电路消耗的最大电功率。

解:(1)从表格数据可知I=0.2A时,R2两端的电压U2=0.8V,由I=UR 得R2=U2I=0.8V0.2A=4Ω 。(2)设电源电压为U,由表中数据知,当电路电流I=0.2A时,R2和滑动变阻器R两端总电压U2=2.8V。根据串联电路的电压规律和欧姆定律有:U=0.2R1+2.8;

当电路电流I2=0.3A时,R2和滑动变阻器R两端总电压为U3=2.7V,根据上面推导有:U=0.3R1+2.7,联解得U=3V,R1=1Ω。

(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为零时,电路消耗的功率最大则有:I最大=UR1+R2=3V1Ω+4Ω=0.6A ,

P最大=UI最大=3V×0.6A=1.8W。

这道物理计算题主要考查学生审读电路图的能力和运用串联电路的特点,欧姆定律等的知识,学生就要对串联电路及其特点、欧姆定律有确切的理解,因此在教学中教师就要引导学生从串联电路及特点、欧姆定律入手考虑。解答这道题首先要知道电路是串联电路,再根据串联电路的特点,当然也要求学生理解好欧姆定律,才能准确地解答出答案。若学生对这些知识没有掌握好,电路连接方式判断错误或者欧姆定律的运用错误,就会导致本题的大失分。

二、力学计算题教学

在初中物理的力学中,浮力计算既是重点又是难点,很多学生对这类题束手无策,其主要原因是学生不熟悉掌握浮力的求法及其受力分析能力差,教师在讲解浮力计算题时应加强解题方法的指导。

图2

【例2】 如图2甲所示,把边长为0.1m的正方体木块放入水中,静止时有2/5的体积露出水面,然后在其上表面放一块底面积为2.0×10-3m2的小柱体,如图2乙所示,静止时方木块刚好能全部浸入水中。(g=10N/kg)求:

(1)甲图中木块受到的浮力。(2)木块的密度。

(3)小柱体放在木块上面时对木块上面的压强。

解:(1)甲图中木块漂浮在水中,木块受到的浮力

F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3×35 =6N。

(2)甲图中木块漂浮在水中,F浮=G木,ρ水g×35 V木=ρ木gV木,ρ木=35 ×10×103kg/m3=0.6×103kg/m3。

(3)方法一:小柱体放在木块上面时,F浮1=G柱+G木,

G柱=F浮1-G木=ρ水gV木-G木=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3m3-6N=4N,

小柱体放在木块上面时对木块的压强为:

p=FS =G柱S =4N2.0×10-3m2 =2×103Pa。

方法二:小柱体放在木块上面时对木块的压力等于小柱体的重力,从图甲到图乙增加的浮力就等于小柱体的重力,即:

G木=F浮2=ρ水gV排2=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3m3×25 =4N,

篇7

演示:用伏特表按图(1)电路直接测电源的电动势,测得伏特表示数为2.9伏。

2.若电路中加接电阻R,闭合开关S,观察此时伏特表的读数。

演示:按图(2)电路,测得伏特表的示数为2.1伏。

此时教师及时把握实验造成的认识冲突进行设问:此时电源电动势变化了吗?为何第二次伏特表示数变小了呢?你能知道此时电源的内电压是多大吗?

通过上述的问题情境,使学生的思维进入专注的学习状态,随之,通过学生的思维,有利于理解E=U外+U内的关系式以及伏特表测量的物理意义,为闭合电路欧姆定律的教学埋下了伏笔。

3.若上述电路中再串联一个安培表(图3),当电阻R发生变化时,伏特表和安培表的示数将如何变化?

先让学生进行猜想,后演示,并运用欧姆定律I=U/R进行分析。猜想与实验结论形成了矛盾,使学生的认知再次发生了冲突。接着,在教师的引导下,让学生在矛盾的思索中,以直观的形象进入理性的顿悟,从而得出某部分电路R的变化对电路的影响,只用某部分电路的欧姆定律来分析已不适用,因而必须对整个电路进行认识把握。教师由此把握契机,导出本堂课的研究课题。

接着,我通过设计以下教学程序,让学生主动参与探索规律的活动,使之身临其境,再现了当年科学家研究的思维方法和发现的过程。

1.鼓励学生进行大胆猜想。

设问:闭合电路中的电流强度可能与哪些因素有关?

教师可启发学生在欧姆定律中决定电流强度I的有关要素,从而通过思维方法的迁移、猜想得到:I与R、与E、与r、等因素有关。

2.引导学生设计实验验证上述猜想。

设问:你能用什么方法验证上述猜想呢?(教师提示:物理学中最有说服力的武器――科学实验。)

设问:那么多变量之间的关系又如何处理?(教师启发学生:探索牛顿第二定律时对那么多变量问题的处理――控制变量的方法。)

3.实验的具体设计及演示验证。

通过逐个控制变量的方法,讨论、设计并演示如下实验:

(1)用手摇直流发电机M作电源(图4)。通过改变转速来改变电动势的大小。(当R、r一定时,I与E关系?)

(2)选用可调电源(图5),改变外电阻R,观察安培表示数变化。(当E、r一定时,I与R的关系?)

(3)选用可调电源(图6),改变电源内阻,观察安培表示数变化。(当E、R一定时,I与r的关系?)

通过上述教学程序,学生的思维实现了从猜想到实验性验证的探索过程。

4.引导学生根据已有知识进行科学推理,使之由定性升华到定量。

设问:由E=U外+U内能得出I与上述各量的定量关系吗?

对于外电路U外=IR,那么内电路U内=Ir亦成立吗?

再次引导学生运用实验手段验证。如图(6)所示,用探针接伏特表,可测得内电压,安培表可测得内电路的电流。通过改变R,测得伏特表和安培表的示数如下:

分析上表所得的数据,观察得到U内/I=定值,得出欧姆定律也同样适用于内电路,即U内=Ir。由此,学生可推导出:E=IR+Ir。讨论I的决定因素,将公式变换得I=E/(R+r),即闭合电路欧姆定律的数学表达式。

对闭合电路欧姆定律进行剖析、运用时,好让学生思考、观察、分析、讨论,增强课堂思维量,加深对规律的进一步理解,我通过设计以下问题的思维阶梯来拓展思维层次:

设问:1.请大家运用此规律解释前面导课中、的示数如何变化?

2.当外电路处于断路状态时,=E,为什么?

3.若电源两端连接一根导线(即电路处于短路状态),I=?短路状态有何危害?(学生思考后,教师演示短路状态时保险丝熔断实验。)

4.请大家根据U=E-I r关系式,画出U-I函数图线,并说明物理意义。

5.先通过实验演示,然后提出问题。

如图(7)电路,已知电阻R1=5Ω,当S闭合时,读出的读数(I1=0.35A),据此数据能否求电源的E和r?

(2)如何想法求得?(提示:若再给一只R2 =10Ω的电阻,行吗?)演示实验并测得的示数(I2 =0.22A),请学生列式求得(E=3V,r=3.5Ω)。

然后小结,此题告诉了我们一种测量E、r的重要方法,即课本中例题解决的问题,并进一步设问(留给学生课外思考):

①若把改成一只,如何设计实验测量E、r?

②若只给一只和一只及一只可变电阻,又如何设计实验测量E、r?

6.先给实物电路,让学生运用规律计算求解,后让学生观察实验,在发生认知冲突中,使学生自悟自解,深化思维层次。

(1)图(8)电路中,若把电阻R换成一只内阻为1.5Ω的电动机,当闭合开关S,的示数多大?(请学生求解。)

篇8

现举例说明上述观点。

牛顿第二定律是质点动力学的核心规律,动量定律、动能定理均可从牛顿第二定律导出。所以牛顿第二定律及其导出规律在解质点动力学问题中占有极其重要的地位。当各量都取国际单位制时,牛顿第二定律的数学表达式为F合=ma,公式中F合这一项涉及具体的性质力的规律,如万有引力定律,库仑定律等,涉及力的合成分解,以及矢量运算遵循的平行四边形法则。a这一项涉及匀变速直线运动和匀速圆周运动等运动学方面的有关规律。所以全面掌握牛顿第二定律就掌握了力学中涉及的大多数规律和法则。

牛顿第二定律反映的是物体在力的作用下如何运动的问题,所以应用牛顿第二定律时,首先必须明确研究对象,即确定研究主体,并将其从周围环境中隔离出来(所谓隔离体法)。隔离体法在处理连结体问题时,在大多数情境中是必不可少的,如果取连结体的整体,则仍然是一个确定研究主体的问题。研究主题确定了,公式中的m这一项就定了;第二步即对研究主体进行受力分析,是F合这一项的要求,只有对物体进行正确的受力分析,才能确定其所受的合力;第三步,分析研究主体运动状态的变化,从而由运动学规律确定a;第四步,建立牛顿定律的方程,随后就是解方程和讨论结果了。

综上所述,应用牛顿第二定律解题的四个步骤,不是人为的强加于学生的模式,而是应用牛顿第二定律公式F合=ma本身的需要,这就是由物理规律本身去找解题思路的道理。

再举一个电学的例子。、

欧姆定律I=是电学中一个最基本的公式,使用中要注意式中各量的值确属同一电路或电阻,也就是确属同一研究对象,即U是研究对象两端的电压,R是研究对象的阻值,I是流过研究对象的电流,防止张冠李戴。

我们举一个实例:如图,已知E=2V,r=0.5Ω,R1=2Ω,R2=3Ω,求A、B之间和A、C之间的电压。

分析:对整个闭合电路,由闭合电路欧姆定律,得:

I= (1)

隔离A、B之间的外电路,由部分电路欧姆定律,有

UAB=IRAB=I[] (2)

隔离R3,有

I3= (3)

对节点A,有 I=I1+I3 (4)

隔离R1,有 UAC=I1R1 (5)

由(1)--(5)式,代入数据,得出

UAB=1.5V

UAC=0.5V

由此可以看出,在电路问题中,所谓整体,是指具有共同的干路电流的整个电路;所谓隔离,是指对电路的某一部分或某一元件进行研究,联系各部分电路或元件的是连接处的电压和电流,它们之间的关系由串并联的电流、电压的基本关系确定;欧姆定律既适用于电路整体,也适用于某一部分电路,即电学问题也存在研究对象问题。在研究对象确定好以后,再对确定对象进行有关的物理量分析,从而代入恰当的物理方程进行计算和讨论。

可见,解题思路是在分析物理规律中找出的,解题步骤是应用物理规律的客观需要。严格按照由物理规律本身得出的解题步骤,即用有序思路去解决每一个具体的物理问题,正是为了训练正确的思维方式,提高分析问题的能力,这无疑有助于克服解物理问题时无从下手的困难,有助于克服解题时思维混乱的无序状态。

篇9

一、初中阶段物理电功率知识教学难点特征的客观论述

首先,知识结构机理综合性显著。需要学生灵活运用以往熟练掌握的欧姆定律、串并联规则,以及力学知识内容,进行相关性数据定量化计算验证。

其次,与生活实际状况联系过于缜密。在初中阶段研习电功率知识,必然会接连引入各类电功率概念机理、实际测量等探究性任务,确保学生在特定情境感染下,自主强化自身动手操作潜质,并在今后善于发现并解决生活中一切和物理电功率知识相关的问题。在如今发达的社会生活领域中,我们经常会接触各类电器,虽然说大部分初中生尚未掌握内部核心工作原理,但是透过相关题型的计算过后,就可以大致了解透彻。由此看来,不管是透过课程规范要求角度,或是物理知识生活化应用角度界定,电功率知识点始终发挥着高效的传输引导功效。

二、新时代背景下我国初中物理电功率知识点合理教学策略内容的细致化解析

1.课堂教学理念的全面改良设计

其强调的是,初中物理教师在正式引入电功率知识环节中,需要在课堂内部主动创设一类生活化感知情境,借此吸纳学生关注意识,令其愿意参考各类知识内容,并进行实验方案综合性猜想设计,方便教师进行审核和改正。在整个教学流程中,教师始终被认定是学生的引导、合作角色,一旦初中生思维出现任何瓶颈限制危机,教师必须在第一时间范围内洞察并赋予精确化点拨。也就是说,教师的核心动机,在于鼓励学生自主性探索电功率知识运算规律,同时联系熟悉的生活情景进行实验操作,令其建立应有的物理科学探索精神。

2.建立起明确的电功率知识教学引导指标

首先,作为专业化初中物理教师,在进行电功率知识传授期间,需要同时关注个体情感价值观熏陶实效,提倡现场学习交流模式的多样化表现特征,真正令学生透过生活掌握各类物理知识,同时做好今后应对社会各项职业挑战的准备工作。

其次,督促初中生尽快地熟练掌握电功率相关计算公式的应用规则。事实上,任何公式都存在专属的适用规则,只要确保初中生能够将这方面细节了解透彻,就能尽量规避日后解题过程中公式错用问题。有关这部分公式类型具体表现为:

(1)原始公式。电功率的定义式P=W/t,适合于任何电路;经验式P=UI和W=UIt,适合于任何电路;焦耳定律Q=I2Rt,适合于任何电路;经验式W=UIt,适合于任何电路。

(2)推导公式。结合欧姆定律I=U/R及其变形公式U=IR和R=U/I来推导。因此,适用条件应该和欧姆定律相同――只适用于纯电阻电路。如,推导公式P=I2R和W=I2Rt,只适合于纯电阻电路;推导公式P=U2/R,W=U2t/R,只适合于纯电阻电路。

(3)关系式。根据电路和不同材料的特点,得到的关系式W=Q,只适合于纯电阻电路。其中W是电流流过导体所做的功,Q是电流流过导体产生的热;另外P=P1+P2+…+Pn,适合于任何电路。

(4)比例式。主要是透过串并联电路的特点和公式的合并特征,形成的一种与串并联相关的推导式。如并联电路中电功率与电流、电阻的关系:P1∶P2=I∶I=R∶R,证明在并联电路中,电功率之比等于它们所对应的电流之比、等于它们所对应电阻的反比。

篇10

1. 电磁学的两种研究方式。

整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行,这两种方式均在高中教材里体现出来。只有明确它们各自的特征及相互联系,才能有计划、有目的地提高学生的思维品质,培养学生的思维能力。

场的方法是研究电磁学的一般方法。场是物质,是物质的相互作用的特殊方式。中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来,静电场、恒定电场、恒定磁场、静磁场、电磁场等,组成一个关于场的系统,该系统包括中学物理电学部分的各章内容。

2. 物理知识规律。

物理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律,以及它们的相互联系。

物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验,掌握了充分可靠的事实之后,进行分析和比较找出它们相互之间存在着的关系,并把这些关系用定律的形式表达出来。物理定律的形成,也是在物理概念的基础上进行的。但是,物理定律并不是绝对准确的,在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性,因此其适用范围有一定的局限性。

“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律。欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的,对金属导电、电解液导电适用,但对气体导电是不适用的。欧姆定律的运用有对应关系。

电阻是电路的物理性质,适用于温度不变时的金属导体。

3.通过电磁场在各方面表现的物质属性,使学生建立“世界是物质的”的观点。

电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的。大量实验证明在电荷的周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着。电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用。运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种场——磁场。磁体的周围也存在着磁场。磁场也是一种客观存在的物质。磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用。现在,科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点,并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形态。

二、以“学科体系的系统性”贯穿始终,使知识学习与智能训练融合于一体

1. 场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题。电场强度、电势、磁场磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念。电场线,磁感线是形象地描述场分布的一种手段。要进行比较,找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解。

2. 电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用。在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别。

篇11

    几十年来,应试教育重知识的教学而轻能力的培养。人们一直把学习成绩的好坏视为人才的标准,限制了学生多方面能力的发展,扼杀了众多人才。今天,作为面向基础教育的教师应树立全新的思想,去指导教学实践。首先要有正确的人才观,要从一个人的整体素质和社会需要来评价、衡量人才。我们的社会,不仅需要科学家、艺术家、专家、学者,而且需要更多的普通专业技术人员和普通劳动者。学习成绩好的能考上大学的是人才,学习成绩不太好但有较强组织能力、活动能力、操作能力的学生同样是人才。大企业的经理是人才,个体老板也是人才。只要有一技之长,能对社会作贡献的人都 是人才。其次要树立正确的素质观。我国有十几亿人口,仅靠培养少数人为目标的“天才教育”或“精英教育”是无法使中华民族永远屹立于世界民族之林的。只有全面推进素质教育,提高全民族的素质,才能把人口的包袱转化为人才的优势,也才能在当今的经济竞争和综合国力的竞争中以足够的人才优势稳操胜券。因此,我们的教学必须面向 全体学生,教会他们求知,教会他们做人。

    二、优化教学过程,把素质教育的培养目标落实到课堂教学中。

    1、从实际出发,优化教学目标。

    制定教学目标,应以现代教育思想为指导,全面领会素质教育的要求,依据教学大纲、教材内容,结合本样教学实际和学生实际综合考虑,既要确定长远的教学目标,又要确定每节课的具体目标;既要确定基础素质的群体培养目标,又要确定较高素质的个体培养目标;既要有知识教学目标,又要有方法指导和能力培养目标。使学生学到的不仅是物理知识本身,而且更重要的是学习物理的方法,研究物理的能力,探索自然的志向,献身科学的精神。

    例如:关于沪科版初中物理教材第二册中“欧姆定律”的教学,我们依据大纲和编者意图,补充和调整了教参上拟定的教学目标。调整后的目标是:(1)知道“分离变量法”是探索物理规律的一种基本方法;知道列表对比法是分析实验数据、归纳实验结论的基本方法之一;(2)理解欧姆定律的内容、公式及其变换式的物理意义,会用欧姆定律分析、解决简单电路的有关问题;(3)培养学生实验操作能力、分析思考能力和总结概括能力。因为在教学过程中,指导学生亲自参与整个实验研究过程和数据分析过程,不仅能理解实验结论和定律的内容,而且知道结论和定律是如何得出的,在得出结论时用了什么样的方法和手段,在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的。归纳得出欧姆定律后,再引导学生反复讨论记录表格中的实验数据,把每一组U/I的值与导体的电阻值相比较,自然使学生明白了变形公式R=U/I的物理意义。应用欧姆定律解简单电路的有关问题,不是本节内容的重点,只要引导学生讨论一、二个例题即可。可见,这样的教学才能揭示物理学的研究方法和学法,才能让学生沿着科学家发现物理规律的历史足迹体会科学家的思维方法。

    2、科学使用教材,优化教学内容。

    教材是教学之本,是连接教与学、知识与方法、能力与发展的纽带。现有初中物理教材较老教材有了较大的进步,虽然增大了实验容量,但大部分是教师演示实验,学生分组实验较少。学生学到的知识不能适应高速发展的当今社会。这就要求教师不断学习现代教育教学理论,充分运用自己的聪明才智,调动自己的知识积累,站在科学方法论的高度,研究教材、把握教材、使用教材,优化教学内容。

    优化教学内容,必须依据学生的身心特点和知识发展水平以及未来社会的需要,做到:(1)对教材中某些教学内容进行适当调整和补充,使之更适合学生学习和社会需要。如:在伏安法测电阻的实验教学中,教师引导学生选择实验器材、设计实验电路,完成课本规定的实验内容后,提出新的问题:在上述实验中若只允许你使用电压表(或电流表),实验能否进行?需要补充什么辅助器材?教师作适当点拨,让学生充分思考、酝酿、讨论,设计实验方案,进一步进行实验,使伏安法测电阻的实验原理和思想在学生头脑中得到进一步理解和升华。同进,引导优生对实验进行误差分析,并进行补尝讨论,培养尖子生的综合实验素质。另外,电学中影响电阻大小的因素、欧姆定律、电磁感应、影响电功大小的因素等演示实验,都可以大胆地必为学生实验、教师适当指导,让学生自己操作,自己观察、分析实验现象,自己归纳实验结论。不仅能掌握知识和规律的内容,还能知道知识的来龙去脉,学会研究方法。 (2)精选教学素材,真正把溶于教材中的思想观点、方法内容、智力价值和精神素养挖掘出来,展示给学生。举例讲解更要贴近学生生活实际,激发学生情感,启迪学生智慧。如牛顿第一定律、机械能的转化与守恒、电阻的教学中,都应渗透“内因与外因”的辨证关系;惯性和摩擦力的教学应渗透“一分为二”的辩证思想教育。

篇12

在人教版教材中,《动能定理》《焦耳定律》《闭合电路欧姆定律》三个物理规律都是以特殊模型为演绎起点、通过理论演绎建立起的一般规律,而演绎方法的规则是由一般到特殊,故教材的呈现方式隐含着逻辑问题;《楞次定律》是通过实验归纳方法建立起来的,但在对实验现象进行归纳时,没有充分运用科学方法引导学生进行探究,而是直接提示学生通过“中介”——“感应电流的磁场”来进行归纳. 有鉴于此,建议对它们的呈现方式进行重构.

1. 对动能定理的重构建议

(1) 教材分析

动能定理是通过理论演绎的途径建立起来的,具体过程如下:

由牛顿第二定律F=ma=m及功的定义dW=F?dx得F?dx=m?dx=mv?dv,

将上式积分有W=mv22-mv21.

教材据图1所示的物理模型,运用牛顿第二定律F=ma与运动学公式v22-v21=2ax进行理论演绎,得出W=mv22-mv21,并直接指出此式即为动能定理,纵观上面的推理过程,其逻辑关系实质如图2所示.

上述演绎推理的大前提是牛顿第二定律,小前提是物体做匀变速直线运动,那么,由此演绎得出的W=mv22-mv21的适用条件自然是与小前提相同的,因此,我们不能将其称之为动能定理. 尽管教材此后也就物体受多个力作用及曲线运动情况作了说明或提示,但仍然不是对动能定理真正意义上的建构,故有必要对其呈现方式进行重构.

(2) 重构方案

由于学生知识结构的限制,在高中阶段不可能运用理论演绎的方法建立起动能定理,为此,建议根据分类方法,分别就直线运动与曲线运动两类情况设计的递进性问题链,变理论演绎为演绎与归纳相结合,引导学生在问题解决中“发现”动能定理.

类型一:直线运动

问题1 在图1所示的水平面上,如果物体与水平面间有摩擦力作用,物体的动能变化量与什么功相对应?

通过对此问题的探究,把W=mv22-mv21的适用范围推广至多力做功情况,此时的W为合外力所做的功,同时能使学生产生问题意识,即:这一结论是否具有普遍性?是否适用变力、曲线运动情况?从而生成新的问题.

问题2 如图3所示,物体在粗糙的水平面运动,在l1、l2段分别受到水平力F1、F2作用,则物体在整个过程中的动能变化量与什么功相对应?

通过对它的探究,引导学生建构起多过程问题中功和动能变化量的关系,并把单过程中的合外力功W扩展至各过程中功的代数和,从而加深了对功W的理解.

问题3 如果物体在粗糙的水平面上运动时,受到的水平作用力F是变化的,则物体的动能变化量又与什么功相对应?

这是由问题2衍生出的直线运动中更为一般的问题,通过问题2的启发,学生能运用微元法进行演绎推理,并得出W=mv22-mv21.

在上面三个问题中,对应的物理模型都是在水平面上的运动物体,对于其他类型的直线运动,学生也容易得出W=mv22-mv21的结论,从而通过问题解决建构起直线运动中功与动能变化量间的关系,那么此结论对于曲线运动是否成立?如果成立,我们就发现了一条新的物理规律,由此生成类型二的问题.

类型二:曲线运动

问题4 从高为H处将一物体以一速度v0沿水平方向抛出,重力对物体所做的功与物体的动能变化量之间存在什么关系?

以此问题为支架,让学生进一步体会物理科学方法在探究过程中的作用,实践表明,学生对此问题能从两个角度进行探究,一是运用“猜想—检验”模式,先提出假说“重力对物体做的功等于物体动能的变化量”,然后运用平抛运动知识进行检验;二是运用微元方法,化曲为直,进行演绎推理. 同时,也使学生意识到要建立一个新的物理规律,还需要对一般的曲线运动进行分析,从而衍生出问题5.

问题5 如果物体做曲线运动,且受到变力作用,则物体的动能变化量又与什么功相对应?

对此,学生运用类比方法得出W=mv22-mv21.

在对以上两类问题探究的基础上,引导学生进行理论归纳,进而在问题解决中建构起具有普遍意义的动能定理.

2. 对焦耳定律的重构建议

(1) 教材分析

在物理学史上,焦耳定律是由焦耳通过实验归纳方法得出的. 而在新教材中,没有重现物理学史,而是以电流通过纯电阻元件为前提,通过理论演绎方法对其进行重构,具体的逻辑关系如图4.

显然,上面推理过程的大前提是普遍适用的电功公式W=IUt,小前提是电流通过纯电阻元件,因而得到的结论Q=I2Rt也只适用于纯电阻元件,而由实验归纳方法建立起来的焦耳定律是适用于任何电路元件的,故需要对其呈现方式进行重构.

(2) 重构方案

尽管运用理论演绎方法在建立焦耳定律时面临逻辑问题,但在课堂教学中,完全重现焦耳的实验归纳方法也是不可取的,因为在运用实验归纳方法时,要面临诸如实验类型、精度等一系列问题. 为此,建议运用理想实验与真实实验相结合方法来建构焦耳定律,具体内容如下.

①通过定性分析,得出影响焦耳热的物理量有R、I、t

②理想实验的设计及其思维操作

设阻值为R0的用电器通以电流I0,在时间t0内产生的焦耳热为Q0,依据等效思想,运用控制变量法来探究其他情况下产生的焦耳热与Q0的关系,进而建构起Q与R、I、t的大致关系.

问题1 在电流、电阻不变的情况下,探究焦耳热Q与时间t的关系.

理想实验:如图5,在电流I0、电阻R0不变情况下,在两个时间t0内产生的热量Q之和即为2t0时间内产生的热量Q1,故有Q1=2Q0,由此可见,Q∝t.

在上面设计的理想实验中,为探究焦耳热Q与时间t的关系,运用了倍增方法和控制变量法,把待探究的时间设计为t0的整数倍,便于学生发现焦耳热Q与时间t的关系,下面两个理想实验的设计思想与此相同.

问题2 在电流I0及时间t0一定的情况下,探究产生的焦耳热Q与电阻R的关系.

理想实验:如图6所示,在电流I0及时间t0一定的情况下,电阻为2R0产生的焦耳热与两个阻值为R0的电阻串联后在时间t0产生的焦耳热等效,也即Q2=2Q0,故有Q∝R.

问题3 在电阻R0及时间t0一定的情况下,探究产生的焦耳热Q与电流I的关系.

在运用理想实验得出Q与R、t的关系后,要探究Q与I的关系,可用倍增方法构造出电流为I0的情况,以便借助上面的结论进行思维操作.

理想实验:在电阻R0及时间t0一定情况下,通以2I0的电流时产生的热量为Q3,根据等效思想,其产生的热量等效为阻值为2R0的两电阻并联后产生的焦耳热之和,见图7. 由问题2知Q′3=2Q0,而Q3与Q′3的关系为Q3=2Q′3,也即有Q3=2Q′3=4Q0,故有Q∝I2.

③焦耳定律的建构

在对上面的理想实验的思维操作基础上,再运用综合方法,可建构起焦耳热Q与I、R及时间t的关系为Q=kI2Rt,其中常数k可由实验确定,从而运用理想实验等科学方法建立起焦耳定律.

3. 对闭合电路欧姆定律的重构建议

(1) 教材分析

教材的编写思想是通过理论演绎把能量守恒定律与闭合电路欧姆定律联系起来,充分体现功和能的概念在物理学中的重要性,同时又能帮助学生形成完整的认知结构. 基于这一思想,教材以纯电阻电路为前提,运用能量守恒定律建立起闭合电路欧姆定律,其逻辑关系如图8所示.

从上面逻辑关系可以看出,理论演绎的小前提是纯电阻电路,大前提是能量守恒定律,因而导出的E=IR+Ir及I=也只适用于纯电阻电路,但是教材紧接着又由只适用纯电阻电路的E=IR+Ir推出适用于一般电路的E=U外+U内,这就产生了逻辑问题. 因此有必要对其呈现方式进行重构.

(2) 重构方案

在运用能量守恒定律进行理论演绎时,应该遵循理论演绎的规则,即从一般情况出发,导出相应的规律,然后再运用理论演绎得出纯电阻电路中的闭合电路欧姆定律,具体方式如下.

对于图9所示的电路,电源电动势为E,内阻为r,方框内元件性质未知,电路中的电流为I,路端电压为U. ①在时间t内,外电路中消耗的电能E外为多少?②在时间t内,内电路中电能转化成内能E内多少?③在时间t内,电源中非静电力做的功W为多少?④根据能量守恒定律,W与E外、E内的关系是什么?

对于上面四个问题,学生依据有关功和能的概念及能量守恒定律得到IEt=IUt+I2rt,对其整理后得到E=U+Ir,其中,Ir是电源的内电压,故此式也可写成E=U外+U内,这两个关系式即为一般意义上的欧姆定律,它适用于一切电路.

对于纯电阻电路有U=IR,则有I=. 这是纯电阻电路中的闭合电路欧姆定律.

4. 对楞次定律的重构建议

(1) 教材分析

本节教材的编写是以问题与问题解决为纽带,引导学生从发现问题分析问题解决问题等步骤去掌握知识,意在突出科学探究,着眼于学生探究能力的提高,其教学流程如下:

其中重温的实验如图10所示,而且运用草图记录相关信息,以便归纳出楞次定律.

在运用图10所示的实验进行归纳时,面临一个关键问题,就是如何从众多的物理现象及实验因素中寻找归纳的方向,对此,教材直接提出:“是否可以通过一个‘中介’——‘感应电流的磁场’来表述这一关系”,以此引导学生归纳出楞次定律. 但问题的关键是,我们是怎么想到从原磁场方向与感应电流的磁场方向的关系进行归纳的?

(2) 重构方案

根据分类方法,影响感应电流方向的因素有如下三类:一类是外部因素(磁场强弱、磁场方向、磁铁运动方向、磁通量变化等);第二类是自身因素(线圈粗细、线圈的绕制方式等);最后是自身与外部相互联系的方式. 在探究感应电流方向与哪些因素有关时,需要围绕这三类因素设计一些针对性的问题,让学生在问题解决中,提出猜想,设计实验,修正猜想,最终“发现” 楞次定律,具体方案如下.

①探究感应电流方向与外界因素之间的关系

问题1 感应电流方向与磁场变化快慢有无关系?设计实验验证你的猜想.

问题2 感应电流方向与磁感应强度大小有无关系?设计实验验证你的猜想.

问题3 分析图10甲和图11所示的实验现象,说明影响感应电流方向的外界因素有哪些.

设置问题3的目的是引导学生对两类电磁感应问题的共同的外部特性进行归纳,总结出影响感应电流方向的外部因素是磁场方向和磁通量的变化,从而为进一步探究奠定基础.

②探究感应电流方向与自身因素之间的关系

为了探究感应电流方向与自身因素的关系,可设置以下两个问题.

问题4 试猜测感应电流方向与线圈的粗细、匝数是否有关,设计实验验证你的猜想.

问题5 感应电流方向与线圈的绕行方向是否有关?设计实验验证你的猜想,并把实验信息记录在草图上.

通过问题5,引导学生提出猜想,并通过控制变量法,在保证磁场方向和磁通量变化方式相同的情况下,设计出图12所示的实验对猜想进行检验,进而研究感应电流方向与绕行方向的关系.

根据实验所记录的信息发现,在线圈的绕行方式变化时,回路中的感应电流方向也随之变化,但是线圈中的电流绕行方向是不变的,此时引导学生探究在线圈的绕行方式变化时,什么因素是不变的?

实践表明,按此方法重构后,学生能寻找到以“感应电流的磁场方向”为中介进行归纳,于是衍生出问题6.

篇13

1.不断加强师德修养,不断完善自我,努力学习新课程理念

教育要面向现代化,面向未来,必须要有现代化教育理念,高水平的教师,还要有以现代教育思想为指导的教育技能和献身教育职业道德素质。

身教重于言教。教师不仅要用语言教育学生,而且更重要的是用自己全部的人格来教育和熏陶学生。因此,教师要身在课堂,放眼社会,胸有未来;加强师德修养,不断完善自我,为人师表,不断学习新课程。在课内外教学中教师要自觉运用全面发展理论,祖国建设所取得的伟大成就,家乡的生活变化,对学生进行爱国主义教育;用自己文明的言行为学生树立讲文明、讲礼貌的形象榜样,尊重每一位学生,像保护自己的眼睛一样保护学生的自尊心;对学生要公平、民主;在学生中树立自己威信的同时,要注意树立其他老师的威信;不断学习新课改,不断提高教学教研水平,苦练教学基本功,培养学生探究知识的能力,用规范的板书、板画、标准的普通话、准确生动的物理语言、朴素端庄的仪表和机智的课堂调控能力,把课堂变成学生学习的乐园,去造就适应社会发展的、具有开拓创新精神的现代人才。

2.不断优化教学过程,把新课程的目标落实到课堂教学中

2.1 从实际出发,优化教学目标。制定教学目标,应以新课程理念、现代教育思想为指导,全面领会新课改的要求,依据教学大纲、教材内容,结合本校教学实际和学生实际综合考虑,既要确定长远的教学目标,又要确定每节课的具体目标;既要确定基础素质的群体培养目标,又要确定较高素质的个体培养目标;既要有知识教学目标,又要有方法指导和能力培养目标。使学生学到的不仅是物理知识本身,而且更重要的是学习物理学科的方法,研究物理的能力,探索自然的志向,献身科学的精神。

例如:关于初中物理教材第二册中"欧姆定律"的教学,我们依据大纲和编者意图,补充和调整了教参上拟定的教学目标。调整后的目标是:(1)知道"分离变量法"是探索物理规律的一种基本方法;知道列表对比法是分析实验数据、归纳实验结论的基本方法之一;(2)理解欧姆定律的内容、公式及其变换式的物理意义,会用欧姆定律分析、解决简单电路的有关问题;(3)培养学生实验操作能力、分析思考能力和总结概括能力。因为在教学过程中,指导学生亲自参与整个实验研究过程和数据分析过程,不仅能理解实验结论和定律的内容,而且知道结论和定律是如何得出的,在得出结论时用了什么样的方法和手段,在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的。归纳得出欧姆定律后,再引导学生反复讨论记录表格中的实验数据,把每一组U/I的值与导体的电阻值相比较,自然使学生明白了变形公式R=U/I的物理意义。应用欧姆定律解简单电路的有关问题,不是本节内容的重点,只要引导学生讨论一、二个例题即可。可见,这样的教学才能揭示物理学的研究方法和学法,才能让学生沿着科学家发现物理规律的历史足迹体会科学家的思维方法。

2.2 科学使用教材。教材是教学之本,是连接教与学、知识与方法、能力与发展的纽带。现有初中物理教材较老教材有了较大的进步,虽然增大了实验容量,但大部分是教师演示实验,学生分组实验较少。学生学到的知识不能适应高速发展的当今社会。这就要求教师不断学习现代教育教学理论,充分运用自己的聪明才智,调动自己的知识积累,站在科学方法论的高度,研究教材、把握教材、使用教材,优化教学内容。

3.引进竞争机制,培养创新精神

培养创新精神是培养创新能力的源泉。我国伟大的教育家陶行知先生说:"发明千千万,起点是一问……人力胜天工,只在每事问。"可见,学生的创新能力来自于不断发问和质疑的精神。

如:笔者在讲授《分子动理论》一章时,故意设计了这样一道题:"已知阿伏加德罗常数为N,铜的摩尔质量为M,密度为。一个铜原子的体积为,一个铜原子的质量为。"有同学在黑板上板演过程如下:

铜的摩尔体积为V=M/

一个铜原子的体积为v0=M/N