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关键词:欧姆定律;教学设计;传感器;DIS 线性元件;非线性元件;伏安特性;屏幕广播
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2015)6-0073-6
1 教学内容分析
(1)教材分析:“人教版”高中物理(选修3-1)第二章《恒定电流》中的第3节《欧姆定律》,教材首先回顾了初中学过的电阻的定义式及欧姆定律,然后重点阐述了导体的伏安特性,并分别描绘了小灯泡、半导体二极管的伏安特性曲线,对比了它们的导电性能。
(2)《课程标准》要求:①观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路中的作用;②分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I-U特性曲线,对比它们导电性能的特点。
2 教学对象分析
(1)学生在初中已经学习过的电阻的测量、电压的调节等电路的相关基础知识,为本节实验方案设计打下了基础;
(2)初中已经学习过的欧姆定律基础知识,为欧姆定律的深化理解起了铺垫作用;
(3)学生具备了一定的探究能力、逻辑思维能力和归纳演绎能力。
3 教学目标
3.1 知识与技能
(1)了解线性元件及其特点;
(2)理解欧姆定律及其适用条件;
(3)了解非线性元件及其特点。
3.2 过程与方法
(1)通过亲历“导体伏安特性曲线”描绘的全过程,进一步熟知科学探究的各环节;
(2)通过描绘导体伏安特性曲线,体会图线法在物理学中的作用;
(3)初步掌握传感器、DIS(数字化信息系统)的操作和使用方法。
3.3 情感态度与价值观
(1)通过使用传感器和DIS(数字化信息系统),增强数字化、信息化科学意识;
(2)通过与同学的讨论、交流、合作,提高学生主动与他人合作的意识;
(3)通过多媒体教学网络广播系统共享实验结果,享受分享和成功带来的喜悦、提高学生合作共享意识。
4 教学重点
(1)线性元件与欧姆定律
(2)线性伏安特性曲线的理解与应用
5 教学难点
(1)实验方案的设计与电路连接、DIS(数字化信息系统)的使用;
(2)非线性伏安特性曲线的理解与应用。
6 教学策略设计
6.1 《课程标准》要求
(1)观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路中的作用;
(2)分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I-U特性曲线,对比它们导电性能的特点。
这是采用传统的教学手段一课时不可能实现的教学目标!而采用传感器和DIS(数字化信息系统)获取导体的伏安特性曲线,利用现代化信息技术,不仅大大提高了课堂教学效率,而且增强了学生数字化、信息化科学意识。
6.2 本节课设计了四个探究环节
(1)探究环节一:描绘金属导体(合金丝绕成的5 Ω、10 Ω电阻)伏安特性曲线
该环节包括实验设计、电路连接、数据收集、数据的图线法处理,得出金属导体的伏安特性曲线是“过原点的直线”的实验结论。其中,包含了科学探究的“提出问题、设计实验、数据收集、分析论证、结论评估”诸多环节,使学生进一步熟知科学探究的各环节。
(2)探究环节二:线性元件与欧姆定律
(3)探究环节三:描绘小灯泡(二极管)的伏安特性曲线
(4)探究环节四:非线性元件与非线性伏安特性曲线的理解与应用
其中,环节一、三均采用两组差异化的实验器材――合金丝绕成的5 Ω与10 Ω电阻,小灯泡与二极管。这样设计,既提高了实验效率,又使实验具有了普遍性。而通过寻找两组不同曲线的异同,又能自然总结出线性元件、非线性元件的概念和特点。
6.3 本节课采用小组合作形式
使学生通过与同学的讨论、交流、合作,提高学生主动与他人合作的意识;通过多媒体教学网络广播系统共享实验结果,享受分享和成功带来的喜悦,提高学生合作共享意识。
7 教学设备
25组描绘导体伏安特性曲线器材、“友高”数字化实验系统、多媒体教学网络广播系统、多媒体课件展示、实物投影仪、半波全波整流、滤波线路板。
8 教学过程
引入新课
【教师】
实物投影:整流、滤波线路板,介绍元件、功能。
引入课题:该线路板为何能实现如此神奇的功能呢?那就要求设计者对各元件的性能非常了解,而导体的伏安特性就是其中一项重要的性能。
【学生】
观察、思索、好奇、兴奋。
【设计说明】
激发学生研究导体伏安特性的兴趣。
新课教学
探究环节一:描绘金属导体伏安特性曲线
(一)提出问题
【教师】
(1)今天我们就首先探究金属导体(合金丝绕成的5 Ω、10 Ω电阻)的伏安特性。
(2)划分四个研究小组,每组六台电脑。
【学生】
熟悉小组成员,选出小组长。
【设计说明】
小组合作。
(二)设计实验
(1)方案设计
【教师】
导体的伏安特性曲线――用横轴表示电压U,纵轴表示电流I,画出的I-U图线叫做导体的伏安特性曲线。
注意解决三个问题:
①如何测量导体的电流、电压?
②如何改变导体的电流、电压?
③怎样描绘导体的伏安特性曲线?
【学生】
分组讨论:
①达到实验目的所需的实验器材;
②画出实验电路图、概述实验方案。
【设计说明】
①提高学生的实验设计能力;
②利用学生在初中已经学习过的电阻的测量、电压的调节等电路的相关基础知识。
(2)方案论证
【学生】
小组长说明实验器材。
【教师】
展示实验器材实物图(图1)。
【学生】
小组长投影实验电路、简述实验方案。
【教师】
展示实验电路(图2)。
(3)方案改进
【教师】
在数字化时代,我们利用电压传感器、电流传感器替代电压表、电流表,利用“友高”数字化实验系统替代手工记录和坐标纸来完成此实验探究(图3)。
【学生】
阅读《描绘导体伏安特性曲线》操作指南。
【设计说明】
采用传感器和DIS,提高效率,完成传统实验器材不可能完成的任务。
(三)数据收集
(1)分组实验
【学生】
分组实验:1、2组10 Ω电阻;3、4组5 Ω电阻,同组成员相互协作。
【教师】
①指导学生打开软件、实验模板、传感器调零,按操作指南要求收集数据、保存实验,暂不关闭等待分享实验数据(图4)。
②巡回指导。
④利用多媒体网络广播系统了解各组实验进度情况。
(2)成果分享
【教师】
通过广播系统向全体同学展示4个小组的实验结果。
【学生】
观察、对比。
【设计说明】
采用两组差异化的实验器材,既提高了实验效率,又使实验具有了普遍性。而通过寻找两组不同图线的异同,又能自然总结出线性元件的概念。
(四)结论评估
【教师】
请分析两图线的异同。
【学生】
(1)两图线均为过原点的直线――线性元件。
(2)两图线的斜率不同――电阻值不相等。
探究环节二:线性元件与欧姆定律
(一)线性元件
【教师】
(1)金属导体的伏安特性曲线是通过坐标原点的直线,具有这种伏安特性的元件称为线性元件。
那么,线性元件有什么特点呢?
【学生】
观察、思考后回答。
(2)通过同一线性元件的电流强度与加在导体两端的电压成正比。
【教师】
展示两个电阻的伏安特性曲线(图5)。
【学生】
观察、思考后回答。
(3)电压一定时,通过导体的电流强度与导体本身的电阻成反比。
【教师】
线性元件这两大特点你联想到哪条规律?
【学生】
齐答:欧姆定律。
【设计说明】
线性元件与欧姆定律两知识点自然衔接。
(二)欧姆定律
【教师】
内容:通过导体的电流强度跟加在导体两端的电压成正比,跟导体本身的电阻成反比。
适用范围线性元件金属导体电解液纯电阻电路
【学生】
回顾、归纳。
【教师】
情感教育:介绍欧姆及其实验装置(图6),阐述原创性实验的开拓性及对科学发展的重大影响!
【学生】
好奇、兴奋。
探究环节三:描绘二极管小灯泡伏安特性曲线
(一)提出问题
【教师】
下面我们分四小组、两大组分别描绘二极管和小灯泡的伏安特性曲线。
【学生】
更换器材、连接电路(图7)。
(二)数据收集
(1)分组实验
【学生】
分组实验:1、2组二极管;3、4组小灯泡,同组成员相互协作。
【教师】
①指导学生打开软件、实验模板、传感器调零,按操作指南要求收集数据、保存实验,暂不关闭等待分享实验数据。
②巡回指导。
③利用多媒体网络广播系统了解各组实验进度情况。
(2)成果分享
【教师】
通过广播系统向全体同学展示4个小组实验结果。
【学生】
观察、对比。
【设计说明】
采用两组差异化的实验器材,提高了实验效率,而通过寻找两组不同图线的异同,又能自然总结出非线性元件的概念。
(三)结论评估
【教师】
请分析两图线的异同(图8)。
【学生】
(1)两图线均为曲线――二极管为非线性元件。
(2)两图线的弯曲方向不同――二极管的电阻随电压升高而减小;钨丝的电阻随电压升高而增大。
(四)知识点辨析
【教师】
钨丝(小灯泡灯丝)属于金属导体,但其伏安特性曲线为何呈现曲线?(图9)
【学生】
因为灯丝温度变化范围过大。
【教师】
动画:手工绘制钨丝伏安特性曲线。
可以看出:曲线起始端温度变化很小,呈现线性。
探究环节四:非线性元件
(一)非线性元件的概念
【教师】
(1)气态导体和二极管的伏安特性曲线不是直线,这种元件称为非线性元件。
(2)对非线性元件,欧姆定律不适用。
(3)非线性元件的电阻除了由材料本身决定外,还与加在其两端的电压有关。
【学生】
观察、思考。
【设计说明】
实验与知识点自然衔接。
(二)非线性伏安曲线的理解与应用
(1)跟踪练习――非线性伏安曲线的理解
【教师】
①小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图10所示,P为图线上一点,PN为图线在P点的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法中正确的是( )
(2)拓展练习――非线性伏安曲线的应用
【教师】
②一小灯泡的伏安特性曲线如图11所示,将该灯泡与一个R=6 Ω的定值电阻串联,接入输出电压U=3 V的恒压电源,如图12所示,试求通过小灯泡的电流强度。
【学生】
解析:在小灯泡的伏安特性曲线中做出U=3-6I 的图线(图13)。
从两图线的交点求出通过小灯泡的电流强度为I = 0.22 A。
【设计说明】
拓展学生解题思路,增强学生图线法解决问题的意识!
课堂小结
【教师】
引导学生回顾、归纳总结。
知识小结:线性元件、欧姆定律、非线性元件。
方法小结:实验探究、图线法、数字化。
【设计说明】
比知识更重要的是方法!
作业布置
【教师】
(1)课本P48页2、3、4题。
(2)请你设计一套描绘二极管完整伏安特性曲线(含正、反向电压)的方案。
(3)网上查阅欧姆定律的发现历程。
【设计说明】
三道作业分别对应“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维目标。
参考文献:
考考查的重要内容,由于电学实验具备开放性、设计性、探究
性、灵活性和思想性等多个维度的考查功能,所以电学实验
是高考实验考查的“宠儿”,然而不少学生最害怕的、失分最
多的就是电学实验,怎样更好地复习电学实验,让学生不再
惧怕甚至拿高分是一个值得思考与研究的问题。
2 电学实验复习的策略的几点思考
2.1 依纲扣本,研究真题,提高复习的针对性
笔者认为要更好地复习电学实验,首先必须研读高考考
试说明,并紧扣教材内容,以准确把握复习范围,研究近几年
江苏省和其他新课标地区的高考真题,挖掘其中考查的内涵
以及信息,并进行横向、纵向的对比、分析、总结,这样在复习
中才能做到重点、难点了然于胸,才能避免无原则地拓展、延
伸,尤其是对教辅资料的内容进行合理取舍,从而达到有的
放矢地进行复习的目标。
比如,研读江苏省2012年高考考纲,其中“电阻的串联
与并联”考点是工级要求,那么在具体实验题中,所使用的
电压表、电流表改装问题不宜深挖;涉及电表最小分度是“2”
或“5”的读数问题较为复杂,通过研读高考试题,不难发现高
考对此读数要求不高,所以教学时宜粗不宜细。
2.2 掌握电学实验的基础知识和基本技能,保证双基落实
实验题的基础知识和基本技能主要是指能明确实验目
的,能理解实验原理和实验方法,能控制实验条件,会使用仪
器,会观察、分析实验现象,会记录处理实验数据,并得出实
验结论,近几年的高考电学实验题,有很多考查学生的基础
知识、基本技能,不少试题源于教材,是教材实验的组合与改
装,如2010年江苏高考题中测定电源电动势和内阻实验,所
以在高三复习时应确保双基落实。
2.2.1 基本仪器的原理及使用
正确选用实验仪器是进行实验的前提,要想正确选用仪
器,就要对实验仪器原理及使用非常了解,电学实验的基本
仪器主要包括:电压表、电流表、欧姆表等测量仪器以及滑动
变阻器、电阻箱等控制仪器,使用时要注意滑动变阻器的分
压式与限流式接法的合理选用,要正确选择电流表内接法、
外接法,这是实验顺利进行并得出准确的实验结论的前提。
2.2.2
电学实验的原理与方法
2012年江苏高考大纲要求考查的电学实验有:决定导体
电阻的因素、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定电源的电动
势和内阻、练习使用多用表等四个,其实验原理主要是:部分
电路欧姆定律、电阻定律、闭合电路欧姆定律等,这些规律的
理解和掌握是圆满完成实验的保证,同时也为今后实验的变
式、延伸提供了可能。
2.2.3 实验数据的分析与处理
实验操作过程是为了得出实验数据,对数据进行分析处
理得出结论才是实验最终的目的,这要求学生熟练运用列表
法、公式法、图象法等方法,在处理中能发现并剔除问题数
据,从而最终得出实验结论。
2.3
抓住电学实验的核心,构建知识网络
要立足基础,重视教材,引导学生注重知识点之间的联
系,抓住各个知识点的共性与核心,从实验原理的角度上说,
电学实验的核心是:欧姆定律,这在考纲上的四个电学实验
中都能有所体现,因此电学实验复习时要抓住欧姆定律这个
“纲”对这些实验进行归纳总结,使看似零散的知识点形成知
识网络,例如,如图1所示电路图,可能进行的实验有哪些?
①测定定值电阻的阻值
②测电池的电动势和内阻
③测定电阻材料的电阻率
通过欧姆定律这个核心,建立起
较为牢固的知识网络体系,再根据学
生的实情组织教学复习,总之虽然电
学实验形式多样、丰富多彩,但只要提纲挈领,抓住了那个
纲,就可以纲举目张。
2.4 重视典型例题的讲解、引导,促进学生知识迁移、能力
提升
2.4.1 电学实验例题讲解,思路要“看”得见
电学实验教学中笔者发现,一些电学实验题难度稍大,
学生便感觉无从下手,教师的解题过程只是一个认识的过
程,解题的结果是认知的成果,而元认知是对认知过程的认
知,因此在教学中,教师应该通过出声思维,让学生“看见”教
师思维的过程,“看见”教师在读到题目时头脑中激活哪些相
关的信息,会出现哪些可能的方案,怎样做出评价和选择,
“看见”教师有时也会进入死胡同但有能力自己走出来,“看
见”教师有时也会犯错误,但在元认知监控下能够意识到错
误并改正之,当然还可以在教学过程中通过学生对实验的分
析(有正确或有错误)暴露学生自己的思维过程,给教师反馈
信息。
2.4.2 引导学生解决问题,方向要清晰
第一找出实验有用的资料,明确实验目的;第二分析仪
器在实验中的特点(如电表的阻值)、作用(如定值电阻的用
途)及优缺点;第三实验中存在的数据进行分析、处理;第四
对实验进行评价,评价实验的优缺点、存在的问题、改进的措
施等等,如此一来才能在解答试题时稳操胜券。
2.4.3 知识迁移、能力提升,技巧要掌握
高三物理教师王金星
“电磁感应”是物理主干知识,符合“年年考”的规律
最近几年的理综试题,无论是题型的设置、知识面覆盖的广度还是试题的难度,相对而言都没有大的变化。在试题形式上,理科综合采取“物理、化学、生物”三科知识拼盘的形式,“综合”主要是指学科内知识点间的综合。
物理部分高考命题奉行的原则是:“主干知识年年考,非主干知识轮流考”,“在考查基础知识的同时,注重考查能力”。而电磁感应部分是高中物理主干知识,“力学”与“ 电磁学”的有机结合,是学科内综合问题的重要体现。“对电磁感应的考查既能考查基础知识,又能考查综合能力,是高考的热点内容之一,也是难点之一。”王金星老师说。
据王金星老师介绍,从今年的《高考考试大纲》对物理试题的要求来看,关于电磁感应这一部分内容有两个Ⅱ级知识点(78.电磁感应现象,磁通量,法拉第电磁感应定律,楞次定律;79.导体切割磁感线时的感应电动势,右手定则)和两个Ⅰ级知识;80.自感现象;81.日光灯。
而从近5年全国一卷的高考试题可以看出,对电磁感应的考查主要集中在法拉第电磁感应定律与力学、能量、电路、图像的综合。
如2004年的第24题,考查了法拉第电磁感应定律、全电路欧姆定律、安培力的计算、力和运动的关系、物体的平衡条件和有关功率的知识。
2006年第21题,通过图形变换,考查了学生应用本部分知识的二级结论——感应电流通过导线横截面的电量的熟练程度,从而考查了法拉第电磁感应定律和全电路欧姆定律。
2005年的第19题和2007年的第21题,这两道题目则是巧妙地利用“线圈形状和磁场形状在空间上的变化,导致线圈匀速运动时切割磁感线的有效长度变化,从而导致闭合回路感应电流随时间的变化”这一物理过程。考查了学生灵活运用法拉第电磁感应定律、全电路欧姆定律和构图识图的能力。
2008年第20题,是在2005年和2007年那两题的基础上,转化为对法拉第电磁感应定律中感生电动势的考查。
“电磁感应”有两种出题可能
“从过去看将来,现在可以推测,在2009年的高考中,考查‘电磁感应’的题目将有两种可能。”王金星老师说,一是仍将以选择题的形式出现,二是以中等难度的题目出现在计算题中。无论是哪种形式,在命题过程中都将会通过图像、图表及实物提供众多的解题信息。如何提取有效信息、分清研究对象受力情况、运动情况和能量转化情况是解决此类问题的关键。
他说,理综物理试题难度不可能大,物理过程不可能太复杂,因为三科共卷本身就加大了思维的难度,若某单科的一道题难度加大就会导致整个试卷的考查目标降低。“所以,我个人认为,全国一卷对电磁感应的考查仍将以选择题型为主。”
看看如何复习这个知识点
电磁感应的核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律,前者给出了感应电动势大小的决定因素,后则说明的是感应电动势方向所遵循的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的规律,它综合了电路和力学的有关知识,主要讨论电能的产生、传输、分配,并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的3个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的图像问题、牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、功和能的思想。
以“电磁感应”这个知识点为例,建议从以下几个方面进行复习。
〔中图分类号〕 G633.7
〔文献标识码〕 A
〔文章编号〕 1004—0463(2012)
10—0035—01
初、高中物理教学既是相对独立的两个阶段,又是一个统一的整体,在初中阶段进行概念和规律教学时,既不能脱离学生实际一味追求严谨,使学生难以接受,也不能忽视概念教学的相对严密性和物理规律的适用条件,以免误导学生形成片面的甚至错误的理解,为高中阶段的学习埋下隐患。所以,初中物理教学要把握教学分寸,注意与高中教学的衔接。
一、宽严合适,引导学生掌握当前知识,为高中教学奠定基础
教学过程是在一定条件下的特殊认识过程,要适应学生的年龄特征、知识基础和智力水平,如果脱离学生实际,在教学中一味追求概念和规律的严密性,学生就会难以接受和理解,不仅不能学有所得,反而挫伤了他们的积极性,使他们感到物理枯燥乏味且难学,甚至产生厌学情绪,这无疑会影响到高中的继续学习。因此,初中物理教学要从学生的认知水平出发,立足基础知识,善于运用合理的“不严密”,抓住问题的主要矛盾,突出主要方面,帮助学生理解,让他们把主要的基础知识学扎实,为后面的学习打下基础。
例如,功的概念比较抽象,在初中教学中可以从具体事例出发,帮助学生认识做功的物理含义,由此总结出做功必备的两个条件——力和在力的方向上通过的距离。限于初中学生的知识基础和接受能力,不要引入位移的概念,也不必讨论正功和负功问题以及变力做功的情况。这样不仅学生容易接受,还能培养学习兴趣。
二、重视教学中的相对严密性,为高中阶段的学习扫除障碍
初、高中教材内容有着内在的联系,初中教学需要瞻前顾后,既要引导学生掌握当前知识,又要防止学生片面地甚至错误地理解某些概念,这就要重视知识传授的相对严密性,为进一步学习扫清障碍,铺平道路。
例如,在讲压力这一概念时,不能只从水平面上物体受压的实例中引出压力的概念,还应该从学生熟悉的事例中分析垂直面和斜面上的受压情况,让学生明白产生压力的情况是多种多样的,还要启发学生分析各种情况下压力是什么物体通过哪种形式施加的。关于压力和重力的关系,要通过具体事例分析,当放在水平面上静止或运动的物体只受重力和支持力作用时,物体对支撑面的压力才等于物体重力。此外,应举一些压力和重力大小不相等甚至无关的事例,以加深学生对压力和重力的理解。如果教学中只求简化,认为初中物理应主要在水平面上分析与压力有关的问题,在教学中既不讨论产生压力的多种情况,也不区分压力和重力,甚至要求学生记住“压力和重力大小相等”的结论,必然会导致学生对压力概念的片面理解。这会给学生高中阶段的物理学习造成很大的障碍。
三、把握教学分寸,讲清物理规律的适用条件和范围
重点考点
欧姆定律是通过“探究导体的电流跟哪些因素有关”的实验得出的实验结论.应注意以下考点:(1)公式()说明导体中的电流大小与导体两端的电压和导体的电阻两个因素有关,其中I、U、R必须对应于同一电路和同一时刻.(2)变形式()说明电阻R的大小可以由()计算得出,但与U、I无关.因为电阻是导体本身的一种性质,由自身的材料、长度和横截面积决定.由此提醒我们,物理公式中各量都有自身的物理含义,不能单独从数学角度理解.(3)串联电路具有分压作用,并联电路具有分流作用.
中考常见题型
中考一般会从两方面考查欧姆定律的应用,一是对欧姆定律及变形公式的理解和简单计算,一般不加生活背景,以纯知识性的题目出现在填空题或选择题中:二是应用欧姆定律进行简单的串并联的相关计算.
例1 (2014.南京)如图1所示,电源电压恒定,R1=20Ω,闭合开关S,断开开关S1,电流表示数是0.3 A;若再闭合开关S1,发现电流表示数变化了0.2 A.则电源电压为____V,R2的阻值为____ Ω.
思路分析:闭合s,断开S1时,电路为只有R1的简单电路,可知电源电压U=U1=I1R1=0.3 Ax20 Ω=6 V;若再闭合S1时,两电阻并联,则U2=U=6 V,因为R1支路两端的电压没有变化,所以通过该支路的电流仍为0.3 A,电流表示数的变化量即为通过R2支路的电流,则I2=().
答案:6 30
小结:本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的灵活运用,关键是能判断出闭合开关S1时电流表示数的变化即为通过R2支路的电流.每年的中招都有一个2分的这样的纯计算题目,以考查同学们对基础知识的理解和掌握程度.
例2(2013.鄂州)如图2甲所示的电路,电源电压保持不变.闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图象如图、2乙所示.根据图象的信息可知____.(填“α”或“b”)足电压表V2示数变化的图象,电源电压为____V,电阻R1____的阻值为____ Ω.
思路分析:国先分析电路的连接情况和电表的作用:电阻R1和滑动变阻器R2串联,电压表V1测的是R1两端的电压,电压表V2测的是滑动变阻器(左侧)两端的电压.因为R1是定值电阻,通过它的电流与电压成正比,所以它对应的图象应是α,那么图象b应是电压表V2的变化图象,观察图象可知:当电流都是0.3 A(找出任一个电流相等的点,两图线对应的电压之和就是电源电压)时,U1=U2=3 V,根据串联电路中电压的关系可知,电源电压为6V,由于R1是定值电阻,所以在图象α上任找一点,代入欧姆定律可知()
答案:b 6 10
小结:欧姆定律提示了电流、电压、电阻三者之间的数量关系和比例关系,三个比例关系分别为:(1)电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比,即()(2)电流一定时,导体两端的电压和它的电阻成正比,即().该规律又可描述为:串联分压,电压的分配和电阻成正比,即电阻大的分压多.(3)电压一定时,导体中的电流和导体的电阻成反比,即(),该规律又可描述为:并联分流,电流的分配和电阻成反比,即电阻大的分流小.图象可以很直观地呈现这种关系,学会从图象中找出特殊点足解决欧姆定律问题的一大技巧,
第2节 动态电路中物理量的变化
重点考点
由于滑动变阻器滑片的移动或开关所处状态的不同,使电路中电流和电压发生改变,这样的电路称之为动态电路.这类题目涉及电路的分析、电表位置的确定、欧姆定律的计算、串并联电路中电流和电压分配的规律等众多知识,因此同学们在分析过程中容易顾此失彼,下面我们通过例题梳理一下解决这类问题的一般思路,
中考常见题型
题日常联系生活实际,以尾气监控、超重监控、温度监控、风速监控、身高测量等为背景,考查该部分知识的掌握情况,存中考题中常以选择题的方式呈现,注意:如果题目中没有特别说明,可认为电源电压和定值电阻的阻值是不变的.
例3(2014.济宁)小梦为济宁市2014年5月份的体育测试设计了一个电子身高测量仪.图3所示的四个电路中,Ro是定值电阻,R是滑动变阻器,电源电压不变,滑片会随身高上下平移.能够实现身高越高,电压表或电流表示数越大的电路是().
思路分析:图A中两个电阻R。和R串联,电流表测量的是整个电路中的电流,当身高越高时,滑动变阻器接入电路中的阻值越大,电路中的电流越小,电流表的示数越小,图B中身高越高时,滑动变阻器连人电路中的阻值越大,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,根据串联电路分压的规律知道,R越大电压表的示数越大,符合题意.图B与图C中滑动变阻器的接法不同,图C中身高越高,滑动变阻器连入电路中的阻值越小,同理知道电压表的示数越小.图D是并联电路,电流表测的是支路电流,根据并联电路各支路互不影响的特点知道,不论人的身高如何变化,电流表的示数都不会发生变化,选B.
小结:分析这类问题依据的物理知识是:(1)无论串并联电路,部分电阻增大,总电阻随之增大,而电源电压不变,总电流与总电阻成反比.(2)分配关系:串联分压(电阻大的分压多),并联分流(电阻大的分流少).(3)在并联电路中,各支路上的用电器互不影响,滑动变阻器只影响所在支路电流的变化,从而引起干路电流的变化.解决这类问题的一般思维程序是:(1)识别电路的连接方式并确定电表位置.(2)判断部分电阻的变化.(3)判断总电阻及总电流的变化.(4)根据串并联电路的分压或分流特点进行局部判断.
例4如图4所示电路,电源电压不变,开关S处于闭合状态.当开关S.由闭合到断开时,电流表示数将____.电压表示数将 ________ .(均填“变大”“不变”或“变小”)
思路分析:当开关S.闭合时,电灯L被短路,电路如图5所示,电压表测的是电阻R两端的电压(同时也是电源电压),电流表测的是通过电阻R的电流.当开关S1断开时,电灯L和电阻R串联,电路如图6所示,此时电压表测电阻R两端的电压,它是总电压的一部分,所以电压表的示数变小;电流表测的是总电流,但跟S,闭合相比,这个电路的总电阻变大,总电压不变,故电流表的示数变小.
答案:变小 变小
小结:本题引起电表示数变化的原因是开关处于不同状态,解决本题的突破口是弄清楚当开关处于不同状态时,电路的连接情况和电表的位置.
第3节 欧姆定律的探究及电阻的测量
重点考点
电学实验探究题的考查比较常规,有以下几方面:(1)选取器材及连接电路:根据题目要求,分析或计算出电表的量程和滑动变阻器的规格,连接电路时开关应断开,滑动变阻器要“一上一下”接入,且滑片要放在阻值最大的位置.电表的量程和正负接线柱要正确.(2)滑动变阻器的作用:保护电路,改变电路中的电流或用电器两端的电压,实现多次测量.(3)分析实验数据得出结论.怎样分析数据才能得出结论是近年来考试的侧重点,要注意结论成立的条件和物理量的顺序.(4)多次测量的目的有两个,如定值电阻的阻值不变,多次测量是为了求平均值减小误差:灯丝电阻是变化的,多次测量是为了观察在不同电压下,电阻随温度变化的规律.难点是单表测电阻和创新型实验的探究与设计.
中考常见题型 中考常以“探究电流与电压或电阻的关系”“测小灯泡的电阻”和“测定值电阻的阻值”这三类题型,以实验探究的方式考查同学们的动手能力和解决实际问题的能力,在常规的考查基础上,近几年又融人器材的选取、电路故障的处理、单表测电阻及如何分析数据才能得出结论等探究内容的考查.
例5用“伏安法”测电阻,小华实验时的电路如图7所示.
(1)正确连接电路后,闭合开关前滑片P应置于滑动变阻器的________(填“左”或“右”)端.
(2)测量时,当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图7乙所示,则,_____A,根据实验数据可得R2=____Ω.小华在电路中使用滑动变阻器的目的除了保护电路外,还有____.
(3)如果身边只有一只电流表或电压表,利用一已知阻值为Ro的定值电阻、开关、导线、电源等器材也可以测出未知电阻Rx请仿照表1中示例,设计出测量Rx阻值的其他方法.
1.探究电流与电压、电阻的关系
探究电流与电压、电阻的关系时,我们采用控制变量法。一般的结论是:(1)当导体的电阻不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比;(2)当导体两端电压恒定不变时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。有时,我们也采用“图像法”通过描点、画图,分析导体的U-I图像、I-R图像得出上述结论。
2.欧姆定律
(1)内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
(2)表达式I=■。公式中符号U表示导体两端的电压,单位是伏(V);I表示导体中的电流,单位是安(A);R表示导体的电阻,单位是欧(Ω)。该公式的两个变形式:U=IR和R=■。
3.电阻的串联和并联
(1)串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,以两个电阻为例可用公式表示为:R=R1+R2;串联电路的总电阻比其中任何一个都大,因为电阻串联后相当于增加了导体的长度。若n个相等的电阻串联,则有R串=nR。
(2)并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻倒数的和,以两个电阻为例可用公式表示为:■=■+■;并联电路的总电阻比其中任何一个都小,因为并联后相当于增加了导体的横截面积。若n个相等的电阻并联,则有R并=R/n。
4.伏安法测量小灯泡电阻
(1)方法:用电压表和电流表间接测量。
(2)原理:欧姆定律的变形公式R=■。
(3)实验用的电路图如图1所示,电路中滑动变阻器的作用一是改变小灯泡两端的电压,另一个是保护电路。
(4)实验过程中的注意事项:a.连接电路时,开关应断开,滑动变阻器滑片调到阻值最大位置,以保护电路元件的安全。b.闭合开关后,移动滑片,使电压表示数等于小灯泡的正常工作电压,从该电压开始逐次降低,获得几组数据。c.利用公式R=■分别算出不同电压下小灯泡灯丝的阻值,测得的结果不能求平均值,灯泡的电阻随温度的升高而增大。
5.欧姆定律和安全用电
(1)断路:在某处断开的电路。此状态下电路中没有电流,用电器也无法工作。
(2)短路:电路中不该相连的两点被直接用导线连在一起的现象,叫做短路。一种是电源短路,它是电源两极直接用导线相连,此时电路中电流非常大,电源会被烧坏,所以这种情况是绝对不允许的;另一种是用电器短路,它是用电器两端直接用导线相连,被短路的用电器中没有电流经过。
(3)安全用电:a.人体是导体,电压越高时,流过人体的电流越大,越危险,实验证明只有不高于36V的电压对人体才是安全的。b.雷电是大气中一种剧烈的放电现象,雨天不能在大树下躲雨,人们通过在建筑物顶部安装避雷针的方法防止雷电。
二、典例分析
任何知识的学习掌握都离不开基础知识。电学部分的基础知识多、散、要辨析清楚、固记脑中。
(一)、关于电路
1、串联、并联
初中物理中要求学生掌握最基本的两种连接方式:串联、并联。能否正确分析辨别他们对后面内容的学习至关重要。识别电路的类型,可以根据定义:“逐个顺次连接”为串联,各元件“首首相接、尾尾相接”并列地连在电路的两点间,(“首”为电流流入用电器的哪一端,“尾”指电流流出用电器的那一端)此电路为并联电路。
2、通路、开路、短路
电路中出现的这三种状态,其中通路为处处相通的电路,开路为电路中有处断开的电路,这两种状态易于接受,便于分清。但是学生对于短路的分辨显得力不从心,不知道何处短路,为什么短路。其实只要注意分析的要点即可辨出何处短路。电流具有走捷径的特点,捷径是指这条路径中电阻很小,小到可以忽略不计、即为空导线,当一根空导线,或开关、或电流表(电阻小到可以认为没有)与某个用电器并联时,电流只走空导线,开关或电流表而不走用电器,使该用电器被短路,从而不能工作。
(二)三个重要的物理量—电流、电压、电阻
1、概念辨析
电荷的定向移动形成电流,这是电流的形成定义,简单便于理解;电压是形成电流的原因,没有电压就没有电流;电阻是指导体对电流的阻碍作用,即阻碍作用越大,电流越小。
2、表示符号
电流、电压、电阻三物理量分别用i、u、r表示,而单位表示字母分别为a(安培)、v(伏特)、ω(欧姆)。
3、工具的使用
电流表是测量电流的工具;电压表是测量电路两端电压的工具;调节电路中的电流和用电器两端的电压,可以使用滑动变阻器。
(三)电功(w)、电功率(p)
物理学中电功没有确切的定义,只是描述性的,当电能转为其它形式能时,就说做了电功。即电功就表示有多少电能转化为其它形式的能,如果知道了电功的多少,就知道了消耗多少电能。而用电器单位时间内消耗的电能叫做电功率。电功率的大小不仅取决于消耗电能的多少,也取决于所用的时间的长短。
二、理解规律,把握关键
(一)三个物理量在串、并联电路中的特点
在串联电路中:电流处处相等;电路两端的总电压等于部分电路两端电压之和;总电阻等于各导体的电阻之和。在并联电路中:干路中电流等于各支路电流之和;各支路两端的电压相等;并联电路总电阻的倒数等于各并联导体的电阻倒数之和。
(二)欧姆定律
一段导体的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。这个定律非常重要,一定要加强理解,熟记其使用的条件及注意事项。
(三)电功定律
某段电路上的电功,跟这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电的时间成正比。物理学中用电路两端的电压u,电路中的电流i,通过的时间t,三者的乘积来计算电功。
(四)焦耳定律
导体中有电流通过时,导体就要发热,此现象称为电流的热效应。英国物理学家焦耳经过多年的研究,做了大量的实验,精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和时间的关系:电流流过某段导体时产生的热量跟通过这段导体的电流的平方成正比,跟这段导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。
三、疏通关系,构建框架
在掌握了上述理论知识的基础上,还要想法疏通各个物理量之间的关系,熟悉各物理量的单位及换算关系,能够快速选择相应的计算公式,列式解答。
(一)重要的计算公式
1、三个物理量的关系公式
串联时:i=i1=i2;u=u1+u2;r=r1+r2(若有几个等阻值为r0的电阻串联则r=nr0)
并联时:i=i1+i2;u=u1=u2;1/r=1/r1+1/r2(若有几个阻值为r0的电阻并联则总电阻r=ro/n)
2、欧姆定律:i=u/r
此公式中只有电流、电压、电阻三个物理量,但它的作用非常重要。在使用公式时要注意:①三个物理量都要针对同一段导体,或同一个电路而言;②三个物理量的单位都要使用国际单位,即分别为a、v、ω;③已知其中的任意两个量都可以求出第三个量。
3、电功公式:w=uit;电功率公式:p=ui
电功、电功率这两个物理量的计算由于欧姆定律及其变形公式的影响,使计算电功率公式特别多,在选择使用时很难选择,所以要注意选取的技巧和方法,要求的问题所在电路为串联时:电功选用公式:w=i2 rt,电功率选用p=i2 r;而当要求所在的电路为并联时,则分别选用w=u2/r.t,p=u2/r,这样的选择都利用了所在电路的特点(电流相等或电压相等)加快解题。
4、焦耳定律:q=i2 rt
焦耳定律的公式与电功公式的形式基本一样,使用时同样要注意公式的选择问题,当所求问题的电路为纯电阻(除了电能转化为内能外,别无其他形式的能产生)电路时,几个公式可以任意选取;若不是纯电阻电路只可使用公式q=i2 rt不然的话计算有误。
(二)单位的换算
单位换算的前提条件有两个:一是记住每个物理量的单位及表示符号;二是要牢记各单位之间的换算进率。其中电流、电压、电阻这三个物理量的单位较多,注意每个物理量的任何两个相邻的单位间的换算进率都为1000。还要注意一点,由于欧姆定律及其变形公式的影响,电功、电功率,焦耳定律的公式较多,产生的单位同样很多,使用时各物理量均使用国际单位。
四、善于总结,归纳要领
下面的这些要领非常重要。
(一)串、并联电路的识别
上面已经提到区别它们的方法,在做题中要选取适当的方法,迅速作出判断。
(二)短路的辨别
把握短路现象的真正含义——电流不经过用电器回到电源的负极。注意电流的特性——电流走捷径。当在电路中发现有空导线,开关或电流表等元件与用电器并联时,相应的用电器被短路不工作。
(三)串、并联电路中的三个物理量的关系
作者简介:李红(1985-),女,大学本科,哈尔滨师范大学2014级在职研究生,研究方向:中学物理教育教学.在先后学习“洋思”、“杜郎口”先进教育教学理念后,我校结合实际也在积极探索符合课改要求,适合我校实际情况的教学模式.通过一段时间的大胆尝试与探索,“自主――互助”教学模式应运而生,而通过对“自主――互助”教学模式不断的探索与应用,使我的课堂教学发生了很大的转变.课堂以“立体式、大容量、快节奏”为出发点,充满了生机和活力,取得了一定的成绩,更积累了宝贵的经验.
以往的物理的章节复习课,通常以教师为主导,教师先领着学生进行知识穿线,帮助学生构建知识网络,然后再辅以习题的训练,重点、难点题型的专项训练.学生被动的接受知识的梳理,学习主动性差,积极性不高,课堂容量小,效率低.按照新课堂模式进行复习,效果有所提高.
现在我所任课班级的复习课,学生按照“分配任务―小组准备―汇报展示”这一程序进行学习,教师有目的的点拨、剖析,采用“分配任务讲解”的方式进行复习课的讲解,这种复习方式能够充分调动学生学习积极性,让学生的个性特点得以展示,也锻炼了学生知识梳理、语言组织与表达等能力.此复习方法加大了课堂的教学容量,使得复习课更有活力,但同时也存在一些问题.
下面浅谈一下“自主――互助”教学模式在物理复习课上的几个问题.
一、任务分配难均衡
这种复习方法要求教师在课前就布置好学生要复习的内容,将复习任务分配下去.但任务的分配很难均衡.比如说,复习光这一章时,这章共有5节,教师要求班级所有小组的这5节的基础知识都要复习到位,而每个小组有六位成员,如果每位成员5节都要详细复习完(包括基础概念,规律应用,典型习题,重点习题,难度稍大的习题,没解决的习题)所用的时间是很长的,会影响其他科目的学习.但要是分工复习,每位成员只复习一到两节,又会有复习不到位的知识.针对这个问题,我根据小组成员的成绩情况给他们分了工,成绩在本组靠后的两位成员只复习基础知识,中等成绩的成员负责基础题的收集与讲解,组长与副组长负责收集重点习题和典型习题,全组成员没解决的习题汇总到一个习题本上.这种方法只是解决了一部分问题,在实施的过程中还有一些其他问题出现:如基础知识整理的不全面,习题收集的不典型等,还有的学生参与程度不够等.
二、汇报顺畅无亮点
学生预习充分,当然在展示时有话可说,但往往就基础知识来说,讲解一直很顺畅,既遇不到什么困难,也没有什么亮点.他们在收集基础知识时,往往把学过的基础知识(基础概念,公式,单位等)机械的重复一遍,学生收获往往不大.这样的复习课很多问题没有被发现,成为“暗礁”.考虑到这种情况,课堂学习应该采用“问题集中营”式讲解.学生一学就会的不再汇报讲解,而是把这些知识改为检测性问题.对于那些学生认为有疑惑、难度大的问题,进行重点讲解,或者让学生有了充分的准备之后,进行放大讲解.这样学生在讲解、解疑、答疑、反思的过程中,就会加深对问题的认识.
三、评价实效性不强
为了让学生在课堂上保持较高的学习热情,教师应该重视课堂评价.过去我们常常采用个人加分式和小组加分的评价方式,经常采用的评价方式还有“加分式”、“插花式”、“插红旗”等.此外我也非常重视语言的魅力,时常用较新颖、比较有激励性的语言表扬学生,但一段时间后发现学生的积极性有所下降,无论你用什么激励方式都很难激发他们的学习热情.如何让学生保持长久的激情去学习,这个困难一直困_着我.
教学过程中,复习课起着举足轻重的作用,一堂好的复习课,既可以帮助学生梳理一个阶段的知识体系,又可以发现学习中存在的问题,使知识升华到另一个高度;因此,无论复习课面临着多少难题,我们都应该去钻研,发现问题并努力解决问题.
浅析中考电阻的考点
江西省信丰县大塘中学341600曾龙生
摘要:中学物理通过物理现象引入物理概念,从而研究物理规律,通过“物”喻出“理”的实质,通过“物”展现“理”的内含,物理的内因是感性认知,去除粗糙取精华,去除表面展现本质.电阻问题是初中物理教学的重点,,也是教学中的难点之一,几乎是中考必考的内容,本文例举几例作简要剖析.
关键词:欧姆定律;电路;串并联
作者简介:曾龙生(1982-),男,大学本科,中学一级教师.一、考查对电磁铁特点的认识和欧姆定律的应用
例1(2015年广东广州)巨磁电阻(GMR)在磁场中,电阻会随着磁场的增大而急剧减小,用GMR组成的电路图如图1所示,S断开,A2有示数,电源电压恒定.则
A.S闭合时,A2示数减小
B.S闭合时,A2示数不变
C.A1示数减小时,A2示数不变
D.A1示数增大时,A2示数增大
解析(1)影响电磁铁磁性的因素有线圈匝数的多少、电流的大小以及是否插入铁芯.(2)当S闭合后,移动滑动变阻器的滑片,电路中电阻变化,根据欧姆定律判断电流变化,从而可知电磁铁磁性强弱变化;由巨磁电阻(GMR)会随着磁场的增大而急剧减小,判断GMR的电阻变化,得到A2示数变化情况.
S闭合后,左侧电磁铁电路连通,电磁铁中产生磁性,巨磁电阻电阻减小,所以右侧电路中电流增大,即A2示数变大.故A、B错误;
S闭合后,当滑动变阻器的滑片左滑,变阻器连入阻值变小,电源电压恒定,由I=U/R可知,左侧电路电流增大,A1示数变大;左侧电路电流大,电磁铁中磁性增强,巨磁电阻电阻减小,所以右侧电路中电流增大,即A2示数变大.故D正确;反之滑片右滑,电阻增大,左侧电路电流减小,即A1示数变小,电磁铁中磁性减弱,巨磁电阻电阻增大,所以右侧电路中电流减小,即A2示数减小.故C错误.
答案D
点拨本题关键用好巨磁电阻(GMR)在磁场中,电阻会随着磁场的增大而急剧减小.
二、考查电路的动态分析
例2(2015江苏镇江)为响应国家严禁在公共场所吸烟的规定,某同学设计了一种烟雾报警装置,其原理电路如图2所示,R0为定值电阻,R为光敏电阻,其阻值随光照强度的减弱而增大.当电流表示数减小至某一值时,装置报警.S闭合后,当有烟雾遮挡射向R的激光时
A.R0两端电压增大
B.电路消耗的总功率增大
C.电压表与电流表的示数之比增大
D.增大R0的阻值,可使装置在更高浓度烟雾下才报警
解析由电路图可知,R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流.
首先,根据光敏电阻与烟雾浓度的关系可知有烟雾遮挡射向R的激光时其阻值的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R0两端电压的变化,根据P=UI可知电路消耗总功率的变化,再根据欧姆定律结合R的阻值判断电表示数比值的变化.
因光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而增大,所以当有烟雾遮挡射向R的激光时,R的阻值变大,电路中的总电阻变大.由I=U/R可知,电路中的电流减小,R0两端电压减小,可使装置在更低浓度烟雾下报警,故A、D错误;由P=UI可知,电路消耗的总功率减小,故B错误;电压表与电流表的示数之比等于R的阻值,则电压表与电流表的示数之比增大,故C正确.
答案C
三、考查串联电路的特点和欧姆定律、电能公式的应用
例3(2015江苏盐城)创建生态文明城市需要我们共同关注环境.我市某兴趣小组为了检测空气质量指数,设计了如图3甲所示的检测电路,R为气敏电阻,其电阻的倒数与空气质量指数的关系如图乙所示,己知电源电压12V保持不变.R0=5Ω,当电压表示数为4V时,求:
(1)通过R的电流:
(2)2 min内R0消耗的能;
(3)此时空气质量指数.
解析(1)根据串联电路的电流规律,由I=U/R计算通过R的电流.由图甲可知,R0和R串联,电压表测R0两端的电压,所以IR=I0=U0/R0=08A;
(2)根据W=UIt计算2 min内R0消耗的电能:W0=U0I0t=384J;
(3)计算R的阻值得到1/R的大小,由图象可得空气质量指数.
UR=U-U0=12V-4V=8V,所以R=UR/IR=8 V/08A=10Ω,所以1/R=01Ω-1,由图象乙可知,此时空气质量指数为25.
答案(1)通过R的电流为08A;(2)2 min内R0消耗的电能为384J;(3)此时空气质量指数为25.
点拨能熟练运用公式,还要能从图象中找出有用信息.
在《电工基础》教学中渗透“习题意识”,是指根据教学大纲的要求,按知识的系统性、规律性,有目的、有意识地结合教材内容,适当编制习题让学生去解答,克服做题的盲目性、随意性,使教学趋向量化和定向化。同时,在《电工基础》教学中渗透“习题意识”,也能有效增强学生的主动性,激发学生学习兴趣。
笔者多年来一直担任计算机对口单招班《电工基础》课程教学和高三复习教学任务,在教学过程中经过总结和提炼,认为在《电工基础》课程中渗透“习题意识”应切实从下列三个方面去做。
一、讲清基本概念和基本定律的同时,注意渗透“习题意识”
对于基本概念,一般都应使学生理解它的含义,了解概念之间的区别和联系。如在讲授“电压和电位”的概念时,教师要引导学生理解两者之间的关系,理解电压的“绝对性”,即电路中两点之间的电压与所选择的参考点无关;理解电位的“相对性”,即电路中某点的电位取决于所选择的参考点,参考点改变,该点的电位也随之改变。在讲清这些概念的同时,教师应及时设计一些习题让学生思考,以加深对知识的理解。例如,讨论某电路中A、B两点之间的电压(分别选择A点和B点作为参考点),验证A、B两点之间电压的“绝对性”;讨论该电路中A、B两点的电位(分别选择A点和B点作为参考点),验证A、B两点电位的“相对性”。
对于基本定律,在讲解时教师应注意通过实例、实验和分析推理过程引出,应使学生掌握基本定律的表达式(包括文字表达和数字表达式)和适用范围。如在讲授“部分电路欧姆定律”时,笔者要求学生理解该定律的文字表达:“通过电阻的电流与加在它两端的电压成正比”;掌握该定律的数学表达式I=U/R。在理解和运用该定律时学生要注意以下几点:①R、U、I必须属于同一段电路;②不可把三个量间的因果关系与数量上的联系混为一谈:从电流形成条件的角度来分析,导体两端存在的电压是因,而导体中形成电流是果。欧姆定律揭示了由导体两端电压决定导体中电流的规律性。U、I之间的这种联系是因果关系。在运用欧姆定律来解决具体问题时,已知三个量中的任意两个量,即可求出第三个量。这仅仅是利用了三个量之间数量上的联系。③运用欧姆定律计算电阻时,即R=U/I。这仅仅意味着利用加在电阻两端的电压和流过电阻的电流来量度电阻的大小,而绝不意味着电阻是由电压和电流的大小决定。无论加在电阻R两端的电压取何值,电压U和相应的电流I的比值总是不变的。这时,教师可以通过设计一些判断题和选择题,通过习题来巩固该定律,辨析相关的表述。
因此,教师在传授电工基础知识时,要探索处理问题的方法,理清研究的思路,注意培养学生的分析能力、推理能力和想象能力。在这一环节中,教师应按知识重点、学生的知识水平及知识的“转化”规律,编选一些有利于巩固知识、掌握知识的基本练习题。这些习题,尽可能包括计算题、问答题(所学知识定向说明和解释电现象的题目)、选择题(目的性较强的题目)、证明题、思考讨论题和引申题等。
二、选好习题,上好习题课,通过例题渗透“习题意识”
题目的选择直接影响习题课的质量。教师必须精心选题,习题的选编要有利于学生加深对概念和知识的理解,以及对解题方法的掌握,通过例题的讲解和作业题的练习,达到明确概念、掌握方法、启迪思维、培养能力的目的。因此,在选择电工基础习题时,教师要注意目的性、典型性、延伸性、针对性和综合性。习题教学是将知识转化成能力的过程,在习题教学中教师应尽可能采用“多变、多析、多问、多解”的导向法。“多变”就是对一道题改变叙述方式、增减或隐蔽条件,增设“干扰量”或“比较量”,进行纵变、横变、纵横变,让学生在分析、比较和判断中拓宽思路。“多析”,就是让学生对一道题从不同角度入手进行分析,培养学生的逻辑思维能力。“多问”,就是对一道题从不同角度提问,使原题“开花”形成程序题,这样做既可以拓宽思路,又可以使学生把知识学活。“多解”,就是对同一题从不同角度启发、诱导,让学生用多种方法去解答。这样做不但可以发展学生思维,而且可以让学生沟通新旧知识的联系。可见,在习题教学中通过“四多”导向有助于激发学生求知欲望,发展学生的创造性思维。同时,教师应通过讲例题渗透“习题意识”,让学生注重习题的变通性,强化对问题的多维思考,以便充分发挥例题的示范、开发、导向等功能。
三、搞好复习,以“考”代“练”,强化“习题意识”
复习是电工基础教学中不可缺少的环节,复习的本身就渗透着提高。复习的重点应放在系统地掌握教材内容的内在联系上,掌握分析问题的方法和解决问题的方法上。教师努力从如下三方面去做,才能实现复习所要达到的目标。
1.在概念和规律的复习中,教师要向学生介绍知识结构,注重挖掘知识的内在联系,搞清知识的来龙去脉,务必使学生把所学知识系统化、条理化、立体化。
2.教师应结合各知识点编选习题,对典型题深入剖解,解题强调“四多”,即“多变、多析、多问、多解”,使学生通过解典型题,达到触类旁通的学习效果。
3.教师要搞好训练,精选题目,以“考”代“练”,单元过关。“练”是关键,“考”是手段。为此,教师要注重理解能力的考查,进行鉴定性测试、形式性测试和总结性测试,在形成性测试后,及时进行反馈、矫正、补缺、提高。同时,教师要瞄准对口高考试题的题型和考查方向,强化规定时间内的仿真适应性做题训练,从而提高学生做题效率,强化“习题意识”。
从上述几个方面可见,在电工基础教学中巧妙渗透“习题意识”是符合教学规律的,它与搞“题海战术”截然不同。渗透“习题意识”跟传授知识和培养能力是有机的结合,它贯穿在教学的全过程中。这个过程是一个以“用”促“学”,学用结合的过程。在教学过程中巧妙设计习题(或题组),能给学生提供一个运用所学知识解决实际问题的“实习”场所,有效地调动和发挥学生的主观能动性,提高“转化”效率。值得注意的是不能以习题代课本,因为习题在很大程度上只能体现知识的点,体现不了知识的面,但习题有导向作用,所以教师对习题的选编要紧紧围绕掌握知识、发展智能这两个基本点,使习题有实际意义。
中图分类号:G633.7 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)34-0041-02
中学时代基础教育的根本目标是提升全民族的基本素质,培养一批怀抱理想、充满文化、具备道德、时刻有严明纪律性的良好公民,同时灌输相应的基础知识,为培养我国现代化建设所需要的各类人才奠定基础。新时代背景下的高中物理教学目标,不再仅仅以分数为目的,开始重视学生的全面发展。素质教育中最关键的是以提高全民族素质为目的,以全面发展为根本任务。以下就物理教学中结合素质教育的途径展开探讨。
一、时代背景下素质教育与高中物理结合的基本教育内容
1.物理教学中对学生的思想素质教育。辩证唯物主义的思想要求在物理教学中用唯物主义的观点客观地地阐述物理知识,让学生在潜移默化中接受物理知识并领会辩证唯物主义。爱国主义思想,即要求教师在授课过程中介绍科学家们为了祖国的发展献身研究事业的事迹,讲述我国目前的发展现状以及存在的问题,表示出对青少年的殷切期望。从而也能培养学生的民族使命感,鼓励学生为家乡的富饶安定和祖国的繁荣富强而不断学习。
2.物理教学中对学生的科学素质教育。在高中物理教学中结合科学的素质教育,不但要让学生掌握物理知识,了解它们在生活中的实际应用,并提高相应的技能和技巧,还要注重培养学生对物理知识的探索能力,培养学生对科学的进取精神,让学生从小养成实事求是的科学素质,为今后的研究做铺垫。
3.物理教学中对学生的身心素质教育。身心教育是基础素质教育的重要内容,其中最主要的就是帮助学生发展非智力因素。非智力因素的处理能够直接影响到学生的发展。在高中物理教学中,发展学生的非智力因素主要是培养学生实事求是的态度以及克服困难的意志等。
4.物理教学中对学生的劳动素质教育。在物理教学中对学生进行劳动素质教育,主要是用来揭示物理学和生活实践之间的关系。在高中物理教学中劳动素质教育主要体现在物理实践教学中,教师要着重培养学生的实际动手能力及运用所学的知识解决实际物理问题的习惯和技巧。
二、素质教育与高中物理结合的基本原则
从物理教学的特点出发,结合素质教育的要求,总结出如下五条基本原则:
1.互动原则。教学活动和课堂教学的设计要注意“教”、“学”双方的互动,真正体现教、学并存的关系。
2.发展原则。发展原则即是指高中物理教学要以促进学生的全面发展为目标。从广度上讲,就是人们常说的“全面发展”,这是我们实施素质教育的目标;从深度上讲,指教学要着眼于学生的最近发展,要让学生以前期学习为基础逐步掌握新的知识。
3.结构原则。结构原则指在教学中要通过对知识结构的教学,为学生构建良好、有序的物理认知结构。帮助学生梳理知识结构,从而整体、有序地对知识进行系列性的了解。
4.内化原则。在物理教学中,教师必须创造条件,引导学生将物理知识结构内化为物理认知结构。
5.反馈原则。反馈原则即是将大脑里的主观的物理转化为外部实际存在的东西,比如应用所学的知识解决生活中的实际问题、解释有关的物理现象等,之后从外界对学生的学习成果作出评价,学生再根据反馈,改正今后的学习行为。
三、以《欧姆定律》教学为例阐述素质教育与高中物理的结合
1.高二学生学科知识现状和能力分析。高二学生在之前的学习阶段中已经学习并掌握了电路方面的部分基本知识,学习了电压、电流的基本含义,理论上而言已经完全具备了学习欧姆定律的能力。目前存在的问题就是现有教材中应用型的事例比较少,在实际的应用问题上,学生无法改变传统的学习方法、思维和认知经验,导致在学习方法上形成了无法突破的障碍。因此,在课堂教学中,老师要注重图像教学法,利用ppt或者现场试验的方法能够让学生想到或者看到,这样就更易于学生理解这方面的知识。
2.学生生活环境与心理素质分析。电和电路是我们生活中很常见的事物,尽管不陌生,但是学生对电和电路的原理也不是很了解。教师可以利用学生对未知事物的探索心理培养学生的学习兴趣,依靠这一兴趣,学生才能自愿并大胆地尝试新事物并深入了解新事物,以此为课堂操作和教学打基础。
3.课程设计。《欧姆定律》是高中物理第二册第十四章第一节的内容,教学对象是高二理科生。欧姆定律是下一章恒定电流的基础内容,它的重要性不需要多加证明,高二物理中的欧姆定律是对初中内容的补充和延伸,在理解的基础上加以实际的应用。本章按照如下的方案展开:首先从初中课本学过的基本电路知识引入欧姆定律,接下来解释影响导体的电阻的因素,然后介绍半导体和超导体,在半导体和超导体的介绍中提高学生的学习兴趣,培养学生对科学的向往,再然后引入电功和电功,最后介绍在闭合电路中的欧姆定律。具体几点要求如下:①课程目的:全面提升学生的科学素养,让学生掌握并利用图象法分析问题,进行研究。②课程结构:注重全班同学的共同参与,调动课堂氛围,因材施教,有利地利用学生现有的知识和理解力。③课程内容:体现这门课程的公共基础性和参与性,联系生活展望未来,了解时代需求。④课程实施:积极调动学生的积极性,营造良好的学习氛围,鼓励学生自己思考、主动参与、团队合作,共同讨论并得出结论,最后由老师作总结并指出存在的问题。这样既能让学生学到知识,也能培养学生的学习能力,还能培养学生的团队意识,实现“人性化课堂”。
四、结束语
随着教育部门对素质教育要求的提高,对高素质人才培养的重视,高中物理教学工作面临着新的要求。面对这种情况,学校要加强对物理教学工作的重视,积极树立科学的素质教育理念,不断提升教学团队的教学素质,从而不断提高物理教学的质量,实现人才培养的终极目标。
参考文献:
[1]董晓莉.物理教学中激发学生的学习兴趣[J].中学生数理化(教与学),2011,(04).
[2]王大可.谈高中物理实验教学中的素质教育[J].科教新报(教育科研),2011,(18).
1、错误生活经验的存在,造成学生在新知识的认知过程中产生负迁移。
错误生活经验是在日常生活和生产实践活动中,通过个体与外界相互作用而形成的一种非科学的经验。这些经验在形成的过程中没经过科学的思维加工,只是根据事物表面现象作出的主观判断和总结,结论一般是错误的或片面的。正是由于这些经验有这样的缺陷,造成它对新知识的不良影响。
如:拔河是我们都很熟悉的一项体育运动,从这项运动中人们体会到的结论是绳子拉向哪一边,哪一边的力就大.由于有了这个错误的经验,我们在学力平衡的知识时,就出现了麻烦.例如,当起重机吊着一重物静止、匀速上升、匀速下降时,起重机对重物的三次拉力的大小比较.老师在讲解分析时,学生都能听懂,但做作业时又经常出错.又如,在分析推放在水平地面上的物体而没有推动的原因时,学生经常会想当然地认为是推力小于摩擦力的缘故.这些都反映出平时经验的根深蒂固.其实,拔河时,两边的人所用的拉力是一对相互作用的力,是一样大的,胜负的关键在于摩擦力的大小.假如,一个大力士脚穿溜冰鞋站在冰面上与站在地面上小学生进行拔河比赛,胜利属于谁呢?
2、先学的科学知识对后继科学知识的理解和认知产生负迁移。
现代的迁移理论认为:学习的过程是新知识和原有认知结构相互作用的矛盾运动过程。已有认知结构和内容能够对新知识的学习产生消极影响,这也是错误经验消极作用的另一种表现。
如:由欧姆定律得出的导出公式R=U/I,对于这个公式有学生便得出结论:电路中电阻的阻值大小与它两端的电压成正比,与通过它的电流成反比。产生这种错误的原因是由于将先前所学的数学知识僵化地用到现在所学的物理量度公式的分析中,从而失去了物理量度公式的物理内涵。事实上,电阻的大小是电阻本身的一种属性,只与其材料等因素有关。可以用电阻两端的电压和通过它的电流的比求出它的电阻值大小,但它并不是电阻的定义式(定义式为R=ρL/S).在同一电路中当电阻两端电压增大几倍时,通过它的电流也增大几倍,显然电阻值并不与电压成正比,也不与电流成反比。类似的公式还有ρ=m/V,v=S/t等,都是有其物理内涵的。
3、生活经验妨碍创造思维的发展。
学生过多的依赖于过去积累的经验,而忽视对题目殊关系的分析研究。对问题的解答满足于已有的正确结论,而不善于从不同角度去寻求最佳解法,更不能有所创新。
如:如图所示电源电压U=3V , R1=15Ω。先闭合S1,再闭合S2,发现电流表示数增大了0.1A .求电阻R2=?此时,学生会根据已有知识分步求解,当闭合S1时,只有R1接入电路,根据欧姆定律I1=U/R1求出流过R1的电流为0.2A。 当再闭合S2时,R1和R2并联接入电路,电流表测干路电流为0.3 A , 此时流过R1电流仍不变,仍为0.2A 。(由欧姆定律可知)那么此时流过R2的电流为0.1A ,根据欧姆定律求出R2的电阻为30Ω。
实际上学生只要认真分析一下,运用发散思维就会发现电流表增大的值0.1A就是流过R2的电流,运用欧姆定律一步得出R2的电阻为30Ω。这就是学生不会用创新思维解决问题的例子。
二、消除生活经验负面影响的措施:
1、诱发产生正向迁移,遏止形成负向迁移。
为了促进正向迁移的产生,应启迪学生对问题要全面地、多角度地去分析,不要只看到问题的表面或只看问题的片面,就下结论。迁移是一种复杂的心理过程,它受学生本身的主观条件制约,这就要创造条件,因人施教,诱导实现正向迁移。对问题要多假设、多提问,让学生充分参与教学活动,细致分析问题,使学生形成科学严谨的分析问题方法,可避免负向迁移的产生和干扰。
2、深刻领会教材编写者的意图,讲透概念、规律的属性,以防止相互混淆。
为克服先学的科学知识对后继科学知识的理解和认知产生负迁移,必须切实抓好基础知识的教学。对于概念要讲清它的内涵,让学生掌握本质属性;对于定理、定律,要剖析数量关系,赋予它们物理内涵,揭示它们的精髓,为学生的创造思维提供坚实的基础。
3、建构合理的知识结构,增强知识信息地可提取性。
培根说过:"当你处世行事时,正确运用知识就意味着力量。"注重合理地知识结构地建构,是克服生活经验消极影响地前提,生活经验的负效应往往是由于无知和偏见造成的。大脑中有丰富的知识储备,用时才可提取,这是不言而喻的,但大脑里信息量越多,到需要时不一定提取就越快,只有广博而理解透彻的知识信息,组织得有条不紊、有系统的知识信息才具有随时可提取的性质,才容易在需要时迅速检索提取输出,并发挥出举一反三、触类旁通的作用。