绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇欧姆定律重难点范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
欧姆定律是高中物理电学部分的核心内容,也是高考的重难点内容,同时欧姆定律掌握的好坏会直接影响我们的考试成绩,因此要多用时间将这块知识进行巩固,以取得更高的分数。
1在欧姆定律的学习中常遇到的问题
1.1欧姆定律的使用范围问题
在电路的实验过程中,我会出现忽略导线,电子元件与电源自身的电阻,将整个电路视为纯电阻电路的问题。而欧姆定律通常只适用于导电金属和导电液体,对于气体、半导体、超导体等特殊电路元器件不适用,但我们知道,白炽灯泡的灯丝是金属材料钨制成的,也就是说线性材料钨制成的灯丝应是线性元件,但实践告诉我们灯丝显然不是线性元件,因此这里的表述就不正确,本人为了弄清这里的问题,向老师进行了请教并查阅了相关资料,许多资料上说欧姆定律的应用有“同时性”与“欧姆定律不适用于非线性元件,但对于各状态下是适合的”。但我自身总觉得这样的解释难以接受,有牵强之意,即个人理解为既然各个状态下都是适合的,那就是适合整个过程。
1.2线性元件的存在问题
通过物理学习我们会发现材料的电阻率ρ会随其它因素的变化而变化(如温度),从而导致导体的电阻实际上不可能是稳定不变的,也就是说理想的线性元件并不存在。而在实际问题中,当通电导体的电阻随工作条件变化很小时,可以近似看作线性元件,但这也是在电压变化范围较小的情况下才成立,例如常用的炭膜定值电阻,其额定电流一般较小,功率变化范围较小。
1.3电流,电压与电阻使用的问题
电流、电压、电阻的概念及单位,电流表、电压表、滑动变阻器的使用,是最基础的概念,也是我最容易混淆的内容。电流表测量电流、电压表测量电压、变阻器调节电路中的电流,而电流、电压、电阻的概念是基本的电学测量仪器,另外,欧姆定律只是用来研究电路内部系统,不包括电源内部的电阻、电流等,在学习欧姆定律的过程中,电流表、电压表、导线等电子元器件的影响常常是不考虑在内的,而对于欧姆定律的公式I=UR,I、U、R这三个物理量,则要求必须是在同一电路系统中,且是同一时刻的数值。
2欧姆定律学习中需要掌握的内容
本人在基于电学的基础之上,通过对欧姆定律的解题方式进行分析,个人认为我们需掌握以下内容:了解产生电流的条件;理解电流的概念和定义式I=q/t,并能进行相关的计算;熟练掌握欧姆定律的表达式I=U/R,明确欧姆定律的适用条件范围,并能用欧姆定律解决相关的电路问题;知道什么是导体的伏安特性,什么是线性元件与非线性元件;知道电阻的定义和定义式R=U/I;能综合运用欧姆定律分析、计算实际问题;需要进行实验、设计实验,能根据实验分析、计算、统计物理规律,并能运用公式法和图像法相结合的方法解决问题。
3欧姆定律的解题思路及技巧
3.1加深对欧姆定律内容的理解
在欧姆定律例题分析中,我们比较常见的问题是多个变量的问题,以我自身为例,由于物理理解水平有限,且电压、电流、电阻的概念比较抽象,所以学习难度较大,但我通过相关教学短片的学习,将电阻比喻成“阻碍电流通行的路障,电阻越大路越不好走,电阻越小通过速度则快”的方式,明白了电阻是导体自身的特有属性,其大小是受温度、导体的材料、长度等各方面因素影响的,与其两端的电压跟电流的大小无关,并且明白了电阻不会随着电流或者电压的大小改变而改变。同时我们每一个人都知道对于不同的习题,解决步骤都是不相同的,虽同一问题会有不同的解题方法,但总是离不开欧姆定律这个框架。因此对于一些与电学有关的知识,我一般会利用欧姆定律解决电生磁现象与电功率计算问题。例如:某人做验时把两盏电灯串联起来,灯丝电阻分别为R1=30Ω,R2=24Ω,电流表的读数为0.2A,那么加在R1和R2两端的电压各是多少?我可以根据两灯串联这一关建条件,与U=IR得出:U1=IR1=0.2A×30Ω=6V,U2=IR2=0.2A×24Ω=4.8V,故R1和R2两端电压分别为6V、4.8V的结论。
3.2利用电路图进行进行计算
在解有关欧姆定律的题时,以前直接把不同导体上的电流、电压和电阻代入表达式I=U/R及导出式U=IR和R=U/I进行计算,并把同一导体不同时刻、不同情况下的电流、电压和电阻都代入欧姆定律的表达式及导出式进行计算,因此经常混淆,不便于分析问题。通过后期老师给予我的建议,在解题前我都会先根据题意画出电路图,并在图上标明已知量、数值和未知量的符号,明确需分析的是哪一部分电路,这部分电路的连接方式是串联还是并联,以抓住电流、电压、电阻在串联、并联电路中的特征进行解题。同时,我还会注意开关通断引起电路结构的变化情况,并且回给“同一段电路”同一时刻的I、U、R加上同一种脚标,其中需注意单位的统一与电流表、电压表在电路中的连接情况,以及滑动变阻器滑片移动时电流、电压、电阻的变化情况。
3.3利用电阻进行知识拓展
本着从易到难的原则,我们可从一个电阻的问题进行计算,再扩展到两个电阻、三个电阻,逐渐拓宽我们的思路,让自己找到学习的目标以及方法。比如遇到当定值电阻接在电源两端后电压由U1变为U2,电路中的电流由I1增大到I2,这个定值电阻是多少的问题时,我们可利用欧姆定律的概念ΔU=ΔI・R得到电阻的值,而当难度增加由一个电阻变为两个电阻时,定值电阻与滑动变阻器串联在电压恒定的电源两端,电压表V1的变化量为ΔU1,电压表V2的变化量为ΔU2,电流表的示数为ΔI,在这样的问题上可将变化的问题转化为固定的关系之间的数值,就可简化许多变量问题的计算。当变量变为三个电阻时难度会进一步的增大,我起初认为这是一项不可能完成的任务,所以放弃了这类题,而在经过询问成绩优秀的同学时,才知道可将三个电阻尽量化为两个电阻,通过电压表与电流表的位置将电阻进行合并,以此简化题目。
4总结
简言之,欧姆定律是物理教材中最为重要的电学定律之一,是电学内容的重要知识,也是我们学习电磁学最基础的知识。当然,对于欧姆定律的学习与解题方法,自然不止以上所述方法,因而在具体的学习中,我们要立足于自身实际学习情况来进行方法的选取,突破重难点知识,以找到更好的解题思路。
参考文献:
九年级物理教学过程中,教师在进行到比热容、欧姆定律、电功率的计算等这几个教学难点时,就需要多加注意这些重点难点,并且对其进行恰当的处理,从而达到最好的教学效果。
1.比热容在热学课程教学
比热容是涵盖四个物理量的综合概念,新课程实施后,教师的任务就是通过实验让学生理解和认识比热容,并且引导学生用比热容说明生活中简单的自然现象。
1.1本课的重点在于理解比热容的概念
利用比热容的有关知识解释生活中的有关问题,而难点则在于掌握热量的计算相关公式。教师首先应当从生活引入,通过实验建立概念,学生生活经验相对较少,教师可以根据人教版物理教科书做演示实验:用相同的电加热器质量相同的水和食用油,使它们升高相同的温度,发现加热水需要的时间较长,然后比较它们吸收热量的多少,看看这两种物质的吸热情况是否存在差异,最后实验表明说明水所吸收的热量较多。
教师可以带领学生再更换其他的液体或固体来做此实验,最后更多的实验都表明不同的物质在质量相等、并升高的温度相同时,吸收的热量不同,使学生深刻理解比热容的概念;教师要启发学生积极思考设定质量和升高温度的乘积被除以吸收的热量是何原因,这是教师在教学过程中非常重要的一点。
1.2学生掌握比热容概念后
教师可以通过定量实验的方法使学生自主计算热量的相关计算公式。用相同的电加热器加热质量不同物质A和物质B,一定时间后在自制的表格中记录它们升高的温度和吸收的热量,教师需要根据加热器功率和加热时间提供热量数据,并且认为这是A、B吸收的热量,学生在教师带领之下探究表格,可以自主计算出“物体吸收的热量与它的质量和升高温度乘积的比值”,计算公式有具体数据的支撑,因此更加易于理解。
2.直流电流教学中欧姆定律的学习
在电学中,电流、电压和电阻这三个物理量之间的联系是被欧姆定律这一条实验定律所揭示的,而欧姆定律一直就是电学实验定律的中心。
2.1通过创设问题情景归纳出欧姆定律
在欧姆定律的教学课时中,教师的任务是引导学生透过实验看到电流跟电压还有电阻之间的关联,总结出欧姆定律。而在教学过程中,本课时的难点就在于如何设计实验,如何分析实验中所取得的实验数据并进行归整总结,如何评估实验后得到的结果。
教师可以通过创设问题情景,引入新课问题让学生自己提出猜想和假设,自主进行实验探究电流、电压和电阻之间的关系,带领学生制定计划与实验方案,用控制变量法进行实验与收集证据,在自主设计实验方案的过程中,让学生的实验设计能力得到提升。
教师在学生汇报实验方法时做适当的提示与补充,完善学生提出的需要准备的实验器材,启发学生用多种方法来解决问题,比如在电路上串联一个滑动变阻器来改变电源电压的取值。
根据学生的分析和汇报,教师将学生的实验思路和方法进行总结,实验可分为两步,第一步控制电阻不变,通过调节滑动变阻器,改变电阻两端的电压并使其成倍数变化,再观察通过电阻的电流的变化情况,找出电流与电压的关系;第二步需要分别接入电路的,应当是阻值显示为倍数关系的不同类型电阻,学生在实验过程中,为了保持电阻两端的电压维持某一个固定值不变,就应当适当得调节滑动变阻器,同时观察电流的变化,从而能够准确地找出电阻与电流之间的联系。
在学生分组实验记录数据之后,教师引导学生分析轮涨得出结论,给出评价,让学生自主构建知识,学习科学研究方法,培养学生实验和观察的能力,但本课教学容量大,教学时间紧,教师不可一味放手,在适当的时候还需要引导学生进行归纳总结,从而使本课圆满完成。
3.电功率是电学的重点内容
电能转化为其他形式的能得过程也可以说是电流做功的过程。电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有关系。作为表示电流做功快慢的物理量,电功率等于电流与时间之比。
3.1体会电功率在实际生活中的概念
教师在本课时的教学中,应当着重引导学生理解电功率的概念,通过实验或者举例让学生认识到电功率在现实生活中的广泛应用。
而难点则在于如何理解实际功率和额定功率的区别与联系。教师应当根据课程标准,引导学生根据实例,认识功的概念,知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。通过做演示实验引入课题,从实验中得知电流做功有快慢之分,引导学生得出电功率的知识以及电功率的意义从而得出定义公式以及单位和换算关系。
教师可以通过比较800W的电吹风机与40W的灯泡在相同的时间内消耗的电能让学生理解功和功率的区别与联系,同时从能量转化的角度对电功率进行分析,便于学生加深理解。通过设置课堂练习和演示实验,例如将两灯泡先后并联和串联接入家庭电路中,观察灯泡的发光情况,探究灯泡的功率是否改变了,从而使学生意识到利用灯泡铭牌上得电功率判断灯泡的亮暗,要一并考虑电压的影响,最后得知用电器的正常工作状态和非正常工作状态,指导用电器的功率不是固定不变的。
教师最后结合电功率和电功率的计算以及额定功率和实际功率的板书,梳理本课所学知识,使之形成一个完整的知识体系,同时也可以帮助学生进行记忆,最后让学生掌握运用于解题。
4.总结
由简单到繁杂,由浅显到深刻的认识规律是物理教学的特点,在教学过程中,教师要做好足够的铺垫,这样才能充分发挥物理教学的探究性,但同时,也要顾及到学生的接受能力,只有教师在教学过程中起到了“穿针引线”的串联作用,知识的系统性和结构性才能够保持。
教师要使学生能够全方面的体验到学习物理的乐趣,从而认识到应用科学方法的重要性,并且在探究过程中,科学思想得到熏陶,能力得以提升,掌握正确的学习方法获得知识。
参考文献:
[1]陆长海.中学物理重难点教学的几点建议[J].考试(教研).2010年12期
【课前预习】
此部分由两个环节组成。
第一个环节:预设让学生在课前完成,即学生在不需教师指导和同学互助的前提下借助课本独立完成,以达到大体了解本节知识的目的。所以,设置的问题必须全部来自课本,但不是照抄照搬,而是对课本重点知识进行提炼,空格不宜过长,一般以填入2~4个关键字为主。问题设置不宜有难度,只要学生认真读完课本就可以知道答案,换言之,学生可以在课本上按照上下文的意思找到答案。如:“欧姆定律”可设计:欧姆定律内容是导体中的电流跟导体两端的电压U成____,跟导体的电阻成____;公式I=________。
第二个环节:需设置1~2个涉及关键性知识的思考题(可适当穿插在基础知识之间),思考题要具有普遍的代表性和趣味性,最好是与生活或社会热点有关联的问题。如:在“欧姆定律”一节设计:公式R=U/I与I=U/R的物理意义相同吗?
【分组讨论】
此即课堂学习的第二阶段。在第一阶段的基础上设置基础问题,目的是使学生在解决问题的过程中增长知识和技能。本部分内容学生独立完成有一定的难度,最好通过小组讨论的方式解决,所设置的问题应该有一定的难度和深度。紧扣本节的重点和难点,针对学生学习过程中可能产生的问题并作为下一阶段的知识储备而设问。如:“欧姆定律”的问题设计:在探究导体中的电流与导体两端的电压的关系时,若将导体换成晶体二极管,此时导体中的电流还与导体两端的电压成正比吗?
【课堂导学】
此即课堂学习的第三阶段。学生在前两个阶段的基础上,已经基本了解了本节内容,但还需要进一步巩固和提升。本阶段主要以例题讲解为主,所选例题要求具有代表性,一般以2~4道为宜,这些例题基本覆盖本节重、难点内容。如:“在“电势差”教学中设计3道题:①电势差的说法正误判断;②点电荷在电场中移动问题;③电势的高低判断。
解析侧重基本方法,不要求新奇的解法,以巩固本节知识为主要目的。通过对例题的学习,明确告诉学生的是什么,解题最重要的方法一定要详细总结出来。
【课堂展示】
紧跟每道重点探究例题后,根据本节重难点设置习题,要求学生在学会例题解法的基础上就能完成。难度保持和例题相当,与课堂导学内容相近。这里就不再举例说明了。
【课后拓展】
2重点及难点
(1)利用欧姆定律测量未知电阻.
(2)理解电阻是导体本身的属性.
(3)掌握伏安法测电阻实验中的主要步骤.
3教学过程
3.1实验原理
师:同学们我这里有一个电阻值模糊不清的电阻(展示实物),能用电压表、电流表测出它的阻值来吗?
师:需测哪些物理量?
引导学生回答:根据欧姆定律即可.
师:具体怎么利用欧姆定律?你怎么测出电阻?
引导学生回答:只要测出它两端的电压和通过它的电流,应用欧姆定律推导出R=U/I,得出实验的原理.
3.2电路图
师:我们进行电路设计的依据是实验原理,要分别测和?测电流用什么器材?怎么连入电路?请生上黑板画图;测电压用什么器材?怎么连入电路?请生上黑板画图.
师:这样的电路还有什么不完善的地方?
问题:在交流中,针对学生设计的电路是否使用滑动变阻器进行提问:怎么算出电阻?这个算出的值有误差吗? 怎么减小误差? 怎么才会取得多组数据?电路中不用滑动变阻器行不行?为什么要有滑动变阻器?
引导学生回答:做实验时总存在误差,要减小误差需进行多次测量取平均值.
师:你们看这样的电路图能测量几次?怎样实现多次测量?
引导生回答:换电池节数或用变阻器.
师:请学生对此评价,滑动变阻器使用方便,测量次数多(在图中加滑动变阻器).
可以利用滑动变阻器改变待测电阻两端的电压和通过的电流,多测几组数据,用多次测量取平均值的方法,可减小误差.
3.3器材
师:请生对照电路图总结需要的器材.(生边说边写)
3.4实验步骤
(1)按电路图正确连接实验电路.
(2)闭合开关,改变滑动变阻器滑片,分别读出两表的示数,记入表格中.
实验次数电压U/V电流I/A电阻R/Ω123(3)根据记录计算出三次测得的电阻R,求出平均值Rx=Ω.
(4)实验结束,整理器材.
3.5数据处理
师:下面利用三次实验数据作出定值电阻的I-U图象.
讨论:定值电阻的I-U图象近似是一条直线,该图像说明定值电阻的阻值是不变的,有偏差是由误差引起的,说明导体的电阻是导体本身的一种性质,与电流、电压无关.
总结:用电压表和电流表测电阻的方法叫“伏安法”.
4目标达成检测
(1)在公式的基础上,我们可以通过电流表和电压表测量出某导体的电阻,这样测量电阻的方法称为.
(2)在测量定值电阻的实验中,人们利用多次测量取方法来减小误差,人们利用实现多次测量的.
(3)某同学在做“伏安法测电阻”实验,待测定值电阻阻值5~10 Ω.
初中物理学科是一门逻辑思维很强的学科,在物理课堂教学中教师要在给学生讲明白物理基本理论知识的基础上,重点帮助学生深刻理解物理概念和定律,提高学生的物理思维能力,还要把基本理论知识灵活地运用到实际问题中。所以,要提高初中物理教学的有效性,就要在一些物理教学难点上进行有效的突破,这些物理教学难点问题解决得好对提高学生物理成绩至关重要。笔者在物理教学实践中针对初中物理教学中的难点进行了有效探索。
一、突破物理教学难点的重要意义
初中物理教学中经常会出现教学难点,这些教学难点成为有效提高学生物理学习成绩的最重要的阻碍,同时不同程度地对学生的物理学习兴趣产生较大的消极影响,制约学生运用物理知识解决实际问题的能力。因此,教师在初中物理教学中要深入分析产生物理教学难点的原因,积极研究如何突破教学难点的方法策略,让学生掌握更多更好的物理学习方法,不断提高物理解题技巧,有效化解和突破物理教学难点,从而对学生的物理学习产生积极的影响,提高物理学习的主动性和积极性,增强学生物理学习的自信心,同时培养学生的创新意识和能力。
二、突破物理教学难点的几点尝试
(一)理解物理概念本质,掌握物理定律关键。造成初中物理教学难点的原因主要是学生在物理学习过程中,不能深刻理解物理概念定律的本质,没有掌握物理概念定律的关键知识点所造成的。在物理学习中不能理解物理知识的本质,不能掌握物理学习的关键知识,就会造成学习效率低下,对物理问题一知半解、似是而非。因此,在教学中教师应指导学生在物理学习中做到理解本质掌握关键,这样就能有效化解物理知识难点。如在电学部分的“欧姆定律”教学中,教学重点是让学生通过自己动手实验得出欧姆定律,从而理解其本质。教学的关键有两个:一是实验的方法,另一个是欧姆定律的应用。学生只有掌握这些关键重难点内容,欧姆定律才能运用自如。
(二)全面掌握知识联系,灵活变通运用知识。在初中物理学习中,许多学生不能很好地把各部分知识进行有效联系,解决物理问题只是孤立地用单一知识或方法解决问题,不会把各部分知识灵活运用、变通运用,造成解题思路方法单一,从而在物理学习中形成知识难点。要有效突破教学难点问题,就必须让学生在学习过程中对教材课本上的物理概念定律理解透彻的基础上,对物理知识有全面系统的掌握,重点是掌握各部分知识的内存联系及相互关系,加强知识的灵活运用。如学习“电磁转化”这部分内容时,既要掌握磁体与磁场关系,又要掌握电流对磁场的作用、磁场对电流的影响,特别是要运用前面已经学过的直流电路的知识、力学部分的知识,只有把这几部分知识联系起来综合运用才能熟练掌握物理知识。
(三)运用多种教学手段,突破物理教学难点。在初中物理课堂教学中,要提高物理教学的有效性,教师就要综合运用多种教学方法和手段,以突破教学重点和难点。如可以通过创设教学情境,把物理知识与实际生活联系起来运用;利用多媒体教学技术进行教学、利用CAI进行辅助教学,使抽象枯燥的物理知识变得形象生动,使不易观察的物理过程更直观,从而提高物理课堂教学效率。如可以用计算机强大的动画功能对许多难以用常规手段表现出来的实验,如透镜成像、光的色彩与光的传播、物质的料子、电磁波的传播等运用计算机进行模拟演示,既增强教学效果,又便于学生记忆掌握。
(四)做好物理实验演示,提高解决问题能力。在物理教学中,教材安排了许多物理实验和课堂演示活动,上好物理实验课程、做好课堂物理演示能使学生从这些实验和演示中获得物理知识的感性认识,加深对物理概念和定律的深刻理解,并培养学生解决实际问题的动手实践能力。例如,物理实验可以通过多种方法进行研究和操作,如在进行实验导体的电阻与什么因素有关时,可以通过观察法(观察电流表指数来计算电阻)、转换法(把电阻转换成电流来计算)、归纳法(将导体电阻与材料、长度、截面等有关因素归纳起来研究实验)等方法进行研究。通过这些方法的综合运用提高学生解决教学难点问题的能力。
总之,突破物理教学难点应从多方面尝试,从多方面培养学生的能力和素质,进而提高教学成绩。
在直流电路中,通过电阻的电流产生的能量转化是能量计算的重点知识,但由于不能够正确区分纯电阻与非纯电阻,导致求解中出现问题,特别含有电动机的相关计算。下面以电动机为例,来解决纯电阻与非纯电阻应用中的区别与联系。
一、过程再现及分析
含有电动机电路,有电流通过电动机时,线圈消耗电能,产生其他形式能量(内能、机械能等),该能量转化过程为电流做功的过程,即消耗电功W=UIt,电流通过线圈产生的焦耳热Q=I2Rt,那么,两者之间有何关系呢?
解决方案:假如Q=W,则UIt=I2Rt,推导出I=,即欧姆定律,而欧姆定律是需在纯电阻情况下才成立的。
分析:根据欧姆定律的适用条件,电流通过电阻产生的电能全部转化为内能,即电功等于电热,此时由欧姆定律适用的电路叫做纯电阻电路;欧姆定律不适用的电路叫做非纯电阻电路。
问题设计1:电机在受阻不转动的情况下,电压、电流和电阻的存在的何种关系,消耗的电能和产生的电热有何关系?
问题设计2:电动机在转动的状态下,电压、电流和电阻的关系有何特点,消耗的电能和产生的电热有何关系?
问题设计意图:明确辨别纯电阻电路与非纯电阻电路。
问题设计3:进一步探究电机在受阻不转动的情况下,电压、电流和热功率、总功率的有何关系?
探究结果:在纯电阻电路中,热功率在总功率中所占比重大,纯电阻电路产生的电热近似等于消耗的电功,即W=Q。
问题设计4:探究电动机在正常转动的情况下,电压、电流和热功率、总功率之间有何关系?
探究结果:在非纯电阻电路中,热功率在总功率中所占比重小。根据能量守恒,W=E+Q,即电动机消耗的电能等于产生的机械能及产生的热量的总和。
二、例题分析
工地经常用电动机提升重物,其装置如图所示,电动机两端电压为5V,电路中的电流为1A,物体A重20N,电动机线圈的电阻为r=1Ω。求:
(1)电动机正常工作时,线圈电阻消耗的热功率为多少?
(2)电动机正常工作时,电动机输入功率和输出功率各是多少?
(3)如果接上电源后,线圈被卡住,不能转动,这时通过电动机的电流,以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少?
解析:电动机正常工作时,其电路为非纯电阻电路,其中消耗的电功率一部分转化为线圈的热功率,另一部分转化为电动机的机械功率。
(1)电动机线圈上消耗的热功率为
P热=I2r=12×1W。
(2)电动机的输入功率为消耗的电功率
P入=UI=5×1W=5W
电动机的输出功率
P出=P入-P热=5W-1W=4W。
(3)线圈被卡住后电动机不转时可视为纯电阻,通过电动机的电流
I==5A
电动机消耗的电功率
P=UI=5×5W=25W
电动机发热功率
P内=I2R=52×1W=25W
小结:由例题中不难看出U、R、P三个物理量的数值并不满足欧姆定律,而根据对电路能量转化分析,解决有关纯电阻电路和非纯电阻电路的问题,就比较清楚了。
从上面的实验探究与例题可见,含有电动机工作过程中的能量的计算,关键是要正确区分是纯电阻还是非纯电阻电路,其能量关系是:电流通过非纯电阻时,E总=Q热+E其他;电流通过纯电阻时,E总=Q热。
在目前物理课堂教学过程中,教师的提问存在了这样一些问题:
1.问随心所欲,无目的性和针对性。所提问题与课堂教学的重点、难点距离较远,提问随意性大,东拉西扯,偏离了主题,浪费了时间。如讲“欧姆定律”的应用时,兴趣所至,中途突然话锋一转:“对了,请问同学们,还记得电阻的单位吗?”学生答:“欧姆。”“对,就是这个发现欧姆定律的人的名字;同学们想想,欧姆是哪个国家的人?他发现欧姆定律期间是从事什么职业的?”这一与此时所讲教学内容并无十分密切联系的提问,使学生思维突然转轨,打乱了原有教学进程,致使课堂教学不和谐,影响教学效果。
2.提问过于笼统或虚无缥缈,表达不言简意赅,有时不知所云,让学生摸不着头脑,也就无法回答。某教师在复习牛顿三大定律时,提问:牛顿第一定律和第三定律谁的作用更大?没有牛顿第二定律行不行?对诸如此类的问题,学生的思维难以展开,他们不知朝什么方向思考,回答就很困难。显然,这样的提问教学效果是不会理想的。
3.提问没有层次性,对较难的问题没能铺设好台阶。学生要回答一个有一定难度的问题,必须经历由浅入深、由表及里的思维过程,教师若没有给予层次性的提问,学生就可能回答不出,出现冷场现象。
4.提问面较小,只要提问好学生,很少提问差生,陶醉于学生能答出正确答案,这样其实失去了提问的信息反馈作用。
5.没有留给学生足够的思考时间,也几乎没有为学生留出提问时间,学生的学习主体地位得不到落实。对问题作深层探究和多向判断,并选择比较准确的语言,尽可能对问题作出完满的富有创造性的答复,这些都需要一定的时间保证。
二、如何实现合作探究式物理课堂的有效提问
1.精心设计问题,体现教学目的
一般地说,问题应选在知识的重点、难点、疑点的关键之处,这样对问题的解决将有“茅塞顿开”的作用。物理教学中巧妙设计的问提不仅有利于激发学生学习的兴趣,增强他们的求知欲,而且有助于培养他们的探索精神和思维能力。如何设计有效提问呢?
(1)联系实际设计问题。科学探究教学因地区而异、因校而异、因学生而异。我们不能将科学家的探究过程和成果拿来导演排戏,必须结合各种实际情况,根据教材改编探究的具体细节,完成课程标准的要求。所以在设计问题时,不能仅以课本或教参为准,要考虑实际。
(2)突出重点设计问题。影响某一事物发展变化的因素往往是众多的,我们要抓住问题的主要方面,解决主要矛盾。
(3)突破难点设计问题。突破教学难
点是广大教师研究的重要课题,一个优秀的教师往往从问题的提出到层层深入去解决问题,最终使教学难点得到肢解。设计突出难点的问题在教学中显得十分重要。
2.把握提问时机,发挥不同功能
从教学的进程来说,在课堂教学进行过程中,当学生的思维发生障碍,产生偏差,或受到思维定势干扰时,要及时提问,以便及时排除故障,使课堂教学按计划顺利进行;从教学的灵活性来说,课堂教学千变万化,学生回答无奇不有,教师要依据具体情况及时进行设问、追问、反问。教师要善于抓住这些最佳时刻,充分发挥其不同的功能,把握提问时机。
(1)伊始提问――引人入“戏”。在上课刚开始,学生注意力不够集中时可及时提问,通过问题将学生的注意力迅速引到课堂教学中来,同时又可以对已学内容进行适当的复习与巩固。
(2)重点难点处提问――突破认知矛盾焦点。重点难点是教学重心所在,是学生认知矛盾的焦点,于此处提问,可集中学生的注意力,使其情绪高涨,思维积极,从而提高课堂教学效率。
(3)理论与实际的连接处提问――使知识根植于生活的土壤。课程不是孤立于生活世界的抽象存在,而是生活的有机构成,课程不是把学生与其生活割裂开来的屏障,而是使学生与其生活有机融合起来的基本途径。回归生活世界是新课程理念之一。
(4)于无疑处提问――“投石激浪”激发思维火花。
有些知识看似简单,但蕴含着丰富的智力发展因素。教师要善于挖掘在学生看来不是问题的问题,设疑提问,就像投石激浪。例如,在讲超重和失重知识时提问:“浮力计算公式,单摆周期公式等在超重和失重状态下还适用吗?如果不适用将有怎样的变化?”
3.选择提问对象,发展全体学生
提出问题必须由学生来回答,选择什么样的学生回答才有价值?才算是有效提问呢?
(1)激发兴趣问题选择基础较弱的学生。
在引入新课或得出结论时提出问题应针对所有学生,特别是引入新课或复习旧知时更是如此。引入新课应激发学生兴趣,这时提出的问题要符合全体学生的认知基础和心理要求,给较差的学生有所展示,让他们也能投入教学活动中来,所以我们要想法提出合理的问题,让他们能够回答。
(2)巩固知识的问题选择中等学生。差生往往学到的知识附于表面,他们对知识的掌握较差,在复习提问时,他们不能及时准确地回答,如果让他们回答,一方面可能挫伤他们的学习的积极性,另一方面也影响课时。所以在巩固知识时要请中等生来回答。
纵观近几年高考中的电阻测量设计性实验题目,立意新颖、灵活多变。为了应对这种实验,总结了不少方法,如“伏伏法”、“安安法”,名目繁多,不一而足。其实不论题目多么新颖,不论怎么变化,须知万变不离其宗,这个“宗”就是实验原理。原理是实验的总纲、灵魂,设计性实验也概莫能外。高考理科综合能力测试《考试大纲》对设计性实验题目的考查有具体明确的要求:“能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题”。设计性实验考题都是根据现行教学大纲和考试大纲,立足于课本,在已学实验(包括学生分组实验、演示实验及课后小实验)的基础上演变而来的,是建立在对所学实验原理的深入理解的基础上的。具体到电阻的测量,其实验原理最主要的应是两个,一是部分电路欧姆定律(即所谓伏安法),二是闭合电路欧姆定律,兹分述于后:
⑴伏安法。设待测电阻阻值为Rx.若测得Rx两端的电压为U,通过Rx的电流为I,则由其定义可得Rx=U/I。此处应注意“测”的含义,例如,电压U既可用电压表直接测得,也可由其他方式算出即间接测得。电流亦然。
⑵闭合电路欧姆定律。将待测电阻Rx做为某一电源的外电路或外电路的一部分,利用闭合电路欧姆定律测量,这当然也是间接测得的。
二、方案选择,应看条件
电阻测量设计性实验之所以难,对很多学生来说,不是不知道有哪些实验原理,而是不清楚对一个具体的实验应该用哪个原理。实际上,在一道具体的实验题目中实验原理的选择受实验器材、实验精度的要求等多种因素的制约。如考虑用伏安法测电阻时,一般而言应有电压表、电流表。若只有两个电流表,没有电压表,并不意味着无法用伏安法。只要满足一定条件,实验仍然能够完成。前面说过,只要能算出待测电阻两端的电压即可。在什么情况下可以“算出”?这就需要注意电压表、电流表的一些指标。一般来说,电压(流)表应看三个指标即满偏电压、满偏电流和内阻,由于电表此时满足部分电路欧姆定律,故三个指标中只有两个是独立的,利用任意两个指标可由欧姆定律求出第三个指标。这也说明电表可扮演三种角色,例如一个电压表,既是一个电压表(测内阻RV两端的电压),又是一个定值电阻(阻值为内阻RV),同时还能反串电流表(“测”通过RV的电流).能否“测出”通过RV的电流,就取决于其内阻是否已知。故若题目明确说明其电表的内阻是多少,则可考虑让此电表反串另一种电表的角色(当然,可能还须考虑其偏转角度是否满足精确的要求或是否会超出其量程)。但若题目只是说此电表的内阻约为多少,则不能反串。题目给出这个条件通常是用来考虑用外接法还是内接法的,此时应另寻他法。若考虑用闭合电路欧姆定律测电阻时,则应注意电源的两个指标即电源的电动势E和内阻r。如果电动势E和内阻r未知,则应做待测量加以考虑。
三、体会例题,学会应变
例1:2004年高考理综(全国卷二)22题:用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900~1000Ω):电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;电压表V1,量程为1.5V,内阻r1=750Ω;电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500Ω;滑线变阻器R,最大阻值约为100Ω;单刀单掷开关K,导线若干。
(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注。
(2)根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。
(3)若电压表V1的读数用U1表示,电压表V2的读数用U2表示,则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=__________。
分析:首先考虑实验原理。若利用伏安法测电阻,则需测出Rx两端的电压和通过的电流。虽然器材中没有电流表,但给出的两只电压表,既知道它们的量程,又知道它们的内阻,因此,当接在电路中时,既可直接读出它们的电压值,又可算出通过它们的电流。由此可知,当用伏安法测电阻Rx的值时可有图1或图2所示的两种电路。当用图1所示电路时,Rx先与电压表串联,读出电表电压从而算出通过电表的电流也就是通过Rx的电流,然后再与另一只电表V并联直接读出电压,此电压减去的电压即是Rx两端的电压,这样就可用欧姆定律算出Rx的值;当用图2所示电路时,Rx先与电压表V并联,可直接读出Rx两端的电压,再与另一只表串联,由两只电表电流之差算出Rx中的电流,同样可用欧姆定律算出Rx的值。
接下来需要考虑的是,对于上述每种电路,由于有两只不同规格的电压表,则若在上述电路中将电压表互换位置,就会有四种可能。但要注意题目有“电压表的读数不小于其量程的1/3”的要求,因此,每只电压表接在何处应结合它们的量程和内阻做进一步的分析。采用图1电路时,
若为电压表V1,V为电压表V2,则当V1两端的电压达到满偏时,可估算出并联电路两端的电压即V2两端的电压可达3V左右,两只电压表的读数均可超过其量程的1/3,满足题目要求;采用图2电路时,可从两只电表通过的电流考虑,V测支路电流而测干路电流,量程应大些,故V用电压表V1而用电压表V2。
再次应考虑的是滑线变阻器的使用。由于电源电动势较大,变阻器的最大阻值比电压表的内阻小得多,故若把滑线变阻器串接在电路中即做限流使用,将会使电压表超过量程且操作不方便,因此应接成分压电路。
需要说明的是,上述电路不必考虑内、外接的问题。因为Rx是算出来的,没有因电压表分流或电流表分压带来的系统误差。以上从原理出发讨论了电阻测量设计性实验的主要方法。电阻测量设计性实验还有一些特殊方法如替代法等等,由于篇幅原因,在此不再赘述。
四、小试牛刀,专题训练
⑴用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(约100Ω):电源E,电动势约为6.0V,内阻可忽略不计;电流表A1,量程为0~50mA,内电阻r1=20Ω;电流表A2,量程为0~300mA,内阻r2=4Ω;定值电阻R0,阻值R0=20Ω,滑动变阻器R,最大阻值为10Ω;单刀单掷开关S,导线若干。
①测量中要求两块电流表的读数都不小于其量程的1/3,试画出较准确地测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注)。
②若某次测量中电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2.则由已知量和测量量计算Rx的表达式为Rx=。(用相应英文字母表示)
⑵如果测量一个待测电阻R的阻值时,器材中没有给电压表,给出的器材是:电池(电动势的具体值未知,但内阻可忽略不计)、电流表(内阻可忽略不计)、滑动变阻器、定值电阻R0(R0的值与用多用电表粗测出的待测电阻R的阻值相等),调节范围在0.1Ω―9999.9Ω的电阻箱R′(电阻箱的最大值大于待测电阻R的阻值)、单刀单掷开关、单刀双掷开关、若干导线。测量前将待测电阻R和电流表串联后直接和电池相连,电流表的示数接近满量程。
要求:①选用所给的器材,设计两个不同的测量待测电阻R的阻值的电路,画出电路图;②简要说明实验步骤,写出最后的测量结果(如果需要计算,则必须写出计算公式)。
参考解答:
⑴解法Ⅰ:通过Rx的最大电流大于电流表A1的满偏电流且为电流表A2的满偏电流的1/5.测量中要求两块电流表的读数都不小于其量程的1/3,故可用电流表A1测Rx的电流;将A2与R0串联后改装为电压表,此电压表测出的是Rx与A1的端电压,故。
解法Ⅱ:若将电流表A1与Rx串联后再与电流表A2并联即用A2测其端电压,则由于当A2中的电流较大时A1中的电流将不会达到其量程的1/3,故可用定值电阻R0来测电压。
在电学知识考查中,对电表示数变化的判断是学生反映出来的一个难点,因为这类题是知识点的综合也是学生分析能力和表达能力的综合。现对此类题的分析作一下知识点的汇总和方法的总结:
一、必备基础知识
首先,学生要必备如下知识点:1.影响电阻大小的因素:材料、长度、横截面积和温度。2.电阻与长度的关系:当导体的材料和横截面积一定时,长度越长,电阻越大。3.滑动变阻器的变阻原理是通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电阻的。4.对串并联知识的理解梳理。
下面,笔者以串联电路为例总结一下各电表示数变化判断的几种典型方法。如右图所示电路,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片P向左滑动时,分析各电表的变化情况。
二、几种常见的判断方法
法一:层层推进法。
当滑片向左滑动时,L2接入变小得R2接入变小、R1不变,由串联得R总变小、U总不变。由欧姆定律得I总变大,由串联得I1、I2接入均变大,即电流表的示数变大。
R1不变,I1变大,得U1变大,即电压表V1的示数变大;U总不变,U1变大、由串联得U2接入变小,即V2表的示数变小。
对刚学完基础知识初次跟学生研究讨论这种表头示数变化的题型,建议用这种“层层推进法”,让学生对串联电路的电阻特点、电流特点、电压特点以及欧姆定律能更好地熟悉并加以灵活应用。
法二:综合分析法。
综合串联知识:I1=I2
U1+U2接入=U总,为定量
欧姆定律:I=U/R
U1/U2接入=R1/R2接入
因为R1不变,R2接入变小,得R1/R2接入变大,即U1/U2接入变大,所以U1变大(电压表V1的示数变大),U2接入变小(电压表V2的示数变小)。R1不变,U1变大,得I1变大,即电流表的示数变大。
在学生对串联知识及欧姆定律灵活应用的能力达到一定的水平,老师可以再推广综合分析法。这种方法要求学生具备一定的数学分析能力,且让学生的认知有一个循序渐进的过程。
法三:极端思维法(极限法)。
当滑片P向左滑动时,令最后滑到最左,U2接入最后变为零,这样能快速得出U2接入变小即得电压表V2的示数变小,而U总不变,由串联知识可得U1变大即电压表V1的示数变大;R1不变,U1变大,得I1变大,即电流表的示数变大。
若滑片P向右滑动时,令初始滑片在最左端,R2接入初始为零,得U2接入初始为零,这样能快速得出U2接入变大,即得电压表V2的示数变大,而U总不变,由串联知识可得U1变小,即电压表V1的示数变小;R1不变,U1变小,得I1变小,即电流表的示数变小。
学生能掌握极端思维法的要领,解决问题就会简单便捷。在力学的问题中也能得以方便使用。
示例一:小明用身边的器材做实验,验证杠杆的平衡条件。塑料直尺放在圆柱形水杯上,使其在水平位置平衡,图(a)所示。往直尺两端放不同数量的相同硬币,并调节硬币位置,使直尺在水平位置平衡,如图(b)所示。若从左、右两侧各取下一枚硬币,则直尺______端将下沉。
这题各取一枚可以变通理解为各取走相同枚数,极限法以左侧枚数为标准全取掉,可快速得知右端下倾。
小组学习法作为一种有效的教学方式,对活跃导入环节,提高导入环节的质量都起着非常重要的作用。但是,在素质教育思想的影响下,教师要改变以往开门见山的导入方式,要借助小组学习法来引导学生自主地走进课堂,以确保导入环节质量的最大化实现,同时,也有助于提高学生的课堂参与度,对高效物理课堂的顺利实现也起着非常重要的作用。
例如:在教学“凸透镜成像”时,为了提高学生的课堂参与度,也为了确保导入环节的质量最大化实现,我选择了“小组讨论”导入法,引导学生以小组为单位对生活中的凸透镜成像进行思考和讨论,如:照相机是怎样成像的?近视镜和远视镜是一样的吗?放大镜的成像特点是什么?……上述这几个问题都是学生生活中常见的,也是依靠学生的已知经验可以得到相关答案的。所以,在本节课的导入环节,我组织学生以小组为单位对这些问题进行思考,在互相交流中补充自己的观点和看法,并组织学生自主总结“凸透镜成像”的特点,这样不仅能够将学生顺势引入本节课的学习中,提高导入环节的质量,同时,也能有效地提高学生的课堂参与度,使学生顺利地走进课堂。
二、小组学习法在物理教学环节中的应用
教学环节是决定高效物理课堂顺利实现的中心部分,也是直接影响课程价值最大化实现的基础。所以,在素质教育思想的影响下,教师要改变填鸭式的教学方式,要有意识地将小组学习法与课堂教学结合在一起,以确保学生在小组交流中轻松地掌握基本的物理知识,进而在提高物理学习效率的同时,促进学生综合素质水平的大幅度提高。
例如:在教学“欧姆定律”时,为了确保高效物理课堂的顺利实现,也为了保护学生的学习积极性,我选择了“小组学习法”,首先还是将学生分成不同的小组,以确保小组学习法的价值最大化实现,同时,引导学生明确本节课的学习目标,即:明确什么是欧姆定律,怎样应用欧姆定律来解决实际问题等。之后,组织学生带着目标在小组内进行互相学习,并引导学生以小组为单位对教材中的一些问题进行思考讨论,以帮助学生突破本节课的重难点,如:以小组为单位对“如何设计实验来验证串联(或并联)总电阻与各电阻的关系”进行讨论,进而帮助学生轻松地掌握本节课的基本知识点,还能在小组讨论、自主体验、自主推导中加深印象,提高能力,这不仅能够提高学生的物理学习质量,同时,对学生综合能力水平的大幅度提高也有着重要作用,进而确保课程价值的最大化实现。
三、小组学习法在物理实验环节中的应用
2.理解计算实际功率的思路.
能力目标
培养学生审题能力和初步综合运用学过的电学知识解题的能力.
情感目标
使学生获得解决实际用电的初步知识.
教学建议
教材分析
有关电功率的计算涉及的物理量较多,综合性较强,而且灵活性强,对学生来说有一定难度.
本节习题课就是要帮助学生解决问题.教师在选择例题时应精心选择,要有目的性,如:课本上的例题1要解决的问题是要学生学会在使用电功率的公式时,应注意公式各个量的对应关系,熟悉电功率公式,为下道例题做铺垫.
例题2的目的是要学生掌握解电功率习题的思路,抓住解题中的变量和不变量,其中不变量在初中就是电阻不变.电压变电功率、电流变.
教材(人教版)中的例题2没有从最简便的方法解题突出了电功率的决定式的作用.
重点·难点·疑点及解决办法
理解计算实际功率的思路.
教法建议
有关电功率的计算涉及的物理公式较多对初中学生来说,有一定难度.在讲例题前可以帮助学生复习一下电功率的公式和欧姆定律的公式.讲例题前应给学生一定的思考时间,要在教会学生独立思考上下功夫.鼓励学生一题多解,教师也应在一体多变上下功夫.
计算涉及的物理量比较多,题目的难度比较大.解题时要认真审题,理清解题思路,挖掘题目中的隐含条件,加深对额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的认识和理解,提高运用知识的能力,弄清串、并联电路中电功率的特点,加深对计算过程中必须对各物理量一一对应的重要性的认识.
明确目标
会根据用电器的额定电压、额定功率算出用电器正常工作时的电流和用电器的电阻.
培养学生的审题能力.
理解计算实际功率的思路.培养学生的审题能力,通过一题多解、一题多变,训练学生思维的灵活性.
培养学生运用电功率知识解决实际问题的能力.
进一步理解计算实际功率的思路.
培养归纳解题思路的能力.
教学设计方案
重难点:重点电功率公式的运用,难点是灵活运用电功率、欧姆定律公式解决问题.
教学过程:
一.引入新课
方案一.复习引入新课
问:(1)欧姆定律的内容是什么?
(2)串联电路的电流、电压、电阻有什么特点?
(3)什么叫电功?什么叫电功率?
(4)用电器在什么情况下正常工作?
(5)实际功率和额定功率之间有什么关系?
方案二:直接引入课题
二.进行新课
解决问题:
1)已知用电器铭牌,求用电器正常工作时,电流.
2)已知用电器铭牌,求用电器实际工作时,电压或电流或功率.
3)电功率在串联、并联电路中的应用.
例1:课本中的[例题1].
例题小结:
①若已知用电器的额定状态,可求出用电器正常工作时的电流I=P额/U额和用电器的电阻R=U额2/P额.(一般地说,应当把用电器上所标明的额定条件,理解为给出了用电器的电阻.不考虑温度对电阻的影响.)
②额定电压相同的灯泡,额定功率大的灯泡电阻小,灯丝粗.
分析:当电灯两端电压发生变化时,可认为灯丝的电阻没有改变,根据欧姆定律I=U/R可知,I随U的变化而变化,所以灯泡实际发出的功率也变化.
解题思路:
①根据额定状态求出灯泡的电阻.
②根据I=U/R求出灯泡在新电压上的电流.
③根据P=UI求出新电压下的功率.
请两位同学上黑板分别算出灯泡在210伏和230伏电压下的功率P1和P2,其他同学在课堂作业本上解此题.
讨论:本题还有没有其他解法?学生回答,教师指出:用比例法P1∶P额=(U12∶U额)2求P1较为方便.
例题小结:
①用电器的实际功率是随着它两端的实际电压的改变而改变的;
②求实际功率的思路.
例3:将灯L1(PZ220-25)和灯L2(PZ220-60)并联接在220伏的电压上再将它们串联接在220伏的电路上,两种情况下哪盏灯泡亮些?为什么?
分析:要判断两灯的亮与暗,只要比较二灯的实际功率大小就可以了.
解:并联时,每盏灯的实际电压均为220伏,则其实际功率就等于灯的额定功率,因此可直接判断出灯L1比灯L1亮.
串联时,因每盏灯两端的电压均小于220伏,所以两灯均不能正常发光,根据例1的结果知道,灯L1的电阻R1大于灯L2的电阻R2,又因为两盏灯串联,所以通过它们的电流一样大.因此可根据P=UI=I2R判断出P1>P2,L1这盏灯亮些.
例题小结:在并联电路中,电阻大的用电器消耗电功率小;在串联电路中,电阻大的用电器消耗的电功率大.
例4:标有"6V3W"的小灯泡能不能直接接到9伏的电源上?若要使小灯泡接上后正常发光,应怎么办?
分析:学生根据已有的知识不难判断,因为9伏已大于灯泡的额定电压6伏,如果直接接上去,因实际功率比额定功率大得多,灯泡会烧坏,所以不能直接接入.若要接,应和灯泡串联一个电阻R再接入,让电阻R分担3伏的电压.
解:不能直接接入.应和一个阻值是R的电阻串联后再接入.
I=I额=P额/U额=3瓦/6伏=0.5安.
R=(U-U额)/I=(9伏-6伏)/0.5安=6欧.
讨论此题还有哪些方法求R.
例题小结:当加在用电器两端的实际电压比额定电压大许多时,用电器可能会烧坏,应和它串联一个电阻再接入.
探究活动
【课题】观察比较两只灯泡灯丝的粗细,判断额定功率的大小.
【组织形式】学生分组或个人
【活动方式】