欧姆定律的结论十篇

发布时间:2024-04-29 12:03:29

欧姆定律的结论篇1

关键词:欧姆定律;适用范围;微观机理;导电材料;能量转化

中图分类号:G633.7文献标识码:a文章编号:1003-6148(2016)12-0039-2

人教版《普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1》《欧姆定律》一节内容围绕电阻的定义式、欧姆定律和伏安特性曲线三部分展开,图1为教材的两段文字,意思是当金属导体的电阻不变时,伏安特性曲线是一条直线,叫做线性元件,满足欧姆定律;“这些情况”的电流与电压不成正比,是非线性元件,欧姆定律不适用[1]。随后,教材举例小灯泡和二极管的伏安特性曲线,指出两个元件都是非线性元件。在遇到欧姆定律时,不论是年轻教师还是学生常常感到疑惑:欧姆定律适用范围究竟是金属和电解质溶液还是线性元件?小灯泡是金属,又是非线性元件,究竟是否满足欧姆定律?

[导体的伏安特性曲线在实际应用中,常用纵坐标表示电流i、横坐标表示电压U,这样画出的i-U图象叫做导体的伏安特性曲线。对于金属导体,在温度没有显著变化时,电阻几乎是不变的(不随电流、电压改变),它的伏安特性曲线是一条直线,具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。图2.3-2中导体a、B的伏安特性曲线如图2.3-3所示。

欧姆定律是个实验定律,实验中用的都是金属导体。这个结论对其他导体是否适用,仍然需要实验的检验。实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。也就是说,在这些情况下电流与电压不成正比,这类电学元件叫做非线性元件。]

1欧姆定律的由来

1826年4月,德国物理学家欧姆《由伽伐尼电力产生的电现象的理论》,提出欧姆定律:在同一电路中,通过某段导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。欧姆实验中用八根粗细相同、长度不同的板状铜丝分别接入电路,推导出,其中s为金属导线的横截面积,k为电导率,l为导线的长度,x为通过导线l的电流强度,a为导线两端的电势差[2]。当时只有电导率的概念,后来欧姆又提出为导体的电阻,并将欧姆定律表述为“导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。”

关于欧姆定律的m用范围,一直存在争议,笔者认为可以从不同角度进行陈述。

2欧姆定律的适用范围

2.1从导电材料看适用范围

欧姆当年通过对金属导体研究得出欧姆定律,后来实验得出欧姆定律也适用于电解质溶液,但不适用于气体导电和半导体元件。

从微观角度分析金属导体中的电流问题,金属导体中的自由电子无规则热运动的速度矢量平均为零,不能形成电流。有外电场时,自由电子在电场力的作用下定向移动,定向漂移形成电流,定向漂移速度的平均值称为漂移速度。电子在电场力作用下加速运动,与金属晶格碰撞后向各个方向运动的可能性都有,因此失去定向运动的特征,又回归无规则运动,在电场力的作用下再做定向漂移。如果在一段长为L、横截面积为S的长直导线,两端加上电压U,自由电子相继两次碰撞的间隔有长有短,设平均时间为τ,则自由电子在下次碰撞前的定向移动为匀加速运动,

2.2从能量转化看适用范围

在纯电阻电路中,导体消耗的电能全部转化为电热,由Uit=i2Rt,得出在非纯电阻电路中,导体消耗的电能只有一部分转化为内能,其余部分转化为其他形式的能(机械能、化学能等),因此,欧姆定律适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路。

金属导体通电,电能转化为内能,是纯电阻元件,满足欧姆定律。小灯泡通电后,电能转化为内能,灯丝温度升高导致发光,部分内能再转化为光能,因此小灯泡也是纯电阻,满足欧姆定律。电解质溶液,在不发生化学反应时,电能转化为内能,也遵守欧姆定律。气体导电是因为气体分子在其他因素(宇宙射线或高电压等条件)作用下,产生电离,能量转化情况复杂,不满足欧姆定律。半导体通电时内部发生化学反应,电能少量转化为内能,不满足欧姆定律。电动机通电但转子不转动时电能全部转化为内能,遵从欧姆定律;转动时,电能主要转化为机械能,少量转化为内能,为非纯电阻元件,也不满足欧姆定律。

2.3从i-U图线看适用范围

线性元件指一个量与另一个量按比例、成直线关系,非线性元件指两个量不按比例、不成直线的关系。在电流与电压关系问题上,线性元件阻值保持不变,非线性元件的阻值随外界情况的变化而改变,在求解含有非线性元件的电路问题时通常借助其i-U图像。

从知导体的电阻与自由电子连续两次碰撞的平均时间有关,自由电子和晶格碰撞将动能传递给金属离子,导致金属离子的热运动加剧,产生电热。由知导体的温度升高,τ减小,电阻增大。因此,导体的电阻不可能稳定不变。当金属导体的温度没有显著变化时,伏安特性曲线是直线,满足“电阻不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比”。理想的线性元件是不存在的,温度降低时,金属导体的电阻减小,当温度接近绝对零度时,电阻几乎为零。小灯泡的伏安特性曲线是曲线,是非线性元件,当灯泡电阻变化时,仍有i、U、R瞬时对应,满足欧姆定律如同滑动变阻器电阻变化时也满足欧姆定律[3]。

2.4结论

综上所述,从导电材料的角度看,欧姆定律适用于金属和电解质溶液(无化学反应);从能量转化的角度看,欧姆定律适用于纯电阻元件。对于线性元件,电阻保持不变,导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,欧姆定律适用。从物理学史推想,欧姆当年用八根不同铜丝进行实验,应该是研究了电压保持不变时,电流与电阻的关系,以及电阻保持不变时,电流与电压的关系。虽然都是非线性元件,小灯泡是金属材料,是纯电阻元件,满足欧姆定律,二极管是半导体材料,却不满足欧姆定律。因此,线性非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。

3教材编写建议

“有了电阻的概念,我们可以把电压、电流、电阻的关系写成上式可以表述为:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。这就是我们在初中学过的欧姆定律。”[1]笔者以为,欧姆定律的内容是这个表达式最重要的意义是明确了电流、电压、电阻三个量的关系,而不是其中的正比关系和反比关系,教材没必要对欧姆定律进行正比反比的表述。

“实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。”教材已明确欧姆定律的适用范围,建议教材将线性元件和非线性元件的概念与欧姆定律的适用范围分开,同时明确线性、非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。

参考文献:

[1]普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[m].北京:人民教育出版社,2010.

欧姆定律的结论篇2

【关键词】欧姆定律应用初中科学教学策略探索

“欧姆定律及其应用”的教学目标是让学生理解欧姆定律,并应用欧姆定律进行简单计算;能根据欧姆定律及其电路的特点,更深刻理解串、并联电路的特点;通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生逻辑思维能力,观察、实验能力以及分析问题、概括问题、解决问题的能力,并养成学生解答电学问题的良好习惯。通过实验探究等学习方法,激发和培养学生学习科学的兴趣,培养学生实事求是的科学态度以及认真谨慎的学习习惯。

近几年,中考对“欧姆定律及其应用”的考查非常多,归纳一下,主要是从这么几方面进行考查的。

1、以欧姆定律为基础,结合串、并联电路的电压、电流、电阻特点,解决一些简单的计算。

例1、如图3所示,,a的示数为2.5a,V的示数为6V;若R1,R2串联在同一电源上,通过R1的电流为0.6a,求R1和R2的电阻值。

图3

解析:此题考查了学生对并联电路特点的掌握和对欧姆定律公式的理解。在解物理题中,数学工具的应用很重要。本题可先根据并联电路的特点,找出R1、R2和总电阻的关系。

2、结合伏安法测电阻的相关知识,更深刻的理解欧姆定律的生成,强化电学实验操作技能的考查。

例2、给出下列器材:电流表(0~0.6a,0~3a)一只,电压表(0~3V,0~15V)一只,滑动变阻器(0~10)一只,电源(4V)一个,待测电阻的小灯泡(额定电压2.5V,电阻约10)一个,开关一只,导线若干,要求用伏安法测定正常发光时小灯泡灯丝的电阻,测量时,两表的指针要求偏过表面刻度的中线。

(1)画出电路图;

(2)电流表的量程选,电压表的量程选;

(3)下列必要的实验步骤中,合理顺序是。

a.闭合开关B.将测出的数据填入表格中

C.计算被测小灯泡的灯丝电阻D.读出电压表,电流表的数值

e.断开开关F.将滑动变阻器的阻值调到最大

G.对照电路图连好电路H.调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.5V

解析:欧姆定律的得出是根据伏安法测电阻的电路图来进行探究的,而伏安法测电阻同时也是欧姆定律的一个应用。所以伏安法测电阻与欧姆定律的应用其实是相辅相成的。对伏安法测电阻的相关知识的考查,其实更能帮助学生理解欧姆定律的生成。并且通过自己画电路图的过程,考查了学生对电路连接的作图能力和实验设计能力。

3、应用“欧姆定律”判断电路中各电表的示数变化

例3、如图1所示,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片p由左端向右移到中点的过程中,下列判断正确的是()

a.电压表和电压表a1,a2和示数变大

B.电流表a1示数变大,电流表a2和电压表示数不变

C.电流表a2示数变大,电流表a1,电压表示数不变

D.条件不足,无法判断

解析:本题考查了利用欧姆定中电压、电流、电阻的关系来判断电流表、电压表示数变化的同时,也考查了学生对复杂电路的判断能力,电表测哪个用电器的电压,测通过哪个用电器的电流等。R1和R2是并联关系,测电源电压;测干路电流,测R2的电流。

答案:B

4、通过解方程的方法结合欧姆定律,解决由于电阻变化而引起电压、电流变化的题。

例4、如图2所示,变阻器R0的滑片p在移动过程中电压表的示数变化范围是0~4V,电流表的示数变化范围是1a~0.5a,求电阻器R的阻值、变阻器R0的最大阻值和电源电压U。

图2

解析:在电路中由于电阻发生变化引起的电流、电压变化的题,如不能直接用欧姆定律和串、并联电路特点直接求解,可考虑用方程解题。在设未知数时,尽量设电源电压、定值电阻等电路中不会变化的量。首先分析一下电路图,弄清电流表测量对象,同时可看出电压表示数为0V时,电流表示数最大为1a,电压表示数为4V时,电流表示数最小为0.5a。但根据已知,用欧姆定律和串联电路的特点能直接求出的量只有R0的最大电阻值,别的再无法直接求出,因此这里必须要列方程来解。

5、“欧姆定律”和生活实际的结合,提高学生观察生活的能力和解决实际问题的能力。

例5、下图是新型节能应急台灯电路示意图,台灯充好电后,使用时可通过调节滑动变阻器接入电路的阻值R改变灯泡的亮度,假定电源电压、灯泡电阻不变,则灯泡两端电压U随R变化的图象是()

解析:灯L和滑动变阻器串联,电源电压U、灯泡电阻不变。当滑片向左移动时,滑动变阻器的电阻变大,即电路中的总电阻变大,由知,电路中的电流i会变小,则灯泡两端电压也会变小。

答案:选C。

结论:授之以鱼不如授之以渔,以上总结的题目类型可能并不完全,但只要学生能掌握并真正理解欧姆定律的内涵,就能很好的应用它来解决生活实际中真正出现的问题,把理论转化为实践才是学习的真正目的。

参考文献

[1]谢妮.欧姆定律教学的优化设计[J].职业

[2]邹冠男.欧姆定律知识梳理[J].中学生数理化(八年级物理)(人教版)

欧姆定律的结论篇3

论文关键词:多用电表,欧姆档,多倍率,电路图

多用电表是中学物理教材电学内容的一个基本点,也是重点。因为多用电表的原理包含了串、并联电路的规律和闭合电路欧姆定律,而这些规律是电流计改装成电流表、电压表和欧姆表的理论基础,更是历年高考电学实验考察的重点。新课程改革中,人教版教材在本节的编写上充分体了现新课程理念,摆脱了旧教材中单纯理论的推导和仪表结构、原理、使用方法的讲解,而是先以例题的形式引入,让学生结合教材中的电路图(图1),通过“体验式探究”的方式,来理解欧姆表的工作原理。然后过度到图2探究如何把三个单独的电压表、电流表、欧姆表合为一个单量程多用电表,通过共用表头让学生体会实现“多用功能”的巧妙之处。最后的难点是让学生掌握如何实现多量程多用功能的,结合图3领悟转换开关在实现“多量程”功能上的作用。

笔者教学中就是把这些难点进行梯度化处理的,以探究的方式来完成本节“欧姆表”、“多用电表”两模块内容的。但在师生探究多用电表原理时,学生通过讨论发现书中的电路图与实际的电表内部结构不同,并向教师提出疑问:教材的电路图(图3)虽然能实现多功能测量,即能测电流、电压、电阻,而且能实现测电流和电压的多量程功能,但却不能实现测电阻的多量程功能,即不能实现电阻档的倍率转换功能。

学生的提出的两个主要问题如下:

1、电路图中多路电源与实际表内只有一路电源相矛盾

keyimg22、如果实际电路有多路电源按着教材中的原理图去设计时,确实能实现多倍率功能,但有一个基本要求:即每路电源的电动势关系应满足e=ne1。(e1是×1档的那条支路电源电动势)。由此可推知若e1=1.5V,则×10、×100档的电源分别为15V、150V,而×1K档的电源电动势就应高达1500V!显然这不可能,也很荒谬!任何电表内都不可能装有这么高的电源,还是直流电源!

提出第1个问题,是因为学生打开多用电表后发现确实表内只有一个含源电路,且通常只装有一节或两节干电池,即电动势只有1.5V或3V,这与教材电路图中的多个含源支路相矛盾。

提出第2个问题,是通过分析教材电路图图3必然会得出的结论。由于虚线框内的电路相当于一个安培表,选择开关置于3或者4,等于制作了两个欧姆表(类似图1),很显然这两个欧姆表是同一个安培表改装的。那么实际测电阻时,只要指针偏角相同,流过两个表头的电流就应相等(因为表头G一样),且流过电源的总电流——即安培表的电流也应相同(因为安培表内部结构一定,流入表头的电流占总电流的比例也就确定)。不防设3为×1档,4为×10档,显然多用电表要求用这两档测电阻时,若指针均指在i0(假设为半偏)的地方,3档对应的阻值若为R0,则4档对应的阻值应为10R0。现在就用3档来测某个实际的电阻(阻值就为R0),首先要进行欧姆调零操作,即短接两表笔,调节电源支路的可调电阻,使指针满偏,操作的结果是欧姆表现在的总内阻

R内=e/ig,(由闭合电路欧姆定律ix=e/(RX+R内)决定的);然后测电阻R0时,指针刚好半偏,则必有R内=R0。同理用4档来测另一个电阻R`X(其阻值为10R0)时,也要进行以上操作,且必有R`内=e`/ig,R`内=10R0,综上可知R`内=10R内,即有e`/ig=10e/ig,显然要求e`=10e。同理可推:若多用电表还有其它倍率档,辟如×n(n可以为1、10、100、1K)档,则必须要增加类似3、4那样的含源支路,且电动势大小应是e`=ne(e为×1档支路电源的电动势)。可见按照教材原理图实现欧姆档多倍率功能就必须要满足e`=ne这一条件。试想一上,若×1档支路是一节干电池,e1=1.5V,那么×10档的支路电池就必须为15V,而×1K档的电池就会高达1500V!这显然是不可能的!

实际的学生电表内部是没有那么多含源电路的,更不可能有那么高的电动势,但学生电表又确实具有欧姆档多倍率功能的。矛盾产生的原因在哪里呢?通过查找各种厂家多用电表的资料,发现实际电路远非教材中的示意图那么简单,矛盾的焦点在于实际的电表欧姆档的多倍率功能,并不是靠增加含源支路和提高电源电动势来实现,而是靠改变安培表的量程来实现的!笔者研究后设计了一个简单的电路图(图4),用它向学生说明欧姆档多量程原理,就很容易,也与实际的电表内部结构吻合。本图相当于把三个量程ia不同的电流表用相同的电源和可调电阻改装成了三个欧姆表。根据R内=e/ia可知,由于ia不同(ia是安培表的满偏电流,流过总电路而不是流过电流计的满偏电流ig),所以三个档所对应的欧姆表内阻R内是不同的,由闭合电路欧姆定律ix=e/(RX+R内)可知,当指针指在相同的电流值ix上,由于R内不同,所以RX不同,举例来说:假设现在来测一个未知电阻RX,刚好使指针半偏。因为欧姆刻度线上正中间的刻度值对应的电流为ia/2,所以所测电阻RX=R内,如果测量前选择的开关置3且欧姆调零后R内=15Ω,则说明所测的RX=15Ω;若开关置的是2且R内=150Ω,则所测的RX=150Ω;如果开关置1且R内=1500Ω,则RX=1500Ω。可见,尽管原来的电流刻度盘一样,但改装时相同电流刻度值i(注:不是电源的总电流,而是流过电流计的电流)所对应的电阻值RX是不同的,因此原来的一条电流刻度线就可以表示三个欧姆刻度盘,因而实现了多倍率功能。

教材中电路图和本图的最大区别在于,是否体现出换档后电流表的电路变化。对于前者(见图3)不论接3档还是4档,当表头指针偏转角度相同,电路的总电流也会相同,由ix=e/(RX+R内)知,欧姆调零时由于指针都要满偏,所以电路总电流ix相等,此时ix=e/R内,所以要想R内不同只有改变e才行,这也是前面学生发现的矛盾e=ne1原因所在。对于后者(图4)即使表头指针偏转相同角度,由于换档导致其他支路与表头支路的电阻比例关系已经变化,总电流仍然是不同的。可见,本图设计一方面保证了换档后即使指针偏转角度相同,但流经电源的总电流也是不同的;同时也重点保证了换档后欧姆调零时表的总内阻会不同,这就确保了欧姆档多倍率功能的实现。

参考文献

1.廖佰琴、张大昌主编《物理课程标准(实验)解读》湖北教育出版社

2.赵沃槐.优化物理实验教学培养学生创新能力.教学仪器与实验,2002,(10).

3.安忠刘炳升《中学物理实验与教学研究》高等教育出版社

欧姆定律的结论篇4

《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高潮,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高潮,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.

欧姆定律的结论篇5

关键词:欧姆定律;电流;电压;电阻

中图分类号:G633.7文献标识码:a文章编号:1992-7711(2014)02-0086

实验是从感性到理性认识的过程,是从具体到抽象、从简单到复杂的思维形成过程,符合学生的身心特点和认识过程。因此,实验既是学习物理的重要基础,又是物理教学的重要内容、方法和手段。利用实验可以培养学生多方面的能力,通过对实验原理的理解、观看或亲自动手进行操作、信息(现象或数据)的获取、分析综合等过程,可以培养学生的多种能力。

欧姆定律是初中物理电学的重要定律之一,它把电流、电压和电阻三者融为一体,它在电学中起到桥梁和纽带的作用,同时欧姆定律的探究能力培养、考查学生的综合能力,所以对欧姆定律的探究也是中考中的高频考点。

例:某实验小组的同学探究电流与电压的关系时,用到如下器材:电源为2节干电池,电流表、电压表各1只,定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑动变阻器1只(标有“10Ω,2a)字样,开关1个,导线若干(如图1所示);设计的电路如图2所示,

(1)在这个实验中,电压表应选用的量程为,电流表应选用的量程为。

(2)这个实验的探究方法是,其中被控制的变量是,下面是他们获取的几组实验数据。

(3)实验中他们选用的定值电阻为Ω。

(4)请在图3的坐标系上画出电流随电压变化的图象。

(5)请根据电路图用笔画线代替导线,将图1中的元件连成电路.要求:滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表的示数变大。

(6)分析表中的数据或图象,可得到的初步结论是:

解析:(1)根据题目中给定的条件可知:电路中的电源为2节干电池,所以最大电压为3V,因此电压应选量程为0~3V(或3V);当滑动变阻器的滑片在最左端时,电路中的电阻最小,由欧姆定律得电路中的最大电流:i最大=■=■=0.6a,所以电流表应选量程为0~0.6a(或0.6a)。

(2)由于电路中的电流与导体导体两端的电压有关,也和这段导体的电阻有关,所以要探究电流与电压、电阻三者关系时应采用的探究方法是控制变量法。这个实验是探究电流与电压的关系,所以应控制的变量是电阻。

(3)在这个实验中所给的定值电阻有三个,那究竟用的那个电阻呢?这就要根据表中的实验数据,通过计算来确定。i=■,R=■=5Ω。所以他们选择的定值电阻应该为5Ω。

(4)根据表中的实验数据,在坐标系上将对应的电流值、电压值进行描点,再用笔画线将这些点连接起来,便画出了电流随电压变化的图象,如图答案⑷所示。

特别注意:在i-U图象中,当电压为0时,电流也为0,所以坐标原点为0。但根据电流、电压值所描绘的线表示电阻,而电阻是导体的一种属性,它的大小由导体的长度、横截面积、材料和温度决定,而与电流、电压无关,所以这条线不能以过坐标原点,如果经过坐标原点,那就会得出电压为0,电流为0时,电阻也为0的这种错误结论。

(5)电流表要串联在电路中,电压表要并联在被测电阻两端,又因为滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表的示数变大,即说明当滑片向左移动时,电路中的电阻减小。所以滑动变阻器电阻丝上的两个接线柱应接左端那个(无论金属杆上的两个接线柱接哪个),金属杆上的两个接线柱可任意接,如图答案⑸所示。

(6)不论是从表中的数据还是从图象分析都可以得出结论:在电阻一定时,导体中的电流与导体导体端的电压成正比。

答案:(1)0~3V(或3V),0~0.6a(或0.6a)。(2)控制变量法,电阻。(3)5Ω。(4)如图答案(4)所示。(5)如图答案⑸、⑹在电阻一定时,导体中的电流与导体导体端的电压成正比。

点评:本题从器材的选择、元件的使用方法、电路的连接、滑动变阻器的使用方法、数据的分析与处理、作i-U图象及分析归纳得出科学合理的实验结论等进行了一系列的考查。这是一道欧姆定律探究题最全面的题,难度较大,综合性也很强的实验题目,考查了学生的实验技能,很好地体现了新课程标准理念。

欧姆定律的结论篇6

分析多用电表中的欧姆档的内部构造以及工作原理时发现,根据闭合电路欧姆定律,当两表笔短接时,满偏电流额,则可看出半偏时,说明半偏时指针指向的中值就是此时欧姆表的内阻。我们对欧姆表读数时,读数结果是:倍率指针所指的数值,表盘中央的数值始终不变,那么当选不同倍率时,中值电阻不同,倍率越大,中值电阻越大,也就是说大倍率档位对应的内阻大,小倍率档位对应的内阻小。但是,若用欧姆表测同一定值电阻,发现用大倍率测的指针比用小倍率测的指针偏右,对多用电表而言指针偏右说明电流更大,那么大倍率测电阻时电流更大,根据闭合电路欧姆定律电流更大说明阻值更小,若按这个思路,用欧姆档大倍率内阻更小,这不是自相矛盾了吗?如何分析这个问题,就必须从误区来源、欧姆表的内阻和倍率进行分析。

一、误区来源

教材上对多用电表欧姆档的电路图画得非常简单,如图一这就是一个简单的串联电路,这个电路根据必定会得到若指针越偏右,即电流越大。说明内阻越小的结论,也就是上面提到的若同一个电阻用大倍率测电流越大,说明内阻越小的结论。但是,实际上并非如此,教材只想说明欧姆表的内部构造由电图一

源、表头、电阻这三大部分组成,没有深入分析。事实上欧姆表的内部电路连接方法与教材上是有很大不同的,而我们按这个图分析肯定会陷入误区。

再比如有些资料上的多用电表的内部结构图,如图二在这个电路图中1、2档位测电流,5、6档位测电压,3、4档位测电阻即欧姆表。从这个电路图看,欧姆档共用一个电源,4档比3档多一个电阻,那么也就是说4档内阻比3档内阻大,倍率就大,但若就像这样通过改变串联电阻来换倍率的话,出现一个问题,倍率越大,内阻越大,那么电流就越小,指针就越偏左,但实际上是换了大倍率后指针要偏右。所以这种电路也不合理。图二

二、欧姆表的内阻和倍率

要想增大倍率的同时,增大内阻,用大倍率测同一电阻还要让指针偏右,即电流偏大,只能通过并联的方法。如图三

欧姆定律的结论篇7

当学生身处考场,遇到某个熟悉的情景或知识点时,曾经烂记于心的东西,却怎么想也想不起来。原来储存的学科知识去哪儿了呢?难道又都还给老师了吗?本来储存好的知识,用时却提取不出来,是哪个环节出了问题呢?教师和学生应该如何避免这一情况出现呢?下面笔者以《多用电表的原理》这节课的教学案例来加以说明。

《多用电表的原理》是物理人教版选修3-1第2章《恒定电流》的第8节,本节是闭合电路欧姆定律的具体应用,是必考实验之一(《实验:练习使用多用电表》)的铺垫,学生理解并掌握本节课,至关重要。然而,欧姆表的原理对学生来说是个难点,教师该如何突破这一难点,做到既让学生当时能够理解,又能让学生课下用到时能随时提取相关信息并加以应用,这对教师也是一个挑战。笔者就本节课中欧姆表的原理做了一些思考,现通过两个案例加以比较分析。

2案例展示

21案例一展示

211引入

教师:我们已经学习过把电流表改装成电压表和量程较大的电流表的原理,那么我们能否把电流表改装成能够测量导体电阻,并能直接读出电阻数值的欧姆表呢?下面我们从一个例题说起。

212以例题形式呈现欧姆表的改装

(1)用导线把a、B直接连起来,此时应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?

(2)调到满偏后保持R1的值不变,在a、B间接一个150Ω的电阻R2,电流表指针指着多少刻度的位置?

(3)如果把任意电阻R接在a、B间,电流表读数i与R的值有什么关系?

解析:(1)因电流表电阻Rg的值不能忽略,此时可以把电流表视为一个电阻来计算。由闭合电路欧姆定律,有ig=eRg+r+R。

由以上式子可得:

R1=eig-Rg-r=142Ω

这表示,当两个接线柱直接连到一起,且表头指针恰好满偏时,可变电阻R1的值为142Ω。

(2)保持可变电阻R1的值不变,把R2=150Ω接在a、B之间,设这时电流表读数为i2,由闭合电路欧姆定律i2=eR+r+R1+R2=5ma。这表示,接入R2后,电表指在“5ma”刻度的位置。

(3)把任意电阻R接到a、B之间、设电流表读数为i,则:

i=eR+r+R1+R

代入数值后,得:

i=1.5V150Ω+R

解出:

R=1.5Vi-150Ω

教师:通过以上计算同学们得到什么启发?如何将电流表的表盘转换成测量电阻的表盘呢?

学生讨论,代表发言:将电流表的“10ma”刻度线标为“0Ω”,“5ma”刻度线标为“150Ω”,其他电流刻度按R=1.5i-150Ω的规律转为电阻的标度,如果把改好的刻度表盘装回表头,这样,电流表就改装成了直接测电阻的仪器。

2.1.3分组实验

学生活动――动手改成一个欧姆表并标出各个电流对应的电阻值。

(1)利用以下器件进行改装,电流表(0~0.6a)、干电池(2节)、滑动变阻器(1个)、红黑表笔各1个。

(2)计算改装后的欧姆表的内阻以及1Ω、10Ω、20Ω、30Ω、40Ω所对应的电流值。

(3)更改电流表的刻度表盘,把0Ω、∞和中值电阻这3个特殊值先标上,再标1Ω、10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的值。

(4)观察更改后的刻度,总结欧姆表刻度的特点:刻度不均匀,左密右疏。

(5)利用自己改装的欧姆表测量已知电阻的阻值。

总结:欧姆表依据定律制成,它是由改装而成的;内部由、和三部分组成。欧姆表内阻为RΩ=欧姆表中值电阻R中=欧姆表表盘刻度特点:、。

22案例二展示

221引入

教师:通过前面的学习我们知道,一块灵敏电流计可以改装成电压表,也可以改装成大量程的电流表,那么我们能不能设计出既能测电压又能测电流的集多种功能于一体的电表呢?刚才发给同学们的电表其实就具备这种功能,所以称为多用电表,又称万能电表。同学们观察一下,这块电表还有其他功能吗?对,它还可以测电阻的阻值,也就是还可以充当欧姆表的角色。大家再观察表盘刻度,你有什么新发现吗?

学生一边听,一边观察,一边思考并分享自己的新发现。当学生发现,欧姆表刻度盘的刻度不均匀且左大右小、左密右疏时,都情不自禁的问为什么。

教师:为什么用作欧姆表时,表盘刻度那么有个性呢?要回答这个问题,我们首先来研究如何将同样一块灵敏电流计改装成欧姆表。

222探究灵敏电流计改装成欧姆表

(1)探究灵敏电流计改装成欧姆表的电路图。

教师提出问题:

①要完成改装我们应建立哪两个物理量间的关系?

②我这里有一块灵敏电流计和一个待测电阻,要测出待测电阻的阻值还需要哪些仪器?

③测量的原理是什么?需要知道哪些物理量,请画出电路图(在黑板上画出灵敏电流计表头和待测电阻)。

学生先单独思考并讨论。

教师提问一位中等成绩的学生,他可能不能完全解决这一问题,教师做适当引导――电流表发生偏转需要有电流,哪个仪器可以使电路中产生电流呢?

学生在教师引导下很容易想到电源,并能说出测量原理为闭合电路的欧姆定律。

教师:现在请同学们画出电路图并列出测量待测电阻阻值的表达式,说明需要知道哪些物理量。

学生:由e=ix(Rg+r+Rx),得Rx=eix-(Rg+r),需要知道电源电动势和内阻以及灵敏电流计的内阻。

教师:由此可见,Rx不同,对应的电路中的电流不同,也就是说每个电流刻度代表的待测电阻的阻值也不同,我们只需将相应的电流的刻度改成电阻阻值就可以作为欧姆表了。电流越大代表的待测电阻的阻值越小,所以欧姆表的刻度是“左大右小”。

(2)以实际情景为切入点,探究欧姆表的改装。

情景设置一:电源的电动势e=15V,内阻r=05Ω,表头满偏电流ig=10ma,电流表电阻Rg=75Ω,a、B为接线柱。

问题1:用如图3所示的装置能否测出阻值较小的电阻?为什么?

问题2:为了保护电路,我们至少需要串联一个多大的电阻?

问题3:假设电路中串联一个R=142Ω的电阻,将一待测电阻接入a、B之间,若发现灵敏电流计示数为i1=5ma,此电阻阻值为多少?

问题4:在问题3的基础上,灵敏电流计示数分别表示10ma、8ma、6ma、4ma、2ma、0ma时对应的待测电阻的阻值分别是多少?

问题5:要用此装置直接测出电阻,我们只需把相应电流刻度改成电阻刻度,请同学们对表头进行刻度的改装。新的欧姆表的总内阻R内为多少?当直接将a、B用导线相连时,对应电流是多少?

问题6:若问题3中串联的电阻R′=292Ω,待测电阻为0,对应的电流为多少?若将此装置改装成欧姆表,有什么缺点?

问题7:为了充分利用表盘,应选择怎样的定值电阻?为了方便调节,可以把定值电阻换成什么电学原件?

学生:通过思考、计算、分析、比较,学生能将表盘改装,且能明白为了充分利用表盘,将电表整个装置两端直接相连,通过调节滑动变阻器使指针指到满偏电流,对应所测电阻为0。为下节课《多用电表的使用》打下坚实基础。

(3)设置情景,学生自己完成改装,加强对欧姆表的理解。

情景设置二:电源的电动势为e,表头的满偏电流为ig,表头刻度盘如图1所示,给定一个滑动变阻器,请将此电流表改装成欧姆表。

学生通过计算自主完成改装,检验结果,并进一步分析――进行调零后R内=eig。

由ix=eRx+R内

得Rx=eix-R内=(igix-1)R内

由此可见,若中值电阻确定,欧姆表的刻度盘也就确定了。

3案例分析比较

31直观感受引起矛盾冲突的引入pK平铺直叙的引入

两个案例中,显然第二个案例的引入更能抓住学生的眼球。学生通过观察多用电表会新奇地发现非常规的东西――欧姆表的刻度线是左大右小,左密右疏,且刻度不均匀。好奇心油然而生,对下面的学习会充满了期待,学习积极性自然不言而喻。况且关于欧姆表的刻度特点,学生的掌握程度比讲完改装原理后再总结出来更能持久,更利于以后学习中提取。

认知心理学家皮亚杰认为,每个学生头脑中都有一个认知结构,只有当认知结构与外界刺激发生不平衡时,才能引起学习需要。而在教学开始,案例二中教学设计能激起学生认知结构与新知识之间的矛盾,激发学生的学习兴趣,更接近学生的最近发展区,因而比平铺直叙的案例一的设计更胜一筹。

32完整的探究过程pK缺少环节的研究过程

科学探究是一个过程,它主要包括:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要素。欧姆表的改装这节课,重点在于理解欧姆表的原理,而不是实验,做实验也没什么意义,所以有些教师认为谈探究简直是风马牛不相及。可是,并不是所有的探究都经历以上过程,我们所谓的探究应该是一种思想和意识。

“如何将灵敏电流计改装成欧姆表”是本节课的顶层设计,是学习目标和教学重点。案例二中,一开始通过学生观察多用电表提出疑问,教师围绕这一重点展开一系列的活动,让学生在明确目标后进行思考讨论,锻炼其解决问题的能力。案例一中,教师没让学生明确本节课要解决什么问题,没有树立一个探究的思想,也没从培养学生的探究思维能力着手设计问题,甚至根本没给学生思考的机会就直接进入例题,学生开始肯定是一头雾水,只是闷着头做题,只有做完第三问才领会到例题的目的。目标是前进的动力,一个人没有目标,他的一生就会碌碌无为,毫无生气。一个环节没有目标,学生就失去了努力的方向,失去了学习的乐趣,教师也就缺少了评价的标准。

33目的明确、启发学生积极思考的情景设置pK以知识讲解为目的、缺乏思维含量的例题教学

案例二中的情景设置一,是在前面学生设计出欧姆表改装电路的基础上,给定实际情景,精心设置一些问题,对电表改装中出现的问题拎出来让学生思考讨论并加以解决。问题1和问题2不仅是问题3的铺垫,而且培养了学生的问题意识,渗透了电学中的“保护电路”的环保意识和安全思想。问题3和问题4主要解决了刻度盘的改装问题,回馈前面学生的疑问“为什么刻度盘左密右疏”。问题5帮助学生强化对改装后的欧姆表的整体认识,并强化当待测电阻阻值为零时,指针指到最右端的i=ig处,新刻度盘的阻值为0处。问题6,通过具体数据,说明了只有欧姆表内阻为特定值时,刻度盘才能充分利用,学生通过比较分析,自然做出优化的选择。问题7,进一步引发学生优化实验,培养学生的精益求精的思想。

34递进关系的情景设置pK画蛇添足的学生实验

案例二中情景设置二,是在情景设置一的基础上,从最优化的方案出发,以字母的形式出现,加深对欧姆表改装的原理的理解,并给下节课欧姆表的换档教学提供了理论支持,可谓一举两得。从特殊到一般的整体设计,更易于学生接受,接近学生的最近发展区,提供了解决一般问题的方法。而案例一中,虽冠以“学生实验”的美名,实则仅是前面例题教学的简单重复,如果说有一个作用的话,那就是强化前面的例题教学,起到巩固所学知识的作用,但没更深层次的作用,有些浪费时间。

35易于知识提取的教学pK只注重知识储存的教学

知识储存与知识提取有什么关系呢?笔者认为两者之间有两层关系:①知识储存是知识提取的基础。没有知识储存何谈知识提取?巧妇难为无米之炊,知识储存之于知识提取,犹如一砖一瓦之于高楼大厦。②知识提取检验了知识储存的效果。上课时学生似乎都懂了,可做作业时却不会做;更有甚者,学生做作业时会了,可一进入考场却又败下阵来。知识提取发生了困难,说明知识储存效果不好。

教师在教学过程中,既要有让学生储存学科知识的意识,又要有让学生易于提取相应学科知识的意识。也就是说,教学设计应是一个易于知识提取的知识储存过程。怎样的教学才是易于学生知识提取的教学呢?笔者认为,这里的主角应该是学生。学生上课时要有直观感受,怀有好奇心和求知欲;应明确学习目标,并能积极思考;积极参与学习活动,通过讨论取长补短;通过努力,获取一定的成就感和认同感。在这个过程中,教师就是个掌舵者,主导着学生的活动,决定了学生知识储存的效率、效果。

案例一中,教师为了减小理解的难度,直接从例题出发,讲解多用电表的原理,学生虽然当时能理解,但不会在大脑中形成很深的印象,几天之后恐怕很难再回忆起来。也就是说储存过程越是简单,储存方式越是单一,越不利于知识的提取。而案例二中,教师通过调动学生的各种感官,多次进行讨论,利用学生间的互动,提高知识提取的效果。设计思路比较清晰,设置一些学生跳一跳才能够解决的问题,引发学生思考,经过自己思考,有了自己的想法,所储存的知识经过理解和重新加工,更有利于提取。

欧姆定律的结论篇8

1明确提问的目的

每个提问,都是有一定的教学目的,不同教学阶段,教师设计提问要达到的教学目的不同.怎样去实现教学目标呢?

1.1导入提问

教师围绕课题,出示电路如图1(由教师操作,让学生观察电流表示数变化),用诱发式提出问题“电路中电流大小跟什么因素有关呢?”请大家大胆猜想…….设计提问的目的在于借助情境、面向全体诱发问题,同时又为新课电路设计铺路,激起学生求知欲望.

1.2新课提问

猜想一:电阻一定时,电阻两端电压越大,通过的电流越大.

猜想二:电压一定时,电阻越大,通过该电阻的电流越小.

按予环环相扣,边演示边观察边记录,有机提出:如果没有变阻器将会怎样呢?为什么要进行三次实验?根据表格获得的数据,谁能归纳出结论呢?通过提出问题、建立假设、设计实验、检验假设、整合归纳为主线,揭示欧姆定律.新课提问的第一层是“一石激起千层浪”实现突出教材重点,培养探索能力的教学目标.

欧姆定律i=U/R又如何运用?

例一电阻两端电压为6伏时,通过的电流为0.3安,这电阻为多少欧?当通过的电流为零时,该电阻又为多少欧?此时电阻两端电压为多少?当电阻两端电压为4伏时,通过的电流为多少?

目的是理清电流、电压、电阻的概念与三者关系,熟练变换公式的运用.

练习如图2,i—U图像分别是电阻a、B两端电流与电压变化曲线,你能析图得出哪些结论?(本题要根据学生的理解能力而择定)

开放式练习,旨在让全体学生参与.

新课提问的第二层是理解知识,化解教材难点.

1.3结题提问

结题是指课堂教学在结尾阶段的教学.教师通过总结性、延伸性的问题,在学生答问中获得反馈信息,了解学生的学习情况.学生也可以从中了解学习重点、难点,检查自己的学习成效及知识的深化和发展.如,什么是欧姆定律?

欧姆定律如何应用?在电路中(图3),R1为10欧,电压表示数为6伏,电流表示数为0.2安,请用欧姆定律及相关知识求出三个量(这是欧姆定律在串联电路中拓展).使学生懂得知识的延伸,也留给优秀生课外探索的空间,让学生带着问题走出课堂,达到“课虽结而趣无穷”的效果.

2掌握提问策略

2.1精心设计提问

教师要树立“问题意识”,以问题为纽带,设疑、启疑、答疑和学生的怀疑、质疑、解疑,实现教学过程中教师引导,学生主动参与,需要教师设计问题注意几点.

(1)紧扣文本、创设问题

文本是学生学习活动的资源,教师必须静心“品读”,领悟出其中的内涵和外延,创设相应有价值的问题,用于课堂教学,激活学生的思维、开发学生的智力.如,对欧姆定律的理解,我创设的例题是为了借助例题中问题组织“问题中品读,讨论中交流,点拨中领悟,分析中提高”等课堂教学活动时,发挥该文本应有作用.

(2)把握问题难度

人的认知结构可以划分“已知区”、“最近发展区”和“末知区”.教师要努力寻找学生“已知区”和“最近发展区”的结合点,在不知不觉中唤起学生学习的热情,然后逐渐提高问题难度.如导入部分,学生已知电压、电阻的作用,有待建立电流与电压、电阻的关系.

(3)关注问题角度

教师要从培养学生能力入手,处理好问题大小、多少的关系.同一问题,可以从不同侧面提出,提问角度不同,效果往往不一样.如,探索研究电流与电压、电阻关系的电路中“如果没有变阻器将会怎样?”与“变阻器有什么作用?”两种提问比较,前者问题自然,易打开学生思路;后者生硬,不易培养学生思维能力.

(4)力求问题开放.开放性问题能为培养学生的发散思维能力、发展学生个性提供广阔的空间.如何促进学生有效思维?教师可以使用追问、转化等策略引导学生正确地深入思考问题.如,练习中,追问B曲线为什么不遵从欧姆定律?

2.2正确了解学生

课堂提问是以学生积极参与为前提的,为了激发学生答题的积极性,教师在精心设计提问的同时,还应全面了解提问的对象,知道所面对的学生的认知水平,找到与学生契合的思维衔接点.如电路、表格的设计,只能让基础较好的学生在老师启发下完成.课堂提问必须面向全体学生,兼顾优差生,使所有学生都有参与的机会.教师可针对不同层次的学生,采用不同提问方式,换位思考问题,让每位学生在课堂上都能找到自信.

2.3科学引导理答

有效提问意味着教师所提出的问题能够引起学生的思考和回答,积极参与学习过程,这就要求教师科学合理地处理好以下三点:

(1)耐心等待

很多教师常常怕时间不够完不成预期教学任务,留给学生的等候时间太短,导致学生没有时间对问题进行细致深入思考,答不出或草率应答,这是违背“以学生发展为本”的教学理念.有效的策略是:控制时间,就是不浪费时间又给学生必要的思考时间,让学生感觉教师在等待.如在欧姆定律整合时,多给学生半分钟思考,学生表述会更清楚、更严密,教学效果显得更好.

(2)启发、追问

学生回答不出问题,其因是思维受阻,教师要加以稀释问题,补充相关信息,经启发、追问的方法,以便学生打通思维得出较完整的结论.如例题中第二问(作练习使用),答错学生有十之八九.如果教师出示一根导线追问:这根导线有电阻吗?电阻由什么条件决定?将起到化繁为简、化难为易的作用,有助学生思维畅通之目的.

(3)倾听、评价

欧姆定律的结论篇9

一、教学目标

1、知识与技能

(1)能说出欧姆定律的内容、公式及其涉及的单位;

(2)理解欧姆定律,能进行欧姆定律公式的变形,理解应用公式时要注意“同体性”和“同时性”,会在新的问题情境中,应用欧姆定律进行解释、推断和计算。

2、过程与方法

(1)经历探究通过导体的电流与电压、电阻的关系的实验研究过程,从而能较熟练地运用图像处理实验数据,了解电流与电压、电阻间的正比、反比关系。

(2)初步学会在实验探究的基础上交流讨论,互相合作。

(3)学习用数学公式来表达物理规律的方法,体会这样做的优势。

3、情感态度与价值观:

结合欧姆当年研究电流、电压和电阻三者关系的简史,培养学生刻苦钻研、大胆探索的科学精神,同时让学生在自我实现中增强成功体会。

二、教学重点:

欧姆定律所揭示的物理意义及其数学表达式;

三、教学难点:

欧姆定律的实验设计及学生对实验数据的分析、归纳以及结论的得出。

四、教学器材:

调光灯、小灯泡、电池组、滑动变阻器、电流表、电压表、阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的电阻各一个、导线数根等。

五、教学过程

(一)设置物理情境进行讨论,提出问题。

如图的电路,你有哪些方法可以改变小灯泡的亮度?小组内讨论,然后进行交流。

学生的方法:①改变电源的电压,②改变定值电阻的阻值③串联一个滑动变阻器等。

实验验证,学生观察灯的亮度的变化

师:灯时亮时暗说明什么?

生:电路中的电流有大有小。

师:电路中电流的大小由哪些因素决定?

(二)大胆猜想,激活思维

鼓励学生大胆猜测:你猜电流的大小究竟由哪些因素决定呢?

学生分组讨论,教师适当提示。学生联系已学内容以及刚才的实验现象,猜想:电流与电压的大小有关,因为电压是形成电流的原因;电流与导体的电阻有关,因为电阻对电流有阻碍作用——教师针对学生的回答,给予肯定:最后,根据猜想师生共同得出结论:电路中的电流与电压、电阻两者有关:

过渡:到底有怎样的关系呢?

“创设情景——提出问题——猜想”这两步引起学生极大的兴趣,学生注意力高度集中,急切盼望问题的解决,产生主动探索的动机,

(三)设计实验

1、课件出示思考题

(1)根据研究电阻大小影响因素的方法,这个问题应采用什么方法研究?

(2)选择使用哪些器材?

(3)该实验应分几步,具体步骤怎样?

2、学生激烈讨论,明确本问题的研究方法:必须设法控制其中一个量不变,才能研究另外两个物理量之间的变化关系,即控制变量法。

学生讨论,提出本实验必须分两步来完成:第一步,保持R不变(确定应该用定值电阻而不用灯泡),研究i与U的关系;第二步,保持U不变,研究i与R的关系。对于第一步,改变U(用电压表测),观察i(用电流表测量),且电压的调节可通过:改变电池节数来实现(阻值为R的电阻直接接在电源两端),或者通过电阻与滑动变阻器串联,移动变阻器滑片来实现。

师生共同讨论:通过改变滑动变阻器的滑片改变电阻两端的电压比通过改变电池节数方案要好。

(四)分组合作,深入探究

在此环节中,学生以小组为单位,像科学家那样兴趣盎然地开始按拟定的方案实验,边做边想边记。教师巡视,注意他们的设计是否合理,仪器使用是否得当,数据记录是否正确,作个别辅导。

学生在教师的指导下,自觉、主动地和教师、教材、同学、教具相互作用,进行信息交流,自我调节,形成了一种和谐亲密、积极参与的教学气氛和一个思维活跃、鼓励创新的环境。学生的思维在开放、发散中涨落,在求异、探索中又趋于有序,这培养了学生的独立操作能力,发展了学生的思维能力、创造能力:

(五)综合分析,归纳总结

例2、家庭中使用的是交流电,当人体通过交流电的电流达到50ma时,就会导致人体呼吸麻痹、心室颤动。假定某人身体的电阻为2kΩ,算一算,当通过50ma电流时的电压是多大?

初次应用欧姆定律进行计算的计算题,规范解题的要求。

(七)课堂教学小结与延展:

(1)让学生回顾本课的探究过程:发现问题——进行猜想——探索研究——得出结论——指导实践,指明这是研究物理的基本思路;物理教学中应注意渗透科学研究方法,同时也进行学法指导和辩证唯物主义教育。

欧姆定律的结论篇10

一、实验探究中错误资源的类型

1.技能性错误

技能性错误指学生因缺乏操作技能和仪表读数技能而产生的错误。“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验包括电流表、电压表、滑动变阻器等众多电学器材,实验操作具有综合性,主要表现在:(1)两表怎样接入、如何选择量程、如何读数?(2)滑动变阻器涉及四个接线柱,怎样接入可以达到实验目的?(3)电池盒电源的选择。(4)连接电路应注意断开开关,滑片移到电阻最大的地方。(5)探究活动暂停时,及时断开开关。由于学生对每种器材掌握程度可能不一样,一旦这些器材整合在一起后,在操作或读数上就容易犯错,成为实验探究的障碍。

2.客观性错误

客观性错误指并非由于学生知识、能力等主观因素造成,而是由于客观因素的影响而造成的错误。主要表现为:(1)器材自身原因。其一,器材使用时间过长,致使局部损坏,影响测量准确性;其二,器材质量有问题,如,劣质电表在使用中指针来回晃动,影响学生收集数据,导致得不到正确的实验结论;其三,器材设计复杂,如图1,电池盒接线柱太多,电池的组装和接线变成了难点,而这并不是实验重点,人为地制造困难。(2)实验综合性强,只要一种仪器的使用存在短板,就会造成结论错误。(3)缺乏适度的引导,或没有提供充裕的探究时间。第一种情况,探究盲目,导致学生“盲”中出错;第二种情况,时间紧迫,导致学生“忙”中出错。

3.生成性错误

生成性错误指在实验探究中产生的、在教师预设之外的错误。怎样利用这类错误资源,对教师的教学智慧是一种挑战。在探究通过导体的电流与导体电压的关系时,基于学生实际,预设的电路设计为图2,预设的教学过程是:引导学生发现该电路只能收集一组数据,不能发现规律,再启发学生如何获得多组数据,学生想到改变电池个数来改变电压和电流,最后从操作方便程度和采集数据连续性方面,说明该电路存在缺陷,从而引导出串联一个滑动变阻器。在笔者按部就班教学时,有学生提出用电阻箱代替定值电阻R,通过改变电阻箱电阻来收集多组数据,该方案得到一些学生的认可,但该方案的最大错误是没有控制R不变。

4.素养性错误

素养性错误指学生因缺乏科学素养所表现出的错误行为、习惯和意识。《义务教育物理课程标准(2011版)》指出,物理课程应“以提高学生科学素养为宗旨”,使学生“养成实事求是、尊重自然规律的科学态度”,“具有保护环境和可持续发展的意识”。回首课堂,实验过程中学生篡改数据、拼凑数据的现象时有发生,而且学生节能意识淡薄,如,探究活动暂停,开关还一直闭合,没有及时断开开关。

5.观念性错误

观念性错误指学生将课堂探究与真正的科学探究等同起来,意识不到科学发现的艰辛与曲折,形成“物理发现不过如此”的错误观念。学生探究的问题和模式都是由教材或教师给出的,而且教材中的各种提示为学生指明了探究方向。因此,学生感到概念规律的得出十分容易,顺理成章,甚至感叹自己生不逢时。但真正的科学探究都是在黑暗中摸索,没有人可以引路,经过许多年、很多次的不断猜测和实验,仍有可能以失败告终。这些情况,学生是没有遇到也体会不到的。当介绍欧姆定律的发现经历了约十年时间,付出了艰辛的努力时,学生在内心深处并不认同,他们认为一堂课的功夫就探究出欧姆定律,哪里来的“艰辛与曲折”?

二、基于错误资源的实验教学策略

1.变“讲授”为“探索”,促进实验技能的构建

实验仪器的操作都有一定的规范,正确操作实验仪器是一项基本技能。在刚接触新仪器时就要严格要求、熟练掌握,为今后的综合探究夯实基础。对实验仪器的教学,有人提倡采用讲授式,以师讲生听为主,而教学实践证明,这种方法不易引起学生兴趣,扼杀学生使用新仪器的欲望。科学技术在不断发展,现在没有的东西,可能明天就会出现,学生在未来的生活、工作中肯定会遇到许多新的科技产品,这些产品怎么使用,需要学生自己摸索。因此,物理课堂上,教师的一个重要职责就是培养学生探索新器材的能力,这是一种适应现代化生活的能力。

基于这些考虑,可以采用探索式教法,充分调动学生对新鲜事物的好奇心和探究欲。比如,教学“电流表的使用”,可以将教材内容编辑成仪器使用说明书的形式,在前面部分列出几个注意事项,学生阅读说明书后,试着去测电路中的电流。探索中,学生必然要经历犯错、反思、纠错的过程,而这正是学生自我建构操作技能的过程,印象自然根深蒂固,同时,培养了学生使用新仪器的能力。又如,对电流表的读数,教师先投影一组学生的表盘,但故意不显示接线柱,如图3,请学生读数,有些学生马上就报出读数,但出现不同结果,还有学生犹豫不决,教师启发学生为什么出现这种现象?学生反映,不知道接线柱。此时,学生就会明白,读数先要明确接线柱或量程。接着,告诉学生是小量程,再请学生读数,又出现了两个答案:0.24a和0.28a。教师追问,到底哪个正确,为什么?引导学生要看清分度值,并回答不同量程下的分度值分别是多少?两种量程、相同的偏转角度,示数有何关系?经历“发现问题、分析原因”的探索过程,学生自主完成读数技能的构建,最后总结读数步骤:先看量程,再看分度值。这种探索式教法同样适合电压表的使用与读数,为探究欧姆定律作好技能铺垫。

2.变“异常”为“正常”,营造良好的探究环境

每堂探究课都有预期目标和探究重点,而时间有限,所以,要为学生创造一个好的实验环境,避免一些客观的、非重点因素的干扰,为探究重点赢得更多时间。实验器材使用时间过长或质量不过关,不能正常工作,学生在操作过程中就会麻烦不断,影响探究情绪。尤其是测量类器材,比如电流表和电压表,如果器材质量有问题,学生的数据能准确吗?又谈何发现数据中蕴藏的物理规律?因此,学校采购器材时应严把质量关,对有问题的器材要及时更换,同时,检修器材也非常重要,特别是使用频繁高、易损耗的器材。建议教研组抽出专门的时间和精力,集中检修,一来减轻实验员的工作压力,二来掌握一些检修技能。当提供的都是能正常使用的器材后,学生的实验就不会受其他因素影响,从而保障探究正常进行。

3.变“错误”为“正确”,彰显错误资源的价值

学生对教师问题的即时性反映,折射出学生的原始思维和创造性火花,这些想法有的是正确的,有的虽然错误,但能给教学启发,其价值不亚于正确的创意。学生错误的想法里可能蕴藏着创新思维,我们要善于发现并加以利用。

例如,图2中,用电阻箱代替定值电阻R的方案是错误的,但这种想法在研究通过导体的电流与导体电阻的关系时,却可以派上用场。如图4,用电阻箱代替定值电阻R,有以下优点:其一,电阻箱是一种可读出阻值的变阻器。初中阶段学生对不能读出示数的滑动变阻器使用频率高,使用较熟练,但对电阻箱,教材只局限于读出电阻大小,没有机会让学生体验电阻箱的优势,而在这里,电阻箱的接线和读数得到运用,体现了其教学价值,弥补教材的不足。其二,简化实验操作过程。本电路的连接在研究电流与电压的关系时已经得到强化,因此,连接电路不是本探究内容的重点。当定值电阻R不断改变时,该电路局部要不断拆装、重组,这在技能上只是简单重复,缺乏教育意义。而换为电阻箱后,只要旋转旋钮就能快速改变电阻,不需要拆装电路,为数据的采集与分析等重点内容争取更多时间。其三,实验探究提倡开放性,不应是封闭的,数据的采集要常态化。如果选教师提供的三个定值电阻,学生会想,为什么要选这几个电阻?随机一点不可以吗?是不是也能得出反比结论?而这一系列问题均由电阻箱的使用得到较好突破,供选择的电阻值范围更广、更灵活,为学生采集数据拓展空间,增加实验结论的可信度。

4.变“说教”为“身教”,给学生潜移默化的影响

在实验细节上,教师苦口婆心,谆谆教导,而学生一意孤行,当耳边风,教学效果一直欠佳。什么原因呢?要学生低碳环保,教师自己在实验教学中的一言一行、一举一动反馈给学生的却是铺张浪费;要学生尊重实验事实,不得篡改数据,教师却图方便省事,不做实验,空降实验数据;要学生表达准确,教师的教学语言却欠科学性,甚至“脚踩西瓜皮,滑到哪是哪”。这样矛盾的教学言行,怎能让学生养成低碳环保的意识和实事求是的科学态度?要提升学生的科学素养,除平常注意要求外,更重要的是教师要加强自身修养,以身垂范,给学生树立良好的榜样。

5.变“单一”为“饱满”,落实三维教学目标

探究教学不能仅局限于学生掌握物理概念和规律,还应将历史上物理学家进行探究、获得发现的历史资料引入教学,通过历史情境再现,展现科学研究方法,体验科学发现的艰辛,实现教育价值最大化。

历史上欧姆定律的建立过程与课堂上的科学探究有很大差异,将欧姆的探究过程和对他成功的分析补充到课堂中,可以使学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度上获益。

在欧姆所处的时代,他遇到的最大困难与挑战有以下几点[1]:(1)当时的直流电源只有伏打电堆,最初用它进行实验,电流不稳定,未能获得理想结果。后来,接受其他科学家的建议,将伏打电堆改为温差电源,提高了电流的稳定性,使测量结果更准确。这与他善于学习、关心科技发展、重视科学交流是分不开的。(2)在欧姆进行研究时,没有现成的电压表和电流表,也不知道如何测电阻,也就是说,i、U、R均无法测量,这些问题都得一一解决。欧姆巧妙地设计出电流扭秤,用磁针的扭角实现了电流大小的测量;用相同粗细、不同长度的铜导线来得到不同电阻;用温差电池两个接点的温度差得到不同电势差,这在当时是想象不到的,都是开创性研究。而且,欧姆凭直觉假定电流大小与扭秤的扭角成正比,电阻与导线长度成正比,而电压与温差电池的温度差成正比。这种直觉思维,是科学创造力的重要表现。(3)欧姆定律发表后,遇到权威人士的反对甚至诋毁,认为他的理论是空洞的臆造,许多年后他的成果才得到科学界的普遍认同。为了科学研究,欧姆在孤独与困难的环境中,自己动手制作仪器,坚持进行科学探索,把全部生命都奉献给了科学事业,这种献身精神是值得钦佩和学习的。

通过物理学史的引入,“欧姆”在学生思想里不再只是一个物理量的单位,“欧姆定律”也不再只是一个物理公式,它们汇成了一部有血有肉、富有立体感的科学励志故事,深深地感染和激励着学生。