发布时间:2023-10-12 15:34:55
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇欧姆定律之间的关系,期待它们能激发您的灵感。
关键词:欧姆定律;教学思考;教学研究
一、在欧姆定律教学过程当中,学生经常会遇到的问题
物理学科作为一门科学类学科,其教学内容通常比较枯燥,部分学生表示学习比较费劲,如何能让学生彻底明白和消化欧姆定律,是教师需要考虑的问题。教师可制订相关学习计划,针对不同层次的学生制订适合的学习计划。教学中的重点:电流、电压、电阻等相关知识点,一定要重点讲解以便学生掌握,将理论知识与动手实践结合起来,让学生在实践中加强对实验中的仪器和知识点的把握。
二、让学生明白欧姆定律的主要内容即电流、电压、电阻三者之间的关系
欧姆定律作为初中物理电学的基础,在初中教学之中只涉及部分电路,只有充分掌握了欧姆定律才能进一步学习电学部分的相关理论分析和计算。欧姆定律即阐述电流、电压、电阻三者之间相互关联的关系,教师在实验当中引导学生自己推算出电压、电阻、电流三者之间的关系,从而引出欧姆定律,让学生的记忆更加清楚。演示实验完成后要让学生自己动手,加深理解。
掌握基础定律知识后,教师则应当引导学生分析三者之间变化的问题,即电流是随着电阻与电压的变化而改变。在欧姆定律例题分析中比较常见的问题是多个变量的问题分析,教师要引导学生分析,运用一不变二变的方法来进行问题分析。由于初中学生的理解水平有限,且电压、电流、电阻的概念比较抽象,教师可借助多媒体教学工具,利用相关教学短片帮助学生理解。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”,并且引导学生明白电阻是导体自身的特有属性,电阻的大小是受到温度、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,电阻不会随着电流或者电压的大小改变而改变,只是运用电压和通过的电流比例数值表达起来比较方便。
很多学生在学习欧姆定律之后,错误地以为电阻是受电流与电压影响的。相关教师一定要及时纠正学生的错误理解,教师在做演示实验时,需要让学生明白研究方法。运用控制变量法来研究,如电阻不变,研究电流与电压之间的数量关系;电压不变,来分析电阻与电流之间的量变关系,并且要直接将实验方法演示给学生看,从而加深学生的理解。
三、让学生一带一,提高学生掌握程度
不同的学生对欧姆定律的掌握程度不尽相同,教师可将成绩优秀的学生与成绩较差的学生进行分组,形成学习氛围较好的学习小组。采取团体合作的方式来帮助学生学习,有些学生面对老师和面对同学学习效果也不同。学生相互之间的沟通比较方便,理解能力也大体相同,进步速度也相对较快,教师从一旁进行指导。让学生在掌握了基础的相关知识以后,教师再进行分析,让学生充分掌握后再进行巩固提高,能提高举一反三采取多方面思维的能力。学生之间相互讨论,也能形成良性的竞争式学习,另外树立学习的榜样,也能从心理上鼓励学生主动学习,帮助学生产生学习兴趣和学习积极性。并且让学生不定期进行交换学习,以促进学生的整体学习水平。这样既能促进学生相互之间学习进步,又能培养学生团结合作的精神。
总之,欧姆定律作为电学的基础,学生必须真正掌握该定律,教师在实际教学过程当中,应该对物理教学内容进行细化和具体化,让不同层次的学生群体都能充分掌握。此外,还要引导学生在思维方面和动手实践方面进行改进,并且从中归纳出一些行之有效的教学方法,从而让学生更好地掌握欧姆定律的基础理论,为以后的学习做好铺垫,提高相关教学任务的质量,在实际教学过程当中,注重培养学生的动手实践能力、案例分析和其他方面解决问题的能力,让学生能够掌握控制变量法。同时要培养学生积极探索事物本质的科学精神,切实提高学生的物理综合素质。
参考文献:
[1]宣小东.对现行教材中欧姆定律教学设计的一些思考[J].物理教学探讨,2005(3).
[2]许忠林.初中物理欧姆定律教学中常见的问题及对策研究[J].成才之路,2015(9).
[3]符东生.关于初中“欧姆定律”教学的思考[J].物理教学,2014(8).
[4]王存香.《欧姆定律》教学思考[J].数理化解题研究,2014(5).
关键词:理解;欧姆定律;电流;电压;电阻
欧姆定律是初中物理电学部分的核心内容,也是中考中考点的重点内容、难点内容。欧姆定律掌握的好坏直接影响学生的考试成绩,要多用时间将这块知识夯实,才能取得高考的胜利。
一、明确欧姆定律的内容
1、实验思想和方法
欧姆定律在教材上是通过在“控制变量法”的实验思想基础上归纳总结出来的:即在控制电阻不变,得到通过导体的电流跟导体两端的电压成正比;控制导体两端的电压不变,得到通过导体的电流跟导体的电阻成反比。由此得到了电路中电流与电压、电阻之间的关系。
2、欧姆定律的表达式
由实验总结和归纳出欧姆定律:通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
表达式为:I=U/R;I的单位是安(A),U的单位是伏(V),R的单位是欧(Ω);导出式:U=IRR=U/I
注意表达式中的三个物理量之间的关系式是一一对应的关系,即具有同一时间,同一段导体的关系。
3、欧姆定律的应用条件
(1).欧姆定律只适用于纯电阻电路;
(2).欧姆定律只适用于金属导电和液体导电,而对于气体、半导体导电一般不适用;
(3).欧姆定律表达式I=U/R表示的是研究不包含电源在内的“部分电路”;
(4).欧姆电律中“通过”的电流I、“两端”的电压U及“导体”的电阻R都是同一个导体或同一段电路上对应的物理量,不同导体之间的电流、电压和电阻间不存在上述关系。
4.区别I=U/R和R=U/I的意义
欧姆定律中I=U/R表示导体中的电流的大小取决于这段导体两端的电压和这段导体的电阻。当导体中的U或R变化时,导体中的I将发生相应的变化。可见,I、U、R都是变量。另外,I=U/R还反映了导体两端保持一定的电压,是导体形成持续电流的条件。若R不为零,U为零,则I也为零;若导体是绝缘体R可为无穷大,即使它的两端有电压,I也为零。因此,在欧姆定律I=U/R中,当R一定时I与U成正比;当U一定时I与R成反比。
R=U/I是欧姆定律推导得出的,表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比等于这个导体的电阻。它是电阻的计算式,而不是它的决定式。导体的电阻反映了导体本身的一种性质,因此,在导出式R=U/I中R与I、U不成比例。
对于给定的一个导体,比值U/I是个定值;而对于不同的导体,这个比值是不同的。不能认为导体的电阻跟电压和电流有关。
二、欧姆定律的应用
在运用欧姆定律,分析、解决实际问题,进行有关计算时应注意以下几方面的问题:
1.要分析清楚电路图,搞清楚要研究的是哪一部分电路。这部分电路的连接方式是串联,还是并联,这是解题的关键。
2.利用欧姆定律解题时,不能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,也不能把同一导体不同时刻、不同情况下的电流、电压和电阻代入欧姆定律的表达式及导出式进行计算。为了避免混淆,便于分析问题,最好在解题前先根据题意画出电路图,在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号。同时要给“同一段电路”同一时刻的I、U、R加上同一种脚标;不能乱套公式,并注意单位的统一。
3.要搞清楚改变和控制电路结构的两个基本因素:一是开关的通、断情况;二是滑动变阻器连入电路中的阻值发生变化时对电路的影响情况。因此,电路变化问题主要有两种类型:一类是由于变阻器滑片的移动,引起电路中各个物理量的变化;另一类是由于开关的断开或闭合,引起电路中各个物理量的变化。解答电路变化问题的思路为:先看电阻变化,再根据欧姆定律和串、并联电路的特点来分析电压和电流的变化。这是电路分析的基础。
三、典型例题剖析
例1 在如图所示的电路中,R=12Ω,Rt的最大阻值为18Ω,当开关闭合时,滑片P位于最左端时电压表的示数为16V,那么当滑片P位于最右端时电压表的示数是多少?
解析:分析本题的电路得知是定值电阻R和滑动变阻器Rt 串联的电路,电压表是测R两端电压的。当滑动变阻器的滑片P位于最左端时电压表的示数为6V,说明电路中的总电压(电源的电压)是6V,而当滑动变阻器的滑片P位于最右端时,电压表仅测R两端的电压,而此时电压表的示数小于6V。
滑片P位于变阻器的最右端时的电流为I=U1R+Rt=6V12Ω+18Ω=0.2A。此时电压表的示数为U2=IR=0.2A×12Ω=2.4V。
例2 如图所示,滑动变阻器的滑片P向B滑动时,电流表的示数将;电压表的示数将。(填“变大”、“变小”或“不变”)如此时电压表的示数为2.5V,要使电压表的示数变为3V,滑片P应向端滑动。
图1
分析:根据欧姆定律I=UR,电源电压不变时,电路中的电流跟电阻成反比。此电路中滑动变阻器接入电路的电阻是AP段,动滑片P向B滑动时,AP段变长,电阻变大,所以电流变小。电压表是测Rx两端的电压,根据Ux=IRx可知,Rx不变,I变小,电压表示数变小。反之,要使电压表示数变大,滑片P应向A端滑动。
答案:变小;变小;A。
参考文献:
欧姆定律有效性反思电路设计滑动变阻器教材安排是通过实验探究来研究电流与电压电阻关系,从而得出欧姆定律。这样安排比较好,但实际学生动手参与率不高,学生的科学探究有效性不高,有点照本宣科,对欧姆定律不能真正实现探究的思想,如何改变你?
欧姆定律(初中学习的是部分电路欧姆定律)作为一个重要的物理规律,反映了电流、电压、电阻这三个重要的电学量之间的关系,是电学中最基本的定律,是分析解决电路问题的金钥匙。
欧姆定律这节课的特点是,十分重视科学方法教育,重视科学研究的过程。让学生在认知过程中体验方法、学习方法,了解得出欧姆定律的过程。了解运用“控制变量法”研究多个变量关系的实验方法,同时也为进一步学习电学知识打下了基础。
教材安排是通过实验探究来研究电流与电压电阻关系,从而得出欧姆定律。这样安排比较好,但实际学生动手参与率不高,学生的科学探究有效性不高,有点照本宣科,对欧姆定律不能真正实现探究的思想。究其原因有三点:
1.本实验是用欧姆定律来研究欧姆定律由于学生还没学习欧姆定律很难理解为什么调节滑片的位置就能改变或保持这段电路两端的电压。
2.学生很难正确区分一段电路和整个电路两个概念及它们之间的关系,在本实验中研究AB这段电路中的电流与电压和电阻的关系时不容易将这段从整个电路中分离出来,更不会分析探究它们之间的关系。
3.在一个电路图中却要分次研究两个实验规律先研究电流与电压的关系,后又更换电阻,研究电流与电阻的关系,学生很难理解,更别说自己设计这个电路来探究其中规律了。
以上是学生探究实验和分析实验电路的障碍,如何来解决呢?
在教学中笔者对实验教学做了适当的改变。让学生自己分两步实验来设计电路探究规律:先激疑,后激智,引出正确的电路设计,再完成正确的实验操作。
第一步,研究电流与电压的关系,他们的设计是:保持电阻不变,用改变电池节数来改变电池两端的电压。(因为学生很容易想到串联电池越多电压越大),于是我说,那你们就按你们的思路去探究,结果是能得出:电阻一定时,电压越大,电流越大,却得不出:电阻一定时,电流与电压成正比的关系。此时,他们反问:问题出在哪呢?我接着反问:你们怎么知道定值电阻两端的电压是在成倍数的变化呢?学生马上回答,因为电池是成倍的增加啊,我说,那你们用电压表测测看,一测发现电压并没随电池节数的成倍增加而成倍增大,学生反问:那怎么办?有学生很快想到上节课学到滑动变阻器可以调节电压,立即就串联了滑动变阻器上去,结果,水到渠成,完成了该实验,而且不用改变电池节数。现在再反问学生这两种电路设计的区别在哪,问题在哪,优势在哪,这时老师点拨一下:因为导线也有电阻,学生就会豁然开朗,会心一笑,经过一次挫折他们重新设计出探究电流与电压关系的电路,同时也自行将这段电路从整个电路中分离出来,研究出这段电路中电流与电压的关系:电阻一定时,电流与电压成正比的关系。
第二步,研究电流与电阻的关系,起初他们的设计是:保持电池节数不变,再改变电阻。(因为学生很容易想到串联电池节数不变,电压也不变),很快,有些学生就想到在第一步中出现的问题,于是想到可以用滑动变阻器控制电压不变,只要在原来的电路图上改变电阻就行了,并想到如用电阻箱来改变就更好了,因为不仅改变方便,能多次成倍数改变电阻,并且能知道电阻的值,这样也更方便找到电流与电阻的更具体的关系。
这样分两个实验电路图分别设计,分别实验,避免了照搬照抄,死记硬背的教学模式,实验从开始设计到实验障碍,再到改进实验,总结规律,都是学生亲身实践,学生真正理解了:
1.两步实验中为何要用滑动变阻器,如何用滑动变阻器?
在研究电流与电压的关系时,如果不用滑动变阻器,虽然能够测量出R两端的电压和其中的电流,但该电路只能测量出一组电压和电流的值,而从一组电流和电压的数据是无法找出二者之间的关系的,应该再测几组电压和电流,因此就需要改变R两端的电压,用滑动变阻器可以成倍地改变R两端的电压,简单方便,当然也可以采用改变电池节数的方法,但因为导线有电阻,很难成倍地改变R两端的电压,比较下来,当然是用滑动变阻器更方便快捷。同时,滑动变阻器还可以起到保护电路的作用。
2.用控制变量法探究电流I与电阻R之间的关系实验中,应该如何操作?探究电流I与电压U之间关系时,应该如何操作?
探究电流I与电阻R之间的关系时,如何保持电压U不变?即改变定值电阻的阻值的同时,该电阻两端的电压就发生了变化,因此,要及时调节滑动变阻器以保持电压不变,观察并记录电流表的示数随电阻的变化关系。
探究电流I与电压U之间关系时,要不断的改变电压,即保持定值电阻的阻值不变的同时,要改变电阻两端的电压,因此,要及时调节滑动变阻器使电压成倍地变化,观察并记录电流表的示数随电压的变化关系。
总之,这样改进充分发挥了实验的作用,降低了教学环节中学生遇到问题的难度,调动了学生的学习兴趣和积极性,更深入地理解和掌握了知识。既培养了思维能力,又培养了实验能力,进一步实现了以教师为主导、学生为主体、思维为核心、能力为目标的教学理念,开阔了学生思路,有效地提高物理教学质量。
参考文献:
[1]教育部.初中物理新课程标准(实验稿).
知识目标
1.理解欧姆定律及其表达式.
2.能初步运用欧姆定律计算有关问题.
能力目标
培养学生应用物理知识分析和解决问题的能力.
情感目标
介绍欧姆的故事,对学生进行热爱科学、献身科学的品格教育.
教学建议
教材分析
本节教学的课型属于习题课,以计算为主.习题训练是欧姆定律的延续和具体化.它有助于学生进一步理解欧姆定律的物理意义,并使学生初步明确理论和实际相结合的重要性.
教法建议
教学过程中要引导学生明确题设条件,正确地选择物理公式,按照要求规范地解题,注意突破从算术法向公式法的过渡这个教学中的难点.特别需强调欧姆定律公式中各物理量的同一性,即同一导体,同一时刻的I、U、R之间的数量关系.得出欧姆定律的公式后,要变形出另外两个变换式,学生应该是运用自如的,需要注意的是,对另外两个公式的物理含义要特别注意向学生解释清楚,尤其是欧姆定律公式.
教学设计方案
引入新课
1.找学生回答第一节实验得到的两个结论.在导体电阻一定的情况下,导体中的电流
跟加在这段导体两端的电压成正比;在加在导体两端电压保持不变的情况下,导体中的电
流跟导体的电阻成反比.
2.有一个电阻,在它两端加上4V电压时,通过电阻的电流为2A,如果将电压变为10V,通过电阻的电流变为多少?为什么?
要求学生答出,通过电阻的电流为5A,因为电阻一定时通过电阻的电流与加在电阻两
端的电压成正比.
3.在一个10的电阻两端加上某一电压U时,通过它的电流为2A,如果把这个电压加在20的电阻两端,电流应为多大?为什么?
要求学生答出,通过20电阻的电流为1A,因为在电压一定时,通过电阻的电流与
电阻大小成反比,我们已经知道了导体中电流跟这段导体两端的电压关系,导体中电流跟这段导体电阻的关系,这两个关系能否用一句话来概括呢?
启发学生讨论回答,教师复述,指出这个结论就叫欧姆定律.
(-)欧姆定律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.
1.此定律正是第一节两个实验结果的综合,电流、电压、电阻的这种关系首先由德国
物理学家欧姆得出,所以叫做欧姆定,全国公务员共同天地律,它是电学中的一个基本定律.
2.介绍《欧姆坚持不懈的精神》一文.
3.欧姆定律中的电流是通过导体的电流,电压是指加在这段导体两端的电压,电
阻是指这段导体所具有的电阻值.
如果用字母U表示导体两端的电压,用字母R表示导体的电阻,字母I表示导体中的电流,那么欧姆定律能否用一个式子表示呢?
(二)欧姆定律公式
教师强调
(l)公式中的I、U、R必须针对同一段电路.
(2)单位要统一I的单位是安(A)U的单位是伏(V)R的单位是欧()
教师明确本节教学目标
1.理解欧姆定律内容及其表达式
2.能初步运用欧姆定律计算有关电学问题.
3.培养学生应用物理知识分析和解决问题的能力.
4.学习欧姆为科学献身的精神
(三)运用欧姆定律计算有关问题
【例1】一盏白炽电灯,其电阻为807,接在220V的电源上,求通过这盏电灯的电流.
教师启发指导
(1)要求学生读题.
(2)让学生根据题意画出简明电路图,并在图上标明已知量的符号及数值和未知量的
符号.
(3)找学生在黑板上板书电路图.
(4)大家讨论补充,最后的简明电路图如下图
(5)找学生回答根据的公式.
已知V,求I
解根据得
(板书)
巩固练习
练习1有一种指示灯,其电阻为6.3,通过的电流为0.45A时才能正常发光,要使这种指示灯正常发光,应加多大的电压?
练习2用电压表测导体两端的电压是7.2V,用电流表测通过导体的电流为0.4A,求这段导体的电阻,
通过练习2引导学生总结出测电阻的方法.由于用电流表测电流,用电压表测电压,
利用欧姆定律就可以求出电阻大小.所以欧姆定律为我们提供了一种则定电阻的方法这种
方法,叫伏安法.
【例2】并联在电源上的红、绿两盏电灯,它们两端的电压都是220V,电阻分别为
1210、484.
求通过各灯的电流.
教师启发引导
(1)学生读题后根据题意画出电路图.
(2)I、U、R必须对应同一段电路,电路中有两个电阻时,要给“同一段电路”的I、U、R加上“同一脚标”,如本题中的红灯用来表示,绿灯用来表示.
(3)找一位学生在黑板上画出简明电路图.
(4)大家讨论补充,最后的简明电路图如下
学生答出根据的公式引导学生答出
通过红灯的电流为
通过绿灯的电流为
解题步骤
已知求.
解根据得
通过红灯的电流为
通过绿灯的电流为
答通过红灯和绿灯的电流分别为0.18A和0.45A.
板书设计
2.欧姆定律
一、欧姆定律
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.
二、欧姆定律表达式
三、欧姆定律计算
1.已知V,求I
解根据得
答通过这盏电灯的电流是0.27A
2.已知求.
解根据得
通过的电流为
通过的电流为
答通过红灯的电流是0.18A,通过绿灯的电流是0.45A
探究活动
【课题】欧姆定律的发现过程
【组织形式】个人和学习小组
【活动方式】
1.制定子课题.
关键词:欧姆定律;学习能力;培养
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2016)12-0057
《欧姆定律》作为重要的物理规律,不仅是电流、电阻、电压等电学知识的延伸,还揭示了电流、电压、电阻这三个重要的电学量之间的必然联系,是电学中最基本的物理规律,是分析解决电路问题的金钥匙。在利用欧姆定律进行计算时,强调电流、电压、电阻这三个物理量的同时性和同一性;加强学生对于这些问题的理解,对于后续课程测量电阻、电功、电功率的学习,起到良好的促进作用。因此,对于电学中的第一个规律的学习,教师应该注重学生学习能力的培养。
一、在教学中发现学生容易存在的问题分析
1. 进行电学实验探究时,往往要求学生设计电路图,很多学生在设计时不能一次将电路图设计完整。
2. 从学生做题情况来看,学生不容易弄清楚控制变量法的作用。在历年中考题中,常有这样的题目:在探究电流与电阻的关系时,如将电路中的定值电阻从5欧姆换成10欧姆,将怎样保证电压不变?如何移动滑动变阻器?此类题目的得分率不高。
3. 在运用欧姆定律进行计算时,对于复杂一点的电路,如电路中的用电器不止一个时,学生往往容易将公式写出,数据生搬硬套,乱算一通。这样的习惯对于后续课程――电功、电功率的计算也产生了不良的影响。
针对学生的以上问题,笔者认为原因主要出在以下几个地方:(1)对问题的分析缺乏全面的考虑。(2)对于控制变量法的应用不够熟练,但电路分析有待加强。(3)对于各个物理量之间的因果关系没有弄清楚。没有理解到电阻或电压的变化引起了电流的变化。(4)没有理解欧姆定律的同时性和同一性。
二、结合教科版教材,如何在教学中培养学生的学习能力
笔者认为,结合教材情况以及学生的学习情况,我们可以在以下几个地方做好细节处理,让学生养成良好的学习习惯,培养学生学习能力的目的。
1. 实验设计:分步探究,尝试错误,完善设计,培养学生养成缜密的思维能力
在第一课时的教学中,教学重点在于如何通过实验探究得出电流与电压、电阻之间的关系。教师在提出电流大小与什么因素有关的问题时,学生根据以往的学习经验,猜想出电压、电阻会影响电流的大小。教师应引导学生用控制变量法探究它们之间具体有什么关系。从而将所探究的问题分为两个小课题来进行,即电流与电压的关系和电流与电阻的关系。在进行第一个小课题:探究电流与电压的关系时,学生在设计电路图的时候,容易根据自己的经验将电流表、电压表接入电路,而没有接入滑动变阻器。
教师不必及时指出不足,可以进行展示以后,再提问怎样改变电路中定值电阻两端的电压?这时学生可能会想到要用改变电源电压的方法,但是这样做不够方便。如果用滑动变阻器来调节是最方便的。这时才设计出准确的电路图。学生根据之前所学的串联分压的知识,很容易理解当滑动变阻器的阻值发生变化的时候,电路中定值电阻两端的电压会发生变化,而电流也会随之发生改变。同样,设计好的电路图也可以用于第二个课题的探究。这种不断地让学生对问题作出反应,不断调整自己的设计方案,最后走向完善,这样做符合学生的认知规律。
2. 重视实验探究的过程,培养学生的动手能力以及发现问题后寻找解决方法的能力
对于两个课题的实验,必须由学生自己在教师的引导下完成。绝不能因为赶教学进度而由教师代劳,让学生只是简单记下数据,分析数据得出规律。学生只有在实验过程中才会发现问题。如课题二:在电压不变时,探究电流与电阻的关系中,学生就会发现没有移动滑动变阻器,而将定值电阻改变时,电压表的示数也会随之发生改变。那如何保证电压表的示数不变呢?学生才会自己去想办法通过移动滑动变阻器来完成。那滑动变阻器的移动是否有规律可循?学生通过自己的实验,才会发现其中的规律。有了这样的经验以后,进行理论分析问题也就变得容易了。而具备了动手能力及解决问题的能力后,在后续课程测电阻、测电功率的学习中,也就较为轻松了。
3. 对于实验结论的得出,要把握其中的因果关系,培养了学生的逻辑思维能力
虽然在之前的学习中,学生已经认识到了电压是形成电流的原因。同时也认识到了导体对电流有阻碍作用,也即是导体存在电阻这样的观念。但是放到欧姆定律的学习中,尤其是对公式R=U/I的理解上,学生容易认为电阻与电压成正比,电阻与电流成反比,也就是认为电压和电流的大小会改变电阻的大小。学生会单纯从数学的角度来理解物理公式,而不能把握三者之间的因果关系。也就是电流变化引起了电阻变化还是电阻变化引起了电流变化?这也是我们之前做实验的过程中,让学生分析的根本目的。教师应该要进行提问,由学生来思考变形公式的意义,可以培养学生的逻辑思维能力。对于物理规律的理解,要引导学生理解规律所反映的逻辑关系。
4. 对于欧姆定律内容的学习要注意抓住关键字词,培养学生阅读能力
笔者认为,对于欧姆定律的内涵的讲解,教材上介B是不够的,还需要做补充。我们可以教会学生,从规律或者基础概念中抓住关键字词进行分析。从而到得欧姆定律的适用范围以及应用条件的同时性和同一性原则。
关键词: 新课标 《欧姆定律》 探究性实验教学
《初中物理新课程标准》将科学探究纳入了物理教学的内容,旨在将学生学习的重心从过去的过于强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化。
所谓“实验探究教学模式”,是指学生在教师的引导下,运用已有的知识和技能,充当新知识的探索者和发现者的角色的学习模式。
笔者多年从事初三物理教学,结合新课改要求,在《欧姆定律》探究教学中进行了尝试,现谈谈自己的实践和体会。
一、在探究过程中,着重应用控制变量法
控制变量法是指决定某一物理量的因素有很多。为了弄清这个量与这些因素之间的关系,往往先控制住其他几个因素不变,集中研究其中一个因素变化所产生的影响,然后通过比较归纳出与这些量之间的关系。
欧姆定律揭示了电流、电压、电阻三个物理量之间的关系,由于电流大小与电压、电阻都有关系,因此探究步骤中的设计实验应尽量引导学生分为两步设计。
1.保持电阻不变,研究电流跟电压的关系。
要让学生明确“研究电流跟电压的关系时,应保持电阻不变”,设计实验电路时应考虑:①怎样测量定值电阻两端的电压U和定值电阻中的电流I呢?②怎样保持导体的电阻R不变呢?③通过什么方法改变定值电阻两端的电压U呢?
设计并连接电路利用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压,使它成整数倍地增加,并记录所对应的电流值,
2.保持电压不变,研究电流跟电阻的关系。
要让学生明确“研究电流跟电阻的关系时,应保持电压不变”,实验探究时应考虑:①怎样改变导体电阻R的大小?②怎样保持导体两端的电压U不变呢?让学生讨论交流,使学生认识到:当定值电阻的大小发生变化时,可通过滑动变阻器控制其两端的电压U保持不变。
更换定值电阻,利用滑动变阻器保持定值电阻两端的电压不变,记录对应的电流值,在具体的探究教学中可能会遇到这样的问题:在电阻R阻值改变时,电阻R两端的电压也发生变化,如何移动滑动变阻器的滑片,使电阻R两端的电压恢复到原来的电压值。这也是把控制变量法从理论升华到实际的一个方面。
二、在探究过程中,让学生亲身体验,增强课堂教学效果
学生是教学活动的主体,教师对思维活动过程的展开,不能代替学生自己的思维活动。因此,在设计本节探究活动时笔者以学生为中心,进行分组实验。激发学生的求知欲和参与意识,使不同层次学生的认知结构、个性品质在参与中都得到发展。设计学生活动程序如下:
(1)提出问题:电流与电压,电流与电阻的关系?
(2)作出假设:①不成比例。②成正比。③成反比。
(3)设计并进行实验:①设计电路图。②设计步骤。③进行实验。
(4)分析数据得出结论。
这样做有以下好处:第一,可以充分调动学生的积极性。对于初中学生来说,他们已不再局限于看老师演示实验,都喜欢自己动手操作,通过自己的实践解决问题。第二,可以清楚地发现并指出学生的操作中的错误,物理实验中一些仪器的使用,要求学生掌握,培养学生正确而良好的操作技能。但是,在实践过程中,笔者认为学生的练习机会实在太少,有些仪器的使用方法尽管学生课上听懂了,但真正操作起来并不如想象的那样简单顺手。就像本节中的电流表、电压表的使用,学生往往会把电表的串并连搞错,把正负接线柱接错等,滑动变阻器的使用也不够到位。第三,可以巩固学生对相应知识的掌握情况。对于人的记忆方式来说,自己动手操作过的情景记忆起来要比单纯的聆听接受记忆要牢固得多。
三、在探究过程中,引导学生反思应用迁移
这一方法要求把已知迁移到未知、把此一类知识迁移到另一类知识中,使学生受到相互渗透、影响和转化的观点的教育。例如,启发学生把已有的知识迁移到欧姆定律的探究中,把欧姆定律的知识迁移到其他知识的学习中。这样就使学生不仅提高了知识学习的效率,而且逐渐树立普遍联系、转化的观点。
例如:在总结欧姆定律的公式(I=U/R)时,可以压强的公式为母本,压强的公式是P=F/S,它的理解可以是:当受力面积一定时,压强与压力成正比;当压力一定时,压强与受力面积成反比。而欧姆定律是:通过导体的电流,与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。两者是可以相互迁移的,所以很顺利地得出欧姆定律的公式I=U/R。这对于知识和思维不是很完善的初中学生来说,可以很容易地掌握知识,得出结论。
当然在欧姆定律的探究教学中还有很多地方可以运用知识迁移,例如:在运用探究的基本过程解决电流、电压、电阻三者关系时,可以反思以往用探究的方法解决过的问题,如液体压强、深度、液体密度三者的关系,用以往的经验为本次探究的顺利完成做铺垫。
四、在探究过程中,利用教材对学生进行德育教育
德育是五育之首,新课程标准关注人的发展,把德育放在十分重要的地位。作为基础学科的物理理所当然承担着重要的德育任务。
在《欧姆定律》探究教学中,笔者首先做了大量的准备工作,这样学生不仅学得很愉快,而且在心里会产生一种对教师的敬佩之情,并从老师身上体会到一种责任感,这对以后的学习工作都有巨大的帮助作用。其次,在教学过程中,利用分组实验的合作性学习潜移默化地对学生进行德育教育,培养他们团结协作的精神。最后,利用欧姆的事迹和成果激发学生的学习热情,树立崇高理想,榜样的力量是无穷的,它对学生具有强大的感染力和说服力。
教育部颁布的《物理课程标准》首先提出科学探究,其次才是科学内容,它把科学探究作为很重要很有价值的学习方法和教学方法提出来,说明越来越多的教育者注意到探究教学在教改中的重要地位。《欧姆定律》一课的探究教学不仅要求教师有较高自身的修养素质,还要做好在探究教学中与学生一起双向地、互动地建构学科知识、促进能力发展。因此,在初中物理新课标下如何更好地开展探究教学,值得我们探讨。
参考文献:
一、探究过程
欧姆定律是实验定律.要正确理解欧姆定律,应了解如何通过试验来揭示电流、电压、电阻三个物理量之间的关系.因为是三个物理量,所以我们在研究实验时要采用控制变量法,探究过程中分两步.
1.保持电阻不变,研究电流跟电压的关系
研究电流跟电压的关系时,应保持电阻不变,那么,设计实验电路时就要考虑以下几个方面:①怎样测量定值电阻两端的电压U和定值电阻中的电流I?②怎样保持导体的电阻R不变?③通过什么方法改变定值电阻两端的电压U?设计实验电路图(如图1):
按电路图连接实物电路,利用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压,使它成整数倍的增加,并记录所对应的电流值,填入表一中.
表一:R=10Ω
通过上表可得:电阻一定时,电流与电压成正比.
2.保持电压不变,研究电流跟电阻的关系
同学们一定要明确“研究电流跟电阻的关系时,应保持电压不变”的思想.实验探究时应考虑:①怎样改变导体电阻R的大小?②怎样保持导体两端的电压U不变?这是这个探究实验的难点,当电阻的大小发生变化时,可通过滑动变阻器来控制其两端的电压U保持不变.
不断更换定值电阻,利用滑动变阻器保持定值电阻两端的电压不变,记录对应的电流值,填入表二中.
表二:U=3V
通过上表可得:电压一定时,电流与电阻成反比.
综上所述:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比.
同学们在具体的探究活动中可能会遇到这样的问题:在电阻R阻值改变时,电阻R两端的电压也发生变化,如何移动滑动变阻器的滑片,使电阻R两端的电压恢复到原来的电压值.这也是把控制变量法从理论升华到实际的一个方面.
例1小刚同学用如图2电路探究欧姆定律的“一段电路中电流跟电阻的关系”.在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的惟一操作是().
A.保持变阻器滑片不动
B.将变阻器滑片适当向左移动
C.将变阻器滑片适当向右移动
D.将电池个数增加
解析当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,电路中的电流减小,滑动变阻器两端的电压减小,而A、B两点间的电压增大,所以滑动变阻器的电阻应当增大才能使A、B两点间的电压保持不变.这道题让大家真正了解到应如何灵活应用控制变量法.
二、正确理解欧姆定律
在欧姆定律中,三个物理量是指同一导体或同一段电路在同一时刻的I、U、R,同时三个物理量的单位必须要用国际单位制.
对于欧姆定律I=U/R和欧姆定律的变形式R=U/I,这两个公式是大家最容易混淆的.
特别是R=U/I只是用来计算导体电阻的,决不能认为R与U成正比,R与I成反比;对同一导体而言,即使导体上不加电压,导体电阻仍然存在.切记导体电阻与电压电流无关,它是导体本身的一种性质.
为了更形象深刻地理解欧姆定律,我们可以借助图像来描述.
根据I=U/R,当R一定时,I与U成正比,相当于数学中的正比例函数的图像.如图3甲所示.而在U一定时,I与R成反比,相当于数学中的反比例函数的图像.如图3乙所示.
应用这种图像可以来比较电阻的大小.
例如图4所示为接入闭合电路中阻值不同的两个电阻的电流随电压变化的I-U图像,从图中可知().
A.R1R2
B.R1R2串联后,总电阻I-U图线在区域Ⅱ内
C.R1R2并联后,总电阻I-U图线在区域Ⅲ内
D.R1R2并联后,总电阻I-U图线在区域Ⅰ内
解析 首先大家要对串并联电路的总电阻非常清楚,串联的总电阻大于任何一个分电阻,并联的总电阻小于任何一个分电阻.从图上可以选择电压一定时,比较电流的大小关系,I1I2,所以R1R2,可推出RⅠRⅡRⅢ,所以正确答案为D.
三、欧姆定律的应用
根据欧姆定律:①知道导体两端的电压和导体的电阻就可以求出导体中的电流;②知道通过导体的电流和导体的电阻就可以求出导体两端的电压;③知道通过导体的电流和导体两端的电压就可以求出导体的电阻值,即I=U/R,U=IR,R=U/I.
例2一个定值电阻两端加上6V电压时,通过它的电流是0.4A.如果给它加上3V的电压时,则流过它的电流是多少?为什么?
解析一
要求当电压是3V时,电流是多少,还需知道电阻,根据前面的两个条件可以求出电阻是15Ω,因为电阻是不变的,所以I=U/R=3V/15Ω
=0.2A.
解析二
根据欧姆定律,R一定时,I与U成正比,即得I=0.2A.
例3如图5所示,开关闭合后,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中().
A.电流表示数变小,电压表示数变大
B.电流表示数变小,电压表示数变小
C.电流表示数变大,电压表示数变大
D.电流表示数变大,电压表示数变小
解析当滑动变阻器滑片P向右滑动时,电路的总电阻变大.电压一定时,电阻变大,电流变小,所以电流表示数变小;通过定值电阻的电流减小,所以定值电阻分担的电压减小,电压表的示数变大.故选A.
例4如图6所示是“伏安法测电阻”的实验电路图.
(1)在图6中的圆圈内填入电流表、电压表的符号;
(2)某同学规范操作,正确测量,测得3组实验数据分别是:U1=2.4V,I1=0.20A;U2=4.5V,I2=0.38A;U3=6.0V,I3=0.50A.请你在虚线框内为他设计一个表格,并把这些数据正确填写在你设计的表格内.
(3)根据表格中数据,请你算出待测电阻Rx≈_______Ω.
(4)分析表格中的数据,你能得出的一个结论是:_______________________________.
解析(1)填入电流表和电压表,如图7所示.
(2)实验数据表格设计如下表:
(3)根据公式R=U/I分别求得三次实验测得的电阻为12Ω、11.8Ω、12Ω,求平均值从而算出待测电阻Rx≈11.9Ω.
分析其根源:初中电学抽象难懂,面对纵横交错的电路图,学生们往往感到无从下手,错综繁杂的电学概念、定律及计算公式常常使学生不知所措,然而电学综合题历来又是中考物理的压轴热点,并且综合性强、障碍设置多。通过师生共同分析根源,我觉得在学习电学的过程中注重以下策略,可以有效提高学习效率:
一、人人“三会” 电路-------会连接、会画、会分析
《课程标准》指出:“实验是物理课程改革的重要环节”要求学生能动脑动手地“学”科学,改变过去以书本为主、实验为辅的教与学的方式,把实验地位空前提升。要解决学好抽象的电学这个问题,以实验课堂为主阵地,通过用电器工作过程中的具体情境学习抽象的电学。
利用课外活动时间让学生走进实验室操作,并且利用多媒体、实物讲解操作过程:什么是串联?什么是并联?什么是首尾相连?什么是两端分别连在一起?还有如何判断电路是串联还是并联?讲解连接电路时要注意的事项。对于特别害羞的女同学,她们不敢动手,要善于开导,训练她们的胆量,提高她们的动手实践能力,让她们通过实验体会接线柱接反了的现象,比你讲解多次效果明显。这样,人人会连接、分析电路,就能做好电路图和实物图之间的互相转化。
二、培养探究意识,做好探究性教学实验
在实施素质教育的过程中,物理教学主要是以探究性学习为主,注意对整个物理概念和结论的过程的探究,通过提出疑问、设计方案、动手操作、思考解决、得出结论等具体步骤,让学生自主地参与教学的整个过程。电学学习更是如此。
为此,要精心设计实验,激发学生探究的主体性,做好探究性实验,充分发挥探究式边学边实验的教育功能,实现教与学的双赢。而不是简单的把书中的演示实验做一遍,然后直接把结论告诉学生。
如“探究电阻上电流跟两端电压关系”时,可以创设这样的情境:先把一个2.5V的小灯泡接在一节干电池上,看看小灯泡的发光情况,再把电源换成两节干电池上,看看此时小灯泡的发光情况。
三、理解欧姆定律并突破定律
欧姆定律一章,是在学习了电流、电压、电阻三个重要物理量的基础上来学习这三个物理量之间的关系。它是贯穿整个电学的重要规律,奠定了整个电学的基础,是学习下一章电功率的前提,因此,本章内容处于重要地位,起着承上启下的作用。因此,欧姆定律是学好电学的关键。
欧姆定律最难理解的知识点是:
当导体两端电压一定时,导体的电流与导体中的电流成反比?
当导体电阻一定时,导体两端电压与导体中的电流成正比?
学生初学欧姆定律时最难理解知识点,所以在实验时应注意探究的方法、结合图像得出电流与电压、电阻的关系。首先巩固练习电路分析,然后理解串并联电路的特点,利用变化的量表示不变量或抓住其中相等的量列出关系式(电源电压一般不变、串联电流相等、并联电压相等……),若能熟能生巧,在做计算题时,这些隐含的条件便会在学生看到题的同时马上就跳出来,再结合欧姆定律,你就能轻易地解出此题。
定律中的电流、电压和电阻都必须是同一个导体或同一段电路上对应的物理量。不同的导体之间的电流、电压和电阻间不存在U=IR关系。因此在运用欧姆定律公式时,必须将同一个导体或同一段电路的电流、电压和电阻三者一一对应,再带入计算。对于欧姆定律及导出公式,前者既有物理意义又有数学意义,后面两个只有数学意义,所以就不成比例关系变形公式并非欧姆定律的内容,切勿混淆。把上述问题弄明白了,电学难题就迎刃而解了。
四、加强学生说题训练,升华学生思维
新课程倡导自主、合作、探究的学习方式,让课堂激扬,充满生命活力,让学生成为学习的主人。但相当多学生来自农村,许多学生生性胆怯,不善言谈,我们要用激励方式,让他们敢于开口,表达自己的想法。因此我以"说题"(把题目的已知条件和所求的内容用自己组织的物理语言叙述出来,)为突破口,消除知识点在审题过程中的错误,是做题更高一层的升华,以此来提高学生学习物理的能力。
利用“说题”来强化所学知识内容,通过“说题”为学生学习而设计活动,为学生发展而开展活动,提高课堂效率,就能使我们的课堂变得生机勃勃、充满智慧的欢乐与发展创造的快意。
五、加强变式训练,总结中考重要考点
对于初中物理知识中最大的一块知识“电学”, 题型杂乱,变幻莫测,学生如果抓不住解题规律,就题做题,进步不会很大。为了让学生更好的解决这部分的问题,深入理解基本内容,培养分析问题和解决问题的能力,针对电学的一些考点,我进行了以下几种变式处理练习,简化学习难度:
(一)经典中考试题,变换已知量的数据进行未知量的求解;把已知量和未知量求解交换进行的;达到举一反三的目的,触类旁通。
(二)同类的题型归类,找出题目中存在的异同
滑动变阻器在电学实验中的作用:
相同点:保护电路;
不同点:探究电流与电阻:保持电阻两端电压不变:
探究电流与电压关系实验中的作用:改变定值电阻两端的电压和通过的电流,多次测量,从而找出规律。
伏安法测电阻中的作用:改变定值电阻两端的电压和通过的电流,实现多次测量,从而减小实验误差。
伏安法测小灯泡电功率中的作用:改变小灯泡两端电压,使之分别小于、等于、大于灯泡的额定电压,以便测出不同电压时的实际功率。
滑动变阻器在测电阻实验中还可做定值电阻用
(三)固定的套路,变换求解
电学综合题有何规律可循呢?分析历届中考物理的电学计算题,我们也称之为电学综合题,此题看似简单,其实暗藏玄机?细分析做此题也有固定的套路:
1.由实物图转化为电路图,建立物理模型
2.做出每种情况的等效电路,注意同一性、同时性
3.抓住物理量那些变化,那些未变,用变化量表示不变量;利用电路特点,根据各状态之间的联系建立等式关系
4.解未知量
在进行变式练习时,认真钻研教材,精选例题;精讲例题,以点代面,突出重点;一题多变,等几个方面进行。应注意练习的层次,层层推进,使学生在解题时达到异中求同、同中存异、多题同解,沟通相关知识的联系,培养其联想思维、纵向思维能力化题型,通过解题的比较,体会解题思想,善于用概念、规律去揭示问题的本质特征,培养知识迁移运用的能力。
实践证明,通过师生共同努力,在教学过程中吸引学生主动参与学习,注重以上“策略”,初中生完全可以学好物理电学。
参考文献:
1、《初中物理教学中的问题与对策》东北师范大学出版社
【关键词】物理;欧姆定律;问题;解题思路
欧姆定律是高中物理电学部分的核心内容,也是高考的重难点内容,同时欧姆定律掌握的好坏会直接影响我们的考试成绩,因此要多用时间将这块知识进行巩固,以取得更高的分数。
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:
[1]高飞.欧姆定律在串并联电路中的应用技巧[J].才智,2009(27)
一、基础知识综述
1.探究电流与电压、电阻的关系
探究电流与电压、电阻的关系时,我们采用控制变量法。一般的结论是:(1)当导体的电阻不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比;(2)当导体两端电压恒定不变时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。有时,我们也采用“图像法”通过描点、画图,分析导体的U-I图像、I-R图像得出上述结论。
2.欧姆定律
(1)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。
(2)表达式I=■。公式中符号U表示导体两端的电压,单位是伏(V);I表示导体中的电流,单位是安(A);R表示导体的电阻,单位是欧(Ω)。该公式的两个变形式:U=IR和R=■。
3.电阻的串联和并联
(1)串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,以两个电阻为例可用公式表示为:R=R1+R2;串联电路的总电阻比其中任何一个都大,因为电阻串联后相当于增加了导体的长度。若n个相等的电阻串联,则有R串=nR。
(2)并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻倒数的和,以两个电阻为例可用公式表示为:■=■+■;并联电路的总电阻比其中任何一个都小,因为并联后相当于增加了导体的横截面积。若n个相等的电阻并联,则有R并=R/n。
4.伏安法测量小灯泡电阻
(1)方法:用电压表和电流表间接测量。
(2)原理:欧姆定律的变形公式R=■。
(3)实验用的电路图如图1所示,电路中滑动变阻器的作用一是改变小灯泡两端的电压,另一个是保护电路。
(4)实验过程中的注意事项:a.连接电路时,开关应断开,滑动变阻器滑片调到阻值最大位置,以保护电路元件的安全。b.闭合开关后,移动滑片,使电压表示数等于小灯泡的正常工作电压,从该电压开始逐次降低,获得几组数据。c.利用公式R=■分别算出不同电压下小灯泡灯丝的阻值,测得的结果不能求平均值,灯泡的电阻随温度的升高而增大。
5.欧姆定律和安全用电
(1)断路:在某处断开的电路。此状态下电路中没有电流,用电器也无法工作。
(2)短路:电路中不该相连的两点被直接用导线连在一起的现象,叫做短路。一种是电源短路,它是电源两极直接用导线相连,此时电路中电流非常大,电源会被烧坏,所以这种情况是绝对不允许的;另一种是用电器短路,它是用电器两端直接用导线相连,被短路的用电器中没有电流经过。
(3)安全用电:a.人体是导体,电压越高时,流过人体的电流越大,越危险,实验证明只有不高于36V的电压对人体才是安全的。b.雷电是大气中一种剧烈的放电现象,雨天不能在大树下躲雨,人们通过在建筑物顶部安装避雷针的方法防止雷电。
二、典例分析
例 (2012菏泽)实验室内所用导线很短,导线的电阻忽略不计。但长距离输电需要两条输电线,输电线的电阻则不能忽略不计。当输电线某处发生短路时,整个输电线路的电阻会发生改变。已知每米输电线的电阻是0.01Ω。(1)请你利用学过的电学知识,在如图2所示的虚线框内为检修人员设计一个检修电路(器材和仪表任选),可以根据仪表的示数进行有关的计算,以确定输电线短路的位置,便于检修人员迅速赶往短路所在位置排除故障。(2)计算“短路点与测量点之间的距离”的表达式为:L=_______。
【关键词】教学难点;应对方法;比热容;欧姆定律;电功率
九年级物理教学过程中,教师在进行到比热容、欧姆定律、电功率的计算等这几个教学难点时,就需要多加注意这些重点难点,并且对其进行恰当的处理,从而达到最好的教学效果。
1.比热容在热学课程教学
比热容是涵盖四个物理量的综合概念,新课程实施后,教师的任务就是通过实验让学生理解和认识比热容,并且引导学生用比热容说明生活中简单的自然现象。
1.1本课的重点在于理解比热容的概念
利用比热容的有关知识解释生活中的有关问题,而难点则在于掌握热量的计算相关公式。教师首先应当从生活引入,通过实验建立概念,学生生活经验相对较少,教师可以根据人教版物理教科书做演示实验:用相同的电加热器质量相同的水和食用油,使它们升高相同的温度,发现加热水需要的时间较长,然后比较它们吸收热量的多少,看看这两种物质的吸热情况是否存在差异,最后实验表明说明水所吸收的热量较多。
教师可以带领学生再更换其他的液体或固体来做此实验,最后更多的实验都表明不同的物质在质量相等、并升高的温度相同时,吸收的热量不同,使学生深刻理解比热容的概念;教师要启发学生积极思考设定质量和升高温度的乘积被除以吸收的热量是何原因,这是教师在教学过程中非常重要的一点。
1.2学生掌握比热容概念后
教师可以通过定量实验的方法使学生自主计算热量的相关计算公式。用相同的电加热器加热质量不同物质A和物质B,一定时间后在自制的表格中记录它们升高的温度和吸收的热量,教师需要根据加热器功率和加热时间提供热量数据,并且认为这是A、B吸收的热量,学生在教师带领之下探究表格,可以自主计算出“物体吸收的热量与它的质量和升高温度乘积的比值”,计算公式有具体数据的支撑,因此更加易于理解。
2.直流电流教学中欧姆定律的学习
在电学中,电流、电压和电阻这三个物理量之间的联系是被欧姆定律这一条实验定律所揭示的,而欧姆定律一直就是电学实验定律的中心。
2.1通过创设问题情景归纳出欧姆定律
在欧姆定律的教学课时中,教师的任务是引导学生透过实验看到电流跟电压还有电阻之间的关联,总结出欧姆定律。而在教学过程中,本课时的难点就在于如何设计实验,如何分析实验中所取得的实验数据并进行归整总结,如何评估实验后得到的结果。
教师可以通过创设问题情景,引入新课问题让学生自己提出猜想和假设,自主进行实验探究电流、电压和电阻之间的关系,带领学生制定计划与实验方案,用控制变量法进行实验与收集证据,在自主设计实验方案的过程中,让学生的实验设计能力得到提升。
教师在学生汇报实验方法时做适当的提示与补充,完善学生提出的需要准备的实验器材,启发学生用多种方法来解决问题,比如在电路上串联一个滑动变阻器来改变电源电压的取值。
根据学生的分析和汇报,教师将学生的实验思路和方法进行总结,实验可分为两步,第一步控制电阻不变,通过调节滑动变阻器,改变电阻两端的电压并使其成倍数变化,再观察通过电阻的电流的变化情况,找出电流与电压的关系;第二步需要分别接入电路的,应当是阻值显示为倍数关系的不同类型电阻,学生在实验过程中,为了保持电阻两端的电压维持某一个固定值不变,就应当适当得调节滑动变阻器,同时观察电流的变化,从而能够准确地找出电阻与电流之间的联系。
在学生分组实验记录数据之后,教师引导学生分析轮涨得出结论,给出评价,让学生自主构建知识,学习科学研究方法,培养学生实验和观察的能力,但本课教学容量大,教学时间紧,教师不可一味放手,在适当的时候还需要引导学生进行归纳总结,从而使本课圆满完成。
3.电功率是电学的重点内容
电能转化为其他形式的能得过程也可以说是电流做功的过程。电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有关系。作为表示电流做功快慢的物理量,电功率等于电流与时间之比。
3.1体会电功率在实际生活中的概念
教师在本课时的教学中,应当着重引导学生理解电功率的概念,通过实验或者举例让学生认识到电功率在现实生活中的广泛应用。
而难点则在于如何理解实际功率和额定功率的区别与联系。教师应当根据课程标准,引导学生根据实例,认识功的概念,知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。通过做演示实验引入课题,从实验中得知电流做功有快慢之分,引导学生得出电功率的知识以及电功率的意义从而得出定义公式以及单位和换算关系。
教师可以通过比较800W的电吹风机与40W的灯泡在相同的时间内消耗的电能让学生理解功和功率的区别与联系,同时从能量转化的角度对电功率进行分析,便于学生加深理解。通过设置课堂练习和演示实验,例如将两灯泡先后并联和串联接入家庭电路中,观察灯泡的发光情况,探究灯泡的功率是否改变了,从而使学生意识到利用灯泡铭牌上得电功率判断灯泡的亮暗,要一并考虑电压的影响,最后得知用电器的正常工作状态和非正常工作状态,指导用电器的功率不是固定不变的。
教师最后结合电功率和电功率的计算以及额定功率和实际功率的板书,梳理本课所学知识,使之形成一个完整的知识体系,同时也可以帮助学生进行记忆,最后让学生掌握运用于解题。
4.总结
由简单到繁杂,由浅显到深刻的认识规律是物理教学的特点,在教学过程中,教师要做好足够的铺垫,这样才能充分发挥物理教学的探究性,但同时,也要顾及到学生的接受能力,只有教师在教学过程中起到了“穿针引线”的串联作用,知识的系统性和结构性才能够保持。
教师要使学生能够全方面的体验到学习物理的乐趣,从而认识到应用科学方法的重要性,并且在探究过程中,科学思想得到熏陶,能力得以提升,掌握正确的学习方法获得知识。
参考文献:
[1]陆长海.中学物理重难点教学的几点建议[J].考试(教研).2010年12期
[2]黄耀华.中学生物理学习中思维错误及原因探讨[J].西北职教.2008年09期
【教材分析】
欧姆定律是电学中的基本定律,是进一步学习电学知识和分析电路的基础,是本章的重点。学生要通过自己的实验得出欧姆定律,最关键的是两个方面:一个是实验方法,另一个就是欧姆定律。学生对实验方法的掌握既是重点也是难点,这个实验难度比较大,主要在实验的设计、数据的记录以及数据的分析方面。由于实验的难度比较大,学生出现错误的可能性也比较大,所以实验的评估和交流也比较重要。这些方面都需要教师的引导和协助,所以这次节课采用启发式综合教学法。引导科学探究, 创设民主课堂。
【教学片段】
探究通过导体的电流与电压、电阻的关系
师:猜一猜导体的电流与导体的电压有什么关系呢?说出你的理由。
生1:电压越大,电流越大
生2:导体的电流与导体两端的电压可能成正比
生:……
师:猜一猜导体的电流与导体的电阻有什么关系呢?说出你的理由。
生1:电阻越大,电流越小
生2:导体的电流与导体的电阻可能成反比
生:……
师:对于物理问题,不能仅靠猜想,还要进行实验研究,通过实验来检验猜想是否正确。为了验证同学们的猜想,怎样设计实验呢?对于电流、电压、电阻三个物理量的关系如何进行研究呢?
生:采用控制变量法
师:如何进行控制变量呢?
生1:保持电阻不变,研究电流与电压的关系
生2:保持电压不变,研究电流与电阻的关系
师:下面就利用这一方法,先研究电阻一定时,电流与电压的关系。请同学们想想需要哪些实验器材?如何设计电路图?
生1:电路图如甲示
生2:电路图如乙示
图甲图乙
师:甲图与乙图哪个更好?并说明理由。
生:乙图更好。因为不要多次连接电路,就可方便地改变电阻两端的电压。
师:同学们,我们为了更好地完成实验,可先来回答下列问题。
① 连接电路时,开关应处于 状态;
② 滑动变阻器的滑片应处于阻值位置;
③ 注意认清电压表和电流表的 接线柱;
④ 电压表的量程选 V,电流表的量程选 A;
⑤ 闭合开关前应 电路,确认无误后可进行实验。
【教学反思】
探究电流与电压、电阻之间的关系的实验是欧姆定律一节的重点也是难点。实验中应注意以下问题:
1. 用控制变量法研究I、U、R三者之间的关系时,为什么只探究电流I与电压U之间关系以及电流I与电阻R之间的关系?而不研究保持电流I不变,探究电压U与电阻R之间的关系?
这个问题学生感到困惑不解。其实,电阻是导体的本身性质,它并不随着电压、电流的变化而变化,当电压变了,电阻不改变,只能电流变化了,保持电流变化不可能。
2. 实验中为何要用滑动变阻器?
如果不用滑动变阻器,虽然能够测量出R两端的电压和其中的电流,但该电路只能测量出一组电压和电流的值,而从一组电流和电压的数据是无法找出二者之间的关系的,应该再测几组电压和电流,因此就需要改变R两端的电压,可以不断改变电阻,也可以采用改变电池节数的方法,还可以用滑动变阻器,比较下来,当然是用滑动变阻器更方便快捷。同时,滑动变阻器还可以起到保护电路的作用。
3. 在探究电流I与电阻R之间的关系实验中,应该如何操作?
如何保持电压U不变?即改变定值电阻的阻值的同时,该电阻两端的电压就发生了变化,因此,要及时调节滑动变阻器以保持电压不变,观察并记录电流表的示数随电阻的变化关系。
4. 在本实验之前要注意哪些问题?
学生实验之前,不仅要按照正确的操作规程办事,还要有检查电路的良好习惯,而学生往往急于动手实验,忽视实验规则。本实验中,实验之前,开关断开,滑动变阻器的滑片要放在电阻最大位置。其次,为测量误差减少,要选择适当的电表量程。
5. 要认识到学生的解题能力和动手实践能力之间可能存在较大差距
一、控制变量法在研究欧姆定律过程中的应用
例1 在研究“电流跟电压、电阻的关系”时,学生设计如图1电路图,其中R为定值电阻,R′为滑动变阻器,实验后,数据记录在表1和表2中.(1)根据表中实验数据,可得出如下结论:由表1可得:.由表2可得:.(2)在研究“电流与电阻关系”时,先用5Ω的定值电阻进行实验,使电压表的示数为3V,再换用10Ω的定值电阻时,某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置,合上开关后,电压表的示数将3V(选填“大于”、“小于”或“等于”).此时应向(选填“右”或“左”)调节滑片,使电压表的示数仍为3V.
解析:在研究欧姆定律之前, 学生已经了解了电流、电压、电阻这些基本概念,根据实验电路图,表1中的电阻是定值,通过改变电压值,可以得出电流随着电压的增大而增大,而且满足一定的正比例关系;表2中的电压是个定值,通过改变电阻器电阻,可以看出通过导体的电流随着电阻值的增大而减小,且满足一定的反比例关系.因此,可以得出欧姆定律:U=IR.当电流值不变,电阻变大时,电压值也会变大,电压表示数将大于3V.为了减小电压值,不许降低电阻,所以向右侧移动滑片.
二、控制变量法在研究电功过程中的应用
例2 在研究“电流做功快慢与哪些因素有关”时,电流做功的过程就是将电能转化成其他形式能量的过程.研究电功时,可以将电功转化成的热能进行分析,通过温度计测量温度的变化情况得出做功大小,进而分析出电功与电流、电压之间的联系.通常情况下,采用以下实验装置和实验过程.
实验:按照如图2进行实验研究.
⑴请在方格纸上画出电流随电压变化的图象(应为“图像”,下同)。
⑵分析图象,可得出什么结论?
⑶小明在与其他实验小组同学交流时,又得到了电压为6 V时的相关数据如下表(作者又补写了“表2:U=6V”)所示:分析这些数据,可得出什么结论?
说明:该题没有给出答案。推测的答案应为:
⑴图像如右所示;
⑵电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
⑶电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
浅见1:分析图像或“表1:R=5Ω ”中的6组对应的3个数据,不仅能够得出教科书里编写的“结论”内容:“电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比”,而且还可以得出教科书里没有编写的、更具有普遍意义和实用价值的如下3条结论:
对于同一段导体均有:⑴U=IR;⑵I=U/R;⑶R=U/I=定值!
浅见2:我们强调“R=U/I=定值”的意义在于:
⑴它能简明、正确、完整的“表达出:某段导体中的I 跟 U 与 R三者之间的定量关系.”!正如西德5―9(10)年级(国民学校)《物理》课本(塞尔肖夫―乌劳贝尔著、安文铸译,文化教育出版社1982.7.第1次印刷本)第189页里写的:“在一个通电导体上的电压和导体中的电流强度之比是一个固定的值(常数),这个关系叫欧姆定律”!众所周知:欧姆是德国人!对照一下我国物理课本里欧姆定律的条文,应该有所质疑吧!
⑵在常规教学中,人们总把“R = U / I”说成是欧姆定律公式“I = U / R”的变形式或称“导出式”。从上面的分析可知:“R = U / I”与“I = U / R”、同样都是“实验结论表达式”、是并列关系!“R = U / I = 定值”、更是医治“I = U / R,R = U / I(因受“欧姆定律”不科学表述的误导)R跟U 成正比、R跟I成反比”错误观点的灵丹妙药(注:参看课本第29页第6题。欧姆定律的表述,不能丢掉前提条件、只讲实验结果!正确的表述应为:
①“某段电路中的电流,等于这段电路两端的电压除以这段电路的电阻”;或简化为“电路中的电流,等于它两端的电压除以它的电阻”;或“导体中的电流,等于它两端的电压与其电阻的比值”。
②假若非“要保留成什么比”,那么欧姆定律内容只能这样表述:“导体中的电流,当电阻一定时,跟这段导体两端的电压成正比;当两端的电压不变时,跟这段导体的电阻成反比”;或简化为“导体中的电流,跟这段导体两端的电压与这段导体电阻的比值成正比”;或“导体中的电流,跟它两端的电压与其电阻的比值成正比”)。
⑶承认“R = U / I”是一条独立的科学结论,那就为“用伏安法测电阻”的实验原理又提供了一条简明的理论依据:勿须再书写“I = U / R ”(R = U / I)。
浅见3:该探究实验设计的最大错误是:5Ω定值电阻“允许通过的最大电流是1.5A”!通过2.4A电流,它将变成P=UI=I2R=28.8w≈30w的电烙铁啦!此时温度对金属电阻变大的影响可以忽略不计吗?由此可知:“表1:R=5Ω ”里的6组对应的的数据,纯属凭空想象填写的,根本不是真实的实验记录!
浅见4:该探究实验为什么不能采用“低电压、弱电流的设计原则”呢?比如:U值顺次取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2V……,1节干电池足够用啦!则对应的I值依次为:0.04、0.08、0.12、0.16、0.20、0.24A……。而且完全可以避免表A要选用“0~3A”、表V要选用“0~15V”的大量程!从而能够提高测量的精确度(注:实验室使用的2.5级直流电表,本身允许误差多达“±0.75个分度值”。所以探究时勿须考虑表针偏转多大误差最小)。
浅见5:分析“表2:R=5Ω ”表中前6组数据,不仅能够得出“电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。”――教科书里编写的“结论”内容,而且仍然可以得出教科书里没有编写的、更具有普遍意义和实用价值的如下3条结论:
对于同一段导体均有:⑴U=IR;⑵I=U/R;⑶R=U/I=定值!