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篇1
一、引導學生理解概念內涵
學習歐姆定律的關鍵是從理解概念入手,因為多年的教學經驗告訴我:很多學生能夠準確地背誦歐姆定律公式,但不會對公式進行巧妙的運用,更說不上對公式進行深入理解了。這種現象往往導致學生在考試時經常出錯,縱觀我們的中考試題,很多題目涉及概念題,所以說理解概念是非常重要的。因此,在學習歐姆定律時,我這樣引導學生理解歐姆定律:1.導體中的電流與導體兩端電壓是成正比的,與導體電阻是成反比的。2.在實際的電路中有幾個導體,即使是同一個導體,在不同的時刻I、U、R值也是不同的,因此在運用歐姆定律時應看清是不是同一導體、同一時刻的I、U、R值。3.要明白是電阻大小的一個計算公式,不是決定式,如果某段導體兩端的電壓變化幾倍,它的電流也隨之變化幾倍,因此,比值R是一個定值。
二、引導學生解決實際問題
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生活問題,學生只有把書本中的知識運用到生活當中,才能適應社會發展的需要。例如在學習歐姆定律時,我給同學們出示了這樣一個問題:在開汽車時,聽聽音樂可以減輕司機駕車疲勞,使乘車人身心愉快,某汽車上的收音機基本結構如圖所示,
初中物理中的歐姆定律對學生來說是一個難點,教師只有運用恰當的教學方法,學生才能有所收獲。在今后的教學中,我將繼續研究新穎的教學方法,進一步提高物理課堂教學效率。
參考文獻:
篇2
《歐姆定律》的內容,在初中階段已經學過,高中階段《物理》安排這節課的目的,主要是讓學生通過課堂演示實驗再次增加感性認識;體會物理學的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規律);學習分析實驗數據,得出實驗結論的兩種常用方法――列表對比法和圖象法;再次領會定義物理量的一種常用方法――比值法。這就決定了《歐姆定律》教學的教學目的和教學要求。教學不全是為了讓學生知道實驗結論及定律的內容,重點在于要讓學生知道結論是如何得出的;在得出結論時用了什么樣的科學方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學生沿著科學家發現物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法。
《歐姆定律》的內容在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復習初中知識的作用,另一方面為學習閉合電路歐姆定律奠定了基礎。《歐姆定律》實驗中分析實驗數據的兩種基本方法,也將在后續課程中多次應用。因此也可以說,《歐姆定律》是后續課程的知識準備階段。
通過《歐姆定律》的學習,要讓學生記住歐姆定律的內容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學會分析實驗數據的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用。《歐姆定律》內容的重點是進行演示實驗和對實驗數據進行分析。這是教學的核心,是教學成敗的關鍵,是實現教學目標的基礎。《歐姆定律》教學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電場一章中已經接觸過,但學生由于缺乏較多的感性認識,對此還是比較生疏。從數學上的恒定比值到理解其物理意義并進而認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式,從數學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。有些學生常將兩種表達式相混,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、關于教法和學法
《歐姆定律》教學采用以演示實驗為主的啟發式綜合教學法。教師邊演示、邊提問,讓學生邊觀察、邊思考,最大限度地調動學生積極參與教學活動。在教材難點處適當放慢節奏,給學生充分的時間進行思考和討論,教師可給予恰當的思維點撥,必要時可進行大面積課堂提問,讓學生充分發表意見。這樣既有利于化解難點,也有利于充分發揮學生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過《歐姆定律》的學習,要使學生領會物理學的研究方法,領會怎樣提出研究課題,怎樣進行實驗設計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進行實際操作,怎樣對實驗數據進行分析及通過分析得出實驗結論和物理規律。同時要讓學生知道,物理規律必須經過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養成嚴謹的科學態度和良好的思維習慣。
三、對教學過程的構想
為了達成上述教學目標,充分發揮學生的主體作用,最大限度地激發學生學習的主動性和自覺性,對一些主要教學環節,有以下構想:
1.在引入新課提出課題后,啟發學生思考:物理學的基本研究方法是什么(不一定讓學生回答)?這樣既對學生進行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起了承上啟下作用。
2.對演示實驗所需器材及電路的設計可先啟發學生思考回答。這樣既鞏固了他們的實驗知識,也調動他們盡早投入積極參與。
3.在進行演示實驗時可請兩位學生上臺協助,同時讓其余同學注意觀察,也可調動全體學生都來參與,積極進行觀察和思考。
4.在用列表對比法對實驗數據進行分析后,提出下面的問題讓學生思考回答:為了更直觀地顯示物理規律,還可以用什么方法對實驗數據進行分析?目的是更加突出方法,使學生對分析實驗數據的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認識。到此應該達到本節課的第一次,通過提問和畫圖象使學生的學習情緒轉向高漲。
5.在得出電阻概念時,要引導學生從分析實驗數據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生結論,而應給予充分的時間,啟發學生積極思考,并給予適當的思維點撥。此處節奏應放慢,可提問請學生回答或展開討論,讓學生的主體作用得到充分發揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象。
6.在得出實驗結論的基礎上,進一步提出歐姆定律,這實際上是認識上的又一次升華。要注意闡述實驗結論的普遍性,在此基礎上可讓學生先行,以鍛煉學生的語言表達能力。教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫。要隨即強調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.為檢驗教學目標是否達成,可自編若干概念題、辨析題進行反饋練習,達到鞏固之目的。然后結合課本練習題,熟悉歐姆定律的應用,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、分度和讀數規則進行介紹。
2.注意正確規范地進行演示操作,數據不能虛假拼湊。
3.注意演示實驗的可視度。可預先制作電路板,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,使全體學生都能清晰地看見。
4.定義電阻及歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節奏混亂。可把電阻的概念及定義在歸納實驗結論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結論后。這樣學生就不易將二者混淆。
5.所編反饋練習題應重點放在概念辨析和方法訓練上,不能把套公式計算作為重點。
6.注意調控課堂節奏,避免單調枯燥。
篇3
三、萬有引力定律。教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力常量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
四、機械能守恒定律。這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不做功或所做的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
五、動量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來,主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結出規律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出,再安排一節“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規律,也不違反科學規律。中學階段有關動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數式替代矢量式。學生在解題時最容易發生符號的錯誤,應該使他們明確,在同一個式子中必須規定統一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以使問題大大地簡化。若物體不發生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質點系內部的相互作用力遠比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規律之一。無論是宏觀系統或微觀粒子的相互作用,系統中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
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(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
篇5
1.《閉合電路歐姆定律》教學目標分析
《閉合電路歐姆定律》教學目標主要有以下幾個方面:一是,經進閉合電路歐姆定律的理論推導過程,體驗能量轉化和守恒定律在電路中的具體應用,培養學生推理能力;二是,了解路端電壓與電流的U-I圖像,培養學生利用圖像方法分析電學問題的能力;三是,通過路端電壓與負載的關系實驗,培養學生利用實驗探究物理規律的科學思路和方法;四是,利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題,培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。高中物理《閉合電路歐姆定律》教學主要是圍繞定律的推導和定律的應用這兩個問題展開的,其中涉及到了“電動勢和內阻”、“用電勢推導電壓關系”、“焦耳定律”以及“歐姆定律”等諸多內容,這些內容之間具有一定的聯系, 只要能夠為其構建一個完善的體系,將這些知識有機的結合起來,就能夠得出閉合電路的歐姆定律。以建構主義教學思想為基礎,采用創設“問題情境”的教學設計,對于提高課堂教學有效性具有積極意義。
2.創設“問題情境”的教學設計具體實踐
首先,通過問題的提出激發學生的求知欲。例如:將一個小燈泡接在已充電的電容器兩極,另一個小燈泡在干電池兩端,會觀察到什么現象?并展示生活中的一些電源,演示手搖發電機使小燈泡發光和利用紐扣電池發聲的音樂卡片實驗,使學生進行思考這些現象出現的原因。通過觀察學生會發現手搖發電機是將機械能轉化成電能的過程,停止搖動就沒有電能,燈泡就不會亮,而干電池、蓄電池是將化學能轉化成電能,其化學能能夠為干電池提供持續供電的功能,因此小燈泡能夠持續發光。然后教師再在這個基礎上提出問題:什么是電源的電動勢?之后指出電源電動勢的概念,幫助學生認識電源的正負極,并畫出等效的電路圖,利用學生已知的知識,如電勢相當于高度,電勢差則相當于高度差,這樣學生就能夠很好的對電勢差以及電源電動勢的內電壓和外電壓等概念進行理解了。
其次,在教學中可采用類比、啟發、多媒體等多種方法進行教學。教師在課堂教學匯總可借助于多媒體播放flash課件, 借助于升降機舉起的高度差或者兒童滑梯兩端的高度差,幫助學生更好的理解電源電動勢。另外還可以從能量的角度引導學生對其進行理解,例如小花去買衣服,共有100元,其中10元用于打車,90元用于買衣服,在這里,100元就相當于電源的電動勢,車費相當于內電壓(必要的無用功),買衣服的費用就相當于外電壓(有用功),從而使學生掌握內外電壓的本質屬性。
最后,要通過實驗來引導學生進行探究。物理學是一門以實驗為基礎的科學,觀察和實驗是提出問題的基礎,在實驗教學中應鼓勵學生觀察要細致人微,要善于從實驗中發現問題,直觀、形象的實驗現象能激發學生思考。可以讓學生通過實驗來探究路端電壓與外電阻(電流)的關系,得出路端電壓與外電阻(電流)的關系,再從理論上進行分析。然后演示電動勢分別為3V和9V(舊)的電源向一個燈泡供電實驗,引發學生學習的興趣,讓學習進行討論,解釋現象原因。通過這種方式能夠讓學生很容易就明白流過燈泡的實際電流不僅與電源的電動勢有關,還與電路中的總電阻有關,從而順理成章的得出閉合電路歐姆定律,完成課堂教學任務。
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本節課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復習初中知識的作用,另一方面為學習閉合電路歐姆定律奠定基礎。本節課分析實驗數據的兩種基本方法,也將在后續課程中多次應用。因此也可以說,本節課是后續課程的知識準備階段。
通過本節課的學習,要讓學生記住歐姆定律的內容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學會分析實驗數據的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用.
本節課的重點是成功進行演示實驗和對實驗數據進行分析。這是本節課的核心,是本節課成敗的關鍵,是實現教學目標的基礎。
本節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接觸過,但學生由于缺乏較多的感性認識,對此還是比較生疏。從數學上的恒定比值到理解其物理意義并進而認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式,從數學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。有些學生常將兩種表達式相混,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、關于教法和學法
根據本節課有演示實驗的特點,本節課采用以演示實驗為主的啟發式綜合教學法。教師邊演示、邊提問,讓學生邊觀察、邊思考,最大限度地調動學生積極參與教學活動。在教材難點處適當放慢節奏,給學生充分的時間進行思考和討論,教師可給予恰當的思維點撥,必要時可進行大面積課堂提問,讓學生充分發表意見。這樣既有利于化解難點,也有利于充分發揮學生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過本節課的學習,要使學生領會物理學的研究方法,領會怎樣提出研究課題,怎樣進行實驗設計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進行實際操作,怎樣對實驗數據進行分析及通過分析得出實驗結論和總結出物理規律。同時要讓學生知道,物理規律必須經過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養成嚴謹的科學態度和良好的思維習慣。
三、對教學過程的構想
為了達成上述教學目標,充分發揮學生的主體作用,最大限度地激發學生學習的主動性和自覺性,對一些主要教學環節,有以下構想:1.在引入新課提出課題后,啟發學生思考:物理學的基本研究方法是什么(不一定讓學生回答)?這樣既對學生進行了方法論教育,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計可先啟發學生思考回答。這樣使他們既鞏固了實驗知識,也調動他們盡早投入積極參與。3.在進行演示實驗時可請兩位同學上臺協助,同時讓其余同學注意觀察,也可調動全體學生都來參與,積極進行觀察和思考。4.在用列表對比法對實驗數據進行分析后,提出下面的問題讓學生思考回答:為了更直觀地顯示物理規律,還可以用什么方法對實驗數據進行分析?目的是更加突出方法教育,使學生對分析實驗數據的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認識。到此應該達到本節課的第一次,通過提問和畫圖象使學生的學習情緒轉向高漲。5.在得出電阻概念時,要引導學生從分析實驗數據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生結論,而應給予充分的時間,啟發學生積極思考,并給予適當的思維點撥。此處節奏應放慢,可提請學生回答或展開討論,讓學生的主體作用得到充分發揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象。6.在得出實驗結論的基礎上,進一步總結出歐姆定律,這實際上是認識上的又一次升華。要注意闡述實驗結論的普遍性,在此基礎上可讓學生先行總結,以鍛煉學生的語言表達能力。教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫。隨即強調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.為檢驗教學目標是否達成,可自編若干概念題、辨析題進行反饋練習,達到鞏固之目的。然后結合課本練習題,熟悉歐姆定律的應用,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、分度和讀數規則進行介紹。
2.注意正確規范地進行演示操作,數據不能虛假拼湊。
3.注意演示實驗的可視度.可預先制作電路板,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,使全體學生都能清晰地看見。
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二、學情分析
1、從學生的認識結構和能力水平來看,學生不知道電源的內阻對閉合電路的影響,因此,常常把路端電壓看成是不隨外電路變化的。這種先入為主的錯誤觀念,容易形成思維定勢,僅通過幾次講解是難以逆轉的。
2、學生已學習了電動勢、內電阻、外電阻等概念,知道部分電路的歐姆定律。
三、教學目標
1、基礎知識技能方面:
(1)導出閉合電路的歐姆定律
(2)研究路端電壓的變化規律,掌握閉合電路中的
(3)學會運用閉合電路的歐姆定律解決簡單電路的問題,知道閉合電路中能量的轉化。
2、能力方面:
(1)通過實驗,讓學生積極主動的探求科學結論,成為知識的探索者和“發現者”,在獲得知識的同時發展能力。
(2)通過分組隨堂實驗,培養學生利用實驗研究,得出結論的探究物理規律的科學思路和方法,加強對學生科學素質的培養。
(3)通過利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題,培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。
3、思想及情感方面:
A.通過外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹立學生“事物普遍聯系”的觀點。
B.通過分析外電壓變化的原因,了解內因與外因關系。
C.通過短路電流的模擬實驗,加強學生的安全用電意識。
D.通過先猜想再驗證的教學模式,培養學生“大膽猜想,小心求證”的科學研究態度以及合作實驗的意識。
四、重點難點
1.重點:閉合電路的歐姆定律的導出
2.難點:路端電壓的變化規律,
應用閉合電路的歐姆定律解決簡單的實際問題
五、突破重難點的教學設計思想
1、營造能引起學生認知沖突的問題情景
設計一個如圖1所示的電路,讓學生先猜測再觀察實
驗現象。(小燈接電動勢為3v電源時較亮)讓學生產生強烈的認知沖突,激發了他們的探求新知的動機,為突破重難點提供了良好的開端。
2、讓學生積極主動地去歸納物理規律、構建自己的正確理解
教師演示實驗, 讓學生在實驗數據中探索出“新”的物理規律,使學生在探研過程中分析、歸納、推理的能力得到提高,同時也突破了教學難點。
六、課前準備
【教學用具】
自制演示實驗電路板、干電池、安培表、伏特表、滑動變阻器、電鍵、導線、課件等。
七、教學過程
(一)創設情景引入新課
演示實驗一:電源電動勢增大時小燈泡的亮度變化
教師出示電路板,小燈泡與兩節干電池串聯,閉合開關,小燈泡發光。在原電源的基礎上,再串上4節干電池,讓學生猜想:閉合開關后,小燈泡可能會發生什么現象?
教師演示:發現小燈泡變暗了。
留下疑問:是什么原因導致小燈泡沒有變得更亮,也沒有燒壞,而是變暗了呢?
(二)新課教學
1、閉合電路的歐姆定律的推導
設問:我們已經學習了電動勢,知道電動勢是反映電源將其他形式的能量轉化為電能本領的物理量,在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓,那如果電源接入了電路,電動勢與內電壓、外電壓之間又有怎樣的關系呢?
演示實驗二:E與U內、U外的關系
教師向學生介紹可變內阻電源裝置。讓同學們仔細觀察兩個電表的讀數并記錄五組數據。教師邊演示邊讓學生記錄數據。
2、路端電壓與負載的關系
探究活動二:路端電壓與負載的關系
老師引導學生設計電路圖。讓學生分組實驗探究路端電壓與負載的關系,注意短路、斷路兩種特例的分析,記錄實驗現象。
演示實驗三:低壓電源短路
電路短路時,電路當中的電流非常大,會造成很嚴重的后果,生活中一定要避免短路的發生。教師演示模擬電源短路的小實驗(為了安全起見,只用10V的學生電源),加強學生安全用電意識。
教師:通過實驗我們研究了路端電壓和負載的關系,在實驗過程中我們發現當外電阻變化時,電流會變,路端電壓也會變,那路端電壓和電流之間會不會有直接的關系呢?
探究活動三:路端電壓與電流的關系(推理法與圖象法相結合)
引導學生利用閉合電路的歐姆定律推導路端電壓與電流關系的數學表達式:教師:大家利用所學的數學知識推斷一下:若以電流為自變量,路端電壓為因變量,那么
函數圖象應該是怎樣的?
教師利用幻燈片展示一張U-I圖像,讓學生觀察這張圖像,思考直線與Y軸、X軸的交點分別代表什么物理意義,引導學生深刻理解圖像。
探究活動四:閉合電路中的功率關系
教師:引導學生推導得到有關功率的相關結論:
教師:學習了有關閉合電路的歐姆定律相關的知識后,我們一起來看看在剛上課時所留下疑問:電源電動勢由3V變成9V,為什么小燈泡會變暗呢?
學生自己分析,推測小燈泡變暗的原因。
演示實驗四:多個小燈泡并聯時的亮度變化
例題:當開關逐漸閉合時,小燈泡的亮度會發生怎樣的變化,電壓表的讀數呢?
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1.比熱容在熱學課程教學
比熱容是涵蓋四個物理量的綜合概念,新課程實施后,教師的任務就是通過實驗讓學生理解和認識比熱容,并且引導學生用比熱容說明生活中簡單的自然現象。
1.1本課的重點在于理解比熱容的概念
利用比熱容的有關知識解釋生活中的有關問題,而難點則在于掌握熱量的計算相關公式。教師首先應當從生活引入,通過實驗建立概念,學生生活經驗相對較少,教師可以根據人教版物理教科書做演示實驗:用相同的電加熱器質量相同的水和食用油,使它們升高相同的溫度,發現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。
教師可以帶領學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在質量相等、并升高的溫度相同時,吸收的熱量不同,使學生深刻理解比熱容的概念;教師要啟發學生積極思考設定質量和升高溫度的乘積被除以吸收的熱量是何原因,這是教師在教學過程中非常重要的一點。
1.2學生掌握比熱容概念后
教師可以通過定量實驗的方法使學生自主計算熱量的相關計算公式。用相同的電加熱器加熱質量不同物質A和物質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,教師需要根據加熱器功率和加熱時間提供熱量數據,并且認為這是A、B吸收的熱量,學生在教師帶領之下探究表格,可以自主計算出“物體吸收的熱量與它的質量和升高溫度乘積的比值”,計算公式有具體數據的支撐,因此更加易于理解。
2.直流電流教學中歐姆定律的學習
在電學中,電流、電壓和電阻這三個物理量之間的聯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實驗定律的中心。
2.1通過創設問題情景歸納出歐姆定律
在歐姆定律的教學課時中,教師的任務是引導學生透過實驗看到電流跟電壓還有電阻之間的關聯,總結出歐姆定律。而在教學過程中,本課時的難點就在于如何設計實驗,如何分析實驗中所取得的實驗數據并進行歸整總結,如何評估實驗后得到的結果。
教師可以通過創設問題情景,引入新課問題讓學生自己提出猜想和假設,自主進行實驗探究電流、電壓和電阻之間的關系,帶領學生制定計劃與實驗方案,用控制變量法進行實驗與收集證據,在自主設計實驗方案的過程中,讓學生的實驗設計能力得到提升。
教師在學生匯報實驗方法時做適當的提示與補充,完善學生提出的需要準備的實驗器材,啟發學生用多種方法來解決問題,比如在電路上串聯一個滑動變阻器來改變電源電壓的取值。
根據學生的分析和匯報,教師將學生的實驗思路和方法進行總結,實驗可分為兩步,第一步控制電阻不變,通過調節滑動變阻器,改變電阻兩端的電壓并使其成倍數變化,再觀察通過電阻的電流的變化情況,找出電流與電壓的關系;第二步需要分別接入電路的,應當是阻值顯示為倍數關系的不同類型電阻,學生在實驗過程中,為了保持電阻兩端的電壓維持某一個固定值不變,就應當適當得調節滑動變阻器,同時觀察電流的變化,從而能夠準確地找出電阻與電流之間的聯系。
在學生分組實驗記錄數據之后,教師引導學生分析輪漲得出結論,給出評價,讓學生自主構建知識,學習科學研究方法,培養學生實驗和觀察的能力,但本課教學容量大,教學時間緊,教師不可一味放手,在適當的時候還需要引導學生進行歸納總結,從而使本課圓滿完成。
3.電功率是電學的重點內容
電能轉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中,應當著重引導學生理解電功率的概念,通過實驗或者舉例讓學生認識到電功率在現實生活中的廣泛應用。
而難點則在于如何理解實際功率和額定功率的區別與聯系。教師應當根據課程標準,引導學生根據實例,認識功的概念,知道做功的過程就是能量轉化或轉移的過程。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,引導學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系。
教師可以通過比較800W的電吹風機與40W的燈泡在相同的時間內消耗的電能讓學生理解功和功率的區別與聯系,同時從能量轉化的角度對電功率進行分析,便于學生加深理解。通過設置課堂練習和演示實驗,例如將兩燈泡先后并聯和串聯接入家庭電路中,觀察燈泡的發光情況,探究燈泡的功率是否改變了,從而使學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和非正常工作狀態,指導用電器的功率不是固定不變的。
教師最后結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,梳理本課所學知識,使之形成一個完整的知識體系,同時也可以幫助學生進行記憶,最后讓學生掌握運用于解題。
4.總結
由簡單到繁雜,由淺顯到深刻的認識規律是物理教學的特點,在教學過程中,教師要做好足夠的鋪墊,這樣才能充分發揮物理教學的探究性,但同時,也要顧及到學生的接受能力,只有教師在教學過程中起到了“穿針引線”的串聯作用,知識的系統性和結構性才能夠保持。
教師要使學生能夠全方面的體驗到學習物理的樂趣,從而認識到應用科學方法的重要性,并且在探究過程中,科學思想得到熏陶,能力得以提升,掌握正確的學習方法獲得知識。
參考文獻:
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蘇科版九年級物理第十四章《歐姆定律》中的基本電路如圖1所示.以此電學基本電路為主線,進行整個章節的系統復習教學,可以讓學生感覺到重點突出,思路清晰,耳目一新,還可以調動學生學習的積極性,活躍課堂氣氛,提高復習效果.
1利用基本電路,進行物理概念和規律的復習
物理概念和規律是物理學的基礎,在物理的復習課中加強對物理概念和規律的再次重溫與梳理,應是復習課的重要內容之一.在對《歐姆定律》復習時,筆者以此基本電路為基礎,采用問題教學法,突出學生主體地位,引導學生梳理相關電學概念.
問題1此基本電路由電阻元件組成,請問電阻的定義、單位和影響因素各是什么?在研究影響電阻大小因素時采用了什么物理方法?
學生:電阻是導體對電流的阻礙作用,電阻的單位是歐姆(Ω),影響電阻的大小的因素有導體的長度、橫截面積、材料和外界的溫度,電阻是導體本身的一種性質;在研究影響電阻大小因素時采用了控制變量法.
問題2你能為滑動變阻器寫一份說明書嗎?
學生:滑動變阻器的工作原理是靠改變連入電路的電阻的長度來改變電阻的大小,它在電路中的主要作用是控制電路中的電流大小,起到保護電路的作用,它的正確接法是采用“一上一下”的接法,它的銘牌告訴我們它連入電路的最大阻值和允許通過的最大電流值.
問題3此基本電路中,電路的總電阻應如何計算?電壓的分配與電阻值大小存在怎樣的關系?
學生:串聯電路的總電阻等于各串聯電阻阻值之和,公式R總=R1+R2;串聯電路電壓的分配與電阻成正比,公式U1/U2=R1/R2.
2利用基本電路,加強電學實驗的復習
在第十四章《歐姆定律》中,探究電流與電壓、電阻的關系和伏安法測電阻是本章的兩個重要實驗.運用控制變量法,讓學生再次重溫實驗探究過程,探究電流與電壓、電阻的關系,從而得出歐姆定律,這對提高學生實驗探究能力具有十分重要的意義;會依據歐姆定律測出定值電阻的阻值,在此基礎上通過變式教學,讓學生設計出測電阻的多種方法,在提高學生的實驗操作技能的同時,可以培養學生的的創新能力和創新思維.對上述兩個實驗的復習與重溫應是本章復習的重點.但兩個實驗的實驗電路圖是相同的,這為兩個實驗的復習提供了良好的基礎.筆者在復習這兩個實驗時,通過一系列的問題設計,由表及里,層層推進,引導學生思考,從而進一步促進學生加深對這兩個實驗的理解與掌握.
2.1問題:利用這個基本電路,可以完成本章的哪些實驗
學生:探究電流與電壓、電阻的關系;伏安法測電阻.
2.2利用這個基本電路,復習探究電流與電壓、電阻關系實驗的問題設計
問題1:本實驗所采用的實驗方法是什么?
學生:控制變量法.
問題2:本實驗的操作要點是什么?
學生:手移動滑動變阻器的滑片,眼睛觀察電壓表的示數.
問題3:本實驗滑動變阻器有什么作用?
學生:在探究電流與電壓關系的實驗中,滑動變阻器的作用是改變定值電阻電壓;在探究電流與電阻關系的實驗中,滑動變阻器的作用是控制電壓不變;保護電路.
問題4:本實驗數據記錄表格怎樣設計?(略)
問題5:本實驗得到的實驗結論是什么?怎樣用圖像表示?
學生:導體中的電流與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比,這就是歐姆定律的內容.(圖像略)
問題6:歐姆定律的公式是什么?運用歐姆定律計算時,應注意什么問題?
學生:歐姆定律公式是I=U/R,運用歐姆定律計算時,應注意電流、電壓、電阻是同一時刻同一用電器三個物理量,且該用電器是純電阻用電器.
問題7:歐姆定律實驗探究過程中具體問題的設計:在利用這個基本電路探究電流和電阻關系時:
(1)小明先將5 Ω的電阻接入電路讀出電流I,再換10 Ω的定值電阻讀出電流,發現并不等于I 的一半,請你分析產生這一現象的原因.(沒有調節滑動變阻器保持電阻兩端的電壓不變)
(2)了解原因后,小明重新進行實驗,實驗過程中他控制定值電阻兩端的電壓恒為1.5 V.他先用5 Ω的定值電阻進行實驗,再換用10 Ω的定值電阻,合上開關后,你認為電壓表的示數將(大于)1.5 V,此時應向(右)調節滑片,使電壓表的示數仍為1.5 V.
(3)若在這個電路中,電源電壓是3 V,滑動變阻器的最大阻值是15 Ω.實驗過程中小明控制定值電阻兩端的電壓恒為1.5 V,最后用20 Ω的電阻替換10 Ω的電阻接入電路中進行實驗,發現無法讀取與20 Ω的電阻對應的電流值.經檢查,電路連接無誤,且元件完好,請你幫他找出兩種可能的原因.(原因1:滑動變阻器的最大阻值偏小;原因2:控制定值電阻兩端電壓偏小)
2.3利用這個電路進行伏安法測電阻實驗的問題設計
問題1:伏安法測電阻的原理是什么?
學生:根據歐姆定律I=U/R.
問題2:在電路連接過程中應注意哪些問題?
學生:連接電路時,開關應斷開.開關閉合前,應將滑動變阻器的滑片移到最大阻值位置.
問題3:在連接電路時,電流表與電壓表的量程應怎樣選擇?
學生:電壓表根據電源電壓來選擇量程;電流表根據電路中所估測的最大電流來選擇量程.
問題4:此實驗中滑動變阻器的作用是什么?表格應怎樣設計?
學生:保護電路;多次測量取平均值,以減小實驗誤差.(表格略)
問題5:若用這個電路測小燈泡電阻,測出的小燈泡電阻不同,是由于實驗誤差的原因嗎?
學生:不是,燈泡電阻受溫度影響.
問題6:在伏安法測電阻的實驗和探究電流和電壓、電阻關系的實驗中都做了三次實驗,它們的目的相同嗎?
學生:不同,前者是多次測量求平均值以減少誤差,后者是排除實驗偶然性.
問題7:在利用這個電路測量定值電阻阻值時,若電流表損壞,如何利用余下的實驗器材測出定值電阻的阻值?
(1)方法1:如圖2甲所示,閉合開關,先用電壓表測出待測電阻Rx兩端電壓為U1,再用電壓表測出滑動變阻器R兩端電壓為U2,變阻器一直處于最大阻值位置,則Rx=U1R/U2.
(2)方法2:如圖2乙所示,閉合開關,將滑動變阻器滑片P滑到a端讀出電壓表示數為U1,滑片P滑到b端讀出電壓表示數為U2,則Rx=U2RU1-U2.
(3)方法3:若再提供一個電阻箱,如圖2丙所示,保持滑動變阻器的滑片P不動,只閉合開關S1讀出電壓表示數為U;只閉合開關S2,并調節電阻箱R0使電壓表示數仍為U,則電阻箱R0的阻值為此時待測電阻的阻值.此方法為等效替代法.
問題8:在利用這個電路測量定值電阻阻值時,若電壓表損壞,又如何利用余下的實驗器材測出定值電阻的阻值?
實驗設計總體思路:電路并聯.
3利用基本電路,提高學生解題能力
筆者認為,本章習題繁多,教師在復習時,若不注重總結、歸納和引導,容易使學生陷于題海中.本章雖題目繁多,但通過《義務教育物理課程標準》的學習和對大量題型的認真分析與總結,許多題目設計總是圍繞筆者所提供的基本電路展開.在一節課復習時間有限的前提下,以此電路為基礎,注重對重要知識點和重點題型的設計就顯得尤為重要.通過對此電路相關問題的精心設計,在師生共同討論與分析前提下,可提高學生分析問題和解決問題的能力,還能使學生觸類旁通,起到事半功倍的效果.
問題1根據表1數據回答:在這個基本電路中,連接電路需用導線,應從銅線和鐵線中,選用.制作滑動變阻器選擇電阻線材料時,應從錳銅合金和鎳鉻合金中,選用.
表1導線電阻R/Ω導線電阻R/Ω銅0.017錳銅合金0.44鐵0.096鎳鉻合金1.1(導線長1 m,橫截面積1 mm2,溫度20 ℃)
問題2當滑動變阻器的滑片向右移動時,電流表的示數,電壓表的示數,電壓表與電
流表的示數之比.
問題3當滑動變阻器的滑片向右移動時,若電流表示數不變且為零,但電壓表的示數較大,可能的電路故障是;若電流表有示數,但電壓表沒有示數,可能的電路故障是.
問題4在這個電路中,若電源電壓為6 V且保持不變,定值電阻阻值為8 Ω,滑動變阻器R的最大阻值為10 Ω.小明所選用的電壓表量程為0~3 V,電流表量程為0~0.6 A.為了保證電路安全,實驗中滑動變阻器接入電路的阻值范圍是
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讓學生感知實驗探究電流跟電壓、電阻的關系,經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“歐姆定律及其應用”繼第一節后對數據的分析歸納,通過用列表法、觀察法、數學比例法、圖象法、類比法、分析、綜合與歸納等方法來對實驗數據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系——歐姆定律及其表達式。最終培養學生運用這些方法對實驗數據進行研究、分析、歸納、概括物理規律的一些能力。
又通過實驗探究“串聯電路與并聯電路中電阻的特點”。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鍵。
在教學中這一節可分為四課時教學:
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(注意強調用不同角碼區分不同用電器)。為下節課講串并聯電阻關系作鋪墊。
第二課時通過歐姆定律的推導定量研究“串聯電路與并聯電路中電阻的特點”,得出:
串聯電路:R=R1+R2
并聯電路:1/R=1/R1+1/R2
第三課時運用歐姆定律及串并聯電路的特點練習靜態固定電路的相關計算;培養學生分析問題、解決問題的能力,注意教給學生解題思路、規范解題。
串聯電路的特點:
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電路的特點,練習動態電路的相關計算。
動態電路------由于開關的通斷、滑動變阻器滑片的移動導致電路中的物理量發生變化的電路。
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、閉合的開關看成導線
解決變化電路問題的關鍵是把動態電路變成靜態電路(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。把閉合的開關看成導線,把被局部短路的用電器拿掉;把開關斷開的支路去掉,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,再根據有關的公式和規律去解題。
第三節“測量小燈泡的電阻”是歐姆定律內容的延續,教學過程中以學生為主,本節主體內容是利用電壓表、電流表測算出小燈泡的電阻,通過實驗探究去發現燈絲電阻變化的規律,并最終找到影響燈絲變化的因素及它們之間的相互關系。注意多測幾組數據,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,與導體兩端的電壓和導體中的電流無關,只與導體的材料、長度、橫截面積有關,此外跟溫度有關。這也為電功率中“測量小燈泡的電功率”作了鋪墊。
第四節“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、講規則、講科學的意識。
另外本節涉及電路故障(斷路或短路),在教學中應加強練習,注意區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。
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人教版高中物理選修3-1第二章第七節《閉合電路的歐姆定律》是電學知識的核心內容,其中包含了許多科學思想方法,是學生學習和體會科學思想方法的好素材。作為一節典型的規律探究課,本節內容較抽象,學生在學習時,對電源內電路認識模糊,難以理解電源有內阻;對內外電路的電壓與電源電動勢的關系及路端電壓與負載關系感到疑惑,對其中蘊含的科學方法未能深刻領會。“如何有效突破這些教學難點?”“如何設計好閉合電路歐姆定律的探究過程,有效實施三維目標教學?”一直是廣大物理教師研究的重要課題,本文試圖通過對本節課的教材、教法的分析,探究形成學生認知困難的主要原因以及在本節課中如何有效實施探究教學,培養學生的核心素養。
1 教材、教法分析
人教版教材是把《閉合電路的歐姆定簟釩才旁詰繚礎⒌綞勢、歐姆定律、串并聯電路、焦耳定律和導體的電阻之后來學習的。很顯然,這種安排的意圖是在承接“從做功角度認識電動勢”的基礎上,引導學生從功能關系角度來建立閉合電路的歐姆定律,體現了循序漸進的教學原則。順應這種構想,教材對本節內容以如下方式呈現:先直接給出閉合電路的概念,然后從功能關系出發, 根據能量守恒,理論推導出閉合電路的歐姆定律和U+U=E,再根據閉合電路的歐姆定律,理論分析路端電壓與負載的關系。這種呈現方式的好處是:既充分體現了功和能的概念在物理學中的重要性,又有利于學生從理論角度理解閉合電路的歐姆定律。從教材體系來看這種呈現方式具有一定的合理性和科學性。
筆者曾多次參與“閉合電路的歐姆定律”的觀摩教學,領略了執教老師們的各種處理方法,比較有代表性的是以下兩種教法:
第一種教法是沿用原教材的思路,采用比較傳統的方式,注重理論探究,先從理論上推導得出閉合電路歐姆定律的數學表達式,再應用定律討論了路端電壓隨外電路電阻的變化規律,最后引導學生運用規律解題,把立足點放在訓練學生的解題能力上。
第二種教法注重突出實驗的地位,發揮實驗在探究教學中的作用。利用實驗創設懸念,引入課題,設計探究實驗,讓學生在實驗中總結歸納出內外電壓之間的關系,再利用教材中的圖2.7-3實驗探究路端電壓與負載的關系。
根據課后反饋發現,沿用原教材思路設計的教學,效果并沒有達到設計者想象的結果,究其原因,主要有以下幾個方面:
1.教材中的閉合電路的歐姆定律是從理論角度得出的,注重于數學推理,比較抽象,缺乏令人信服的探究實驗,學生無直接經驗感知和相應的認知過程,難以形成深刻的理解。
2.教材對閉合電路,特別是內電路的建構過于直接,無感知過程,學生對教材中為了突出閉合電路而提供的閉合電路中電勢高低變化的模型圖難以理解,加之學生對部分電路的歐姆定律印象深刻,對電源內部的電路無直觀印象,對電源也有內阻心存疑慮,難以突破初中形成的“路端電壓不隨外電路變化”的思維定勢。
3.教材是利用純電阻電路中的能量守恒關系推導得到IR+Ir=E和U+U=E,這種處理方式,會讓學生對U+U=E的普適性產生懷疑:非純電阻電路還適用嗎?
4.作為一節規律探究課,本節課包含了許多科學思想方法,教材過于注重理論推導,忽視了實驗探究,淡化了猜想、類比、比較、分析等多種科學思想方法教育,這對培養學生的探究能力和體驗研究物理問題的方法是不利的,也不利于提高課堂教學的有效性。
第二種“通過設計多個實驗來進行實驗探究”的處理方法,調動學生學習的主動性和積極性,學生能獲得更直觀的認識,有效地突破一些教學難點,但由于本節知識點多,思維量大,設計過多的實驗(特別是設計繁雜的分組實驗)勢必會分散學生的注意力,干擾學生的正常思考,擠壓學生思考和實踐應用的時間,影響了學生主體作用的發揮,效果同樣不盡如人意。
2 教學建議
2.1 尊重學生的認知規律,科學設計探究過程
從物理學史來看,歐姆定律是基于實驗而發現的,并非演繹推理的結果,教材通過功能關系分析來建立閉合電路的歐姆定律。這種處理方法帶來的負面影響是學生缺乏感性認識,沒有參與知識發現過程中的情感體驗,難以形成深刻的理解,課堂上學生學習的積極性也不高。規避這種負面影響的方法就是在教學設計時,應當尊重學生的心理特點和認知規律,科學地設計探究過程,讓學生在親身探究中理解定律,體驗方法。基于這種指導思想,筆者在教學設計時,先用兩節新電池和內阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電,產生了與學生日常生活經驗相矛盾的現象來設置“懸念”――引入新課。然后,引導學生針對“引入實驗”中的現象展開探究,讓學生在實驗探究中分析、思考、歸納,得出電源內電壓和外電壓之間的關系。接著再引導學生利用功能關系,從理論角度來推導、探究,讓實驗得出結論在理論上獲得支撐。最后,引а生利用所學規律解決引入實驗和實際生活中的問題。這種在引入實驗為基礎的“實驗和理論推導相互結合的探究過程”的設計,既避免了設計過多的實驗,又讓學生親身體驗了探究的過程,加深了對知識的理解,深刻領會到物理學科的嚴謹性和流暢性,感受到物理的探究之美和應用之美。同時,又能激發學生的學習熱情,使物理課堂教學產生無窮的樂趣,進而實現高效的物理課堂教學。
2.2 合理創設問題情境,引導學生質疑探究
作為一節規律探究課,本節課的重點是如何落實探究教學,讓學生在探究中理解閉合電路的歐姆定律,感知科學探究的過程和方法。在探究教學中,問題是探究的起點,沒有問題就不可能有探究,正是在問題的驅動下,學生才能積極思考,從而產生探究欲望。這就需要教師在深入挖掘規律形成過程的基礎上,精心創設問題情境,以問誘思,引導學生融入到探究學習的情境中去。例如:在構建“閉合電路”概念時,用兩節新電池和內阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電后,可設置如下問題情境:“為什么燈泡接到電動勢為9 V的電池時,亮度反而暗了?難道電池壞了?”“為什么電池與燈泡接通時兩端的電壓變小?減小的電壓哪兒去了?”“電池有內阻?可能嗎?”“我們來看看電池(觸摸電池),電池變熱了,什么原因導致工作的電池會變熱?”學生在問題的引領下觀察、實驗、體驗,由此認識到“電源內部也有電阻和電流”“電源內部電流的通路,稱為內電路”。這種以問題啟發學生思考,以實驗引導學生體驗來構建閉合電路的方法,既彌補了教材對內電路建構的非直觀性,也讓學生經歷了在質疑中分析、探究的過程,學生對閉合電路的認識潛移默化、水到渠成,遠比直接灌輸效果好。
在引導學生從能量角度驗證實驗探究結果時,設置如下問題情境:“剛才我們通過實驗探究了閉合電路中的電流規律,這個結論可靠嗎?”“如果我們能從理論上找到依據,是不是更可靠?如何從理論上來分析呢?”“從能量角度行嗎?”“內、外電路在時間 t 內消耗多少電能? ”“這些能量從何而來?”學生在上述問題的引導下,發現也可以從能量角度來推導得出與實驗相同的結果。
在引導學生探究路端電壓與負載的關系時,設置以下問題情境:“實驗表明,燈泡變暗是由于路端電壓變小的緣故,你們能說說路端電壓與什么有關嗎?”“它們之間具體的關系是什么?”“如何設計實驗來研究呢?”“從實驗數據中能得出什么結論?”“能從理論上分析為什么會發生這樣的變化嗎?”“如果外電阻斷開,路端電壓為多少?外電阻短路,路端電壓又為多少?”“誰能說說路端電壓隨外電阻變化的根本原因是什么?”在這一個個問題的引領下,學生從實驗探究到理論分析兩個方面找到了路端電壓與外電阻的關系,不僅體驗了科學探究過程,提高了理論分析和實驗探究的能力,也養成了樂于探索、勤于動手的好習慣。
2.3 注重滲透科學方法教育,加深對規律本質的認識
作為一根主線,科學探究法貫穿在整個課堂教學過程中,教學中要注意尊重學生的心理特點和認知規律,強化科學探究法的顯性教育:以引入實驗為線索,引導學生經歷“觀察實驗、提出問題、猜想假設、設計實驗、分析論證”等過程,領會科學探究的方法。
“閉合回路中的電勢變化”抽象而難以理解,突破這一難點的最重要的方法就是“比法”。教材試圖以圖1的模型來形象地說明這個問題,但這種模型對學生來說還是比較抽象,難以理解。筆者用如圖2所示的“電梯加滑梯”模型和閉合電路加以類比,來說明閉合電路中的電勢高低變化情況。這樣的方法,既簡單又源于學生的生活經驗,學生容易接受,教學中應注意引導學生體會類比法的作用。
“演繹推理法”在“閉合電路歐姆定律的推導”和“路端電壓與負載的關系推導”中兩次用到,教學中要注意借助問題情境,把規律的探究以一個個問題的形式呈現出來,讓學生在問題的引領下經歷演繹、推理過程,構建對“閉合電路的歐姆定律”和“路端電壓與負載關系”的正確理解,體驗演繹推理過程中獲得成功的愉悅。
另外,本節課中,要特別注意引導學生在了解路端電壓與負載電阻的關系的基礎上,通過極限法分析和理解電路斷路時的路端電壓和短路電流的現實意義,體會極限法在物理學習中的作用和意義,有效地訓練學生突破思維定勢,培養創造性的思維能力。
2.4 注重理論聯系實際,物理與生活的聯系
研究和學習物理最重要的方法就是理論聯系實際,將理論和實際、物理與生活聯系起來,可以幫助學生更透徹地理解所學的物理知識,培養學生的創造性思維和邏輯思維能力。歐姆定律與生產、生活聯系密切,教學設計時,應注意還原知識的產生背景,注重將知識應用于實際生活。例如:新課引入可以從生活現象來提出問題,引發學生思考探究;在得出路端電壓與外電阻R的關系后,引導學生通過將R推向兩個極端情況的分析,來理解實際中“為什么電源開路時路端電壓就等于電源的電動勢”及“為什么電源不能用導線直接相連”;在學完了本節知識后,可引導學生用本節課所學知識分析解決新課引入及生產、生活中的實際問題。讓學生充分地感知從生活走進物理、從物理回到生活的過程,培養學生利用物理知識分析解決實際問題的能力,建構對知識(尤其是難點知識)的正確理解,從而真切地感受所學物理知識的實用性,充分理解物理學科對時展的深遠意義。
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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、外電路上電勢降落之和.
4、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關系,知道這種關系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關問題.
5、理解閉合電路的功率表達式.
6、理解閉合電路中能量轉化的情況.
(二)能力目標
1、培養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律
2、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關系,知道這種關系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關問題.
3、通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規律,培養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,樹立學生普遍聯系觀點
2、通過分析外電壓變化原因,了解內因與外因關系
3、通過對閉合電路的分析計算,培養學生能量守恒思想
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鍵和基礎,在處理電動勢的概念時,可以根據教材,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生電勢差的大小,反映了電源做功的本領,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、外電路上電勢降落之和的結論.教學中不要求論證這個結論.教材中給出一個比喻(兒童滑梯),幫助學生接受這個結論.
需要強調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,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,可以向學生說明,做為電源,由正負極之分,在電源內部,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,人們規定電源電動勢的方向為內電路的電流方向,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系圖線,可以直觀地表示出路端電壓與電流的關系,務必使學生熟悉這個圖線.
學生應該知道,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.在考慮電壓表的內阻時,希望通過第五節的“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,.要從能量轉化的觀點說明,公式左方的表示單位時間內電源提供的電能.理解了這一點,就容易理解上式的意義:電源提供的電能,一部分消耗在內阻上,其余部分輸出到外電路中.
教學設計方案
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、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律.
2、在物理方法上的要求:
(1)通過電動勢等于電路上內、外電壓之和的教學,使學生學會運用實驗探索物理規律的方法.
(2)從能量和能量轉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律的討論培養學生的推理能力.
(4)通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規律,培養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容;
(3)應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律.
2、難點:
(1)閉合回路中電源電動勢等于電路上內、外電壓之和.
(2)短路、斷路特征
(3)應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系
三、教學過程設計
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,會看到什么現象?(小燈泡閃亮一下就熄滅.)為什么會出現這種現象呢?
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電流的.
教師:為了形成持續的電源,必須有一種本質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變為電能的裝置.它并不創造能量,也不創造電荷.例如:干電池是把化學能轉化為電能,發電機是把機械能、核能等轉化為電能的裝置.
教師:電源能夠不斷地把其他形式的能量轉變為電能,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格,發現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,發現結果確實是1.5V.講臺上還擺放有手搖發電機、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)·
結論:電源兩極間的電壓完全由電源本身的性質(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,結論:開關閉合前,電壓表示數是1.5V,開關閉合后,電壓表示數變為1.4V.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、外電路兩部分,電源內部的叫內電路,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.在電源內部電極附近的探針A、B上連接的電壓表測得的電壓叫內電壓.我們現在就通過實驗來研究閉合電路中電動勢和內、外電壓之間的關系.
板書:3、內電壓和外電壓
教師:向學生介紹實驗裝置及電路連接方法,重點說明內電壓的測量.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、外電壓和的值.再斷開電鍵,由電壓表測出電動勢.分析實驗結果可以發現什么規律呢?
學生:在誤差許可的范圍內,內、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、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.
結論:把開關撥到2后,發現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象呢?這就要用到我們將要學習的內容——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,設電流為,根據歐姆定律,,,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.
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象呢?
學生:9V的電源如果內電阻很大,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,那么就出現了剛才的實驗現象了.
教師:很好.一般電源的電動勢和內電阻在短時間內可以認為是不變的.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律
板書:5幾個重要推論
(l)路端電壓隨外電阻變化的規律演示實驗,圖3所示電路,
4節1號電池和1個10Ω的定值電阻串聯組成電源(因為通常電源內阻很小,的變化也很小,現象不明顯)移動滑動變阻器的滑動片,觀察電流表和電壓表的示數是如何隨變化?
教師:從實驗出發,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象嗎?
學生:因為變大,閉合電路的總電阻增大,根據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電阻在短時間內是不變的,初中我們認為電路兩端電壓是不變的,應該是有條件的,當無窮大時,0,外電路可視為斷路,0,根據,則,即當外電路斷開時,用電壓表直接測量電源兩極電壓,數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律.
教師:在純電阻電路中,當用一個固定的電源(設、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律
教師:在電路中電源的總功率為,輸出的功率為,內電路損耗的功率為,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
探究活動
1、調查各種不同電源的性能特點。
(包括電動勢、內阻、能量轉化情況、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)廢舊電池對環境的污染主要表現在哪些方面;
(3)當前社會對廢舊電池的重視程度;
篇13
1.結合案例分析物理教學中存在的一些問題
1.1案例一——力學
力學是初中物理課程中最基本的章節,它是帶領學生走進物理世界的開篇之章,因此力學知識授課的好壞直接影響到學生對這門課程的認識,也會奠定學生們對物理印象基礎。在我國幾乎所有課程的教學模式都是以老師講課為主,學生聽課為輔,物理老師在講授力學這一章時也是這樣,缺乏和學生的交流,由于學生在課堂上發揮不了主體作用,并且物理是一門相當乏味的自然科學學科,因此,許多學生在接收物理知識時都存有被動心理,有的也只是為了完成學業的需要,并沒有真正的去好好掌握。
1.2案例二——歐姆定律
初中物理課程中,必不可少的一章就是《歐姆定律》,它作為初中物理課程中最基礎的知識章節,影響著許許多多初學者對物理課程的印象以及日后對學習物理的興趣培養,因此,作為一名初中物理老師,在講授該章節時需要注意的問題有很多,而不是一股腦的把所有知識概念都講完。
在傳統的授課方式中,物理老師在講授這一節時一般都是先把需要解釋的概念給學生講解一下,然后把這一章節涉及到的公式(主要是I=U/R)在例題中給同學們講解。這種授課方式如果不是天生對物理充滿興趣的人在聽起來時都會覺得很無聊。這就直接導致了許多學生在學習這一章時上課不認真聽講,老師留的作業題也是抄別人的,使教學的效果很不理想,教學任務也幾乎不能按時完成。
1.3案例三——物理實驗課
物理實驗課是帶領學生走入物理世界最直接、最有效的方法,然而由于教學資金的缺乏,許多初中學校根本就沒有開設這一門課程,或者是開設了這一門課程,卻因為缺乏實驗道具和器材,而從未真正上過。這種教學漏洞的出現,損失了教育學生學習物理的最好機會,由于物理知識大多數都十分抽象,初中生基本上無法從理論課上真正搞懂那些知識,而又沒有最直觀的教學實驗來演示,錯失了引導學生學習物理的最佳機會。
2.解決上述問題的有效措施
2.1消除力學知識的學習障礙
由于力學知識是物理課程最基本的入門知識,因此學好它對學好物理課程會打下良好的基礎。初中是一個人學生生涯中最容易對事物充滿好奇的時間段,教師要充分的利用學生的好奇心把他們引入物理的世界。最有效的方法就是讓學生成為課堂的主體,允許學生在課堂上發問,增加師生之間的交流,建立良好的師生關系,營造良好的課堂氛圍。例如教師在講解牛頓第一定律時可以在上課時帶一個蘋果,讓學生們在課堂上真實的體驗萬有引力;在講授自由落體的知識時,可以讓同學們在課堂上進行實驗,用自己的筆、紙片等來感受自由落體的妙處;在講力是相互的這一章節時,老師可以讓同學們自己報名來前臺互相感受一下;在講摩擦力時借助實驗道具在課堂上給同學們演示等。
2.2學習歐姆定律的有效途徑
其實要想有效的學習歐姆定律,在老師授完理論課的基礎上最有效的方式就是開設這一章節的實驗課。歐姆定律這一章的主要內容包括:歐姆定律并不適用于所有物體、導體的電阻不是一成不變的、串并聯電路歐姆定律的推廣式不同。
這些有關電路的問題在實際的課堂講解上是十分抽象的,教師只有親自帶領學生,讓學生們在實驗課中自己動手,體驗歐姆定律的實驗表現,才能使他們把這些知識真正掌握,否則即使他們掌握了理論要點,也無法真正的與實際相結合。
2.3充分借助多媒體資源
其實以上方法適用于所有物理章節的學習,實驗課是物理教學中的重點課程不能忽視。隨著科技的發達,多媒體教學方式也逐漸引入了物理教學的課堂,多媒體教學方式的實施,給學生們帶來了一種學習知識的新鮮感,PPT上鮮活的文字、圖片以及教學視頻等內容增加了物理教學的趣味性,也增加了學生們對物理課程的興趣。因此在初中物理的教學中要充分借助多媒體資源使抽象的物理知識在多媒體中得以具象化。
此外,改變教學最根本的方式是增加教師授課的趣味性,一個幽默的物理教師和一個死板的物理教師教學的效果是完全不一樣的,因此,要改變教學方式還需要教師從自身尋找問題,好的教學效果需要學生和老師共同完成。
作為一名初中物理老師,不僅要把知識完整的傳授給學生,還要讓他們能夠接受并且消化成為自己的東西。隨著國家經濟水平的提高和教學方式的改進,多媒體教學的方式逐漸走進了千千萬萬的大中小學校,因此,物理老師可以充分借助多媒體的力量來使枯燥的物理知識多彩化。此外物理課程中還應該多安排一些實驗課程,讓同學們通過自己的親身體驗來感受物理世界的多姿多彩,培養他們不斷探索科學的精神,培養他們對物理課程的興趣。
【參考文獻】
[1]張紅巖.《新課程理念下的初中物理教學案例與分析》.教學實踐,2012