歐姆定律適用條件大全11篇

時間:2023-07-27 16:06:28

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篇(1)

關鍵詞:物理選修3-1;焦耳定律;歐姆定律;純電阻電路

人民教育出版社普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1課本對焦耳定律的引入過程如下:

電流通過白熾燈、電爐等電熱元件做功時,電能全部轉化為導體的內能,電流在這段電路中做的功W等于這段電路發出的熱量Q,即

Q=W=UIt

由歐姆定律

U=IR

代入上式后可得熱量Q的表達式

Q=I2Rt

即電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的電阻及通電時間成正比,這個關系最初是焦耳用實驗直接得到的,我們把它叫做焦耳定律。

這里用公式推導的方式得出了焦耳定律的公式和內容,筆者認為不太恰當,理由如下:

第一,焦耳定律是焦耳通過大量實驗總結出來的規律,科學實驗是自然規律最直接的反映,科學理論正確與否必須接受實驗的檢驗,正如課本上所說焦耳定律是焦耳用實驗直接得到的,焦耳定律本身就是一個實驗規律,這是焦耳通過大量實驗總結得到并經過無數次實驗驗證了的實驗結論,我們不應該淡化科學實驗在焦耳定律建立過程中所起的巨大作用,公式推導的方式掩蓋了焦耳定律的真實面目。

第二,這里Q=W應用了能量轉化與守恒定律來推導焦耳定律,而實際情況是焦耳本人是在得出焦耳定律后,又進行了長期的、大量的、精確的科學實驗,在大量實驗事實面前焦耳提出了能量轉化和守恒定律.并且電流通過導體時所做的電功和導體發出的電熱相等是焦耳得出能量轉化與守恒定律的重要實驗基礎.由此看來,用能量轉化和守恒定律來推導焦耳定律是不符合科學發展的實際歷程的。

第三,上述推導過程用到了歐姆定律,歐姆定律的表達式應該為[I=UR],不應該用U=IR,另外,歐姆定律是只能在純電阻電路中才適用的規律,用歐姆定律來推導焦耳定律會使學生認為焦耳定律也只適用于純電阻電路,對電動機等非純電阻元件求電熱不適用的錯誤認識.學生一旦建立這樣的錯誤認識再來糾正是比較困難的.

基于以上考慮,筆者認為引入焦耳定律的過程可以做一些調整.建議設計“電流通過電學元件時產生的電熱與誰有關?”的探究實驗(或者介紹焦耳所做的實驗).通過探究實驗得出Q=I2Rt,即焦耳定律.然后結合能量轉化與守恒定律在純電阻電路中電流做功全部轉化為電熱W=Q,即UIt=I2Rt,可以得到[I=UR]。由此可見歐姆定律是能量轉化與守恒定律在純電阻電路中的具體反映和內在要求.

這樣設計的好處是還原了人們認識自然規律的實際歷程,體現出了科學實驗在科學理論建立過程中的巨大作用,使人們認識到焦耳定律是一條實驗規律,物理學科是一門實驗科學,能真實反映自然規律.通過探究實驗的設計我們可以引導學生像科W家那樣設計實驗方案,探究、總結得出規律,使學生在實驗中體會科學實驗對自然科學的重要意義,也能使學生獲得科學研究的方法.

篇(2)

歐姆定律是高中物理電學部分的核心內容,也是高考的重難點內容,同時歐姆定律掌握的好壞會直接影響我們的考試成績,因此要多用時間將這塊知識進行鞏固,以取得更高的分數。

1在歐姆定律的學習中常遇到的問題

1.1歐姆定律的使用范圍問題

在電路的實驗過程中,我會出現忽略導線,電子元件與電源自身的電阻,將整個電路視為純電阻電路的問題。而歐姆定律通常只適用于導電金屬和導電液體,對于氣體、半導體、超導體等特殊電路元器件不適用,但我們知道,白熾燈泡的燈絲是金屬材料鎢制成的,也就是說線性材料鎢制成的燈絲應是線性元件,但實踐告訴我們燈絲顯然不是線性元件,因此這里的表述就不正確,本人為了弄清這里的問題,向老師進行了請教并查閱了相關資料,許多資料上說歐姆定律的應用有“同時性”與“歐姆定律不適用于非線性元件,但對于各狀態下是適合的”。但我自身總覺得這樣的解釋難以接受,有牽強之意,即個人理解為既然各個狀態下都是適合的,那就是適合整個過程。

1.2線性元件的存在問題

通過物理學習我們會發現材料的電阻率ρ會隨其它因素的變化而變化(如溫度),從而導致導體的電阻實際上不可能是穩定不變的,也就是說理想的線性元件并不存在。而在實際問題中,當通電導體的電阻隨工作條件變化很小時,可以近似看作線性元件,但這也是在電壓變化范圍較小的情況下才成立,例如常用的炭膜定值電阻,其額定電流一般較小,功率變化范圍較小。

1.3電流,電壓與電阻使用的問題

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,也是我最容易混淆的內容。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,而電流、電壓、電阻的概念是基本的電學測量儀器,另外,歐姆定律只是用來研究電路內部系統,不包括電源內部的電阻、電流等,在學習歐姆定律的過程中,電流表、電壓表、導線等電子元器件的影響常常是不考慮在內的,而對于歐姆定律的公式I=UR,I、U、R這三個物理量,則要求必須是在同一電路系統中,且是同一時刻的數值。

2歐姆定律學習中需要掌握的內容

本人在基于電學的基礎之上,通過對歐姆定律的解題方式進行分析,個人認為我們需掌握以下內容:了解產生電流的條件;理解電流的概念和定義式I=q/t,并能進行相關的計算;熟練掌握歐姆定律的表達式I=U/R,明確歐姆定律的適用條件范圍,并能用歐姆定律解決相關的電路問題;知道什么是導體的伏安特性,什么是線性元件與非線性元件;知道電阻的定義和定義式R=U/I;能綜合運用歐姆定律分析、計算實際問題;需要進行實驗、設計實驗,能根據實驗分析、計算、統計物理規律,并能運用公式法和圖像法相結合的方法解決問題。

3歐姆定律的解題思路及技巧

3.1加深對歐姆定律內容的理解

在歐姆定律例題分析中,我們比較常見的問題是多個變量的問題,以我自身為例,由于物理理解水平有限,且電壓、電流、電阻的概念比較抽象,所以學習難度較大,但我通過相關教學短片的學習,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”的方式,明白了電阻是導體自身的特有屬性,其大小是受溫度、導體的材料、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,并且明白了電阻不會隨著電流或者電壓的大小改變而改變。同時我們每一個人都知道對于不同的習題,解決步驟都是不相同的,雖同一問題會有不同的解題方法,但總是離不開歐姆定律這個框架。因此對于一些與電學有關的知識,我一般會利用歐姆定律解決電生磁現象與電功率計算問題。例如:某人做驗時把兩盞電燈串聯起來,燈絲電阻分別為R1=30Ω,R2=24Ω,電流表的讀數為0.2A,那么加在R1和R2兩端的電壓各是多少?我可以根據兩燈串聯這一關建條件,與U=IR得出:U1=IR1=0.2A×30Ω=6V,U2=IR2=0.2A×24Ω=4.8V,故R1和R2兩端電壓分別為6V、4.8V的結論。

3.2利用電路圖進行進行計算

在解有關歐姆定律的題時,以前直接把不同導體上的電流、電壓和電阻代入表達式I=U/R及導出式U=IR和R=U/I進行計算,并把同一導體不同時刻、不同情況下的電流、電壓和電阻都代入歐姆定律的表達式及導出式進行計算,因此經常混淆,不便于分析問題。通過后期老師給予我的建議,在解題前我都會先根據題意畫出電路圖,并在圖上標明已知量、數值和未知量的符號,明確需分析的是哪一部分電路,這部分電路的連接方式是串聯還是并聯,以抓住電流、電壓、電阻在串聯、并聯電路中的特征進行解題。同時,我還會注意開關通斷引起電路結構的變化情況,并且回給“同一段電路”同一時刻的I、U、R加上同一種腳標,其中需注意單位的統一與電流表、電壓表在電路中的連接情況,以及滑動變阻器滑片移動時電流、電壓、電阻的變化情況。

3.3利用電阻進行知識拓展

本著從易到難的原則,我們可從一個電阻的問題進行計算,再擴展到兩個電阻、三個電阻,逐漸拓寬我們的思路,讓自己找到學習的目標以及方法。比如遇到當定值電阻接在電源兩端后電壓由U1變為U2,電路中的電流由I1增大到I2,這個定值電阻是多少的問題時,我們可利用歐姆定律的概念ΔU=ΔI?R得到電阻的值,而當難度增加由一個電阻變為兩個電阻時,定值電阻與滑動變阻器串聯在電壓恒定的電源兩端,電壓表V1的變化量為ΔU1,電壓表V2的變化量為ΔU2,電流表的示數為ΔI,在這樣的問題上可將變化的問題轉化為固定的關系之間的數值,就可簡化許多變量問題的計算。當變量變為三個電阻時難度會進一步的增大,我起初認為這是一項不可能完成的任務,所以放棄了這類題,而在經過詢問成績優秀的同學時,才知道可將三個電阻盡量化為兩個電阻,通過電壓表與電流表的位置將電阻進行合并,以此簡化題目。

4總結

簡言之,歐姆定律是物理教材中最為重要的電學定律之一,是電學內容的重要知識,也是我們學習電磁學最基礎的知識。當然,對于歐姆定律的學習與解題方法,自然不止以上所述方法,因而在具體的學習中,我們要立足于自身實際學習情況來進行方法的選取,突破重難點知識,以找到更好的解題思路。

參考文獻:

篇(3)

(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。

篇(4)

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.

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.

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.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.

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.

篇(5)

電流通過純電阻與非純電阻時的能量轉化關系,是高中物理直流電路部分的重點知識,但由于很多同學不能夠正確區分純電阻與非純電阻,導致很多問題的分析出現問題,本人結合教學過程中的實際情況,以電動機為例,較好的解決了純電阻與非純電阻中應用中的區別與聯系。

一、設計的幾個實驗分析:

當電流通過電動機的過程中,消耗電能,同時會產生其他形式的能,這個能量轉化的過程就是電流做功的過程,即電功W=IUt。而電流通過線圈時會產生焦耳熱,Q=I2Rt,那么,Q與W相等嗎?

解決方案:假設Q=W,將推導出I=U/R,即歐姆定律,而歐姆定律是有它的適用條件的。

分析:歐姆定律有它的適用條件,電流消耗的電能全部轉化為內能,此時電功等于電熱。所以,歐姆定律適用的電路叫做純電阻電路;歐姆定律不適用的電路叫做非純電阻電路。

實驗1:探究電動機在不轉動的狀態下,電壓、電流和電阻的關系有何特點。

實驗2:探究電動機在轉動的狀態下,電壓、電流和電阻的關系有何特點。

通過具體的實驗讓學生清晰的辨別純電阻電路與非純電阻電路。

實驗3:進一步探究電動機在不轉動的狀態下,電壓、電流和熱功率、總功率的關系。

實驗結論:電流通過純電阻時,熱功率在總功率中所占比值很高。在誤差允許的情況下,純電阻電路產生的電熱近似等于消耗的電功,即W=Q.

實驗4:進一步探究電動機在轉動的狀態下,電壓、電流和熱功率、總功率的關系。

實驗結論:電流通過非純電阻時,熱功率在總功率中所占比值較小。從能量守恒的角度去考慮,W=Q+E,即電動機消耗的電能等于產生的熱量及產生的機械能的總和。

二、大思路

含電動機的電路由于涉及電能轉化為機械能,電動機正常工作的電壓電流關系不再滿足,我們需要從能量守恒的角度去研究。

電動機正常工作時的輸入功率(即電動機消耗的總功率)一部分轉化為電熱,一部分轉化為機械能輸出。根據能量守恒:

P輸入+P熱=P輸出

1.求電動機兩端的電壓U

2.求流過電動機的電流I

3.求電動機的內阻r

4.求電動機輸入功率P輸入,用電功率公式P=IU計算

5.求電動機內阻消耗的電熱功率P熱,根據焦耳定律求出P熱=I2r

注意:4、5中的兩個公式不能使用純電阻電路中的其他變形。

6求出P輸入、P熱之后,不難求出P輸出

舉一反三,如果已知P輸入、P熱、P輸出中的任意兩個,則另一個可以通過解能量守恒方程求出。

三、例題分析:

例:一臺電風扇,內阻為20Ω,接上220V電壓后,消耗功率66W,問:

(1)電風扇正常工作時通過電動機的電流是多少?

(2)電風扇正常工作時轉化為機械能的功率是多少?轉化為內能的功率是多少?電動機的效率是多少?

(3)如果接上電源后,電風扇的風葉被卡住,不能轉動,這時通過電動機的電流,以及電動機消耗的電功率和發熱功率是多少?

分析(1)因為P入=IU

所以I=PUA=0.3A

(2)電風扇正常工作時轉化為內能的功率

P內=I2R=0.32×20W=1.8W

電風扇正常工作時轉化為機械能的功率

P機=P入-P內=66W-1.8W=64.2W

電風扇正常工作時的效率

η=64.266×100%=97.3%

(3)電風扇風葉被卡住后電動機不轉時可視為純電阻,通過電風扇的電流

I=UR=22020A=11A

電動機消耗的電功率

P=IU=11×220W=2420W

電動機發熱功率

篇(6)

嚴格地說,萬有引力定律的公式只適用于計算質點間的相互作用。質點本身就是一個理想化的模型,當兩個物體間的距離比物體本身大得多時,可以認為是質點。認為當r0時,F∞的錯誤原因就在于實際情況中根本不可能出現r=0的情況,也就是說,在r0時,有質量的物體也就不能再看成質點了。

對于萬有引力定律的適用還可以有下面兩種情況:一是當兩物體距離很近時,如果質量都是分布均勻的球體,此時r應是兩球體球心間的距離,二者間距離最小也是在它們接觸時,r為兩球半徑之和,而不是0。二是若為一均勻球體與球外一質點的萬有引力也可用此公式,式中r是球心到質點的距離,此距離最小是球的半徑,也不是0。

(2)對于庫侖定律公式:F=KQ1Q1/r2僅適用于真空中(空氣中近似成立)的兩個點電荷間的相互作用,在理解庫侖定律時,常有同學認為:r0時,得出庫侖力F∞。

從數學的角度分析,這是正確的結論,但從物理學的角度分析,這一結論是錯誤的,錯誤的原因和對萬有引力錯誤認識是類似的,原因在于當r0時,兩電荷已經失去了點電荷成立的條件,何況實際電荷都有一定的大小,根本不會出現r=0的情況,也就是說,在r0時電荷已經不能再看成點電荷了,違背了庫侖定律的適用條件(真空、點電荷),不能再運用庫侖定律計算兩電荷間的相互作用了。

(3)對于閉合電路歐姆定律,根據歐姆定律及串、并聯電路的性質來分析電路中某一電阻變化而引起的整個電路中各部分電學量的變化情況,在分析這一動態電路的基本方法中,可以用極限方法。極限法:因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論。

先用兩個例題來分析:

例1 如右圖所示電路中,已知電源電動勢E=3V,內電阻r=1Ω,R1=2Ω,滑動變阻器R的阻值可連續增大,求:當R多大時,R1將消耗的功率最大,且為多少?

解析 由P=I2R知,對于R1消耗的功率

P1=I2R1當I最大時,P1最大,要使I最大則由I=E/(r+R1+R)可知應使R=0,當R=0時R1將消耗的功率最大:Pm= R1E2/(r+ R1)2 =2W

例2 分析閉合電路路端電壓與電流關系:U=E-Ir ;I=E/(r+R)。(E、r不變)

用極限法來分析是很容易理解的。

篇(7)

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

篇(8)

結合以往教學實踐經驗整理論述,發現有關初中階段物理課程內的電功率教學難點,始終限定在電路結構分析和計算公式靈活選取層面。事實上,大多數初中生對于歐姆定律可以說是耳濡目染,相關性計算操作訓練也基本上能夠駕輕就熟。因此,后續的挑戰任務內容,便是針對電功率計算過程中的公式科學化選取規則,加以細致化驗證論證,并快速將內部訣竅傾數灌輸到學生思維體系架構之中。相信長此以往,對于初中生群體物理知識結構細致化修繕和今后升學壓力輕松克制,能夠發揮前所未有的鞏固效果。

一、初中階段物理電功率知識教學難點特征的客觀論述

首先,知識結構機理綜合性顯著。需要學生靈活運用以往熟練掌握的歐姆定律、串并聯規則,以及力學知識內容,進行相關性數據定量化計算驗證。

其次,與生活實際狀況聯系過于縝密。在初中階段研習電功率知識,必然會接連引入各類電功率概念機理、實際測量等探究性任務,確保學生在特定情境感染下,自主強化自身動手操作潛質,并在今后善于發現并解決生活中一切和物理電功率知識相關的問題。在如今發達的社會生活領域中,我們經常會接觸各類電器,雖然說大部分初中生尚未掌握內部核心工作原理,但是透過相關題型的計算過后,就可以大致了解透徹。由此看來,不管是透過課程規范要求角度,或是物理知識生活化應用角度界定,電功率知識點始終發揮著高效的傳輸引導功效。

二、新時代背景下我國初中物理電功率知識點合理教學策略內容的細致化解析

1.課堂教學理念的全面改良設計

其強調的是,初中物理教師在正式引入電功率知識環節中,需要在課堂內部主動創設一類生活化感知情境,借此吸納學生關注意識,令其愿意參考各類知識內容,并進行實驗方案綜合性猜想設計,方便教師進行審核和改正。在整個教學流程中,教師始終被認定是學生的引導、合作角色,一旦初中生思維出現任何瓶頸限制危機,教師必須在第一時間范圍內洞察并賦予精確化點撥。也就是說,教師的核心動機,在于鼓勵學生自主性探索電功率知識運算規律,同時聯系熟悉的生活情景進行實驗操作,令其建立應有的物理科學探索精神。

2.建立起明確的電功率知識教學引導指標

首先,作為專業化初中物理教師,在進行電功率知識傳授期間,需要同時關注個體情感價值觀熏陶實效,提倡現場學習交流模式的多樣化表現特征,真正令學生透過生活掌握各類物理知識,同時做好今后應對社會各項職業挑戰的準備工作。

其次,督促初中生盡快地熟練掌握電功率相關計算公式的應用規則。事實上,任何公式都存在專屬的適用規則,只要確保初中生能夠將這方面細節了解透徹,就能盡量規避日后解題過程中公式錯用問題。有關這部分公式類型具體表現為:

(1)原始公式。電功率的定義式P=W/t,適合于任何電路;經驗式P=UI和W=UIt,適合于任何電路;焦耳定律Q=I2Rt,適合于任何電路;經驗式W=UIt,適合于任何電路。

(2)推導公式。結合歐姆定律I=U/R及其變形公式U=IR和R=U/I來推導。因此,適用條件應該和歐姆定律相同――只適用于純電阻電路。如,推導公式P=I2R和W=I2Rt,只適合于純電阻電路;推導公式P=U2/R,W=U2t/R,只適合于純電阻電路。

(3)關系式。根據電路和不同材料的特點,得到的關系式W=Q,只適合于純電阻電路。其中W是電流流過導體所做的功,Q是電流流過導體產生的熱;另外P=P1+P2+…+Pn,適合于任何電路。

(4)比例式。主要是透過串并聯電路的特點和公式的合并特征,形成的一種與串并聯相關的推導式。如并聯電路中電功率與電流、電阻的關系:P1∶P2=I∶I=R∶R,證明在并聯電路中,電功率之比等于它們所對應的電流之比、等于它們所對應電阻的反比。

篇(9)

師:在直流電路中我們知道,歐姆定律只適用于純電阻電路,對于還有電動機的非純電阻電路并不適用,這是為什么呢?

生:對純電阻電路來講電功等于電熱,而非純電阻電路電功并沒有全部轉化成電熱還有一部分轉為為機械能.

師:很好,以前我們從能量轉化的角度分析了其中的原因,今天換一個角度,能不能從電壓的角度直接來分析歐姆定律為什么對非純電阻不成立呢?

設計意圖加入設問學生會積極聽課,激發了學生的學習興趣.

2“反電動勢”概念的生成

分析直流電動機的工作過程,直流電動機通電后線圈在磁場中因受安培力產生動力矩而轉動,線圈在磁場中轉動切割磁感線產生感應電動勢,從而產生感應電流,由右手定則判斷發現感應電流的方向與原電流方向相反,所以線圈轉動產生的感應電動勢具有削弱原電源電動勢的作用,我們把這個電動勢稱為“反電動勢”.

3“反電動勢”概念的升華

最后利用所學習的新概念“反電動勢”來分析課前提出的問題.

若直流電動機線圈電阻設為R,電動機兩端所加電壓為U(圖1),電動機工作時產生反電動勢為E反抵消一部分電源電動勢,剩余的電壓才降在線圈的內阻上.設閉合回路中流過電動機的電流為I,則

I=U-E反R(1)

或者U=IR+E反(2)

所以電路中的由歐姆定律計算的電流I=UR不再成立.

這樣學生不僅深刻理解反“電動勢”的作用,而且對非純電阻電路有了新的認識和領悟,實現了知識的遷移和升華.

設計意圖課堂首尾呼應來解決上課時概念提出時的問題.

另外若(2)式兩邊都乘以電流I就得到:IU=I2R+E反I,式中UI為提供給電動機的功率,叫做電動機的輸入功率,I2R是電動機線圈發熱消耗掉的熱功率,E反I是轉變為機械能的功率,即電動機的輸出功率.這恰好與我們前面所學習的內容相對應,學生由此會對非純電阻的本質理解印象深刻.

4歸納總結

①電動機只有在轉動時才會出現反電動勢(線圈轉動切割磁感線產生感應電動勢);

②線圈轉動切割磁感線產生的感應電動勢方向與電動機的電源電動勢方向一定相反,所以稱為反電動勢;

③有了反電動勢電動機才可能把電能轉化為機械能,它輸出的機械能功率P=E反I;

④電動機工作時兩端電壓為U=E反+Ir(r是電動機線圈的電阻),電動機的總功率為P=UI,發熱功率為P熱=I2r,正常情況下E反Ir,電動機啟動時或者因負荷過大停止轉動,則I=U/r,線圈中電流就會很大,可能燒毀電動機線圈.

應用遷移如圖2所示,有一個提升重物用的直流電動機,電阻為r=0.6 Ω,電路中的固定電阻R=10 Ω,電路兩端的電壓U=160 V,理想電壓表的示數U′=110 V,則通過電動機的電流是多少,電動機產生的反電動勢多大?電動機的機械功率是多少?

分析求電動機流過的電流不能直接應用歐姆定律,對電動機U′=E反+Ir,由于反電動勢未知,所以間接求解,由于電動機和電阻串聯則電流相等(條件理想電壓表)

解I=U-U′R=160-11010 A=5 A,

由U′=E反+Ir,

E反=U′-Ir=(110-5×0.6) V=107 V,

機械能功率P機械=E反I=107 V×5 A=535 W.

篇(10)

在中學電學知識中,電路問題是其中的核心內容之一。準確把握電路問題的處理方法,既是強化恒定電流復習的關鍵所在,又是提高電學知識綜合應用能力的重要途徑。本文就十大電路的分析方法作探討。

1.有線性電阻的電路

線性電阻是指電阻阻值不隨通過它的電流變化而變化的用電器。求解由線性電阻組成的電路問題,關鍵是弄清線性電阻的串、并聯情況,注意有效進行電路等效簡化,靈活應用閉合電路的歐姆定律和串并聯電路的特點。

2.有非線性電阻的電路

非線性電阻是指電阻阻值不穩定,隨著通過的電流的變化而變化的用電器,如“小燈泡”、“半導體二極管”等。求解含有非線性電阻的電路問題,關鍵是確定非線性電阻兩端的電壓和通過的電流大小的實際值。一般方法是作出非線性電阻的伏安特性曲線和除了非線性電阻外其余部分電路的伏安特性曲線,兩條曲線的交點即為非線性電阻兩端的實際電壓U和通過的電流I。

3.動態電路

動態電路是指電路中因某個電阻阻值的變化、或者電路中開關的閉合與斷開等因素,引起電路中電流、電壓的變化的電路。求解此類問題的基本思路:從引起阻值變化的這部分電路入手,由電阻的串、并聯特點判斷總電阻R的變化情況,再由閉合電路的歐姆定律判斷I和U的變化情況,最后由部分電路歐姆定律確定各部分電路的相關物理量的變化情況。

4.有電動機的電路

電動機是非純電阻性用電器,它消耗的電能,一部分轉化為機械能,另一部分轉化為熱能。在高中階段,含有電動機的電路,歐姆定律不適用,一般選用能量守恒定律解題。

5.有電容器的電路

在恒定電路中,當電容器處于充電、放電狀態時,電路處于不穩定狀態。當電容器充、放電結束后,電路趨于穩定,此時,電容器相當于一個電阻無窮大的電路元件,與電容器串聯的電路處于斷路狀態。求解含有電容器的電路問題,關鍵在于弄清電路結構,準確確定電容器兩極板間的電壓,有時還要分析電容器兩極板極性的變化。

6.有故障的電路

電路故障主要有斷路和短路兩種。有故障的電路分析方法有電表檢測法和假設分析法。

電表檢測法一般使用電壓表檢測:(1)斷路故障檢測法。先用電壓表與電源并聯,若有電壓,再依次與某電路(或某用電器)并聯;當電壓表指針偏轉時,則這部分電路(或該用電器)發生斷路。(2)短路故障檢測法。先用電壓表與電源并聯,若有電壓,再依次與某電路(或某用電器)并聯;當電壓表示數為零時,則這部分電路(或該用電器)發生短路。

假設分析法。通過對某電路(或某用電器)假設發生斷路或短路故障,依據電路知識,結合電路結構,分析和判斷可能出現的情況,對照題設條件確定可能發生的故障。

7.與電磁感應相聯系的電路

在磁場中做切割磁感線運動的導體或磁通量發生變化的回路會產生感應電動勢,將這部分導體或回路等效為電源,再與其他的電阻構成閉合電路,即為與電磁感應相聯系的電路。求解這類與電磁感應相聯系的電路問題,關鍵要明確哪部分是等效電源,明確電路的連接情況,然后熟練應用法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律等規律求解。

8.與電場相聯系的電路

與電場相聯系的電路一般通過電路中接平行板電容器、帶電的電容器會產生電場、帶電粒子在電場中運動等聯系起來。求解這類問題的關鍵是弄清電容器兩端的電壓與電路中哪部分電路或哪個電阻兩端的電壓相等,再注意熟練應用閉合電路的歐姆定律和動力學規律。

9.與磁場相聯系的電路

與磁場相聯系的電路一般涉及平行板電容器,通過在平行板電容器中加上磁場,從而將磁場與電路聯系起來。求解這類問題的關鍵是弄清帶電粒子在電容器內的磁場和電場中的運動情況,弄清電容器兩端的電壓與哪部分電路兩端的電壓相等,再靈活選用有關電路、電場和磁場的知識求解。

篇(11)

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]10054634(2016)06008304自主學習指學生在教師的指導下,通過能動的創造性學習活動,實現自主性發展。教師的科學指導是前提條件和主導,學生是教育和學習的主體。在這種以學生為核心的教學模式中,學生構建自己的理解觀點,這屬于構建主義。這種學習模式主要可以改變知識的傳授方式,強調形成積極主動的學習態度,使獲得知識與技能的過程成為學會學習的歷程。

在歐美的大學教育體制中,有關自主學習的教學方法和教學手段應用得相當普遍[1]。許多課程的相關知識內容,教師在課堂上給出了相應的參考書目,學生需要自行閱讀大量的參考資料。歐美國家中,自主學習已經成為傳統的教學手段,所以有比較完善的自主學習體系。現階段我國大學提倡素質教育和創新教育,在應用自主學習教學手段與提高學生綜合能力方面,還有許多工作要做。在基礎課程的教學過程中,教師需通過創建系統的自主學習體系,破解課程學習中遇到的教學問題,提高大學生的學術和技能素質,這既是新的挑戰,又是新的機遇。

當前,我國的大學教學體系中,電工與子技術是為工科非電類本科專業開設的一門技術基礎課程,課堂教學學時較以往明顯地壓縮。在這種情況下,要保證教學質量,使學生獲得的知識和技能最大化,是作為教學主導者的教師所追求的教學目標。自主學習則是實現這一目標的重要教學手段。如何引導學生開展與實現自主學習,就成為筆者的研究課題。只有充分地了解與合理地利用自主學習,才能適應當前的電工與電子技術課程教學新形勢,并為大學教學自主學習系統的建設與完善提供有益的經驗和補充。

1引導學生自主學習的方法措施

1.1激發學生的學習興趣

在課堂講授中突出課程的作用。長期的教學實踐中,凝練出的電工與電子技術課程的作用是傳遞光明、動力和信息,創造財富、價值和文明。要講清楚課程的歷史發展概況,讓學生了解這門科學技術在不同的歷史階段對工業生產與人類生活產生的巨大作用[2]。

在講課過程中,穿插講述一些科學家進行科學研究的真實故事。比如,歐姆是德國人,他提出的歐姆定律起初并不被本國的科學界接受。直到后來被國外的科學家證明是正確的,才逐漸獲得國內科學界的承認;基爾霍夫21歲時就提出了著名的基爾霍夫定律;法拉第是英國人,出身于貧窮的鐵匠家庭,靠自學成才,發現了電磁感應現象。通過這些方法措施來提高學生的學習興趣和熱情。

1.2整合課程內容,將書本變薄

教師不但要注意增加學生的知識量,而且要注重對知識的組織。指導學生把握所學知識的深層結構,濃縮書本知識,使書本變薄。比如,在學習電路理論部分時,電路理論內容主要包括:電路分析方法、單相正弦交流電路、三相交流電路、電路的暫態分析、鐵心線圈電路等。表面上看知識內容很多,但是如果在教學過程中善于總結,就會發現這些內容可以通過歐姆定律和基爾霍夫定律有機地聯系起來,如圖1所示。引導學生在自主學習中要注意這2條定律是學習電路理論的主線索。直流電路分析方法是已知電源,求負載端的電壓和電流。雖然有多種分析方法,但是每種方法具體都要用到歐姆定律和基爾霍夫定律。電路暫態分析用基爾霍夫定律和歐姆定律列微分方程。單相正弦交流電路和三相交流電路引入相量概念后,用相量形式的歐姆定律和基爾霍夫定律計算電壓和電流。鐵心線圈交流電路應用基爾霍夫定律確定電壓和電流關系。這樣學習電路理論的過程,就成為不斷認識和深入理解歐姆定律和基爾霍夫定律的過程。

第6期邵力耕付艷萍孫艷霞自主學習電工與電子技術課程的方法探討

教學研究2016

圖1電路理論的主線索

1.3自主學習的教學方法

運用詢問的方法。先向學生提出問題,然后學生用不同的假設來回答問題,再綜合評價不同的回答,得出合適的答案,最后讓學生思考解決問題的過程并理解答案。

有指導的讓學生去發現。發現式學習就是學生用提供給他們的信息來構建自己理解的過程。學生獨立進行發現是非結構性發現,當教師幫助學生發現時就是有指導的發現。非結構性發現經常會使學生感到迷茫,得出不恰當的結論,而有指導的發現更實際有效。有指導的發現法對理工科課程行之有效,學生在教師的幫助下構建自己所學的知識。例如,在學習三相正弦交流電路時,對于線電壓和相電壓的關系,可用推廣的基爾霍夫電壓定律推導。但是,要引導學生發現,以前碰到的廣義回路是由部分電路和電壓參考方向組成的。在圖2三相電源的星形連接電路中,廣義回路只是由電壓參考方向組成的,屬于廣義回路的高級形式。對于u12、u1和u2參考方向組成的廣義回路,根據推廣的基爾霍夫電壓定律,可得:12=1-2,同理:23=2-3,31=3-1。這樣,通過教師的指導使學生發現廣義回路的高級形式,能夠加深對基爾霍夫電壓定律的理解和認識。

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