時(shí)間:2023-08-12 09:06:32
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1.地位和作用
《歐姆定律及其應(yīng)用》這一節(jié)在學(xué)生學(xué)習(xí)了電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用方法及電流與電壓、電阻的關(guān)系之后才編排的。通過(guò)這一節(jié)的學(xué)習(xí),要求學(xué)生初步掌握和運(yùn)用歐姆定律解決實(shí)際電學(xué)問(wèn)題的思路和方法,了解運(yùn)用“控制變量法”研究物理問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方法,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)內(nèi)容打下一定的基礎(chǔ)。
2.教學(xué)目標(biāo)
(1)知識(shí)目標(biāo)
理解掌握歐姆定律及其表達(dá)式,能用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算;根據(jù)歐姆定律得出串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系;通過(guò)計(jì)算,學(xué)會(huì)解答電學(xué)計(jì)算題的一般方法,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
(2)技能目標(biāo)
學(xué)習(xí)用“控制變量法”研究問(wèn)題的方法,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用歐姆定律解決問(wèn)題的能力。
(3)情感目標(biāo)
通過(guò)介紹歐姆的生平,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和探索精神,學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)、勇于探索真理的精神。通過(guò)歐姆定律的運(yùn)用,幫助學(xué)生樹(shù)立物理知識(shí)普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)以及科學(xué)知識(shí)在實(shí)際中的價(jià)值意識(shí)。
3.重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn):理解歐姆定律的內(nèi)容及其表達(dá)式和變換式的意義,并且能運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的電學(xué)計(jì)算。
難點(diǎn):運(yùn)用歐姆定律探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
二、說(shuō)學(xué)生
1.學(xué)生學(xué)情分析
在學(xué)習(xí)這節(jié)之前學(xué)生已經(jīng)了解了電流、電壓、電阻的概念,并且還初步學(xué)會(huì)了電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的使用,具備了學(xué)習(xí)歐姆定律基礎(chǔ)知識(shí)的基本技能。但對(duì)電流與電壓、電阻之間的聯(lián)系的認(rèn)識(shí)是膚淺的、不完整的,沒(méi)有上升到理性認(rèn)識(shí),需要具體的形象來(lái)支持。所以在本節(jié)學(xué)習(xí)中應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)法和定量、定性分析法。
2.知識(shí)基礎(chǔ)
要想學(xué)好本節(jié),需要學(xué)生應(yīng)具備的知識(shí)有:電流、電壓、電阻的概念,電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器使用方法,電流與電壓、電阻的關(guān)系。
三、說(shuō)教法
結(jié)合學(xué)生情況和本節(jié)特點(diǎn)本人采取以下幾個(gè)教法:采用歸納總結(jié)法、采用控制變量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、說(shuō)教學(xué)過(guò)程
1.課題導(dǎo)入(采用復(fù)習(xí)設(shè)置疑問(wèn)的方式,時(shí)間3分鐘)
復(fù)習(xí):電流是如何形成的?導(dǎo)體的電阻對(duì)電流有什么作用?
設(shè)疑思考:電壓、電阻和電流這三個(gè)量之間有什么樣的關(guān)系呢?通過(guò)簡(jiǎn)單的回顧、分析,使學(xué)生很快回憶起這三個(gè)量的有關(guān)概念,通過(guò)猜想使學(xué)生對(duì)這三個(gè)量的關(guān)系研究產(chǎn)生了興趣,達(dá)到引入新課的目的。
2.展開(kāi)探究活動(dòng),自主總結(jié)結(jié)論(時(shí)間37分鐘)
根據(jù)上節(jié)探究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ),讓學(xué)生自主總結(jié)出兩個(gè)結(jié)論:導(dǎo)體的電阻一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
為了進(jìn)一步得出歐姆定律的內(nèi)容,可采用以下幾點(diǎn)做法:各小組在教師指導(dǎo)下,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理,理解數(shù)學(xué)上“成正比關(guān)系”“成反比關(guān)系”的意思,從而引入歐姆定律的內(nèi)容;讓學(xué)生思考用一個(gè)什么樣的式子可以將這兩個(gè)結(jié)論所包含的意思表示出來(lái),從而引入歐姆定律的表達(dá)式。
3.說(shuō)明事項(xiàng)
在歐姆定律中有兩處用到“這段導(dǎo)體”,其意思是電流、電壓、電阻應(yīng)就同一導(dǎo)體而言,即同一性和同時(shí)性。
向?qū)W生介紹歐姆的生平,以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)中的情感目標(biāo)。學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)、勇于探索真理的精神,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
歐姆定律應(yīng)用之一:通過(guò)課本第26頁(yè)例題和第29頁(yè)習(xí)題2和習(xí)題3,讓學(xué)生自己先試做,然后教師再加以點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充,使學(xué)生理解掌握歐姆定律表達(dá)式及變形式的應(yīng)用,達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的知識(shí)目標(biāo),充分體現(xiàn)了課堂上學(xué)生的自主地位。
應(yīng)用歐姆定律解題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題:
(1)同一性
即公式中的U、I,必須針對(duì)同一段導(dǎo)體而言,不許張冠李戴。
(2)統(tǒng)一性
即公式中的U、I、R的單位要求統(tǒng)一(都用國(guó)際主單位)。
(3)同時(shí)性
即公式中的U、I,必須是同一時(shí)刻的數(shù)值。
(4)規(guī)范性
解題時(shí)一定要注意解題的規(guī)范性(即按照已知、求、解、答四個(gè)步驟解題)。
歐姆定律應(yīng)用之二:探究串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
(1)實(shí)驗(yàn)分析
在演示實(shí)驗(yàn)之前,要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行各種大膽的猜想,當(dāng)學(xué)生的猜想與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同時(shí),他會(huì)在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)到快樂(lè)與興奮,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
①演示實(shí)驗(yàn)
將兩個(gè)電阻串聯(lián)起來(lái),讓學(xué)生觀察燈泡的亮度情況(變暗了),并說(shuō)出原因(電路中的電流變小了,說(shuō)明總電阻變大了)。
得出結(jié)論:串聯(lián)電阻的總電阻比任何一個(gè)分電阻的阻值都大。
②演示實(shí)驗(yàn)
將兩個(gè)電阻并聯(lián)起來(lái),同樣讓學(xué)生觀察燈泡的亮度情況(變亮了),并說(shuō)出原因(路中的電流變大了,說(shuō)明總電阻變小了)。
得出結(jié)論:并聯(lián)電阻的總電阻比任何一個(gè)分電阻的阻值都小。
(2)定性分析
(提出問(wèn)題)為什么串聯(lián)后總電阻會(huì)變大?并聯(lián)后總電阻會(huì)變小?
得出結(jié)論:電阻串聯(lián)相當(dāng)于導(dǎo)體的長(zhǎng)度變長(zhǎng)了,所以串聯(lián)電阻的個(gè)數(shù)越多總電阻就越大;電阻并聯(lián)相當(dāng)于導(dǎo)體的橫截面積變粗了,所以并聯(lián)電阻的個(gè)數(shù)越多總電阻就越小。
(3)定量分析
利用歐姆定律公式以及前面學(xué)過(guò)的串并聯(lián)電路中電流和電壓的特點(diǎn)推導(dǎo)串并聯(lián)電路中總電阻的關(guān)系得出結(jié)論:(1)電阻串聯(lián)后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯(lián)后的總電阻=+…+。
4.小結(jié)(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內(nèi)容及其表達(dá)式
(2)運(yùn)用歐姆定律解決有關(guān)電學(xué)的計(jì)算題以及探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系
5.布置作業(yè)(1分鐘)
本節(jié)作業(yè)的布置主要是針對(duì)歐姆定律表達(dá)式及其變形公式的運(yùn)用,并結(jié)合前面學(xué)習(xí)過(guò)的串并聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)的一些常見(jiàn)題型加以知識(shí)的鞏固。
作業(yè):《課堂點(diǎn)睛》17頁(yè)至18頁(yè)的習(xí)題。
五、說(shuō)板書(shū)設(shè)計(jì)
歐姆定律的內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。
歐姆定律的表達(dá)式:I
電阻的串聯(lián):R串=R1+R2+…+Rn
關(guān)鍵詞:物理定律;教學(xué)方法;多種多樣
關(guān)鍵詞:是對(duì)物理規(guī)律的一種表達(dá)形式。通過(guò)大量的觀察、實(shí)驗(yàn)歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化過(guò)程的必然關(guān)系。物理定律的教學(xué)應(yīng)注意:首先要明確、掌握有關(guān)物理概念,再通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納出結(jié)論,或在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區(qū)別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關(guān)的物理定律之間的關(guān)系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實(shí)驗(yàn)的教法,回顧“運(yùn)動(dòng)和力”的歷史。消除學(xué)生對(duì)力的作用效果的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí);培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實(shí)驗(yàn)加外推法。教學(xué)時(shí)應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡(jiǎn)單地按字面意義用實(shí)驗(yàn)直接加以驗(yàn)證。但大量客觀事實(shí)證實(shí)了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個(gè)力學(xué)的出發(fā)點(diǎn),不能把它當(dāng)作第二定律的特例;慣性質(zhì)量不是狀態(tài)量,也不是過(guò)程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),應(yīng)使學(xué)生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以……”。教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對(duì)于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當(dāng)我們?cè)谝欢屋^短的時(shí)間內(nèi)研究力學(xué)問(wèn)題時(shí),常常可以把地球看成近似程度相當(dāng)好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實(shí)驗(yàn)方法歸納出物體在單個(gè)力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達(dá):物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時(shí)還應(yīng)請(qǐng)注意:公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時(shí)關(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)量、功和能等知識(shí)的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬(wàn)有引力定律教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬(wàn)有引力定律的過(guò)程,卡文迪許測(cè)定萬(wàn)有引力恒量的實(shí)驗(yàn),海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力跟質(zhì)點(diǎn)間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學(xué)生在解題中漏平方的錯(cuò)誤。③明確是萬(wàn)有引力基本的、簡(jiǎn)單的表式,只適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
(4)機(jī)械能守恒定律這個(gè)定律一般不用實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái),因?yàn)閷?shí)驗(yàn)誤差太大。實(shí)驗(yàn)可作為驗(yàn)證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不作功或所作的總功為零的條件下推導(dǎo)出來(lái)。高中教材是用實(shí)例總結(jié)出來(lái)再加以推廣。若不同形式的機(jī)械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒(méi)有守恒問(wèn)題。機(jī)械能守恒定律表式中各項(xiàng)都是狀態(tài)量,用它來(lái)解決問(wèn)題時(shí),就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過(guò)程(過(guò)程量被消去),使問(wèn)題大大地簡(jiǎn)化。要特別注意定律的適用條件(只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功)。這個(gè)定律不適用的問(wèn)題,可以利用動(dòng)能定理或功能原理解決。(5)動(dòng)量守恒定律歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來(lái)的。所以有人認(rèn)為動(dòng)量守恒定律不能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出來(lái),主張從實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)。但是實(shí)驗(yàn)要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)說(shuō),多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運(yùn)動(dòng)定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動(dòng)量和牛頓運(yùn)動(dòng)定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動(dòng)量的問(wèn)題,相互作用的物體的所有動(dòng)量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時(shí)最容易發(fā)生符號(hào)的錯(cuò)誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個(gè)式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動(dòng)量守恒定律反映的是物體相互作用過(guò)程的狀態(tài)變化,表式中各項(xiàng)是過(guò)程始、末的動(dòng)量。用它來(lái)解決問(wèn)題可以不過(guò)程物理量,使問(wèn)題大大地簡(jiǎn)化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒(méi)有守恒問(wèn)題。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),如果質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)部的相互作用力遠(yuǎn)比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理。動(dòng)量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無(wú)論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用,系統(tǒng)中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動(dòng)量守恒定律都是適用的。
一、牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實(shí)驗(yàn)的教法,回顧“運(yùn)動(dòng)和力”的歷史。消除學(xué)生對(duì)力的作用效果的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí);培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實(shí)驗(yàn)加外推法。教學(xué)時(shí)應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡(jiǎn)單地按字面意義用實(shí)驗(yàn)直接加以驗(yàn)證。但大量客觀事實(shí)證實(shí)了它的正確性。第一定律確定了力的含義,引入了慣性的概念,是研究整個(gè)力學(xué)的出發(fā)點(diǎn),不能把它當(dāng)做第二定律的特例;慣性不是狀態(tài)量,也不是過(guò)程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),應(yīng)使學(xué)生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以......”教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對(duì)于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當(dāng)我們?cè)谝欢屋^短的時(shí)間內(nèi)研究力學(xué)問(wèn)題時(shí),常常可以把地球看成近似程度相當(dāng)好的慣性系。
二、牛頓第二定律。在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實(shí)驗(yàn)方法歸納出物體在單個(gè)力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達(dá):物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時(shí)還應(yīng)注意公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時(shí)關(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)量、功和能等知識(shí)的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬(wàn)有引力定律。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬(wàn)有引力定律的過(guò)程,卡文迪許測(cè)定萬(wàn)有引力常量的實(shí)驗(yàn),海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力跟質(zhì)點(diǎn)間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學(xué)生在解題中漏平方的錯(cuò)誤。③明確是萬(wàn)有引力基本的、簡(jiǎn)單的表式,只適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
四、機(jī)械能守恒定律。這個(gè)定律一般不用實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái),因?yàn)閷?shí)驗(yàn)誤差太大。實(shí)驗(yàn)可作為驗(yàn)證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不做功或所做的總功為零的條件下推導(dǎo)出來(lái)。高中教材是用實(shí)例總結(jié)出來(lái)再加以推廣。若不同形式的機(jī)械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒(méi)有守恒問(wèn)題。機(jī)械能守恒定律表式中各項(xiàng)都是狀態(tài)量,用它來(lái)解決問(wèn)題時(shí),就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過(guò)程(過(guò)程量被消去),使問(wèn)題大大地簡(jiǎn)化。要特別注意定律的適用條件(只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功)。這個(gè)定律不適用的問(wèn)題,可以利用動(dòng)能定理或功能原理解決。
五、動(dòng)量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來(lái)的。所以有人認(rèn)為動(dòng)量守恒定律不能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出來(lái),主張從實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)。但是實(shí)驗(yàn)要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)說(shuō),多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運(yùn)動(dòng)定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動(dòng)量和牛頓運(yùn)動(dòng)定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動(dòng)量的問(wèn)題,相互作用的物體的所有動(dòng)量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時(shí)最容易發(fā)生符號(hào)的錯(cuò)誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個(gè)式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動(dòng)量守恒定律反映的是物體相互作用過(guò)程的狀態(tài)變化,表式中各項(xiàng)是過(guò)程始、末的動(dòng)量。用它來(lái)解決問(wèn)題可以使問(wèn)題大大地簡(jiǎn)化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒(méi)有守恒問(wèn)題。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),如果質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)部的相互作用力遠(yuǎn)比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理。動(dòng)量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無(wú)論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用,系統(tǒng)中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動(dòng)量守恒定律都是適用的。
六、歐姆定律。中學(xué)物理課本中歐姆定律是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①“電流強(qiáng)度跟電壓成正比”是對(duì)同一導(dǎo)體而言;“電流強(qiáng)度跟電阻成反比”是對(duì)不同導(dǎo)體說(shuō)的。②I、U、R是同一電路的三個(gè)參量。③閉合電路的歐姆定律的教學(xué)難點(diǎn)和關(guān)鍵是電動(dòng)勢(shì)的概念,并用實(shí)驗(yàn)得到電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和。然后用歐姆定律導(dǎo)出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律推導(dǎo))。④閉合電路的歐姆定律公式可變換成多種形式,要明確它們的物理意義。⑤教師應(yīng)明確,普通物理學(xué)中的歐姆定律公式多數(shù)是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導(dǎo)體就不服從歐姆定律。但不論導(dǎo)體服從歐姆定律與否,R=U/I這個(gè)關(guān)系式都可以作為導(dǎo)體電阻的一般定義式。中學(xué)物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學(xué)生把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。
知識(shí)目標(biāo)
1.理解歐姆定律及其表達(dá)式.
2.能初步運(yùn)用歐姆定律計(jì)算有關(guān)問(wèn)題.
能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力.
情感目標(biāo)
介紹歐姆的故事,對(duì)學(xué)生進(jìn)行熱愛(ài)科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的品格教育.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)教學(xué)的課型屬于習(xí)題課,以計(jì)算為主.習(xí)題訓(xùn)練是歐姆定律的延續(xù)和具體化.它有助于學(xué)生進(jìn)一步理解歐姆定律的物理意義,并使學(xué)生初步明確理論和實(shí)際相結(jié)合的重要性.
教法建議
教學(xué)過(guò)程中要引導(dǎo)學(xué)生明確題設(shè)條件,正確地選擇物理公式,按照要求規(guī)范地解題,注意突破從算術(shù)法向公式法的過(guò)渡這個(gè)教學(xué)中的難點(diǎn).特別需強(qiáng)調(diào)歐姆定律公式中各物理量的同一性,即同一導(dǎo)體,同一時(shí)刻的I、U、R之間的數(shù)量關(guān)系.得出歐姆定律的公式后,要變形出另外兩個(gè)變換式,學(xué)生應(yīng)該是運(yùn)用自如的,需要注意的是,對(duì)另外兩個(gè)公式的物理含義要特別注意向?qū)W生解釋清楚,尤其是歐姆定律公式.
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
引入新課
1.找學(xué)生回答第一節(jié)實(shí)驗(yàn)得到的兩個(gè)結(jié)論.在導(dǎo)體電阻一定的情況下,導(dǎo)體中的電流
跟加在這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比;在加在導(dǎo)體兩端電壓保持不變的情況下,導(dǎo)體中的電
流跟導(dǎo)體的電阻成反比.
2.有一個(gè)電阻,在它兩端加上4V電壓時(shí),通過(guò)電阻的電流為2A,如果將電壓變?yōu)?0V,通過(guò)電阻的電流變?yōu)槎嗌伲繛槭裁矗?/p>
要求學(xué)生答出,通過(guò)電阻的電流為5A,因?yàn)殡娮枰欢〞r(shí)通過(guò)電阻的電流與加在電阻兩
端的電壓成正比.
3.在一個(gè)10的電阻兩端加上某一電壓U時(shí),通過(guò)它的電流為2A,如果把這個(gè)電壓加在20的電阻兩端,電流應(yīng)為多大?為什么?
要求學(xué)生答出,通過(guò)20電阻的電流為1A,因?yàn)樵陔妷阂欢〞r(shí),通過(guò)電阻的電流與
電阻大小成反比,我們已經(jīng)知道了導(dǎo)體中電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓關(guān)系,導(dǎo)體中電流跟這段導(dǎo)體電阻的關(guān)系,這兩個(gè)關(guān)系能否用一句話來(lái)概括呢?
啟發(fā)學(xué)生討論回答,教師復(fù)述,指出這個(gè)結(jié)論就叫歐姆定律.
(-)歐姆定律導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.
1.此定律正是第一節(jié)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合,電流、電壓、電阻的這種關(guān)系首先由德國(guó)
物理學(xué)家歐姆得出,所以叫做歐姆定,全國(guó)公務(wù)員共同天地律,它是電學(xué)中的一個(gè)基本定律.
2.介紹《歐姆堅(jiān)持不懈的精神》一文.
3.歐姆定律中的電流是通過(guò)導(dǎo)體的電流,電壓是指加在這段導(dǎo)體兩端的電壓,電
阻是指這段導(dǎo)體所具有的電阻值.
如果用字母U表示導(dǎo)體兩端的電壓,用字母R表示導(dǎo)體的電阻,字母I表示導(dǎo)體中的電流,那么歐姆定律能否用一個(gè)式子表示呢?
(二)歐姆定律公式
教師強(qiáng)調(diào)
(l)公式中的I、U、R必須針對(duì)同一段電路.
(2)單位要統(tǒng)一I的單位是安(A)U的單位是伏(V)R的單位是歐()
教師明確本節(jié)教學(xué)目標(biāo)
1.理解歐姆定律內(nèi)容及其表達(dá)式
2.能初步運(yùn)用歐姆定律計(jì)算有關(guān)電學(xué)問(wèn)題.
3.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力.
4.學(xué)習(xí)歐姆為科學(xué)獻(xiàn)身的精神
(三)運(yùn)用歐姆定律計(jì)算有關(guān)問(wèn)題
【例1】一盞白熾電燈,其電阻為807,接在220V的電源上,求通過(guò)這盞電燈的電流.
教師啟發(fā)指導(dǎo)
(1)要求學(xué)生讀題.
(2)讓學(xué)生根據(jù)題意畫(huà)出簡(jiǎn)明電路圖,并在圖上標(biāo)明已知量的符號(hào)及數(shù)值和未知量的
符號(hào).
(3)找學(xué)生在黑板上板書(shū)電路圖.
(4)大家討論補(bǔ)充,最后的簡(jiǎn)明電路圖如下圖
(5)找學(xué)生回答根據(jù)的公式.
已知V,求I
解根據(jù)得
(板書(shū))
鞏固練習(xí)
練習(xí)1有一種指示燈,其電阻為6.3,通過(guò)的電流為0.45A時(shí)才能正常發(fā)光,要使這種指示燈正常發(fā)光,應(yīng)加多大的電壓?
練習(xí)2用電壓表測(cè)導(dǎo)體兩端的電壓是7.2V,用電流表測(cè)通過(guò)導(dǎo)體的電流為0.4A,求這段導(dǎo)體的電阻,
通過(guò)練習(xí)2引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出測(cè)電阻的方法.由于用電流表測(cè)電流,用電壓表測(cè)電壓,
利用歐姆定律就可以求出電阻大小.所以歐姆定律為我們提供了一種則定電阻的方法這種
方法,叫伏安法.
【例2】并聯(lián)在電源上的紅、綠兩盞電燈,它們兩端的電壓都是220V,電阻分別為
1210、484.
求通過(guò)各燈的電流.
教師啟發(fā)引導(dǎo)
(1)學(xué)生讀題后根據(jù)題意畫(huà)出電路圖.
(2)I、U、R必須對(duì)應(yīng)同一段電路,電路中有兩個(gè)電阻時(shí),要給“同一段電路”的I、U、R加上“同一腳標(biāo)”,如本題中的紅燈用來(lái)表示,綠燈用來(lái)表示.
(3)找一位學(xué)生在黑板上畫(huà)出簡(jiǎn)明電路圖.
(4)大家討論補(bǔ)充,最后的簡(jiǎn)明電路圖如下
學(xué)生答出根據(jù)的公式引導(dǎo)學(xué)生答出
通過(guò)紅燈的電流為
通過(guò)綠燈的電流為
解題步驟
已知求.
解根據(jù)得
通過(guò)紅燈的電流為
通過(guò)綠燈的電流為
答通過(guò)紅燈和綠燈的電流分別為0.18A和0.45A.
板書(shū)設(shè)計(jì)
2.歐姆定律
一、歐姆定律
導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.
二、歐姆定律表達(dá)式
三、歐姆定律計(jì)算
1.已知V,求I
解根據(jù)得
答通過(guò)這盞電燈的電流是0.27A
2.已知求.
解根據(jù)得
通過(guò)的電流為
通過(guò)的電流為
答通過(guò)紅燈的電流是0.18A,通過(guò)綠燈的電流是0.45A
探究活動(dòng)
【課題】歐姆定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程
【組織形式】個(gè)人和學(xué)習(xí)小組
【活動(dòng)方式】
1.制定子課題.
一、教材分析
《歐姆定律》一課,學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過(guò),高中必修本(下冊(cè))安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過(guò)課堂演示實(shí)驗(yàn)再次增加感性認(rèn)識(shí);體會(huì)物理學(xué)的基本研究方法(即通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的兩種常用方法——列表對(duì)比法和圖象法;再次領(lǐng)會(huì)定義物理量的一種常用方法——比值法.這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求.這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點(diǎn)在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時(shí)用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是如何控制實(shí)驗(yàn)條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會(huì)科學(xué)家的思維方法.
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識(shí)的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ).本節(jié)課分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用.因此也可以說(shuō),本節(jié)課是后續(xù)課程的知識(shí)準(zhǔn)備階段.
通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運(yùn)用.
本節(jié)課的重點(diǎn)是成功進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ).
本節(jié)課的難點(diǎn)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(chǎng)一章中已經(jīng)接觸過(guò),但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識(shí),對(duì)此還是比較生疏.從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識(shí)其代表一個(gè)新的物理量,還是存在著不小的思維臺(tái)階和思維難度.對(duì)于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過(guò)略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義.有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對(duì)公式中哪個(gè)是常量哪個(gè)是變量分辨不清,要注意提醒和糾正.
二、關(guān)于教法和學(xué)法
根據(jù)本節(jié)課有演示實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),本節(jié)課采用以演示實(shí)驗(yàn)為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法.教師邊演示、邊提問(wèn),讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng).在教材難點(diǎn)處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥,必要時(shí)可進(jìn)行大面積課堂提問(wèn),讓學(xué)生充分發(fā)表意見(jiàn).這樣既有利于化解難點(diǎn),也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍.
通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會(huì)怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),怎樣合理選用實(shí)驗(yàn)器材,怎樣進(jìn)行實(shí)際操作,怎樣對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過(guò)分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律.同時(shí)要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣.
三、對(duì)教學(xué)過(guò)程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺(jué)性,對(duì)一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對(duì)學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過(guò)渡到演示實(shí)驗(yàn)起承上啟下作用.2.對(duì)演示實(shí)驗(yàn)所需器材及電路的設(shè)計(jì)可先啟發(fā)學(xué)生思考回答.這樣使他們既鞏固了實(shí)驗(yàn)知識(shí),也調(diào)動(dòng)他們盡早投入積極參與.3.在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)可請(qǐng)兩位同學(xué)上臺(tái)協(xié)助,同時(shí)讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動(dòng)全體學(xué)生都來(lái)參與,積極進(jìn)行觀察和思考.4.在用列表對(duì)比法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問(wèn)題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育,使學(xué)生對(duì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識(shí).到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過(guò)提問(wèn)和畫(huà)圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲.5.在得出電阻概念時(shí),要引導(dǎo)學(xué)生從分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)入手來(lái)理解電壓與電流比值的物理意義.此時(shí)不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時(shí)間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥.此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請(qǐng)學(xué)生回答或展開(kāi)討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對(duì)電阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)出歐姆定律,這實(shí)際上是認(rèn)識(shí)上的又一次升華.要注意闡述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié),以鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力.教師重申時(shí)語(yǔ)氣要加重,不能輕描淡寫(xiě).要隨即強(qiáng)調(diào)歐姆定律是實(shí)驗(yàn)定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推.7.為檢驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的.然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時(shí)不宜過(guò)長(zhǎng),以免沖淡前面主題.
四、授課過(guò)程中幾點(diǎn)注意事項(xiàng)
1.注意在實(shí)驗(yàn)演示前對(duì)儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹.
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊.
3.注意演示實(shí)驗(yàn)的可視度.可預(yù)先制作電路板,演示時(shí)注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤(pán)投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見(jiàn).
4.定義電阻及總結(jié)歐姆定律時(shí),要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂.可把電阻的概念及定義在歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)提出,而歐姆定律在歸納完實(shí)驗(yàn)結(jié)論后總結(jié).這樣學(xué)生就不易將二者混淆.
關(guān)鍵詞:歐姆定律;電流;電壓;電阻
中圖分類(lèi)號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1992-7711(2014)02-0086
實(shí)驗(yàn)是從感性到理性認(rèn)識(shí)的過(guò)程,是從具體到抽象、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的思維形成過(guò)程,符合學(xué)生的身心特點(diǎn)和認(rèn)識(shí)過(guò)程。因此,實(shí)驗(yàn)既是學(xué)習(xí)物理的重要基礎(chǔ),又是物理教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段。利用實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力,通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、觀看或親自動(dòng)手進(jìn)行操作、信息(現(xiàn)象或數(shù)據(jù))的獲取、分析綜合等過(guò)程,可以培養(yǎng)學(xué)生的多種能力。
歐姆定律是初中物理電學(xué)的重要定律之一,它把電流、電壓和電阻三者融為一體,它在電學(xué)中起到橋梁和紐帶的作用,同時(shí)歐姆定律的探究能力培養(yǎng)、考查學(xué)生的綜合能力,所以對(duì)歐姆定律的探究也是中考中的高頻考點(diǎn)。
例:某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)探究電流與電壓的關(guān)系時(shí),用到如下器材:電源為2節(jié)干電池,電流表、電壓表各1只,定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑動(dòng)變阻器1只(標(biāo)有“10Ω,2A)字樣,開(kāi)關(guān)1個(gè),導(dǎo)線若干(如圖1所示);設(shè)計(jì)的電路如圖2所示,
(1)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,電壓表應(yīng)選用的量程為 ,電流表應(yīng)選用的量程為 。
(2)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的探究方法是 ,其中被控制的變量是 ,下面是他們獲取的幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(3)實(shí)驗(yàn)中他們選用的定值電阻為 Ω。
(4)請(qǐng)?jiān)趫D3的坐標(biāo)系上畫(huà)出電流隨電壓變化的圖象。
(5)請(qǐng)根據(jù)電路圖用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線,將圖1中的元件連成電路.要求:滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù)變大。
(6)分析表中的數(shù)據(jù)或圖象,可得到的初步結(jié)論是:
解析:(1)根據(jù)題目中給定的條件可知:電路中的電源為2節(jié)干電池,所以最大電壓為3V,因此電壓應(yīng)選量程為0~3V(或3V);當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在最左端時(shí),電路中的電阻最小,由歐姆定律得電路中的最大電流:I最大=■=■=0.6A,所以電流表應(yīng)選量程為0~0.6A(或0.6A)。
(2)由于電路中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體兩端的電壓有關(guān),也和這段導(dǎo)體的電阻有關(guān),所以要探究電流與電壓、電阻三者關(guān)系時(shí)應(yīng)采用的探究方法是控制變量法。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是探究電流與電壓的關(guān)系,所以應(yīng)控制的變量是電阻。
(3)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中所給的定值電阻有三個(gè),那究竟用的那個(gè)電阻呢?這就要根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算來(lái)確定。I=■,R=■=5Ω。所以他們選擇的定值電阻應(yīng)該為5Ω。
(4)根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系上將對(duì)應(yīng)的電流值、電壓值進(jìn)行描點(diǎn),再用筆畫(huà)線將這些點(diǎn)連接起來(lái),便畫(huà)出了電流隨電壓變化的圖象,如圖答案⑷所示。
特別注意:在I-U圖象中,當(dāng)電壓為0時(shí),電流也為0,所以坐標(biāo)原點(diǎn)為0。但根據(jù)電流、電壓值所描繪的線表示電阻,而電阻是導(dǎo)體的一種屬性,它的大小由導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料和溫度決定,而與電流、電壓無(wú)關(guān),所以這條線不能以過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),如果經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),那就會(huì)得出電壓為0,電流為0時(shí),電阻也為0的這種錯(cuò)誤結(jié)論。
(5)電流表要串聯(lián)在電路中,電壓表要并聯(lián)在被測(cè)電阻兩端,又因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù)變大,即說(shuō)明當(dāng)滑片向左移動(dòng)時(shí),電路中的電阻減小。所以滑動(dòng)變阻器電阻絲上的兩個(gè)接線柱應(yīng)接左端那個(gè)(無(wú)論金屬桿上的兩個(gè)接線柱接哪個(gè)),金屬桿上的兩個(gè)接線柱可任意接,如圖答案⑸所示。
(6)不論是從表中的數(shù)據(jù)還是從圖象分析都可以得出結(jié)論:在電阻一定時(shí),導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體端的電壓成正比。
答案:(1)0~3V(或3V),0~0.6A(或0.6A)。(2)控制變量法,電阻。(3)5Ω。(4)如圖答案(4)所示。(5)如圖答案⑸、⑹在電阻一定時(shí),導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體端的電壓成正比。
點(diǎn)評(píng):本題從器材的選擇、元件的使用方法、電路的連接、滑動(dòng)變阻器的使用方法、數(shù)據(jù)的分析與處理、作I-U圖象及分析歸納得出科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)論等進(jìn)行了一系列的考查。這是一道歐姆定律探究題最全面的題,難度較大,綜合性也很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)題目,考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,很好地體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)理念。
1、“閉合電路的歐姆定律”是人教版新課標(biāo)高二物理選修3-1《恒定電流》第七節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課是在學(xué)習(xí)了部分電路歐姆定律、焦耳定律以及電動(dòng)勢(shì)等概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,是分析各種電路的基礎(chǔ),既是電學(xué)的重要規(guī)律之一,也是本章的教學(xué)重點(diǎn)。
2、從教材結(jié)構(gòu)看,教材采用傳統(tǒng)的處理方法:先利用能量守恒導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律,進(jìn)而得出路端電壓隨著外電阻變化的規(guī)律。這樣的程序,數(shù)學(xué)演繹推理的味道很濃,加之沒(méi)有令人信服的實(shí)驗(yàn),缺少了對(duì)物理規(guī)律的感性認(rèn)識(shí)的過(guò)程,學(xué)生難以形成比較深刻的理解。
二、學(xué)情分析
1、從學(xué)生的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)和能力水平來(lái)看,學(xué)生不知道電源的內(nèi)阻對(duì)閉合電路的影響,因此,常常把路端電壓看成是不隨外電路變化的。這種先入為主的錯(cuò)誤觀念,容易形成思維定勢(shì),僅通過(guò)幾次講解是難以逆轉(zhuǎn)的。
2、學(xué)生已學(xué)習(xí)了電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻、外電阻等概念,知道部分電路的歐姆定律。
三、教學(xué)目標(biāo)
1、基礎(chǔ)知識(shí)技能方面:
(1)導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律
(2)研究路端電壓的變化規(guī)律,掌握閉合電路中的
(3)學(xué)會(huì)運(yùn)用閉合電路的歐姆定律解決簡(jiǎn)單電路的問(wèn)題,知道閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化。
2、能力方面:
(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生積極主動(dòng)的探求科學(xué)結(jié)論,成為知識(shí)的探索者和“發(fā)現(xiàn)者”,在獲得知識(shí)的同時(shí)發(fā)展能力。
(2)通過(guò)分組隨堂實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)研究,得出結(jié)論的探究物理規(guī)律的科學(xué)思路和方法,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。
(3)通過(guò)利用閉合電路歐姆定律解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
3、思想及情感方面:
A.通過(guò)外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹(shù)立學(xué)生“事物普遍聯(lián)系”的觀點(diǎn)。
B.通過(guò)分析外電壓變化的原因,了解內(nèi)因與外因關(guān)系。
C.通過(guò)短路電流的模擬實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)學(xué)生的安全用電意識(shí)。
D.通過(guò)先猜想再驗(yàn)證的教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生“大膽猜想,小心求證”的科學(xué)研究態(tài)度以及合作實(shí)驗(yàn)的意識(shí)。
四、重點(diǎn)難點(diǎn)
1.重點(diǎn):閉合電路的歐姆定律的導(dǎo)出
2.難點(diǎn):路端電壓的變化規(guī)律,
應(yīng)用閉合電路的歐姆定律解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題
五、突破重難點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)思想
1、營(yíng)造能引起學(xué)生認(rèn)知沖突的問(wèn)題情景
設(shè)計(jì)一個(gè)如圖1所示的電路,讓學(xué)生先猜測(cè)再觀察實(shí)
驗(yàn)現(xiàn)象。(小燈接電動(dòng)勢(shì)為3v電源時(shí)較亮)讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突,激發(fā)了他們的探求新知的動(dòng)機(jī),為突破重難點(diǎn)提供了良好的開(kāi)端。
2、讓學(xué)生積極主動(dòng)地去歸納物理規(guī)律、構(gòu)建自己的正確理解
教師演示實(shí)驗(yàn), 讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中探索出“新”的物理規(guī)律,使學(xué)生在探研過(guò)程中分析、歸納、推理的能力得到提高,同時(shí)也突破了教學(xué)難點(diǎn)。
六、課前準(zhǔn)備
【教學(xué)用具】
自制演示實(shí)驗(yàn)電路板、干電池、安培表、伏特表、滑動(dòng)變阻器、電鍵、導(dǎo)線、課件等。
七、教學(xué)過(guò)程
(一)創(chuàng)設(shè)情景引入新課
演示實(shí)驗(yàn)一:電源電動(dòng)勢(shì)增大時(shí)小燈泡的亮度變化
教師出示電路板,小燈泡與兩節(jié)干電池串聯(lián),閉合開(kāi)關(guān),小燈泡發(fā)光。在原電源的基礎(chǔ)上,再串上4節(jié)干電池,讓學(xué)生猜想:閉合開(kāi)關(guān)后,小燈泡可能會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?
教師演示:發(fā)現(xiàn)小燈泡變暗了。
留下疑問(wèn):是什么原因?qū)е滦襞輿](méi)有變得更亮,也沒(méi)有燒壞,而是變暗了呢?
(二)新課教學(xué)
1、閉合電路的歐姆定律的推導(dǎo)
設(shè)問(wèn):我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了電動(dòng)勢(shì),知道電動(dòng)勢(shì)是反映電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量,在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓,那如果電源接入了電路,電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電壓、外電壓之間又有怎樣的關(guān)系呢?
演示實(shí)驗(yàn)二:E與U內(nèi)、U外的關(guān)系
教師向?qū)W生介紹可變內(nèi)阻電源裝置。讓同學(xué)們仔細(xì)觀察兩個(gè)電表的讀數(shù)并記錄五組數(shù)據(jù)。教師邊演示邊讓學(xué)生記錄數(shù)據(jù)。
2、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系
探究活動(dòng)二:路端電壓與負(fù)載的關(guān)系
老師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)電路圖。讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究路端電壓與負(fù)載的關(guān)系,注意短路、斷路兩種特例的分析,記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
演示實(shí)驗(yàn)三:低壓電源短路
電路短路時(shí),電路當(dāng)中的電流非常大,會(huì)造成很?chē)?yán)重的后果,生活中一定要避免短路的發(fā)生。教師演示模擬電源短路的小實(shí)驗(yàn)(為了安全起見(jiàn),只用10V的學(xué)生電源),加強(qiáng)學(xué)生安全用電意識(shí)。
教師:通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們研究了路端電壓和負(fù)載的關(guān)系,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)外電阻變化時(shí),電流會(huì)變,路端電壓也會(huì)變,那路端電壓和電流之間會(huì)不會(huì)有直接的關(guān)系呢?
探究活動(dòng)三:路端電壓與電流的關(guān)系(推理法與圖象法相結(jié)合)
引導(dǎo)學(xué)生利用閉合電路的歐姆定律推導(dǎo)路端電壓與電流關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式:教師:大家利用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)推斷一下:若以電流為自變量,路端電壓為因變量,那么
函數(shù)圖象應(yīng)該是怎樣的?
教師利用幻燈片展示一張U-I圖像,讓學(xué)生觀察這張圖像,思考直線與Y軸、X軸的交點(diǎn)分別代表什么物理意義,引導(dǎo)學(xué)生深刻理解圖像。
探究活動(dòng)四:閉合電路中的功率關(guān)系
教師:引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)得到有關(guān)功率的相關(guān)結(jié)論:
教師:學(xué)習(xí)了有關(guān)閉合電路的歐姆定律相關(guān)的知識(shí)后,我們一起來(lái)看看在剛上課時(shí)所留下疑問(wèn):電源電動(dòng)勢(shì)由3V變成9V,為什么小燈泡會(huì)變暗呢?
學(xué)生自己分析,推測(cè)小燈泡變暗的原因。
演示實(shí)驗(yàn)四:多個(gè)小燈泡并聯(lián)時(shí)的亮度變化
例題:當(dāng)開(kāi)關(guān)逐漸閉合時(shí),小燈泡的亮度會(huì)發(fā)生怎樣的變化,電壓表的讀數(shù)呢?
教師展示電路板,先讓學(xué)生自己分析,再用實(shí)物演示講解。
關(guān)鍵詞:歐姆定律;學(xué)習(xí)能力;培養(yǎng)
中圖分類(lèi)號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1992-7711(2016)12-0057
《歐姆定律》作為重要的物理規(guī)律,不僅是電流、電阻、電壓等電學(xué)知識(shí)的延伸,還揭示了電流、電壓、電阻這三個(gè)重要的電學(xué)量之間的必然聯(lián)系,是電學(xué)中最基本的物理規(guī)律,是分析解決電路問(wèn)題的金鑰匙。在利用歐姆定律進(jìn)行計(jì)算時(shí),強(qiáng)調(diào)電流、電壓、電阻這三個(gè)物理量的同時(shí)性和同一性;加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于這些問(wèn)題的理解,對(duì)于后續(xù)課程測(cè)量電阻、電功、電功率的學(xué)習(xí),起到良好的促進(jìn)作用。因此,對(duì)于電學(xué)中的第一個(gè)規(guī)律的學(xué)習(xí),教師應(yīng)該注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。
一、在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生容易存在的問(wèn)題分析
1. 進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)探究時(shí),往往要求學(xué)生設(shè)計(jì)電路圖,很多學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)不能一次將電路圖設(shè)計(jì)完整。
2. 從學(xué)生做題情況來(lái)看,學(xué)生不容易弄清楚控制變量法的作用。在歷年中考題中,常有這樣的題目:在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí),如將電路中的定值電阻從5歐姆換成10歐姆,將怎樣保證電壓不變?如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器?此類(lèi)題目的得分率不高。
3. 在運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行計(jì)算時(shí),對(duì)于復(fù)雜一點(diǎn)的電路,如電路中的用電器不止一個(gè)時(shí),學(xué)生往往容易將公式寫(xiě)出,數(shù)據(jù)生搬硬套,亂算一通。這樣的習(xí)慣對(duì)于后續(xù)課程――電功、電功率的計(jì)算也產(chǎn)生了不良的影響。
針對(duì)學(xué)生的以上問(wèn)題,筆者認(rèn)為原因主要出在以下幾個(gè)地方:(1)對(duì)問(wèn)題的分析缺乏全面的考慮。(2)對(duì)于控制變量法的應(yīng)用不夠熟練,但電路分析有待加強(qiáng)。(3)對(duì)于各個(gè)物理量之間的因果關(guān)系沒(méi)有弄清楚。沒(méi)有理解到電阻或電壓的變化引起了電流的變化。(4)沒(méi)有理解歐姆定律的同時(shí)性和同一性。
二、結(jié)合教科版教材,如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
筆者認(rèn)為,結(jié)合教材情況以及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,我們可以在以下幾個(gè)地方做好細(xì)節(jié)處理,讓學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的目的。
1. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):分步探究,嘗試錯(cuò)誤,完善設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成縝密的思維能力
在第一課時(shí)的教學(xué)中,教學(xué)重點(diǎn)在于如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出電流與電壓、電阻之間的關(guān)系。教師在提出電流大小與什么因素有關(guān)的問(wèn)題時(shí),學(xué)生根據(jù)以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),猜想出電壓、電阻會(huì)影響電流的大小。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生用控制變量法探究它們之間具體有什么關(guān)系。從而將所探究的問(wèn)題分為兩個(gè)小課題來(lái)進(jìn)行,即電流與電壓的關(guān)系和電流與電阻的關(guān)系。在進(jìn)行第一個(gè)小課題:探究電流與電壓的關(guān)系時(shí),學(xué)生在設(shè)計(jì)電路圖的時(shí)候,容易根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)將電流表、電壓表接入電路,而沒(méi)有接入滑動(dòng)變阻器。
教師不必及時(shí)指出不足,可以進(jìn)行展示以后,再提問(wèn)怎樣改變電路中定值電阻兩端的電壓?這時(shí)學(xué)生可能會(huì)想到要用改變電源電壓的方法,但是這樣做不夠方便。如果用滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)節(jié)是最方便的。這時(shí)才設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確的電路圖。學(xué)生根據(jù)之前所學(xué)的串聯(lián)分壓的知識(shí),很容易理解當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值發(fā)生變化的時(shí)候,電路中定值電阻兩端的電壓會(huì)發(fā)生變化,而電流也會(huì)隨之發(fā)生改變。同樣,設(shè)計(jì)好的電路圖也可以用于第二個(gè)課題的探究。這種不斷地讓學(xué)生對(duì)問(wèn)題作出反應(yīng),不斷調(diào)整自己的設(shè)計(jì)方案,最后走向完善,這樣做符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。
2. 重視實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后尋找解決方法的能力
對(duì)于兩個(gè)課題的實(shí)驗(yàn),必須由學(xué)生自己在教師的引導(dǎo)下完成。絕不能因?yàn)橼s教學(xué)進(jìn)度而由教師代勞,讓學(xué)生只是簡(jiǎn)單記下數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)得出規(guī)律。學(xué)生只有在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中才會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。如課題二:在電壓不變時(shí),探究電流與電阻的關(guān)系中,學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有移動(dòng)滑動(dòng)變阻器,而將定值電阻改變時(shí),電壓表的示數(shù)也會(huì)隨之發(fā)生改變。那如何保證電壓表的示數(shù)不變呢?學(xué)生才會(huì)自己去想辦法通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器來(lái)完成。那滑動(dòng)變阻器的移動(dòng)是否有規(guī)律可循?學(xué)生通過(guò)自己的實(shí)驗(yàn),才會(huì)發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。有了這樣的經(jīng)驗(yàn)以后,進(jìn)行理論分析問(wèn)題也就變得容易了。而具備了動(dòng)手能力及解決問(wèn)題的能力后,在后續(xù)課程測(cè)電阻、測(cè)電功率的學(xué)習(xí)中,也就較為輕松了。
3. 對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出,要把握其中的因果關(guān)系,培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力
雖然在之前的學(xué)習(xí)中,學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了電壓是形成電流的原因。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到了導(dǎo)體對(duì)電流有阻礙作用,也即是導(dǎo)體存在電阻這樣的觀念。但是放到歐姆定律的學(xué)習(xí)中,尤其是對(duì)公式R=U/I的理解上,學(xué)生容易認(rèn)為電阻與電壓成正比,電阻與電流成反比,也就是認(rèn)為電壓和電流的大小會(huì)改變電阻的大小。學(xué)生會(huì)單純從數(shù)學(xué)的角度來(lái)理解物理公式,而不能把握三者之間的因果關(guān)系。也就是電流變化引起了電阻變化還是電阻變化引起了電流變化?這也是我們之前做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,讓學(xué)生分析的根本目的。教師應(yīng)該要進(jìn)行提問(wèn),由學(xué)生來(lái)思考變形公式的意義,可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。對(duì)于物理規(guī)律的理解,要引導(dǎo)學(xué)生理解規(guī)律所反映的邏輯關(guān)系。
4. 對(duì)于歐姆定律內(nèi)容的學(xué)習(xí)要注意抓住關(guān)鍵字詞,培養(yǎng)學(xué)生閱讀能力
筆者認(rèn)為,對(duì)于歐姆定律的內(nèi)涵的講解,教材上介B是不夠的,還需要做補(bǔ)充。我們可以教會(huì)學(xué)生,從規(guī)律或者基礎(chǔ)概念中抓住關(guān)鍵字詞進(jìn)行分析。從而到得歐姆定律的適用范圍以及應(yīng)用條件的同時(shí)性和同一性原則。
關(guān)鍵詞:全電路;歐姆定律;實(shí)驗(yàn)教學(xué);感性教學(xué)
中圖分類(lèi)號(hào):G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-5727(2012)08-0098-02
歐姆定律是《電工基礎(chǔ)》中最常用的基本定律之一,技工院校現(xiàn)在使用的《電工基礎(chǔ)》教材(中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社出版,第四版)中把歐姆定律分為部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律兩部分。對(duì)于部分電路歐姆定律,由于中學(xué)物理課本已作詳細(xì)介紹,學(xué)生容易接受,但對(duì)于全電路歐姆定律,由于其涉及的概念較多且各物理量之間的關(guān)系復(fù)雜,再加上教材未附相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)。因此,學(xué)生很難理解和接受,也是其成為教師教學(xué)中重點(diǎn)和難點(diǎn)的原因。筆者針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易產(chǎn)生的困惑和疑問(wèn),借助實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助學(xué)生理解,收到了較好的效果。
明確教學(xué)目標(biāo)是教師組織
全電路歐姆定律教學(xué)的關(guān)鍵
掌握全電路歐姆定律對(duì)于學(xué)好《電工基礎(chǔ)》這門(mén)課程來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。因?yàn)楹罄m(xù)章節(jié)中多處電路的分析和計(jì)算要應(yīng)用到這一定律。教學(xué)是一個(gè)教師與學(xué)生雙向互動(dòng)的過(guò)程,作為教師,要組織好全電路歐姆定律教學(xué),必須先明確教學(xué)目標(biāo),做到心中有數(shù),才能更好地開(kāi)展教學(xué)。
知識(shí)目標(biāo):(1)理解電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻、外電阻、內(nèi)電壓、外電壓、端電壓、內(nèi)壓降等物理量的物理意義;(2)掌握全電路歐姆定律的表達(dá)形式,明確在閉合電路中電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和;(3)掌握端電壓與外電阻、端電壓與內(nèi)電阻之間的變化規(guī)律;(4)掌握全電路歐姆定律的應(yīng)用。
能力目標(biāo):(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析能力,使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探索科學(xué)規(guī)律的方法;(2)通過(guò)對(duì)端電壓與外電阻、端電壓與內(nèi)電阻之間的變化規(guī)律的討論,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和推理能力。
理解各物理量的物理意義是
學(xué)生掌握全電路歐姆定律的基礎(chǔ)
全電路歐姆定律的難點(diǎn)在于概念較多,且各物理量之間的關(guān)系復(fù)雜。因此,首先,應(yīng)讓學(xué)生準(zhǔn)確理解各物理量的含義。
全電路是指含有電源的閉合電路,如圖1所示。其中,R代表負(fù)載(即用電器,為簡(jiǎn)化電路,只畫(huà)一個(gè)),r代表電源的內(nèi)電阻(存在于電源內(nèi)部),E代表電源的電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)閉合電路可分為內(nèi)、外兩部分,電源外部的叫外電路(圖1中方框以外的部分),電源內(nèi)部的叫內(nèi)電路。外電路上的電阻叫外電阻,內(nèi)電路上的電阻叫內(nèi)電阻。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電路中就會(huì)有電流產(chǎn)生,I=,該式表明:在一個(gè)閉合電路中,電流強(qiáng)度與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,與電路中內(nèi)電阻和外電阻之和成反比,這個(gè)規(guī)律稱(chēng)為全電路歐姆定律。
要理解這個(gè)定律,要先理解以下幾個(gè)物理量的物理意義:第一個(gè)是電動(dòng)勢(shì),它是指在電源內(nèi)部,電源力將單位正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功。這個(gè)概念比較抽象,涉及知識(shí)面較廣,要使學(xué)生全面、深刻地理解它是有困難的。考慮到學(xué)生的接受能力和滿足后續(xù)知識(shí)的需要,需向?qū)W生講清兩個(gè)問(wèn)題:一是電動(dòng)勢(shì)的值可用電壓表測(cè)出——電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓;二是電動(dòng)勢(shì)的物理意義是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng),是由電源本身的性質(zhì)決定的。第二個(gè)是電源的端電壓(簡(jiǎn)稱(chēng)端電壓),它是指電源兩端的電位差(在圖1中指A、B兩點(diǎn)之間的電壓,也等于負(fù)載R兩端的電壓)。需要注意的是,端電壓與電動(dòng)勢(shì)是兩個(gè)不同的概念,它們?cè)跀?shù)值上不一定相等。第三個(gè)是內(nèi)壓降,它是指當(dāng)電流流過(guò)電源內(nèi)部時(shí),在內(nèi)電阻上產(chǎn)生的電壓降。全電路歐姆定律也可表示為:“在閉合電路中,電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和。”
掌握各物理量的變化規(guī)律是
掌握全電路歐姆定律的重點(diǎn)
全電路歐姆定律的難點(diǎn)在于各物理量之間的變化規(guī)律,也是學(xué)生容易產(chǎn)生疑惑的地方。可以利用演示實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證各物理量之間的變化規(guī)律,以增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),提高學(xué)生的邏輯推理能力。
第一,驗(yàn)證電源內(nèi)電阻的存在并計(jì)算其大小。對(duì)于電源的內(nèi)電阻,由于存在于電源的內(nèi)部,既看不見(jiàn),也摸不著,學(xué)生對(duì)此存在質(zhì)疑。為此,可用圖2進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不但可以證明內(nèi)電阻的存在,還可測(cè)出內(nèi)電阻的大小。在圖2中,用1節(jié)1號(hào)干電池作電源,電阻R為已知值(可根據(jù)實(shí)際情況選定)。開(kāi)關(guān)閉合前,記下電壓表的讀數(shù)U1(此值即為干電池的電動(dòng)勢(shì)),開(kāi)關(guān)閉合后,記下電壓表的讀數(shù)U2,發(fā)現(xiàn)U2比U1小(見(jiàn)表1),就是因?yàn)殡娫磧?nèi)部存在內(nèi)電阻的緣故。
根據(jù)公式r=R可算出該電池的內(nèi)電阻。再用不同型號(hào)的干電池(如5號(hào)干電池、7號(hào)干電池)進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)它們的電動(dòng)勢(shì)雖然相等(為了后面實(shí)驗(yàn)的需要,盡量選用電動(dòng)勢(shì)相等的電池,并保留這些電池),但內(nèi)電阻不一定相同。
第二,端電壓U跟外電阻R的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)電路如圖3所示,用1節(jié)1號(hào)干電池作為電源,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片,觀察電流表和電壓表的讀數(shù)變化,并將它們的讀數(shù)記錄到表2中。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn):當(dāng)滑動(dòng)片從左向右移動(dòng)時(shí)(為保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備安全,滑動(dòng)片不要移到最右端),電流表的讀數(shù)慢慢變大,電壓表的讀數(shù)慢慢變小;當(dāng)滑動(dòng)片從右向左移動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)慢慢變小,電壓表的讀數(shù)慢慢變大。由此得出結(jié)論:端電壓隨外電阻上升而上升,隨外電阻下降而下降。根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)可繪成曲線(如圖4所示),即電源的端電壓特性曲線。從曲線上可以看出:電源端電壓隨著電流的大小而變化,當(dāng)電路接小電阻時(shí),電流增大,端電壓就下降;當(dāng)電路接大電阻時(shí)電流減少,端電壓就上升。
思考:如果滑動(dòng)片移到最右端,電壓表、電流表的讀數(shù)將為多少?
第三,端電壓與內(nèi)電阻r的關(guān)系。
根據(jù)公式U=E-Ir分析可知:當(dāng)電流I 不變時(shí),內(nèi)阻下降,端電壓就上升;內(nèi)阻上升,端電壓就下降。實(shí)驗(yàn)電路同圖3,只需將電路中的電源用前面已測(cè)過(guò)內(nèi)阻值的不同型號(hào)的電池代替即可,觀察電流表、電壓表的讀數(shù),上述結(jié)論即可得到驗(yàn)證。
應(yīng)用規(guī)律,解決實(shí)際問(wèn)題
首先向?qū)W生提出問(wèn)題:你是否注意到,電燈在深夜要比晚上七八點(diǎn)鐘亮一些?這個(gè)現(xiàn)象的原因何在?在回答這個(gè)問(wèn)題之前,可先通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一現(xiàn)象的存在,如圖5所示。圖中5個(gè)燈泡完全相同,先將開(kāi)關(guān)全合上,使燈泡發(fā)光,再逐個(gè)斷開(kāi)開(kāi)關(guān),發(fā)現(xiàn)燈泡逐漸變亮,原因分析:隨著開(kāi)關(guān)的斷開(kāi),外電阻增大,導(dǎo)致干路電流減小,使得內(nèi)壓降下降,從而端電壓增大,即燈泡兩端的實(shí)際電壓增大,故燈泡變亮了。上述問(wèn)題也得到了解決。
在教學(xué)過(guò)程中,如果盡可能地增加一些實(shí)驗(yàn),通過(guò)生活中的實(shí)驗(yàn)記錄其數(shù)據(jù)并指導(dǎo)學(xué)生得出規(guī)律,提高感性認(rèn)識(shí),不但可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也會(huì)提高教學(xué)效果。
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