时间:2023-08-15 17:19:47
导语:在欧姆定律的比值问题的撰写旅程中,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。
关键词: 物理 欧姆定律 复习
在物理复习的整个知识体系中,电学知识板块儿尤为重要。一是:它占整个三式合一理化试题物理部分的40%左右,即70分中的近30分属于物理电学试题。二是:电学知识在生产实践中的重要作用已凸显出来。而要学生全面掌握、领会初中阶段电学知识,对于相当一部分初中生来说具有较大的难度。从教以来我听过一些初中电学复习课:有的先把所要用到的电学公式板书在黑板上,再讲典型例题,接着练习;有的则通过学生作题中所反馈的问题对知识进行补充强调,再练习;有的直接强调万变不离其宗,让学生多看教材,然后讲例题等。复习中讲例题没错,但选择的例题过多,又无代表性,既延长了复习时间,又不能使学生的知识得到升华。久而久之,学生疲劳,老师厌烦。要使复习课在短时间内生动、奏效,应选择恰当的例题,在讲例题的基础上,对知识进行归纳和升华。
复习课,一要体现“从生活走向物理,从物理走向社会”,教学方式多样化等新课程理念;二要体现“知识与技能、过程与方法以及情感态度和价值观”三维目标的培养;三要优化学生的认知结构,让学生在教师的引导、帮助下,把学到的知识归纳起来,从而便于提练和记忆。所以对电学的复习要从学生喜闻乐见的小电器起步,从典型例题入手进行归纳总结。
例1:如图-1是一个玩具汽车上的控制电路。小明对其进行测量和研究发现:电动机的线圈电阻为1Ω,保护电阻R为4Ω。当闭合S后,两电压表的示数分别为6V和2V,则电路中的电流为?摇 ?摇?摇?摇A,电动机的功率为?摇?摇 ?摇?摇W。(这是陕西师范大学出版社出版,经陕西省中小学教材审定委员会2008年审定通过的《物理课堂练习册》中的一道题)
学生通常按下列方法计算电路中的电流:
R中的电流:I=U/R=2V/4Ω=0.5A,
电动机中的电流:I=U/R=4V/1Ω=4A,
由此得第一空电路中的电流就有两个值0.5A和4A。
于是第二空的对应值为:P=UI=4V×0.5A=2W与P=UI=4V×4A=16W。这就存在两个问题:
1.根据欧姆定律计算出两个串联元件中的电流不相等,与串联电路中电流的特点相矛盾。
2.由串联分压原理得:U:U=R∶R=1∶4,得:
①当U=2V时,U=8V,得到U+U=2V+8V=10V≠U源;
②当UM′=4V时,U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U,这与串联电路中的电压关系相矛盾。
对此,应找出题中所涉及的知识点,分析这些知识点间的联系,那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先,应对欧姆定律有深入的理解。
例2:如图2所示电路(R≠R≠R)。引导学生分析如下:
1.对电路状态的分析。
(1)当S、S、S都闭合时,R与R并联,并联后作为一个整体再与R串联。A测R中的电流,V测R或R两端电压。
(2)当S、S闭合S断开时,则由图-2演变为图-2(a)到(b)。
R与R串联,R处于断开状态,A测整个电路中的电流。
(3)当S、S闭合S断开时,则由图2演变为图-2(c)到(d)。
R与R串联,R处于断开状态,V测R两端电压。
2.欧姆定律中涉及I、U、R三个量间的关系。
(1)欧姆定律中的I、U、R三个量是针对同一个用电器或者同一部分电路而言的,即必须满足“同一性”。
当图-2中的S、S、S都闭合时,A测R中的电流为I,V测R两端电压为U。此时能否用U与I的比值来计算R或R阻值呢?(即R=U/I)。
如果R=R时,由于R与R并联,所以R两端电压U等于R两端电压U,即U=U=U。根据R=U/I得R=U/I,R=U/I。这样计算出的R2的值虽然是正确的,但属于不正确的方法得出了正确的结果,实属偶然巧合。
若R≠R时,那么R=U/I,若再按R=U/I来计算R的电阻值就没有上述的巧合了。因为电压相等是并联电路电压的特点,R、R中的电流是不相等的。上述中错误地认为R、R中电流相等。这里的电压是R两端电压,而电流是R中的电流,电压与电流是两个不同电阻(或用电器,或电路)的对应量,也就违背了“同一性”。
这就告诉我们,在应用欧姆定律解题时,一定要遵循“同一性”原则,切忌“张冠李戴”,电学中的所有公式都不能违背“同一性”原则。如:W=UIt、Q=IRt、P=UI等。
(2)欧姆定律中的I、U、R三个量必须是同一状态、同一时刻存在的三个物理量,即必须满足“同时性”。
在图-2中,当S、S闭合时,R中的电流大小与S、S闭合时R中的电流大小是否相等?
在图-2中,当S、S闭合S断开时,不难看出,R与R串联:I=I=I则I=U源/(R+R);当S、S闭合S断开时,R与R串联:I=I=I,则I=U/(R+R)。因为R+R≠R+R所以U源/(R+R)≠U源/(R+R),即两次电流不相等。S、S闭合时,R中的电流大小与S、S闭合时R中的电流大小不相等,这是因为S、S闭合时与S、S闭合时电路状态不同,R是在不同的状态下工作,不是同一时间内电流的大小,电流不相等。
在利用公式计算的过程中,不能用第一状态下的量值与第二状态下的量值代入关系式计算。如:要计算R的电阻值,就不能用第一状态下R两端的电压值与第二状态下R中的电流的比值来计算R的电阻值。在计算电流、电压时,也不能这样处理。
因此在利用公式计算时,带值入式的物理量必须是同一状态下的物理量,必须满足“同时性”。
(3)欧姆定律中的I、U、R三个量的单位必须同一到国际单位制,即I―A、U―V、R―Ω。即应满足“统一性”。
除各物理量的主单位外,还应记住常用单位及其单位换算关系,将常用单位换算为国际单位制单位,在利用其它电学公式计算时也要统一单位。
如:电功的公式W=UIt中,各物理量的对应单位:U-V、I-A、t-S;这样W的单位才是J。电热的公式Q=IRt中:I―A、R―Ω、t―S;这样Q的单位才是J。电功率的公式P=UI中:U-V、I-A,这样P的单位才是W。
我们要确定欧姆定律的适用条件。
1.欧姆定律只对一段不含电源的导体成立,即只适用于纯电阻电路。因此,欧姆定律又称为一段不含源电路的欧姆定律。
例1中涉及到电磁转换的知识,电动机工作时实质上也是一个发电机。电动机工作时,其闭合线圈切割磁感线会产生感应电流,所产生的感应电流对流过电动机线圈中的电流有一定影响。
实际上图1相当于一个“RL”串联电路,总电压的有效值不等于各分电压有效值的代数和,即U≠U+U。但得到的电流有效值的关系I=U/Z与直流(或部分)电路的欧姆定律相似,各元件上的分电压与该元件的阻抗(Z)成正比。
虽然电动机工作时产生的阻抗目前初中阶段无法计算出来,但无论电动机工作时产生的阻抗为多少,电路中的电流都等于电阻R中的电流,即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。电动机两端的实加电压等于总电压(电源电压)减去电阻R两端的电压,即U=U-U=6V-2V=4V。则电动机的功率为:P=UI=4V×0.5A=2W。
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上述分析说明,电阻R所在的这部分电路与电动机所在的这部分电路有着本质的不同。从能量转化的角度看:电阻R所在的这部分电路是将电能全部转化为热能;而电动机所在的这部分电路电能只有少部分转化为热能,大部分转化为机械能。前者属于纯电阻电路,后者属于非纯电阻电路。
欧姆定律只适用于纯电阻电路,即用电器工作的时候电能全部转化为内能的电路。例如电熨斗、电暖气、电热毯、电饭锅、热得快等。而电动机、电风扇,等等,除了发热外,还对外做功,所以这些是非纯电阻电路,欧姆定律不再适用。由欧姆定律导出的公式也只适用于纯电阻电路(如:W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。)
2.欧姆定律适用于金属导体和通常状态下的电解质溶液;但是对于气态导体(如日光灯管中的汞蒸气)和其它一些导电元器件,欧姆定律不成立。欧姆定律对某一导体是否适用,关键是看该导体的电阻是否为常数。当导体的电阻是不随电压、电流变化的常数时,其电阻叫线性电阻或欧姆电阻,欧姆定律对它成立;当导体的电阻随电压、电流变化时,其电阻叫非线性电阻,如:电子管、晶体管、热敏电阻等,欧姆定律对它不成立。
3.欧姆定律只有在等温条件下,即导体温度保持恒定时才能成立。当导体温度变化时,欧姆定律对该导体不成立,因为电阻是温度的函数。
在讲解欧姆定律的应用时,常举白炽灯的例子,实际上白炽灯的钨丝在温度变化很大时电阻具有非线性,随着电流的增大,钨丝的温度升高很多,其电阻也随着变化。对非线性电阻,欧姆定律不成立,但是作为电阻定义的关系式R=U/I仍然成立,只不过对非线性电阻,R不再是常量。
综上所述,例1中第一空电路中的电流有两个值0.5A和4A,一个是在纯电阻电路(电阻R)中用欧姆定律算出的电流0.5A。另一个是用欧姆定律计算在非纯电阻电路(含电动机的电路)中的电流为4A,显然不对。
通过对例1的全面、透彻的分析,我们对电学知识得到了进一步升华:(1)判断电路的连接方式;(2)判断电表的作用;(3)利用欧姆定律解决实际问题时必须注意“三性”;(4)复习了电功率、焦耳定律等相关电学公式;(5)欧姆定律的适用范围。
学生能够领悟到,复习不是为了解题,而是要掌握知识的前后联系,优化知识结构;仔细观察,认真分析;发散思维,以点带面;举一反三,融会贯通。这样,从而体现出知识与技能、过程与方法,以及情感态度和价值观的培养。
参考文献:
[1]王较过.物理教学论.陕西师范大学出版社,2003.
[2]阎金铎,田世坤.初中物理教学通论.高等教育出版社,1989.
[3]梁绍荣等.普通物理学―电磁学高等教育出版社,1988.
[4]新课程实施难点与教学对策案例分析丛书,(初中卷).中央民族大学出版社.
易错点一:对欧姆定律变形公式的误解
例根据欧姆定律公式I=,可变形得到R=。对此,下列说法中正确的是()
A. 导体电阻的大小跟导体两端的电压成正比
B. 导体电阻的大小跟导体中的电流成反比
C. 当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
D. 导体电阻的大小跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
典型错误一根据R=,认为导体的电阻与导体两端的电压成正比,因此选择A。
典型错误二根据R=,认为导体的电阻与通过导体的电流成反比。因此选择B。
错因分析欧姆定律研究的是电流与电压和电阻的关系,其变形式R=只是提供了计算电阻的一种方法,并不能理解为导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比。
正确答案因为导体的电阻是由导体自身因素(材料、长度、横截面积、温度等)来决定的,而不受外因(导体两端电压和通过导体的电流)影响,所以应选D。
易错点二:对欧姆定律同一性和同时性的忽视
例有一个电铃,它的电阻是10 Ω,在正常工作时,它两端的电压应该是6 V。但我们手边现有的电源电压是8 V,要把这个电铃接在这个电源上,并使它正常工作,应怎么办?
典型错误要把这个电铃接在这个电源上,并使它正常工作,应给它串联一个电阻。
因为通过电铃的电流I== A=0.6 A,
又因为电阻跟电铃串联,
所以通过电阻的电流I=I=0.6 A,
因此,串联一个电阻为R== Ω=13.3 Ω。
错因分析造成错解的原因是在应用欧姆定律时,没有注意同一性和同时性。错解中的最后一步:R=中,U、I代入的数值是总电压和总电流,求出的电阻R应该是总电阻。
正确答案根据欧姆定律有:通过电铃的电流I== A=0.6 A,
又因为电阻跟电铃串联,
所以通过串联电路的电流I=I=0.6 A,
因此,总电阻R== Ω=13.3 Ω。
又因为R=R+R,
所以串联一个电阻为R=R-R=(13.3-10) Ω=3.3 Ω。
易错点三:对控制变量法的误解
例小刚用图1所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是()
A. 记录电流表和电压表的示数
B. 将变阻器滑片适当向左移动
C. 将变阻器滑片适当向右移动
D. 适当增加电池的节数
典型错误电源电压不变,改变电阻,记录电流大小,从而找出电流跟电阻的关系,选A。
错因分析没有正确理解控制变量法。
正确答案在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,为了探究“一段电路中电流跟电阻的关系”,必须保持A、B两点间的电压不变。此时由于总电阻变大,总电流变小,因此滑动变阻器两端的电压变小,由串联电路电压关系可知A、B两点间(一段电路)的电压变大。要想继续实验,接下来应该使A、B两点间的电压减小到原来的值。将变阻器滑片适当向右移动,使变阻器阻值增大,使电路电流减小。由U=IR可知,A、B两点间的电压才会变小,当达到原来的电压值时,停止移动滑片,记录此时的电流值。应选C。
易错点四:对电路连接关系不清
例1如图2所示,电路中的电源电压保持不变。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,电表、、的示数变化正确的是()
A. 的示数减小,的示数减小,的示数增大
B. 的示数增大,的示数减小,的示数增大
C. 的示数增大,的示数减小,的示数减小
D. 的示数减小,的示数增大,的示数减小
典型错误滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,滑动变阻器的阻值变大,根据欧姆定律公式I=,电路中的电流减小。根据U=IR可知,滑动变阻器两端电压减小,因此的示数减小,灯泡两端的电压增大。选择D。
错因分析电压表测量的是滑动变阻器两端电压U。滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,滑动变阻器的阻值R变大,但同时电流I变小,根据U=IR无法判断滑动变阻器两端电压大小的变化。
正确答案由图2可知这是一个串联电路,电压表测量滑动变阻器两端的电压U,测量灯泡两端的电压U。滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,滑动变阻器的阻值变大,根据欧姆定律公式I=,电路中的电流减小,因此的示数减小。再根据串联电路中电流处处相等,通过灯泡的电流I=I,又灯泡的电阻R不变,根据U=IR可知,电压U减小,因此的示数减小。由串联电路电压的关系,可知滑动变阻器两端电压U=U-U,因此的示数增大。应选C。
例2如图3所示电路中,闭合开关后,将滑动变阻器滑片P由a端向b端滑动过程中,图3中电压表和电流表的示数变化正确的是()
A. 电压表示数不变,电流表示数变大
B. 电压表示数变小,电流表示数变大
C. 电压表示数不变,电流表示数变小
D. 电压表示数变大,电流表示数变小
典型错误滑动变阻器滑片P由a端向b端滑动过程中,电阻变大。根据U=IR可知,电压变大,因此电压表示数变大。再根据欧姆定律公式I=,电路中的电流减小,选择D。
错因分析电路连接关系不清,没有注意到滑动变阻器与R串联后再与R并联的关系。
正确答案滑动变阻器与R串联后再与R并联,不管滑动变阻器阻值如何变化,都不会改变支路电压。支路电阻的变化引起总电阻的变化,滑片P由a端向b端滑动过程中,滑动变阻器电阻变大,总电阻变大。根据欧姆定律公式I=,电路中的总电流减小,因此电流表示数减小。应选C。
易错点五:对伏安法测电阻原理的误解
例小刚同学想用电流表、电压表测量一段电阻丝R的电阻,他已连接了部分电路,如图4(a)所示。请你接着完成下列步骤:
(1)当电压表示数为3.6 V时,电流表的示数如图4(b)所示,这时电路中的电流是________A,电阻丝的电阻为_______Ω。并用笔画线代替导线,将电路补画完整。
(2)若将上面实验中的定值电阻R换成小灯泡,在多次测电阻的过程中,发现当电压表的示数增大时,电压表与电流表示数的比值将________。
典型错误(1)题中连接图时,滑动变阻器接线柱连入错误,电压表、电流表正负接线柱及量程选错,串、并联错误。
错因分析不清楚滑动变阻器及电表接入电路的要求。
正确答案滑动变阻器要保证“一上一下”两个接线柱接入电路,有时还要考虑具体是下面哪一个接线柱接入电路。对于电表,要求电流从正接线柱流入负接线柱流出,且选择符合题意的量程,保证电流表与被测对象串联,电压表与被测对象并联。(1)0.3;12;电路图如图5所示。
典型错误(2)由伏安法测电阻原理R=可知,电流与电压成正比,因此电压表与电流表示数的比值不变。
错因分析当电阻不变时,电流与电压才成正比。电阻变化时,这种正比例关系就不成立了。
正确答案当电压增大时,灯丝温度升高,其电阻增大。由R=可知,电压表与电流表示数的比值就是电阻,所以电压表与电流表示数的比值将增大。
易错点六:不关注欧姆定律的适用范围――纯电阻电路
例有一台标有“220 V 1.1 kW”的电动机,线圈电阻为10 Ω,求它正常工作1 min放出的热量。
典型错误由欧姆定律可知,
I== A=22 A,
再由焦耳定律得:
Q=I2Rt=222×10×60 J=2.904×105 J。
错因分析欧姆定律只适用于纯电阻电路。本题是含有电动机的非纯电阻电路,求电流时不能使用I=。
正确答案通过线圈的电流I== A=5 A,
中学物理逻辑性很强,许多刚刚步入高中的学生很难适应高中物理的学习,认为高中物理不易学、学不懂.面对这种状况,教师应该时刻关注学生的心理,及时有效的帮助学生克服这种心理障碍,使他们能够对学习物理充满信心.物理教师还要改善自己的教学方式,设计新颖的教学方案,激发学生对物理学习的兴趣,提高学生对物理学习的积极性,整体改善物理的教学质量.
一、中学物理课堂教学新型设计分析
(一)设计物理教学方法的思路
1.结合哲学方法
结合哲学方法分为:质变和量变法、否定和肯定法、内容和形式法、本质和现象法、相对和绝对法、原因和结果法、空间和时间法、统一和对立等法.
2.结合数学方法
结合数学方法:图像法、函数法、几何法、极限法等.
3.突出物理方法
物理有自身独特的学习方法:观察法、实验法、守恒定律法、对称法、化方法等.
4.思维方法
思维方法:判断和推理法、综合和分析法、分类和比较法、概括法、演绎和归纳法、具体和抽象法、类比法等.
(二)设计在物理课堂教学的作用
1.是科学教授物理的需要
通过物理科学的方法,让学生更好理解物理知识.例如:某教师在讲解电容和电场强度设计教案时,应考虑电容和电场强度的定义,而它们是根据比值进行定义的,通过比值可以将抽象的概念具体化、数字化,再联合实验,促进学生更好地理解物理知识.
2.促进中学生建立科学观念
物理是科学学科,包含大量的科学观念和概念,促进学生建立正确的科学观念,懂得从现象到本质、从偶然到必然、从未知到已知.
例如:某物理老师讲解《惯性定律》设计问题“静止的小车启动时,为什么小车上的木板向后倒?”“小车停止运动时,为什么小车上的木板会向前倒?”引导学生对实验现象进行全面思考,科学利用定律解决物理问题,促进学生建立科学观念.
二、学生的个体差异
为了了解学生对物理的学习情况,笔者对某所学校学生的力学和电学进行了调查.发放调查问卷143张,共收回137张,回收率是95.80%.数据显示,力学中关于自行车下坡行驶时不可以用前闸刹车,77.20%的学生很清楚;15.20%的学生知道一些;6.70%的学生不太清楚;2.20%的学生完全没听过.电学中关于灯泡灯丝在开灯瞬间最容易被烧断,66.30%的学生很清楚;22.80%的学生知道一些;9.80%的学生不太清楚;1.10%的学生完全没听过.
生活中物理学处处可见,但是调查显示有些学生对生活中的物理现象缺乏了解,个体之间存在差异.因此教师应将生活实际、学生的个体差异等因素和物理教学联合起来,提高分析解决物理问题的能力.
三、新的教学方法
(一)注重物理生活化
结合生活实际教学,以此吸引学生思考问题,让学生感受到物理是兼备实用性、趣味性的科学学科.
例如:某教师讲解《重力势能》这节课结合生活实际提出“质量不同的物体从同一高度下落,可以观察到什么现象?”“质量相同的物体从不同高度下落,又可以观察到什么现象?”让学生清楚观察到质量、高度与重力势能之间的关系.
(二)物理教学方式要灵活
教学过程中,教师要根据学生的学习情况灵活教学.例如:某教师讲解《欧姆定律》,首先分析欧姆定律的概念和应用条件,如果学生接受情况较好,那么教师可以继续根据欧姆定律解决实际问题;如果学生接受情况不好,教师可以做些实验便于学生理解,还可以绘制伏安特性曲线.灵活教学,帮助学生深刻理解物理定义.
(三)既要针对学生者整体又要尊重个体差异教学
物理课堂是辅助学生学习的教育手段,教师要根据学生整体学习情况进行教学,综合考虑学生知识基础、接受知识能力、学习能力;也要尊重个体差异,降低一些学习要求,争取让所有学生都能在课堂上有所收获.
(四)建立场景
[关键词]物理教学 电磁学 电磁场 电路
物理教材中所阐述的内容主要是经典物理学的基础知识,这些理论是建立在牛顿时空观的基础上,以力学、电磁学为重点。本文就电磁学部分的教学谈谈自己的观点。
一、电磁学的知识体系
电磁运动是物质的一种基本运动形式。电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用,其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象、电磁辐射和电磁场等。为了便于研究,把电现象和磁现象分开处理,实际上,这两种现象总是紧密联系而不可分割的。透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系,才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学。对此,应从以下三个方面来认真分析教材。
1.电磁学的两种研究方式
整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行。只有明确它们各自的特征及相互联系,才能有计划、有目的地提高学生的思维品质,培养学生的思维能力。
场是物质的相互作用的特殊方式。电磁学部分完全可用场的概念统一起来,静电场、恒定电场、静磁场、恒定磁场、电磁场等,组成一个关于场的体系。
“路”是“场”的一种特殊情况。物理教材以“路”为线的框架可理顺为:静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等。
“场”和“路”之间存在着内在的联系。麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律,是以“场”为基础的,“场”是电磁运动的实质,因此可以说“场”是实质,“路”是方法。
2.认识物理规律
规律体现在一系列物理基本概念、定律、原理以及它们的相互联系中。
物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验,掌握了充分可靠的事实之后,进行分析和比较,找出它们相互之间存在的关系,并把这些关系用定律的形式表达出来。物理定律的形成,也是在物理概念的基础上进行的。
“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律。欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的,对金属导电、电解液导电适用,但对气体导电是不适用的。欧姆定律的运用有对应关系,电阻是电路的物理性质,适用于温度不变时的金属导体。
“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性,用研究电场的方法进行类比,可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念。
“电磁感应”这一章,重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律。在这部分知识中,能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线。本章以电流、磁场为基础,它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面,是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础。电磁感应的重点和核心是感应电动势。运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践,进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场,对场的认识又上升了一步。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律,同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步。
3.通过电磁场所表现的物质属性,使学生建立“世界是物质的”的观点
电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的。大量实验证明,在电荷的周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着。电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用,运动电荷的周围除了电场外还存在着磁场。磁体的周围也存在着磁场,磁场也是一种客观存在的物质。磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用。科学实验证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形态。
运动的电荷(电流)产生磁场,磁场对其它运动的电荷(电流)有磁场力的作用,所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间是通过磁场而发生作用的。麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象,得出结论:任何变化的磁场能够在周围空间产生电场,任何变化的电场能够在周围空间产生磁场。按照这个理论,变化的电场和变化的磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一场,这就是电磁场。电磁场由近及远的传播就形成电磁波。转贴于
从场的观点来阐述路。电荷的定向运动形成电流,产生电流的条件有两个:一是存在可自由移动的电荷;二是存在电场。导体中电流的方向总是沿着电场的方向,从高电势处指向低电势处。导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例,即导体中形成电流时,它的本身要形成电场又要提供自由电荷,当导体中电势差不存在时,电流也随之而终止。
二、以知识体系贯穿始终,使理论学习与技能训练相融合
1.场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题。电场部分是学好电磁学的基础和关键。电场强度、电势、磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念。电场线、磁感应线是形象地描述场分布的一种手段。
2.电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用。在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别,比如,场不是力,电势不是能等。场中不同位置场的强弱不同,可用受场力者受场力的大小(方向)跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度。在电场中用电场力做功,说明场具有能量。通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能,离开了电场就谈不上电荷的电势能了。
关键词 概念和规律;生成过程;高中物理;课堂教学效率
高中物理难学,这是很多高中学生的共识。其原因主要有以下几点:(1)高中物理概念多,而且抽象。例如:高一物理中的加速度概念,很多学生从学加速度开始就对高中物理产生恐惧。(2)高中物理规律多,而且相似性很强。例如:动能定理和动量定理、机械能守恒定律和动量守恒定律。(3)高中物理前后知识的关联性很强,例如:力电结合问题。(4)高中物理数学知识应用广泛。例如:用图象法处理物理问题、极值问题的讨论、三角函数和几何知识的应用等等。要解决这些问题,关键在于提高课堂教学效率。物理教学具有三大特色:以观察和实验为基础;以形成物理概念和掌握知识结构为中心;以物理教学紧密联系实际为原则。这就要求教师在教学中要充分发挥实验的作用,重视物理概念和规律的生成过程,让学生从根本上理解物理概念和规律,自主构建知识、掌握方法,并最终建立起高中物理的知识体系,使学生在物理学习过程中越学越清晰,而不是越学越糊涂。
一、教师要认识到物理概念和规律在物理学科中的重要地位
整个高中物理是以基本概念和基本规律为主干而构成的一个完整的体系,是由基本概念、基本规律和基本方法及其相互联系构成了学科的基本结构。其中,基本概念是基石,基本规律是中心,基本方法是纽带。要使学生掌握学科的基本结构,就必须使学生学好基本概念和规律。所谓物理知识的应用,主要是指运用物理概念和物理规律解释物理现象、解决物理问题。在高中物理教学中,学生的智力和能力,也主要是在观察、实验、探索和分析物理现象,理解、掌握和运用物理概念和物理规律的过程中,不断发展起来的。所以,我们应当重视概念和规律的生成过程,提高高中物理课堂教学效率。
二、教师要结合学生认知特点设计适合学生概念和规律生成过程的教学
一个好的物理教学设计,在实施的过程中,学生始终围绕一个问题进行探讨,并最终获得知识和方法,而不是简单的顺从教材或老师。学生学习一个新的概念和规律的过程,就经历一个或长或短的探究过程,这样建构起来的知识和方法,学生才能自如应用并降低遗忘的程度。
1.巧妙导入是提高课堂教学效率的第一步
导入是教师在进入新课时,运用建立问题情境的方式,引起学生注意,激发学习兴趣,明确学习目标,形成学习动机的教学行为。
(1)用各种直观教学手段展示丰富的物理现象,并引导学生追究现象的原因。物理是一门以实验为基础的科学,用演示实验来提出问题,引入新课,能体现物理学科特点的同时,又能较好的激发学生的探究意识。
例如,就《带电粒子在匀强电场中的运动》一课,我们可以从演示示波器的作用引入:首先展示一个示波器,介绍它的作用:示波器能展示交变电流随时间的变化关系,是研究交变电流的重要仪器。接着,展示示波管并介绍荧光屏发光的原因:它是利用高速电子流打在荧光屏上使荧光屏发光的。示波器内有一个阴极,并在黑板上画图,然后解说:阴极通电受热后会发出电子,但电子的速度很小,无法打在前端的荧光屏上(在远处画一个荧光屏),如何才能让电子的速度增大呢?这个问题的提出,引发学生去思考:要让电子加速,应当加一个电场,其中最简单的办法就是加匀强电场。如何才能让电子在荧光屏上画出图像呢?在接下来的教学中,学生始终围绕这个目的展开研究和讨论。可见,一个好的引入能激发学生的探究意识,充分发挥学生学习的主动性。
(2)在学生形成概念,掌握规律的过程中,引导学生正确进行科学抽象,由感性认识上升到理性认识阶段,这是形成概念,掌握规律的关键。观察同一个物理现象,不同的学生会得出不同的结论。因为在每一个物理现象中,存在着多种因素的影响。如果把握不住抽象思维的正确方向,就会得出错误的结论。例如,在“马拉车”的问题上,尽管学生把牛顿第三定律背得滚瓜烂熟,思想上总还认为“马对车有拉力,车对马没拉力”或者“马对车的拉力大于车对马的拉力”。学生“最有力的证据”是:反正是马拉着车向前走,而不是车拉着马向后退。学生主要是固执地盯住了马拉车向前走这一直观的表面现象,而没有对车、马的启动过程以及车、马与路面之间的作用力做深入细致地分析。
(3)提出新的问题与旧的处理方法的矛盾。在进行动能定理应用的教学中,我们会专门对变力做功进行研究,虽然不是新课教学,但巧妙的引入也能提高习题课的教学效率。其引入可以从公式W=FScosα的适用条件入手:W=FScosα只适用于恒力做功,对于变力做功,我们应该如何计算呢?然后举出一个具体问题:已知一个小球的质量m=200g,从粗糙曲面上高H=0.8m处由静止释放,小球滑到曲面底端的速度为3m/s,忽略空气阻力,试求下滑过程中小球克服摩擦阻力所做的功?
2.在新课讲授过程中,教师要吃透教材并大胆整合教材,引导学生认识物理概念的引出和物理规律的生成过程,理解其物理意义,进而激发学生主动去建构物理概念,发现、推导物理规律
例如:对《闭合电路欧姆定路律》的教学,教材中中没有对电动势进行定义,仅提到电源没有接入电路时两极间的电压等于电动势。我们在教学过程中针对基础较好的学生可以尝试从认识电源出发,给出电动势的定义,然后再认识闭合电路,逐步推导闭合电路欧姆定律的表达式,具体操作如下:
首先带领学生回忆:在初中利用欧姆定律进行电路计算时,题目上的电路图通常没有画出电源,若补上电源,则构成闭合电路。研究闭合电路要从电源开始。电源的正、负极分别聚集大量的正、负电荷,而这些电荷的聚集不是电场力而是非静电力作用的结果,非静电力做功的过程,就是将其它形式的能转化为电能的过程。(例如干电池,是化学反应的结果,将化学能转化为电能)。我们将非静电力做功与电荷量的比值定义为电源的电动势E。若电源没有内阻,则电源内部从负极到正极,电势升高E,电源外部从正极到负极,电势降低U=E。但电源有内阻,因此电流通过内阻电势降低U内=Ir,则电源外部从正极到负极电势降低U=E-U内。电源没有接入电路时,I=0,U内=0,则U=E(即电源没有接入电路时两极间的电压等于电动势),若外电路为纯电阻电路,则IR=E-Ir,整理得I=■。
经历这样一个概念的引出和规律的推导过程,学生对电动势的定义,教材中电动势大小的描述,闭合电路欧姆定律的成立条件以及电源的作用(包括将其它形式的能转化为电能)从本质上有了深刻的理解,从物理学的内涵出发掌握物理规律。
在自主建构和发现、推导的过程中,学生对概念和规律有了深刻理解,便会灵活应用概念和规律解决物理问题,并大大降低遗忘程度,同时也更大程度的激发了学生学习物理的兴趣。
物理不仅仅是一门自然学科,而且是一门科学。在整个物理教学过程中,初中物理教学是启蒙阶段,也是培养学生学习物理兴趣的关键时期。
就现阶段的初中生的生理和心理特点而言,他们富余好奇心善于探究,但缺乏抽象思维和学习持久力。所以经常觉得物理难,难在公式记不住,计算题不会算等等很现实的问题。作为教师,如何才能让学生熟练地掌握物理公式、并灵活用公式去解决相应的实际问题,教师应在建立概念得出公式、理解应用、巩固公式的过程中注意教学的方式方法。
一、创设情境感知概念
“从生活走向物理,从物理走向社会”是物理课程的基本理念。教师的教学过程应该贴近学生的生活,让学生从身边熟悉的生活现象中去探究并认识物理规律,同时还应将学生学习的物理知识与学生的生活相结合,让学生体会物理在生活中的实际应用。
如在电功率定义公式导入中,利用将功率不同甚至差别很大的的用电器(比如用1000W的电吹风和一个100W的白炽灯),分别接入家庭电路线路板中,让学生身临其境的观察两次电能表的转速(或电能表指示灯闪烁的快慢)明显不同,引发学生的思考,从而为理解电功率的意义奠定了基础。
二、实验探究推导公式
实验探究是学生寻得真知的必经之路。新课程倡导和凸显探究学习,使学生的思维在探究中发展,学习的兴趣在探究中提升。更有利于利用实验结果推导和得出物理公式。
如在讲解《欧姆定律》公式前,先引导学生探究电流与电压电阻的关系,再根据所得的数据推导电流与电压电阻的关系。由此顺理成章推导出欧姆定律的公式:电流=电压÷电阻。在实验中学生体会其公式适用的条件、公式的特点、单位的统一性等等注意事项。
三、、图像数据推理公式
物理学是数学化程度最高的一门学科,从物理概念的引入、规律的定性描述等都离不开数学的图像处理能力,数据分析和计算应用能力。
如在建立物质的密度概念时,根据探究实验“探究同种物质的质量和体积的关系”,收集数据后,分析比较数据发现物质的质量与体积成正比。或者根据实验数据绘制图像,分析图像知道m与V成正比,写出一般式m=Kv,代入一组(m,V)数据,即可算出k的值,得出结论,这种物质的质量与体积成正比。对不同的物质,这个比值一般不同,这个比值就是物质的密度,从而得出密度的计算公式。
四、类推类比总结公式
运用多种教学方法,如对比、类比的教学方法,加强思考公式之间的联系与区别。
比如对于热效率的学习,因为同为效率问题,可以先复习机械效率,由有经验的同类公式引导学习新的背景下的效率问题。
六、课堂练习应用公式
课堂练习是检验教师的“教”和学生的“学”的有效手段,也是课堂反馈应用公式问题的一种有效方法。在利用公式解决实际问题时,教师要防止学生乱套公式,做到解一题,明一理。尽量设计一些能灵活运用公式的练习题,鼓励学生一题多解、一题多问、一题多思、一题多变,使学生既能灵活、全面的接受信息,又能排除多余信息的干扰,从而有效的提高学生的公式应用能力。
七、知识框架联系公式
美国认知教学心理学家奥苏贝尔认为,影响课堂教学中意义学习的重要因素是学生的认知结构。在物理知识结构中,基本概念和公式就是一个个节点,各个概念往往是相对独立的、零散的、分离的,未能完成完整的概念体系,因此整理组建知识网络、画知识树等逐章总结,板块归纳显得尤为重要。
引导学生每学习完一章知识,进行一次总结归纳,每进行一个知识板块,让学生用自己的结构图对知识点进行系统归纳,这样连点成线,把零碎的知识点网络化,有助于记忆和联系公式。有利于学生系统的掌握物理概念、公式脉络,实现物理公式的对比联系与有效迁移。
八、精选考题运用公式
重视近年中考题、模拟题及月考、期中期末考试的导向引领作用,提高学生的公式应用能力。
日常教学中,及时收集近年陕西和各省的中考试题,了解热点新闻中的物理现象,引导学生分析新背景、热点中的物理知识。重视月考和期中期末考试的试卷分析,提高学生灵活应用公式的答题技巧、处理实际问题的能力。
九、竞赛活动巩固公式
适时进行公式的扑克牌游戏、听写、默写、举行书写公式大赛等活动有利于学生梳理物理公式与意义,记忆并巩固其单位。定期开展各种书写公式的活动,进行书写公式竞赛,提高学生的学习热情,调动学生的学习积极性,提高公式的正确书写率、规范书写率。
十、实践活动升华公式
一、电磁学教材的整体结构
电磁运动是物质的一种基本运动形式.电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用.其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象,电磁辐射和电磁场等.为了便于研究,把电现象和磁现象分开处理,实际上,这两种现象总是紧密联系而不可分割的.透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系,才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学.对此,应从以下三个方面来认真分析教材.
1.电磁学的两种研究方式
整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行,这两种方式均在高中教材里体现出来.只有明确它们各自的特征及相互联系,才能有计划、有目的地提高学生的思维品质,培养学生的思维能力.
场的方法是研究电磁学的一般方法.场是物质,是物质的相互作用的特殊方式.中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来,静电尝恒定电尝恒定磁尝静磁尝似稳电磁尝迅变电磁场等,组成一个关于场的系统,该系统包括中学物理电学部分的各章内容.
“路”是“场”的一种特殊情况.中学教材以“路”为线的大骨架可理顺为:静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等.
“场”和“路”之间存在着内在的联系.麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律,是以“场”为基础的.“场”是电磁运动的实质,因此可以说“场”是实质,“路”是方法.
2.物理知识规律物
理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律,以及它们的相互联系.
物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验,掌握了充分可靠的事实之后,进行分析和比较找出它们相互之间存在着的关系,并把这些关系用定律的形式表达出来.物理定律的形成,也是在物理概念的基础上进行的.但是,物理定律并不是绝对准确的,在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性,因此其适用范围有一定的局限性.
第二册第一章“电潮重要的物理规律是库仑定律.库仑定律的实验是在空气中做的,其结果跟在真空中相差很小.其适用范围只适用于点电荷,即带电体的几何线度比它们之间的距离小到可以忽略不计的情况.
“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律.欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的,对金属导电、电解液导电适用,但对气体导电是不适用的.欧姆定律的运用有对应关系.电阻是电路的物理性质,适用于温度不变时的金属导体.
“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性,用研究电场的方法进行类比,可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念.
“电磁感应”这一章,重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律.在这部分知识中,能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线.本章以电流、磁场为基础,它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面,是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础.电磁感应的重点和核心是感应电动势.运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的.
“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践,进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场,对场的认识又上升了一步.麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律,同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步.
3.通过电磁场在各方面表现的物质属性,使学生建立“世界是物质的”的观点
电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的.大量实验证明在电荷的周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着.电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用.运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种唱—磁场.磁体的周围也存在着磁场.磁场也是一种客观存在的物质.磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用.现在,科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点,并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形态.
运动的电荷(电流)产生磁场,磁场对其它运动的电荷(电流)有磁场力的作用.所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间是通过磁场而发生作用的.麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象,得出结论:任何变化的磁场能够在周围空间产生电场,任何变化的电场能够在周围空间产生磁场.按照这个理论,变化的电场和变化的磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一场,这就是电磁场.电磁场由近及远的传播就形成电磁波.
从场的观点来阐述路.电荷的定向运动形成电流.产生电流的条件有两个:一是存在可自由移动的电荷;二是存在电场.导体中电流的方向总是沿着电场的方向,从高电势处指向低电势处.导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例,即导体中形成电流时,它的本身要形成电场又要提供自由电荷.当导体中电势差不存在时,电流也随之而终止.
二、以“学科体系的系统性”贯穿始终,使知识学习与智能训练融合于一体
1.场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题.第一章“电潮是学好电磁学的基础和关键.电场强度、电势、磁尝磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念.电场线,磁感线是形象地描述场分布的一种手段.要进行比较,找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解.
2.电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用.在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别,比如,场不是力,电势不是能等.场中不同位置场的强弱不同,可用受场力者受场力的大小(方向)跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度.在电场中用电场力做功,说明场具有能量.通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能,离开了电场就谈不上电荷的电势能了.
3.认真做好演示实验和学生实验,使“潮抽象的概念形象化,通过演示实验是非常重要的措施.把各种实验做好,不仅使学生易于接受知识和掌握知识,也是基本技能的培养和训练.安排学生自己动手做实验,加强对实验现象的分析,引导学生从实验观察和现象分析中来发展思维能力.从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看,应着力培养学生的独立实验能力和自学能力,使知识的传授和能力的培养统一在使学生真正掌握科学知识体系上.
【关键词】“五让”教学模式;物理科;探索和实践
一、书本让学生读,教师作指导
书本让学生读,关键是教师把教材章节纲要问题提出后,要求学生参照提纲,自我阅读课本,在诵读的同时,对某些段词句进行细读、重读,并要求把读书和动脑、动笔结合起来,把问题弄清楚,做到能表达,能从中发现和提出问题。在学生阅读课文时,教师作巡回指导,结合学生的实际多作启发引导。如讲“比热容”这一节时,板书指导学生自学阅读的参考提纲: 1.烧开一壶水比烧成温水需要的时间是怎样?即需要的热量是怎样?2.质量相等的水和煤油,在温度升度数相同时,吸收的热量是怎样?质量相等的不同物质呢?3.怎样来表示各种物质的这种性质上的不同呢?4.什么叫做比热容?5.比热的单位是怎样?6.比热是物质的什么?不同物质的比热容是否相同?7.如水的比热是 ,其物理意义是 。这些提纲是从教材和学生的实际出发,围绕教学目的要求提出的较具体的问题。它引起了学生自主学习的兴趣,激发了学生的自主学习积极性,把学生的注意力,求知欲集中起来,沿着教师的预设目标前行,又鼓励学生通过阅读,提出新的问题和见解。物理课堂教学,挤出适当时间让学生阅读,有利于学生个性发展,有利于新课程“弹性”教学目标的实现。
二、见解让学生讲,教师作启发
让学生讲,就是大胆敢于让学生发表成熟正确的见解,也可以让学生发表不成熟的见解,还可让学生发表错误的见解。在学生讲的过程中,再适当插入问题,引导学生将知识延伸、拓展,以丰富内存,加深理解,培养学生思维深刻性和广阔性。如当学生提出“力是物体对物体的作用”时,教师即板书,并提出“力是物体对物体的作用”这里有多少个物体?又如当学生讲到“一个物体受力的作用,―定有另―个物体施加这种作用,前者是受力物体,后者是施力物体”时,就按着提出是否可以把它们的关系倒过来说?倒过来说,又有什么不同吗?是否可以说某―物体既是受力物体同时也是施力物体?这样接二连三地提出问题,一方面可以创造良好的课堂气氛,促使学生智力的发展,另一方面也使问题逐步深化。知识面逐步扩大,使学生能理解、掌握和运用所学的知识。为了使这个过程发挥更大的效益,那是必须充分备课,深思熟虑,灵活善变,善于启发,不仅要引导学生解决问题,而且还要引导学生不断发现问题。让学生讲,我们的教学才更有针对性。
三、“三点”让学生“议”,教师作引导
教材中的重点、难点和疑点,组织学生分组讨论、交流、发挥学生主体作用,让学生在动手、动脑、动口的过程中自主建构知识结构。学生在“议”的过程中主动学习、合作学习,这样学生不仅是学习的主体,而且是教学资源,通过“议”促进每个学生的发展。
古语有云:学起于思,思源于疑。人的思维活动常常是由提出问题开始的。如在讲“欧姆定律”这一节时,同学们在讨论后的交流中,有的同学说:“从公式I=中可知,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。同时从I=R=中可知,导体的电阻跟电压成正比,跟电流成反比。”大多数同学都认为前者是正确的,后者是错误的,导体的电阻的大小是决定于它的长度、横截面积、村料和温度,是导体的一种性质。同时从上一节“电流跟电压、电阻的关系”中,明确了通过定值电阻R中的电流是随着加在R两端的电压增大而增大,减小而减小,并且成正比,而R=的比值不变。所以,导体的电阻跟导体两端的电压和通过的电流无关。通过讨论、交流,使学生正确理解欧姆定律,认识到公式中的I、U、R是同一电路上的电流、电压和电阻,在物理学里,用导体两端的电压跟通过导体的电流I的比值,来表示导体的电阻。
四、规律让学生找,教师作点拨
凡是教材中学生可以通过观察、分析、概括,找出规律的内容,就创设问题情境,让学生动脑,动手去找,决不包办代替。如学习“滑动变阻器的原理的使用”一节,对学生来说是比较难懂的,难就难在滑动变阻器有四个插线柱,把它插入电路中时,选用插线柱的方法不是唯―的;滑电移动时,插入电路中的电阻线的长度变化不易弄清楚。为了解决这些难点,我便巧设方案:(1)在黑板上画出三个滑动变阻的实物图,结构示意图、符号和展示实物,让学生增强感性认识。
(2)针对学生学习中的难点和容易混淆不清的地方,提问要由表及里,由浅入深。如问:滑动变阻器的主要构造有哪几部分?它的四个插线柱有哪几种插法?哪几种插法是正确的?哪几种插法是不可取的?为什么?每―种插法使用于哪―部分电阻线?滑动移动时是怎样改变了电路中的电流的?在此基础上,师生同堂讨论、分析、比较。教师适当点拨,引导学生自主进行概括,找出的规律:①滑动变阻器的四种接法归纳成两种(―上一下);②下面的接线柱,接“左” (A)时,电流通过滑电P以左的电阻线,接“右”(B)时,电流通过滑电P以右的电阻线。
五、总结让学生写,教师作参与者
章节的总结都要让学生自己去写。让学生通过写总结,掌握学习方法,反思自己的学习成果,体验成功的喜悦,自主完善知识结构。如在完成学习初三物理第七章《电阻》这一章时让学生去总结这一章知识的结构图。
关键词:物理 电工 电磁学 学习
一、认识中学电磁学整体结构
电磁学包括静电现象、电流现象、磁现象,中学物理的重要组成部分,电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用,其具体内容包括电磁辐射和电磁场等。电现象和磁现象,这两种现象总是紧密联系而不可分割的,在学习时应透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系,不能孤立地、分散地学习。对此,应从以下三个方面来认真分析。
1. 电磁学的两种研究方式。
整个电磁学的研究是以“场”和“路”两个途径进行的,这两种方式均在高中教材里体现出来。只有明确它们各自的特征及相互联系,才能有计划、有目的地增强思维能力。
场的方法是研究电磁学的一般方法。场是物质,是物质的相互作用的特殊方式。中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来:静电场、恒定电场、恒定磁场、静磁场、迅变电磁场等,组成一个关于场的系统,该系统包括中学物理电学部分的内容。
“路”是“场”的一种特殊情况。中学物理以“路”为线的大骨架可理顺为:静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等。
“场”和“路”之间存在着内在的联系。麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律,是以“场”为基础的。“场”是电磁运动的实质,因此可以说“场”是实质,“路”是方法。
2. 物理知识规律。
物理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律,以及它们的相互联系。
物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验,掌握了充分可靠的事实之后,进行分析和比较,找出它们相互之间存在着的关系,并把这些关系用定律的形式表达出来。物理定律的形成也是在物理概念的基础上进行的。但是,物理定律并不是绝对准确的,在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性,因此其适用范围有一定的局限性。
库仑定律是重要的物理规律。库仑定律的实验是在空气中做的,其结果跟在真空中相差很小。其适用范围只适用于点电荷,即带电体的几何线度比它们之间的距离小到可以忽略不计的情况。欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的,对金属导电、电解液导电适用,但对气体导电是不适用的。欧姆定律的运用有对应关系。电阻是电路的物理性质,适用于温度不变时的金属导体。
“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性,用研究电场的方法进行类比,可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念。
“电磁感应”这一章,重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律。在这部分知识中,能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线。本章以电流、磁场为基础,它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面,是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础。电磁感应的重点和核心是感应电动势。运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践,进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场,对场的认识又上升了一步。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律,同时也把波动理论从机械波推进到电磁波,而对物质的波动性的认识提高了一步。
3. 通过电磁场在各方面表现的物质属性,在学习中建立“世界是物质的”的观点。
电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的。大量实验证明在电荷的周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着。电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用。运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种场――磁场。磁体的周围也存在着磁场。磁场也是一种客观存在的物质。磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用。现在,科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点,并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形态。
运动的电荷(电流)产生磁场,磁场对其它运动的电荷(电流)有磁场力的作用。所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间是通过磁场而发生作用的。麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象,得出结论:任何变化的磁场能够在周围空间产生电场,任何变化的电场能够在周围空间产生磁场。按照这个理论,变化的电场和变化的磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一场,这就是电磁场。电磁场由近及远的传播就形成电磁波。
从场的观点来阐述路。电荷的定向运动形成电流。产生电流的条件有两个:一是存在可自由移动的电荷;二是存在电场。导体中电流的方向总是沿着电场的方向,从高电势处指向低电势处。导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例,即导体中形成电流时,它的本身要形成电场又要提供自由电荷。当导体中电势差不存在时,电流也随之而终止。
二、以“学科体系的系统性”贯穿始终,使知识学习与实验融合于一体
1. 场的客观存在及其物质性是电磁学学习中一个极为重要的问题。
场是学好电磁学的基础和关键。电场强度、电势、磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念。电场线、磁感线是形象地描述场分布的一种手段,要进行比较,找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解。
2. 电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用。
认识场和受场作用这两类问题的联系与区别,比如场不是力、电势不是能等。场中不同位置场的强弱不同,可用受场力者受场力的大小(方向)跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度。在电场中用电场力做功,说明场具有能量。通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能,离开了电场就谈不上电荷的电势能了。
3. 认真做好演示实验,使场抽象的概念形象化。
演示实验是非常重要的措施。把各种实验做好,不仅易于接受知识和掌握知识,也是基本技能的培养和训练。自己动手做实验,加强对实验现象的分析,从实验观察和现象分析中来发展思维能力。从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看,应着力培养独立实验能力和自学能力,使知识的传授和能力的培养统一在使自己真正掌握科学知识体系上。
4. 培养综合运用所学物理知识去分析和解决问题的能力。