時間:2023-08-15 09:26:34
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關(guān)鍵詞: 物理 歐姆定律 復(fù)習(xí)
在物理復(fù)習(xí)的整個知識體系中,電學(xué)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(xué)試題。二是:電學(xué)知識在生產(chǎn)實踐中的重要作用已凸顯出來。而要學(xué)生全面掌握、領(lǐng)會初中階段電學(xué)知識,對于相當(dāng)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(xué)復(fù)習(xí)課:有的先把所要用到的電學(xué)公式板書在黑板上,再講典型例題,接著練習(xí);有的則通過學(xué)生作題中所反饋的問題對知識進(jìn)行補(bǔ)充強(qiáng)調(diào),再練習(xí);有的直接強(qiáng)調(diào)萬變不離其宗,讓學(xué)生多看教材,然后講例題等。復(fù)習(xí)中講例題沒錯,但選擇的例題過多,又無代表性,既延長了復(fù)習(xí)時間,又不能使學(xué)生的知識得到升華。久而久之,學(xué)生疲勞,老師厭煩。要使復(fù)習(xí)課在短時間內(nèi)生動、奏效,應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)睦},在講例題的基礎(chǔ)上,對知識進(jìn)行歸納和升華。
復(fù)習(xí)課,一要體現(xiàn)“從生活走向物理,從物理走向社會”,教學(xué)方式多樣化等新課程理念;二要體現(xiàn)“知識與技能、過程與方法以及情感態(tài)度和價值觀”三維目標(biāo)的培養(yǎng);三要優(yōu)化學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu),讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)、幫助下,把學(xué)到的知識歸納起來,從而便于提練和記憶。所以對電學(xué)的復(fù)習(xí)要從學(xué)生喜聞樂見的小電器起步,從典型例題入手進(jìn)行歸納總結(jié)。
例1:如圖-1是一個玩具汽車上的控制電路。小明對其進(jìn)行測量和研究發(fā)現(xiàn):電動機(jī)的線圈電阻為1Ω,保護(hù)電阻R為4Ω。當(dāng)閉合S后,兩電壓表的示數(shù)分別為6V和2V,則電路中的電流為?搖 ?搖?搖?搖A,電動機(jī)的功率為?搖?搖 ?搖?搖W。(這是陜西師范大學(xué)出版社出版,經(jīng)陜西省中小學(xué)教材審定委員會2008年審定通過的《物理課堂練習(xí)冊》中的一道題)
學(xué)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(jī)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(yīng)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(jù)歐姆定律計算出兩個串聯(lián)元件中的電流不相等,與串聯(lián)電路中電流的特點相矛盾。
2.由串聯(lián)分壓原理得:U:U=R∶R=1∶4,得:
①當(dāng)U=2V時,U=8V,得到U+U=2V+8V=10V≠U源;
②當(dāng)UM′=4V時,U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U,這與串聯(lián)電路中的電壓關(guān)系相矛盾。
對此,應(yīng)找出題中所涉及的知識點,分析這些知識點間的聯(lián)系,那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先,應(yīng)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(dǎo)學(xué)生分析如下:
1.對電路狀態(tài)的分析。
(1)當(dāng)S、S、S都閉合時,R與R并聯(lián),并聯(lián)后作為一個整體再與R串聯(lián)。A測R中的電流,V測R或R兩端電壓。
(2)當(dāng)S、S閉合S斷開時,則由圖-2演變?yōu)閳D-2(a)到(b)。
R與R串聯(lián),R處于斷開狀態(tài),A測整個電路中的電流。
(3)當(dāng)S、S閉合S斷開時,則由圖2演變?yōu)閳D-2(c)到(d)。
R與R串聯(lián),R處于斷開狀態(tài),V測R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個量間的關(guān)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(dāng)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(lián),所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U,即U=U=U。根據(jù)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(jié)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(lián)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(rèn)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(yīng)量,也就違背了“同一性”。
這就告訴我們,在應(yīng)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(xué)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(tài)、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(dāng)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(dāng)S、S閉合S斷開時,不難看出,R與R串聯(lián):I=I=I則I=U源/(R+R);當(dāng)S、S閉合S斷開時,R與R串聯(lián):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(tài)不同,R是在不同的狀態(tài)下工作,不是同一時間內(nèi)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(tài)下的量值與第二狀態(tài)下的量值代入關(guān)系式計算。如:要計算R的電阻值,就不能用第一狀態(tài)下R兩端的電壓值與第二狀態(tài)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(tài)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(yīng)滿足“統(tǒng)一性”。
除各物理量的主單位外,還應(yīng)記住常用單位及其單位換算關(guān)系,將常用單位換算為國際單位制單位,在利用其它電學(xué)公式計算時也要統(tǒng)一單位。
如:電功的公式W=UIt中,各物理量的對應(yīng)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(dǎo)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(zhuǎn)換的知識,電動機(jī)工作時實質(zhì)上也是一個發(fā)電機(jī)。電動機(jī)工作時,其閉合線圈切割磁感線會產(chǎn)生感應(yīng)電流,所產(chǎn)生的感應(yīng)電流對流過電動機(jī)線圈中的電流有一定影響。
實際上圖1相當(dāng)于一個“RL”串聯(lián)電路,總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數(shù)和,即U≠U+U。但得到的電流有效值的關(guān)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(jī)工作時產(chǎn)生的阻抗目前初中階段無法計算出來,但無論電動機(jī)工作時產(chǎn)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(jī)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(jī)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(jī)所在的這部分電路有著本質(zhì)的不同。從能量轉(zhuǎn)化的角度看:電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能;而電動機(jī)所在的這部分電路電能只有少部分轉(zhuǎn)化為熱能,大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)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(zhuǎn)化為內(nèi)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(jī)、電風(fēng)扇,等等,除了發(fā)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(dǎo)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(dǎo)體和通常狀態(tài)下的電解質(zhì)溶液;但是對于氣態(tài)導(dǎo)體(如日光燈管中的汞蒸氣)和其它一些導(dǎo)電元器件,歐姆定律不成立。歐姆定律對某一導(dǎo)體是否適用,關(guān)鍵是看該導(dǎo)體的電阻是否為常數(shù)。當(dāng)導(dǎo)體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數(shù)時,其電阻叫線性電阻或歐姆電阻,歐姆定律對它成立;當(dāng)導(dǎo)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(dǎo)體溫度保持恒定時才能成立。當(dāng)導(dǎo)體溫度變化時,歐姆定律對該導(dǎo)體不成立,因為電阻是溫度的函數(shù)。
在講解歐姆定律的應(yīng)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(guān)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(jī)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(xué)知識得到了進(jìn)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(fù)習(xí)了電功率、焦耳定律等相關(guān)電學(xué)公式;(5)歐姆定律的適用范圍。
學(xué)生能夠領(lǐng)悟到,復(fù)習(xí)不是為了解題,而是要掌握知識的前后聯(lián)系,優(yōu)化知識結(jié)構(gòu);仔細(xì)觀察,認(rèn)真分析;發(fā)散思維,以點帶面;舉一反三,融會貫通。這樣,從而體現(xiàn)出知識與技能、過程與方法,以及情感態(tài)度和價值觀的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn):
[1]王較過.物理教學(xué)論.陜西師范大學(xué)出版社,2003.
[2]閻金鐸,田世坤.初中物理教學(xué)通論.高等教育出版社,1989.
[3]梁紹榮等.普通物理學(xué)―電磁學(xué)高等教育出版社,1988.
[4]新課程實施難點與教學(xué)對策案例分析叢書,(初中卷).中央民族大學(xué)出版社.
一、教材分析
《歐姆定律》一課,學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中必修本(下冊)安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實驗再次增加感性認(rèn)識;體會物理學(xué)的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實驗數(shù)據(jù),得出實驗結(jié)論的兩種常用方法——列表對比法和圖象法;再次領(lǐng)會定義物理量的一種常用方法——比值法.這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求.這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學(xué)家的思維方法.
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ).本節(jié)課分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用.因此也可以說,本節(jié)課是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段.
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運(yùn)用.
本節(jié)課的重點是成功進(jìn)行演示實驗和對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ).
本節(jié)課的難點是電阻的定義及其物理意義.盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經(jīng)接觸過,但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識,對此還是比較生疏.從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度.對于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義.有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正.
二、關(guān)于教法和學(xué)法
根據(jù)本節(jié)課有演示實驗的特點,本節(jié)課采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法.教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動.在教材難點處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點撥,必要時可進(jìn)行大面積課堂提問,讓學(xué)生充分發(fā)表意見.這樣既有利于化解難點,也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍.
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實驗設(shè)計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進(jìn)行實際操作,怎樣對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實驗結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律.同時要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣.
三、對教學(xué)過程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性,對一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起承上啟下作用.2.對演示實驗所需器材及電路的設(shè)計可先啟發(fā)學(xué)生思考回答.這樣使他們既鞏固了實驗知識,也調(diào)動他們盡早投入積極參與.3.在進(jìn)行演示實驗時可請兩位同學(xué)上臺協(xié)助,同時讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動全體學(xué)生都來參與,積極進(jìn)行觀察和思考.4.在用列表對比法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育,使學(xué)生對分析實驗數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識.到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲.5.在得出電阻概念時,要引導(dǎo)學(xué)生從分析實驗數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義.此時不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點撥.此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請學(xué)生回答或展開討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)出歐姆定律,這實際上是認(rèn)識上的又一次升華.要注意闡述實驗結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié),以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力.教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫.要隨即強(qiáng)調(diào)歐姆定律是實驗定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推.7.為檢驗教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的.然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題.
四、授課過程中幾點注意事項
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹.
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊.
3.注意演示實驗的可視度.可預(yù)先制作電路板,演示時注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見.
4.定義電阻及總結(jié)歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂.可把電阻的概念及定義在歸納實驗結(jié)論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結(jié)論后總結(jié).這樣學(xué)生就不易將二者混淆.
《歐姆定律》一課,學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中必修本(下冊)安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實驗再次增加感性認(rèn)識;體會物理學(xué)的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實驗數(shù)據(jù),得出實驗結(jié)論的兩種常用方法——列表對比法和圖象法;再次領(lǐng)會定義物理量的一種常用方法——比值法.這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求.這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學(xué)家的思維方法.
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ).本節(jié)課分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用.因此也可以說,本節(jié)課是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段.
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運(yùn)用.
本節(jié)課的重點是成功進(jìn)行演示實驗和對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ).
本節(jié)課的難點是電阻的定義及其物理意義.盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經(jīng)接觸過,但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識,對此還是比較生疏.從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度.對于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義.有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正.
根據(jù)本節(jié)課有演示實驗的特點,本節(jié)課采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法.教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動.在教材難點處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點撥,必要時可進(jìn)行大面積課堂提問,讓學(xué)生充分發(fā)表意見.這樣既有利于化解難點,也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍.
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實驗設(shè)計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進(jìn)行實際操作,怎樣對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實驗結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律.同時要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣.
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性,對一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起承上啟下作用.2.對演示實驗所需器材及電路的設(shè)計可先啟發(fā)學(xué)生思考回答.這樣使他們既鞏固了實驗知識,也調(diào)動他們盡早投入積極參與.3.在進(jìn)行演示實驗時可請兩位同學(xué)上臺協(xié)助,同時讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動全體學(xué)生都來參與,積極進(jìn)行觀察和思考.4.在用列表對比法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育,使學(xué)生對分析實驗數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識.到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲.5.在得出電阻概念時,要引導(dǎo)學(xué)生從分析實驗數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義.此時不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點撥.此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請學(xué)生回答或展開討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)出歐姆定律,這實際上是認(rèn)識上的又一次升華.要注意闡述實驗結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié),以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力.教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫.要隨即強(qiáng)調(diào)歐姆定律是實驗定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推.7.為檢驗教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的.然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題.
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹.
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊.
3.注意演示實驗的可視度.可預(yù)先制作電路板,演示時注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見.
4.定義電阻及總結(jié)歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂.可把電阻的概念及定義在歸納實驗結(jié)論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結(jié)論后總結(jié).這樣學(xué)生就不易將二者混淆.
難點;關(guān)鍵點;關(guān)系
〔中圖分類號〕 G633.7
〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕 C
〔文章編號〕 1004—0463(2013)
06—0039—02
“三個焦點”是指在課堂教學(xué)中的三個主要因素,即重點、難點、關(guān)鍵點。下面筆者就以初中物理課堂教學(xué)為例來談?wù)勥@“三個焦點”及相互關(guān)系和處理方法。
一、課堂教學(xué)中的“三個焦點”
1.重點。教學(xué)重點即課堂教學(xué)中的知識重點,是最基本、最重要也是學(xué)生應(yīng)該掌握的教學(xué)內(nèi)容,是一節(jié)課中要解決的主要矛盾。抓住了教學(xué)重點,就抓住了課堂教學(xué)中的關(guān)鍵。
2.難點。教學(xué)難點指學(xué)生在學(xué)習(xí)知識過程中難以理解和掌握的內(nèi)容,是在完成“重點”教學(xué)任務(wù)或?qū)虒W(xué)內(nèi)容進(jìn)行提升和發(fā)展、延伸與拓展,以及理解、分析和解決問題時難以逾越的思維障礙。
3.關(guān)鍵點。教學(xué)關(guān)鍵點指解決好重點、難點的關(guān)鍵措施,它往往是學(xué)生的易錯點、易混點、易忽略點。
例如,《密度》一節(jié)教學(xué)的重點是:(1)通過實驗探究,學(xué)會用比值的方法定義密度的概念。(2)理解密度的概念、公式。(3)用密度知識解決簡單的實際問題。難點是:在實驗探究的基礎(chǔ)上利用“比值”定義密度的概念。關(guān)鍵點是:做好實驗探究,用“比值”建立密度的概念。
二、“三個焦點”之間的關(guān)系
教學(xué)重點、難點和關(guān)鍵點之間既相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)。任何學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容都有一定的知識結(jié)構(gòu),是一張相互聯(lián)系的網(wǎng)。重點是這張網(wǎng)上的“綱”,難點是這張網(wǎng)上的“結(jié)”,關(guān)鍵點是理“綱”解“結(jié)”的方法措施。三者關(guān)系有全部重疊、部分重疊、非重疊三種。全部重疊時只要抓住關(guān)鍵點,重點、難點也就解決了;部分重疊時,抓住關(guān)鍵點就意味著突出重點或排除難點;非重疊時要精心設(shè)計和安排關(guān)鍵點去解決重點和難點。難點解決不好會影響整個課堂的教學(xué)效果,如果只注重教學(xué)難點,而未能較好地抓住教學(xué)重點和關(guān)鍵點,不但難點難以突破,而且教學(xué)任務(wù)也難以完成。關(guān)鍵點是突破重點、攻克難點的突破口,抓住關(guān)鍵點,才能更好地掌握重點和突破難點。
三、教學(xué)過程中如何處理好“三個焦點”
1.備好課。備好課是上好課的前提和保證,在備課過程中應(yīng)注意以下幾點:
(1)找準(zhǔn)重點。備課時必須依據(jù)教學(xué)大綱的要求,認(rèn)真研究教材或參閱有關(guān)資料,正確分析教材的重點,考慮好在教學(xué)中如何突出重點。例如,歐姆定律是反映電學(xué)中三個重要的物理量,是電流、電壓、電阻關(guān)系的一個重要定律,是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識和分析電路的基礎(chǔ),因此通過實驗探究得出歐姆定律,掌握和理解歐姆定律的內(nèi)容和公式,并用歐姆定律進(jìn)行分析和解決簡單的電路問題是教學(xué)的重點。
(2)找到難點。要找到難點,就要聯(lián)系學(xué)生的實際情況,根據(jù)他們的知識基礎(chǔ)和思維能力,分析和找到學(xué)生難于理解的地方,即內(nèi)容比較抽象、深奧、復(fù)雜或?qū)W生接受起來比較困難的知識和技能,并且為在課堂上解決這個難點,可以提供適當(dāng)?shù)拇胧┖头椒?。例如,歐姆定律教學(xué)的難點是設(shè)計實驗過程和對歐姆定律的理解,其中學(xué)生對實驗方法的掌握是重點也是難點。
(3)找出關(guān)鍵點。教學(xué)關(guān)鍵點突出反映了學(xué)生在新知識學(xué)習(xí)過程中認(rèn)識上的矛盾性,體現(xiàn)了已學(xué)知識與新知識的聯(lián)系,展示了教學(xué)過程中由感知教材向理解教材的合理過渡。因此,確定與處理教學(xué)關(guān)鍵點,對于順利學(xué)習(xí)新知識起決定性的作用。 要確定與處理好關(guān)鍵點,就要深入鉆研教材,弄清教材內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系。要對教材的內(nèi)容作深入剖析,理出知識的層次,找出已學(xué)知識和后續(xù)知識與這些內(nèi)容的聯(lián)系,找出解決重點及難點的關(guān)鍵所在。例如,歐姆定律教學(xué)的關(guān)鍵點是:通過對實驗數(shù)據(jù)的分析,概括出電流與電壓、電流與電阻的關(guān)系。
2.上好課。上好課是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵和保證,因此要做到以下幾點:
(1)突出重點。教授重點是一節(jié)課的中心任務(wù),課堂中的所有教學(xué)活動都必須緊緊圍繞教學(xué)重點進(jìn)行,在教學(xué)結(jié)束時應(yīng)及時歸納總結(jié),以突出重點。例如,牛頓第一定律中“一切物體在沒有受到外力作用時總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)”是教學(xué)的重點,教學(xué)時應(yīng)著重講解。
(2)突破難點。難點是課堂教學(xué)中應(yīng)集中解決的問題。對于難點,可采用“溫故知新法”、 “循序漸進(jìn)法”、 “類比法”、 “難點分散法”、“情境引導(dǎo)法”、“討論交流法”等各種方法和措施,使難點得到解決。此外,還要了解學(xué)生對難點的掌握情況,并及時采取有效的解決措施。例如,牛頓第一定律的難點是對定律的理解,“一切”是指范圍,即該定律對所有物體都普遍適用;“沒有力的作用”是指定律成立的條件,它包含兩層意思,一是理想情況,即物體確實沒有受到外力作用,二是物體所受合力為零;“或”即兩種狀態(tài)居其一,不能同時存在。定律表明:物體不受力時,原來靜止的物體將永遠(yuǎn)保持靜止?fàn)顟B(tài);原來運(yùn)動的物體將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動。并根據(jù)“牛頓第一定律”理解慣性(物體保持運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì))以及運(yùn)動和力的關(guān)系(力不是維持物體運(yùn)動的原因,而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因)。
【關(guān)鍵詞】電路電動機(jī)純電阻與非純電阻
電流通過純電阻與非純電阻時的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,是高中物理直流電路部分的重點知識,但由于很多同學(xué)不能夠正確區(qū)分純電阻與非純電阻,導(dǎo)致很多問題的分析出現(xiàn)問題,本人結(jié)合教學(xué)過程中的實際情況,以電動機(jī)為例,較好的解決了純電阻與非純電阻中應(yīng)用中的區(qū)別與聯(lián)系。
一、設(shè)計的幾個實驗分析:
當(dāng)電流通過電動機(jī)的過程中,消耗電能,同時會產(chǎn)生其他形式的能,這個能量轉(zhuǎn)化的過程就是電流做功的過程,即電功W=IUt。而電流通過線圈時會產(chǎn)生焦耳熱,Q=I2Rt,那么,Q與W相等嗎?
解決方案:假設(shè)Q=W,將推導(dǎo)出I=U/R,即歐姆定律,而歐姆定律是有它的適用條件的。
分析:歐姆定律有它的適用條件,電流消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,此時電功等于電熱。所以,歐姆定律適用的電路叫做純電阻電路;歐姆定律不適用的電路叫做非純電阻電路。
實驗1:探究電動機(jī)在不轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下,電壓、電流和電阻的關(guān)系有何特點。
實驗2:探究電動機(jī)在轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下,電壓、電流和電阻的關(guān)系有何特點。
通過具體的實驗讓學(xué)生清晰的辨別純電阻電路與非純電阻電路。
實驗3:進(jìn)一步探究電動機(jī)在不轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下,電壓、電流和熱功率、總功率的關(guān)系。
實驗結(jié)論:電流通過純電阻時,熱功率在總功率中所占比值很高。在誤差允許的情況下,純電阻電路產(chǎn)生的電熱近似等于消耗的電功,即W=Q.
實驗4:進(jìn)一步探究電動機(jī)在轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下,電壓、電流和熱功率、總功率的關(guān)系。
實驗結(jié)論:電流通過非純電阻時,熱功率在總功率中所占比值較小。從能量守恒的角度去考慮,W=Q+E,即電動機(jī)消耗的電能等于產(chǎn)生的熱量及產(chǎn)生的機(jī)械能的總和。
二、大思路
含電動機(jī)的電路由于涉及電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,電動機(jī)正常工作的電壓電流關(guān)系不再滿足,我們需要從能量守恒的角度去研究。
電動機(jī)正常工作時的輸入功率(即電動機(jī)消耗的總功率)一部分轉(zhuǎn)化為電熱,一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出。根據(jù)能量守恒:
P輸入+P熱=P輸出
1.求電動機(jī)兩端的電壓U
2.求流過電動機(jī)的電流I
3.求電動機(jī)的內(nèi)阻r
4.求電動機(jī)輸入功率P輸入,用電功率公式P=IU計算
5.求電動機(jī)內(nèi)阻消耗的電熱功率P熱,根據(jù)焦耳定律求出P熱=I2r
注意:4、5中的兩個公式不能使用純電阻電路中的其他變形。
6求出P輸入、P熱之后,不難求出P輸出
舉一反三,如果已知P輸入、P熱、P輸出中的任意兩個,則另一個可以通過解能量守恒方程求出。
三、例題分析:
例:一臺電風(fēng)扇,內(nèi)阻為20Ω,接上220V電壓后,消耗功率66W,問:
(1)電風(fēng)扇正常工作時通過電動機(jī)的電流是多少?
(2)電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少?轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少?電動機(jī)的效率是多少?
(3)如果接上電源后,電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住,不能轉(zhuǎn)動,這時通過電動機(jī)的電流,以及電動機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少?
分析(1)因為P入=IU
所以I=PUA=0.3A
(2)電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率
P內(nèi)=I2R=0.32×20W=1.8W
電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率
P機(jī)=P入-P內(nèi)=66W-1.8W=64.2W
電風(fēng)扇正常工作時的效率
η=64.266×100%=97.3%
(3)電風(fēng)扇風(fēng)葉被卡住后電動機(jī)不轉(zhuǎn)時可視為純電阻,通過電風(fēng)扇的電流
I=UR=22020A=11A
電動機(jī)消耗的電功率
P=IU=11×220W=2420W
電動機(jī)發(fā)熱功率
P內(nèi)=I2R=112×20W=2420W
易錯點一:對歐姆定律變形公式的誤解
例根據(jù)歐姆定律公式I=,可變形得到R=。對此,下列說法中正確的是()
A. 導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比
B. 導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體中的電流成反比
C. 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓為零時,導(dǎo)體的電阻也為零
D. 導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流無關(guān)
典型錯誤一根據(jù)R=,認(rèn)為導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,因此選擇A。
典型錯誤二根據(jù)R=,認(rèn)為導(dǎo)體的電阻與通過導(dǎo)體的電流成反比。因此選擇B。
錯因分析歐姆定律研究的是電流與電壓和電阻的關(guān)系,其變形式R=只是提供了計算電阻的一種方法,并不能理解為導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與通過導(dǎo)體的電流成反比。
正確答案因為導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體自身因素(材料、長度、橫截面積、溫度等)來決定的,而不受外因(導(dǎo)體兩端電壓和通過導(dǎo)體的電流)影響,所以應(yīng)選D。
易錯點二:對歐姆定律同一性和同時性的忽視
例有一個電鈴,它的電阻是10 Ω,在正常工作時,它兩端的電壓應(yīng)該是6 V。但我們手邊現(xiàn)有的電源電壓是8 V,要把這個電鈴接在這個電源上,并使它正常工作,應(yīng)怎么辦?
典型錯誤要把這個電鈴接在這個電源上,并使它正常工作,應(yīng)給它串聯(lián)一個電阻。
因為通過電鈴的電流I== A=0.6 A,
又因為電阻跟電鈴串聯(lián),
所以通過電阻的電流I=I=0.6 A,
因此,串聯(lián)一個電阻為R== Ω=13.3 Ω。
錯因分析造成錯解的原因是在應(yīng)用歐姆定律時,沒有注意同一性和同時性。錯解中的最后一步:R=中,U、I代入的數(shù)值是總電壓和總電流,求出的電阻R應(yīng)該是總電阻。
正確答案根據(jù)歐姆定律有:通過電鈴的電流I== A=0.6 A,
又因為電阻跟電鈴串聯(lián),
所以通過串聯(lián)電路的電流I=I=0.6 A,
因此,總電阻R== Ω=13.3 Ω。
又因為R=R+R,
所以串聯(lián)一個電阻為R=R-R=(13.3-10) Ω=3.3 Ω。
易錯點三:對控制變量法的誤解
例小剛用圖1所示電路探究“一段電路中電流跟電阻的關(guān)系”。在此實驗過程中,當(dāng)A、B兩點間的電阻由5 Ω更換為10 Ω后,為了探究上述問題,他應(yīng)該采取的唯一操作是()
A. 記錄電流表和電壓表的示數(shù)
B. 將變阻器滑片適當(dāng)向左移動
C. 將變阻器滑片適當(dāng)向右移動
D. 適當(dāng)增加電池的節(jié)數(shù)
典型錯誤電源電壓不變,改變電阻,記錄電流大小,從而找出電流跟電阻的關(guān)系,選A。
錯因分析沒有正確理解控制變量法。
正確答案在此實驗過程中,當(dāng)A、B兩點間的電阻由5 Ω更換為10 Ω后,為了探究“一段電路中電流跟電阻的關(guān)系”,必須保持A、B兩點間的電壓不變。此時由于總電阻變大,總電流變小,因此滑動變阻器兩端的電壓變小,由串聯(lián)電路電壓關(guān)系可知A、B兩點間(一段電路)的電壓變大。要想繼續(xù)實驗,接下來應(yīng)該使A、B兩點間的電壓減小到原來的值。將變阻器滑片適當(dāng)向右移動,使變阻器阻值增大,使電路電流減小。由U=IR可知,A、B兩點間的電壓才會變小,當(dāng)達(dá)到原來的電壓值時,停止移動滑片,記錄此時的電流值。應(yīng)選C。
易錯點四:對電路連接關(guān)系不清
例1如圖2所示,電路中的電源電壓保持不變。閉合開關(guān)后,將滑動變阻器的滑片P由圖中位置向a點移動的過程中,電表、、的示數(shù)變化正確的是()
A. 的示數(shù)減小,的示數(shù)減小,的示數(shù)增大
B. 的示數(shù)增大,的示數(shù)減小,的示數(shù)增大
C. 的示數(shù)增大,的示數(shù)減小,的示數(shù)減小
D. 的示數(shù)減小,的示數(shù)增大,的示數(shù)減小
典型錯誤滑動變阻器的滑片P由圖中位置向a點移動的過程中,滑動變阻器的阻值變大,根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的電流減小。根據(jù)U=IR可知,滑動變阻器兩端電壓減小,因此的示數(shù)減小,燈泡兩端的電壓增大。選擇D。
錯因分析電壓表測量的是滑動變阻器兩端電壓U?;瑒幼冏杵鞯幕琍由圖中位置向a點移動的過程中,滑動變阻器的阻值R變大,但同時電流I變小,根據(jù)U=IR無法判斷滑動變阻器兩端電壓大小的變化。
正確答案由圖2可知這是一個串聯(lián)電路,電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓U,測量燈泡兩端的電壓U。滑動變阻器的滑片P由圖中位置向a點移動的過程中,滑動變阻器的阻值變大,根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的電流減小,因此的示數(shù)減小。再根據(jù)串聯(lián)電路中電流處處相等,通過燈泡的電流I=I,又燈泡的電阻R不變,根據(jù)U=IR可知,電壓U減小,因此的示數(shù)減小。由串聯(lián)電路電壓的關(guān)系,可知滑動變阻器兩端電壓U=U-U,因此的示數(shù)增大。應(yīng)選C。
例2如圖3所示電路中,閉合開關(guān)后,將滑動變阻器滑片P由a端向b端滑動過程中,圖3中電壓表和電流表的示數(shù)變化正確的是()
A. 電壓表示數(shù)不變,電流表示數(shù)變大
B. 電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大
C. 電壓表示數(shù)不變,電流表示數(shù)變小
D. 電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小
典型錯誤滑動變阻器滑片P由a端向b端滑動過程中,電阻變大。根據(jù)U=IR可知,電壓變大,因此電壓表示數(shù)變大。再根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的電流減小,選擇D。
錯因分析電路連接關(guān)系不清,沒有注意到滑動變阻器與R串聯(lián)后再與R并聯(lián)的關(guān)系。
正確答案滑動變阻器與R串聯(lián)后再與R并聯(lián),不管滑動變阻器阻值如何變化,都不會改變支路電壓。支路電阻的變化引起總電阻的變化,滑片P由a端向b端滑動過程中,滑動變阻器電阻變大,總電阻變大。根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的總電流減小,因此電流表示數(shù)減小。應(yīng)選C。
易錯點五:對伏安法測電阻原理的誤解
例小剛同學(xué)想用電流表、電壓表測量一段電阻絲R的電阻,他已連接了部分電路,如圖4(a)所示。請你接著完成下列步驟:
(1)當(dāng)電壓表示數(shù)為3.6 V時,電流表的示數(shù)如圖4(b)所示,這時電路中的電流是________A,電阻絲的電阻為_______Ω。并用筆畫線代替導(dǎo)線,將電路補(bǔ)畫完整。
(2)若將上面實驗中的定值電阻R換成小燈泡,在多次測電阻的過程中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時,電壓表與電流表示數(shù)的比值將________。
典型錯誤(1)題中連接圖時,滑動變阻器接線柱連入錯誤,電壓表、電流表正負(fù)接線柱及量程選錯,串、并聯(lián)錯誤。
錯因分析不清楚滑動變阻器及電表接入電路的要求。
正確答案滑動變阻器要保證“一上一下”兩個接線柱接入電路,有時還要考慮具體是下面哪一個接線柱接入電路。對于電表,要求電流從正接線柱流入負(fù)接線柱流出,且選擇符合題意的量程,保證電流表與被測對象串聯(lián),電壓表與被測對象并聯(lián)。(1)0.3;12;電路圖如圖5所示。
典型錯誤(2)由伏安法測電阻原理R=可知,電流與電壓成正比,因此電壓表與電流表示數(shù)的比值不變。
錯因分析當(dāng)電阻不變時,電流與電壓才成正比。電阻變化時,這種正比例關(guān)系就不成立了。
正確答案當(dāng)電壓增大時,燈絲溫度升高,其電阻增大。由R=可知,電壓表與電流表示數(shù)的比值就是電阻,所以電壓表與電流表示數(shù)的比值將增大。
易錯點六:不關(guān)注歐姆定律的適用范圍――純電阻電路
例有一臺標(biāo)有“220 V 1.1 kW”的電動機(jī),線圈電阻為10 Ω,求它正常工作1 min放出的熱量。
典型錯誤由歐姆定律可知,
I== A=22 A,
再由焦耳定律得:
Q=I2Rt=222×10×60 J=2.904×105 J。
錯因分析歐姆定律只適用于純電阻電路。本題是含有電動機(jī)的非純電阻電路,求電流時不能使用I=。
正確答案通過線圈的電流I== A=5 A,
課題:閉合電路的歐姆定律(第一課時)
課型:復(fù)習(xí)課
【教學(xué)目標(biāo)】
一、 知識目標(biāo)
1. 理解閉合電路的歐姆定律,并用它進(jìn)行有關(guān)電路問題的分析和計算.
2. 理解路端電壓與負(fù)載的關(guān)系.
二、 能力目標(biāo)
1. 通過對U-I圖線的分析培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力.
2. 利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實際問題的能力.
三、 情感目標(biāo)
通過本節(jié)課教學(xué),加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng),通過探究物理規(guī)律培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力.
【教學(xué)重難點】
1. 閉合電路的歐姆定律
2. 路端電壓與電流(外電阻)關(guān)系的公式表示法及圖線表示法.
【考點再現(xiàn) 設(shè)疑激思】
一、 電動勢
1. 電源是通過非靜電力做功把 的能轉(zhuǎn)化成 的裝置.
2. 電動勢:非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功跟搬運(yùn)的電荷電量的比值,E= ,
單位:V .
3.電動勢的物理含義:電動勢表示電源 本領(lǐng)的大小,在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.
電動勢與電壓有什么區(qū)別?
(1、其它形式、電能 2、 Wq 3、將其它形式的轉(zhuǎn)化為電能)
(電動勢反映其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng),電壓形成電場,促使電流做功.)
二、閉合電路歐姆定律
1.定律內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源電動勢成 , 跟內(nèi)、外電路的電阻之和成 .
2.定律表達(dá)式為I=
3.適用條件
4.閉合電路歐姆定律的兩種常用關(guān)系式:
(1)E=
(2)E=
你認(rèn)為電源的內(nèi)阻是恒定的還是不斷變化?定律表達(dá)式怎樣推導(dǎo)出來的?
電路中電流一定從高電勢流向低電勢,對嗎?
(1、正比、反比;2、I=ER+r; 3.純電阻電路;4.E=U內(nèi)+U外、E=U外+Ir)
(電源內(nèi)阻短時間可認(rèn)為不變、定律從能量守恒推導(dǎo)、不對,內(nèi)電路電流方向從低電勢流向高電勢)
三、路端電壓U與外電阻R的關(guān)系
根據(jù)U= 知,當(dāng)外電路電阻R增大時,電路的總電流I ,電源內(nèi)電壓U內(nèi) ,路端電壓U外 .
(E-Ir 、減小、減小、增大)
四、U-I關(guān)系圖
由U= 可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而內(nèi)電壓 ;
1.當(dāng)電路斷路即I=0時,縱坐標(biāo)的截距為 .
2.當(dāng)外電路電壓為U=0時,橫坐標(biāo)的截距為 .
3.圖線的斜率的絕對值為電源的 .
注意點:縱軸起點是否為零.
電源的U-I關(guān)系圖與電阻的U-I關(guān)系圖有什么不同?
(E-Ir、減小 1.E 2.I短 3.r)
(電源的U-I關(guān)系圖反映路端電壓與電流關(guān)系、電阻的U-I關(guān)系圖反映電阻兩端電壓與通過它的電流關(guān)系)
五、電源的功率
1.電源的總功率P總= .
2.電源的輸出功率P出=.
(1.EI 2.UI)
考點說明: 閉合電路歐姆定律是二級要求,常在選擇題中出現(xiàn)動態(tài)電路分析,實驗中??疾閁-I圖線的有關(guān)知識點.
復(fù)習(xí)考點還須引導(dǎo)學(xué)生多閱讀教材,多思考,多歸納總結(jié),多聯(lián)系實際.
【典型例題剖析 學(xué)會歸納總結(jié)】
題型1閉合電路歐姆定律的動態(tài)分析
例1 如圖所示,電源電動勢E=12 V,內(nèi)阻r=1 Ω,R1=5 Ω,R2=12 Ω,R3的最大阻值為6 Ω.
(1)求:流過電流表的最小電流?
(2)若R3的阻值減小,其它元件均不變,判斷電路中電壓表、電流表的示數(shù)如何變化?
答案:(1)0.8A;(2)V1、V2減小A增大
方法點撥:支路-干路-支路
學(xué)生的疑點:1.總電阻的變化不清;
2.內(nèi)電壓變化忘了分析;
3.路、支路,電壓、電流變換搞昏了頭.
【當(dāng)堂鞏固1】
如圖所示,電源電動勢E=8 V,內(nèi)阻不為零,電燈A標(biāo)有“10 V,10 W”字樣,電燈B標(biāo)有“8 V 20 W”字樣,滑動變阻器的總電阻為6 Ω.閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動觸頭P由a端向b端滑動的過程中(不考慮電燈電阻的變化) ( A )
A.電流表的示數(shù)一直增大,電壓表的示數(shù)一直減小
B.電流表的示數(shù)一直減小,電壓表的示數(shù)一直增大
C.電流表的示數(shù)先增大后減小,電壓表的示數(shù)先減小后增大
D.電流表的示數(shù)先減小后增大,電壓表的示數(shù)先增大后減小
探究:P移動電路總電阻怎樣變化?
題型2探究含電容電路的判斷與計算
例2 如圖所示,E=10 V,r=1 Ω,R1=R3=5 Ω,R2=4 Ω, C=100 F,當(dāng)S斷開時,電容器中帶電粒子恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).求:
(1)S閉合后,帶電粒子加速度的大小和方向.
(2)S閉合后流過R3的總電荷量.
答案:(1)10 m/s2向上;(2)400 C
方法點撥 電容器兩極電壓與R2兩端電壓關(guān)系?R3在電路中有什么作用?
學(xué)生疑點:1.電容兩端電壓變化沒搞清;
2.與電容串聯(lián)的電阻作用不明;
3.電路結(jié)構(gòu)認(rèn)識不清.
【當(dāng)堂鞏固2】
如圖電路中,當(dāng)滑動變阻器的觸頭P向上滑動時,則 ( D )
A.電源的總功率變小
B.電容器貯存的電荷量變大
C.燈L1變暗
D.燈L2變亮
題型3 探究 U-I圖象的應(yīng)用
例3 如圖所示,直線A為電源的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖象,直線B是電阻R的兩端電壓與通過其電流I的關(guān)系圖象,用該電源與電阻R組成閉合電路,則電源的總功率為 W,電源的輸出功率為 W電源的效率為
.
答案:6 W 4 W 23
探究:圖線的交點有什么物理意義?(工作點)
【當(dāng)堂鞏固3】
如圖所示,為一個電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關(guān)系曲線.由圖可知,兩者不成線性關(guān)系,這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故.參考這條曲線探究下列問題(不計電流表的內(nèi)阻).
(1) 若把一個這樣的電燈串聯(lián),接到電動勢為6 V,內(nèi)阻為10 Ω的電源上,如圖甲所示求流過燈泡的電流和燈泡的電阻?
(2) 若將兩個這樣的電燈并聯(lián)后接在這個電源上,如圖乙所示,則通過電流表的電流值和每個燈泡的電阻?
方法點撥:寫出U=E-Ir其中I為通過電源的電流,并作圖找交點.
答案:(1)0.35 A 7.1Ω (2)0.24 A 17.5Ω(提示寫出U=E-2Ir其中2I為通過電源的電流,并作圖找交點)
學(xué)生難點:
1.圖像特別是曲線,不會找具體信息;
2.對電阻與電源的U-I圖象的區(qū)別不清楚;
【關(guān)鍵詞】教學(xué)難點;應(yīng)對方法;比熱容;歐姆定律;電功率
九年級物理教學(xué)過程中,教師在進(jìn)行到比熱容、歐姆定律、電功率的計算等這幾個教學(xué)難點時,就需要多加注意這些重點難點,并且對其進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚?,從而達(dá)到最好的教學(xué)效果。
1.比熱容在熱學(xué)課程教學(xué)
比熱容是涵蓋四個物理量的綜合概念,新課程實施后,教師的任務(wù)就是通過實驗讓學(xué)生理解和認(rèn)識比熱容,并且引導(dǎo)學(xué)生用比熱容說明生活中簡單的自然現(xiàn)象。
1.1本課的重點在于理解比熱容的概念
利用比熱容的有關(guān)知識解釋生活中的有關(guān)問題,而難點則在于掌握熱量的計算相關(guān)公式。教師首先應(yīng)當(dāng)從生活引入,通過實驗建立概念,學(xué)生生活經(jīng)驗相對較少,教師可以根據(jù)人教版物理教科書做演示實驗:用相同的電加熱器質(zhì)量相同的水和食用油,使它們升高相同的溫度,發(fā)現(xiàn)加熱水需要的時間較長,然后比較它們吸收熱量的多少,看看這兩種物質(zhì)的吸熱情況是否存在差異,最后實驗表明說明水所吸收的熱量較多。
教師可以帶領(lǐng)學(xué)生再更換其他的液體或固體來做此實驗,最后更多的實驗都表明不同的物質(zhì)在質(zhì)量相等、并升高的溫度相同時,吸收的熱量不同,使學(xué)生深刻理解比熱容的概念;教師要啟發(fā)學(xué)生積極思考設(shè)定質(zhì)量和升高溫度的乘積被除以吸收的熱量是何原因,這是教師在教學(xué)過程中非常重要的一點。
1.2學(xué)生掌握比熱容概念后
教師可以通過定量實驗的方法使學(xué)生自主計算熱量的相關(guān)計算公式。用相同的電加熱器加熱質(zhì)量不同物質(zhì)A和物質(zhì)B,一定時間后在自制的表格中記錄它們升高的溫度和吸收的熱量,教師需要根據(jù)加熱器功率和加熱時間提供熱量數(shù)據(jù),并且認(rèn)為這是A、B吸收的熱量,學(xué)生在教師帶領(lǐng)之下探究表格,可以自主計算出“物體吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高溫度乘積的比值”,計算公式有具體數(shù)據(jù)的支撐,因此更加易于理解。
2.直流電流教學(xué)中歐姆定律的學(xué)習(xí)
在電學(xué)中,電流、電壓和電阻這三個物理量之間的聯(lián)系是被歐姆定律這一條實驗定律所揭示的,而歐姆定律一直就是電學(xué)實驗定律的中心。
2.1通過創(chuàng)設(shè)問題情景歸納出歐姆定律
在歐姆定律的教學(xué)課時中,教師的任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生透過實驗看到電流跟電壓還有電阻之間的關(guān)聯(lián),總結(jié)出歐姆定律。而在教學(xué)過程中,本課時的難點就在于如何設(shè)計實驗,如何分析實驗中所取得的實驗數(shù)據(jù)并進(jìn)行歸整總結(jié),如何評估實驗后得到的結(jié)果。
教師可以通過創(chuàng)設(shè)問題情景,引入新課問題讓學(xué)生自己提出猜想和假設(shè),自主進(jìn)行實驗探究電流、電壓和電阻之間的關(guān)系,帶領(lǐng)學(xué)生制定計劃與實驗方案,用控制變量法進(jìn)行實驗與收集證據(jù),在自主設(shè)計實驗方案的過程中,讓學(xué)生的實驗設(shè)計能力得到提升。
教師在學(xué)生匯報實驗方法時做適當(dāng)?shù)奶崾九c補(bǔ)充,完善學(xué)生提出的需要準(zhǔn)備的實驗器材,啟發(fā)學(xué)生用多種方法來解決問題,比如在電路上串聯(lián)一個滑動變阻器來改變電源電壓的取值。
根據(jù)學(xué)生的分析和匯報,教師將學(xué)生的實驗思路和方法進(jìn)行總結(jié),實驗可分為兩步,第一步控制電阻不變,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器,改變電阻兩端的電壓并使其成倍數(shù)變化,再觀察通過電阻的電流的變化情況,找出電流與電壓的關(guān)系;第二步需要分別接入電路的,應(yīng)當(dāng)是阻值顯示為倍數(shù)關(guān)系的不同類型電阻,學(xué)生在實驗過程中,為了保持電阻兩端的電壓維持某一個固定值不變,就應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)谜{(diào)節(jié)滑動變阻器,同時觀察電流的變化,從而能夠準(zhǔn)確地找出電阻與電流之間的聯(lián)系。
在學(xué)生分組實驗記錄數(shù)據(jù)之后,教師引導(dǎo)學(xué)生分析輪漲得出結(jié)論,給出評價,讓學(xué)生自主構(gòu)建知識,學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法,培養(yǎng)學(xué)生實驗和觀察的能力,但本課教學(xué)容量大,教學(xué)時間緊,教師不可一味放手,在適當(dāng)?shù)臅r候還需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié),從而使本課圓滿完成。
3.電功率是電學(xué)的重點內(nèi)容
電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能得過程也可以說是電流做功的過程。電流做功的多少跟電流的大小、電壓的高低、通電時間的長短都有關(guān)系。作為表示電流做功快慢的物理量,電功率等于電流與時間之比。
3.1體會電功率在實際生活中的概念
教師在本課時的教學(xué)中,應(yīng)當(dāng)著重引導(dǎo)學(xué)生理解電功率的概念,通過實驗或者舉例讓學(xué)生認(rèn)識到電功率在現(xiàn)實生活中的廣泛應(yīng)用。
而難點則在于如何理解實際功率和額定功率的區(qū)別與聯(lián)系。教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn),引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實例,認(rèn)識功的概念,知道做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。通過做演示實驗引入課題,從實驗中得知電流做功有快慢之分,引導(dǎo)學(xué)生得出電功率的知識以及電功率的意義從而得出定義公式以及單位和換算關(guān)系。
教師可以通過比較800W的電吹風(fēng)機(jī)與40W的燈泡在相同的時間內(nèi)消耗的電能讓學(xué)生理解功和功率的區(qū)別與聯(lián)系,同時從能量轉(zhuǎn)化的角度對電功率進(jìn)行分析,便于學(xué)生加深理解。通過設(shè)置課堂練習(xí)和演示實驗,例如將兩燈泡先后并聯(lián)和串聯(lián)接入家庭電路中,觀察燈泡的發(fā)光情況,探究燈泡的功率是否改變了,從而使學(xué)生意識到利用燈泡銘牌上得電功率判斷燈泡的亮暗,要一并考慮電壓的影響,最后得知用電器的正常工作狀態(tài)和非正常工作狀態(tài),指導(dǎo)用電器的功率不是固定不變的。
教師最后結(jié)合電功率和電功率的計算以及額定功率和實際功率的板書,梳理本課所學(xué)知識,使之形成一個完整的知識體系,同時也可以幫助學(xué)生進(jìn)行記憶,最后讓學(xué)生掌握運(yùn)用于解題。
4.總結(jié)
由簡單到繁雜,由淺顯到深刻的認(rèn)識規(guī)律是物理教學(xué)的特點,在教學(xué)過程中,教師要做好足夠的鋪墊,這樣才能充分發(fā)揮物理教學(xué)的探究性,但同時,也要顧及到學(xué)生的接受能力,只有教師在教學(xué)過程中起到了“穿針引線”的串聯(lián)作用,知識的系統(tǒng)性和結(jié)構(gòu)性才能夠保持。
教師要使學(xué)生能夠全方面的體驗到學(xué)習(xí)物理的樂趣,從而認(rèn)識到應(yīng)用科學(xué)方法的重要性,并且在探究過程中,科學(xué)思想得到熏陶,能力得以提升,掌握正確的學(xué)習(xí)方法獲得知識。
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