时间:2023-07-21 17:13:44
导语:在欧姆定律意义的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
题目 提供:一节新干电池、一只未知电压电源、一只已知阻值电阻、一只未知阻值的电阻Rx、一只电流表、一只电压表、一只有铭牌的滑动变阻器、三只开关、导线若干、你能用哪些方法测出未知电阻Rx的阻值?
方法一:使用未知阻值电阻、一节新干电池、一只电流表、一只开关、导线,如图1连接,测出电流值I,则:Rx=。
评论:本法电路结构简单,复习了干电池电压值,练习使用了欧姆定律。
方法二:使用未知阻值电阻、电源、一只电流表、一只电压表、一只开关,导线若干,如图2连接,读出电流表的读数I和电压表的读数U,则Rx=。
评论:本法复习欧姆定律,电流表、电压表的连接方法和读数。
方法三:在方法二的前提下增加滑动变阻器,如图3连接,移动滑动变阻器分别读出滑片在几个位置时相应的电流表读数和电压表读数。
评论:本法复习了滑动变阻器原理和使用。多次测量求平均值,提高了准确率。
方法四:使用未知阻值电阻Rx、已知阻值电阻Ro、电源、电流表、开关、导线,如图4连接。读出电流表读数为Io。移动电流表,使电流表与Rx串联,读出电流表读数为Ix
评论:本法复习巩固了并联电路电压特点。
方法五:用方法四的元件,作如图5连接,闭合S、S1,读出电流表读数I总,闭合S断开S1,读出电流表读数I。
评论:本法只需连接一次电路,综合复习了欧姆定律,并联电路电流、电压特点,并联电路分流规律,并联电路总电阻跟各并联电阻的关系。
方法六:使用未知阻值电阻Rx、已知阻值电阻Ro、电源、电压表,一只开关、导线,如图6连接,读出电压表读数Uo。移动电压表,使电流表与Rx并联,读出电压表读数Ux。
评论:本法复习欧姆定律,串联电路电流特点及串联分压规律。
方法七:使用未知阻值电阻Rx,滑动变阻器(最大值值Ro)电源、电流表、开关、导线。如图7连接,读出滑片P在b端时电流表读数Ib,将滑片P滑到a端读出读数Ia。
评论:本法灵活地将滑动变阻器改为定值电阻使用,复习了欧姆定律,电源电压保持不变,串联电路电阻特点。
方法八:将方法七中的电流表换成电压表,如图8连接,分别读出P在a点和b点的读数Ua、Ub则:Ux=Ua,Uo=Ub-Ua
串联电路电流不变
评论:本法复习了串联电路电流特点及串联分压规律。
《欧姆定律》一课,学生在初中阶段已经学过,高中必修本(下册)安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基本研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法——列表对比法和图象法;再次领会定义物理量的一种常用方法——比值法.这就决定了本节课的教学目的和教学要求.这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法.
本节课在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础.本节课分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用.因此也可以说,本节课是后续课程的知识准备阶段.
通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用.
本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析.这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础.
本节课的难点是电阻的定义及其物理意义.尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏.从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度.对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从数学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义.有些学生常将两种表达式相混,对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清,要注意提醒和纠正.
根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式综合教学法.教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动.在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行大面积课堂提问,让学生充分发表意见.这样既有利于化解难点,也有利于充分发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃.
通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实际操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律.同时要让学生知道,物理规律必须经过实验的检验,不能任意外推,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯.
为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:1.在引入新课提出课题后,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用.2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答.这样使他们既巩固了实验知识,也调动他们尽早投入积极参与.3.在进行演示实验时可请两位同学上台协助,同时让其余同学注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考.4.在用列表对比法对实验数据进行分析后,提出下面的问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识.到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨.5.在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义.此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨.此处节奏应放慢,可提请学生回答或展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出实验结论的基础上,进一步总结出欧姆定律,这实际上是认识上的又一次升华.要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力.教师重申时语气要加重,不能轻描淡写.要随即强调欧姆定律是实验定律,必有一定的适用范围,不能任意外推.7.为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习,达到巩固之目的.然后结合课本练习题,熟悉欧姆定律的应用,但占时不宜过长,以免冲淡前面主题.
1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍.
2.注意正确规范地进行演示操作,数据不能虚假拼凑.
3.注意演示实验的可视度.可预先制作电路板,演示时注意位置要加高.有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上,使全体学生都能清晰地看见.
4.定义电阻及总结欧姆定律时,要注意层次清楚,避免节奏混乱.可把电阻的概念及定义在归纳实验结论时提出,而欧姆定律在归纳完实验结论后总结.这样学生就不易将二者混淆.
第一种,学生观看视频
这种教学法是教师将欧姆定律的探究过程在课前以边讲边操作的方式制作成录像,然后在上课时直接播放给学生看.教师在上课时不需要做任何讲解,一直等到实验数据分析、归纳得出欧姆定律以后再进行课堂训练,以帮助学生理解欧姆定律的意义,学会用欧姆定律进行简单的计算.
第二种,学生浏览课件
这种方法是教师将教学内容制作成幻灯片,如实验题目、实验方法、实验电路图、电路连接注意点、用实物连接电路、通过滑动变阻器的调节对电压与电阻进行控制、实验数据表格及数据阅读分析、欧姆定律的文字描述、公式、单位等等.在课堂上,教师边讲解边放幻灯片,学生则合着老师的讲解进行观察、思考、分析、归纳与记忆.在欧姆定律得出以后,同样进行课堂训练,以巩固知识,加深理解.
第三种,学生实验探究
这种方法是教师上课时先通过演示实验启发学生发现问题、提出猜想与假设,然后再引导学生思考实验研究方法,帮助学生讨论、设计与制订实验计划、分组进行实验探究,记录、分析、归纳实验结论,再在此基础上对实验误差进行评估与交流等等.具体过程如下:
第一步,教师在演示电路板上用导线将干电池组、开关、小灯泡连接成一简单的电路,闭合开关小灯泡发光后,启发学生思考讨论,要想改变小灯泡的亮度可怎么做?有几种方法?当学生讨论回答出改变电池节数和用滑动变阻器串联移动滑片两种方法时,再引导学生明确灯泡亮度的变化是由于灯泡电压的变化使得通过灯泡的电流发生了变化,从而启发学生提出通过灯泡的电流与电压有关的猜想与假设.
第二步,移去变阻器,在上述简单电路中并联接入另一只不同规格的灯泡,闭合开关,引导学生观察两灯泡亮度的不同,思考讨论灯泡并联电压相同,两灯泡电阻的不同使得通过灯泡的电流不同,从而引起灯泡亮度不同,在此基础上启发学生提出通过灯泡的电流与电阻有关的猜想与假设.
第三步,当学生得出电流与电压和电阻有关的猜想后,教师引导学生讨论实验探究方法、规划实验方案、设计实验电路图、画出实验记录表格.
第四步,分组进行探究与实验、记录实验数据、分析讨论与归纳实验结论,引导学生在坐标纸上将研究电流与电压关系的实验数据用描点的方法作图,验证电流与电压的正比关系.
第五步,在实验结论得出后,介绍欧姆定律及其公式表达形式,讨论各物理量单位的使用,对各小组实验进行评估,分析误差和错误产生的原因.
第六步,讨论欧姆定律变换公式及其物理意义,利用欧姆定律及变换公式进行简单的计算.
以上三种教学方案中,第一种方案是老师在课前要进行实验操作录像并作配音讲解;第二种方案是老师只要从网上下载课件并稍作修改即可;第三种方案是老师在课前要准备演示及分组实验器材.第一种和第二种教学方案中,学生在课堂上主要是在老师放录像和课件时认真地听讲、观察、思考和记忆,这是一种接受式学习方式.而第三种教学方案中,学生在老师的引导下自主发现并提出问题、进行猜想与假设,自行制订实验规划、设计实验电路图,小组合作实验探究,师生共同讨论、归纳建构物理知识,这是一种以生为本的体验式的学习方式.前两种与后一种在落实课程目标和促进学生发展等方面有着明显的差别.我们可以从《欧姆定律》这节课的教学目标进行分析:
教育部2011年新版义务教育物理课程标准将欧姆定律的实验探究由原来的教师演示实验改成了学生必做的实验.根据新课标,《欧姆定律》一课的教学目标大致有以下几个方面:
1.知识与技能目标:
(1)理解欧姆定律及其变换公式的物理意义,能初步运用欧姆定律计算有关问题.
(2)学会同时使用电流表和电压表测量一段导体两端的电压和其中的电流.
(3) 进一步体会用图像法研究物理问题的优越性.
2.过程与方法目标
(1)通过实验探究电流、电压、电阻的关系,会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压.
(2) 提高学生依据实验事实,分析、探索、归纳问题的能力,知道通过实验总结物理规律的研究方法.
3. 情感态度与价值观目标
介绍欧姆的故事,增进学生热爱科学、追求科学、献身科学的学习热情.重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识,注意学生科学世界观的形成.
教师如果采用前两种多媒体教学方案替代第三种学生实验探究教学方案,就会改变多媒体教学辅地位,违背教学规律,弱化教学效果.
首先,不恰当地使用多媒体教学手段,会抑制学生的学习兴趣,难以调动学生主体的积极性,从而影响教学效果.
夸美纽斯说过:“兴趣是创造一个乐观与光明的教学环境的主要途径之一.”兴趣作为诱发学生学习动机的重要因素,在物理教学中主要是靠教师引导学生观察物理现象、动手做各种实验来激发学生学习兴趣的.虽然第一、第二种教学方案中的光、声、像等信息作用于学生感官,以直觉形象也能激发学生浓厚的学习兴趣,但由于是人为的录制、合成的,学生没有身临其境、亲自动手,就很难体会到电压、电阻对电流的影响.即使通过多媒体教学展示了实验过程,一部分学生会认为这是由老师设计制作好的,缺乏可信性.因此,当老师向学生介绍欧姆的故事时,学生就难以体会到科学家探索知识的艰苦与辛劳、成功与快乐,学生的科学世界观就难以形成.
我们都有这样的体会:电脑电视上歌舞银屏再精彩,也还抵不住到剧院看现场演出,哪怕是一般的演出也会让人感到很兴奋.这是什么原因?这就是人们普遍具有的一种强烈的“参与”意识.卡拉OK的流行不就是人们这种参与意识的外在体现吗?因此用录像投影来代替做实验,往往会抑制学生具有的人类天性――“参与”意识,甚至会让学生对科学知识的形成产生怀疑,学习兴趣就此会大打折扣,主体的积极性很难被调动起来,从而影响教学效果.
其次,不恰当地运用多媒体教学手段取代相关的实验,会违背学生的认知规律.
物理学家牛顿认为:“科学研究离不开实验,应在实验的基础上,运用归纳的方法总结规律,进而建立起理论.”这也是哲学中由实践到理论、由感性认识到理性认识过渡的普遍规律.现行中学物理教材也正是遵循这一规律而编写的.然而在教学中,如果违背学生的认知规律,不恰当地用多媒体教学手段去取代实验,必然会导致事与愿违的结果.实践证明:实验是学生认识过程的起点,通过实验有助于学生将感性认识上升到理性认识的高度,同时还可以使学生在反复的实践中加深对所学知识的理解.第一、第二种教学方案虽然通过多媒体教学方式也能反映实验过程,但这个过程不是学生自己动手做的,缺乏实践体验,因此就没有感性认识,电流与电压、电阻之间关系的结论就不能由学生自主建构.
再次,以多媒体教学手段取代物理实验,会影响学生实验技能和各种能力的发展,不利于学生学习情感、态度、价值观的培养.
1、“闭合电路的欧姆定律”是人教版新课标高二物理选修3-1《恒定电流》第七节的内容。本节课是在学习了部分电路欧姆定律、焦耳定律以及电动势等概念的基础上进行的,是分析各种电路的基础,既是电学的重要规律之一,也是本章的教学重点。
2、从教材结构看,教材采用传统的处理方法:先利用能量守恒导出闭合电路的欧姆定律,进而得出路端电压随着外电阻变化的规律。这样的程序,数学演绎推理的味道很浓,加之没有令人信服的实验,缺少了对物理规律的感性认识的过程,学生难以形成比较深刻的理解。
二、学情分析
1、从学生的认识结构和能力水平来看,学生不知道电源的内阻对闭合电路的影响,因此,常常把路端电压看成是不随外电路变化的。这种先入为主的错误观念,容易形成思维定势,仅通过几次讲解是难以逆转的。
2、学生已学习了电动势、内电阻、外电阻等概念,知道部分电路的欧姆定律。
三、教学目标
1、基础知识技能方面:
(1)导出闭合电路的欧姆定律
(2)研究路端电压的变化规律,掌握闭合电路中的
(3)学会运用闭合电路的欧姆定律解决简单电路的问题,知道闭合电路中能量的转化。
2、能力方面:
(1)通过实验,让学生积极主动的探求科学结论,成为知识的探索者和“发现者”,在获得知识的同时发展能力。
(2)通过分组随堂实验,培养学生利用实验研究,得出结论的探究物理规律的科学思路和方法,加强对学生科学素质的培养。
(3)通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3、思想及情感方面:
A.通过外电阻改变引起电流、电压的变化,树立学生“事物普遍联系”的观点。
B.通过分析外电压变化的原因,了解内因与外因关系。
C.通过短路电流的模拟实验,加强学生的安全用电意识。
D.通过先猜想再验证的教学模式,培养学生“大胆猜想,小心求证”的科学研究态度以及合作实验的意识。
四、重点难点
1.重点:闭合电路的欧姆定律的导出
2.难点:路端电压的变化规律,
应用闭合电路的欧姆定律解决简单的实际问题
五、突破重难点的教学设计思想
1、营造能引起学生认知冲突的问题情景
设计一个如图1所示的电路,让学生先猜测再观察实
验现象。(小灯接电动势为3v电源时较亮)让学生产生强烈的认知冲突,激发了他们的探求新知的动机,为突破重难点提供了良好的开端。
2、让学生积极主动地去归纳物理规律、构建自己的正确理解
教师演示实验, 让学生在实验数据中探索出“新”的物理规律,使学生在探研过程中分析、归纳、推理的能力得到提高,同时也突破了教学难点。
六、课前准备
【教学用具】
自制演示实验电路板、干电池、安培表、伏特表、滑动变阻器、电键、导线、课件等。
七、教学过程
(一)创设情景引入新课
演示实验一:电源电动势增大时小灯泡的亮度变化
教师出示电路板,小灯泡与两节干电池串联,闭合开关,小灯泡发光。在原电源的基础上,再串上4节干电池,让学生猜想:闭合开关后,小灯泡可能会发生什么现象?
教师演示:发现小灯泡变暗了。
留下疑问:是什么原因导致小灯泡没有变得更亮,也没有烧坏,而是变暗了呢?
(二)新课教学
1、闭合电路的欧姆定律的推导
设问:我们已经学习了电动势,知道电动势是反映电源将其他形式的能量转化为电能本领的物理量,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压,那如果电源接入了电路,电动势与内电压、外电压之间又有怎样的关系呢?
演示实验二:E与U内、U外的关系
教师向学生介绍可变内阻电源装置。让同学们仔细观察两个电表的读数并记录五组数据。教师边演示边让学生记录数据。
2、路端电压与负载的关系
探究活动二:路端电压与负载的关系
老师引导学生设计电路图。让学生分组实验探究路端电压与负载的关系,注意短路、断路两种特例的分析,记录实验现象。
演示实验三:低压电源短路
电路短路时,电路当中的电流非常大,会造成很严重的后果,生活中一定要避免短路的发生。教师演示模拟电源短路的小实验(为了安全起见,只用10V的学生电源),加强学生安全用电意识。
教师:通过实验我们研究了路端电压和负载的关系,在实验过程中我们发现当外电阻变化时,电流会变,路端电压也会变,那路端电压和电流之间会不会有直接的关系呢?
探究活动三:路端电压与电流的关系(推理法与图象法相结合)
引导学生利用闭合电路的欧姆定律推导路端电压与电流关系的数学表达式:教师:大家利用所学的数学知识推断一下:若以电流为自变量,路端电压为因变量,那么
函数图象应该是怎样的?
教师利用幻灯片展示一张U-I图像,让学生观察这张图像,思考直线与Y轴、X轴的交点分别代表什么物理意义,引导学生深刻理解图像。
探究活动四:闭合电路中的功率关系
教师:引导学生推导得到有关功率的相关结论:
教师:学习了有关闭合电路的欧姆定律相关的知识后,我们一起来看看在刚上课时所留下疑问:电源电动势由3V变成9V,为什么小灯泡会变暗呢?
学生自己分析,推测小灯泡变暗的原因。
演示实验四:多个小灯泡并联时的亮度变化
例题:当开关逐渐闭合时,小灯泡的亮度会发生怎样的变化,电压表的读数呢?
教师展示电路板,先让学生自己分析,再用实物演示讲解。
当前,许多初中物理教师在进行电学复习时,常以教材上知识呈现先后次序为依据,按节顺次复习.在每节内容的复习中,常以物理概念梳理为基础,再穿行一些例题的讲解与学生的练习,以此完成复习任务.在整节课的复习中,对于物理概念大多是对旧知的重复,重点不突出,知识体系不清晰;对于练习的设计,常是许多题目的简单堆叠,题型纷繁复杂,主次不分,学生茫无头绪,学习兴趣不浓,收获不大,整节复习课的效果不明显.
在电学复习课中,笔者认为应以电学中基本的电路为基础,打破章节的束缚,采用问题教学法,引领学生系统梳理本章所涉及的物理概念,重温重要的物理实验,强化重要物理规律的探究方法与过程,同时,以基本电路为原型,设计重要题型,注重变式教学,举一反三,提高学生分析问题解决问题的能力.
苏科版九年级物理第十四章《欧姆定律》中的基本电路如图1所示.以此电学基本电路为主线,进行整个章节的系统复习教学,可以让学生感觉到重点突出,思路清晰,耳目一新,还可以调动学生学习的积极性,活跃课堂气氛,提高复习效果.
1利用基本电路,进行物理概念和规律的复习
物理概念和规律是物理学的基础,在物理的复习课中加强对物理概念和规律的再次重温与梳理,应是复习课的重要内容之一.在对《欧姆定律》复习时,笔者以此基本电路为基础,采用问题教学法,突出学生主体地位,引导学生梳理相关电学概念.
问题1此基本电路由电阻元件组成,请问电阻的定义、单位和影响因素各是什么?在研究影响电阻大小因素时采用了什么物理方法?
学生:电阻是导体对电流的阻碍作用,电阻的单位是欧姆(Ω),影响电阻的大小的因素有导体的长度、横截面积、材料和外界的温度,电阻是导体本身的一种性质;在研究影响电阻大小因素时采用了控制变量法.
问题2你能为滑动变阻器写一份说明书吗?
学生:滑动变阻器的工作原理是靠改变连入电路的电阻的长度来改变电阻的大小,它在电路中的主要作用是控制电路中的电流大小,起到保护电路的作用,它的正确接法是采用“一上一下”的接法,它的铭牌告诉我们它连入电路的最大阻值和允许通过的最大电流值.
问题3此基本电路中,电路的总电阻应如何计算?电压的分配与电阻值大小存在怎样的关系?
学生:串联电路的总电阻等于各串联电阻阻值之和,公式R总=R1+R2;串联电路电压的分配与电阻成正比,公式U1/U2=R1/R2.
2利用基本电路,加强电学实验的复习
在第十四章《欧姆定律》中,探究电流与电压、电阻的关系和伏安法测电阻是本章的两个重要实验.运用控制变量法,让学生再次重温实验探究过程,探究电流与电压、电阻的关系,从而得出欧姆定律,这对提高学生实验探究能力具有十分重要的意义;会依据欧姆定律测出定值电阻的阻值,在此基础上通过变式教学,让学生设计出测电阻的多种方法,在提高学生的实验操作技能的同时,可以培养学生的的创新能力和创新思维.对上述两个实验的复习与重温应是本章复习的重点.但两个实验的实验电路图是相同的,这为两个实验的复习提供了良好的基础.笔者在复习这两个实验时,通过一系列的问题设计,由表及里,层层推进,引导学生思考,从而进一步促进学生加深对这两个实验的理解与掌握.
2.1问题:利用这个基本电路,可以完成本章的哪些实验
学生:探究电流与电压、电阻的关系;伏安法测电阻.
2.2利用这个基本电路,复习探究电流与电压、电阻关系实验的问题设计
问题1:本实验所采用的实验方法是什么?
学生:控制变量法.
问题2:本实验的操作要点是什么?
学生:手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电压表的示数.
问题3:本实验滑动变阻器有什么作用?
学生:在探究电流与电压关系的实验中,滑动变阻器的作用是改变定值电阻电压;在探究电流与电阻关系的实验中,滑动变阻器的作用是控制电压不变;保护电路.
问题4:本实验数据记录表格怎样设计?(略)
问题5:本实验得到的实验结论是什么?怎样用图像表示?
学生:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,这就是欧姆定律的内容.(图像略)
问题6:欧姆定律的公式是什么?运用欧姆定律计算时,应注意什么问题?
学生:欧姆定律公式是I=U/R,运用欧姆定律计算时,应注意电流、电压、电阻是同一时刻同一用电器三个物理量,且该用电器是纯电阻用电器.
问题7:欧姆定律实验探究过程中具体问题的设计:在利用这个基本电路探究电流和电阻关系时:
(1)小明先将5 Ω的电阻接入电路读出电流I,再换10 Ω的定值电阻读出电流,发现并不等于I 的一半,请你分析产生这一现象的原因.(没有调节滑动变阻器保持电阻两端的电压不变)
(2)了解原因后,小明重新进行实验,实验过程中他控制定值电阻两端的电压恒为1.5 V.他先用5 Ω的定值电阻进行实验,再换用10 Ω的定值电阻,合上开关后,你认为电压表的示数将(大于)1.5 V,此时应向(右)调节滑片,使电压表的示数仍为1.5 V.
(3)若在这个电路中,电源电压是3 V,滑动变阻器的最大阻值是15 Ω.实验过程中小明控制定值电阻两端的电压恒为1.5 V,最后用20 Ω的电阻替换10 Ω的电阻接入电路中进行实验,发现无法读取与20 Ω的电阻对应的电流值.经检查,电路连接无误,且元件完好,请你帮他找出两种可能的原因.(原因1:滑动变阻器的最大阻值偏小;原因2:控制定值电阻两端电压偏小)
2.3利用这个电路进行伏安法测电阻实验的问题设计
问题1:伏安法测电阻的原理是什么?
学生:根据欧姆定律I=U/R.
问题2:在电路连接过程中应注意哪些问题?
学生:连接电路时,开关应断开.开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值位置.
问题3:在连接电路时,电流表与电压表的量程应怎样选择?
学生:电压表根据电源电压来选择量程;电流表根据电路中所估测的最大电流来选择量程.
问题4:此实验中滑动变阻器的作用是什么?表格应怎样设计?
学生:保护电路;多次测量取平均值,以减小实验误差.(表格略)
问题5:若用这个电路测小灯泡电阻,测出的小灯泡电阻不同,是由于实验误差的原因吗?
学生:不是,灯泡电阻受温度影响.
问题6:在伏安法测电阻的实验和探究电流和电压、电阻关系的实验中都做了三次实验,它们的目的相同吗?
学生:不同,前者是多次测量求平均值以减少误差,后者是排除实验偶然性.
问题7:在利用这个电路测量定值电阻阻值时,若电流表损坏,如何利用余下的实验器材测出定值电阻的阻值?
(1)方法1:如图2甲所示,闭合开关,先用电压表测出待测电阻Rx两端电压为U1,再用电压表测出滑动变阻器R两端电压为U2,变阻器一直处于最大阻值位置,则Rx=U1R/U2.
(2)方法2:如图2乙所示,闭合开关,将滑动变阻器滑片P滑到a端读出电压表示数为U1,滑片P滑到b端读出电压表示数为U2,则Rx=U2RU1-U2.
(3)方法3:若再提供一个电阻箱,如图2丙所示,保持滑动变阻器的滑片P不动,只闭合开关S1读出电压表示数为U;只闭合开关S2,并调节电阻箱R0使电压表示数仍为U,则电阻箱R0的阻值为此时待测电阻的阻值.此方法为等效替代法.
问题8:在利用这个电路测量定值电阻阻值时,若电压表损坏,又如何利用余下的实验器材测出定值电阻的阻值?
实验设计总体思路:电路并联.
3利用基本电路,提高学生解题能力
笔者认为,本章习题繁多,教师在复习时,若不注重总结、归纳和引导,容易使学生陷于题海中.本章虽题目繁多,但通过《义务教育物理课程标准》的学习和对大量题型的认真分析与总结,许多题目设计总是围绕笔者所提供的基本电路展开.在一节课复习时间有限的前提下,以此电路为基础,注重对重要知识点和重点题型的设计就显得尤为重要.通过对此电路相关问题的精心设计,在师生共同讨论与分析前提下,可提高学生分析问题和解决问题的能力,还能使学生触类旁通,起到事半功倍的效果.
问题1根据表1数据回答:在这个基本电路中,连接电路需用导线,应从铜线和铁线中,选用.制作滑动变阻器选择电阻线材料时,应从锰铜合金和镍铬合金中,选用.
表1导线电阻R/Ω导线电阻R/Ω铜0.017锰铜合金0.44铁0.096镍铬合金1.1(导线长1 m,横截面积1 mm2,温度20 ℃)
问题2当滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数,电压表的示数,电压表与电
流表的示数之比.
问题3当滑动变阻器的滑片向右移动时,若电流表示数不变且为零,但电压表的示数较大,可能的电路故障是;若电流表有示数,但电压表没有示数,可能的电路故障是.
问题4在这个电路中,若电源电压为6 V且保持不变,定值电阻阻值为8 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω.小明所选用的电压表量程为0~3 V,电流表量程为0~0.6 A.为了保证电路安全,实验中滑动变阻器接入电路的阻值范围是
A.0~2 ΩB.0~8 Ω
一、利用心理相容理论,培养师生间的深厚感情,激发和发展学生的课堂学习兴趣
所谓心理相容,是指双方举止言谈,思想观点等方面能互为对方心理所接受、所认可。师生间的心理相容、关系和谐,可消除学生的逆反心理,可引起学生对教师的肯定反应,并在课堂教学中配合默契,使双边活动积极,课堂气氛活跃,课堂上下主动,课堂组织井然有序,从而最大限度地发挥教师的主导功能和学生的主体功能,并从中激发学生课堂学习的兴趣。
二、把握优质课教学诸要素及环节,力求全方位激发学生的学习兴趣
1.复习检查提问,采用“单兵操练”。复习检查提问不吃“大锅饭”,采用多种形式、多种渠道,对不同层次的学生进行“单兵操练”,能调动动全体学生的学习积极性,使之动脑、动耳、动手、动口。教师可根据上节课的重点内容和新援课的需要,提出若干问题,使学生带着问题、带着疑难、带着求知的企盼心情听、看、记、想。
2.课堂引入引人入胜。教师为讲授新课,设计引人人胜的课堂引入,可使学生产生强烈的好奇心,从而激起学生课堂学习的浓厚兴趣。例如我讲《闭合电路的欧姆定律》时,是这样引入新课的:先用提问的方法复习了电动势的物理意义和数值的计算公式;又复习了部分电路欧姆定律的内容,并板书了一道题目让同学们思考。接着我说:部分电路欧姆定律只是研究一段纯电阻电路上的问题。如果研究的对象是包括电源在内的闭合电路,那么电路中的电流强度又跟什么有关呢?关系如何呢?黑板上的这个题目该如何计算(黑板上出现图示)请同学们思考后计算一下电路中的电流强度是多少?同学们静静地思考后,有的互相交流眼神,似有疑难,有的欲翻书。就在此时,我说:解决上述问题,需要闭合电路的欧姆定律。好,这节课我们学习这一定律,并运用它解决一些具体问题。这时同学们把目光投向了我。
关键词:《闭合电路欧姆定律》;教学设计;高中物理
一、教学设计
1.课题
闭合电路的欧姆定律(人教版普通高中课程标准实验教科书选修3-1)
2.教材分析
本节内容是全章的重点,是欧姆定律的延伸,教材从能量入手,循序渐进地引导学生推出闭合电路的欧姆定律,教学过程简单、学生易于接受。之后应用定律解决物理规律问题,使学生明白物理规律可以用已知定律从理论上导出,将理论应用于实际。
3.教学目标
知识与技能:①理解内、外电路及电源的内阻。②知道电源电动势等于没接入电路时两极板间的电压。③理解闭合电路的欧姆定律及其公式并能熟练地解决电路问题。过程与方法:①培养自主学习能力。②培养独立思考、自主探究物理问题的能力。情感态度与价值观:①激发学习兴趣和求知欲。②培养严谨的科学态度和合作学习精神。
4.教学重、难点
教学重点:①闭合电路欧姆定律的内容。②路端电压与电流的关系公式及图像表示。教学难点:①闭合电路欧姆定律的应用。②路端电压与负载的关系。
二、教学过程
1.自主学习
课前教师下发学案,学生根据学案进行预习,重点思考并回答以下问题:
(1)什么是电源?
(2)电源电动势的概念和物理意义是什么?
(3)什么是内电路?什么是外电路?在回路中的电流方向如何?
(4)在内、外电路中电势是如何变化的?
(5)怎样计算内电路以及外电路中消耗的电能?
(6)如何计算电池内部非静电力所做的功?
(7)内电路和外电路上消耗的电能与电源内部非静电力做的功有什么关系?
(8)路端电压与负载的关系是怎样的?
【设计意图】课前预习使学生将学习活动延伸到了课外,保证了学生思考的空间,增加了有效学习的时间。只有学生本人了解自己已经掌握了哪些知识,需要学习哪些知识,才能有针对性地进行相关复习、查阅资料,避免传统课堂“一刀切”的现象,学生带着问题积极主动地学习新知识,满足了高中生思维发展和自我意识发展的需要,有利于开发学生学习物理的潜能。
2.交流探究
师友之间根据预习情况交流学习。由徒弟向师傅讲解本节课的相关内容,师傅补充完善不足之处,在合作中解决疑难问题,突破重难点。教师巡视了解每对师徒的学习情况,对学习过程中存在疑问的师徒进行适当的指导,对学习深度不够的师徒进行诱导点拨。如,有些师友根据理论知识推导出闭合电路的欧姆定律之后便欣然接受,此时教师应该提醒学生设计实验对其进行验证;在师友探讨路端电压与负载的关系之前,教师应提出问题:能否用实验探究路端电压与负载的关系,并引导师友合作设计实验方案,完成实验步骤,分析实验数据完成U-I图像,进而依据图像解释U、I的关系以及在短路、断路中的特殊现象。
【设计意图】该环节采用学生之间交流合作学习的方式完成本节课的教学内容,并在教师的点拨下激发了学生动手设计实验验证物理定律和探究物理规律的积极性,从而通过学生的亲身经历完成了教学重难点内容的学习。这一做法颠覆了传统教学中教师“高高在上”的地位,而是十分“亲民”走到学生之中参与、启发、引导学生学习,消除了教师与学生之间的距离感。同时,学生之间通过交流不仅可以在学习上取长补短、互利共赢,更可以在性格上相互影响、共同发展,这样不但能锻炼学生与人交流合作的能力,又有利于开拓思路、培养他们的探索精神和创新能力。
3.互助提高
鼓励学生积极上台讲解本节课自己学到的知识,板演相关例题,其他学生认真听讲并进行补充,也可以提出自己的质疑并阐述观点进行全班讨论。教师注意指导学生使用物理术语,规范学生的解题步骤,引导学生归纳需要注意的问题以及总结相关规律。
【设计意图】全国教育心理学研究发现,大多数教师所青睐的讲授式教学方式学生对知识的记住率只有5%,而极少数教师鼓励的学生教别人的方法,使学生本人对知识的记住率高达95%。本环节中,教师把课堂真正让位给学生,让学生做主讲,不但锻炼了学生的表达能力,同时在学生教会其他同学时自己也会收获新的体会,而全班同学的参与交流又可以各抒己见、集思广益、通力合作,真正实现人人参与、人人发展、人人进步的高效课堂的发展趋势。
4.总结归纳
教师组织学生一起梳理本节课的知识点,针对学生仍然不理解以及容易产生错误的知识点予以讲解;明确学生易混、易错、易漏的问题,对解题规律、注意事项、解题方法和技巧等进行全面的总结,归纳出知识体系,以便学生能够得心应手的运用。例如,教师应强调闭合电路欧姆定律反映的只是电动势与路端电压的数量上的关系,他们的本质是不同的,电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小,而路端电压反映了外电路中电能转化为其他形式能的本领的大小,因而用电压表直接接在电源两级上,其示数不等于电源电动势,但很接近电源电动势:U=IRV=・RV=,当RV>r时,U≈E。
【设计意图】本节课的问题是由学生自己发现解决的,规律也是由学生自己探究验证出来的,甚至例题都是学生自己解读体悟的,可以说全程都是由学生自己完成的,因而在本环节中学生可以很容易地总结归纳出本节课的知识体系,真正做到将学来的知识变为自己所拥有的知识,实现学习效率的最大化。
5.当堂巩固
教师根据学生对本节课内容的掌握情况出示有代表性的一或两道典型题,学生在规定时间完成后师友当堂交换批改,之后交流做题心得与体会。教师检查学生的掌握情况,布置课后作业。
【设计意图】本环节的设计意在帮助学生检验学习成果,深化学生对各个知识点的认知,培养他们自行解决物理问题的信心和决心,端正学生的学习态度。同时,教师可以根据学生的掌握情况,及时反馈、适时调整并通过课后作业将学生的学习活动延伸到课下,为下节课埋下伏笔,使整堂课留有余味。
三、课堂教学设计建议
在设计学案时应当充分分析教材以及学生,做到环环相扣,循序渐进地引导学生完成自学;在学生进行交流探究时,教师应该注意学生探究的内容要与本节课的教学内容相关,探究要有深度不能屈于表面;在互助提高阶段,教师应该积极鼓励内向的学生大胆发言,提高其与同学沟通以及表达能力。本文中《闭合电路欧姆定律》的教学设计依据高中学生个性心理发展特点,通过课前预习以及课上互助式学习充分地调动学生的主观能动性,有利于改变传统教学方式在高中物理教学中出现的弊端,以便于为物理教师的有效教学提供参考。
参考文献:
[l]李志刚.“和谐互助”式教学策略研究概述[J].中国教育学刊,2010,31(12).
[2]李志刚,吴越.活力课堂[M].上海:上海教育出版社,2009.
《普通高中·物理课程标准(实验)》对科学探究提出了7个要素,即提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作,并对这个7个要素提出了相应的基本要求。物理探究教学可以借鉴这7个要求建立教学组织结构。一般而言,探究教学要经历四个基本步骤:① 根据已有的知识和经验提出科学问题;② 提出假设或猜想;③ 收集证据;④ 论证并得出科学结论。运用信息技术,针对这四个基本步骤的教学设计如图1所示。
二、基于信息技术的物理探究教学案例
闭合电路欧姆定律的传统教学是:利用电池借助两个电压表,分别测量内外电路电压,然后相加看其总和是否不变。学生可能会想:为什么会想到测量内、外电路电压并求其和?此外,这个实验由于电极势垒造成实验误差不好解释。为此,可以借助信息技术设计探究教学方式。
用视频展台投影图2的实物线路图,并记录电压表示数,2.9V。然后将电路改为按图3连接。事先调节滑动变阻器到适当电阻值,然后再闭合开关S,测量电源两端的电压,电压表示数为1.8V。此到学生产生了疑惑:两次测量“电源”两端为何不等?
教师引导学生猜想可能的原因,多数学生认为是由于实验误差引起的。教学过程中先不要判断学生猜想的正误,先让学生观察图4电路中电表示数变化情况,结果发现电压表示数变化,电流示数变小,反之,电压表示数变小,电流示数变小,学生无法用用欧姆定律I = U/R来解释,产生认知矛盾。这显然不是实验误差引起的?问题出在何处?
对此现象,教学过程中不要硬性要求学生进行猜想与假设,要另设教学环境,因为对这个现象的假设是比较困难的(除非学生已经知道电池有内电阻)。
教学过程中指出:平常我们做实验需要测量数据,然后对数据进行分析处理,并得出相应的结论。那么针对图4所示的实验我们可以做些什么呢?
测量几组I、U数据后,可分析产生上述现象的原因。
接着测量图4电路,得到如上表所示的几组数据。将表中数据利用Excel处理作出图像,如图5所示。(本文写作时已经将Excel图改画为bmp图)
引导探究:I-U图线是一条倾斜直线说明了什么? (学生:说明电压表示数随电流表示数增大而均匀减小)
问题:该图像与我们学过的哪些图像相似。
学生:匀减速直线运动的速度图像,v = v0 + at(a < 0)。
问题:图5的图线能否用同样的方式表示。
学生:可以写成U = U0- kI形式,其中k为常数,本实验中U = 3.0- 4.0I(注:单位为SI制)。
问题:通过电脑动画将图5的图线向两边延长(图5中虚线部),提出交点(0,3.0 )、(0.75,0),分别表示什么意义?
学生:3.0V表示电路断开时电压表读数(学生还未思考图2示数为2.9V,教学中可以暂时不点破),0.75A表示电源被短路时的电流。
问题:电源被短路,还有电流?不是无穷大吗?
学生猜想:电源内部可能有电阻。
教师:为什么?
学生分析:由U = U0- kI可知在U = 0时,电流为I0,则k = U0/I0,则k单位应是V/A,即欧姆,故猜测电源内部有电阻,本实验中电源内电阻为4.0Ω。
学生在处理实验数据过程中,通过联想与类比,认识到电源存在内阻,实现了认识的飞跃。
教学设计:既然同学们认为k是电源内电阻,不妨用r 表示电源内电阻,上述表达式可写成U = U0- Ir,由此再来思考该式具体物理意义。
电学实验结论,通常都是分析表中数据和图像等得出的。因受篇幅所限,仅举两例如下:
例1.某同学在“探究欧姆定律实验”时设计如下所示的表格(我市教育学院中教部物理室规定:凡是画图像或探究成比例的实验,必须“全程、六点、等距”地测取6组对应的数据)。
分析表中测取的数据,能得出哪些结论?“会记录实验数据,知道简单的数据处理方法”和“有初步的信息处理能力”等,都是新课标规定的教学要求。教会学生能从全方位、多角度地分析表中测取的数据是十分重要的:
1.横行分析:
横行分析表格中的数据,不仅可以得出“当电阻一定时,导体中的电流跟它两端的电压成正比”、绘出图1所示的图像,而且不论分析哪段导体上6组对应的数据,均可以得出下列重要的实验结论:
⑴同一段导体在通常条件下,它两端的电压跟通过它的电流之比,是一个固定的值、即“R=U/I=定值”!我们认为,强调“R=U/I=定值”这条电学结论的意义有:
①能简明、准确、完整的“表达出某段导体中的I跟U与R之间的定量关系”!正如西德5—9(10)年级(国民学校)物理课本(塞尔肖夫—乌劳贝尔著、安文铸译,文化教育出版社1982.7.第1次印刷本)P189里写的:“在一个通电导体上的电压和导体中的电流强度之比是一个固定的值(常数),这个关系叫欧姆定律”。
②在日常教学中,人们总把“R=U/I”、说成是公式“I=U/R”的变形式。从上面的分析可知:“R=U/I”与“I=U/R”同样都是实验结论表达式、是并列关系!“R=U/I=定值”,更是医治“I=U/R,R=U/I(因受欧姆定律表述的误导):R跟U成正比、R跟I成反比”错误观点的灵丹妙药。
③承认“R=U/I”是一条独立的科学结论,就为伏安法测电阻提供一条简明的原理:可以直接书写“R=U/I”。
⑵对同一段导体,它两端的电压,等于导体中的电流与其电阻的乘积;导体中的电流,等于它两端的电压除以其电阻;导体的电阻,等于它两端的电压与其电流的比值。即“U=IR、I=U/R和R=U/I”,都是由分析实验数据得出的三个并列的公式、均可以直接引用!
2.竖列分析:
竖列分析表格中的数据,不仅可以得出“当电压一定时,导体中的电流跟它的电阻成反比”、绘出图2所示的图像和上述多条电学结论,而且还能发现:由于R=U/I=定值,当U一定时,某段导体U/I的值大、对应的I值小,说明该导体对电流的阻碍作用大;而导体不同,U/I的值通常不等。所以“在物理学里,可以用导体两端的电压,跟通过它的电流的比值来表示这段导体的电阻”,即“R=U/I”可以称作“电阻定义式”或“电阻表达式”(不叫“电阻定律式”),进而给出定义电阻单位“1Ω=1V/A”的依据;……
例2.摘引2011年苏州中考物理22题:从下图中所示的电阻A、B的I-U图像可知,电阻值较大的是Ω。若将A和B两电阻并联接在电压为2V电源上,则干路中的电流是A,此时电路总电阻值是Ω。赋分答案为:10;0.6和3.33。
在教学中我们引导学生:通过分析该图像,除了会计算电阻(取电压坐标的U值,除以对应电流坐标的I值)、会计算电功率(略)和会组成串联(从电流坐标取I值、再找电压坐标对应的U值)、并联电路(从电压坐标取U值、再找电流坐标对应的I值)以外:重点引导学生总结如下电学规律:
⑴不论对于A或B均有:导体中的电流,当电阻一定时,跟它两端的电压成正比;
⑵分析A和B有:导体中的电流,当电压一定时,跟导体的电阻成反比;
⑶由⑴和⑵可得科学表述欧姆定律的内容是:“导体中的电流,当电阻一定时,跟它两端的电压成正比;当它两端的电压一定时,跟导体的电阻成反比”。我们决不赞同“不说前提条件、只讲实验结果”的常规欧姆定律的表述!
⑷在并联电路中,电流和电功率等的分配,均跟并联导体的电阻成反比;
⑸在串联电路中,电压和电功率等的分配,均跟串联导体的电阻成正比;
⑹不论对于A或B均有:当导体的电阻一定时,导体消耗电能的功率(电功率是表示电流做功快慢的物理量,是不能被消耗的!今后不要再说“消耗的电功率”),跟通过它的电流的平方成正比!其公式是P=I2R;
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