歐姆定律知識范文
時間:2023-07-12 17:41:51
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篇1
歐姆定律是電學中的基本定律,是進一步學習電學知識和分析電路的基礎(chǔ).歐姆定律中電流、電壓、電阻三者之間的定量關(guān)系是本章的核心.教材中安排了7個活動,其中探究電流大小與哪些因素有關(guān)、探究電流與電壓(或電阻)的關(guān)系、伏安法測電阻、串聯(lián)電路總電阻與各電阻的關(guān)系等實驗是本章的重點活動,這些活動能充分展示物理實驗的研究方法及規(guī)律,能充分培養(yǎng)學生實驗探究的能力.
教材編排上充分體現(xiàn)了實驗的探究過程,從小明和小華想設(shè)計一盞調(diào)光燈為探索背景,以任務(wù)驅(qū)動的方式將探究問題引向深入,本章緊緊圍繞這個中心任務(wù),在引導學生自主學習的過程中,讓學生充分體驗發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、研究問題、總結(jié)規(guī)律、拓展應(yīng)用、解決問題的樂趣,體會做中學,學中做,既動腦又動手,在潛移默化中感知科學研究的一般方式,接受人類研究自然、尋求真理、不斷追求等崇高思想的熏陶.
下面我們一起分析兩個實驗探究題,來進一步體會實驗探究的思路和方法.
例1(原創(chuàng))小明是一個愛動腦筋的學生,最近學習了電路的初步知識,對電學現(xiàn)象興趣濃厚.周日,他到住在老城區(qū)的奶奶家做客.晚上,他在房間里做作業(yè),對房間里一只60 W的白熾燈發(fā)生了興趣.他觀察到:晚上7、8點鐘時,燈不是很亮,但到了夜里11、12點鐘時,燈顯得特別亮.小明想:燈越亮,表明通過燈絲的電流越大.那么,燈絲中的電流大小又取決于什么呢?請你和小明一起探究“電路中電流大小與哪些因素有關(guān)?”
(1)小明根據(jù)平時對電學實驗的觀察,提出的猜想是:電流大小與電路兩端的電壓有關(guān).你的猜想是:電流大小與_______有關(guān).
(2)根據(jù)你已有的知識和經(jīng)驗,說說小明猜想的依據(jù)是_______.
(3)小明決定用實驗來驗證他的猜想,請你和他一起完成下列任務(wù):
①所選用的實驗器材有:_______;
②實驗電路圖:
③小明設(shè)計了一個實驗表格來收集實驗中觀察到的實驗現(xiàn)象,你認為此表格存在的缺陷是_______.
④根據(jù)實驗數(shù)據(jù),分析此次實驗結(jié)論:_______.
(4)通過實驗探究,小明知道了電路中電流大小與_______及_______兩個因素有關(guān).他又產(chǎn)生了新的疑問:家庭電路的電壓是220 V,而燈泡燈絲的電阻也不變化,那為什么夜里燈比晚上時要亮呢?小明又開始了新的探究之路.
(5)小明在上面的實驗中經(jīng)歷了哪些探究過程?請你選出并將相應(yīng)的字母填入空格中.
___________________________________.
(A.評估、B.猜想與假設(shè)、C. 提出問題、D.進行實驗和收集數(shù)據(jù)、E.設(shè)計實驗、F.交流與合作、G.分析結(jié)論)
新課程標準中,要求培養(yǎng)學生科學探究的初步能力,科學探究過程中,要求學生能“提出問題、進行猜想與假設(shè)、制定計劃和設(shè)計實驗、進行實驗和收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作”.在上題中,小明從日常生活中感興趣的現(xiàn)象選取了一個改變電流大小因素的問題進行探究,從提出問題,并根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗進行猜想與假設(shè),制定實驗計劃并進行實驗,根據(jù)實驗現(xiàn)象分析結(jié)論.最后還提出新的疑問.
分析與解答(1)在許多學生實驗中,能觀察到電燈亮度變化的原因,有的是電池節(jié)數(shù)變化,有的是兩個燈串聯(lián),降低了燈的亮度,所以電流變化受電壓電阻的影響不難理解.也可用水流來類比電流,分析影響水流大小的因素同樣也能分析出來.第一空填“導體的電阻”.
(2)小燈泡接在兩節(jié)電池間時比接在一節(jié)電池間亮.
(3)①兩節(jié)干電池、開關(guān)、導線、小燈泡、電壓表、電流表.
②電路圖如圖1所示.
③缺電流表示數(shù)這一列.
④若前后兩次電流相等,則電流大小與電壓無關(guān);若前后兩次電流不等,則電流大小與電壓有關(guān).
(4)電路兩端電壓,導體的電阻.
(5)根據(jù)前面分析,可得:CBEDG.
例2(原創(chuàng))小明在探究影響導體電阻大小的因素的活動后,想到鹽水也能導電,他猜想鹽水導電性可能與哪些因素有關(guān).于是和同學們設(shè)計了如下實驗:他們連接了如圖2所示的電路,他們用兩塊表面平整大小相同的金屬板正對著平行地插入鹽水中,并將金屬板連入電路.請你幫他們完成下列探究過程.
(1)小明在實驗探究前先提出了假設(shè),猜想影響兩金屬板間鹽水電阻大小的因素可能有:①_______;②_______;③_______;④_______.
(2)小明根據(jù)和同學們的交流和篩選,決定探究從猜想中選出的四個影響因素.他在設(shè)計實驗時思考了以下問題:
①實驗中,如何將鹽水電阻大小“顯示”出來?
②如果影響電阻大小的因素有多個,如果只研究其中的一個因素是否影響了電阻的大小以及影響的程度?
③為此,除了裝置圖中出現(xiàn)的器材外,你還需要哪些器材?
(3)小明和同學們分別進行實驗驗證,小明想驗證鹽水電阻大小與兩金屬板間的距離是否有關(guān),請你幫他寫出實驗操作及分析過程.
(4)小明他們將實驗結(jié)果記錄在下表中:
①比較_______兩次實驗數(shù)據(jù)可知:金屬板間鹽水電阻大小與鹽水的濃度有關(guān).
②比較2、3兩次實驗數(shù)據(jù)可知:_______.
(5)小明在探究實驗結(jié)束后,匯總了同學們的實驗結(jié)論,總結(jié)得出了影響鹽水導電性能的各種因素.他在向全班同學匯報時,又說了這樣的話:“影響液體導體和金屬導體的電阻大小因素都差不多,這又如何解釋呢?”
此題也體現(xiàn)了實驗的探究過程的一般規(guī)律.此題中比較突出的是各種實驗方法的運用,有控制變量法、轉(zhuǎn)換法、類比法.在猜想與假設(shè)階段,可將鹽水導電性能與金屬導電性能類比,金屬導體電阻與材料、長度、橫截面積、溫度等有關(guān),同樣,可猜測兩金屬板間鹽水電阻大小與板間距離、板的面積、鹽水的濃度、鹽水的溫度等有關(guān).用類比法幫助進行猜想,可以減少猜想的盲目性,更快捷、更準確地進行假設(shè).電路中沒有測電阻的儀器,如何反映出電阻大小的呢?采用轉(zhuǎn)換法,當電壓不變時,用電流大小來間接反映電阻大小.在實驗過程中,影響電阻的因素有多個,就應(yīng)采用控制變量法.并且要會通過分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論.
分析與解答(1)①金屬板間距離;②金屬板面積;③鹽水濃度;④鹽水溫度.
(2)①電流表示數(shù)大小,電流越大,電阻越?。浑娏髟叫?,電阻越大.②采用控制變量法.③刻度尺、食鹽、玻璃棒、一套加熱裝置、溫度計.
(3)裝配好圖中的實驗裝置,閉合開關(guān)讀出電流I1,加大兩金屬板間的距離,再讀出電流I2,比較I1、I2的大小.若I1=I2,則金屬板間鹽水電阻與兩金屬板間的距離無關(guān);若I1≠I2,則金屬板間鹽水電阻與兩金屬板間的距離有關(guān).
篇2
本節(jié)內(nèi)容前承電路、電壓、電阻及電流表、電壓表的使用,是前面電學知識的聚焦;后啟電功、電功率,并為高中階段學習閉合電路的歐姆定律、電磁感應(yīng)定律、交流電等內(nèi)容做了鋪墊。甚至于對學生將來參加生產(chǎn)勞動也有指導作用,即使在電工技術(shù)電子專業(yè)等學習中,歐姆定律同樣是必不可少的基礎(chǔ)知識,其研究方法──控制變量法是學習關(guān)于電阻大小影響因素的研究方法的延續(xù),是物理問題研究思想的再次體現(xiàn)。
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、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。
六、教學準備
篇3
關(guān)鍵詞: 課堂引入; 歐姆定律; 興趣; 物理學史;
良好的開端是成功的一半,引入作為一堂課的開始,是課堂教學環(huán)節(jié)中必不可少且至關(guān)重要的部分.這一環(huán)節(jié)設(shè)計的優(yōu)劣直接影響到一節(jié)課的深入程度、學生進入學習的狀態(tài)、學生對本節(jié)課授課知識的興趣多少等.對于初中學生,注意力本就不容易集中,那么一個好的引入就是引起學生的學習興趣和帶領(lǐng)學生積極思考并真正進入課堂的關(guān)鍵.歐姆定律的教學一直以來都是一個難點,若僅僅是公式,學生在剛學的時候很容易記住,但是對于歐姆定律的來源以及探究的過程總是模糊的,就算教師在課堂上有過演示實驗,在部分學生看來都只是因為教材是這樣安排的.但其實不然,這個探究實驗正是歐姆定律得出的關(guān)鍵.可是學生理解不到位,可能是教學哪一步不夠確切.比如其中一個設(shè)計點就是引入這個探究實驗,在引入時創(chuàng)設(shè)情境,讓學生能夠回到當時歐姆在探究時的過程以及條件中,結(jié)合當時的條件可能做到的以及達到的情況,這樣的引入或許會讓學生感同身受,從而產(chǎn)生更加強烈的探究欲望,達到較好的教學效果.
1、 初中物理課堂引入
課堂引入是教學過程中最重要的環(huán)節(jié)之一,教學引入恰當,可以起到事半功倍的效果;作為課堂教學的第一步,是緊扣學生心弦,激發(fā)學生興趣最關(guān)鍵的一步.一方面,課堂引入具有先行組織者的作用,美國著名心理學家奧蘇貝爾從學習心理學的角度分析,“當人們在接觸一個完全不熟悉的知識領(lǐng)域時,從已知的包攝性較廣的整體知識中掌握分化的部分,比從已知的分化部分中掌握整體知識難度要低些.”比如在講解“靜摩擦力”這一節(jié)課時,由于前面學生已經(jīng)掌握了摩擦力的相關(guān)知識,就可以將摩擦力作為先行組織者,將其作為上位概念,再將靜摩擦力直接提出,并聯(lián)系其與摩擦力之間的關(guān)系,學生很容易就理解了靜摩擦力的概念.另一方面,課堂引入容易吸引學生的興趣,集中學生的注意力,初中學生的注意力本就不容易集中,在剛上課的幾分鐘,學生可能還處在下課所經(jīng)歷事情的愉悅之中,這個時候就需要教師找到一種吸引他們注意力的方法.注意力是保證學生上課的首要條件,而興趣又是影響學生注意力的關(guān)鍵,愛因斯坦也曾經(jīng)說過,“興趣是最好的老師,它可以激發(fā)人的創(chuàng)造性、好奇心、求知欲.”所以,教師在教學引入環(huán)節(jié)中能否調(diào)動學生的學習興趣更為關(guān)鍵.
在初中物理課堂中教師常用的幾種引入方法:
(1)實驗引入法,物理作為一門實驗科學,實驗在教學中起著舉足輕重的作用,在引入時采用實驗的方式是中學物理教師常用的,運用一些有趣的小實驗,可以快速把學生吸引到課堂中來,教師既可以采用演示實驗的方法,也可以讓學生參與實驗過程.
(2)直觀導入法,直觀導入可以是視頻、圖片、實物等,某些物理現(xiàn)象不一定是發(fā)生在學生周圍,那就可以通過圖片或錄像的方式為學生展現(xiàn)物理現(xiàn)象或物理情境,這樣就顯得更加直觀,易激發(fā)學生的求知欲.
(3)討論引入法,一般就是選取日常生活中的某一事例,對學生進行提問或者大家一起來辯論,在這個過程中不僅導入了本堂課所要學習的知識材料,同時也讓學生積極地參與了這個過程,關(guān)鍵是借助生活中鮮明的例子學生更容易理解,更容易將注意力集中到課堂教學中來.
(4)問題激疑法,設(shè)置疑問是教師的一種有目的、有方向的思維導向.古人云:“不憤不啟,不悱不發(fā)”,教師在教學過程中要善于提出問題,有意激疑啟思,活躍思維,引導學生思考,在解決問題的過程中鍛煉學生各方面的能力,激發(fā)學生的求知欲,促進學生積極地學習.
(5)復(fù)習引入法,這是最便捷的引入方法,往往是在與新課聯(lián)系較為密切的時候使用,起著承上啟下的作用,不僅有利于學生對前面知識的鞏固,更能為新知識的學習做好鋪墊.例如在做液體壓強的復(fù)習題時,引出浮力的知識,浮力其實就是物體在液體中受到上下的壓力差而產(chǎn)生的,學生聯(lián)系前面知識能夠快速地理解浮力產(chǎn)生的原因而不會感覺到陌生.
(6)故事引入法,一般的故事引入都是直接引用物理學家們的故事,用榜樣的力量去感染學生,喚起他們的探索熱情,通過了解前輩們的物理思想、實驗方法和探索精神,能夠激發(fā)學生的興趣,提高課堂教學的效果,提升學生素養(yǎng)[2].比如在講解牛頓第一定律時,先給學生介紹牛頓這個人的一生,學生會由于對牛頓這個人的崇拜而愿意對其所提出的相關(guān)知識進行了解.
(7)游戲引入法,在正式上課前讓學生動手做一些簡單的小游戲,從而引入新課,利用游戲結(jié)果激發(fā)學生的學習興趣.比如在講解摩擦力這一內(nèi)容的時候,可以讓學生進行拔河比賽,繩子是經(jīng)過教師處理過的,所以一定會產(chǎn)生輸贏,學生心有不甘,因此就可能產(chǎn)生對答案的探索欲望,激發(fā)他們的學習興趣.
2 、歐姆定律教學引入文獻分析
歐姆定律是整個初中電學的重難點之一,教師在設(shè)計的時候往往需要考慮接收者的認知情況以及他們的階段性特點等等,首當其沖考慮的便是引入部分.以下是大部分教師在歐姆定律教學設(shè)計中常用的幾種引入方式.
(1)復(fù)習引入
學生在接觸歐姆定律之前已經(jīng)掌握了電流、電壓、電阻3個物理概念,有的教師則是充分的利用學生已經(jīng)有的舊知識,引導學生探討電流、電壓、電阻之間存在的關(guān)系,自然而然的導入本節(jié)課的課題.
(2)實際問題引入
在物理教學中,教師不只是讓學生掌握教材知識,更重要的是引導他們運用物理知識來解決實際問題,學生只有把書本中的知識運用到生活中,才能適應(yīng)社會發(fā)展的需要.有的教師會由生活當中電流受電壓、電阻變化的電路來進行提問(比如收音機的音量大小是由什么來進行控制的),然后引發(fā)學生進行思考.
(3)創(chuàng)設(shè)情境,導入新課
初中的學生最希望得到教師的認可,對于教師提出的問題一定會爭先搶答,有的教師就會抓住學生的這一特點,設(shè)置與本節(jié)課相關(guān)的問題讓學生來搶答.設(shè)置如下兩個問題:實驗中當電壓一定的時候,電流隨電阻的變化情況;當電阻一定的時候,電流隨電壓的變化情況.根據(jù)學生的回答情況,教師進一步提出,電流、電壓、電阻之間是否存在某一數(shù)值關(guān)系,教師逐步引導學生進行猜想,進而探究三者的關(guān)系得出歐姆定律.
(4)通過實驗引入主題
實驗的創(chuàng)設(shè)是根據(jù)電流在電路中會受到哪些因素的影響而發(fā)生變化,有的教師會根據(jù)學生已經(jīng)掌握的知識事先設(shè)計電路圖,然后改變其中的電阻看電路中電流的變化情況,實驗現(xiàn)象與學生前面所了解的不一致,通過繼續(xù)進行實驗對比解釋才知道電流在電路中同時還會受到電壓的影響,接下來就順理成章地引入對電流與電壓、電流與電阻關(guān)系的判斷.
(5)由物理學史引入
新課標中三維目標中的情感態(tài)度與價值觀明確規(guī)定,要求學生掌握物理學史,學習前人的科學態(tài)度與精神.有的教師會通過介紹歐姆這個人,讓學生對其有一定的了解,再提出歐姆的杰出貢獻---歐姆定律.
3、 總結(jié)
通過對歐姆定律教學設(shè)計的相關(guān)文獻進行分析發(fā)現(xiàn),在大部分文獻中采用的都是慣用的物理引入法,而其中占比最大的就是實驗引入法,由于在前面學生已經(jīng)學習過電流、電阻、電壓等,教師在這里就可以鼓勵學生進行三者之間關(guān)系的探究實驗.電壓和電阻的影響因素,前面的定義已經(jīng)說得比較清楚了,因此,現(xiàn)在最為疑惑的就是電流的影響因素,然后運用控制變量法分別探究電流與電壓以及電流與電阻之間的關(guān)系,從而得出歐姆定律的表達式.這種方式學生比較容易接受,同時也會感興趣.通過這個過程學生不僅能夠?qū)W到物理知識,還能在這個過程中經(jīng)歷實驗探究的步驟,從而加強實驗探究的意識,與初中物理課程所倡導的培養(yǎng)學生的科學探究能力是符合的,因此,實驗探究法引入歐姆定律總是作為歐姆定律教學引入的首選.
初中物理課程標準中明確指出要注重對學生情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng),但是情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)不是通過一節(jié)課就能夠體現(xiàn)出來的,需要教師不斷地進行潛移默化的影響,而在物理學里面最好的方式在筆者看來就是物理學史的滲入.物理學史具有問題情境性、目標指向性、運用靈活性等特點,物理學家們的物理思想、實驗方法和探索精神等不僅能激發(fā)學生的學習興趣、啟發(fā)學生,還能夠提高課堂的教學效果并且提升學生的素養(yǎng)[1].但是通過對文獻的分析筆者發(fā)現(xiàn)在已有的教學設(shè)計當中,很多教師就是對歐姆的一生進行簡要的介紹之后就直接提出本堂課我們要做的就是對歐姆的實驗進行驗證,學生或許會深刻地記住歐姆這個人,這樣的引入也對學生的情感態(tài)度與價值觀有所滲透,但是,學生的主動性就沒有那么的明顯,筆者曾經(jīng)也用過這樣的方式進行引入,得到的結(jié)果沒有顯著的不同,因此,筆者又設(shè)計了另外一種方式的物理學史引入.
由于學生前面已經(jīng)學習了電流的知識,教師可以提問學生:(1)電流產(chǎn)生的原因是什么?(2)前面已經(jīng)學習了電流,對于電流是否存在和其大小我們可以用什么來進行測量?電壓是形成電流的原因,初二上學期就已經(jīng)學過熱量之間的傳遞,有溫度差的兩個熱源之間是可以直接進行熱量的傳遞,歐姆認為電流也應(yīng)該具有和熱傳遞相似的性質(zhì),既然熱是受到溫度差的驅(qū)動,那電流也應(yīng)該受到某種驅(qū)動力而且應(yīng)該是正比的關(guān)系,現(xiàn)在我們知道這個驅(qū)動力其實就是電壓;對于電流的測量學生知道用電流表,接下來教師就可以對歐姆定律的發(fā)現(xiàn)歷程進行介紹.當電流被發(fā)現(xiàn)后的很長一段時間電流表才出現(xiàn),在電流表出現(xiàn)之前,能夠檢測電流的是一種叫檢流計(原理就是電流的磁效應(yīng))的儀器,現(xiàn)在又一個問題了,只有檢流計也沒有辦法去得知電流的大小.歐姆這個人最明顯的特征就是善于思考,“既然檢流計可以測量電流是否存在,在此基礎(chǔ)上繼續(xù)研究是否可以得到電流大小.”前人已經(jīng)發(fā)明了靜電計可用來測靜電力(這是我們后面即將學到的)——庫侖定律(靜電力與距離的平方成反比),他就根據(jù)檢流計的原理以及測靜電力的扭秤相結(jié)合,制成了電流扭力秤,結(jié)構(gòu)很簡單,就是一個小磁針和一根直導線,當直導線通上電流之后,電流產(chǎn)生的磁場就會影響小磁針轉(zhuǎn)過一定的夾角,并且發(fā)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)角度與電流強度成正比,通過角度還可以得出電流的大小.那么如果現(xiàn)在學生就有這樣一個電流扭力秤,除了用它可以得出電流的大小,那還可以對其充分利用,進行實驗的改造,在我們已有知識的基礎(chǔ)上.有的學生肯定會想到電阻的大小與金屬材料的關(guān)系,改變金屬材料看所得電流的變化,這樣又解決了電流與電阻之間的關(guān)系[3].這是在解決問題的過程中發(fā)現(xiàn)了電流、電壓、電阻之間的關(guān)系,愛因斯坦曾經(jīng)說過“提出一個問題往往比解決一個問題更加重要,提出新的問題,新的可能性,從新的角度去看待問題,卻需要創(chuàng)造性的想象力,而且標志著科學的真正進步.”歐姆就是在不斷發(fā)現(xiàn)問題的過程中得出了歐姆定律,這整個教學過程看上去沒有物理知識,很多教師可能會覺得浪費時間再加上還有的是學生還沒有學過的知識,其實不然,學生的接受能力遠遠比我們想象的要多,這樣的介紹讓學生明白歐姆定律其實就是一個電流的探究過程,其實是在這個過程中不斷地創(chuàng)新思考,不斷地提出新的問題,最后得出三者之間的關(guān)系I=UR.為了加強學生的理解,筆者建議這個引入過程可以將PPT、教師的描述、板書結(jié)合起來使用,效果可能會更好.
參考文獻
[1] 丁江鈴,謝元棟,紀熙.愛迪生與特斯拉之爭引入中學物理教學的意義[J].物理通報,2019(2):116
篇4
內(nèi)容看起來很少,本節(jié)還要花不少時間進行電流、電壓、電阻以及電流表、電壓表、滑動變阻器使用方法的復(fù)習。必須具有一定的知識儲備才能學好“歐姆定律”。
要做好兩次演示實驗,這為學生實驗“伏安法測電阻”打下基礎(chǔ)。并注意兩次演示實驗的異同,講清實驗過程中電流表、電壓表及滑動變阻器的正確連法,以及滑動變阻器在兩個實驗中作用的異同,以及注意事項。
讓學生感知實驗探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系,經(jīng)歷科學探究的全過程,使學生感悟:“控制變量”來研究物理多因素問題,是一種有效的科學方法。
第二節(jié)“歐姆定律及其應(yīng)用”繼第一節(jié)后對數(shù)據(jù)的分析歸納,通過用列表法、觀察法、數(shù)學比例法、圖象法、類比法、分析、綜合與歸納等方法來對實驗數(shù)據(jù)進行研究的一些科學方法。從而分析電流、電壓、電阻三者之間的定量關(guān)系——歐姆定律及其表達式。最終培養(yǎng)學生運用這些方法對實驗數(shù)據(jù)進行研究、分析、歸納、概括物理規(guī)律的一些能力。
又通過實驗探究“串聯(lián)電路與并聯(lián)電路中電阻的特點”。歐姆定律是電學中最基本的定律,是分析解決電路問題的關(guān)鍵。
在教學中這一節(jié)可分為四課時教學:
第一課時理解歐姆定律,進行簡單計算(求電流、電壓和電阻的三種書寫格式),初步掌握運用歐姆定律解決實際電學問題的思路和方法;可補充:有兩個用電器的簡單計算(注意強調(diào)用不同角碼區(qū)分不同用電器)。為下節(jié)課講串并聯(lián)電阻關(guān)系作鋪墊。
第二課時通過歐姆定律的推導定量研究“串聯(lián)電路與并聯(lián)電路中電阻的特點”,得出:
串聯(lián)電路:R=R1+R2
并聯(lián)電路:1/R=1/R1+1/R2
第三課時運用歐姆定律及串并聯(lián)電路的特點練習靜態(tài)固定電路的相關(guān)計算;培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力,注意教給學生解題思路、規(guī)范解題。
串聯(lián)電路的特點:
①電流:I=I1=I2
②電壓:U=U1+U2
③電阻:R=R1+R2
④串聯(lián)分壓成正比,即
U1:U2=R1:R2
電阻變大分得的電壓變大,電阻變小分得的電壓變小。
并聯(lián)電路的特點:
①電流:I=I1+I2
②電壓:U=U1=U2
③電阻:R=1/R1+1/R2
④并聯(lián)分流成反比,即
I1:I2=R2:R1
電阻變大通過的電流變小,電阻變小通過的電壓變大。
第四課時運用歐姆定律及串并聯(lián)電路的特點,練習動態(tài)電路的相關(guān)計算。
動態(tài)電路------由于開關(guān)的通斷、滑動變阻器滑片的移動導致電路中的物理量發(fā)生變化的電路。
簡化電路的方法:
1、電流表看成導線,電壓表看成斷路。
2、短路和斷路的電路可以去掉。
3、閉合的開關(guān)看成導線
解決變化電路問題的關(guān)鍵是把動態(tài)電路變成靜態(tài)電路(電路的識別),可以把電流表簡化成導線,將電壓表簡化成斷開的或干脆拿掉。把閉合的開關(guān)看成導線,把被局部短路的用電器拿掉;把開關(guān)斷開的支路去掉,來簡化電路。畫出每次變化后的等效電路圖,標明已知量和未知量,再根據(jù)有關(guān)的公式和規(guī)律去解題。
第三節(jié)“測量小燈泡的電阻”是歐姆定律內(nèi)容的延續(xù),教學過程中以學生為主,本節(jié)主體內(nèi)容是利用電壓表、電流表測算出小燈泡的電阻,通過實驗探究去發(fā)現(xiàn)燈絲電阻變化的規(guī)律,并最終找到影響燈絲變化的因素及它們之間的相互關(guān)系。注意多測幾組數(shù)據(jù),指明不能用平均法求電阻值(測量定值電阻的阻值用平均法求電阻值)。
通過本實驗,進一步讓學生認識到導體的電阻大小是導體本身的一種性質(zhì),與導體兩端的電壓和導體中的電流無關(guān),只與導體的材料、長度、橫截面積有關(guān),此外跟溫度有關(guān)。這也為電功率中“測量小燈泡的電功率”作了鋪墊。
第四節(jié)“歐姆定律及其安全用電”:課前安排學生收集安全用電的常識,課堂上進行交流,教師進行補充。再播放《安全用電》視頻。
節(jié)課從電壓的高低、電阻的大小對用電安全的影響入手,讓學生學會運用已學的電學知識,解決有關(guān)生活中的實際的問題,既增強自我保護意識,又提高在幫助他人時講安全、講規(guī)則、講科學的意識。
另外本節(jié)涉及電路故障(斷路或短路),在教學中應(yīng)加強練習,注意區(qū)分兩者對電路造成的影響,以及電路中電流表、電壓表的變化。要求學生懂得一些簡單的電路故障的問題,學會簡單的故障排除方法,目的是為了培養(yǎng)學生基本的生活技能。了解短路的知識,使學生懂得安全用電的基本常識,提高安全用電的意識。
教材中介紹了避雷針,使學生注意防雷的重要性,提高自我保護的意識。
通過學習本節(jié)教材的知識,學生能了解日常安全用電常識,規(guī)范日常用電行為,了解家庭電路中常見故障,提高了學生利用知識解決實際問題的能力。通過學習,使學生認識到電給人類社會帶來了材富,改善了人民的生活。但是,有生產(chǎn)和生活中,如果不注意安全用電,電也會給人類帶來災(zāi)害。
篇5
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關(guān)鍵詞:歐姆定律;教學設(shè)計;傳感器;DIS 線性元件;非線性元件;伏安特性;屏幕廣播
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2015)6-0073-6
1 教學內(nèi)容分析
(1)教材分析:“人教版”高中物理(選修3-1)第二章《恒定電流》中的第3節(jié)《歐姆定律》,教材首先回顧了初中學過的電阻的定義式及歐姆定律,然后重點闡述了導體的伏安特性,并分別描繪了小燈泡、半導體二極管的伏安特性曲線,對比了它們的導電性能。
(2)《課程標準》要求:①觀察并嘗試識別常見的電路元器件,初步了解它們在電路中的作用;②分別描繪電爐絲、小燈泡、半導體二極管的I-U特性曲線,對比它們導電性能的特點。
2 教學對象分析
(1)學生在初中已經(jīng)學習過的電阻的測量、電壓的調(diào)節(jié)等電路的相關(guān)基礎(chǔ)知識,為本節(jié)實驗方案設(shè)計打下了基礎(chǔ);
(2)初中已經(jīng)學習過的歐姆定律基礎(chǔ)知識,為歐姆定律的深化理解起了鋪墊作用;
(3)學生具備了一定的探究能力、邏輯思維能力和歸納演繹能力。
3 教學目標
3.1 知識與技能
(1)了解線性元件及其特點;
(2)理解歐姆定律及其適用條件;
(3)了解非線性元件及其特點。
3.2 過程與方法
(1)通過親歷“導體伏安特性曲線”描繪的全過程,進一步熟知科學探究的各環(huán)節(jié);
(2)通過描繪導體伏安特性曲線,體會圖線法在物理學中的作用;
(3)初步掌握傳感器、DIS(數(shù)字化信息系統(tǒng))的操作和使用方法。
3.3 情感態(tài)度與價值觀
(1)通過使用傳感器和DIS(數(shù)字化信息系統(tǒng)),增強數(shù)字化、信息化科學意識;
(2)通過與同學的討論、交流、合作,提高學生主動與他人合作的意識;
(3)通過多媒體教學網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)共享實驗結(jié)果,享受分享和成功帶來的喜悅、提高學生合作共享意識。
4 教學重點
(1)線性元件與歐姆定律
(2)線性伏安特性曲線的理解與應(yīng)用
5 教學難點
(1)實驗方案的設(shè)計與電路連接、DIS(數(shù)字化信息系統(tǒng))的使用;
(2)非線性伏安特性曲線的理解與應(yīng)用。
6 教學策略設(shè)計
6.1 《課程標準》要求
(1)觀察并嘗試識別常見的電路元器件,初步了解它們在電路中的作用;
(2)分別描繪電爐絲、小燈泡、半導體二極管的I-U特性曲線,對比它們導電性能的特點。
這是采用傳統(tǒng)的教學手段一課時不可能實現(xiàn)的教學目標!而采用傳感器和DIS(數(shù)字化信息系統(tǒng))獲取導體的伏安特性曲線,利用現(xiàn)代化信息技術(shù),不僅大大提高了課堂教學效率,而且增強了學生數(shù)字化、信息化科學意識。
6.2 本節(jié)課設(shè)計了四個探究環(huán)節(jié)
(1)探究環(huán)節(jié)一:描繪金屬導體(合金絲繞成的5 Ω、10 Ω電阻)伏安特性曲線
該環(huán)節(jié)包括實驗設(shè)計、電路連接、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)的圖線法處理,得出金屬導體的伏安特性曲線是“過原點的直線”的實驗結(jié)論。其中,包含了科學探究的“提出問題、設(shè)計實驗、數(shù)據(jù)收集、分析論證、結(jié)論評估”諸多環(huán)節(jié),使學生進一步熟知科學探究的各環(huán)節(jié)。
(2)探究環(huán)節(jié)二:線性元件與歐姆定律
(3)探究環(huán)節(jié)三:描繪小燈泡(二極管)的伏安特性曲線
(4)探究環(huán)節(jié)四:非線性元件與非線性伏安特性曲線的理解與應(yīng)用
其中,環(huán)節(jié)一、三均采用兩組差異化的實驗器材――合金絲繞成的5 Ω與10 Ω電阻,小燈泡與二極管。這樣設(shè)計,既提高了實驗效率,又使實驗具有了普遍性。而通過尋找兩組不同曲線的異同,又能自然總結(jié)出線性元件、非線性元件的概念和特點。
6.3 本節(jié)課采用小組合作形式
使學生通過與同學的討論、交流、合作,提高學生主動與他人合作的意識;通過多媒體教學網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)共享實驗結(jié)果,享受分享和成功帶來的喜悅,提高學生合作共享意識。
7 教學設(shè)備
25組描繪導體伏安特性曲線器材、“友高”數(shù)字化實驗系統(tǒng)、多媒體教學網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)、多媒體課件展示、實物投影儀、半波全波整流、濾波線路板。
8 教學過程
引入新課
【教師】
實物投影:整流、濾波線路板,介紹元件、功能。
引入課題:該線路板為何能實現(xiàn)如此神奇的功能呢?那就要求設(shè)計者對各元件的性能非常了解,而導體的伏安特性就是其中一項重要的性能。
【學生】
觀察、思索、好奇、興奮。
【設(shè)計說明】
激發(fā)學生研究導體伏安特性的興趣。
新課教學
探究環(huán)節(jié)一:描繪金屬導體伏安特性曲線
(一)提出問題
【教師】
(1)今天我們就首先探究金屬導體(合金絲繞成的5 Ω、10 Ω電阻)的伏安特性。
(2)劃分四個研究小組,每組六臺電腦。
【學生】
熟悉小組成員,選出小組長。
【設(shè)計說明】
小組合作。
(二)設(shè)計實驗
(1)方案設(shè)計
【教師】
導體的伏安特性曲線――用橫軸表示電壓U,縱軸表示電流I,畫出的I-U圖線叫做導體的伏安特性曲線。
注意解決三個問題:
①如何測量導體的電流、電壓?
②如何改變導體的電流、電壓?
③怎樣描繪導體的伏安特性曲線?
【學生】
分組討論:
①達到實驗?zāi)康乃璧膶嶒炂鞑模?/p>
②畫出實驗電路圖、概述實驗方案。
【設(shè)計說明】
①提高學生的實驗設(shè)計能力;
②利用學生在初中已經(jīng)學習過的電阻的測量、電壓的調(diào)節(jié)等電路的相關(guān)基礎(chǔ)知識。
(2)方案論證
【學生】
小組長說明實驗器材。
【教師】
展示實驗器材實物圖(圖1)。
【學生】
小組長投影實驗電路、簡述實驗方案。
【教師】
展示實驗電路(圖2)。
(3)方案改進
【教師】
在數(shù)字化時代,我們利用電壓傳感器、電流傳感器替代電壓表、電流表,利用“友高”數(shù)字化實驗系統(tǒng)替代手工記錄和坐標紙來完成此實驗探究(圖3)。
【學生】
閱讀《描繪導體伏安特性曲線》操作指南。
【設(shè)計說明】
采用傳感器和DIS,提高效率,完成傳統(tǒng)實驗器材不可能完成的任務(wù)。
(三)數(shù)據(jù)收集
(1)分組實驗
【學生】
分組實驗:1、2組10 Ω電阻;3、4組5 Ω電阻,同組成員相互協(xié)作。
【教師】
①指導學生打開軟件、實驗?zāi)0?、傳感器調(diào)零,按操作指南要求收集數(shù)據(jù)、保存實驗,暫不關(guān)閉等待分享實驗數(shù)據(jù)(圖4)。
②巡回指導。
④利用多媒體網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)了解各組實驗進度情況。
(2)成果分享
【教師】
通過廣播系統(tǒng)向全體同學展示4個小組的實驗結(jié)果。
【學生】
觀察、對比。
【設(shè)計說明】
采用兩組差異化的實驗器材,既提高了實驗效率,又使實驗具有了普遍性。而通過尋找兩組不同圖線的異同,又能自然總結(jié)出線性元件的概念。
(四)結(jié)論評估
【教師】
請分析兩圖線的異同。
【學生】
(1)兩圖線均為過原點的直線――線性元件。
(2)兩圖線的斜率不同――電阻值不相等。
探究環(huán)節(jié)二:線性元件與歐姆定律
(一)線性元件
【教師】
(1)金屬導體的伏安特性曲線是通過坐標原點的直線,具有這種伏安特性的元件稱為線性元件。
那么,線性元件有什么特點呢?
【學生】
觀察、思考后回答。
(2)通過同一線性元件的電流強度與加在導體兩端的電壓成正比。
【教師】
展示兩個電阻的伏安特性曲線(圖5)。
【學生】
觀察、思考后回答。
(3)電壓一定時,通過導體的電流強度與導體本身的電阻成反比。
【教師】
線性元件這兩大特點你聯(lián)想到哪條規(guī)律?
【學生】
齊答:歐姆定律。
【設(shè)計說明】
線性元件與歐姆定律兩知識點自然銜接。
(二)歐姆定律
【教師】
內(nèi)容:通過導體的電流強度跟加在導體兩端的電壓成正比,跟導體本身的電阻成反比。
適用范圍線性元件金屬導體電解液純電阻電路
【學生】
回顧、歸納。
【教師】
情感教育:介紹歐姆及其實驗裝置(圖6),闡述原創(chuàng)性實驗的開拓性及對科學發(fā)展的重大影響!
【學生】
好奇、興奮。
探究環(huán)節(jié)三:描繪二極管小燈泡伏安特性曲線
(一)提出問題
【教師】
下面我們分四小組、兩大組分別描繪二極管和小燈泡的伏安特性曲線。
【學生】
更換器材、連接電路(圖7)。
(二)數(shù)據(jù)收集
(1)分組實驗
【學生】
分組實驗:1、2組二極管;3、4組小燈泡,同組成員相互協(xié)作。
【教師】
①指導學生打開軟件、實驗?zāi)0濉鞲衅髡{(diào)零,按操作指南要求收集數(shù)據(jù)、保存實驗,暫不關(guān)閉等待分享實驗數(shù)據(jù)。
②巡回指導。
③利用多媒體網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)了解各組實驗進度情況。
(2)成果分享
【教師】
通過廣播系統(tǒng)向全體同學展示4個小組實驗結(jié)果。
【學生】
觀察、對比。
【設(shè)計說明】
采用兩組差異化的實驗器材,提高了實驗效率,而通過尋找兩組不同圖線的異同,又能自然總結(jié)出非線性元件的概念。
(三)結(jié)論評估
【教師】
請分析兩圖線的異同(圖8)。
【學生】
(1)兩圖線均為曲線――二極管為非線性元件。
(2)兩圖線的彎曲方向不同――二極管的電阻隨電壓升高而減??;鎢絲的電阻隨電壓升高而增大。
(四)知識點辨析
【教師】
鎢絲(小燈泡燈絲)屬于金屬導體,但其伏安特性曲線為何呈現(xiàn)曲線?(圖9)
【學生】
因為燈絲溫度變化范圍過大。
【教師】
動畫:手工繪制鎢絲伏安特性曲線。
可以看出:曲線起始端溫度變化很小,呈現(xiàn)線性。
探究環(huán)節(jié)四:非線性元件
(一)非線性元件的概念
【教師】
(1)氣態(tài)導體和二極管的伏安特性曲線不是直線,這種元件稱為非線性元件。
(2)對非線性元件,歐姆定律不適用。
(3)非線性元件的電阻除了由材料本身決定外,還與加在其兩端的電壓有關(guān)。
【學生】
觀察、思考。
【設(shè)計說明】
實驗與知識點自然銜接。
(二)非線性伏安曲線的理解與應(yīng)用
(1)跟蹤練習――非線性伏安曲線的理解
【教師】
①小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖10所示,P為圖線上一點,PN為圖線在P點的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線,則下列說法中正確的是( )
(2)拓展練習――非線性伏安曲線的應(yīng)用
【教師】
②一小燈泡的伏安特性曲線如圖11所示,將該燈泡與一個R=6 Ω的定值電阻串聯(lián),接入輸出電壓U=3 V的恒壓電源,如圖12所示,試求通過小燈泡的電流強度。
【學生】
解析:在小燈泡的伏安特性曲線中做出U=3-6I 的圖線(圖13)。
從兩圖線的交點求出通過小燈泡的電流強度為I = 0.22 A。
【設(shè)計說明】
拓展學生解題思路,增強學生圖線法解決問題的意識!
課堂小結(jié)
【教師】
引導學生回顧、歸納總結(jié)。
知識小結(jié):線性元件、歐姆定律、非線性元件。
方法小結(jié):實驗探究、圖線法、數(shù)字化。
【設(shè)計說明】
比知識更重要的是方法!
作業(yè)布置
【教師】
(1)課本P48頁2、3、4題。
(2)請你設(shè)計一套描繪二極管完整伏安特性曲線(含正、反向電壓)的方案。
(3)網(wǎng)上查閱歐姆定律的發(fā)現(xiàn)歷程。
【設(shè)計說明】
三道作業(yè)分別對應(yīng)“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀”三維目標。
參考文獻:
[1]張金權(quán).DIS數(shù)字實驗系統(tǒng)與物理探究教學整合的策略[J].物理教學探討,2013,(11):56.
篇6
表2填0.15安和15歐。根據(jù):在電壓不變的情況下,導體中的電流跟導體的電阻成反比。
2.進行新課
(1)歐姆定律
由實驗我們已知道了在電阻一定時,導體中的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,在電壓不變的情況下,導體中的電流跟導體的電阻成反比。把以上實驗結(jié)果綜合起來得出結(jié)論,即歐姆定律。
板書:〈第二節(jié)歐姆定律
1.內(nèi)容:導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。〉
歐姆定律是德國物理學家歐姆在19世紀初期(1827年)經(jīng)過大量實驗得出的一條關(guān)于電路的重要定律。
歐姆定律的公式:如果用U表示加在導體兩端的電壓,R表示這段導體的電阻,I表示這段導體中的電流,那么,歐姆定律可以寫成如下公式:
I=U/R。
公式中I、U、R的單位分別是安、伏和歐。
公式的物理意義:當導體的電阻R一定時,導體兩端的電壓增加幾倍,通過這段導體的電流就增加幾倍。這反映導體的電阻一定時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比例關(guān)系(I∝U)。當電壓一定時,導體的電阻增加到原來的幾倍,則導體中的電流就減小為原來的幾分之一。反映了電壓一定時,導體中的電流跟導體的電阻成反比例的關(guān)系(I∝U/R)。公式I=U/R完整地表達了歐姆定律的內(nèi)容。
板書:<2.公式:I=U/R
I-電流(安)U-電壓(伏)R-電阻(歐)>
有關(guān)歐姆定律的幾點說明:
①歐姆定律中的電流、電壓和電阻這三個量是對同一段導體而言的。
②對于一段電路,只要知道I、U和R三個物理量中的兩個,就可以應(yīng)用歐姆定律求出另一個。
③使用公式進行計算時,各物理量要用所要求的單位。
(2)應(yīng)用歐姆定律計算有關(guān)電流、電壓和電阻的簡單問題。
例題1:課本中的例題1。(使用投影片)
學生讀題,根據(jù)題意教師板演,畫好電路圖(如課本中的圖8-2)。說明某導體兩端所加電壓的圖示法。在圖上標明已知量的符號、數(shù)值和未知量的符號。
解題過程要求寫好已知、求、解和答。解題過程寫出根據(jù)公式,然后代入數(shù)值,要有單位,最后得出結(jié)果。
板書:〈例題1:
已知:R=807歐,U=220伏。
求:I。
解:根據(jù)歐姆定律
I=U/R=220伏/807歐=0.27安。
答:通過這盞電燈的電流約為0.27安?!?/p>
例題2:課本中例題2。(使用投影片)
板書:〈例題2〉
要求學生在筆記本上按例題1的要求解答。由一位同學到黑板上進行板演。
學生板演完畢,組織全體學生討論、分析正誤。教師小結(jié)。
①電路圖及解題過程是否符合規(guī)范要求。
②答題敘述要完整。本題答:要使小燈泡正常發(fā)光,在它兩端應(yīng)加2.8伏的電壓。
③解釋U=IR的意義:導體兩端的電壓在數(shù)值上等于通過導體的電流跟導體電阻的乘積。不能認為"電壓跟電流成正比,跟電阻成反比。"因為這樣表述顛倒了因果關(guān)系也不符合物理事實。
例題3:課本中的例題3。(使用投影片)
板書:〈例題3〉
解題方法同例題2。學生板演完畢,組織學生討論、分析正誤。教師小結(jié)。
①解釋R=U/I的物理意義:對同一段導體來說,由于導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,所以i的比值是一定的。對于不同的導體,其比值一般不同。U和I的比值反映了導體電阻的大小。導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì),它的大小決定于材料、長度和橫截面積,還跟溫度有關(guān)。不能認為R=U/I表示導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比,跟導體中的電流成反比。由于電阻是導體本身的一種性質(zhì),所以某導體兩端的電壓是零時,導體中的電流也等于零,而這個導體的電阻值是不變的。
②通過例題3的解答,介紹用伏安法測電阻的原理和方法。
板書:(書寫于例題3解后)
〈用電壓表和電流表測電阻的方法叫做伏安法?!?/p>
3.小結(jié)
(1)簡述歐姆定律的內(nèi)容、公式及公式中各物理量的單位。
什么叫伏安法測電阻?原理是什么?
(2)討論:通過課本中本節(jié)的"想想議議",使學生知道:
①電流表的電阻很小(有的只有零點幾歐),因此實驗中絕對不允許直接把電流表按到電源的兩極上。否則,通過電流表的電流過大,有燒毀電流表的危險。
②電壓表的電阻很大(約幾千歐),把電壓表直接連在電源的兩極上測電壓時,由于通過電壓表的電流很小,一般不會燒毀電壓表。
4.布置作業(yè)
課本本節(jié)后的練習1、4。
(四)說明:通過例題,要領(lǐng)會培養(yǎng)學生在審題基礎(chǔ)上畫好電路圖,按規(guī)范化要求解題。
第四節(jié)電阻的串聯(lián)
(一)教學目的
1.通過實驗和推導使學生理解串聯(lián)電路的等效電阻和計算公式。
2.復(fù)習鞏固串聯(lián)電路電流和電壓的特點。
3.會利用串聯(lián)電路特點的知識,解答和計算簡單的電路問題。
(二)教具
學生實驗:每組配備干電池三節(jié),電流表、電壓表、滑動變阻器和開關(guān)各一只,定值電阻(2歐、4歐、5歐各一只)三個,導線若干。
(三)教學過程
1.引入新課
(1)閱讀本節(jié)課文前的問號中提出的問題,由此引出本節(jié)學習的內(nèi)容。
板書:〈第四節(jié)電阻的串聯(lián)〉
(2)問:什么叫串聯(lián)電路?畫出兩個定值電阻串聯(lián)的電路圖。(同學回答略,板演電路圖參見課本圖8-7)
(3)問:串聯(lián)電路電流的特點是什么?舉例說明。
學生回答,教師小結(jié),在板演電路圖上標出I1、I2和I。
板書:〈1.串聯(lián)電路中各處的電流相等。I1=I2=I?!?/p>
(4)問:串聯(lián)電路的總電壓(U)與分電壓(U1、U2)的關(guān)系是什么?舉例說明。
學生回答,教師小結(jié),在板演電路圖上標出U1、U2和U。
板書:〈2.串聯(lián)電路兩端的電壓等于各部分電路兩端電壓之和。U=U1+U2。〉
(5)幾個已知阻值的電阻串聯(lián)后,總電阻和各電阻之間有什么關(guān)系?這是本節(jié)課學習的主要內(nèi)容。
2.進行新課
(1)實驗:測R1和R2(R3)串聯(lián)的總電阻。
問:實驗的方法和原理是什么?
答:用伏安法測電阻。只要用電壓表測出R1和R2串聯(lián)電阻兩端的總電壓放用電流表測出通過串聯(lián)電阻的電流,就可以根據(jù)歐姆定律逄出R1和R2串聯(lián)后的總電阻。
要求學生設(shè)計一個測兩個定值電阻(R1=2歐、R2=4歐)串聯(lián)總電阻的實驗電路。如課本圖8-5所示。
進行實驗:
①按伏安法測電阻的要求進行實驗。
②測出R1(2歐)和R2(4歐)串聯(lián)后的總電阻R。
③將R1和R3串聯(lián),測出串聯(lián)后的總電阻R′。將實驗結(jié)果填在課文中的結(jié)論處。
討論實驗數(shù)據(jù),得出:R=R1+R2,R′=R1+R3。實驗表明:串聯(lián)電路的總電阻,等于各串聯(lián)電阻之和。
(2)理論推導串聯(lián)電路總電阻計算公式。
上述實驗結(jié)論也可以利用歐姆定律和串聯(lián)電路的特點,從理論上推導得出。
結(jié)合R1、R2的串聯(lián)電路圖(課本圖8-6)講解。
板書:〈設(shè):串聯(lián)電阻的阻值為R1、R2,串聯(lián)后的總電阻為R。
由于U=U1+U2,
因此IR=I1R1+I2R2,
因為串聯(lián)電路中各處電流相等,I=I1=I2
所以R=R1+R2?!?/p>
請學生敘述R=R1+R2的物理意義。
解答本節(jié)課文前問號中提出的問題。
指出:把幾個導體串聯(lián)起來,相當于增加了導體的長度,所以總電阻比任何一個導體的電阻都大,總電阻也叫串聯(lián)電路的等效電阻。
板書:〈3.串聯(lián)電路的總電阻,等于各串聯(lián)電阻之和。R=R1+R2?!?/p>
口頭練習:
①把20歐的電阻R1和15歐的電阻R2串聯(lián)起來,串聯(lián)后的總電阻R是多大?(答:35歐)
②兩只電阻串聯(lián)后的總電阻是1千歐,已知其中一只電阻阻值是700歐,另一只電阻是多少歐?(答:300歐。)
(3)練習
例題1:
出示課本中的例題1投影幻燈片(或小黑板)。學生讀題并根據(jù)題意畫出電路圖(如課本圖8-7)。標出已知量的符號和數(shù)值以及未知量的符號。請一名學生板演,教師講評。
討論解題思路,鼓勵學生積極回答。
小結(jié):注意審題,弄清已知和所求。明確電路特點,利用歐姆定律和串聯(lián)電路的特點求解。本題R1、R2串聯(lián),所以I=I1=I2。因U1、U2不知,故不能求出I1或I2。但串聯(lián)電路的總電壓知道,總電阻R可由R1+R2求出,根據(jù)歐姆定律I=U/R可求出電流I。
板書:〈例題1:
已知:U=6伏,R1=5歐,R2=15歐。
求:I。
解:R1和R2串聯(lián),
R=R1+R2=5歐+15歐=20歐。
電路中電流:I=U/R=6伏/20歐≈0.3安。
答:這個串聯(lián)電路中的電流是0.3安?!?/p>
例題2:
出示課本中例題2的投影片,學生讀題,畫電路圖(要求同例題1)。
討論解題思路,鼓勵學生積極參與。
①問:此題中要使小燈泡正常發(fā)光,串聯(lián)一個適當電阻的意義是什么?
答:小燈泡正常發(fā)光的電壓是2.5伏,如果將其直接連到6伏的電源上,小燈泡中電流過大,燈絲將被燒毀。給小燈泡串聯(lián)一個適當電阻R2,由于串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電路電壓之和,即U=U1+U2。串聯(lián)的電阻R2可分去一部分電壓。R2阻值只要選取合適,就可使小燈泡兩端的電壓為2.5伏,正常發(fā)光。
②串聯(lián)的電阻R2,其阻值如何計算?
教師引導,學生敘述,分步板書(參見課本例題2的解)。
本題另解:
板書:〈R1和R2串聯(lián),由于:I1=I2,
所以根據(jù)歐姆定律得:U1/R1=U2/R2,
整理為U1/U2=R1/R2?!?/p>
3.小結(jié)
串聯(lián)電路中電流、電壓和電阻的特點。
4.布置作業(yè)
本節(jié)后的練習:1、2、3。
(四)說明
1.本節(jié)測串聯(lián)電路總電阻的實驗,由于學生已學習了伏安法測電阻的知識,一般掌握較好,故實驗前有關(guān)要求的敘述可從簡。但在實驗中教師要加強巡回指導。
2.從實驗測出串聯(lián)電阻的總電阻和運用歐姆定律推導出的結(jié)果一致。在此應(yīng)強調(diào)實踐和理論的統(tǒng)一。在推導串聯(lián)電阻總電阻公式時,應(yīng)注意培養(yǎng)學生的分析、推理能力。
3.解答簡單的串聯(lián)電路計算問題時要著重在解題思路及良好的解題習慣的培養(yǎng)上下功夫。
第五節(jié)電阻的并聯(lián)
(一)教學目的
1.使學生知道幾個電阻并聯(lián)后的總電阻比其中任何一個電阻的阻值都小。
2.復(fù)習鞏固并聯(lián)電路電流、電壓的特點。
3.會利用并聯(lián)電路的特點,解答和計算簡單的電路問題。
(二)教具
每組配備干電池二節(jié),電壓表、電流表、滑動變阻器和開關(guān)各一只,定值電阻2只(5歐和10歐各一只),導線若干條。
(三)教學過程
1.復(fù)習
問:請你說出串聯(lián)電路電流、電壓和電阻的特點。(答略)
問:請解答課本本章習題中的第1題。
答:從課本第七章第一節(jié)末所列的數(shù)據(jù)表可以知道,在長短、粗細相等條件下,鎳鉻合金線的電阻比銅導線的電阻大;根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知,通過銅導線和鎳鉻合金中的電流一樣大;根據(jù)歐姆定律得U=IR,可得出鎳鉻合金導線兩端的電壓大于銅導線兩端的電壓。
問:請解本章習題中的第6題。(請一名學生板演,其他學生自做,然后教師講評。在講評中要引導學生在審題的基礎(chǔ)上畫好電路圖,按規(guī)范化要求求解。)
2.引入新課
(1)請學生閱讀本節(jié)課文前問號中所提出的問題,由此提出本節(jié)學習的內(nèi)容。
板書:〈第五節(jié)電阻的并聯(lián)〉
(2)問:并聯(lián)電路中電流的特點是什么?舉例說明。
學生回答,教師小結(jié)。
板書:〈1.并聯(lián)電路的總電流等于各支路中電流之和。即:I=I1+I2?!?/p>
(4)問:并聯(lián)電路電壓的特點是什么?舉例說明。
學生回答,教師小結(jié)。
板書:〈2.并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等。〉
(5)幾個已知阻值的電阻并聯(lián)后的總電阻跟各個電阻之間有什么關(guān)系呢?這就是本節(jié)將學習的知識。
3.進行新課
(1)實驗:
明確如何測R1=5歐和R2=10歐并聯(lián)后的總電阻,然后用伏安法測出R1、R2并聯(lián)后的總電阻R,并將這個阻值與R1、R2進行比較。
學生實驗,教師指導。實驗完畢,整理好儀器。
報告實驗結(jié)果,討論實驗結(jié)論:實驗表明,幾個電阻并聯(lián)后的總電阻比其中任何一個電阻都小。
板書:〈3.幾個電阻并聯(lián)后的總電阻比其中任何一個電阻都小?!?/p>
問:10歐和1歐的兩個電阻并聯(lián)的電阻小于多少歐?(答:小于1歐。)
(2)推導并聯(lián)電路總電阻跟各并聯(lián)電阻的定量關(guān)系。(以下內(nèi)容教師邊講邊板書)
板書:〈設(shè):支路電阻分別是R1、R2;R1、R2并聯(lián)的總電阻是R。
根據(jù)歐姆定律:I1=U1/R1,I2=U2/R2,I=U/R,
由于:I=I1+I2,
因此:U/R=U1/R1+U2/R2。
又因為并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,即:U=U1=U2,
可得:1/R=1/R1+1/R2。
表明:并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù),等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和。〉
練習:計算本節(jié)實驗中的兩個電阻(R1=5歐,R2=10歐)并聯(lián)后的總電阻。
學生演練,一名學生板演,教師講評,指出理論計算與實驗結(jié)果一致。
幾個電阻并聯(lián)起來,總電阻比任何一個電阻都小,這是因為把導體并聯(lián)起來,相當于增加了導體橫截面積。
(3)練習
例題1:請學生回答本節(jié)課文前問號中提出的問題。(回答略)
簡介:當n個相同阻值的電阻并聯(lián)時總電阻的計算式:R=R''''/n。例題1中:R′=10千歐,n=2,所以:R=10千歐/2=5千歐。
例題2.在圖8-1所示電路中,電源的電壓是36伏,燈泡L1的電阻是20歐,L2的電阻是60歐,求兩個燈泡同時工作時,電路的總電阻和干路里的電流。(出示投影幻燈片或小黑板)
學生讀題,討論此題解法,教師板書:
認請此題中燈泡L1和L2是并聯(lián)的。(解答電路問題,首先要認清電路的連接情況)。在電路圖中標明已知量的符號和數(shù)值以及未知量的符號。解題要寫出已知、求、解和答。
(過程略)
問:串聯(lián)電路有分壓作用,且U1/U2=R1/R2。在并聯(lián)電路,全國公務(wù)員共同天地中,干路中電流在分流點分成兩部分,電流的分配跟電阻的關(guān)系是什么?此題中,L1、L2中電流之比是多少?
答:(略)
板書:〈在并聯(lián)電路中,電流的分配跟電阻成反比,即:I1/I2=R2/R1?!?/p>
4.小結(jié)
并聯(lián)電跟中電流、電壓、電阻的特點。
幾個電阻并聯(lián)起來,總電阻比任何一個電阻都小。
5.布置作業(yè)
課本本節(jié)末練習1、2;本章末習題9、10。
參看課本本章的"學到了什么?,根據(jù)知識結(jié)構(gòu)圖寫出方框內(nèi)的知識內(nèi)容。
(四)說明
篇7
摘要:導學案教學引起許多中學效仿,但實際中真正該如何實施,各地根據(jù)學生的學情有所不同。本文以《閉合電路的動態(tài)分析》為例,闡述筆者在高二物理學科的導學案教學方式。
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關(guān)鍵詞:導學案教學;閉合電路的動態(tài)分析;高二物理
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2014)2(S)-0031-3
閉合電路的動態(tài)分析,所用到的知識包括閉合電路的歐姆定律,部分電路的歐姆定律以及串、并聯(lián)電路的特點。這類問題所用知識點較多,邏輯思維嚴密,是考察學生邏輯思維能力常用的一類習題,也是高考的重難點。講授的時間,一般放在高二上學期恒定電流中閉合電路的歐姆定律之后,可作為一個小專題來講。
篇8
關(guān)鍵詞: 電路 電阻 閉合電路歐姆定律 綜合應(yīng)用能力
在中學電學知識中,電路問題是其中的核心內(nèi)容之一。準確把握電路問題的處理方法,既是強化恒定電流復(fù)習的關(guān)鍵所在,又是提高電學知識綜合應(yīng)用能力的重要途徑。本文就十大電路的分析方法作探討。
1.有線性電阻的電路
線性電阻是指電阻阻值不隨通過它的電流變化而變化的用電器。求解由線性電阻組成的電路問題,關(guān)鍵是弄清線性電阻的串、并聯(lián)情況,注意有效進行電路等效簡化,靈活應(yīng)用閉合電路的歐姆定律和串并聯(lián)電路的特點。
2.有非線性電阻的電路
非線性電阻是指電阻阻值不穩(wěn)定,隨著通過的電流的變化而變化的用電器,如“小燈泡”、“半導體二極管”等。求解含有非線性電阻的電路問題,關(guān)鍵是確定非線性電阻兩端的電壓和通過的電流大小的實際值。一般方法是作出非線性電阻的伏安特性曲線和除了非線性電阻外其余部分電路的伏安特性曲線,兩條曲線的交點即為非線性電阻兩端的實際電壓U和通過的電流I。
3.動態(tài)電路
動態(tài)電路是指電路中因某個電阻阻值的變化、或者電路中開關(guān)的閉合與斷開等因素,引起電路中電流、電壓的變化的電路。求解此類問題的基本思路:從引起阻值變化的這部分電路入手,由電阻的串、并聯(lián)特點判斷總電阻R的變化情況,再由閉合電路的歐姆定律判斷I和U的變化情況,最后由部分電路歐姆定律確定各部分電路的相關(guān)物理量的變化情況。
4.有電動機的電路
電動機是非純電阻性用電器,它消耗的電能,一部分轉(zhuǎn)化為機械能,另一部分轉(zhuǎn)化為熱能。在高中階段,含有電動機的電路,歐姆定律不適用,一般選用能量守恒定律解題。
5.有電容器的電路
在恒定電路中,當電容器處于充電、放電狀態(tài)時,電路處于不穩(wěn)定狀態(tài)。當電容器充、放電結(jié)束后,電路趨于穩(wěn)定,此時,電容器相當于一個電阻無窮大的電路元件,與電容器串聯(lián)的電路處于斷路狀態(tài)。求解含有電容器的電路問題,關(guān)鍵在于弄清電路結(jié)構(gòu),準確確定電容器兩極板間的電壓,有時還要分析電容器兩極板極性的變化。
6.有故障的電路
電路故障主要有斷路和短路兩種。有故障的電路分析方法有電表檢測法和假設(shè)分析法。
電表檢測法一般使用電壓表檢測:(1)斷路故障檢測法。先用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓,再依次與某電路(或某用電器)并聯(lián);當電壓表指針偏轉(zhuǎn)時,則這部分電路(或該用電器)發(fā)生斷路。(2)短路故障檢測法。先用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓,再依次與某電路(或某用電器)并聯(lián);當電壓表示數(shù)為零時,則這部分電路(或該用電器)發(fā)生短路。
假設(shè)分析法。通過對某電路(或某用電器)假設(shè)發(fā)生斷路或短路故障,依據(jù)電路知識,結(jié)合電路結(jié)構(gòu),分析和判斷可能出現(xiàn)的情況,對照題設(shè)條件確定可能發(fā)生的故障。
7.與電磁感應(yīng)相聯(lián)系的電路
在磁場中做切割磁感線運動的導體或磁通量發(fā)生變化的回路會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,將這部分導體或回路等效為電源,再與其他的電阻構(gòu)成閉合電路,即為與電磁感應(yīng)相聯(lián)系的電路。求解這類與電磁感應(yīng)相聯(lián)系的電路問題,關(guān)鍵要明確哪部分是等效電源,明確電路的連接情況,然后熟練應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律等規(guī)律求解。
8.與電場相聯(lián)系的電路
與電場相聯(lián)系的電路一般通過電路中接平行板電容器、帶電的電容器會產(chǎn)生電場、帶電粒子在電場中運動等聯(lián)系起來。求解這類問題的關(guān)鍵是弄清電容器兩端的電壓與電路中哪部分電路或哪個電阻兩端的電壓相等,再注意熟練應(yīng)用閉合電路的歐姆定律和動力學規(guī)律。
9.與磁場相聯(lián)系的電路
與磁場相聯(lián)系的電路一般涉及平行板電容器,通過在平行板電容器中加上磁場,從而將磁場與電路聯(lián)系起來。求解這類問題的關(guān)鍵是弄清帶電粒子在電容器內(nèi)的磁場和電場中的運動情況,弄清電容器兩端的電壓與哪部分電路兩端的電壓相等,再靈活選用有關(guān)電路、電場和磁場的知識求解。
10.與光電效應(yīng)相聯(lián)系的電路
篇9
1 結(jié)合專業(yè)實際特點利用以下手段促進課程改革
1.1 貼近生活。各種家用電器的大量使用,為物理教學提供了豐富的感性材料。如電壓、電流、電磁爐等,學生在日常生活中,觀察和接觸的電現(xiàn)象和應(yīng)用電的知識的事例,恰當?shù)乩脤W生已有的感性認識及生活經(jīng)驗,通過舉例引導學生提取儲存在頭腦中的印象。教師在課堂上應(yīng)密切聯(lián)系生活實際,注意身邊的科學,如學生普遍對現(xiàn)代電子信息技術(shù)比較感興趣,教師可以針對這一問題,有意識地講述物理知識在電子信息技術(shù)中的重要作用等。以日常生活中的電學概念教學,可以增加學生學習的主動性。
1.2 注重實驗。物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學科,物理規(guī)律和理論是以實驗為基礎(chǔ)并驗正的。在物理學里,某些性質(zhì)不同的物理現(xiàn)象都是要通過實驗來驗證的,運用演示實驗或?qū)W生親自做實驗來獲得感性認識,容易更好的集中學生的注意力,培養(yǎng)學生的觀察力,激發(fā)學生的學習興趣。新穎的實驗往往更能吸引學生注意,恰當?shù)貙⒔滩闹械膶嶒灱右园l(fā)展、變化,可以增加學生的好奇心和求知欲。采用演示教學法,在整個教學過程中,教師邊演示、邊提問、邊解答,學生邊觀察,邊考慮問題,把抽象的理論變得具體、生動。使學生在愉悅的教學環(huán)境中,深深感受到學習的趣味性和有用性。
1.3 利用多媒體課件模擬演示。物理概念和原理是比較抽象的,有些現(xiàn)象在傳統(tǒng)的實驗中也是無法展示的,所以僅靠形象、表象和想象對初學者來說是不容易理解和掌握的。但是,利用多媒體課件可以較好地解決這一難點。例如“電流”概念比較抽象,可以利用多媒體模擬電路中電流的流動,看到正電荷從正極向負極運動,這樣將電流轉(zhuǎn)換成電荷的流動,讓本來看不見的電流變成動態(tài)的畫面,將課本中不動的圖形變?yōu)殡姾刹粩嗔鲃拥膭赢?。遵循學生的思維由淺入深、由表及里,從具體到抽象,由現(xiàn)象到本質(zhì)的循序漸進的思維過程,可以比較容易地解決這一教學難點。加深學生對電流的感觀認識,從而為建立電流概念打下基礎(chǔ)。
1.4 在公式分析。講解公式時,注重公式推理、得出過程,注重公式的使用條件,主要學習公式的如何使用。這是物理式正確使用的前提,前期學不好,后期無法正確應(yīng)用。中職學生在初中物理中已學過的部分電路歐姆定律,它只適用于電路中某個導體或某一部分電路的電壓、電流和電阻三者之間的關(guān)系?!峨姽せA(chǔ)》中引入了全電路歐姆定律新知識,進一步完善電路中內(nèi)、外電路的電流、電壓(電動勢)和電阻間的關(guān)系,使知識由“部分電路”向“全電路”深化和發(fā)展。教學中可以充分利用部分電路歐姆定律的概念和相關(guān)知識,引入全電路歐姆定律的概念。如在課本電路中,將全電路分解為外電路和內(nèi)電路兩部分,在外電路中,根據(jù)部分電路歐姆定律可知負載R兩端的電壓降為:U=IR.在內(nèi)電路中,電源電動勢E與內(nèi)阻r的電壓降Ur和電源端電壓的關(guān)系是:U=E-Ir。在全電路中,負載兩端電壓U與電源端電壓U相等,且內(nèi)外電路電流相等,則可得:I=E/R+r即為全電路歐姆定律。通過實例的講解,注意強調(diào)部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律兩種概念的共同點、不同點以及相互聯(lián)系,使學生對新知識能進一步理解和掌握。
2 提高基礎(chǔ)學力,促進科學素養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展
學力,是指通過學習獲得的能力。物理教育在提高學生科學素養(yǎng)的同時,還要提高學生的學力水平,并使更多的學生對物理產(chǎn)生興趣。學力是教育的內(nèi)核,是學校課程設(shè)計的前提。任何一門學科教學的目標大體有四個組成部分:①知識、理解;②技能;③思考力、判斷力;④關(guān)系、動機、態(tài)度。前兩部分為顯性學力,后兩部分為隱形學力。就猶如浮在水面上的冰山,浮出水面的僅僅只是冰山一角,而更多的、隱匿在水面下的才是支撐浮出水面部分的基礎(chǔ),四部分做為一個整體反映了一種學力觀。
3 結(jié)合學生、學?;?qū)I(yè)的特定環(huán)境和特點,開展適合專業(yè)特點和學生實際的校本課程開發(fā),是培養(yǎng)學生專業(yè)素養(yǎng)的必要補充
篇10
(一)知識目標
1、知道電動勢的定義.
2、理解閉合電路歐姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意義,并能熟練地用來解決有關(guān)的電路問題.
3、知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓,電源的電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和.
4、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關(guān)問題.
5、理解閉合電路的功率表達式.
6、理解閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情況.
(二)能力目標
1、培養(yǎng)學生分析解決問題能力,會用閉合電路歐姆定律分析外電壓隨外電阻變化的規(guī)律
2、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關(guān)問題.
3、通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律,培養(yǎng)學生用多種方式分析問題能力.
(三)情感目標
1、通過外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹立學生普遍聯(lián)系觀點
2、通過分析外電壓變化原因,了解內(nèi)因與外因關(guān)系
3、通過對閉合電路的分析計算,培養(yǎng)學生能量守恒思想
4、知道用能量的觀點說明電動勢的意義
教學建議
1、電源電動勢的概念在高中是個難點,是掌握閉合電路歐姆定律的關(guān)鍵和基礎(chǔ),在處理電動勢的概念時,可以根據(jù)教材,采用不同的講法.從理論上分析電源中非靜電力做功從電源的負極將正電荷運送到正極,克服電場力做功,非靜電力搬運電荷在兩極之間產(chǎn)生電勢差的大小,反映了電源做功的本領(lǐng),由此引出電動勢的概念;也可以按本書采取討論閉合電路中電勢升降的方法,給出電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和的結(jié)論.教學中不要求論證這個結(jié)論.教材中給出一個比喻(兒童滑梯),幫助學生接受這個結(jié)論.
需要強調(diào)的是電源的電動勢反映的電源做功的能力,它與外電路無關(guān),是由電源本生的特性決定的.
電動勢是標量,沒有方向,這要給學生說明,如果學生程度較好,可以向?qū)W生說明,做為電源,由正負極之分,在電源內(nèi)部,電流從負極流向正極,為了說明問題方便,也給電動勢一個方向,人們規(guī)定電源電動勢的方向為內(nèi)電路的電流方向,即從負極指向正極.
2、路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系,是一個難點.希望作好演示實驗,使學生有明確的感性認識,然后用公式加以解釋.路端電壓與電流的關(guān)系圖線,可以直觀地表示出路端電壓與電流的關(guān)系,務(wù)必使學生熟悉這個圖線.
學生應(yīng)該知道,斷路時的路端電壓等于電源的電動勢.因此,用電壓表測出斷路時的路端電壓就可以得到電源的電動勢.在考慮電壓表的內(nèi)阻時,希望通過第五節(jié)的“思考與討論”,讓學生自己解決這個問題.
3、最后講述閉合電路中的功率,得出公式,.要從能量轉(zhuǎn)化的觀點說明,公式左方的表示單位時間內(nèi)電源提供的電能.理解了這一點,就容易理解上式的意義:電源提供的電能,一部分消耗在內(nèi)阻上,其余部分輸出到外電路中.
教學設(shè)計方案
閉合電路的歐姆定律
一、教學目標
1、在物理知識方面的要求:
(1)鞏固產(chǎn)生恒定電流的條件;
(2)知道電動勢是表征電源特性的物理量,它在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.
(3)明確在閉合回路中電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和.
(4)掌握閉合電路的歐姆定律,理解各物理量及公式的物理意義
(5)掌握路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律.
2、在物理方法上的要求:
(1)通過電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和的教學,使學生學會運用實驗探索物理規(guī)律的方法.
(2)從能量和能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動勢的物理意義.
(3)通過對路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律的討論培養(yǎng)學生的推理能力.
(4)通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律,培養(yǎng)學生用多種方式分析
二、重點、難點分析
1、重點:
(1)電動勢是表示電源特性的物理量
(2)閉合電路歐姆定律的內(nèi)容;
(3)應(yīng)用定律討論路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律.
2、難點:
(1)閉合回路中電源電動勢等于電路上內(nèi)、外電壓之和.
(2)短路、斷路特征
(3)應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流強度隨外電阻變化的關(guān)系
三、教學過程設(shè)計
引入新課:
教師:同學們都知道,電荷的定向移動形成電流.那么,導體中形成電流的條件是什么呢?(學生答:導體兩端有電勢差.)
演示:將小燈泡接在充滿電的電容器兩端,會看到什么現(xiàn)象?(小燈泡閃亮一下就熄滅.)為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?
分析:當電容器充完電后,其上下兩極板分別帶上正負電荷,如圖1所示,兩板間形成電勢差.當用導線把小燈泡和電容器兩極板連通后,電子就在電場力的作用下通過導線產(chǎn)生定向移動而形成電流,但這是一瞬間的電流.因為兩極板上正負電荷逐漸中和而減少,兩極板間電勢差也逐漸減少為零,所以電流減小為零,因此只有電場力的作用是不能形成持續(xù)電流的.
教師:為了形成持續(xù)的電源,必須有一種本質(zhì)上完全不同于靜電性的力,能夠不斷地分離正負電荷來補充兩極板上減少的電荷.這才能使兩極板保持恒定的電勢差,從而在導線中維持恒定的電流,能夠提供這種非靜電力的裝置叫電源.電源在維持恒定電流時,電源中的非靜電力將不斷做功,從而把已經(jīng)流到低電勢處的正電荷不斷地送回到高電勢處.使它的電勢能增加.
板書:1、電源:電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.它并不創(chuàng)造能量,也不創(chuàng)造電荷.例如:干電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能,發(fā)電機是把機械能、核能等轉(zhuǎn)化為電能的裝置.
教師:電源能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,并且能夠提供恒定的電壓,那么不同的電源,兩極間的電壓相同嗎?展示各種干電池(1號、2號、5號、7號),請幾個同學觀察電池上面寫的規(guī)格,發(fā)現(xiàn)盡管電池的型號不同,但是都標有“1.5V”字樣.我們把示教電壓表直接接在干電池的兩端進行測量,發(fā)現(xiàn)結(jié)果確實是1.5V.講臺上還擺放有手搖發(fā)電機、蓄電池、紐扣電池,它們兩端的電壓是否也是1.5V呢?(學生回答:不是)那么如何知道它們兩端的電壓呢?(學生:用電壓表直接測量)·
結(jié)論:電源兩極間的電壓完全由電源本身的性質(zhì)(如材料、工作方式等)決定,同種電池用電壓表測量其兩極間的電壓是相同的,不同種類的電池用電壓表測量其兩極間的電壓是不同的.為了表示電源本身的這種特性,物理學中引入了電動勢的概念.
板書:2、電源電動勢
教師:從上面的演示和分析可知,電源的電動勢在數(shù)值上等于電源未接入電路時兩極間的電壓.
板書:電源的電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時其兩極間的電壓.
例如,各種型號的干電池的電動勢都是1.5V.那么把一節(jié)1號電池接入電路中,它兩極間的電壓是否還是1.5V呢?用示教板演示
,電路如圖所示,結(jié)論:開關(guān)閉合前,電壓表示數(shù)是1.5V,開關(guān)閉合后,電壓表示數(shù)變?yōu)?.4V.實驗表明,電路中有了電流后,電源兩極間的電壓減少了.
教師:上面的實驗中,開關(guān)閉合后,電源兩極間的電壓降為1.4V,那么減少的電壓哪去了呢?用投影儀展示實驗電路,介紹閉合電路可分為內(nèi)、外電路兩部分,電源內(nèi)部的叫內(nèi)電路,電源外部的叫外電路.接在電源外電路兩端的電壓表測得的電壓叫外電壓.在電源內(nèi)部電極附近的探針A、B上連接的電壓表測得的電壓叫內(nèi)電壓.我們現(xiàn)在就通過實驗來研究閉合電路中電動勢和內(nèi)、外電壓之間的關(guān)系.
板書:3、內(nèi)電壓和外電壓
教師:向?qū)W生介紹實驗裝置及電路連接方法,重點說明內(nèi)電壓的測量.實驗中接通電鍵,移動滑動變阻器的滑動頭使其阻值減小,由兩個電壓表讀出若干組內(nèi)、外電壓和的值.再斷開電鍵,由電壓表測出電動勢.分析實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢?
學生:在誤差許可的范圍內(nèi),內(nèi)、外電壓之和等于電源電動勢.
板書:在閉合電路中,電源的電動勢等于內(nèi)、外電壓之和,即.
下面我們來分析在整個電路中電壓、電流、電阻之間的關(guān)系.
教師:我們來做一個實驗,電路圖如圖所示
觀察電鍵S先后接通1和2時小燈泡的亮度.
結(jié)論:把開關(guān)撥到2后,發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度比剛才接3V的電源時還稍暗些.怎么解釋這個實驗現(xiàn)象呢?這就要用到我們將要學習的內(nèi)容——閉合電路的歐姆定律.
板書:閉合電路的歐姆定律
教師:在圖1所示電路圖中,設(shè)電流為,根據(jù)歐姆定律,,,那么,電流強度,這就是閉合電路的歐姆定律.
板書:4、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容:閉合電路中的電流強度和電源電動勢成正比,和電路的內(nèi)外電阻之和成反比.表達式為.
同學們從這個表達式可以看出,在電源恒定時,電路中的電流強度隨電路的外電阻變化而變化;當外電路中的電阻是定值電阻時,電路中的電流強度和電源有關(guān).
教師:同學們能否用閉合電路的歐姆定律來解釋上一個實驗現(xiàn)象呢?
學生:9V的電源如果內(nèi)電阻很大,由閉合電路的歐姆定律可知,用它做電源,電路中的電流I可能較小;而電動勢3V的電源內(nèi)阻如果很小,電路中的電流可能比大,用這兩個電源分別給相同的小燈泡供電,燈泡的亮度取決于,那么就出現(xiàn)了剛才的實驗現(xiàn)象了.
教師:很好.一般電源的電動勢和內(nèi)電阻在短時間內(nèi)可以認為是不變的.那么外電阻的變化,就會引起電路中電流的變化,繼而引起路端電壓、輸出功率、電源效率等的變化.
幾個重要推論
(1)路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律
板書:5幾個重要推論
(l)路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律演示實驗,圖3所示電路,
4節(jié)1號電池和1個10Ω的定值電阻串聯(lián)組成電源(因為通常電源內(nèi)阻很小,的變化也很小,現(xiàn)象不明顯)移動滑動變阻器的滑動片,觀察電流表和電壓表的示數(shù)是如何隨變化?
教師:從實驗出發(fā),隨著電阻的增大,電流逐漸減小,路端電壓逐漸增大.大家能用閉合電路的歐姆定律來解釋這個實驗現(xiàn)象嗎?
學生:因為變大,閉合電路的總電阻增大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律,,電路中的總電流減小,又因為,則路端電壓增大.
教師:正確.我們得出結(jié)論,路端電壓隨外電阻增大而增大,隨外電阻減小而減小.一般認為電動勢和內(nèi)電阻在短時間內(nèi)是不變的,初中我們認為電路兩端電壓是不變的,應(yīng)該是有條件的,當無窮大時,0,外電路可視為斷路,0,根據(jù),則,即當外電路斷開時,用電壓表直接測量電源兩極電壓,數(shù)值等于電源的電動勢;當減小為0時,電路可視為短路,為短路電流,路端電壓.
板書5:路端電壓隨外電阻增大而增大,隨外電阻減小而減小.斷路時,∞,0,;短路時,,.
電路的路端電壓與電流的關(guān)系可以用圖像表示如下
(2)電源的輸出功率隨外電阻變化的規(guī)律.
教師:在純電阻電路中,當用一個固定的電源(設(shè)、r是定值)向變化的外電阻供電時,輸出的功率,
又因為,
所以,
當時,電源有最大的輸出功率.我們可以畫出輸出功率隨外電阻變化的圖線,如圖所示.
板書6:在純電阻電路中,當用一個固定的電源(即、是定值)向變化的外電阻供電時,輸出的功率有最大值.
教師:當輸出功率最大時,電源的效率是否也最大呢?
板書7:電源的效率隨外電阻變化的規(guī)律
教師:在電路中電源的總功率為,輸出的功率為,內(nèi)電路損耗的功率為,則電源的效率為,當變大,也變大.而當時,即輸出功率最大時,電源的效率=50%.
板書8:電源的效率隨外電阻的增大而增大.
四、講解例題
五、總結(jié)
探究活動
1、調(diào)查各種不同電源的性能特點。
(包括電動勢、內(nèi)阻、能量轉(zhuǎn)化情況、工作原理、可否充電)
2、考察目前對廢舊電池的回收情況。
(1)化學電池的工作原理;
(2)廢舊電池對環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在哪些方面;
(3)當前社會對廢舊電池的重視程度;
(4)廢舊電池的回收由哪些主要的途徑和利用方式;