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關鍵詞:歐姆定律;教學思考;教學研究
一、在歐姆定律教學過程當中,學生經常會遇到的問題
物理學科作為一門科學類學科,其教學內容通常比較枯燥,部分學生表示學習比較費勁,如何能讓學生徹底明白和消化歐姆定律,是教師需要考慮的問題。教師可制訂相關學習計劃,針對不同層次的學生制訂適合的學習計劃。教學中的重點:電流、電壓、電阻等相關知識點,一定要重點講解以便學生掌握,將理論知識與動手實踐結合起來,讓學生在實踐中加強對實驗中的儀器和知識點的把握。
二、讓學生明白歐姆定律的主要內容即電流、電壓、電阻三者之間的關系
歐姆定律作為初中物理電學的基礎,在初中教學之中只涉及部分電路,只有充分掌握了歐姆定律才能進一步學習電學部分的相關理論分析和計算。歐姆定律即闡述電流、電壓、電阻三者之間相互關聯的關系,教師在實驗當中引導學生自己推算出電壓、電阻、電流三者之間的關系,從而引出歐姆定律,讓學生的記憶更加清楚。演示實驗完成后要讓學生自己動手,加深理解。
掌握基礎定律知識后,教師則應當引導學生分析三者之間變化的問題,即電流是隨著電阻與電壓的變化而改變。在歐姆定律例題分析中比較常見的問題是多個變量的問題分析,教師要引導學生分析,運用一不變二變的方法來進行問題分析。由于初中學生的理解水平有限,且電壓、電流、電阻的概念比較抽象,教師可借助多媒體教學工具,利用相關教學短片幫助學生理解。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”,并且引導學生明白電阻是導體自身的特有屬性,電阻的大小是受到溫度、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,電阻不會隨著電流或者電壓的大小改變而改變,只是運用電壓和通過的電流比例數值表達起來比較方便。
很多學生在學習歐姆定律之后,錯誤地以為電阻是受電流與電壓影響的。相關教師一定要及時糾正學生的錯誤理解,教師在做演示實驗時,需要讓學生明白研究方法。運用控制變量法來研究,如電阻不變,研究電流與電壓之間的數量關系;電壓不變,來分析電阻與電流之間的量變關系,并且要直接將實驗方法演示給學生看,從而加深學生的理解。
三、讓學生一帶一,提高學生掌握程度
不同的學生對歐姆定律的掌握程度不盡相同,教師可將成績優秀的學生與成績較差的學生進行分組,形成學習氛圍較好的學習小組。采取團體合作的方式來幫助學生學習,有些學生面對老師和面對同學學習效果也不同。學生相互之間的溝通比較方便,理解能力也大體相同,進步速度也相對較快,教師從一旁進行指導。讓學生在掌握了基礎的相關知識以后,教師再進行分析,讓學生充分掌握后再進行鞏固提高,能提高舉一反三采取多方面思維的能力。學生之間相互討論,也能形成良性的競爭式學習,另外樹立學習的榜樣,也能從心理上鼓勵學生主動學習,幫助學生產生學習興趣和學習積極性。并且讓學生不定期進行交換學習,以促進學生的整體學習水平。這樣既能促進學生相互之間學習進步,又能培養學生團結合作的精神。
總之,歐姆定律作為電學的基礎,學生必須真正掌握該定律,教師在實際教學過程當中,應該對物理教學內容進行細化和具體化,讓不同層次的學生群體都能充分掌握。此外,還要引導學生在思維方面和動手實踐方面進行改進,并且從中歸納出一些行之有效的教學方法,從而讓學生更好地掌握歐姆定律的基礎理論,為以后的學習做好鋪墊,提高相關教學任務的質量,在實際教學過程當中,注重培養學生的動手實踐能力、案例分析和其他方面解決問題的能力,讓學生能夠掌握控制變量法。同時要培養學生積極探索事物本質的科學精神,切實提高學生的物理綜合素質。
參考文獻:
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一、 課堂教學知識量大,學生難以吸收
初中物理“閉合電路歐姆定律”這一節教學內容有過多次變動,實驗教材里的內容主要有兩點:一是閉合電路歐姆定律;二是路端電壓和負載的關系;此外還外加了路端電壓和電流的關系。因為知識點較多,課堂教學量很大,所以課堂上時間緊,學生思考和參與實踐都比較少,課堂上沒有充分發揮學生的主體作用。從課后反饋的情況來看,學生掌握的情況并不是太好。
因此,針對這種情況,在該課的教學中,教師可以將這一節課的內容分成兩節課來講。第一節課講閉合電路歐姆定律,在復習電動勢、內阻等概念和規律的基礎上,通過閉合電路歐姆定律的推導,引出閉合電路歐姆定律。然后對照比較簡單的電路圖,闡述能量轉化的關系以及定律的使用范圍等。緊接著通過例題的講解和課堂訓練,使學生對歐姆定律有個全面的認識。在引導學生理解電流和外電阻的關系時,教師演示實驗,讓學生有個直觀的感受,然后再加上理論分析,讓學生對物理知識的認知由感性到理性。第二節課講路端電壓和負載的關系,路端電壓和電流的關系,在上一節歐姆定律的基礎上,導出路端電壓和負載的關系U=E1+rR,仍然是先進行演示實驗,后進行理論分析,讓學生對路端電壓和負載的關系有一個從感性到理性的認識。最后講路端電壓和電流的關系U=E―IR,先觀察實驗,通過改變滑動變阻器的阻值,使電路中電流表和電壓表的示數同時發生變化,學生會觀察到電流變大時,路端電壓變小,反之電流變小,路端電壓變大,再利用公式進行分析,這樣可給學生留下比較深的印象。
二、演示實驗,可視性較差
在演示路端電壓和負載(或電流)的關系時,學生要觀察電流表、電壓表指針的偏轉情況,由于表盤小,顏色暗,放在桌面上又有些低,所以站在后面的同學看不清楚,影響了實驗效果。針對這種情況,教師可以做如下改進。
在實驗課堂上做演示實驗時,一方面教師可以把儀器放在一個升降臺上,把臺子升起來,使全班學生都能看清楚;另一方面對有些演示實驗,用投影儀把實驗情況投影到大屏幕上,便于學生觀察;此外,如果課堂人數較少,教師還可以將演示實驗改為6組學生實驗,真實性、可視性都會更好。這樣不僅能夠達到演示實驗的預期效果,也能提高學生的動手能力和學習興趣。
三、 學生活動少,主體作用沒有很好體現
在“閉合電路歐姆定律”教學中,一方面是教學內容安排得比較多,為了在規定的時間內完成任務,必須按照設定好的節奏進行,課堂上并沒有給學生留下較多思考和發散的時間;另一方面,教師思想保守,教學不夠大膽,認為學生物理基礎較差,害怕學生不發言,出現冷場情況,或者學生課堂發言不入主題而不好收場。針對這種情況,教師可以做如下改進。
對教學內容做了相應的調整以后,就可以給學生留有更多的思考時間和發表見解的機會,如果學生在課堂上不敢發言,教師可以鼓勵、引導學生融入課堂教學活動,學生說錯了正好可以糾正其錯誤,只要學生積極思考,積極參與,勇于發言,就要給予鼓勵,這是培養學生良好思維習慣的大好時機。因為,在課堂教學中,任何層次的學生都可以與他互動起來,就看教師怎樣引導,如何讓學生互動。當然,在實驗教學中,很多實驗具有安全性和特殊操作性,對于這類實驗教師要規范學生的實驗行為。加強學生動手實驗的目的就是為了充分發掘學生的好動性、探知性,讓學生從自己的角度去思考問題,讓學生在張揚個性的同時,拓展創新能力。
參考文獻
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[2]謝建華.淺談“閉合電路歐姆定律”的教學[J].內蒙古民族大學學報,2011,3(15):124-125.
關鍵詞: 物理 歐姆定律 復習
在物理復習的整個知識體系中,電學知識板塊兒尤為重要。一是:它占整個三式合一理化試題物理部分的40%左右,即70分中的近30分屬于物理電學試題。二是:電學知識在生產實踐中的重要作用已凸顯出來。而要學生全面掌握、領會初中階段電學知識,對于相當一部分初中生來說具有較大的難度。從教以來我聽過一些初中電學復習課:有的先把所要用到的電學公式板書在黑板上,再講典型例題,接著練習;有的則通過學生作題中所反饋的問題對知識進行補充強調,再練習;有的直接強調萬變不離其宗,讓學生多看教材,然后講例題等。復習中講例題沒錯,但選擇的例題過多,又無代表性,既延長了復習時間,又不能使學生的知識得到升華。久而久之,學生疲勞,老師厭煩。要使復習課在短時間內生動、奏效,應選擇恰當的例題,在講例題的基礎上,對知識進行歸納和升華。
復習課,一要體現“從生活走向物理,從物理走向社會”,教學方式多樣化等新課程理念;二要體現“知識與技能、過程與方法以及情感態度和價值觀”三維目標的培養;三要優化學生的認知結構,讓學生在教師的引導、幫助下,把學到的知識歸納起來,從而便于提練和記憶。所以對電學的復習要從學生喜聞樂見的小電器起步,從典型例題入手進行歸納總結。
例1:如圖-1是一個玩具汽車上的控制電路。小明對其進行測量和研究發現:電動機的線圈電阻為1Ω,保護電阻R為4Ω。當閉合S后,兩電壓表的示數分別為6V和2V,則電路中的電流為?搖 ?搖?搖?搖A,電動機的功率為?搖?搖 ?搖?搖W。(這是陜西師范大學出版社出版,經陜西省中小學教材審定委員會2008年審定通過的《物理課堂練習冊》中的一道題)
學生通常按下列方法計算電路中的電流:
R中的電流:I=U/R=2V/4Ω=0.5A,
電動機中的電流:I=U/R=4V/1Ω=4A,
由此得第一空電路中的電流就有兩個值0.5A和4A。
于是第二空的對應值為:P=UI=4V×0.5A=2W與P=UI=4V×4A=16W。這就存在兩個問題:
1.根據歐姆定律計算出兩個串聯元件中的電流不相等,與串聯電路中電流的特點相矛盾。
2.由串聯分壓原理得:U:U=R∶R=1∶4,得:
①當U=2V時,U=8V,得到U+U=2V+8V=10V≠U源;
②當UM′=4V時,U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U,這與串聯電路中的電壓關系相矛盾。
對此,應找出題中所涉及的知識點,分析這些知識點間的聯系,那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先,應對歐姆定律有深入的理解。
例2:如圖2所示電路(R≠R≠R)。引導學生分析如下:
1.對電路狀態的分析。
(1)當S、S、S都閉合時,R與R并聯,并聯后作為一個整體再與R串聯。A測R中的電流,V測R或R兩端電壓。
(2)當S、S閉合S斷開時,則由圖-2演變為圖-2(a)到(b)。
R與R串聯,R處于斷開狀態,A測整個電路中的電流。
(3)當S、S閉合S斷開時,則由圖2演變為圖-2(c)到(d)。
R與R串聯,R處于斷開狀態,V測R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個量間的關系。
(1)歐姆定律中的I、U、R三個量是針對同一個用電器或者同一部分電路而言的,即必須滿足“同一性”。
當圖-2中的S、S、S都閉合時,A測R中的電流為I,V測R兩端電壓為U。此時能否用U與I的比值來計算R或R阻值呢?(即R=U/I)。
如果R=R時,由于R與R并聯,所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U,即U=U=U。根據R=U/I得R=U/I,R=U/I。這樣計算出的R2的值雖然是正確的,但屬于不正確的方法得出了正確的結果,實屬偶然巧合。
若R≠R時,那么R=U/I,若再按R=U/I來計算R的電阻值就沒有上述的巧合了。因為電壓相等是并聯電路電壓的特點,R、R中的電流是不相等的。上述中錯誤地認為R、R中電流相等。這里的電壓是R兩端電壓,而電流是R中的電流,電壓與電流是兩個不同電阻(或用電器,或電路)的對應量,也就違背了“同一性”。
這就告訴我們,在應用歐姆定律解題時,一定要遵循“同一性”原則,切忌“張冠李戴”,電學中的所有公式都不能違背“同一性”原則。如:W=UIt、Q=IRt、P=UI等。
(2)歐姆定律中的I、U、R三個量必須是同一狀態、同一時刻存在的三個物理量,即必須滿足“同時性”。
在圖-2中,當S、S閉合時,R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小是否相等?
在圖-2中,當S、S閉合S斷開時,不難看出,R與R串聯:I=I=I則I=U源/(R+R);當S、S閉合S斷開時,R與R串聯:I=I=I,則I=U/(R+R)。因為R+R≠R+R所以U源/(R+R)≠U源/(R+R),即兩次電流不相等。S、S閉合時,R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小不相等,這是因為S、S閉合時與S、S閉合時電路狀態不同,R是在不同的狀態下工作,不是同一時間內電流的大小,電流不相等。
在利用公式計算的過程中,不能用第一狀態下的量值與第二狀態下的量值代入關系式計算。如:要計算R的電阻值,就不能用第一狀態下R兩端的電壓值與第二狀態下R中的電流的比值來計算R的電阻值。在計算電流、電壓時,也不能這樣處理。
因此在利用公式計算時,帶值入式的物理量必須是同一狀態下的物理量,必須滿足“同時性”。
(3)歐姆定律中的I、U、R三個量的單位必須同一到國際單位制,即I―A、U―V、R―Ω。即應滿足“統一性”。
除各物理量的主單位外,還應記住常用單位及其單位換算關系,將常用單位換算為國際單位制單位,在利用其它電學公式計算時也要統一單位。
如:電功的公式W=UIt中,各物理量的對應單位:U-V、I-A、t-S;這樣W的單位才是J。電熱的公式Q=IRt中:I―A、R―Ω、t―S;這樣Q的單位才是J。電功率的公式P=UI中:U-V、I-A,這樣P的單位才是W。
我們要確定歐姆定律的適用條件。
1.歐姆定律只對一段不含電源的導體成立,即只適用于純電阻電路。因此,歐姆定律又稱為一段不含源電路的歐姆定律。
例1中涉及到電磁轉換的知識,電動機工作時實質上也是一個發電機。電動機工作時,其閉合線圈切割磁感線會產生感應電流,所產生的感應電流對流過電動機線圈中的電流有一定影響。
實際上圖1相當于一個“RL”串聯電路,總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數和,即U≠U+U。但得到的電流有效值的關系I=U/Z與直流(或部分)電路的歐姆定律相似,各元件上的分電壓與該元件的阻抗(Z)成正比。
雖然電動機工作時產生的阻抗目前初中階段無法計算出來,但無論電動機工作時產生的阻抗為多少,電路中的電流都等于電阻R中的電流,即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。電動機兩端的實加電壓等于總電壓(電源電壓)減去電阻R兩端的電壓,即U=U-U=6V-2V=4V。則電動機的功率為:P=UI=4V×0.5A=2W。
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上述分析說明,電阻R所在的這部分電路與電動機所在的這部分電路有著本質的不同。從能量轉化的角度看:電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉化為熱能;而電動機所在的這部分電路電能只有少部分轉化為熱能,大部分轉化為機械能。前者屬于純電阻電路,后者屬于非純電阻電路。
歐姆定律只適用于純電阻電路,即用電器工作的時候電能全部轉化為內能的電路。例如電熨斗、電暖氣、電熱毯、電飯鍋、熱得快等。而電動機、電風扇,等等,除了發熱外,還對外做功,所以這些是非純電阻電路,歐姆定律不再適用。由歐姆定律導出的公式也只適用于純電阻電路(如:W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。)
2.歐姆定律適用于金屬導體和通常狀態下的電解質溶液;但是對于氣態導體(如日光燈管中的汞蒸氣)和其它一些導電元器件,歐姆定律不成立。歐姆定律對某一導體是否適用,關鍵是看該導體的電阻是否為常數。當導體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數時,其電阻叫線性電阻或歐姆電阻,歐姆定律對它成立;當導體的電阻隨電壓、電流變化時,其電阻叫非線性電阻,如:電子管、晶體管、熱敏電阻等,歐姆定律對它不成立。
3.歐姆定律只有在等溫條件下,即導體溫度保持恒定時才能成立。當導體溫度變化時,歐姆定律對該導體不成立,因為電阻是溫度的函數。
在講解歐姆定律的應用時,常舉白熾燈的例子,實際上白熾燈的鎢絲在溫度變化很大時電阻具有非線性,隨著電流的增大,鎢絲的溫度升高很多,其電阻也隨著變化。對非線性電阻,歐姆定律不成立,但是作為電阻定義的關系式R=U/I仍然成立,只不過對非線性電阻,R不再是常量。
綜上所述,例1中第一空電路中的電流有兩個值0.5A和4A,一個是在純電阻電路(電阻R)中用歐姆定律算出的電流0.5A。另一個是用歐姆定律計算在非純電阻電路(含電動機的電路)中的電流為4A,顯然不對。
通過對例1的全面、透徹的分析,我們對電學知識得到了進一步升華:(1)判斷電路的連接方式;(2)判斷電表的作用;(3)利用歐姆定律解決實際問題時必須注意“三性”;(4)復習了電功率、焦耳定律等相關電學公式;(5)歐姆定律的適用范圍。
學生能夠領悟到,復習不是為了解題,而是要掌握知識的前后聯系,優化知識結構;仔細觀察,認真分析;發散思維,以點帶面;舉一反三,融會貫通。這樣,從而體現出知識與技能、過程與方法,以及情感態度和價值觀的培養。
參考文獻:
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