引論:我們為您整理了13篇歐姆定律知識范文,供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源,期望它們能夠激發您的創作靈感,讓您的文章更具深度。
篇1
1、歐姆定律是指在同一電路中,通過某段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。該定律是由德國物理學家喬治·西蒙·歐姆1826年4月發表的《金屬導電定律的測定》論文提出的。
2、隨研究電路工作的進展,人們逐漸認識到歐姆定律的重要性,歐姆本人的聲譽也大大提高。為了紀念歐姆對電磁學的貢獻,物理學界將電阻的單位命名為歐姆,以符號Ω表示。
3、歐姆定律成立時,以導體兩端電壓為橫坐標,導體中的電流I為縱坐標,所做出的曲線,稱為伏安特性曲線。這是一條通過坐標原點的直線,它的斜率為電阻的倒數。具有這種性質的電器元件叫線性元件,其電阻叫線性電阻或歐姆電阻。
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2.教學目標
(1)知識目標
理解掌握歐姆定律及其表達式,能用歐姆定律進行簡單計算;根據歐姆定律得出串并聯電路中電阻的關系;通過計算,學會解答電學計算題的一般方法,培養學生的邏輯思維能力。
(2)技能目標
學習用“控制變量法”研究問題的方法,培養學生運用歐姆定律解決問題的能力。
(3)情感目標
通過介紹歐姆的生平,培養學生嚴謹細致的科學態度和探索精神,學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神。通過歐姆定律的運用,幫助學生樹立物理知識普遍聯系的觀點以及科學知識在實際中的價值意識。
3.重點和難點
重點:理解歐姆定律的內容及其表達式和變換式的意義,并且能運用歐姆定律進行簡單的電學計算。
難點:運用歐姆定律探究串、并聯電路中電阻的關系。
二、說學生
1.學生學情分析
在學習這節之前學生已經了解了電流、電壓、電阻的概念,并且還初步學會了電壓表、電流表、滑動變阻器的使用,具備了學習歐姆定律基礎知識的基本技能。但對電流與電壓、電阻之間的聯系的認識是膚淺的、不完整的,沒有上升到理性認識,需要具體的形象來支持。所以在本節學習中應結合實驗法和定量、定性分析法。
2.知識基礎
要想學好本節,需要學生應具備的知識有:電流、電壓、電阻的概念,電流表、電壓表、滑動變阻器使用方法,電流與電壓、電阻的關系。
三、說教法
結合學生情況和本節特點本人采取以下幾個教法:采用歸納總結法、采用控制變量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、說教學過程
1.課題導入(采用復習設置疑問的方式,時間3分鐘)
復習:電流是如何形成的?導體的電阻對電流有什么作用?
設疑思考:電壓、電阻和電流這三個量之間有什么樣的關系呢?通過簡單的回顧、分析,使學生很快回憶起這三個量的有關概念,通過猜想使學生對這三個量的關系研究產生了興趣,達到引入新課的目的。
2.展開探究活動,自主總結結論(時間37分鐘)
根據上節探究數據的基礎,讓學生自主總結出兩個結論:導體的電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比;導體兩端的電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比。
為了進一步得出歐姆定律的內容,可采用以下幾點做法:各小組在教師指導下,對實驗數據進行數學處理,理解數學上“成正比關系”“成反比關系”的意思,從而引入歐姆定律的內容;讓學生思考用一個什么樣的式子可以將這兩個結論所包含的意思表示出來,從而引入歐姆定律的表達式。
3.說明事項
在歐姆定律中有兩處用到“這段導體”,其意思是電流、電壓、電阻應就同一導體而言,即同一性和同時性。
向學生介紹歐姆的生平,以達成教學目標中的情感目標。學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神,激發學生的學習積極性。
歐姆定律應用之一:通過課本第26頁例題和第29頁習題2和習題3,讓學生自己先試做,然后教師再加以點評和補充,使學生理解掌握歐姆定律表達式及變形式的應用,達成教學目標的知識目標,充分體現了課堂上學生的自主地位。
應用歐姆定律解題時應注意以下幾點問題:
(1)同一性
即公式中的U、I,必須針對同一段導體而言,不許張冠李戴。
(2)統一性
即公式中的U、I、R的單位要求統一(都用國際主單位)。
(3)同時性
即公式中的U、I,必須是同一時刻的數值。
(4)規范性
解題時一定要注意解題的規范性(即按照已知、求、解、答四個步驟解題)。
歐姆定律應用之二:探究串并聯電路中電阻的關系。
(1)實驗分析
在演示實驗之前,要鼓勵學生進行各種大膽的猜想,當學生的猜想與實驗結果相同時,他會在實驗中體驗到快樂與興奮,有利于激發學生的學習興趣。
①演示實驗
將兩個電阻串聯起來,讓學生觀察燈泡的亮度情況(變暗了),并說出原因(電路中的電流變小了,說明總電阻變大了)。
得出結論:串聯電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都大。
②演示實驗
將兩個電阻并聯起來,同樣讓學生觀察燈泡的亮度情況(變亮了),并說出原因(路中的電流變大了,說明總電阻變小了)。
得出結論:并聯電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都小。
(2)定性分析
(提出問題)為什么串聯后總電阻會變大?并聯后總電阻會變小?
得出結論:電阻串聯相當于導體的長度變長了,所以串聯電阻的個數越多總電阻就越大;電阻并聯相當于導體的橫截面積變粗了,所以并聯電阻的個數越多總電阻就越小。
(3)定量分析
利用歐姆定律公式以及前面學過的串并聯電路中電流和電壓的特點推導串并聯電路中總電阻的關系得出結論:(1)電阻串聯后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯后的總電阻=+…+。
4.小結(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內容及其表達式
(2)運用歐姆定律解決有關電學的計算題以及探究串、并聯電路中電阻的關系
5.布置作業(1分鐘)
本節作業的布置主要是針對歐姆定律表達式及其變形公式的運用,并結合前面學習過的串并聯電路中電流、電壓的特點的一些常見題型加以知識的鞏固。
作業:《課堂點睛》17頁至18頁的習題。
五、說板書設計
歐姆定律的內容: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。
歐姆定律的表達式:I
篇3
一、在實驗探究中讓學生學習歐姆定律
歐姆定律是電學重要內容之一,也是中考重點考查內容,所以能否教好歐姆定律關系到之后對中考的重點知識復習,更有可能影響學生對于物理學的熱情。在實驗探究的過程之中以學生為主,教師起引導作用,讓學生通過觀察電壓表、電流表、滑動變阻器的微量變化發現問題、提出問題,他們對于自己發現的問題會比老師直接教導的印象深刻,從而達到了教學目的。
二、在歐姆定律的學習中最經常遇到的問題
在實際的教學之中,教師要把電路的認識與畫電路圖、連接電路作為主要的教學任務,開闊學生的思維,加強對電路的認識。物理是一門比較枯燥的課程,只有激發學生的熱情,才能更好地完成授課。電流、電壓、電阻的概念及單位,電流表、電壓表、滑動變阻器的使用,是最基礎的概念。電流表測量電流、電壓表測量電壓、變阻器調節電路中的電流,這部分則比較重要,需要重點講解。電流、電壓、電阻的概念是基本的電學測量儀器,明確這些儀器的使用與操作,是非常重要的,關系到后期實驗的正確性與對知識的理解。以上基礎知識的理解與運用又是進一步學習歐姆定律的基礎。
三、歐姆定律的主要內容是電流、電壓、電阻的關系
這部分知識是在實驗的基礎上概括、歸納出了電路中電壓、電流、電阻三者相互關聯的關系。教師在實驗中要讓學生理解電流隨電壓和電阻的變化而變化,對于多個變量問題的研究是采用固定一個量不變,研究其余兩個量的變化的處理方法,從而讓學生學會物理學中常用這種方法。歐姆定律在初中只講部分電路的歐姆定律,是電學中的基本定律,是進一步學習電學知識分析和進行電路計算的基礎,是初中電學的重點知識。
歐姆定律是初中物理學電學的重點、也是難點,想要研究歐姆定律必須要建立電流、電壓、電阻的關系,并在實驗的基礎上得出歐姆定律,做好演示實驗,歸納、分析、概括實驗結果,使學生正確理解歐姆定律的基礎。所以,使用電流表、電壓表、滑動變阻器是這部分知識中的重點實驗的基礎。
電流、電壓、電阻的概念是學生學習的難點,由于初中學生水平有限,對電流、電壓的概念要求較低,并沒有下準確的定義。因此,電阻的概念就成了學生理解的難點。教師要多舉例子幫助學生理解電阻是導體本身的屬性,決定于導體的材料、長度、橫截面和溫度,它用兩端的電壓和通過的電流的比值來表示是為了測量的方便,與外加電壓、電流無關。同時,教師一定要糾正一些學生經常出現的電阻隨電壓、電流的變化而變化的錯誤概念,也就是對歐姆定律的錯誤理解。歐姆定律在學生頭腦的建立過程是十分重要的,認真做好演示實驗,用實驗來探索一個量隨兩個量變化的定量關系是第一次。首先要向學生交代清楚實驗的研究方法,本實驗彩用控制變量法來研究,即“固定電阻不變,研究電流跟電壓的關系;固定電壓不變,研究電流跟電阻的關系”。在連接如圖(圖略)所示的實驗電路時,要將具體接法演示給學生看。可以先從電源正極開始,按電流方向依次為電池、開關S、滑動變阻器R′、定值電阻R、電流表串聯起來組成一個閉合回路,最后將電壓表并聯在定值電阻R兩端。同時提醒學生注意電流必須從電流表和電壓表的正接線柱流進電表,負接線柱流出電表及量程選擇,電流表與R串聯,其示數等于通過R的電流。電壓表與R并聯其數等于R兩端的電壓。
運用歐姆定律可以推導串聯電路中的總電阻跟各串聯電阻之間的關系及電壓分配跟導體電阻的關系,具體推導如下:
在串聯電路中:I=I1=I2;U=U1+U2;由歐姆定律公式I=U/R,可得U=IR;U1=I1R1;U2=I2R2將這些式子代入上式得:IR=I1R1+I2R2即R=R1+R2;也就是說串聯電路的總電阻等于各串聯導體的電阻之和。
在串聯電路中:I=I1=I2;由歐姆定律公式I=U/R,可得:I1=U1/R1;I2=U2/R2;將這些式子代入上式得:U1/R2=U2/R2 變換一下形式得:U1/U2=R1/R2;即串聯電路中,電壓分配跟導體電阻成正比。
四、結束語
通過對物理教學內容的分析、思維方法、能力訓練的具體研究,對教學內容進行歸納總結,可以使初中物理教師掌握歐姆定律的基本理論方法,更好地駕駛物理教材,提高物理教學質量,把重點真正落實在教學過程中,幫助學生提高實驗操作能力、歸納概括能力、演繹推理能力、邏輯推理能力、抽象思維能力及靈活運用知識解決問題的能力,讓學生學會控制變量法研究多個變量的問題,學會用等效法分析復雜電路。因此,教師要注重培養學生實事求是的科學態度,從而有效培養學生的物理素質。
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復習課,一要體現“從生活走向物理,從物理走向社會”,教學方式多樣化等新課程理念;二要體現“知識與技能、過程與方法以及情感態度和價值觀”三維目標的培養;三要優化學生的認知結構,讓學生在教師的引導、幫助下,把學到的知識歸納起來,從而便于提練和記憶。所以對電學的復習要從學生喜聞樂見的小電器起步,從典型例題入手進行歸納總結。
例1:如圖-1是一個玩具汽車上的控制電路。小明對其進行測量和研究發現:電動機的線圈電阻為1Ω,保護電阻R為4Ω。當閉合S后,兩電壓表的示數分別為6V和2V,則電路中的電流為?搖 ?搖?搖?搖A,電動機的功率為?搖?搖 ?搖?搖W。(這是陜西師范大學出版社出版,經陜西省中小學教材審定委員會2008年審定通過的《物理課堂練習冊》中的一道題)
學生通常按下列方法計算電路中的電流:
R中的電流:I=U/R=2V/4Ω=0.5A,
電動機中的電流:I=U/R=4V/1Ω=4A,
由此得第一空電路中的電流就有兩個值0.5A和4A。
于是第二空的對應值為:P=UI=4V×0.5A=2W與P=UI=4V×4A=16W。這就存在兩個問題:
1.根據歐姆定律計算出兩個串聯元件中的電流不相等,與串聯電路中電流的特點相矛盾。
2.由串聯分壓原理得:U:U=R∶R=1∶4,得:
①當U=2V時,U=8V,得到U+U=2V+8V=10V≠U源;
②當UM′=4V時,U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U,這與串聯電路中的電壓關系相矛盾。
對此,應找出題中所涉及的知識點,分析這些知識點間的聯系,那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先,應對歐姆定律有深入的理解。
例2:如圖2所示電路(R≠R≠R)。引導學生分析如下:
1.對電路狀態的分析。
(1)當S、S、S都閉合時,R與R并聯,并聯后作為一個整體再與R串聯。A測R中的電流,V測R或R兩端電壓。
(2)當S、S閉合S斷開時,則由圖-2演變為圖-2(a)到(b)。
R與R串聯,R處于斷開狀態,A測整個電路中的電流。
(3)當S、S閉合S斷開時,則由圖2演變為圖-2(c)到(d)。
R與R串聯,R處于斷開狀態,V測R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個量間的關系。
(1)歐姆定律中的I、U、R三個量是針對同一個用電器或者同一部分電路而言的,即必須滿足“同一性”。
當圖-2中的S、S、S都閉合時,A測R中的電流為I,V測R兩端電壓為U。此時能否用U與I的比值來計算R或R阻值呢?(即R=U/I)。
如果R=R時,由于R與R并聯,所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U,即U=U=U。根據R=U/I得R=U/I,R=U/I。這樣計算出的R2的值雖然是正確的,但屬于不正確的方法得出了正確的結果,實屬偶然巧合。
若R≠R時,那么R=U/I,若再按R=U/I來計算R的電阻值就沒有上述的巧合了。因為電壓相等是并聯電路電壓的特點,R、R中的電流是不相等的。上述中錯誤地認為R、R中電流相等。這里的電壓是R兩端電壓,而電流是R中的電流,電壓與電流是兩個不同電阻(或用電器,或電路)的對應量,也就違背了“同一性”。
這就告訴我們,在應用歐姆定律解題時,一定要遵循“同一性”原則,切忌“張冠李戴”,電學中的所有公式都不能違背“同一性”原則。如:W=UIt、Q=IRt、P=UI等。
(2)歐姆定律中的I、U、R三個量必須是同一狀態、同一時刻存在的三個物理量,即必須滿足“同時性”。
在圖-2中,當S、S閉合時,R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小是否相等?
在圖-2中,當S、S閉合S斷開時,不難看出,R與R串聯:I=I=I則I=U源/(R+R);當S、S閉合S斷開時,R與R串聯:I=I=I,則I=U/(R+R)。因為R+R≠R+R所以U源/(R+R)≠U源/(R+R),即兩次電流不相等。S、S閉合時,R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小不相等,這是因為S、S閉合時與S、S閉合時電路狀態不同,R是在不同的狀態下工作,不是同一時間內電流的大小,電流不相等。
在利用公式計算的過程中,不能用第一狀態下的量值與第二狀態下的量值代入關系式計算。如:要計算R的電阻值,就不能用第一狀態下R兩端的電壓值與第二狀態下R中的電流的比值來計算R的電阻值。在計算電流、電壓時,也不能這樣處理。
因此在利用公式計算時,帶值入式的物理量必須是同一狀態下的物理量,必須滿足“同時性”。
(3)歐姆定律中的I、U、R三個量的單位必須同一到國際單位制,即I―A、U―V、R―Ω。即應滿足“統一性”。
除各物理量的主單位外,還應記住常用單位及其單位換算關系,將常用單位換算為國際單位制單位,在利用其它電學公式計算時也要統一單位。
如:電功的公式W=UIt中,各物理量的對應單位:U-V、I-A、t-S;這樣W的單位才是J。電熱的公式Q=IRt中:I―A、R―Ω、t―S;這樣Q的單位才是J。電功率的公式P=UI中:U-V、I-A,這樣P的單位才是W。
我們要確定歐姆定律的適用條件。
1.歐姆定律只對一段不含電源的導體成立,即只適用于純電阻電路。因此,歐姆定律又稱為一段不含源電路的歐姆定律。
例1中涉及到電磁轉換的知識,電動機工作時實質上也是一個發電機。電動機工作時,其閉合線圈切割磁感線會產生感應電流,所產生的感應電流對流過電動機線圈中的電流有一定影響。
實際上圖1相當于一個“RL”串聯電路,總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數和,即U≠U+U。但得到的電流有效值的關系I=U/Z與直流(或部分)電路的歐姆定律相似,各元件上的分電壓與該元件的阻抗(Z)成正比。
雖然電動機工作時產生的阻抗目前初中階段無法計算出來,但無論電動機工作時產生的阻抗為多少,電路中的電流都等于電阻R中的電流,即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。電動機兩端的實加電壓等于總電壓(電源電壓)減去電阻R兩端的電壓,即U=U-U=6V-2V=4V。則電動機的功率為:P=UI=4V×0.5A=2W。
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上述分析說明,電阻R所在的這部分電路與電動機所在的這部分電路有著本質的不同。從能量轉化的角度看:電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉化為熱能;而電動機所在的這部分電路電能只有少部分轉化為熱能,大部分轉化為機械能。前者屬于純電阻電路,后者屬于非純電阻電路。
歐姆定律只適用于純電阻電路,即用電器工作的時候電能全部轉化為內能的電路。例如電熨斗、電暖氣、電熱毯、電飯鍋、熱得快等。而電動機、電風扇,等等,除了發熱外,還對外做功,所以這些是非純電阻電路,歐姆定律不再適用。由歐姆定律導出的公式也只適用于純電阻電路(如:W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。)
2.歐姆定律適用于金屬導體和通常狀態下的電解質溶液;但是對于氣態導體(如日光燈管中的汞蒸氣)和其它一些導電元器件,歐姆定律不成立。歐姆定律對某一導體是否適用,關鍵是看該導體的電阻是否為常數。當導體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數時,其電阻叫線性電阻或歐姆電阻,歐姆定律對它成立;當導體的電阻隨電壓、電流變化時,其電阻叫非線性電阻,如:電子管、晶體管、熱敏電阻等,歐姆定律對它不成立。
3.歐姆定律只有在等溫條件下,即導體溫度保持恒定時才能成立。當導體溫度變化時,歐姆定律對該導體不成立,因為電阻是溫度的函數。
在講解歐姆定律的應用時,常舉白熾燈的例子,實際上白熾燈的鎢絲在溫度變化很大時電阻具有非線性,隨著電流的增大,鎢絲的溫度升高很多,其電阻也隨著變化。對非線性電阻,歐姆定律不成立,但是作為電阻定義的關系式R=U/I仍然成立,只不過對非線性電阻,R不再是常量。
綜上所述,例1中第一空電路中的電流有兩個值0.5A和4A,一個是在純電阻電路(電阻R)中用歐姆定律算出的電流0.5A。另一個是用歐姆定律計算在非純電阻電路(含電動機的電路)中的電流為4A,顯然不對。
通過對例1的全面、透徹的分析,我們對電學知識得到了進一步升華:(1)判斷電路的連接方式;(2)判斷電表的作用;(3)利用歐姆定律解決實際問題時必須注意“三性”;(4)復習了電功率、焦耳定律等相關電學公式;(5)歐姆定律的適用范圍。
學生能夠領悟到,復習不是為了解題,而是要掌握知識的前后聯系,優化知識結構;仔細觀察,認真分析;發散思維,以點帶面;舉一反三,融會貫通。這樣,從而體現出知識與技能、過程與方法,以及情感態度和價值觀的培養。
參考文獻:
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篇5
《歐姆定律》的內容,在初中階段已經學過,高中階段《物理》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《歐姆定律》教學的教學目的和教學要求。教學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。
《歐姆定律》的內容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了基礎。《歐姆定律》實驗中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,《歐姆定律》是后續課程的知識準備階段。
通過《歐姆定律》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。《歐姆定律》內容的重點是進行演示實驗和對實驗數據進行分析。這是教學的核心,是教學成敗的關鍵,是實現教學目標的基礎。《歐姆定律》教學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。
二、關于教法和學法
《歐姆定律》教學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《歐姆定律》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。
三、對教學過程的構想
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了承上啟下作用。
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。這樣既鞏固了他們的實驗知識,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學生上臺協助,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,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,可提問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,進一步提出歐姆定律,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,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。
四、授課過程中幾點注意事項
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。這樣學生就不易將二者混淆。
5.所編反饋練習題應重點放在概念辨析和方法訓練上,不能把套公式計算作為重點。
6.注意調控課堂節奏,避免單調枯燥。
篇6
因此,針對這種情況,在該課的教學中,教師可以將這一節課的內容分成兩節課來講。第一節課講閉合電路歐姆定律,在復習電動勢、內阻等概念和規律的基礎上,通過閉合電路歐姆定律的推導,引出閉合電路歐姆定律。然后對照比較簡單的電路圖,闡述能量轉化的關系以及定律的使用范圍等。緊接著通過例題的講解和課堂訓練,使學生對歐姆定律有個全面的認識。在引導學生理解電流和外電阻的關系時,教師演示實驗,讓學生有個直觀的感受,然后再加上理論分析,讓學生對物理知識的認知由感性到理性。第二節課講路端電壓和負載的關系,路端電壓和電流的關系,在上一節歐姆定律的基礎上,導出路端電壓和負載的關系U=E1+rR,仍然是先進行演示實驗,后進行理論分析,讓學生對路端電壓和負載的關系有一個從感性到理性的認識。最后講路端電壓和電流的關系U=E―IR,先觀察實驗,通過改變滑動變阻器的阻值,使電路中電流表和電壓表的示數同時發生變化,學生會觀察到電流變大時,路端電壓變小,反之電流變小,路端電壓變大,再利用公式進行分析,這樣可給學生留下比較深的印象。
二、演示實驗,可視性較差
在演示路端電壓和負載(或電流)的關系時,學生要觀察電流表、電壓表指針的偏轉情況,由于表盤小,顏色暗,放在桌面上又有些低,所以站在后面的同學看不清楚,影響了實驗效果。針對這種情況,教師可以做如下改進。
在實驗課堂上做演示實驗時,一方面教師可以把儀器放在一個升降臺上,把臺子升起來,使全班學生都能看清楚;另一方面對有些演示實驗,用投影儀把實驗情況投影到大屏幕上,便于學生觀察;此外,如果課堂人數較少,教師還可以將演示實驗改為6組學生實驗,真實性、可視性都會更好。這樣不僅能夠達到演示實驗的預期效果,也能提高學生的動手能力和學習興趣。
三、 學生活動少,主體作用沒有很好體現
在“閉合電路歐姆定律”教學中,一方面是教學內容安排得比較多,為了在規定的時間內完成任務,必須按照設定好的節奏進行,課堂上并沒有給學生留下較多思考和發散的時間;另一方面,教師思想保守,教學不夠大膽,認為學生物理基礎較差,害怕學生不發言,出現冷場情況,或者學生課堂發言不入主題而不好收場。針對這種情況,教師可以做如下改進。
對教學內容做了相應的調整以后,就可以給學生留有更多的思考時間和發表見解的機會,如果學生在課堂上不敢發言,教師可以鼓勵、引導學生融入課堂教學活動,學生說錯了正好可以糾正其錯誤,只要學生積極思考,積極參與,勇于發言,就要給予鼓勵,這是培養學生良好思維習慣的大好時機。因為,在課堂教學中,任何層次的學生都可以與他互動起來,就看教師怎樣引導,如何讓學生互動。當然,在實驗教學中,很多實驗具有安全性和特殊操作性,對于這類實驗教師要規范學生的實驗行為。加強學生動手實驗的目的就是為了充分發掘學生的好動性、探知性,讓學生從自己的角度去思考問題,讓學生在張揚個性的同時,拓展創新能力。
參考文獻
[1]雷光錦.《閉合電路歐姆定律》教學設計[J].昭通師范高等專科學校學報,2011,1(25):111.
篇7
很多人認為歐姆定律適用于所有導電的物體,這個想法是錯誤的。因為歐姆定律只適用于金屬導電和電解液,在氣體導電和半導體元件中歐姆定律是不適應的。
1.2導體的電阻不是一成不變的
金屬導體的電阻不是一成不變的,它會隨溫度的升高而增大。比如電燈泡算電阻的時候,剛開燈的時候和開很久的燈的電阻一定是完全不同的。
1.3串并聯電路歐姆定律的推廣式不同
我們在處理串聯電路時我們要記住電流是恒值,電壓是各部分電壓的總和。而在并聯電路中各支路電壓和電源電壓是相同的。電壓是衡量,而干路電流等于各支路電流之和。
2.如何對物理中的歐姆定律進行教學
2.1培養學生對學習物理的興趣
“興趣是最好的老師“。作為一名物理教師希望能帶動學生的積極主動性,讓學生配合老師教學工作,有時在課堂上老師教學會出現不理想的情況,如學生上課睡覺,或看小說等。這樣對我們教學工作造成困擾,特別是像物理這一門需要去計算、分析的課程。不像其他科目,它需要的不僅僅只是學生的理解,更重要的是實驗能力,以及實踐能力。一節課沒有吸收到課程的有效資訊就會導致其他章節也一并滯后。而杜絕一現象的發生,首先是要找出學生不聽課,不愛聽課的原因,我經過多年的教學經驗,總結兩點:第一點是。舉個例子,在我教學情況中遇到一個學生,他在平常上課的表現一直不理想。其他學生按時完成作業,而他總是最遲交或者不交。有一次早晨剛來到辦公室路過教室時看到他正拿著別的同學的作業本抄襲,當時我很生氣,進去找他談話。在談話過程中,我了解到這位學生之所以對物理部感興趣的原因是他找不到方法去學習。要幫助學生找適合他的學習方法也是教師在教學當中需要重視的。另一點則是老師的問題,老師講課太枯燥乏味,學生不愛聽,自然而然的就會去做其他的事情,這對教學任務的影響是巨大的。我們應該從物理的作用性和啟迪性的教育方式對學生對物理的愛好進行開發和挖掘。
2.2加強學生的動手能力
篇8
B. U=34BLv
C. U=BLv
D. U=12BLv
易錯解法
同學在剛開始學習時,經常這樣解題:
解根據導體平動切割磁感線產生感應電動勢
E=BLv①
設每邊的電阻為R,根據閉合電路歐姆定律
I=E4R②
根據部分電路歐姆定律,MN邊的電阻為R,
兩端電壓為U=IR③
由以上三式解得 U=14BLv
最后選A.
正確的解法:
解根據導體平動切割磁感線產生感應電動勢
E=BLv①
設每邊的電阻為R,根據閉合電路歐姆定律:
I=E4R ②
根據部分電路歐姆定律.MN兩端電壓為路端電壓,U=3IR③
由以上三式解得: U=34BLv
最后選B
分析過程
第一、從兩種解法對比分析,可以很明顯地看出,同學對路端電壓的理解不到位,路端電壓應該是外電路的總電壓,而不是內電阻的電壓,在本題中,MN邊切割磁感線產生感應電動勢,則MN邊就是電路中的電源,它本身的電阻就是內電阻,所以要想做對本題,需要理解好電路中電源和內阻由什么充當,內電壓和外電壓怎么求.這樣才能做對.
第二、從含源電路歐姆定律角度進一步分析.從上邊的分析來看,學生能夠理解上邊的基本概念和計算方法,但是學生還是不理解直接從MN求為什么不對,問題出在了哪里.
補充知識
一段含源電路歐姆定律:電路中任意兩點間的電勢差等于連接這兩點的支路上各電路元件上電勢降落的代數和,其中電勢降落的正、負符號規定如下:
a.當從電路中的一點到另一點的走向確定后,如果支路上的電流流向和走向一致,該支路電阻元件上的電勢降取正號,反之取負號.
b.支路上電源電動勢的方向和走向一致時,電源的電勢降為電源電動勢的負值(電源內阻視為支路電阻).反之,取正值.
如圖2所示,對某電路的一部分,由一段含源電路歐姆定律可求得
UA-UB=I1R1-ε1+I1r1+ε2-I2r2-I2R2-ε3-I2R3
根據以上知識能很好地解決同學的疑問,可以解釋為什么直接計算MN邊的電壓U=IR不對.正確的計算,應該是一段含源的歐姆定律,MN本身就是一個電源,它兩端的電壓應該除了內阻電壓降之外,還要加上產生的感應電動勢,所以直接從MN邊計算的方程應該是U=-IR+E,就可以得出正確答案.
鞏固練習
例(選自2007年,山東理綜卷)用相同導線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導體線框,以相同的速度勻速進入右側勻強磁場,如圖所示.在每個線框進入磁場的過程中,M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是( ).
A. Ua
B.Ua
C.Ua=Ub
D.Ub
答案B
本文就一道路端電壓問題,分析了學生易出現的錯誤,并從一段含源電路歐姆定律進一步分析了產生錯誤的原因.從正反兩面的分析過程、補充知識點的講解再加上鞏固練習,因此夯實了學生的相關知識,分析與解決問題的能力都得到相應的提高.
如圖1所示,取小車和砝碼(包括砝碼盤)組成的系統為研究對象,由牛頓第二定律得 a=mgM+m=mg1M+m=
篇9
1.《閉合電路歐姆定律》教學目標分析
《閉合電路歐姆定律》教學目標主要有以下幾個方面:一是,經進閉合電路歐姆定律的理論推導過程,體驗能量轉化和守恒定律在電路中的具體應用,培養學生推理能力;二是,了解路端電壓與電流的U-I圖像,培養學生利用圖像方法分析電學問題的能力;三是,通過路端電壓與負載的關系實驗,培養學生利用實驗探究物理規律的科學思路和方法;四是,利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題,培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。高中物理《閉合電路歐姆定律》教學主要是圍繞定律的推導和定律的應用這兩個問題展開的,其中涉及到了“電動勢和內阻”、“用電勢推導電壓關系”、“焦耳定律”以及“歐姆定律”等諸多內容,這些內容之間具有一定的聯系, 只要能夠為其構建一個完善的體系,將這些知識有機的結合起來,就能夠得出閉合電路的歐姆定律。以建構主義教學思想為基礎,采用創設“問題情境”的教學設計,對于提高課堂教學有效性具有積極意義。
2.創設“問題情境”的教學設計具體實踐
首先,通過問題的提出激發學生的求知欲。例如:將一個小燈泡接在已充電的電容器兩極,另一個小燈泡在干電池兩端,會觀察到什么現象?并展示生活中的一些電源,演示手搖發電機使小燈泡發光和利用紐扣電池發聲的音樂卡片實驗,使學生進行思考這些現象出現的原因。通過觀察學生會發現手搖發電機是將機械能轉化成電能的過程,停止搖動就沒有電能,燈泡就不會亮,而干電池、蓄電池是將化學能轉化成電能,其化學能能夠為干電池提供持續供電的功能,因此小燈泡能夠持續發光。然后教師再在這個基礎上提出問題:什么是電源的電動勢?之后指出電源電動勢的概念,幫助學生認識電源的正負極,并畫出等效的電路圖,利用學生已知的知識,如電勢相當于高度,電勢差則相當于高度差,這樣學生就能夠很好的對電勢差以及電源電動勢的內電壓和外電壓等概念進行理解了。
其次,在教學中可采用類比、啟發、多媒體等多種方法進行教學。教師在課堂教學匯總可借助于多媒體播放flash課件, 借助于升降機舉起的高度差或者兒童滑梯兩端的高度差,幫助學生更好的理解電源電動勢。另外還可以從能量的角度引導學生對其進行理解,例如小花去買衣服,共有100元,其中10元用于打車,90元用于買衣服,在這里,100元就相當于電源的電動勢,車費相當于內電壓(必要的無用功),買衣服的費用就相當于外電壓(有用功),從而使學生掌握內外電壓的本質屬性。
最后,要通過實驗來引導學生進行探究。物理學是一門以實驗為基礎的科學,觀察和實驗是提出問題的基礎,在實驗教學中應鼓勵學生觀察要細致人微,要善于從實驗中發現問題,直觀、形象的實驗現象能激發學生思考。可以讓學生通過實驗來探究路端電壓與外電阻(電流)的關系,得出路端電壓與外電阻(電流)的關系,再從理論上進行分析。然后演示電動勢分別為3V和9V(舊)的電源向一個燈泡供電實驗,引發學生學習的興趣,讓學習進行討論,解釋現象原因。通過這種方式能夠讓學生很容易就明白流過燈泡的實際電流不僅與電源的電動勢有關,還與電路中的總電阻有關,從而順理成章的得出閉合電路歐姆定律,完成課堂教學任務。
篇10
案例:電學部分的復習目標
1.電流、電壓、電阻及電流表、電壓表的使用。
2.串、并電路的特點及規律
3.歐姆定律及應用
4.電壓表、電流表示數變化問題和電路故障分析專題
5.測電阻(定值電阻、小燈泡燈絲電阻、及簡單的單表測量)
6.電功率
7.家庭電路、安全用電
8.電與磁
二.讓學生成為課堂的主體
課堂是學生的課堂,學生是課堂的主體,而老師是課堂的主導。我們要騰出時間和空間,讓學生去說、去做。像原來的“教學目標”,而今要改成“學習目標”,也許兩者的內容沒有發生改變,但是卻體現出了教學理念的改變,課堂主人的改變。
說一個我的親身經歷。幾年前,我教的三個班成績一直不太好,我就很郁悶,有一次向史校長請教,我還憤憤不平,我說“我教的很好呀,我已經講的相當到位了,怎么就學不會呢?”,史校長說:“這個我信,但是你更應該看學生學的是不是很到位”。這句話讓我思考了很久,在物理復習課上,我們應該關注“教”,但是我們更應該關注“學”。觀念的改變才能促進課堂的改變。
案例:歐姆定律及應用課堂設計
本節課共分四部分:
1.熟悉串、并電路的規律2.理解歐姆定律
3.歐姆定律的應用4.拓展延伸
設計思路:
1.串、并聯電路規律:
熟悉串、并聯電路規律是利用歐姆定律解題的基礎。需要再次強化。
具體操作:
⑴和學生一起復習串、并聯電路的規律。
⑵學生完成針對性練習。
⑶同桌交換對改。(要求:語言必須準確)
⑷找學生說出自己的錯誤之處。
2.理解歐姆定律
歐姆定律就是要研究電流、電壓、電阻這三個物理量的關系。通過兩個實驗完成研究: ⑴探究電流與電壓的關系。 ⑵探究電流與電阻的關系。
具體操作:
⑴和學生一起理解歐姆定律。
⑵學生完成針對性習題。
(兩個實驗探究題:①探究電流與電阻的關系(2007年第21題)。
②探究電流與電壓的關系。)
目的:讓學生覺得,聽了老師的分析立即就可以輕松做題,提高課堂的吸引力。讓學生樂于參與到課堂中。
3.歐姆定律的應用
應用歐姆定律完成簡單計算是河南中考填空題的經典題型。從2005—2012年間,只有2011年沒有出現此題型。所以,幾乎是確定要考的題型。
具體操作:
⑴學生完成針對性練習題。
⑵和學生一起總結解題思路、方法。
目的:學生不僅得到了解題方法,也讓學生學會了反思,學會了總結。正所謂授之以魚,不如授之以漁。
4.拓展延伸
讓學生搶答兩道與本節課密切相關但有一定難度的題目。對于最先完成題目的學生予以表揚或簡單的獎勵。
目的:給好學生展示的機會。復習時,我們需要照顧到成績一般的學生,所以強調基礎,但是這樣又會“傷害”到好學生,他們會覺得沒意思。該環節給他們以展示自己的機會,同時解決該部分的難點,完成知識的拓展。
篇11
例1某同學按如圖1所示的電路,研究通過導體的電流與導體兩端的電壓、導體電阻間的關系,若保持電源電壓的大小和電阻箱R1的阻值不變,移動滑動變阻器R2的金屬滑片P,可測得不同的電流、電壓值,如表1;然后,他又改變電阻箱R1的阻值,測得相應的電流值,如表2.請回答:
(1)分析表1中數據可知:_____________________________;
(2)分析表2中數據可知:電流與電阻_____.(填“成”或“不成”)反比,這與歐姆定律_______(填“相符”或“不符”),其原因是________.
解析這是一個典型的歐姆定律實驗探究題,重點考查的是歐姆定律的結論.一個要注意的細節問題是,歐姆定律的整個探究過程運用了控制變量的思想.因此,在處理實驗數據得出正確結論時,一定要體現這種思想.所以分析表1中數據可知:在電阻不變條件下,導體中的電流與導體兩端的電壓成正比(因為導體兩端的電壓成倍增加時,流過導體的電流也隨著成倍增加).但分析表2中數據卻發現,電流和導體電阻的乘積不是一個定值,即電流與導體的電阻不成反比,這個結論顯然不符合歐姆定律.那么,為什么得不出正確結論呢?這是我們在探究過程中經常碰到的一個問題,這個問題的解決,本身與這個實驗的設計思想連接在一起,因為在探究電流與電阻關系時,應保持電壓不變.因此當電阻箱R1的阻值改變時,一定要調節滑動變阻器滑片P,使R1兩端的電壓保持不變,再讀出相應的電流值,然后分析數據.那么,當R1的阻值成倍增加時,如何調節滑片P才能使它兩端的電壓保持不變呢?如上圖,應將滑片P向右調節到適當的位置,想想看,為什么呢?
二、創設新情景,解決新問題
近年來,從中考試題來看,在歐姆定律實驗題方面,不僅僅考查了歐姆定律的實驗探究過程和伏安法測電阻,也出現了一些創設新情景,運用歐姆定律去解決一些新問題的實驗題.這類試題的解答一定要抓住“歐姆定律是電路中的交通規則”這一點,運用公式I=U/R和電路的特點來解答.
例2“曹沖稱象”的故事流傳至今,最為人稱道的是曹沖采用的方法,他把船上的大象換成石頭,而其他條件保持不變,使兩次的效果(船體浸入水中的深度)相同,于是得出大象的重就等于石頭的重.人們把這種方法叫“等效替代法”.請嘗試利用“等效替代法”解決下面的問題.
【探究目的】粗略測量待測電阻Rx的值
【探究器材】待測電阻Rx、一個標準的電阻箱(元件符號_______),一個單刀雙擲開關、干電池、導線和一個刻度不準確但靈敏度良好的電流表(電流表量程足夠大).
【設計實驗和進行實驗】
(1)在右邊的方框內畫出你設計的實驗電路圖;
(2)將下面的實驗步驟補充完整,并用字母表示需要測出的物理量.
第一步:開關斷開,并按設計的電路圖連接電路;
第二步:____________________________;
第三步:____________________________.
(3)寫出Rx的表達式:Rx=____________.
解析這是測未知電阻的另一種方法――“等效替代法”.這種實驗題對同學們的要求比較高,它創設了一個新的情景(“曹沖稱象”),讓你從這個新情景中受到啟發,來解決一個新問題.它不是歐姆定律探究過程的簡單重現,而是要求同學們真正理解歐姆定律中電流、電壓、電阻的關系,即電壓一定時,電流相等,則電阻相等.因此,我們可以按圖3的實驗電路來完成待測電阻Rx的粗略測量.連接好電路后,將開關S與a相接,使電流表的示數指示在某一刻度(因為電流表的刻度不準確,因此不能準確讀數);接著將開關S與b相接,這個時候需要調節電阻箱,使電流表的示數指示在同一刻度處,讀出電阻箱上電阻值為R,這一步充分利用了歐姆定律的結論,當電壓相等時,電流相同,則電阻相等.即Rx=R.
同學們想想看,本題為什么說只是粗略測量呢?S接a和接b的順序能顛倒嗎?如果電流表的刻度準確且靈敏度良好,那么可不可以較準確地進行測量呢?(這個時候,我們可以直接根據歐姆定律來解決這個問題,即分別讀出S接a和b時,電流表的示數為I1和I2,則通過計算我們可以得到待測電阻Rx=RI2/I1,且這個時候與S先接a還是先接b沒有關系.)
三、尋找實驗規律,滲透數理思想
歐姆定律的實驗探究過程本身就體現了一種數理思想,要求從定性的結論,運用數學方法得出定量的關系式.因此,在以后的中考命題上,這種思想的體現可能是命題者關注的一個焦點.
例4某同學想探究導電溶液的電阻是否與金屬一樣,也與長度和橫截面積有關.于是他設計了實驗方案:首先他找來幾根粗細不同的乳膠管,按要求剪下長短不同的幾段.并在其中灌滿質量分數相同的鹽水,兩端用粗銅絲塞住管口,形成一段封閉的鹽水柱.將鹽水柱分別接入電路中的A、B之間.閉合開關,調節滑動變阻器滑片P,讀出電流表和電壓表的示數,并記錄在表格中,如下表:
根據實驗數據,請解答下列問題.
(1)通過對實驗序號_______或_______的數據處理,我們可以看出導電溶液的電阻與金屬一樣,電阻的大小與導電溶液柱的橫截面積成_______.(填“正比”或“反比”)
(2)通過對實驗序號1、4的數據處理,我們可以看出導電溶液的電阻與金屬一樣,電阻的大小與導電溶液柱的長度成_______.(填“正比”、“反比”)
(3)請填寫表格中未記錄的兩個數據.
(4)對于實驗序號6,開關閉合,若保持滑動變阻器滑片P不動,將乳膠管拉長,則電流表的示數將_______;電壓表示數將_______.(填“變大”、“變小”或“不變”)
解析這是典型運用自己探究得到的結論解答相關問題的一類題型,要求同學們對整個知識點有一定的駕御能力.實驗中測得的是電流和電壓,而問題是與電阻有關,因此我們先應運用歐姆定律求出相應的電阻值,再進行分析(這是試題的一種創新).
篇12
歐姆定律是《電工基礎》中最常用的基本定律之一,技工院校現在使用的《電工基礎》教材(中國勞動社會保障出版社出版,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。對于部分電路歐姆定律,由于中學物理課本已作詳細介紹,學生容易接受,但對于全電路歐姆定律,由于其涉及的概念較多且各物理量之間的關系復雜,再加上教材未附相應的實驗,學生缺乏感性認識。因此,學生很難理解和接受,也是其成為教師教學中重點和難點的原因。筆者針對學生在學習過程中容易產生的困惑和疑問,借助實驗來幫助學生理解,收到了較好的效果。
明確教學目標是教師組織
全電路歐姆定律教學的關鍵
掌握全電路歐姆定律對于學好《電工基礎》這門課程來說至關重要。因為后續章節中多處電路的分析和計算要應用到這一定律。教學是一個教師與學生雙向互動的過程,作為教師,要組織好全電路歐姆定律教學,必須先明確教學目標,做到心中有數,才能更好地開展教學。
知識目標:(1)理解電動勢、內電阻、外電阻、內電壓、外電壓、端電壓、內壓降等物理量的物理意義;(2)掌握全電路歐姆定律的表達形式,明確在閉合電路中電動勢等于內、外電壓之和;(3)掌握端電壓與外電阻、端電壓與內電阻之間的變化規律;(4)掌握全電路歐姆定律的應用。
能力目標:(1)通過實驗教學,培養學生的觀察和分析能力,使學生學會運用實驗探索科學規律的方法;(2)通過對端電壓與外電阻、端電壓與內電阻之間的變化規律的討論,培養學生的思維能力和推理能力。
理解各物理量的物理意義是
學生掌握全電路歐姆定律的基礎
全電路歐姆定律的難點在于概念較多,且各物理量之間的關系復雜。因此,首先,應讓學生準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代表負載(即用電器,為簡化電路,只畫一個),r代表電源的內電阻(存在于電源內部),E代表電源的電動勢。整個閉合電路可分為內、外兩部分,電源外部的叫外電路(圖1中方框以外的部分),電源內部的叫內電路。外電路上的電阻叫外電阻,內電路上的電阻叫內電阻。當開關S閉合時,電路中就會有電流產生,I=,該式表明:在一個閉合電路中,電流強度與電源的電動勢成正比,與電路中內電阻和外電阻之和成反比,這個規律稱為全電路歐姆定律。
要理解這個定律,要先理解以下幾個物理量的物理意義:第一個是電動勢,它是指在電源內部,電源力將單位正電荷從電源負極移到正極所做的功。這個概念比較抽象,涉及知識面較廣,要使學生全面、深刻地理解它是有困難的。考慮到學生的接受能力和滿足后續知識的需要,需向學生講清兩個問題:一是電動勢的值可用電壓表測出——電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓;二是電動勢的物理意義是描述電源把其他形式的能轉化為電能的本領,是由電源本身的性質決定的。第二個是電源的端電壓(簡稱端電壓),它是指電源兩端的電位差(在圖1中指A、B兩點之間的電壓,也等于負載R兩端的電壓)。需要注意的是,端電壓與電動勢是兩個不同的概念,它們在數值上不一定相等。第三個是內壓降,它是指當電流流過電源內部時,在內電阻上產生的電壓降。全電路歐姆定律也可表示為:“在閉合電路中,電動勢等于內、外電壓之和。”
掌握各物理量的變化規律是
掌握全電路歐姆定律的重點
全電路歐姆定律的難點在于各物理量之間的變化規律,也是學生容易產生疑惑的地方。可以利用演示實驗來驗證各物理量之間的變化規律,以增加學生的感性認識,提高學生的邏輯推理能力。
第一,驗證電源內電阻的存在并計算其大小。對于電源的內電阻,由于存在于電源的內部,既看不見,也摸不著,學生對此存在質疑。為此,可用圖2進行實驗,不但可以證明內電阻的存在,還可測出內電阻的大小。在圖2中,用1節1號干電池作電源,電阻R為已知值(可根據實際情況選定)。開關閉合前,記下電壓表的讀數U1(此值即為干電池的電動勢),開關閉合后,記下電壓表的讀數U2,發現U2比U1小(見表1),就是因為電源內部存在內電阻的緣故。
根據公式r=R可算出該電池的內電阻。再用不同型號的干電池(如5號干電池、7號干電池)進行重復實驗,發現它們的電動勢雖然相等(為了后面實驗的需要,盡量選用電動勢相等的電池,并保留這些電池),但內電阻不一定相同。
第二,端電壓U跟外電阻R的關系。
實驗電路如圖3所示,用1節1號干電池作為電源,移動滑動變阻器的滑動片,觀察電流表和電壓表的讀數變化,并將它們的讀數記錄到表2中。通過觀察發現:當滑動片從左向右移動時(為保證實驗設備安全,滑動片不要移到最右端),電流表的讀數慢慢變大,電壓表的讀數慢慢變小;當滑動片從右向左移動時,電流表的讀數慢慢變小,電壓表的讀數慢慢變大。由此得出結論:端電壓隨外電阻上升而上升,隨外電阻下降而下降。根據表2中的數據可繪成曲線(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,當電路接小電阻時,電流增大,端電壓就下降;當電路接大電阻時電流減少,端電壓就上升。
思考:如果滑動片移到最右端,電壓表、電流表的讀數將為多少?
第三,端電壓與內電阻r的關系。
根據公式U=E-Ir分析可知:當電流I 不變時,內阻下降,端電壓就上升;內阻上升,端電壓就下降。實驗電路同圖3,只需將電路中的電源用前面已測過內阻值的不同型號的電池代替即可,觀察電流表、電壓表的讀數,上述結論即可得到驗證。
應用規律,解決實際問題
首先向學生提出問題:你是否注意到,電燈在深夜要比晚上七八點鐘亮一些?這個現象的原因何在?在回答這個問題之前,可先通過實驗驗證這一現象的存在,如圖5所示。圖中5個燈泡完全相同,先將開關全合上,使燈泡發光,再逐個斷開開關,發現燈泡逐漸變亮,原因分析:隨著開關的斷開,外電阻增大,導致干路電流減小,使得內壓降下降,從而端電壓增大,即燈泡兩端的實際電壓增大,故燈泡變亮了。上述問題也得到了解決。
在教學過程中,如果盡可能地增加一些實驗,通過生活中的實驗記錄其數據并指導學生得出規律,提高感性認識,不但可以提高學生的學習興趣,也會提高教學效果。
參考文獻:
[1]李書堂.電工基礎(第4版)[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2001.
[2]畢淑娥.電工與電子技術基礎(第2版)[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2004.
篇13
學生在電功知識的學習過程中,已經知道電流做功的過程實質上就是電能不斷轉化為其它形式的能的過程,同時知道了電流做功的多少即電功的大小,跟下面這三個因素的大小有關:電壓U、電流I、時間t,計算公式為W=UIt,并且,對運用這個公式計算出的結果,學生們也能理解成電能轉化為其它形式能之和的一個總量。
2.焦耳定律
電流通過導體會產生熱量,這個熱量的多少,跟電流I、電阻R、時間t有關,計算公式為Q=I2Rt,這就是焦耳定律。由這個定律計算出的數值,物理老師要引導學生把它理解為僅是電流做功轉化為內能的一部分,為下面進行歐姆定律成立條件的理論模型構建做好鋪墊。
3.引線搭橋之一
老師:當電流通過電扇時,電流在做功過程中會將電能轉化為哪些形式的能呢?
學生:機械能和內能。
老師:此時電功W與內能Q誰大誰小呢?
學生:電能W大于內能Q,即W>Q。
老師:將上式W>Q中的W和Q,分別用公式W=UIt,Q=I2Rt進行替換,不就成了UIt>I2Rt嗎?請同學們注意觀察這個不等式它是不是一個最簡式?
學生:不是。
老師:請同學們化簡,并研究一下化簡后所得的新的不等式會給我們怎樣的啟示?
學生:不等式兩邊同時約去It這個正數值,不等號的方向仍不會改變,即U>IR,這與我們前面學習過的歐姆定律I=不相符合。這就表明前面我們所學的歐姆定律,其成立是有條件限制的,這個限制條件為什么教科書的前前后后都沒有說明呢?難道說我們找到了一個教科書上應該有的卻不曾有的“新發現”?同學們興奮不已,教室里的氣氛頓時活躍了起來。
老師:同學們,你們的分析是有根有據的,做出歐姆定律成立是有條件的,判斷也是正確的。因為我們所依據的物理公式W=UIt、Q=I2Rt,電扇工作時電能轉化為機械能和內能的物理事實,以及運用不等式進行變形的數學知識都正確無疑。
老師:接下來我們就自然要追問:什么條件下U=IR呢?這個條件也就是歐姆定律成立的限制條件,請同學們再接再厲。
4.引線搭橋之二
老師:當電流通過哪種或哪類用電器做功時,它們兩端的U才會等于流過的電流I與其自身的電阻R的乘積呢?請從電能轉化的角度,列舉實例進行分析。
學生:電流通過電飯煲、電水壺、電熨斗等用電器做功時,電能會全部轉化為內能,即有W=Q。再將此式中的W和Q,分別用公式W=UIt,Q=I2Rt進行替換,得UIt=I2Rt,最后化簡得U=IR。
老師:請同學們在你們的筆記本上寫出這個理論的推導過程,好嗎?
學生:對電飯煲、電水壺、電熨斗有W=Q
UIt=I2Rt 則U=IR
電能全部轉化為內能的用電器,歐姆定I=就一定成立。
二、建模的功效
1.正確理解和區分電功或電熱計算公式的多樣性
對于電能全部轉化為內能的用電器來說,U=IR,W=UIt都成立,因此,在計算電功W=UIt公式的四個量中,除時間t這一個物理量外,其它的三個物理量電壓U、電流I、電阻R,任一個量可由公式U=IR用另外兩個量求出,所以,可推出W=UIt=I2Rt=t三個計算公式,同理可得Q=UIt=I2Rt=t。而對于電扇、電動機等這類用電器,由于U>IR,計算電功只能用W=UIt,計算電熱只能用Q=I2Rt了。
2.減輕學生在學習過程中理解和記憶知識所造成的心理負擔,增強學生學習物理知識的理論水平和理解能力
比起借用“純電阻”這個初中學生根本模糊不清的物理概念來理解和區分電功和電熱計算公式的多樣性來說,學生少吃了一知半解的虧,并且能在老師的引導下,從自己所理解的電功和電熱的計算公式中,經歷發現兩者的區別和聯系的數理推導過程,于自然的融合中,增強了學生的理論水平,深化了學生理解知識的能力。