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關(guān)鍵詞:歐姆定律;教學(xué)思考;教學(xué)研究
一、在歐姆定律教學(xué)過程當中,學(xué)生經(jīng)常會遇到的問題
物理學(xué)科作為一門科學(xué)類學(xué)科,其教學(xué)內(nèi)容通常比較枯燥,部分學(xué)生表示學(xué)習(xí)比較費勁,如何能讓學(xué)生徹底明白和消化歐姆定律,是教師需要考慮的問題。教師可制訂相關(guān)學(xué)習(xí)計劃,針對不同層次的學(xué)生制訂適合的學(xué)習(xí)計劃。教學(xué)中的重點:電流、電壓、電阻等相關(guān)知識點,一定要重點講解以便學(xué)生掌握,將理論知識與動手實踐結(jié)合起來,讓學(xué)生在實踐中加強對實驗中的儀器和知識點的把握。
二、讓學(xué)生明白歐姆定律的主要內(nèi)容即電流、電壓、電阻三者之間的關(guān)系
歐姆定律作為初中物理電學(xué)的基礎(chǔ),在初中教學(xué)之中只涉及部分電路,只有充分掌握了歐姆定律才能進一步學(xué)習(xí)電學(xué)部分的相關(guān)理論分析和計算。歐姆定律即闡述電流、電壓、電阻三者之間相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系,教師在實驗當中引導(dǎo)學(xué)生自己推算出電壓、電阻、電流三者之間的關(guān)系,從而引出歐姆定律,讓學(xué)生的記憶更加清楚。演示實驗完成后要讓學(xué)生自己動手,加深理解。
掌握基礎(chǔ)定律知識后,教師則應(yīng)當引導(dǎo)學(xué)生分析三者之間變化的問題,即電流是隨著電阻與電壓的變化而改變。在歐姆定律例題分析中比較常見的問題是多個變量的問題分析,教師要引導(dǎo)學(xué)生分析,運用一不變二變的方法來進行問題分析。由于初中學(xué)生的理解水平有限,且電壓、電流、電阻的概念比較抽象,教師可借助多媒體教學(xué)工具,利用相關(guān)教學(xué)短片幫助學(xué)生理解。將電阻比喻成“阻礙電流通行的路障,電阻越大路越不好走,電阻越小通過速度則快”,并且引導(dǎo)學(xué)生明白電阻是導(dǎo)體自身的特有屬性,電阻的大小是受到溫度、導(dǎo)體的材料、長度等各方面因素影響的,與其兩端的電壓跟電流的大小無關(guān),電阻不會隨著電流或者電壓的大小改變而改變,只是運用電壓和通過的電流比例數(shù)值表達起來比較方便。
很多學(xué)生在學(xué)習(xí)歐姆定律之后,錯誤地以為電阻是受電流與電壓影響的。相關(guān)教師一定要及時糾正學(xué)生的錯誤理解,教師在做演示實驗時,需要讓學(xué)生明白研究方法。運用控制變量法來研究,如電阻不變,研究電流與電壓之間的數(shù)量關(guān)系;電壓不變,來分析電阻與電流之間的量變關(guān)系,并且要直接將實驗方法演示給學(xué)生看,從而加深學(xué)生的理解。
三、讓學(xué)生一帶一,提高學(xué)生掌握程度
不同的學(xué)生對歐姆定律的掌握程度不盡相同,教師可將成績優(yōu)秀的學(xué)生與成績較差的學(xué)生進行分組,形成學(xué)習(xí)氛圍較好的學(xué)習(xí)小組。采取團體合作的方式來幫助學(xué)生學(xué)習(xí),有些學(xué)生面對老師和面對同學(xué)學(xué)習(xí)效果也不同。學(xué)生相互之間的溝通比較方便,理解能力也大體相同,進步速度也相對較快,教師從一旁進行指導(dǎo)。讓學(xué)生在掌握了基礎(chǔ)的相關(guān)知識以后,教師再進行分析,讓學(xué)生充分掌握后再進行鞏固提高,能提高舉一反三采取多方面思維的能力。學(xué)生之間相互討論,也能形成良性的競爭式學(xué)習(xí),另外樹立學(xué)習(xí)的榜樣,也能從心理上鼓勵學(xué)生主動學(xué)習(xí),幫助學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。并且讓學(xué)生不定期進行交換學(xué)習(xí),以促進學(xué)生的整體學(xué)習(xí)水平。這樣既能促進學(xué)生相互之間學(xué)習(xí)進步,又能培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)合作的精神。
總之,歐姆定律作為電學(xué)的基礎(chǔ),學(xué)生必須真正掌握該定律,教師在實際教學(xué)過程當中,應(yīng)該對物理教學(xué)內(nèi)容進行細化和具體化,讓不同層次的學(xué)生群體都能充分掌握。此外,還要引導(dǎo)學(xué)生在思維方面和動手實踐方面進行改進,并且從中歸納出一些行之有效的教學(xué)方法,從而讓學(xué)生更好地掌握歐姆定律的基礎(chǔ)理論,為以后的學(xué)習(xí)做好鋪墊,提高相關(guān)教學(xué)任務(wù)的質(zhì)量,在實際教學(xué)過程當中,注重培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力、案例分析和其他方面解決問題的能力,讓學(xué)生能夠掌握控制變量法。同時要培養(yǎng)學(xué)生積極探索事物本質(zhì)的科學(xué)精神,切實提高學(xué)生的物理綜合素質(zhì)。
參考文獻:
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一、 課堂教學(xué)知識量大,學(xué)生難以吸收
初中物理“閉合電路歐姆定律”這一節(jié)教學(xué)內(nèi)容有過多次變動,實驗教材里的內(nèi)容主要有兩點:一是閉合電路歐姆定律;二是路端電壓和負載的關(guān)系;此外還外加了路端電壓和電流的關(guān)系。因為知識點較多,課堂教學(xué)量很大,所以課堂上時間緊,學(xué)生思考和參與實踐都比較少,課堂上沒有充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。從課后反饋的情況來看,學(xué)生掌握的情況并不是太好。
因此,針對這種情況,在該課的教學(xué)中,教師可以將這一節(jié)課的內(nèi)容分成兩節(jié)課來講。第一節(jié)課講閉合電路歐姆定律,在復(fù)習(xí)電動勢、內(nèi)阻等概念和規(guī)律的基礎(chǔ)上,通過閉合電路歐姆定律的推導(dǎo),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(zhuǎn)化的關(guān)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(xùn)練,使學(xué)生對歐姆定律有個全面的認識。在引導(dǎo)學(xué)生理解電流和外電阻的關(guān)系時,教師演示實驗,讓學(xué)生有個直觀的感受,然后再加上理論分析,讓學(xué)生對物理知識的認知由感性到理性。第二節(jié)課講路端電壓和負載的關(guān)系,路端電壓和電流的關(guān)系,在上一節(jié)歐姆定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出路端電壓和負載的關(guān)系U=E1+rR,仍然是先進行演示實驗,后進行理論分析,讓學(xué)生對路端電壓和負載的關(guān)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(guān)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(shù)同時發(fā)生變化,學(xué)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(xué)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(guān)系時,學(xué)生要觀察電流表、電壓表指針的偏轉(zhuǎn)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(xué)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(xué)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(xué)生觀察;此外,如果課堂人數(shù)較少,教師還可以將演示實驗改為6組學(xué)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(yù)期效果,也能提高學(xué)生的動手能力和學(xué)習(xí)興趣。
三、 學(xué)生活動少,主體作用沒有很好體現(xiàn)
在“閉合電路歐姆定律”教學(xué)中,一方面是教學(xué)內(nèi)容安排得比較多,為了在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務(wù),必須按照設(shè)定好的節(jié)奏進行,課堂上并沒有給學(xué)生留下較多思考和發(fā)散的時間;另一方面,教師思想保守,教學(xué)不夠大膽,認為學(xué)生物理基礎(chǔ)較差,害怕學(xué)生不發(fā)言,出現(xiàn)冷場情況,或者學(xué)生課堂發(fā)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(xué)內(nèi)容做了相應(yīng)的調(diào)整以后,就可以給學(xué)生留有更多的思考時間和發(fā)表見解的機會,如果學(xué)生在課堂上不敢發(fā)言,教師可以鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生融入課堂教學(xué)活動,學(xué)生說錯了正好可以糾正其錯誤,只要學(xué)生積極思考,積極參與,勇于發(fā)言,就要給予鼓勵,這是培養(yǎng)學(xué)生良好思維習(xí)慣的大好時機。因為,在課堂教學(xué)中,任何層次的學(xué)生都可以與他互動起來,就看教師怎樣引導(dǎo),如何讓學(xué)生互動。當然,在實驗教學(xué)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(guī)范學(xué)生的實驗行為。加強學(xué)生動手實驗的目的就是為了充分發(fā)掘?qū)W生的好動性、探知性,讓學(xué)生從自己的角度去思考問題,讓學(xué)生在張揚個性的同時,拓展創(chuàng)新能力。
參考文獻
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關(guān)鍵詞: 物理 歐姆定律 復(fù)習(xí)
在物理復(fù)習(xí)的整個知識體系中,電學(xué)知識板塊兒尤為重要。一是:它占整個三式合一理化試題物理部分的40%左右,即70分中的近30分屬于物理電學(xué)試題。二是:電學(xué)知識在生產(chǎn)實踐中的重要作用已凸顯出來。而要學(xué)生全面掌握、領(lǐng)會初中階段電學(xué)知識,對于相當一部分初中生來說具有較大的難度。從教以來我聽過一些初中電學(xué)復(fù)習(xí)課:有的先把所要用到的電學(xué)公式板書在黑板上,再講典型例題,接著練習(xí);有的則通過學(xué)生作題中所反饋的問題對知識進行補充強調(diào),再練習(xí);有的直接強調(diào)萬變不離其宗,讓學(xué)生多看教材,然后講例題等。復(fù)習(xí)中講例題沒錯,但選擇的例題過多,又無代表性,既延長了復(fù)習(xí)時間,又不能使學(xué)生的知識得到升華。久而久之,學(xué)生疲勞,老師厭煩。要使復(fù)習(xí)課在短時間內(nèi)生動、奏效,應(yīng)選擇恰當?shù)睦},在講例題的基礎(chǔ)上,對知識進行歸納和升華。
復(fù)習(xí)課,一要體現(xiàn)“從生活走向物理,從物理走向社會”,教學(xué)方式多樣化等新課程理念;二要體現(xiàn)“知識與技能、過程與方法以及情感態(tài)度和價值觀”三維目標的培養(yǎng);三要優(yōu)化學(xué)生的認知結(jié)構(gòu),讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)、幫助下,把學(xué)到的知識歸納起來,從而便于提練和記憶。所以對電學(xué)的復(fù)習(xí)要從學(xué)生喜聞樂見的小電器起步,從典型例題入手進行歸納總結(jié)。
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(fā)現(xiàn):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(shù)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(xué)出版社出版,經(jīng)陜西省中小學(xué)教材審定委員會2008年審定通過的《物理課堂練習(xí)冊》中的一道題)
學(xué)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(yīng)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(jù)歐姆定律計算出兩個串聯(lián)元件中的電流不相等,與串聯(lián)電路中電流的特點相矛盾。
2.由串聯(lián)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(lián)電路中的電壓關(guān)系相矛盾。
對此,應(yīng)找出題中所涉及的知識點,分析這些知識點間的聯(lián)系,那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先,應(yīng)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(dǎo)學(xué)生分析如下:
1.對電路狀態(tài)的分析。
(1)當S、S、S都閉合時,R與R并聯(lián),并聯(lián)后作為一個整體再與R串聯(lián)。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?yōu)閳D-2(a)到(b)。
R與R串聯(lián),R處于斷開狀態(tài),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?yōu)閳D-2(c)到(d)。
R與R串聯(lián),R處于斷開狀態(tài),V測R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個量間的關(guān)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(lián),所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U,即U=U=U。根據(jù)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(jié)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(lián)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(yīng)量,也就違背了“同一性”。
這就告訴我們,在應(yīng)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(xué)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(tài)、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(lián):I=I=I則I=U源/(R+R);當S、S閉合S斷開時,R與R串聯(lián):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(tài)不同,R是在不同的狀態(tài)下工作,不是同一時間內(nèi)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(tài)下的量值與第二狀態(tài)下的量值代入關(guān)系式計算。如:要計算R的電阻值,就不能用第一狀態(tài)下R兩端的電壓值與第二狀態(tài)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(tài)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(yīng)滿足“統(tǒng)一性”。
除各物理量的主單位外,還應(yīng)記住常用單位及其單位換算關(guān)系,將常用單位換算為國際單位制單位,在利用其它電學(xué)公式計算時也要統(tǒng)一單位。
如:電功的公式W=UIt中,各物理量的對應(yīng)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(dǎo)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(zhuǎn)換的知識,電動機工作時實質(zhì)上也是一個發(fā)電機。電動機工作時,其閉合線圈切割磁感線會產(chǎn)生感應(yīng)電流,所產(chǎn)生的感應(yīng)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(lián)電路,總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數(shù)和,即U≠U+U。但得到的電流有效值的關(guān)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(chǎn)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(chǎn)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(zhì)的不同。從能量轉(zhuǎn)化的角度看:電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能;而電動機所在的這部分電路電能只有少部分轉(zhuǎn)化為熱能,大部分轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為內(nèi)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(fā)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(dǎo)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(dǎo)體和通常狀態(tài)下的電解質(zhì)溶液;但是對于氣態(tài)導(dǎo)體(如日光燈管中的汞蒸氣)和其它一些導(dǎo)電元器件,歐姆定律不成立。歐姆定律對某一導(dǎo)體是否適用,關(guān)鍵是看該導(dǎo)體的電阻是否為常數(shù)。當導(dǎo)體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數(shù)時,其電阻叫線性電阻或歐姆電阻,歐姆定律對它成立;當導(dǎo)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(dǎo)體溫度保持恒定時才能成立。當導(dǎo)體溫度變化時,歐姆定律對該導(dǎo)體不成立,因為電阻是溫度的函數(shù)。
在講解歐姆定律的應(yīng)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(guān)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(xué)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(fù)習(xí)了電功率、焦耳定律等相關(guān)電學(xué)公式;(5)歐姆定律的適用范圍。
學(xué)生能夠領(lǐng)悟到,復(fù)習(xí)不是為了解題,而是要掌握知識的前后聯(lián)系,優(yōu)化知識結(jié)構(gòu);仔細觀察,認真分析;發(fā)散思維,以點帶面;舉一反三,融會貫通。這樣,從而體現(xiàn)出知識與技能、過程與方法,以及情感態(tài)度和價值觀的培養(yǎng)。
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