時間:2023-07-20 16:16:33
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇歐姆定律問題,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
講這個專題,從一個電阻到兩個電阻,再到三個電阻的情況,從合并定值電阻到合并定值電阻和滑動變阻器,逐漸拓寬學生的思路,由淺入深,層層深入,最終讓學生悟出了解決這種問題的方法.
1一個電阻
如圖1所示,定值電阻R接在電源兩端,當電源電壓從U1增大到U2,電路中的電流從I1增大到I2,問這個定值電阻多大?引導(dǎo)學生回答
I1=U1R,I2=U2R,
則ΔI=I2-I1=U2R-U1R=ΔUR.
給學生講清楚,這個公式成立的條件是R是定值,如果R不是定值,則
ΔI=I2-I1=U2R2-U1R1≠U2-U1R.
上面的公式還可以變形為ΔU=ΔI•R和R=ΔUΔI.這樣利用公式R=ΔUΔI就可以求出定值電阻的值.
現(xiàn)在可以給學生出一道練習題:當一只電阻兩端的電壓從2 V增加到2.8 V時,通過它的電流增加了0.1 A,則該電阻的阻值是.學生就很容易利用這種方法就解出了.
2兩個電阻
加大難度,變成兩個電阻的情況.如圖2所示,定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯(lián)接在電壓恒定的電源兩端,電壓表V1測量R1電壓,V2測量R2的電壓,電流表測量電路中的電流.移動滑動變阻器的滑片,電壓表V1示數(shù)的變化量為ΔU1,電壓表V2的示數(shù)的變化量的絕對值為ΔU2電流表示數(shù)變化量的絕對值為ΔI.學生很容易得出U1I=R1(定值),U2I=R2(變化).引導(dǎo)學生思考:因為R1一定,所以ΔU2ΔI=R1,而R2是變化的,ΔU2ΔI=什么呢?這個問題有些難度,經(jīng)過思考,有的學生會想到,由于電源電壓是定值,所以電壓表V1的示數(shù)的變化量的絕對值ΔU1與電壓表V2的示數(shù)的變化量的絕對值ΔU2在數(shù)值上應(yīng)該相等.
即U1+U2=U(一定),
ΔU1=ΔU2,
而I1=ΔI2=ΔI,
所以有ΔU2ΔI=ΔU1ΔI=R1.
這樣就把變化電阻上的電壓與電流之比轉(zhuǎn)化成定值電阻上電壓與電流之比.由變化轉(zhuǎn)化成不變,問題解決了.有了這個結(jié)論,再看下面這道比較難的題就容易多了.
例題1如圖2所示,電源電壓保持不變,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器接入電路部分的阻值,閉合開關(guān)S,以下說法中正確的是
A.滑片P在某位置不變時,表V1讀數(shù)與表A讀數(shù)之比等于R1
B.滑片P在某位置不變時,表V2讀數(shù)與表A讀數(shù)之比等于R1
C.滑片P移到另一位置時,表V2讀數(shù)變化量與表A讀數(shù)變化量之比的絕對值等于R2
D.滑片P移到另一位置時,表V2讀數(shù)變化量與表A讀數(shù)變化量之比的絕對值等于R
答案是AD.
3三個電阻
難度進一步加大,進入三個電阻的情況.如圖3所示,定值電阻R1、R2與滑動變阻器R3串聯(lián)接在電壓一定的電源兩端.電壓表V1測量R1電壓,V2測量R2的電壓,電壓表V3測量R3電壓,電流表測量電路中的電流.移動滑動變阻器的滑片,電壓表V1示數(shù)的變化量為ΔU1,電壓表V2的示數(shù)的變化量的絕對值為ΔU2,電流表示數(shù)變化量的絕對值為ΔI,學生很容易得出U1I=R1(定值),U2I=R2(定值),U3I=R3(變化).而ΔU1ΔI=R1,ΔU2ΔI=R2也比較容易得出.而ΔU3ΔI=什么是比較有難度的問題,經(jīng)過思考,會有一些同學想到因為(ΔU1+ΔU2=ΔU3),所以有ΔU3ΔI=ΔU1+ΔU2ΔI=R1+R2.這時候提示學生思考,R1+R2是什么,其實就是R1跟R2串聯(lián)的等效電阻.也就是可以把圖3中的兩個電阻R1和R2等效成圖4中的一個大的電阻(R1+R2),把圖3中的兩個電壓表V1和V2合并成圖4中的一個大的電壓表V12.這樣就把三個電阻的問題轉(zhuǎn)化成了兩個電阻的問題,而兩個電阻的問題學生是能夠解決的.
能夠解決三個電阻的問題學生會很興奮,接著問學生三個電阻轉(zhuǎn)化成兩個電阻,必然要把兩個電阻合并,合并哪兩個電阻呢?很多學生會自然地想到合并兩個定值電阻.為了解開學生這個思維障礙,可以在電阻R2和R3兩端并聯(lián)電壓表V23,如圖5所示.問學生ΔU23ΔI=什么?學生經(jīng)過激烈的思想沖突,會想到這與應(yīng)該把定值電阻R2跟滑動變阻器R3合并成一個大的滑動變阻器,如圖6所示.這樣就可以得出ΔU23ΔI=R1.
由此提示學生再次思考,三個電阻合并成兩個電阻的原則是什么.學生經(jīng)過思考會得出要看電壓表的位置,要把跟電壓表并聯(lián)的電阻合并成一個,電壓表外面的合并成一個.這樣不管有多少個電阻,我們都能轉(zhuǎn)化成兩個電阻的問題,都可以解決了.
然后經(jīng)過下面同步的練習,再做2010年中考22題,就覺得簡單多了.同步練習:在如圖8所示電路中,電源電壓保持不變.閉合開關(guān)S,當滑動變阻器的滑片P 向下滑動時,四個電表的示數(shù)都發(fā)生了變化,電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示,電表示數(shù)變化量的絕對值分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,下列選項正確的是()A.U1/I不變,ΔU1/ΔI不變B.U2/I變大,ΔU2/ΔI變大C.U3/I變大,ΔU3/ΔI不變 D.U3/I變大,ΔU3/ΔI變大2010中考22題:如圖9所示,電源兩端電壓不變,電阻R1的阻值為2Ω.閉合開關(guān)S,當滑動變阻器的滑片P位于A點時,電壓表V1的示數(shù)為4V,電壓表V2的示數(shù)為10V.當滑動變阻器的滑片P位于B點時,電壓表V1的示數(shù)為8V,電壓表V2的示數(shù)為11V.則電阻R2的阻值是Ω.同步練習的答案是AC,2010中考題的答案是6Ω.通過由淺入深的逐步講解,比較難懂的歐姆定律變化量的問題學生也能比較容易的理解和掌握了.以上是我對歐姆定律變化量問題重要性和解法的一些粗淺分析,希望能對同行們的教學有所啟發(fā)或幫助.其它方法R=R1R2R1+R2=5 Ω×10 Ω5 Ω+10 Ω≈3.3 Ω.
(5)R1的功率P1=U1I1=3 V×0.6 A=1.8 W,
其它方法P1=I21R1=(0.6 A)2×5 Ω=1.8 W,
P1=U2R1=(3 V)25 Ω=1.8 W.
(6)R2的功率P2=U2I2=3 V×0.3 A=0.9 W.
(7)電路中的總功率P=UI=3 V×0.9 A=2.7 W,
其它求法P=P1+P2=1.8 W +0.9 W =2.7 W,
P=U2R1+U2R2=(3 V)25 Ω+(3 V)210 Ω=2.7 W.
(8)仿造上述方法,利用學過的電功公式,還可以求出R1、R2以及電路消耗的電功,同學們可用多種方法試試,以加強對電功公式的理解和應(yīng)用.
拓展練習如圖5所示電路,電源電壓為3 V, R1=R3=5 Ω,R2=10 Ω,求:(1)當S1,S2都斷開時,電流表和電壓表的示數(shù)各是多少?(2)當S1,S2都閉合時,電流表和電壓表的示數(shù)各是多少?(3)當S1斷開S2閉合時,電流表和電壓表的示數(shù)各是多少?
點撥(1)當S1,S2都斷開時,R2與R3串聯(lián),實質(zhì)與例2中的(2)(4)所求物理量相同;
(2)當S1,S2都閉合時,R3和電壓表被短路,電壓表的示數(shù)為零,實質(zhì)是R1與R2并聯(lián),所求電流與例3中的(3)相同;
歐姆定律是初中物理教材中一條很重要的電學定律,是電學內(nèi)容的重要知識,也是學生今后學習電磁學最基礎(chǔ)的知識。歐姆定律無論在理論上還是在實際生活中運用都非常廣泛,可是對于初中生來說,學習起來有很大的難度,因此,作為一名物理教師,有責任教會學生怎樣學好歐姆定律。下面是我在教學實踐中的幾點嘗試,僅供大家參考:
一、引導(dǎo)學生理解概念內(nèi)涵
學習歐姆定律的關(guān)鍵是從理解概念入手,因為多年的教學經(jīng)驗告訴我:很多學生能夠準確地背誦歐姆定律公式,但不會對公式進行巧妙的運用,更說不上對公式進行深入理解了。這種現(xiàn)象往往導(dǎo)致學生在考試時經(jīng)常出錯,縱觀我們的中考試題,很多題目涉及概念題,所以說理解概念是非常重要的。因此,在學習歐姆定律時,我這樣引導(dǎo)學生理解歐姆定律:1.導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓是成正比的,與導(dǎo)體電阻是成反比的。2.在實際的電路中有幾個導(dǎo)體,即使是同一個導(dǎo)體,在不同的時刻I、U、R值也是不同的,因此在運用歐姆定律時應(yīng)看清是不是同一導(dǎo)體、同一時刻的I、U、R值。3.要明白是電阻大小的一個計算公式,不是決定式,如果某段導(dǎo)體兩端的電壓變化幾倍,它的電流也隨之變化幾倍,因此,比值R是一個定值。
二、引導(dǎo)學生解決實際問題
在物理教學中,教師不只是讓學生掌握教材知識,更重要的是引導(dǎo)他們運用物理知識來解決生活問題,學生只有把書本中的知識運用到生活當中,才能適應(yīng)社會發(fā)展的需要。例如在學習歐姆定律時,我給同學們出示了這樣一個問題:在開汽車時,聽聽音樂可以減輕司機駕車疲勞,使乘車人身心愉快,某汽車上的收音機基本結(jié)構(gòu)如圖所示,
初中物理中的歐姆定律對學生來說是一個難點,教師只有運用恰當?shù)慕虒W方法,學生才能有所收獲。在今后的教學中,我將繼續(xù)研究新穎的教學方法,進一步提高物理課堂教學效率。
參考文獻:
在電學的定律當中,歐姆定律是非常關(guān)鍵的一項,它貫穿于整個電學的始終。深入、系統(tǒng)和全面地理解歐姆定律是有效解決牽涉電學問題的基礎(chǔ)和前提條件,針對歐姆定律的教學,教師需要做好如下的兩個方面:
一、引導(dǎo)學生注重三個物理量之間的關(guān)系
“導(dǎo)體當中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比”,這就是歐姆定律。在此,教師應(yīng)當引導(dǎo)學生注重三個物理量之間的關(guān)系。(1)歐姆定律強調(diào)電壓與電阻決定了導(dǎo)體當中的電流,而不是由電源提供的電壓,這跟電阻和電流是毫無關(guān)系的,電阻屬于導(dǎo)體自身的性質(zhì),這跟電壓和電流也是毫無關(guān)系的,因此是電壓與電阻一起決定了電流。(2)注重計算關(guān)系。在公式:I= 當中,只要確定了任意的兩個物理量,就可以對另外的一個物理量進行計算,這就需要引導(dǎo)學生熟練地掌握公式的變化。(3)注重這三個物理量一定要根據(jù)同一段的導(dǎo)體,比如,將R1與R2進行串聯(lián),接在30 V的電源上面,R1是10歐姆,經(jīng)過R1的電流是0.2安,問R2的電阻與R2兩端的電壓是多少。教師在指導(dǎo)學生練習或者是講解的時候,需要將電路圖畫出來,注明相應(yīng)的物理量,突出需要注意的問題,以實現(xiàn)理想的教學效果。
二、拓展和應(yīng)用歐姆定律
教師在講解歐姆定律的時候,需要引導(dǎo)學生注重知識的應(yīng)用和拓展。通過并、串聯(lián)電路的電壓和電流規(guī)律,對電阻規(guī)律進行推導(dǎo),可以概括并聯(lián)電路的規(guī)律是:(1)電流I=I1+I2;(2)電壓U=U1=U2;(3)電阻 。可以概括串聯(lián)電路的規(guī)律是:(1)電流I=I1=I2;(2)電壓U=U1+U2;(3)電阻R=R1+R2,再應(yīng)用電阻規(guī)律對一些實際問題進行解決。比如,教師在教學的過程中,可以提問學生下面的一些問題:為什么調(diào)節(jié)臺燈的亮度按鈕,燈泡能夠變亮或者是變暗?為什么手電筒當中的電池使用時間長了之后,燈泡會變暗?這兩個問題的原理是一樣的嗎?這樣,學生就能夠積極主動地探討,紛紛發(fā)表自己的看法,課堂氛圍頓時活躍起來。學生通過應(yīng)用歐姆定律,對實際生活當中一些不好理解的問題進行了解釋,從而調(diào)動了學生的學習興趣。
總之,在初中物理教學當中,歐姆定律是非常重要的。教師一定要引起高度的重視,實施有效的教學策略,教授學生關(guān)于歐姆定律的知識。
《歐姆定律及其應(yīng)用》這一節(jié)在學生學習了電流表、電壓表、滑動變阻器的使用方法及電流與電壓、電阻的關(guān)系之后才編排的。通過這一節(jié)的學習,要求學生初步掌握和運用歐姆定律解決實際電學問題的思路和方法,了解運用“控制變量法”研究物理問題的實驗方法,為進一步學習電學內(nèi)容打下一定的基礎(chǔ)。
2.教學目標
(1)知識目標
理解掌握歐姆定律及其表達式,能用歐姆定律進行簡單計算;根據(jù)歐姆定律得出串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系;通過計算,學會解答電學計算題的一般方法,培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。
(2)技能目標
學習用“控制變量法”研究問題的方法,培養(yǎng)學生運用歐姆定律解決問題的能力。
(3)情感目標
通過介紹歐姆的生平,培養(yǎng)學生嚴謹細致的科學態(tài)度和探索精神,學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神。通過歐姆定律的運用,幫助學生樹立物理知識普遍聯(lián)系的觀點以及科學知識在實際中的價值意識。
3.重點和難點
重點:理解歐姆定律的內(nèi)容及其表達式和變換式的意義,并且能運用歐姆定律進行簡單的電學計算。
難點:運用歐姆定律探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
二、說學生
1.學生學情分析
在學習這節(jié)之前學生已經(jīng)了解了電流、電壓、電阻的概念,并且還初步學會了電壓表、電流表、滑動變阻器的使用,具備了學習歐姆定律基礎(chǔ)知識的基本技能。但對電流與電壓、電阻之間的聯(lián)系的認識是膚淺的、不完整的,沒有上升到理性認識,需要具體的形象來支持。所以在本節(jié)學習中應(yīng)結(jié)合實驗法和定量、定性分析法。
2.知識基礎(chǔ)
要想學好本節(jié),需要學生應(yīng)具備的知識有:電流、電壓、電阻的概念,電流表、電壓表、滑動變阻器使用方法,電流與電壓、電阻的關(guān)系。
三、說教法
結(jié)合學生情況和本節(jié)特點本人采取以下幾個教法:采用歸納總結(jié)法、采用控制變量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、說教學過程
1.課題導(dǎo)入(采用復(fù)習設(shè)置疑問的方式,時間3分鐘)
復(fù)習:電流是如何形成的?導(dǎo)體的電阻對電流有什么作用?
設(shè)疑思考:電壓、電阻和電流這三個量之間有什么樣的關(guān)系呢?通過簡單的回顧、分析,使學生很快回憶起這三個量的有關(guān)概念,通過猜想使學生對這三個量的關(guān)系研究產(chǎn)生了興趣,達到引入新課的目的。
2.展開探究活動,自主總結(jié)結(jié)論(時間37分鐘)
根據(jù)上節(jié)探究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ),讓學生自主總結(jié)出兩個結(jié)論:導(dǎo)體的電阻一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;導(dǎo)體兩端的電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
為了進一步得出歐姆定律的內(nèi)容,可采用以下幾點做法:各小組在教師指導(dǎo)下,對實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)學處理,理解數(shù)學上“成正比關(guān)系”“成反比關(guān)系”的意思,從而引入歐姆定律的內(nèi)容;讓學生思考用一個什么樣的式子可以將這兩個結(jié)論所包含的意思表示出來,從而引入歐姆定律的表達式。
3.說明事項
在歐姆定律中有兩處用到“這段導(dǎo)體”,其意思是電流、電壓、電阻應(yīng)就同一導(dǎo)體而言,即同一性和同時性。
向?qū)W生介紹歐姆的生平,以達成教學目標中的情感目標。學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神,激發(fā)學生的學習積極性。
歐姆定律應(yīng)用之一:通過課本第26頁例題和第29頁習題2和習題3,讓學生自己先試做,然后教師再加以點評和補充,使學生理解掌握歐姆定律表達式及變形式的應(yīng)用,達成教學目標的知識目標,充分體現(xiàn)了課堂上學生的自主地位。
應(yīng)用歐姆定律解題時應(yīng)注意以下幾點問題:
(1)同一性
即公式中的U、I,必須針對同一段導(dǎo)體而言,不許張冠李戴。
(2)統(tǒng)一性
即公式中的U、I、R的單位要求統(tǒng)一(都用國際主單位)。
(3)同時性
即公式中的U、I,必須是同一時刻的數(shù)值。
(4)規(guī)范性
解題時一定要注意解題的規(guī)范性(即按照已知、求、解、答四個步驟解題)。
歐姆定律應(yīng)用之二:探究串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
(1)實驗分析
在演示實驗之前,要鼓勵學生進行各種大膽的猜想,當學生的猜想與實驗結(jié)果相同時,他會在實驗中體驗到快樂與興奮,有利于激發(fā)學生的學習興趣。
①演示實驗
將兩個電阻串聯(lián)起來,讓學生觀察燈泡的亮度情況(變暗了),并說出原因(電路中的電流變小了,說明總電阻變大了)。
得出結(jié)論:串聯(lián)電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都大。
②演示實驗
將兩個電阻并聯(lián)起來,同樣讓學生觀察燈泡的亮度情況(變亮了),并說出原因(路中的電流變大了,說明總電阻變小了)。
得出結(jié)論:并聯(lián)電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都小。
(2)定性分析
(提出問題)為什么串聯(lián)后總電阻會變大?并聯(lián)后總電阻會變???
得出結(jié)論:電阻串聯(lián)相當于導(dǎo)體的長度變長了,所以串聯(lián)電阻的個數(shù)越多總電阻就越大;電阻并聯(lián)相當于導(dǎo)體的橫截面積變粗了,所以并聯(lián)電阻的個數(shù)越多總電阻就越小。
(3)定量分析
利用歐姆定律公式以及前面學過的串并聯(lián)電路中電流和電壓的特點推導(dǎo)串并聯(lián)電路中總電阻的關(guān)系得出結(jié)論:(1)電阻串聯(lián)后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯(lián)后的總電阻=+…+。
4.小結(jié)(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內(nèi)容及其表達式
(2)運用歐姆定律解決有關(guān)電學的計算題以及探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系
5.布置作業(yè)(1分鐘)
本節(jié)作業(yè)的布置主要是針對歐姆定律表達式及其變形公式的運用,并結(jié)合前面學習過的串并聯(lián)電路中電流、電壓的特點的一些常見題型加以知識的鞏固。
作業(yè):《課堂點睛》17頁至18頁的習題。
五、說板書設(shè)計
歐姆定律的內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。
歐姆定律的表達式:I
二、學習任務(wù)分析
本節(jié)重點是歐姆定律的內(nèi)容和公式。通過實驗探究,歸納總結(jié)出歐姆定律,讓學生領(lǐng)悟科學探究的方法,體驗科學探究的樂趣,形成尊重事實、探究真理的科學態(tài)度,培養(yǎng)學生分析解決問題的能力;理解歐姆定律中電流I、電壓U、電阻R的同一性是本節(jié)難點,在探究過程中通過適時引導(dǎo)、恰當點撥,利用實物電路使學生達到理解歐姆定律的目的。
三、學習者分析
學習了電路基礎(chǔ)知識,學生產(chǎn)生了濃厚的興趣,多數(shù)學生能正確連接電路元件,正確使用電流表、電壓表和滑動變阻器,對于控制變量的研究方法也有所了解。學生有較強的好奇心和求知欲,他們渴望自己動手進行科學探究,體驗成功的樂趣,但對于U、I、R三者關(guān)系知之甚少,規(guī)律性知識的概括往往以偏概全。他們的思維方式逐步由形象思維向抽象思維過渡,教學中讓學生自主設(shè)計研究問題的方案,是發(fā)展學生思維的有效途徑。
四、教學目標
⑴知識與技能
會用實驗的方法探究電流與電壓、電阻的關(guān)系;
理解歐姆定律的內(nèi)容、公式;
培養(yǎng)學生的觀察、實驗?zāi)芰头治龈爬芰Α?/p>
⑵過程與方法
通過實驗探究學習研究物理問題常用的方法──控制變量法。
⑶情感、態(tài)度與價值觀
通過探究過程,激發(fā)學生的學習興趣。培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度;認真謹慎的學習習慣。
重點:歐姆定律的內(nèi)容和公式;
通過實驗使學生知道導(dǎo)體中電流與電壓、電阻的關(guān)系。
難點:理解歐姆定律的內(nèi)容;
弄清變形公式的含義。
五、教法設(shè)計
依據(jù)本節(jié)課的知識特點、教學目標和學生實際,確定本節(jié)主要采用實驗探究法。把學生視為學習的主人,教師當好學習的組織者和引導(dǎo)者。探究式學習可以激活學生已有的知識,在探究新問題時使知識活化、重組,形成知識結(jié)構(gòu)并向能力轉(zhuǎn)化;讓學生體會科學發(fā)現(xiàn)的全過程,從中感悟科學思想和科學方法。
2.相同之處
歐姆定律適用于線性元件,如金屬等,不適用于非線性元件,如氣態(tài)導(dǎo)體等。
三、三點質(zhì)疑
1.線性元件存在嗎
材料的電阻率ρ會隨其他因素的變化而變化(如溫度),從而導(dǎo)致導(dǎo)體的電阻實際上不可能是穩(wěn)定不變的,也就是說理想的線性元件并不存在。在實際問題中,當通電導(dǎo)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。
2.對所有非線性元件歐姆定律都不適合嗎
在上述所有表述中都有歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體之說,又有歐姆定律適用的元件是線性元件之說,也就是說金屬是線性材料,而我們知道,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(yīng)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,為了避免這種自相矛盾,許多資料上又說歐姆定律的應(yīng)用有“同時性”,或者說“歐姆定律不適用于非線性元件,但對于各狀態(tài)下是適合的”,筆者總覺得這樣的解釋難以讓學生接受,有牽強之意,給教師的教造成難度,既然各個狀態(tài)下都是適合的,那就是整個過程適合呀。
3.對歐姆定律適合的元件I與R一定成反比嗎
I與R成反比必須有“導(dǎo)體兩端的電壓U相同”這一前提,在這一前提條件下改變導(dǎo)體的電阻R,那么通過導(dǎo)體的電流就會發(fā)生變化,因而導(dǎo)體的工作點就發(fā)生了變化,其制作材料的電阻率 ρ就隨之變化,因此導(dǎo)致電阻又會發(fā)生進一步的變化,這樣又會導(dǎo)致電流產(chǎn)生進一步的變化,所以實踐中多數(shù)情況下I與R就不會成嚴格的反比關(guān)系,甚至相差很大。
四、兩條教學對策
1.歐姆定律的表述需要改進
其實早就有一些老師對歐姆定律的表述進行過深入的分析,并結(jié)合他們自身長期的教學經(jīng)驗,已經(jīng)提出了歐姆定律的表述的后半部分“I與R成反比”是多余的,應(yīng)該刪除,筆者也贊成這種做法,因為這種說法本身就是不準確的,這也是在上述三種大學普通物理教材中都沒有出現(xiàn)這個說法的原因。
通過對歐姆定律發(fā)現(xiàn)歷程的溯源,可知歐姆當時發(fā)現(xiàn)這一電路定律時也沒有提出“反比”這一函數(shù)關(guān)系,只是定量地給出了一個等式,因此,筆者認為歐姆定律的現(xiàn)代表述有必要改進,既要傳承歐姆當時的公式,也要符合實際情況,所以筆者認為歐姆定律應(yīng)該表述為:通過導(dǎo)體的電流強度等于導(dǎo)體兩端的電壓與導(dǎo)體此時的電阻之比。
那么,為什么連“I與U成正比”也省去呢?當R一定時,I與U成正比是顯然的,但如果在歐姆定律的表述中一旦出現(xiàn)“I與U成正比”的說法,學生就會很自然地想到“I與R成反比”,而這種說法是不對的,所以表述中最好不要出現(xiàn)“I與U成正比”和“I與R成反比”這兩種說法。
2.線性還是非線性元件的區(qū)分不能以材料種類為判斷標準
初中物理電學相關(guān)公式和定理雖然表面看比較抽象難懂,但是因為電流是實際存在的,并且其特點和存在形式可以類比現(xiàn)實中許多形象易懂的實物和現(xiàn)象,因此結(jié)合實際對相關(guān)定理定律進行理解和記憶會收到很好的效果.
1.歐姆定律
歐姆定律解釋的是電學中電壓、電流、電阻三者之間的關(guān)系,是電學最基本的定律.
電流×電阻=電壓,即I×R=U;其他的變形式可以由此公式導(dǎo)出.
可以用水流演示電流,用水壓解釋電壓,以現(xiàn)實中形象的實物來解釋電學相關(guān)內(nèi)容.
2.電功公式
電功公式是講電力做工的計算方法,電流流過導(dǎo)線會產(chǎn)熱,有能量產(chǎn)生,能量可以做功,電功公式就是計算電力做工能力的公式.
電流×電流×電阻×時間=電功,即I2Rt=P;
將I=UR代入,就能成為電功公式的另一形式.
3.電功率公式
電功率就是形容電流做功快慢的公式.
電流×電流×電阻=電功率,即P=I2R.
電功和電功率可以用電燈發(fā)光發(fā)熱解釋,電流越大,電燈越亮,時間越長,電燈散失的熱量越多,就是電流做功的道理.
二、物理電學題目解題技巧
1.歐姆定律方程解題
熟記歐姆定律,只要是給出電路解電學未知量并且題目中沒有涉及功率內(nèi)容的題目,結(jié)合整個電路列出歐姆定律的基本方程,肯定可以得到答案,即使最初看題時沒有頭緒,在列出歐姆定律方程之后也能從方程中看出解題方法.靜態(tài)電路圖列寫一個歐姆定律方程,動態(tài)電路圖根據(jù)變化次數(shù)列出相應(yīng)數(shù)目的歐姆定律方程即可.
例電路圖如圖1所示,閉合開關(guān)S,當滑動變阻器滑片在R2上某兩點之間來回滑動時,電流表的讀數(shù)變化范圍是2 A~5 A,電壓表的讀數(shù)變化范圍是5 V~8 V,問電源電壓及電阻R1的值分別是多少?
乍一看此題確實無從下手,但是可以看出這是一個動態(tài)電路題,隨著滑動變阻器阻值的不同電路相關(guān)參量產(chǎn)生了變化,因此需要列兩個歐姆定律方程,方程列出,題目便迎刃而解.
解根據(jù)題意列歐姆定律方程,首先滑動變阻器在題意中阻值最小時,電流最大為5 A,電壓表度示數(shù)最小為5 V,此時滑動變阻器電阻值為5 V÷5 A=1 Ω.
可以列出一個方程:
U÷(R1+1)=5 A(1)
同理,滑動變阻器阻值最大時為8 V÷2 A=4 Ω.
列另一個歐姆定律方程
U÷(R1+4)=2 A(2)
用簡單的解方程法解方程(1)和(2),很容易得出結(jié)果U=10 V;R1=1 Ω.
2.等效電路解含功率動態(tài)題
解含有功率內(nèi)容的動態(tài)題的一個很好的方法就是將其各種狀態(tài)獨立出來,簡化成等效電路,每種狀態(tài)單獨分析,之后綜合考慮并求解.
例如圖2所示,R2與R3的電阻比為R2∶R3=1∶4,最初所有開關(guān)處于斷開狀態(tài),同時閉合S1與S2,S3保持斷開,電流表示數(shù)為0.3 A,R2消耗功率P2;之后閉合S1、S3,S2斷開,R1消耗功率為0.4 W,R3消耗功率為P3,P2∶P3=9∶4,求電源電壓和R1阻值.
雖然此題表面看是動態(tài)且較為復(fù)雜,但是將動態(tài)電路的兩個狀態(tài)拆分成靜態(tài)簡單電路,題目便會簡單明了,之后列寫歐姆定律和功率方程,解方程即可.
當閉合S2后電路可簡化成如圖3形式,可列方程如下:
(R1+R2)×0.3=U(1)
R2×0.3×0.3=P2(2)
打開S2閉合S3后電路變成圖4,設(shè)此時電流為I3,結(jié)合等量關(guān)系R3=4R2,將R3用R2代替,后列方程
(R1+4R2)×I3=U(3)
R1×I3×I3=0.4(4)
4R2×I3×I3=49P2(5)
關(guān)鍵詞:是對物理規(guī)律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化過程的必然關(guān)系。物理定律的教學應(yīng)注意:首先要明確、掌握有關(guān)物理概念,再通過實驗歸納出結(jié)論,或在實驗的基礎(chǔ)上進行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區(qū)別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關(guān)的物理定律之間的關(guān)系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養(yǎng)學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發(fā)點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質(zhì)量不是狀態(tài)量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態(tài)和運動過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實際問題時,應(yīng)使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態(tài),所以……”。教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學問題時,常??梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈敽玫膽T性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)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(jié)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(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應(yīng)請注意: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(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)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(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(diào)萬有引力跟質(zhì)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(zhì)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。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結(jié)出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不作功或所作的總功為零的條件下推導(dǎo)出來。高中教材是用實例總結(jié)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(zhuǎn)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(fù)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(nèi)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。
二、牛頓第二定律。在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)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(jié)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(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應(yīng)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(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬有引力定律。教學時應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)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(diào)萬有引力跟質(zhì)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(zhì)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(jié)出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不做功或所做的總功為零的條件下推導(dǎo)出來。高中教材是用實例總結(jié)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(zhuǎn)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(fù)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(nèi)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(dǎo)出來,主張從實驗直接總結(jié)。但是實驗要用到氣墊導(dǎo)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(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導(dǎo)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(guān)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(yīng)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(zhì)點系內(nèi)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。
雖然高中生的抽象思維能力較之初中生而言要強一些,但是由于閉合電路的歐姆定律的相關(guān)知識較為抽象,學生理解起來仍然存在很大的難度。因而,在進行這一定律的教學時,教師應(yīng)立足于學生的知識結(jié)構(gòu)及能力水平,采用多種教學方法幫助學生切實掌握相關(guān)知識,尤其將之與之前所學的歐姆定律的知識區(qū)別開來,避免混淆。那么,在高中閉合電路的歐姆定律教學中,教師如何具體完成這一難點的教學呢?
一、巧妙導(dǎo)入,激發(fā)興趣
在進行這一定律的教學時,教師首先要通過有效的導(dǎo)入來充分激發(fā)學生的學習興趣,從而順利將學生引入新知識的學習中。
針對于此,教師可以通過一個小實驗來進行導(dǎo)入。教師先準備好幾節(jié)日常生活中常用的不同型號的干電池及蓄電池,然后在干電池上標明1.5V,蓄電池上標明2.0V,然后準備15V的電源及一個小電筒燈泡,然后進行實驗:先將小燈泡接到2V的蓄電池上,學生觀察到小燈泡發(fā)出很亮的光。之后讓學生猜想,如果將小燈泡接到15V的電源上,會發(fā)生什么情況?結(jié)合生活經(jīng)驗,學生們通常會以為小燈泡會被燒壞。接著教師就進行這一實驗,卻發(fā)現(xiàn)小燈泡安然無恙,而且發(fā)出光的亮度反而比之前2V的還要暗。這就有效地激起了學生的求知欲,為什么會這樣呢?教師就可以順利導(dǎo)入新課的學習——閉合電路的歐姆定律。這樣,學生必定興趣大增,積極投入之后的教學中,為這一難點的教學奠定了良好的基礎(chǔ)。
二、借助實驗,突破難點
上文說到,這一內(nèi)容的知識較為抽象,因而在教學中教師如果單靠講解的話,學生理解起來難度較大,因而筆者認為教師可以借助實驗進行相關(guān)知識的講解,讓學生通過實驗獲得知識,從而有效地突破這一教學難點。
首先,教師可以通過讓學生觀察實驗電路來確切了解閉合電路以及分電路、內(nèi)電路、外電路等知識,并且掌握電源的外部電流流向及內(nèi)部電流流向,從而為之后的學習掃除一定的障礙。之后組織學生進行仿真實驗,并在實驗過程中通過記錄改變電阻值、
閉合開關(guān)后電動勢、電流以及電阻的關(guān)系,認真分析后,獲得閉合電路的歐姆定律。
三、積極拓展,學以致用
在學生對相關(guān)知識有了一定的掌握后,教師可以進行及時的知識拓展,幫助學生更深地理解并掌握這一定律,從而達到學以致用的目的。比如,讓學生結(jié)合所學知識討論兩種較為特殊的情況(短路及斷路)并進行解決:如,教師應(yīng)讓學生明確如果發(fā)生短路現(xiàn)象,常會導(dǎo)致電源被燒壞甚至引起火災(zāi),因而為了避免這一問題,可以安裝保險絲等。通過這種方式,有效地拓展了知識,培養(yǎng)了學生學以致用的能力。
當然,對于閉合電路的歐姆定律這一難點的教學,自然不止這一方法,并且難點是相對的。因而在具體教學中,教師要立足于學生實際進行教學,這樣方能有效突破難點,最終幫助學生掌握相關(guān)知識并能靈活運用。
參考文獻:
[1]孫殿喬.閉合電路歐姆定律的教學難點突破[J].新課程學習:中,2010(8).