緒論:寫作既是個人情感的抒發(fā),也是對學術真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇歐姆定律的一般形式范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。
二、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(lián)系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
三、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常量的實驗,海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)了它的局限性。
四、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(fā)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(tài)量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態(tài)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(tǒng)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。
五、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(shù)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(guī)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(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規(guī)律,也不違反科學規(guī)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(shù)式替代矢量式。學生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤,應該使他們明確,在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)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(tài)變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以使問題大大地簡化。若物體不發(fā)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(guī)律之一。無論是宏觀系統(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),動量守恒定律都是適用的。
靜電場是電荷周圍存在的一種特殊形式的物質,電荷之間的相互作用是通過電場實現(xiàn)的。對電場的任何一點來說,放在這點的電荷所受的電場力跟它的電荷的比值,總是一個常量,可以用來表示電廠的強弱叫做這一點的電場強度。電場強度是矢量,它的方向規(guī)定為正電荷所受電場力方向。除了用電場強度來描述電場的強弱及方向外,電場線也用來形象表示電場強弱及方向。電場線是在電場中畫出的一系列從正電荷出發(fā)到負電荷終止的曲線,并且使曲線上每一點的切線方向都跟該點的電場強度方向一致;電場強度越大的地方,電場線越密,電場強度越小的地方,電場線越疏,沿著電場線的方向是電勢降落的方向。
在復雜電路的某一段電路或一個電路元件的分析與計算時,可事先假定一個電流的方向,這個假定的方向叫做電流的“參考方向”。我們規(guī)定:若電流的“參考方向”與實際方向相同,則電流值為正值,即I>0;若電流的“參考方向”與實際方向相反,則電流值為負值,即I<0。和分析電流一樣,有時很難對電路或元件中電壓的實際方向做出判斷,必須對電路或元件中兩點之間的電壓任意假定一個方向為 “參考方向”,在電路中一般用實線箭頭表示,箭頭所指的方向為參考方向。當電壓的“參考方向”與實際方向一致時,電壓值為正,即U>0;反之,當電壓的“參考方向”與實際方向相反時,電壓值為負,即U<0。電流與電壓有了參考方向后,電流與電壓就有了正負。
電流與電壓參考方向,在應用基爾霍夫定律解決復雜電路計算中,貫穿始終。
歐姆定律是分析與計算電路的基礎。如果電阻元件上的電壓與通過它的電流參考方向相同,歐姆定律可表示為U=IR,如果電阻元件上電壓的參考方向與電流的參考方向不同時,則歐姆定律可表示為U=-RI。除了歐姆定律,分析與計算電路還離不開基爾霍夫電流定律和電壓定律?;鶢柣舴螂娏鞫蓱糜诠?jié)點,基爾霍夫電壓定律應用于回路。
基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一節(jié)點上的各個支路電流之間的關系的。由于電流的連續(xù)性,電路中任何一點(包括節(jié)點)均不能堆積電荷。因此“任何一瞬時,流入任一節(jié)點的支路電流之和恒等于流出該節(jié)點的支路電流之和”,這就是基爾霍夫電流定律的基本內容。
基爾霍夫電壓定律是用來確定回路中的各段電壓之間的關系。“在任一回路中,從任何一點出發(fā)以順時針或逆時針方向沿回路循行一周,回路中各段電壓的代數(shù)和等于零”,這就是基爾霍夫電壓定律的基本內容。為了應用基爾霍夫電壓定律,必須選定回路的參考方向,當電壓的參考方向與回路的循行方向一致時取正號,反之取負號。列方程時,不論是應用基爾霍夫定律或歐姆定律,首先都要在電路圖上標出電流、電壓或電動勢的參考方向;因為方程式中的正負號是由它們的參考方向決定的,若參考方向選得相反,則會相差一個負號。
如圖所示電路中,已知R1=10Ω,R2=5Ω,R3=5Ω,Us1=12v,Us2=6V。
求:R1、R2、R3所在支路電流I1、I2、I3。
解:1.先假定各支路電流的參考方向,如圖所示。
2.根據KCL列出節(jié)點電流方程,由節(jié)點A得到I1+I3-I2=0。
3. 選定回路的繞行方向就是電勢降落的方向,如圖所示。
4. 根據KVL列出兩個網孔的電壓方程。
網孔AdcBbA:-I2R2-I3R3+Us2=0;其中I2R2、I3R3為負是因為電流與電壓參考方向相反,歐姆定律用負的。
網孔AbBaA:I1R1+I2R2-Us1=0;其中Us1為負是因為它電壓的方向與循行方向相反。
代入電路參數(shù),得方程組:
I1+I3-I2=0
-6=-5I2-5I3
12=10I1+5I2
解方程組,得:I1=0.72A,I2=0.96A,I3=0.24A。
從基爾霍夫定律的應用中可以看到,電流、電壓的方向問題就是解題的對錯問題,足以見證電流、電壓方向的重要性。如果沒有靜電場的電場線的形象講解,學生就很難看出電流與電壓實際方向的一致性,那么,歐姆定律正負公式推出就難講述,歐姆定律講不好,基爾霍夫定律就很難講,更別說應用基爾霍夫定律解決實際問題了。所以,靜電場內容是是直流電內容講解的前提和基礎,兩章內容密不可分。
參考文獻:
1、知道電動勢的定義.
2、理解閉合電路歐姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意義,并能熟練地用來解決有關的電路問題.
3、知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓,電源的電動勢等于內、外電路上電勢降落之和.
4、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關系,知道這種關系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關問題.
5、理解閉合電路的功率表達式.
6、理解閉合電路中能量轉化的情況.
(二)能力目標
1、培養(yǎng)學生分析解決問題能力,會用閉合電路歐姆定律分析外電壓隨外電阻變化的規(guī)律
2、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關系,知道這種關系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關問題.
3、通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律,培養(yǎng)學生用多種方式分析問題能力.
(三)情感目標
1、通過外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹立學生普遍聯(lián)系觀點
2、通過分析外電壓變化原因,了解內因與外因關系
3、通過對閉合電路的分析計算,培養(yǎng)學生能量守恒思想
4、知道用能量的觀點說明電動勢的意義
教學建議
1、電源電動勢的概念在高中是個難點,是掌握閉合電路歐姆定律的關鍵和基礎,在處理電動勢的概念時,可以根據教材,采用不同的講法.從理論上分析電源中非靜電力做功從電源的負極將正電荷運送到正極,克服電場力做功,非靜電力搬運電荷在兩極之間產生電勢差的大小,反映了電源做功的本領,由此引出電動勢的概念;也可以按本書采取討論閉合電路中電勢升降的方法,給出電動勢等于內、外電路上電勢降落之和的結論.教學中不要求論證這個結論.教材中給出一個比喻(兒童滑梯),幫助學生接受這個結論.
需要強調的是電源的電動勢反映的電源做功的能力,它與外電路無關,是由電源本生的特性決定的.
電動勢是標量,沒有方向,這要給學生說明,如果學生程度較好,可以向學生說明,做為電源,由正負極之分,在電源內部,電流從負極流向正極,為了說明問題方便,也給電動勢一個方向,人們規(guī)定電源電動勢的方向為內電路的電流方向,即從負極指向正極.
2、路端電壓與電流(或外電阻)的關系,是一個難點.希望作好演示實驗,使學生有明確的感性認識,然后用公式加以解釋.路端電壓與電流的關系圖線,可以直觀地表示出路端電壓與電流的關系,務必使學生熟悉這個圖線.
學生應該知道,斷路時的路端電壓等于電源的電動勢.因此,用電壓表測出斷路時的路端電壓就可以得到電源的電動勢.在考慮電壓表的內阻時,希望通過第五節(jié)的“思考與討論”,讓學生自己解決這個問題.
3、最后講述閉合電路中的功率,得出公式,.要從能量轉化的觀點說明,公式左方的表示單位時間內電源提供的電能.理解了這一點,就容易理解上式的意義:電源提供的電能,一部分消耗在內阻上,其余部分輸出到外電路中.
教學設計方案
閉合電路的歐姆定律
一、教學目標
1、在物理知識方面的要求:
(1)鞏固產生恒定電流的條件;
(2)知道電動勢是表征電源特性的物理量,它在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.
(3)明確在閉合回路中電動勢等于電路上內、外電壓之和.
(4)掌握閉合電路的歐姆定律,理解各物理量及公式的物理意義
(5)掌握路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律.
2、在物理方法上的要求:
(1)通過電動勢等于電路上內、外電壓之和的教學,使學生學會運用實驗探索物理規(guī)律的方法.
(2)從能量和能量轉化的角度理解電動勢的物理意義.
(3)通過對路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律的討論培養(yǎng)學生的推理能力.
(4)通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律,培養(yǎng)學生用多種方式分析
二、重點、難點分析
1、重點:
(1)電動勢是表示電源特性的物理量
(2)閉合電路歐姆定律的內容;
(3)應用定律討論路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律.
2、難點:
(1)閉合回路中電源電動勢等于電路上內、外電壓之和.
(2)短路、斷路特征
(3)應用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流強度隨外電阻變化的關系
三、教學過程設計
引入新課:
教師:同學們都知道,電荷的定向移動形成電流.那么,導體中形成電流的條件是什么呢?(學生答:導體兩端有電勢差.)
演示:將小燈泡接在充滿電的電容器兩端,會看到什么現(xiàn)象?(小燈泡閃亮一下就熄滅.)為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?
分析:當電容器充完電后,其上下兩極板分別帶上正負電荷,如圖1所示,兩板間形成電勢差.當用導線把小燈泡和電容器兩極板連通后,電子就在電場力的作用下通過導線產生定向移動而形成電流,但這是一瞬間的電流.因為兩極板上正負電荷逐漸中和而減少,兩極板間電勢差也逐漸減少為零,所以電流減小為零,因此只有電場力的作用是不能形成持續(xù)電流的.
教師:為了形成持續(xù)的電源,必須有一種本質上完全不同于靜電性的力,能夠不斷地分離正負電荷來補充兩極板上減少的電荷.這才能使兩極板保持恒定的電勢差,從而在導線中維持恒定的電流,能夠提供這種非靜電力的裝置叫電源.電源在維持恒定電流時,電源中的非靜電力將不斷做功,從而把已經流到低電勢處的正電荷不斷地送回到高電勢處.使它的電勢能增加.
板書:1、電源:電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉變?yōu)殡娔艿难b置.它并不創(chuàng)造能量,也不創(chuàng)造電荷.例如:干電池是把化學能轉化為電能,發(fā)電機是把機械能、核能等轉化為電能的裝置.
教師:電源能夠不斷地把其他形式的能量轉變?yōu)殡娔埽⑶夷軌蛱峁┖愣ǖ碾妷海敲床煌碾娫矗瑑蓸O間的電壓相同嗎?展示各種干電池(1號、2號、5號、7號),請幾個同學觀察電池上面寫的規(guī)格,發(fā)現(xiàn)盡管電池的型號不同,但是都標有“1.5V”字樣.我們把示教電壓表直接接在干電池的兩端進行測量,發(fā)現(xiàn)結果確實是1.5V.講臺上還擺放有手搖發(fā)電機、蓄電池、紐扣電池,它們兩端的電壓是否也是1.5V呢?(學生回答:不是)那么如何知道它們兩端的電壓呢?(學生:用電壓表直接測量)·
結論:電源兩極間的電壓完全由電源本身的性質(如材料、工作方式等)決定,同種電池用電壓表測量其兩極間的電壓是相同的,不同種類的電池用電壓表測量其兩極間的電壓是不同的.為了表示電源本身的這種特性,物理學中引入了電動勢的概念.
板書:2、電源電動勢
教師:從上面的演示和分析可知,電源的電動勢在數(shù)值上等于電源未接入電路時兩極間的電壓.
板書:電源的電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時其兩極間的電壓.
例如,各種型號的干電池的電動勢都是1.5V.那么把一節(jié)1號電池接入電路中,它兩極間的電壓是否還是1.5V呢?用示教板演示
,電路如圖所示,結論:開關閉合前,電壓表示數(shù)是1.5V,開關閉合后,電壓表示數(shù)變?yōu)?.4V.實驗表明,電路中有了電流后,電源兩極間的電壓減少了.
教師:上面的實驗中,開關閉合后,電源兩極間的電壓降為1.4V,那么減少的電壓哪去了呢?用投影儀展示實驗電路,介紹閉合電路可分為內、外電路兩部分,電源內部的叫內電路,電源外部的叫外電路.接在電源外電路兩端的電壓表測得的電壓叫外電壓.在電源內部電極附近的探針A、B上連接的電壓表測得的電壓叫內電壓.我們現(xiàn)在就通過實驗來研究閉合電路中電動勢和內、外電壓之間的關系.
板書:3、內電壓和外電壓
教師:向學生介紹實驗裝置及電路連接方法,重點說明內電壓的測量.實驗中接通電鍵,移動滑動變阻器的滑動頭使其阻值減小,由兩個電壓表讀出若干組內、外電壓和的值.再斷開電鍵,由電壓表測出電動勢.分析實驗結果可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢?
學生:在誤差許可的范圍內,內、外電壓之和等于電源電動勢.
板書:在閉合電路中,電源的電動勢等于內、外電壓之和,即.
下面我們來分析在整個電路中電壓、電流、電阻之間的關系.
教師:我們來做一個實驗,電路圖如圖所示
觀察電鍵S先后接通1和2時小燈泡的亮度.
結論:把開關撥到2后,發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度比剛才接3V的電源時還稍暗些.怎么解釋這個實驗現(xiàn)象呢?這就要用到我們將要學習的內容——閉合電路的歐姆定律.
板書:閉合電路的歐姆定律
教師:在圖1所示電路圖中,設電流為,根據歐姆定律,,,那么,電流強度,這就是閉合電路的歐姆定律.
板書:4、閉合電路的歐姆定律的內容:閉合電路中的電流強度和電源電動勢成正比,和電路的內外電阻之和成反比.表達式為.
同學們從這個表達式可以看出,在電源恒定時,電路中的電流強度隨電路的外電阻變化而變化;當外電路中的電阻是定值電阻時,電路中的電流強度和電源有關.
教師:同學們能否用閉合電路的歐姆定律來解釋上一個實驗現(xiàn)象呢?
學生:9V的電源如果內電阻很大,由閉合電路的歐姆定律可知,用它做電源,電路中的電流I可能較小;而電動勢3V的電源內阻如果很小,電路中的電流可能比大,用這兩個電源分別給相同的小燈泡供電,燈泡的亮度取決于,那么就出現(xiàn)了剛才的實驗現(xiàn)象了.
教師:很好.一般電源的電動勢和內電阻在短時間內可以認為是不變的.那么外電阻的變化,就會引起電路中電流的變化,繼而引起路端電壓、輸出功率、電源效率等的變化.
幾個重要推論
(1)路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律
板書:5幾個重要推論
(l)路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律演示實驗,圖3所示電路,
4節(jié)1號電池和1個10Ω的定值電阻串聯(lián)組成電源(因為通常電源內阻很小,的變化也很小,現(xiàn)象不明顯)移動滑動變阻器的滑動片,觀察電流表和電壓表的示數(shù)是如何隨變化?
教師:從實驗出發(fā),隨著電阻的增大,電流逐漸減小,路端電壓逐漸增大.大家能用閉合電路的歐姆定律來解釋這個實驗現(xiàn)象嗎?
學生:因為變大,閉合電路的總電阻增大,根據閉合電路的歐姆定律,,電路中的總電流減小,又因為,則路端電壓增大.
教師:正確.我們得出結論,路端電壓隨外電阻增大而增大,隨外電阻減小而減小.一般認為電動勢和內電阻在短時間內是不變的,初中我們認為電路兩端電壓是不變的,應該是有條件的,當無窮大時,0,外電路可視為斷路,0,根據,則,即當外電路斷開時,用電壓表直接測量電源兩極電壓,數(shù)值等于電源的電動勢;當減小為0時,電路可視為短路,為短路電流,路端電壓.
板書5:路端電壓隨外電阻增大而增大,隨外電阻減小而減小.斷路時,∞,0,;短路時,,.
電路的路端電壓與電流的關系可以用圖像表示如下
(2)電源的輸出功率隨外電阻變化的規(guī)律.
教師:在純電阻電路中,當用一個固定的電源(設、r是定值)向變化的外電阻供電時,輸出的功率,
又因為,
所以,
當時,電源有最大的輸出功率.我們可以畫出輸出功率隨外電阻變化的圖線,如圖所示.
板書6:在純電阻電路中,當用一個固定的電源(即、是定值)向變化的外電阻供電時,輸出的功率有最大值.
教師:當輸出功率最大時,電源的效率是否也最大呢?
板書7:電源的效率隨外電阻變化的規(guī)律
教師:在電路中電源的總功率為,輸出的功率為,內電路損耗的功率為,則電源的效率為,當變大,也變大.而當時,即輸出功率最大時,電源的效率=50%.
板書8:電源的效率隨外電阻的增大而增大.
四、講解例題
五、總結
探究活動
1、調查各種不同電源的性能特點。
(包括電動勢、內阻、能量轉化情況、工作原理、可否充電)
2、考察目前對廢舊電池的回收情況。
(1)化學電池的工作原理;
(2)廢舊電池對環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在哪些方面;
(3)當前社會對廢舊電池的重視程度;
為了把課程改革引向深入,探索更為科學有效的教學方法,筆者所在的長陽縣,廣大物理教師在實施市教科院教學模式的過程中,在縣研訓中心劉開雙老師的帶領下,結合我縣的實際,經過創(chuàng)新發(fā)展,總結探索出“三環(huán)六步導學”教學模式.并堅持在課堂教學中推行教學模式.經教學實踐證明,該模式簡潔易行,能有效促進學生學會學習,有利于提高教學效率.
2教學模式的解讀
“三環(huán)六步導學”教學模式的基本構想是,一節(jié)課由不同類型和形式的學習活動單元及過程組成,讓學生在目標和學習方法的引導下,自主合作學習,探究、體驗、領悟學習內容,展示、交流學習結果,教師通過講授、指導、評價等方式引導學生學習.
2.1“三環(huán)六步”教學模式的框架
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該模式體現(xiàn)創(chuàng)設情境、目標(或問題)引導、任務驅動、學生自學、活動探究、交流討論、自主評價、師生互動、應用反饋等多種學習方式綜合運用的一種教學模式(圖1).
2.2“三環(huán)”的涵義
“三環(huán)”是指 “目標導引、活動探究、評價應用 ” 三個環(huán)節(jié).教學過程運用三個環(huán)節(jié)交替遞進,有效解決教學過程中目標不明、方法不清、評價滯后的問題.這三個環(huán)節(jié)的構想在筆者所在區(qū)域得以廣泛實踐.
2.2.1目標導引
我們到超市購物,如果沒有明確的目標,就會漫無目的地閑逛,如果有目標,購物效率會大大提高.學習活動也是如此,若是學生對學習目標是模糊的,學習效果就會打折扣.所以學習目標不單是教學設計的一個要素,不僅是教師要明白,也應該讓學生明白,讓學習活動有的放矢.一個好的學習目標的要[LL]素應該是:學習內容+學習方法+預期達到的學習水平和要求.這樣的學習目標不僅讓學生明確了學什么,而且讓學生明確怎么學,知道可以通過哪種學習方式達到目標,就能引導學生自主開展學習活動,也能引導學生自主開展評價活動.
2.2.2活動探究
活動探究是在學習目標的導引下進行的一系列學習活動和方法的總稱.通過問題引導、學法指導,一步i引導學生按具體的學習方式進行自主學習,進而達成學習目標,提高學習效率,同時培養(yǎng)學生的學習能力,促進學生學會學習.對于每一個學習活動,教學內容、方式是具體的,需要到達的水平和要求是明確的,這樣學生就可以在目標和學習方法的引導下,自主合作學習,探究、體驗、領悟學習內容.
2.2.3評價應用
在教學過程中,每個學習活動結束時,都安排相應的學生自主評價,及時檢查評價學習效果.在一節(jié)新課結束后,也要安排課堂小結、當堂演練、拓展延伸,對學生進行形成性評價,檢驗學生對所學知識應用情況.通過及時評價、形成性評價使自主評價緊隨教學活動的展開而展開,貫穿于教學活動的始終,通過評價促進學生的發(fā)展.
2.3“六步”的涵義
“六步”是指對于某一課時或某個學習活動采取的六個基本步驟,即“情景問題探究評價應用反饋”.“六i”是基于“以學定教”提出的一種范式,對于某個教學內容,并非要面面俱到,可以是全部,也可以側重其中的部分步驟.
2.3.1情境
新課程強調學習情境的創(chuàng)設.情境創(chuàng)設的途徑很多,如利用實驗創(chuàng)設,聯(lián)系社會生活現(xiàn)象和素材創(chuàng)設,利用新舊知識的聯(lián)系創(chuàng)設,通過實踐體驗創(chuàng)設,利用現(xiàn)代信息技術創(chuàng)設等.情境創(chuàng)設的作用是巨大的,能引發(fā)認知沖突,激發(fā)興趣,喚起主動學習的欲望,矯正前概念的偏差,做好思維鋪墊,活躍課堂氛圍.情境可以在引入課題時創(chuàng)設,也可以在每個學習活動單元過程中進行創(chuàng)設.
2.3.2問題
探究始于問題,沒有問題就沒有探究.針對學習目標而設計的一個個學習活動單元,是圍繞問題展開的,為解決這些問題,根據問題的特征而預設了多樣化的學習方法,讓學生在解決問題的過程中學習.對有的問題,可采取自主學習解決;有的問題,可采取小組合作學習解決;有的問題,可采用實驗法;還有的問題,需要進一步猜想與假設,設計實驗,進行實驗探究;
對教學過程中生成的問題,還要突破預設的束縛,靈活加以處理.總之,問題的設計是關鍵,問題設計得合理,解決問題的方法科學,就會有效驅動學生的整個學習過程,取得良好的學習效果.
2.3.3探究
新課程提倡探究式教學.廣義地講,學生或通過自己的活動,或在老師的引導下,通過各種方式的主動學習,從未知到已知的過程,都是探究過程.所以,如上所述,針對具體問題而采取的自學指導、合作探究、理論推理、實驗探究,以及精講點撥、師生對話、演示操作、小組討論、體驗、展示等學習活動,都是為了讓學生建構形成自己理解的知識和方法而采取的探究活動,這是教學過程的重頭戲.
2.3.4評價
新課倡導“立足過程,促進發(fā)展”的學生學習評價,促進學生全面富有個性的發(fā)展,促進教師反思和改進教學.這里的評價可以是對學生學習過程的及時評價,對自學效果的檢查,也可以是對整堂課的學習情況的檢測,還包括老師對學生的課堂表現(xiàn)進行的口頭點評、學生互評和學生對課堂收獲的自我總結.通過評價幫助學生認識自我,發(fā)展自我.同時,通過學生之間開展自主評價活動,從而使學生學會評價.
2.3.5應用
在學習過程中,應用指在一定情境下展示和表達學生所理解的知識,這個步驟貫穿于課堂提問、課堂練習、課外實踐和測驗考試之中,所以在上述“三環(huán)”的基礎上,還應注重當堂演練、拓展延伸等環(huán)節(jié),既加強對知識的理解,也可初步檢驗學習目標的達成情況.
2.3.6反饋
反饋指教師利用課堂觀察、自主評價、當堂演練、拓展訓練和形成評價等環(huán)節(jié),與學習目標中的水平和要求對照,提供反饋信息,發(fā)現(xiàn)學生理解概念和規(guī)律 上的差異,采取措施,修正教學素材或過程,修正偏差,進而進行釋疑解難、變式訓練,使盡可能多的學生達成學習目標.
綜上所述,“三環(huán)六步學導”教學模式以學習活動為中心,通過學生的自主、探究、合作學習,實現(xiàn)“以學定教、以教導學”的目的,不僅學會知識、技能和方法,而且學會學習,充分體現(xiàn)了“雙主”――教師的主導性和學生的主體性,使主導性和主體性和諧統(tǒng)一,發(fā)揮最大效益.能將課堂真正還給學生,使學生學會學習,學會評價,從而提高學生的學習能力和評價能力.
3“三環(huán)六步導學”教學模式課例
本文以人教版第十七章第二節(jié)《歐姆定律》為例,依據“三環(huán)六步導學”教學模式,具體地介紹.
3.1目標導引
(1)通過看書、討論,理解歐姆定律的內容、公式、單位及適用的條件.
(2)通過閱讀例題、老師講授、同步練習,學會運用歐姆定律進行簡單的計算及一般方法.
3.2活動探究
情景上節(jié)課,學生已經學習了電流跟電壓和電阻的關系,請同學們回顧一下并表述出來.
活動1:閱讀課本78頁,然后回答下面的問題.
活動2:討論電流、電壓、電阻之間的因果關系.
活動3:閱讀課本78、79頁的例題1和例題2,思考用公式進行計算的一般步驟和規(guī)范要求.
[BP(]活動4:例題講析
例3在如圖所示的電路中,調節(jié)滑動變阻器 R′,使燈泡正常發(fā)光,用電流表測得通過它的電流值是0.6 A.已知該燈泡正常發(fā)光時的電阻是20 Ω,求燈泡兩端的電壓.[BP)]
活動4:例題講析,點撥電阻與電壓、電流無關,歐姆定律的[HJ1.45mm]另一個適用條件是同一時刻(同一狀態(tài)).
例1加在某一電阻器兩端的電壓為5 V時,通過它的電流是0.5 A,則該電阻器的電阻應是多大?如果兩端的電壓增加[JP3]到20 V,此時這個電阻器的電阻值是多大?通過它的電流是多大?
3.3評價應用
3.3.1自主評價
評價1:請你口頭表達歐姆定律的內容.
評價2:請你說出歐姆定律的數(shù)學表達式.
評價3:公式中各物理量的單位是什么?(提示區(qū)分物理量的符號和單位符號)
評價4:歐姆定律的適用條件是什么?
評價5:下列關于歐姆定律說法中正確的是
A.導體中的電流與導體兩端的電壓成正比
B.導體中的電流與導體的電阻成反比
C.電壓一定時,導體的電阻與導體中的電流成反比
D.電阻是導體本身的一種性質,與電流、電壓無關
評價6:歸納用歐姆定律公式進行計算的一般步驟.
3.3.2當堂演練
(1)關于電流跟電壓和電阻的關系,下列說法正確的是
A.導體的電阻越大,通過導體的電流越小
B.導體的電阻越大,通過導體的電流越大
C.導體兩端的電壓越大,導體的電阻越大,通過導體的電流也越大
D.在導體兩端的電壓一定的情況下,導體的電阻越小,通過導體的電流越大
(2)一條鎳鉻合金線的兩端加上4 V電壓時,通過的電流是0.2 A,則它的電阻是[CD#3]Ω.若合金線的兩端電壓增至16 V時,它的電阻是[CD#3]Ω,這時若要用電流表測量它的電流,應選用量程為[CD#3]A的電流表.
(3)關于歐姆定律,下列敘述中不正確的是
A.在相同電壓下,導體的電流和電阻成反比
B.對同一個導體,導體中的電流和電壓成正比
C.因為電阻是導體本身的性質,所以電流只與導體兩端的電壓成正比
D.導體中的電流與導體兩端的電壓有關,也與導體的電阻有關
[TP1CW37.TIF,Y#]
(4)在探究電阻兩端的電壓跟通過電阻的電流的關系時,小東選用了甲、乙兩個定值電阻R甲、R乙分別做實驗,他根據實驗數(shù)據畫出了如圖2所示的圖像,請根據圖像比較電阻R甲與R乙的大小,R甲[CD#3]R乙.(選填“大于”、“等于”或“小于”)
3.3.3拓展延伸
電壓
作用:電壓是使電路形成電流的原因
常用單位以及換算:千伏,毫伏,微伏1kv=1000v1v=1000mv1mv=1000uv
電壓的測量——電壓表
1讀數(shù):看清量程,弄清每大格和每小格表示電壓數(shù)
2接法:并聯(lián)在被測電路兩端,使標有﹣號的接線柱接電源的負極,標有﹢號的接線柱接電源的正極,被測電壓不超過電壓表的量程
串聯(lián),并聯(lián)電路電壓的規(guī)律
串聯(lián)電路中總電壓等于各部分電路
中分電壓之和
并聯(lián)電路中各支路兩端電壓都相等
電阻
電阻的意義:一切導體都具有阻礙電流作用的性質,不同的導體對電流阻礙作用不同
單位:歐姆ω,其他常用的單位:兆歐mω、千歐kω1mω=1000klω=1000000ω
影響電阻大小的因素:長度、材料、橫截面積、溫度
半導體、超導體的特點:半導體隨慰藉條件的改變它的電阻也改變(壓敏電阻、光敏電阻等)
變阻器
原理:改變接入電路中電阻絲的長度來改變電路中的電阻
構造:支架、電阻絲、瓷筒、金屬棒等
使用方法:“一上一下”
第七章知識總結與能力整合
本章直接從研究電流與電壓,電阻的關系切入,引導學生探究電流與電壓,電阻之間的關系,得出重要的電學定律——歐姆定律,并進一步運用歐姆定律進行簡單的電學定量計算,得出電阻串聯(lián),電阻并聯(lián)的關系,以歐姆定律為理論基礎,運用相應的實驗器材設計實驗測量小燈泡的電阻,運用歐姆定律分析了一些與安全用電有關的現(xiàn)象,認識斷路和短路現(xiàn)象,加深對歐姆定律的理解,提高了學生運用知識解決實際問題的能力,激發(fā)學生學習物理的積極性
歐姆定律
電阻上的電流跟電壓的關系:導體中通過的電流與這段導體兩端的電壓成正比
內容:導體中通過的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,與電阻成反比
表達式:i=u/r
應用求電流,電壓,電阻
測量小燈泡的電阻
原理:r=u/i
方法:伏安法測電阻
注意:小燈泡的電阻太小會隨燈絲溫度的升高而增大
安全用電
電壓越高越危險
斷路,短路的認識
注意防雷,正確使用避雷針
第八章知識總結與能力整合
本章是在學習歐姆定律長的基礎上,吧對于電學的研究擴展到電能和電功率,是初中物理的重點章節(jié)之一,也是難點之一,本章學習的主要目標是讓學生了解電能和電功率的概念,知道焦耳定律以及與電功率有關的安全用電方面的問題,整章教材的結構是圍繞電能的概念展開的。
電功率
電能
電能的獲得:電能是由自然界中各種其他形式的能轉化而來的,是由電源(發(fā)電機、電池等)提供的
單位:焦耳j、千瓦時kw•h,千瓦時在日常生活中也叫度
1kw•h=1度=3.6*10^6j
電能表
作用:用來測量用電器在一段時間內消耗的電能
測量方法:電能表的計數(shù)器上前后兩次讀數(shù)之差
表盤上參數(shù)的含義:例如,2500rews/kw•h表示每消耗1kw•h的電能,電能表轉盤轉2500轉
電功
實質:電流做功德過程實質上就是電能轉化成其他形式能的過程,有多少電能轉化成其他形式的能,電流就做了多少功。
單位:與電能的單位一樣,都是焦耳j
計算:w=p•t
電功率
物理意義:表示消耗電能的快慢,符號用p表示
定義:一個用電器功率的大小等于它在1秒內所消耗的電能,用公式p=w/t表示
單位:瓦特w、千瓦kw,1kw=10^3w(1w=1j/1s=1j/s)
千瓦時的來世:1千瓦時是功率為1kw的用電器使用1h所消耗的電能,1kw•h=1kw*1h
額定電壓及額定功率:用電器正常工作時的電壓叫做額定電壓,用電器在額定電壓下的功率叫用電器的額定功率。一般來說,在用電器銘牌上標明的電壓和電功率就是這個用電器的額定電壓和額定功率
測量:原理(p=ui),器材,電路圖
電流的熱效應
電流的熱效應:電流通過道題是,電能要轉化成熱,這種現(xiàn)象叫電流的熱效應,任何導體中有電流通過時,道題都要發(fā)熱
焦耳定律的內容及表達式:q=i^2rt
電熱的利用和防止
電功率和安全用電
電功率與電流的關系:根據公式p=ui得i=p/u可知,由于家庭電路中的電壓時一定的,即為220v,所以用電器功率越大,電路中的電流i就越大,為了安全用電,應注意不要讓干路中的電流超過家里供電線路和電能表所允許的最大電流值
保險絲
特點:保險絲是用鉛銻合金制作的,電阻率大而熔點低
作用:電路中的電流超過允許值時,保險絲能自動熔斷而自動切斷電路,以保證電路的安全。家庭電路中千萬不能用銅絲、鐵絲代替保險絲
第九章知識總結與能力整合
本章從生活中常見的磁現(xiàn)象出發(fā),介紹磁的一些基本知識,通過各種探究活動讓學生感受到特殊物質“磁場”的存在,并探究“電生磁”和“磁生電”的辯證關系,了解電和磁的內在關系。通過探究活動了解物理學家研究問題的方法,獲取先關信息并掌握相關知識。
電和磁
磁現(xiàn)象
磁性:吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質
磁體吸鐵性指向性:指向南北方向
磁極
磁體上磁性最強的部分叫磁極
磁極:南極s、北極n,任何磁體都有兩個磁極
作用規(guī)律:同名磁極互相排斥,異名磁極互相吸引
磁場
存在于
磁體周圍空間
電流周圍空間
1電流的磁效應——奧斯特飾演
2通電螺線管(1)磁場與條形磁鐵相似
(2)極性與電流方向有關
(3)應用:電磁鐵(影響因素應用:電磁繼電器、揚聲器)
最基本性質
1對放入其中磁體有力的作用
2對放入其中電流有力的作用——電動機原理及能量轉化
方向規(guī)定:物理學中,把小磁針靜止時北極所指的方向規(guī)定為該點的磁場方向
描述——磁感線
特點:閉合曲線,在此題的外部從n極到s極,內部從s極到n極,磁感線不想交
功能:磁感線能反映磁場的強弱,密的地方磁場強,疏的地方磁場弱
磁生電
電磁感應現(xiàn)象:只有當閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時,電路中才會產生電流,這種現(xiàn)象叫做電磁感應現(xiàn)象,得到的電流叫感應電流
應用:發(fā)電機
原理:電磁感應
能量轉化:機械能轉化為電能
補充發(fā)動機能量轉化是電能轉化為機械能
第十章知識總結與能力整合
本章主要講述電磁波以及信息的傳播。
信息傳播
固定電話
結構及原理:用簡單的電話是由話筒和聽筒組成。其基本原理:利用電流把信息傳到遠方。過程是振動——變化的電流——振動
電話交換機:一般電話之間是通過交換機來轉換的。可以提高線路利用率
模擬通信:信息電流的變化情況與聲音的變化情況一樣,這種信號叫模擬信號,使用模擬信號的通信方式叫模擬通信
數(shù)字通信:信號使用不同的符號的不同組合來表示,這種信號叫數(shù)字信號,使用數(shù)字信號的通信方式叫數(shù)字通信。數(shù)字信號形成簡單,抗干擾力強,失真小。
電磁波
產生:迅速變化的電流產生電磁波
傳播:電磁波可以在真空中傳播,傳播速度與光一樣
電磁波的波速、伯成河頻率
應用:廣播、電視、移動電話、通信
越來越寬的信息之旅
微波通信:用微波來傳遞信息的通信方式就是微波通信。微薄的波長在10m到1mm之間,頻率為30mhz到3*10^5mhz之間
衛(wèi)星通信:是借助地球同步通信衛(wèi)星來傳遞信息的,衛(wèi)星通信可以克服微波不能沿著地球表面?zhèn)鞑サ牟蛔悖ㄎ⒉ㄖ荒苎刂本€傳播)
光纖通信:通過光導纖維來傳遞信息叫光纖通信。光纖通信的特點是攜帶的信息量大
網絡通信:是通過計算機來完成的,其主要形式是電子郵件
物理規(guī)律(包括定律、定理、原理、公式等)反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律,反映了物質運動變化的各個因素之間的本質聯(lián)系,揭示了物理事物本質屬性之間的內在聯(lián)系,是物理學科結構的核心。整個中學物理是以為數(shù)不多的基本概念和基本規(guī)律為主干的一個完整體系,物理基本概念是基石,基本規(guī)律是中心,基本方法是紐帶。要使學生掌握學科的基本結構,就必須讓學生學好基本規(guī)律。
縱觀整個初中物理,可以將物理規(guī)律分為以下三類:
1.實驗規(guī)律
物理學中的很多規(guī)律都是在觀察和實驗的基礎上,通過分析歸納總結出來的。我們把它們叫做實驗規(guī)律。如杠杠平衡原理、歐姆定律、阿基米德原理等。
2.理想規(guī)律
有些物理規(guī)律不能直接用實驗來證明,但是具有足夠數(shù)量的經驗事實。如果把這些經驗事實進行整理分析,抓住主要因素,忽略次要因素,推理到理想的情況下,總結出來的規(guī)律,這樣的規(guī)律我們把它叫做理想規(guī)律,如牛頓第一定律、真空不能傳聲等。
3.理論規(guī)律
有些物理規(guī)律是以已知的事實為根據,通過推理總結出來的,我們把它叫做理論規(guī)律。如并聯(lián)電路中電阻大小的計算等。
怎樣才能搞好規(guī)律教學呢?
1 聯(lián)系新舊知識、收集事實依據,學會研究物理規(guī)律的方法
物理規(guī)律本身反映了物理現(xiàn)象中的相互聯(lián)系、因果關系和有關物理量間的嚴格數(shù)量關系。因此在物理規(guī)律的教學中必須將原來分散學習的有關概念綜合起來。只有用聯(lián)系的觀點來引導學生研究新課題提出新問題才能激發(fā)學生新的求知欲與新的興趣。另一方面物理規(guī)律本身總是以一定的物理事實為依據的。因此學生學習物理規(guī)律也必須在認識、分析和研究有關的物理事實的基礎上來進行。尤其是初中學生他們的抽象思維能力不強理解和掌握物理規(guī)律更需要有充分的感性材料為基礎。
2 建立思維方法,理解物理規(guī)律
初中階段所研究的物理規(guī)律一般著重于用文字語言加以表達即用一段話把某一規(guī)律的物理意義表述出來,有些規(guī)律還用公式加以表達。對于物理規(guī)律的文字表述要認真加以分析,使學生真正理解它的含義而不是讓學生去死記結論。例如牛頓第一定律這一理想規(guī)律的教學就可采用“合理推理法”,即在實驗的基礎上進行推理想象,由有摩擦的情況推想到無摩擦時的運動情況,最后把這一規(guī)律的內容表述出來。在理解時要弄清定律的條件是“物體沒有受到外力作用”。還要正確理解“或”這個字的含義,“或”不是指物體有時保持勻速直線運動狀態(tài)有時保持靜止狀態(tài),而是指如果物體原來是靜止它就保持靜止狀態(tài),如果物體原來是運動的它就保持勻速直線運動狀態(tài);許多理論物理規(guī)律的內容可以用數(shù)學形式表達出來就是公式。要使學生從物理意義上去理解公式中所表示的物理量之間的數(shù)量關系而不能從純數(shù)學的角度加以理解。例如:對于歐姆定律的表達式應當使學生理解這一公式表達了電流的強弱決定于加在導體兩端電壓的大小和導體本身電阻的大小,即某段電路中電流的大小與這段電路兩端的電壓成正比與這段電路中的電阻成反比,公式中的I、U、R三個物理量是對同一段電路而言的。把公式進行變換得到電阻的定義式R=U/I。如果不理解公式的物理意義就可能得出“電阻與電壓成正比”這一錯誤的結論。
3 明確物理規(guī)律的適用條件和范圍
每一個物理規(guī)律都是在一定的條件下反映某個物理現(xiàn)象或物理過程的變化規(guī)律,而規(guī)律的成立是有條件的。因此每一規(guī)律的適用條件和范圍也是一定的。學生只有明確規(guī)律的適用條件和范圍才能正確地運用規(guī)律來解決問題才能避免亂用規(guī)律、亂套公式的現(xiàn)象。例如,歐姆定律I=U/R,適用于金屬導體,不適用于高電壓的液體導電,不適用于氣體導電,不適用于含源電路或含有非線性元件的電路。而且I、U、R必須是同一段電路上的三個物理量。
4 認清關系,加以區(qū)別
物理規(guī)律總是與許多物理概念緊密聯(lián)系在一起的,與某些物理規(guī)律也是互相關聯(lián)的,應當使學生把物理規(guī)律與同它相關的物理概念和物理規(guī)律之間的關系搞清楚。如:牛頓第一定律與物體的慣性雖有聯(lián)系但二者有本質的區(qū)別不能混為一談。在教學中經常發(fā)現(xiàn)學生把慣性與運動狀態(tài)等同起來,把物體不受外力作用保持原來的運動狀態(tài)說成是“保持物體的慣性”。我們知道慣性是物體的固有屬性,物體無論是靜止還是運動、是否受力,任何時候都有慣性。而牛頓第一定律是一個反映這些客觀事實的物理規(guī)律,兩者不能混為一談。
測量電阻是初中物理教學的最重要的實驗之一,也是考察學生能力的重要命題熱點之一。通過近幾年中考試題我們就會發(fā)現(xiàn),測量電阻方法多種多樣,其應用的原理和計算方法也不盡相同,而電路圖的設計更是靈活多變,如果學生對該部分知識不加以總結、消化的話,就會在做題時容易出錯、造成不必要的丟分現(xiàn)象,因此電阻的測量看似簡單,實則在教學中常常是學生的弱點,在各種考試中通過對電阻的測量的考察也可以反映出學生對電學基本知識掌握的情況,另外命題者還在不斷的推陳出新,用不同的形式對學生進行考察。下面我們就對初中測量電阻的幾種常用方法進行一個簡單的總結,希望對同學們能有所幫助。
一、初中最基本的測電阻的方法
(1)伏安法測電阻
伏安法測電阻就是用一個電壓表和一個電流表來測待測電阻,因為電壓表也叫伏特表物理論文,電流表也叫安培表,因此,用電壓表和電流表測電阻的方法就叫伏安法測電阻。它的具體方法是:用電流表測量出通過待測電阻Rx的電流I,用電壓表測出待測電阻Rx兩端的電壓U,則可以根據歐姆定律的變形公式R=U/I求出待測電阻的阻值RX。最簡單的伏安法測電阻電路設計如圖1所示,
用圖1的方法雖然簡單,也能測出電阻,但是由于只能測一次,因此實驗誤差較大,為了使測量更準確,實驗時我們可以把圖1進行改進,在電路中加入滑動變阻器,增加滑動變阻器的目的是用滑動變阻器來調節(jié)待測電阻兩端的電壓,這樣我們就可以進行多次測量求出平均值以減小實驗誤差,改進后的電路設計如圖2所示雜志網。伏安法測電阻所遵循的測量原理是歐姆定律,在試驗中,滑動變阻器每改變一次位置,就要記一次對應的電壓表和電流表的示數(shù),計算一次待測電阻Rx的值。多次測量取平均值,一般測三次。
(2)伏阻法測電阻
伏阻法測電阻是指用電壓表和已知電阻R0測未知電阻Rx的方法。其原理是歐姆定律和串聯(lián)電路中的電流關系,如圖3就是伏歐法測電阻的電路圖,在圖3中,先把電壓表并聯(lián)接在已知電阻R0的兩端,記下此時電壓表的示數(shù)U1;然后再把電壓表并聯(lián)接在未知電阻Rx的兩端,記下此時電壓表的示數(shù)U2。根據串聯(lián)電路中電流處處相等以及歐姆定律的知識有:
I1=I2
即:U1/R0=U2/RX
所以:
另外,如果將單刀雙擲開關引入試題,伏阻法測電阻的電路還有圖4、圖5的接法,和圖3比較,圖4、圖5的電路設計操作簡單物理論文,比如,我們可以采用如圖5的電路圖。當開關擲向1時,電壓表測量的是R0兩端的電壓U0;當開關擲向2時,電壓表測量的是RX兩端的電壓Ux。故有:。同學們可以試一試按圖4計算出Rx的值。
(3)安阻法測電阻
安阻法測電阻是指用電流表和已知電阻R0測未知電阻Rx的方法。其原理是歐姆定律和并聯(lián)電路中的電壓關系,如圖6是安阻法測電阻的電路圖,在圖6中,我們先把電流表跟已知電阻R0串聯(lián),測出通過R0的電流I1;然后再把電流表跟未知電阻Rx串聯(lián),測出通過Rx的電流I2。然后根據并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等以及歐姆定律的知識有:
U0=UX
即:I1R0=I2RX
所以:
顯然,如果按圖6的方法試驗,我們就需要采用兩次接線,可能有的同學怕多次拆連麻煩的話,那我們還可以將單刀雙擲開關引入電路圖,這時我們可以采用如圖7的電路設計。當開關擲向1時,電壓表測量的是R0兩端的電流I0;當開關擲向2時,電壓表測量的是RX兩端的電流Ix雜志網。通過計算就有:。
以上三種測電阻的方法是最簡單的測電阻方法,也是必須掌握的方法,大家會嗎,除此以外,還有常用的易于學生理解的測電阻的常用方法嗎?當然還有:
二、特殊方法測電阻
(1)用電壓表和滑動變阻器測量待測電阻的阻值
或者
用電壓表和滑動變阻器測量待測電阻的阻值,我們也可以采取以下方法:
1.如圖8所示,當滑動變阻器的滑片滑至b端時,用電壓表測量出Rx兩端的電壓Ux,當滑動變阻器的滑片滑至a端時,用電壓表測量出電源的電壓U,根據串聯(lián)電路的電流關系以及分壓原理我們可以得到:。
2.如圖9所示,當滑動變阻器的滑片滑至b端時,用電壓表測量出電源的電壓U,當滑動變阻器的滑片滑至a端時物理論文,用電壓表測量出Rx兩端的電壓Ux,根據串聯(lián)電路的電流關系以及分壓原理我們可以得到:
(2)用電流表和滑動變阻器測量待測電阻的阻值
如圖10所示,當滑動變阻器的滑片滑至b端時,用電流表測量出Rx和R滑串聯(lián)時的電流I1,當滑動變阻器的滑片滑至a端時,用電流表測量出Rx單獨接入電路時的電流I2,因為電源電壓不變,可以得到:,故有:。
(3)用等效法測量電阻
如圖11所示電路就是用等效法測量電阻的一種實驗電路。其中Rx是待測電阻,R是電阻箱(其最大電阻值大于Rx)。其實驗步驟簡單操作如下:
把開關S閉向2,讀出電流表的數(shù)值I,再把S閉向1,調節(jié)電阻箱,使電流表的讀數(shù)仍為I不變,則讀出電阻箱的數(shù)值,即為待測電阻Rx的值。
物理教材中所闡述的內容主要是經典物理學的基礎知識,這些理論是建立在牛頓時空觀的基礎上,以力學、電磁學為重點。本文就電磁學部分的教學談談自己的觀點。
一、電磁學的知識體系
電磁運動是物質的一種基本運動形式。電磁學的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應用,其具體內容包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象、電磁輻射和電磁場等。為了便于研究,把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開處理,實際上,這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。透徹分析電磁學的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系,才能使孤立的、分散的教學變成系統(tǒng)化、結構化的教學。對此,應從以下三個方面來認真分析教材。
1.電磁學的兩種研究方式
整個電磁學的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行。只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質,培養(yǎng)學生的思維能力。
場是物質的相互作用的特殊方式。電磁學部分完全可用場的概念統(tǒng)一起來,靜電場、恒定電場、靜磁場、恒定磁場、電磁場等,組成一個關于場的體系。
“路”是“場”的一種特殊情況。物理教材以“路”為線的框架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等。
“場”和“路”之間存在著內在的聯(lián)系。麥克斯韋方程是電磁場的普遍規(guī)律,是以“場”為基礎的,“場”是電磁運動的實質,因此可以說“場”是實質,“路”是方法。
2.認識物理規(guī)律
規(guī)律體現(xiàn)在一系列物理基本概念、定律、原理以及它們的相互聯(lián)系中。
物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復觀察和多次實驗,掌握了充分可靠的事實之后,進行分析和比較,找出它們相互之間存在的關系,并把這些關系用定律的形式表達出來。物理定律的形成,也是在物理概念的基礎上進行的。
“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律。歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的,對金屬導電、電解液導電適用,但對氣體導電是不適用的。歐姆定律的運用有對應關系,電阻是電路的物理性質,適用于溫度不變時的金屬導體。
“磁場”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性,用研究電場的方法進行類比,可以較好地解決磁場和磁感應強度的概念。
“電磁感應”這一章,重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應定律和楞次定律。在這部分知識中,能的轉化和守恒定律是將各知識點串起來的主線。本章以電流、磁場為基礎,它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉化的重要方面,是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎。電磁感應的重點和核心是感應電動勢。運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎上結合電磁感應的理論和實踐,進一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場,對場的認識又上升了一步。麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規(guī)律,同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步。
3.通過電磁場所表現(xiàn)的物質屬性,使學生建立“世界是物質的”的觀點
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。大量實驗證明,在電荷的周圍存在電場,每個帶電粒子都被電場包圍著。電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用,運動電荷的周圍除了電場外還存在著磁場。磁體的周圍也存在著磁場,磁場也是一種客觀存在的物質。磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用??茖W實驗證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質的一種形態(tài)。
運動的電荷(電流)產生磁場,磁場對其它運動的電荷(電流)有磁場力的作用,所有磁現(xiàn)象都可以歸結為運動電荷(電流)之間是通過磁場而發(fā)生作用的。麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現(xiàn)象,得出結論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產生磁場。按照這個理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的,形成一個不可分割的統(tǒng)一場,這就是電磁場。電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波。轉貼于
從場的觀點來闡述路。電荷的定向運動形成電流,產生電流的條件有兩個:一是存在可自由移動的電荷;二是存在電場。導體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處。導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例,即導體中形成電流時,它的本身要形成電場又要提供自由電荷,當導體中電勢差不存在時,電流也隨之而終止。
二、以知識體系貫穿始終,使理論學習與技能訓練相融合
1.場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題。電場部分是學好電磁學的基礎和關鍵。電場強度、電勢、磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念。電場線、磁感應線是形象地描述場分布的一種手段。
物理教材中所闡述的內容主要是經典物理學的基礎知識,這些理論是建立在牛頓時空觀的基礎上,以力學、電磁學為重點。本文就電磁學部分的教學談談自己的觀點。
一、電磁學的知識體系
電磁運動是物質的一種基本運動形式。電磁學的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應用,其具體內容包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象、電磁輻射和電磁場等。為了便于研究,把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開處理,實際上,這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。透徹分析電磁學的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系,才能使孤立的、分散的教學變成系統(tǒng)化、結構化的教學。對此,應從以下三個方面來認真分析教材。
1.電磁學的兩種研究方式
整個電磁學的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行。只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質,培養(yǎng)學生的思維能力。
場是物質的相互作用的特殊方式。電磁學部分完全可用場的概念統(tǒng)一起來,靜電場、恒定電場、靜磁場、恒定磁場、電磁場等,組成一個關于場的體系。
“路”是“場”的一種特殊情況。物理教材以“路”為線的框架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等。
“場”和“路”之間存在著內在的聯(lián)系。麥克斯韋方程是電磁場的普遍規(guī)律,是以“場”為基礎的,“場”是電磁運動的實質,因此可以說“場”是實質,“路”是方法。
2.認識物理規(guī)律
規(guī)律體現(xiàn)在一系列物理基本概念、定律、原理以及它們的相互聯(lián)系中。
物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復觀察和多次實驗,掌握了充分可靠的事實之后,進行分析和比較,找出它們相互之間存在的關系,并把這些關系用定律的形式表達出來。物理定律的形成,也是在物理概念的基礎上進行的。
“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律。歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的,對金屬導電、電解液導電適用,但對氣體導電是不適用的。歐姆定律的運用有對應關系,電阻是電路的物理性質,適用于溫度不變時的金屬導體。
“磁場”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性,用研究電場的方法進行類比,可以較好地解決磁場和磁感應強度的概念。
“電磁感應”這一章,重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應定律和楞次定律。在這部分知識中,能的轉化和守恒定律是將各知識點串起來的主線。本章以電流、磁場為基礎,它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉化的重要方面,是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎。電磁感應的重點和核心是感應電動勢。運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎上結合電磁感應的理論和實踐,進一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場,對場的認識又上升了一步。麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規(guī)律,同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步。
3.通過電磁場所表現(xiàn)的物質屬性,使學生建立“世界是物質的”的觀點
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。大量實驗證明,在電荷的周圍存在電場,每個帶電粒子都被電場包圍著。電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用,運動電荷的周圍除了電場外還存在著磁場。磁體的周圍也存在著磁場,磁場也是一種客觀存在的物質。磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用。科學實驗證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質的一種形態(tài)。
運動的電荷(電流)產生磁場,磁場對其它運動的電荷(電流)有磁場力的作用,所有磁現(xiàn)象都可以歸結為運動電荷(電流)之間是通過磁場而發(fā)生作用的。麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現(xiàn)象,得出結論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產生磁場。按照這個理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的,形成一個不可分割的統(tǒng)一場,這就是電磁場。電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波。轉從場的觀點來闡述路。電荷的定向運動形成電流,產生電流的條件有兩個:一是存在可自由移動的電荷;二是存在電場。導體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處。導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例,即導體中形成電流時,它的本身要形成電場又要提供自由電荷,當導體中電勢差不存在時,電流也隨之而終止。
二、以知識體系貫穿始終,使理論學習與技能訓練相融合
1.場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題。電場部分是學好電磁學的基礎和關鍵。電場強度、電勢、磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念。電場線、磁感應線是形象地描述場分布的一種手段。
1.1 實驗原理
U=E-Ir。
1.2 電路設計
伏安法電路設計一般如圖1(a)所示。
1.3 數(shù)據處理
改變R的值,測出多組U、I值,作出U-I圖線,如圖1(b)所示。圖線與U軸交點的縱坐標即為電源電動勢E的大小,電源內阻r為圖線斜率的相反數(shù)。
例1:某研究性學習小組利用伏安法測定某一電池組的電動勢和內阻,實驗原理如圖2(a)所示,其中,虛線框內為用靈敏電流計G改裝的電流表A,V為標準電壓表,E為待測電池組,S為開關,R為滑動變阻器,R0是標稱值為4.0 Ω的定值電阻。
(1)已知靈敏電流計G的滿偏電流Ig=100 μA、內阻rg=2.0 kΩ,若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA,并聯(lián)一只______Ω(保留一位小數(shù))的定值電阻R1。
(2)根據圖2中實驗原理圖,用筆畫線代替導線將圖2(b)連接成完整電路。
(3)某次實驗的數(shù)據如下,見表1:該小組借鑒“研究勻變速直線運動”實驗中計算加速度的方法(逐差法),計算出電池組的內阻r=_________ Ω(保留兩位小數(shù));為減小偶然誤差,逐差法在數(shù)據處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點是_________ 。
(4)該小組在前面實驗的基礎上,為探究圖2(a)所示的電路中各元器件的識記阻值對測量結果的影響,用一已知電動勢和內阻的標準電池組通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn):電動勢的測量值與已知值幾乎相同,但內阻的測量值總是偏大。若測量過程無誤,則內阻測量值總是偏大的原因是___________ 。(填選項前的字母)
A.電壓表內阻的影響
B.滑動變阻器的最大阻值偏小
C.R1的識記阻值比計算值偏小
D.R0的識記阻值比標稱值偏大
解析:(1)改裝電流表擴大量程I=Ig+IgrgR1,則R1=IgrgI-Ig=1.0 Ω。
(2)連接圖如圖3所示。
(3)電流表相鄰兩次讀數(shù)之差為ΔI=20 mA,r+R0=-(U5+U6+U7+U8)-(U1+U2+U3+U4)16ΔI=5.66 Ω,可得r=1.66 Ω。這樣做的優(yōu)點是可以充分利用每一組數(shù)據。
(4)由題給出“用一已知電動勢和內阻的標準電池組通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn):電動勢的測量值與已知值幾乎相同”,這說明電壓表內阻很大,其分流作用很小可以忽略不計。如果電壓表的分流作用不可忽略,這會導致電源電動勢與內阻的測量值均偏小,故A選項錯誤;滑動變阻器的作用是調節(jié)電路中總電阻的變化,不會對實驗測量帶來誤差,B選項錯誤;R1實際值偏小,計算值偏大,會導致計算電流時電流值偏小。設與靈敏電流計G并聯(lián)的電阻的計算值為R1,實際值為R1′(R1′
點評:本題中安培表由電流計G與電阻R1并聯(lián)改裝而成。當被測電源的內阻較小時,可用一個已知阻值的定值電阻R0與電源串聯(lián)以保護電源。本題對實驗數(shù)據的處理采用了“逐差法”,體現(xiàn)出知識的遷移能力與應用能力。該題第(4)問關于實驗誤差的分析是本題的一個難點,在以上的求解中采用U-I圖像進行誤差分析,有效地突破了這個難點。
2 伏伏法
在無電流表時,可用一只電壓表測電源路端電壓,用兩只電壓表的示數(shù)差與一定值電阻來測電流,作U1-U2圖像。
例2:某同學用如圖5所示的電路測量電動勢和內電阻。電源電動勢約為3 V,內阻為幾歐姆;兩只直流電壓表V1、V2,量程均為0~3 V,內阻約為3 kΩ;定值電阻R0=5 Ω;滑動變阻器R的最大阻值為50 Ω。實驗中移動滑動變阻器觸頭,讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據U1、U2,描繪出U1-U2圖像,如圖6所示,圖中直線斜率為k,與橫軸的截距為a,則電源的電動勢E=___________,內阻r=___________(用k、a、R0表示)。
解析:某次實驗中兩電壓表V1和V2的示數(shù)分別為U1、U2,由閉合電路的歐姆定律有:
U2=E-U2-U1R0r
變形得:U1=-ER0r+R0+rrU2
例如,在《歐姆定律的應用》一節(jié)的教學中,一般教師首先出示一只2.5V/0.2A的小燈泡,然后提問:“要讓這只燈泡正常工作,至少需要幾節(jié)干電池?應將這只燈泡如何連接到這個電源上才能正常發(fā)光?與它串聯(lián)的電阻應該是多大?”接著就問學生桌上的器材是否符合要求,怎樣才能知道。學生結合前一節(jié)《歐姆定律》的學習,很容易想到根據歐姆定律的變形式R=U/I,從而設計出實驗并進行實施。這樣的任務太過直白,會讓學生感覺是在應付考試,從而產生反感情緒,小組成員間的合作學習就會流于形式,表面看來熱熱鬧鬧,其實多數(shù)小組成員根本沒有投入到學習中。這樣的小組合作就會有形而無實,課堂效率也就更不用說了。如果我們將這個任務設計成:你能否利用桌子上規(guī)格為4.28Ω/m的漆包錳銅合金絲,制成一個符合要求的定值電阻?這就一改傳統(tǒng)教學中應試式的解題和實驗,變成一個新穎而具有一定挑戰(zhàn)性的任務,學生的積極性和求知欲就會被調動起來,小組成員就會運用所學的知識和技能,為完成任務而通力合作。接著,教師又拋出問題:“你制作的定值電阻真的能讓小燈泡發(fā)光嗎?它的電阻真的是2.5Ω嗎?”這時,學生的積極性被充分調動起來,求知欲也被激發(fā)出來了,況且這又是他們自己制作的電阻,因此讓他們去測電阻的阻值,他們不但不反感,反而會為了證明他們的能力而立即進行實驗,每個小組成員作為主人當然會全身心地投入。
二、項目實施,是組織小組合作學習的紐帶
項目學習就是探究性學習,或者說是體驗式學習,其宗旨就是讓學生通過更多的實踐獲得知識和樂趣,使學習成為學生的自主行為。如果把項目比成一項工程的話,那么為了完成這個工程,大家就會想盡一切辦法來解決這個工程中需要解決的問題。同樣,為了順利地完成項目任務,小組成員能緊緊地團結在一起,齊心協(xié)力地解決項目實施過程中遇到的問題。
例如,為了完成制作2.5Ω的定值電阻,如果僅僅依靠小組中的個別同學,那是很難完美地完成任務的。首先要通過計算求得2.5Ω的電阻應該截取多長規(guī)格為4.28Ω/m的漆包錳銅合金絲?其次,截下的錳銅合金絲怎樣處理才更加美觀?再次,制作成的定值電阻怎樣才能更加方便而準確地接入電路?在項目實施的過程中,每個小組為了在較短的時間內高質量地完成任務,小組成員勢必要圍繞遇到的問題多交流、多討論、多合作,因此各小組成員就會緊緊圍繞任務,緊密地聯(lián)系在一起。
當然,在項目實施過程中,每個小組解決問題的能力和動手能力不同,肯定會出現(xiàn)有的小組進展比較順利,而有的小組進展比較慢,甚至開始有一段時間沒有進展等情況,這時教師一定要耐得住性子,要充分信任學生。只有經過小組成員間的共同合作而完成的作品才會使學生收獲成功的喜悅,也只有經過他們自己的思考和實踐獲取的知識,才是他們真正掌握的知識。