時間:2023-08-11 09:14:06
緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發表網為您精選了8篇歐姆定律的實驗結論,愿這些內容能夠啟迪您的思維,激發您的創作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
關鍵詞:物理定律;教學方法;多種多樣
關鍵詞:是對物理規律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意:首先要明確、掌握有關物理概念,再通過實驗歸納出結論,或在實驗的基礎上進行邏輯推理(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),且要弄清相關的物理定律之間的關系,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、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。(5)動量守恒定律歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來,主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結出規律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出,再安排一節“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規律,也不違反科學規律。中學階段有關動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數式替代矢量式。學生在解題時最容易發生符號的錯誤,應該使他們明確,在同一個式子中必須規定統一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量,使問題大大地簡化。若物體不發生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質點系內部的相互作用力遠比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規律之一。無論是宏觀系統或微觀粒子的相互作用,系統中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
(1)牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當做第二定律的特例;慣性不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常??梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈敽玫膽T性系。
(2)牛頓第二定律。在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律。教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律。這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不做功或所做的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
(5)動量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來,主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結出規律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出,再安排一節“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規律,也不違反科學規律。
(6)歐姆定律。中學物理課本中歐姆定律是通過實驗得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學時應注意:①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導體而言;“電流強度跟電阻成反比”是對不同導體說的。②I、U、R是同一電路的3個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學難點和關鍵是電動勢的概念,并用實驗得到電源電動勢等于內、外電壓之和。然后用歐姆定律導出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉化和守恒定律推導)。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教師應明確,普通物理學中的歐姆定律公式多數是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導體就不服從歐姆定律。但不論導體服從歐姆定律與否,R=U/I這個關系式都可以作為導體電阻的一般定義。中學物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學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。
關鍵詞:物理定律;教學方法;多種多樣
關鍵詞:是對物理規律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意:首先要明確、掌握有關物理概念,再通過實驗歸納出結論,或在實驗的基礎上進行邏輯推理(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),且要弄清相關的物理定律之間的關系,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、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
(5)動量守恒定律歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來,主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結出規律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出,再安排一節“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規律,也不違反科學規律。中學階段有關動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數式替代矢量式。學生在解題時最容易發生符號的錯誤,應該使他們明確,在同一個式子中必須規定統一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量,使問題大大地簡化。若物體不發生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質點系內部的相互作用力遠比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規律之一。無論是宏觀系統或微觀粒子的相互作用,系統中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
一、教材分析
《歐姆定律》一課,學生在初中階段已經學過,高中必修本(下冊)安排這節課的目的,主要是讓學生通過課堂演示實驗再次增加感性認識;體會物理學的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規律);學習分析實驗數據,得出實驗結論的兩種常用方法――列表對比法和圖象法;再次領會定義物理量的一種常用方法――比值法。這就決定了本節課的教學目的和教學要求。這節課不全是為了讓學生知道實驗結論及定律的內容,重點在于要讓學生知道結論是如何得出的;在得出結論時用了什么樣的科學方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學生沿著科學家發現物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法。
本節課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復習初中知識的作用,另一方面為學習閉合電路歐姆定律奠定基礎。本節課分析實驗數據的兩種基本方法,也將在后續課程中多次應用。因此也可以說,本節課是后續課程的知識準備階段。
通過本節課的學習,要讓學生記住歐姆定律的內容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學會分析實驗數據的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用.
本節課的重點是成功進行演示實驗和對實驗數據進行分析。這是本節課的核心,是本節課成敗的關鍵,是實現教學目標的基礎。
本節課的難點是電阻的定義及其物理意義。盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經接觸過,但學生由于缺乏較多的感性認識,對此還是比較生疏。從數學上的恒定比值到理解其物理意義并進而認識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度。對于電阻的定義式和歐姆定律表達式,從數學角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義。有些學生常將兩種表達式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正。
二、關于教法和學法
根據本節課有演示實驗的特點,本節課采用以演示實驗為主的啟發式綜合教學法。教師邊演示、邊提問,讓學生邊觀察、邊思考,最大限度地調動學生積極參與教學活動。在教材難點處適當放慢節奏,給學生充分的時間進行思考和討論,教師可給予恰當的思維點撥,必要時可進行大面積課堂提問,讓學生充分發表意見。這樣既有利于化解難點,也有利于充分發揮學生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過本節課的學習,要使學生領會物理學的研究方法,領會怎樣提出研究課題,怎樣進行實驗設計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進行實際操作,怎樣對實驗數據進行分析及通過分析得出實驗結論和總結出物理規律。同時要讓學生知道,物理規律必須經過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養成嚴謹的科學態度和良好的思維習慣。
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承上啟下作用。2.對演示實驗所需器材及電路的設計可先啟發學生思考回答。這樣使他們既鞏固了實驗知識,也調動他們盡早投入積極參與。3.在進行演示實驗時可請兩位同學上臺協助,同時讓其余同學注意觀察,也可調動全體學生都來參與,積極進行觀察和思考。4.在用列表對比法對實驗數據進行分析后,提出下面的問題讓學生思考回答:為了更直觀地顯示物理規律,還可以用什么方法對實驗數據進行分析?目的是更加突出方法教育,使學生對分析實驗數據的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認識。到此應該達到本節課的第一次,通過提問和畫圖象使學生的學習情緒轉向高漲。5.在得出電阻概念時,要引導學生從分析實驗數據入手來理解電壓與電流比值的物理意義。此時不要急于告訴學生結論,而應給予充分的時間,啟發學生積極思考,并給予適當的思維點撥。此處節奏應放慢,可提請學生回答或展開討論,讓學生的主體作用得到充分發揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象。6.在得出實驗結論的基礎上,進一步總結出歐姆定律,這實際上是認識上的又一次升華。要注意闡述實驗結論的普遍性,在此基礎上可讓學生先行總結,以鍛煉學生的語言表達能力。教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫。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.定義電阻及總結歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節奏混亂.可把電阻的概念及定義在歸納實驗結論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結論后總結.這樣學生就不易將二者混淆。
【關鍵詞】歐姆定律 應用 初中科學 教學策略 探索
“歐姆定律及其應用”的教學目標是讓學生理解歐姆定律,并應用歐姆定律進行簡單計算;能根據歐姆定律及其電路的特點,更深刻理解串、并聯電路的特點;通過計算,學會解答電學計算題的一般方法,培養學生邏輯思維能力,觀察、實驗能力以及分析問題、概括問題、解決問題的能力,并養成學生解答電學問題的良好習慣。通過實驗探究等學習方法,激發和培養學生學習科學的興趣,培養學生實事求是的科學態度以及認真謹慎的學習習慣。
近幾年,中考對“歐姆定律及其應用”的考查非常多,歸納一下,主要是從這么幾方面進行考查的。
1、以歐姆定律為基礎,結合串、并聯電路的電壓、電流、電阻特點,解決一些簡單的計算。
例1、如圖3所示, ,A的示數為2.5A,V的示數為6V;若R1,R2串聯在同一電源上,通過R1的電流為0.6A,求R1和R2的電阻值。
圖3
解析:此題考查了學生對并聯電路特點的掌握和對歐姆定律公式的理解。在解物理題中,數學工具的應用很重要。本題可先根據并聯電路的特點,找出R1、R2和總電阻的關系。
2、結合伏安法測電阻的相關知識,更深刻的理解歐姆定律的生成,強化電學實驗操作技能的考查。
例2、給出下列器材:電流表(0~0.6A,0~3A)一只,電壓表(0~3V,0~15V)一只,滑動變阻器(0~10 )一只,電源(4V)一個,待測電阻的小燈泡(額定電壓2.5V,電阻約10 )一個,開關一只,導線若干,要求用伏安法測定正常發光時小燈泡燈絲的電阻,測量時,兩表的指針要求偏過表面刻度的中線。
(1)畫出電路圖;
(2)電流表的量程選 ,電壓表的量程選 ;
(3)下列必要的實驗步驟中,合理順序是 。
A. 閉合開關 B. 將測出的數據填入表格中
C. 計算被測小燈泡的燈絲電阻 D. 讀出電壓表,電流表的數值
E. 斷開開關 F. 將滑動變阻器的阻值調到最大
G. 對照電路圖連好電路 H. 調節滑動變阻器,使電壓表的示數為2.5V
解析:歐姆定律的得出是根據伏安法測電阻的電路圖來進行探究的,而伏安法測電阻同時也是歐姆定律的一個應用。所以伏安法測電阻與歐姆定律的應用其實是相輔相成的。對伏安法測電阻的相關知識的考查,其實更能幫助學生理解歐姆定律的生成。并且通過自己畫電路圖的過程,考查了學生對電路連接的作圖能力和實驗設計能力。
3、應用“歐姆定律”判斷電路中各電表的示數變化
例3、如圖1所示,電源電壓保持不變,當滑動變阻器滑片P由左端向右移到中點的過程中,下列判斷正確的是( )
A. 電壓表和電壓表A1,A2和示數變大
B. 電流表A1示數變大,電流表A2和電壓表示數不變
C. 電流表A2示數變大,電流表A1,電壓表示數不變
D. 條件不足,無法判斷
解析:本題考查了利用歐姆定中電壓、電流、電阻的關系來判斷電流表、電壓表示數變化的同時,也考查了學生對復雜電路的判斷能力,電表測哪個用電器的電壓,測通過哪個用電器的電流等。R1和R2是并聯關系, 測電源電壓; 測干路電流, 測R2的電流。
答案: B
4、通過解方程的方法結合歐姆定律,解決由于電阻變化而引起電壓、電流變化的題。
例4、 如圖2所示,變阻器R0的滑片P在移動過程中電壓表的示數變化范圍是0~4V,電流表的示數變化范圍是1A~0.5A,求電阻器R的阻值、變阻器R0的最大阻值和電源電壓U。
圖2
解析:在電路中由于電阻發生變化引起的電流、電壓變化的題,如不能直接用歐姆定律和串、并聯電路特點直接求解,可考慮用方程解題。在設未知數時,盡量設電源電壓、定值電阻等電路中不會變化的量。首先分析一下電路圖,弄清電流表測量對象,同時可看出電壓表示數為0V時,電流表示數最大為1A,電壓表示數為4V時,電流表示數最小為0.5A。但根據已知,用歐姆定律和串聯電路的特點能直接求出的量只有R0的最大電阻值,別的再無法直接求出,因此這里必須要列方程來解。
5、“歐姆定律”和生活實際的結合,提高學生觀察生活的能力和解決實際問題的能力。
例5、下圖是新型節能應急臺燈電路示意圖,臺燈充好電后,使用時可通過調節滑動變阻器接入電路的阻值R改變燈泡的亮度,假定電源電壓、燈泡電阻不變,則燈泡兩端電壓U隨R變化的圖象是( )
解析:燈L和滑動變阻器串聯,電源電壓U、燈泡電阻 不變。當滑片向左移動時,滑動變阻器的電阻變大,即電路中的總電阻變大,由 知,電路中的電流I會變小,則燈泡兩端電壓 也會變小。
答案:選C。
結論:授之以魚不如授之以漁,以上總結的題目類型可能并不完全,但只要學生能掌握并真正理解歐姆定律的內涵,就能很好的應用它來解決生活實際中真正出現的問題,把理論轉化為實踐才是學習的真正目的。
參考文獻
[1] 謝妮.歐姆定律教學的優化設計[J]. 職業
[2] 鄒冠男.歐姆定律知識梳理[J]. 中學生數理化(八年級物理)(人教版)
關鍵詞:歐姆定律;電流;電壓;電阻
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2014)02-0086
實驗是從感性到理性認識的過程,是從具體到抽象、從簡單到復雜的思維形成過程,符合學生的身心特點和認識過程。因此,實驗既是學習物理的重要基礎,又是物理教學的重要內容、方法和手段。利用實驗可以培養學生多方面的能力,通過對實驗原理的理解、觀看或親自動手進行操作、信息(現象或數據)的獲取、分析綜合等過程,可以培養學生的多種能力。
歐姆定律是初中物理電學的重要定律之一,它把電流、電壓和電阻三者融為一體,它在電學中起到橋梁和紐帶的作用,同時歐姆定律的探究能力培養、考查學生的綜合能力,所以對歐姆定律的探究也是中考中的高頻考點。
例:某實驗小組的同學探究電流與電壓的關系時,用到如下器材:電源為2節干電池,電流表、電壓表各1只,定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑動變阻器1只(標有“10Ω,2A)字樣,開關1個,導線若干(如圖1所示);設計的電路如圖2所示,
(1)在這個實驗中,電壓表應選用的量程為 ,電流表應選用的量程為 。
(2)這個實驗的探究方法是 ,其中被控制的變量是 ,下面是他們獲取的幾組實驗數據。
(3)實驗中他們選用的定值電阻為 Ω。
(4)請在圖3的坐標系上畫出電流隨電壓變化的圖象。
(5)請根據電路圖用筆畫線代替導線,將圖1中的元件連成電路.要求:滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表的示數變大。
(6)分析表中的數據或圖象,可得到的初步結論是:
解析:(1)根據題目中給定的條件可知:電路中的電源為2節干電池,所以最大電壓為3V,因此電壓應選量程為0~3V(或3V);當滑動變阻器的滑片在最左端時,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,所以電流表應選量程為0~0.6A(或0.6A)。
(2)由于電路中的電流與導體導體兩端的電壓有關,也和這段導體的電阻有關,所以要探究電流與電壓、電阻三者關系時應采用的探究方法是控制變量法。這個實驗是探究電流與電壓的關系,所以應控制的變量是電阻。
(3)在這個實驗中所給的定值電阻有三個,那究竟用的那個電阻呢?這就要根據表中的實驗數據,通過計算來確定。I=■,R=■=5Ω。所以他們選擇的定值電阻應該為5Ω。
(4)根據表中的實驗數據,在坐標系上將對應的電流值、電壓值進行描點,再用筆畫線將這些點連接起來,便畫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,當電壓為0時,電流也為0,所以坐標原點為0。但根據電流、電壓值所描繪的線表示電阻,而電阻是導體的一種屬性,它的大小由導體的長度、橫截面積、材料和溫度決定,而與電流、電壓無關,所以這條線不能以過坐標原點,如果經過坐標原點,那就會得出電壓為0,電流為0時,電阻也為0的這種錯誤結論。
(5)電流表要串聯在電路中,電壓表要并聯在被測電阻兩端,又因為滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表的示數變大,即說明當滑片向左移動時,電路中的電阻減小。所以滑動變阻器電阻絲上的兩個接線柱應接左端那個(無論金屬桿上的兩個接線柱接哪個),金屬桿上的兩個接線柱可任意接,如圖答案⑸所示。
(6)不論是從表中的數據還是從圖象分析都可以得出結論:在電阻一定時,導體中的電流與導體導體端的電壓成正比。
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,導體中的電流與導體導體端的電壓成正比。
點評:本題從器材的選擇、元件的使用方法、電路的連接、滑動變阻器的使用方法、數據的分析與處理、作I-U圖象及分析歸納得出科學合理的實驗結論等進行了一系列的考查。這是一道歐姆定律探究題最全面的題,難度較大,綜合性也很強的實驗題目,考查了學生的實驗技能,很好地體現了新課程標準理念。
關鍵詞:歐姆定律;學習能力;培養
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2016)12-0057
《歐姆定律》作為重要的物理規律,不僅是電流、電阻、電壓等電學知識的延伸,還揭示了電流、電壓、電阻這三個重要的電學量之間的必然聯系,是電學中最基本的物理規律,是分析解決電路問題的金鑰匙。在利用歐姆定律進行計算時,強調電流、電壓、電阻這三個物理量的同時性和同一性;加強學生對于這些問題的理解,對于后續課程測量電阻、電功、電功率的學習,起到良好的促進作用。因此,對于電學中的第一個規律的學習,教師應該注重學生學習能力的培養。
一、在教學中發現學生容易存在的問題分析
1. 進行電學實驗探究時,往往要求學生設計電路圖,很多學生在設計時不能一次將電路圖設計完整。
2. 從學生做題情況來看,學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系時,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?如何移動滑動變阻器?此類題目的得分率不高。
3. 在運用歐姆定律進行計算時,對于復雜一點的電路,如電路中的用電器不止一個時,學生往往容易將公式寫出,數據生搬硬套,亂算一通。這樣的習慣對于后續課程――電功、電功率的計算也產生了不良的影響。
針對學生的以上問題,筆者認為原因主要出在以下幾個地方:(1)對問題的分析缺乏全面的考慮。(2)對于控制變量法的應用不夠熟練,但電路分析有待加強。(3)對于各個物理量之間的因果關系沒有弄清楚。沒有理解到電阻或電壓的變化引起了電流的變化。(4)沒有理解歐姆定律的同時性和同一性。
二、結合教科版教材,如何在教學中培養學生的學習能力
筆者認為,結合教材情況以及學生的學習情況,我們可以在以下幾個地方做好細節處理,讓學生養成良好的學習習慣,培養學生學習能力的目的。
1. 實驗設計:分步探究,嘗試錯誤,完善設計,培養學生養成縝密的思維能力
在第一課時的教學中,教學重點在于如何通過實驗探究得出電流與電壓、電阻之間的關系。教師在提出電流大小與什么因素有關的問題時,學生根據以往的學習經驗,猜想出電壓、電阻會影響電流的大小。教師應引導學生用控制變量法探究它們之間具體有什么關系。從而將所探究的問題分為兩個小課題來進行,即電流與電壓的關系和電流與電阻的關系。在進行第一個小課題:探究電流與電壓的關系時,學生在設計電路圖的時候,容易根據自己的經驗將電流表、電壓表接入電路,而沒有接入滑動變阻器。
教師不必及時指出不足,可以進行展示以后,再提問怎樣改變電路中定值電阻兩端的電壓?這時學生可能會想到要用改變電源電壓的方法,但是這樣做不夠方便。如果用滑動變阻器來調節是最方便的。這時才設計出準確的電路圖。學生根據之前所學的串聯分壓的知識,很容易理解當滑動變阻器的阻值發生變化的時候,電路中定值電阻兩端的電壓會發生變化,而電流也會隨之發生改變。同樣,設計好的電路圖也可以用于第二個課題的探究。這種不斷地讓學生對問題作出反應,不斷調整自己的設計方案,最后走向完善,這樣做符合學生的認知規律。
2. 重視實驗探究的過程,培養學生的動手能力以及發現問題后尋找解決方法的能力
對于兩個課題的實驗,必須由學生自己在教師的引導下完成。絕不能因為趕教學進度而由教師代勞,讓學生只是簡單記下數據,分析數據得出規律。學生只有在實驗過程中才會發現問題。如課題二:在電壓不變時,探究電流與電阻的關系中,學生就會發現沒有移動滑動變阻器,而將定值電阻改變時,電壓表的示數也會隨之發生改變。那如何保證電壓表的示數不變呢?學生才會自己去想辦法通過移動滑動變阻器來完成。那滑動變阻器的移動是否有規律可循?學生通過自己的實驗,才會發現其中的規律。有了這樣的經驗以后,進行理論分析問題也就變得容易了。而具備了動手能力及解決問題的能力后,在后續課程測電阻、測電功率的學習中,也就較為輕松了。
3. 對于實驗結論的得出,要把握其中的因果關系,培養了學生的邏輯思維能力
雖然在之前的學習中,學生已經認識到了電壓是形成電流的原因。同時也認識到了導體對電流有阻礙作用,也即是導體存在電阻這樣的觀念。但是放到歐姆定律的學習中,尤其是對公式R=U/I的理解上,學生容易認為電阻與電壓成正比,電阻與電流成反比,也就是認為電壓和電流的大小會改變電阻的大小。學生會單純從數學的角度來理解物理公式,而不能把握三者之間的因果關系。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驗的過程中,讓學生分析的根本目的。教師應該要進行提問,由學生來思考變形公式的意義,可以培養學生的邏輯思維能力。對于物理規律的理解,要引導學生理解規律所反映的邏輯關系。
4. 對于歐姆定律內容的學習要注意抓住關鍵字詞,培養學生閱讀能力
筆者認為,對于歐姆定律的內涵的講解,教材上介B是不夠的,還需要做補充。我們可以教會學生,從規律或者基礎概念中抓住關鍵字詞進行分析。從而到得歐姆定律的適用范圍以及應用條件的同時性和同一性原則。
⑴請在方格紙上畫出電流隨電壓變化的圖象(應為“圖像”,下同)。
⑵分析圖象,可得出什么結論?
⑶小明在與其他實驗小組同學交流時,又得到了電壓為6 V時的相關數據如下表(作者又補寫了“表2:U=6V”)所示:分析這些數據,可得出什么結論?
說明:該題沒有給出答案。推測的答案應為:
⑴圖像如右所示;
⑵電阻一定時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比。
⑶電壓一定時,導體中的電流跟導體的電阻成反比。
淺見1:分析圖像或“表1:R=5Ω ”中的6組對應的3個數據,不僅能夠得出教科書里編寫的“結論”內容:“電阻一定時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比”,而且還可以得出教科書里沒有編寫的、更具有普遍意義和實用價值的如下3條結論:
對于同一段導體均有:⑴U=IR;⑵I=U/R;⑶R=U/I=定值!
淺見2:我們強調“R=U/I=定值”的意義在于:
⑴它能簡明、正確、完整的“表達出:某段導體中的I 跟 U 與 R三者之間的定量關系.”!正如西德5―9(10)年級(國民學校)《物理》課本(塞爾肖夫―烏勞貝爾著、安文鑄譯,文化教育出版社1982.7.第1次印刷本)第189頁里寫的:“在一個通電導體上的電壓和導體中的電流強度之比是一個固定的值(常數),這個關系叫歐姆定律”!眾所周知:歐姆是德國人!對照一下我國物理課本里歐姆定律的條文,應該有所質疑吧!
⑵在常規教學中,人們總把“R = U / I”說成是歐姆定律公式“I = U / R”的變形式或稱“導出式”。從上面的分析可知:“R = U / I”與“I = U / R”、同樣都是“實驗結論表達式”、是并列關系!“R = U / I = 定值”、更是醫治“I = U / R,R = U / I(因受“歐姆定律”不科學表述的誤導)R跟U 成正比、R跟I成反比”錯誤觀點的靈丹妙藥(注:參看課本第29頁第6題。歐姆定律的表述,不能丟掉前提條件、只講實驗結果!正確的表述應為:
①“某段電路中的電流,等于這段電路兩端的電壓除以這段電路的電阻”;或簡化為“電路中的電流,等于它兩端的電壓除以它的電阻”;或“導體中的電流,等于它兩端的電壓與其電阻的比值”。
②假若非“要保留成什么比”,那么歐姆定律內容只能這樣表述:“導體中的電流,當電阻一定時,跟這段導體兩端的電壓成正比;當兩端的電壓不變時,跟這段導體的電阻成反比”;或簡化為“導體中的電流,跟這段導體兩端的電壓與這段導體電阻的比值成正比”;或“導體中的電流,跟它兩端的電壓與其電阻的比值成正比”)。
⑶承認“R = U / I”是一條獨立的科學結論,那就為“用伏安法測電阻”的實驗原理又提供了一條簡明的理論依據:勿須再書寫“I = U / R ”(R = U / I)。
淺見3:該探究實驗設計的最大錯誤是:5Ω定值電阻“允許通過的最大電流是1.5A”!通過2.4A電流,它將變成P=UI=I2R=28.8w≈30w的電烙鐵啦!此時溫度對金屬電阻變大的影響可以忽略不計嗎?由此可知:“表1:R=5Ω ”里的6組對應的的數據,純屬憑空想象填寫的,根本不是真實的實驗記錄!
淺見4:該探究實驗為什么不能采用“低電壓、弱電流的設計原則”呢?比如:U值順次取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2V……,1節干電池足夠用啦!則對應的I值依次為:0.04、0.08、0.12、0.16、0.20、0.24A……。而且完全可以避免表A要選用“0~3A”、表V要選用“0~15V”的大量程!從而能夠提高測量的精確度(注:實驗室使用的2.5級直流電表,本身允許誤差多達“±0.75個分度值”。所以探究時勿須考慮表針偏轉多大誤差最?。?。
淺見5:分析“表2:R=5Ω ”表中前6組數據,不僅能夠得出“電壓一定時,導體中的電流跟導體的電阻成反比?!报D―教科書里編寫的“結論”內容,而且仍然可以得出教科書里沒有編寫的、更具有普遍意義和實用價值的如下3條結論:
對于同一段導體均有:⑴U=IR;⑵I=U/R;⑶R=U/I=定值!