時間:2023-09-06 16:53:52
序論:在您撰寫歐姆定律的實驗探究時,參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞:歐姆定律;電流;電壓;電阻
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2014)02-0086
實驗是從感性到理性認識的過程,是從具體到抽象、從簡單到復(fù)雜的思維形成過程,符合學(xué)生的身心特點和認識過程。因此,實驗既是學(xué)習(xí)物理的重要基礎(chǔ),又是物理教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段。利用實驗可以培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力,通過對實驗原理的理解、觀看或親自動手進行操作、信息(現(xiàn)象或數(shù)據(jù))的獲取、分析綜合等過程,可以培養(yǎng)學(xué)生的多種能力。
歐姆定律是初中物理電學(xué)的重要定律之一,它把電流、電壓和電阻三者融為一體,它在電學(xué)中起到橋梁和紐帶的作用,同時歐姆定律的探究能力培養(yǎng)、考查學(xué)生的綜合能力,所以對歐姆定律的探究也是中考中的高頻考點。
例:某實驗小組的同學(xué)探究電流與電壓的關(guān)系時,用到如下器材:電源為2節(jié)干電池,電流表、電壓表各1只,定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑動變阻器1只(標有“10Ω,2A)字樣,開關(guān)1個,導(dǎo)線若干(如圖1所示);設(shè)計的電路如圖2所示,
(1)在這個實驗中,電壓表應(yīng)選用的量程為 ,電流表應(yīng)選用的量程為 。
(2)這個實驗的探究方法是 ,其中被控制的變量是 ,下面是他們獲取的幾組實驗數(shù)據(jù)。
(3)實驗中他們選用的定值電阻為 Ω。
(4)請在圖3的坐標系上畫出電流隨電壓變化的圖象。
(5)請根據(jù)電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖1中的元件連成電路.要求:滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表的示數(shù)變大。
(6)分析表中的數(shù)據(jù)或圖象,可得到的初步結(jié)論是:
解析:(1)根據(jù)題目中給定的條件可知:電路中的電源為2節(jié)干電池,所以最大電壓為3V,因此電壓應(yīng)選量程為0~3V(或3V);當(dāng)滑動變阻器的滑片在最左端時,電路中的電阻最小,由歐姆定律得電路中的最大電流:I最大=■=■=0.6A,所以電流表應(yīng)選量程為0~0.6A(或0.6A)。
(2)由于電路中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體兩端的電壓有關(guān),也和這段導(dǎo)體的電阻有關(guān),所以要探究電流與電壓、電阻三者關(guān)系時應(yīng)采用的探究方法是控制變量法。這個實驗是探究電流與電壓的關(guān)系,所以應(yīng)控制的變量是電阻。
(3)在這個實驗中所給的定值電阻有三個,那究竟用的那個電阻呢?這就要根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù),通過計算來確定。I=■,R=■=5Ω。所以他們選擇的定值電阻應(yīng)該為5Ω。
(4)根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù),在坐標系上將對應(yīng)的電流值、電壓值進行描點,再用筆畫線將這些點連接起來,便畫出了電流隨電壓變化的圖象,如圖答案⑷所示。
特別注意:在I-U圖象中,當(dāng)電壓為0時,電流也為0,所以坐標原點為0。但根據(jù)電流、電壓值所描繪的線表示電阻,而電阻是導(dǎo)體的一種屬性,它的大小由導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料和溫度決定,而與電流、電壓無關(guān),所以這條線不能以過坐標原點,如果經(jīng)過坐標原點,那就會得出電壓為0,電流為0時,電阻也為0的這種錯誤結(jié)論。
(5)電流表要串聯(lián)在電路中,電壓表要并聯(lián)在被測電阻兩端,又因為滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表的示數(shù)變大,即說明當(dāng)滑片向左移動時,電路中的電阻減小。所以滑動變阻器電阻絲上的兩個接線柱應(yīng)接左端那個(無論金屬桿上的兩個接線柱接哪個),金屬桿上的兩個接線柱可任意接,如圖答案⑸所示。
(6)不論是從表中的數(shù)據(jù)還是從圖象分析都可以得出結(jié)論:在電阻一定時,導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體端的電壓成正比。
答案:(1)0~3V(或3V),0~0.6A(或0.6A)。(2)控制變量法,電阻。(3)5Ω。(4)如圖答案(4)所示。(5)如圖答案⑸、⑹在電阻一定時,導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體端的電壓成正比。
點評:本題從器材的選擇、元件的使用方法、電路的連接、滑動變阻器的使用方法、數(shù)據(jù)的分析與處理、作I-U圖象及分析歸納得出科學(xué)合理的實驗結(jié)論等進行了一系列的考查。這是一道歐姆定律探究題最全面的題,難度較大,綜合性也很強的實驗題目,考查了學(xué)生的實驗技能,很好地體現(xiàn)了新課程標準理念。
歐姆定律是電學(xué)中的基本定律,是進一步學(xué)習(xí)電學(xué)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(xué)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(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程中,讓學(xué)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(xué),學(xué)中做,既動腦又動手,在潛移默化中感知科學(xué)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(xué)生,最近學(xué)習(xí)了電路的初步知識,對電學(xué)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(xué)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(xué)生科學(xué)探究的初步能力,科學(xué)探究過程中,要求學(xué)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體電阻大小的因素的活動后,想到鹽水也能導(dǎo)電,他猜想鹽水導(dǎo)電性可能與哪些因素有關(guān).于是和同學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)們的實驗結(jié)論,總結(jié)得出了影響鹽水導(dǎo)電性能的各種因素.他在向全班同學(xué)匯報時,又說了這樣的話:“影響液體導(dǎo)體和金屬導(dǎo)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(dǎo)電性能與金屬導(dǎo)電性能類比,金屬導(dǎo)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(dāng)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).
歐姆定律在初中物理電學(xué)知識體系中占有極其重要的地位。作為一個實驗定律,它的得出依賴于實驗探究。初中階段對歐姆定律的探究主要是針對部分導(dǎo)體的歐姆定律。
蘇科版物理教材中歐姆定律處在一章的第三節(jié),在探究歐姆定律之前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)的電學(xué)內(nèi)容有:初始家用電器和電路,電路連接的基本方式(串并聯(lián)電路的認識),電流和與電流表的使用,電壓和電壓表的使用,電阻,變阻器。通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)知道改變電流大小的兩種方法:1. 改變電路中的電源電壓;2. 改變電路中的電阻。帶著這樣的知識基礎(chǔ),進行歐姆定律的探究學(xué)習(xí)。
教學(xué)過程中,按照教科書上實驗電路圖,采用控制變量的方法,根據(jù)實驗探究的一般過程進行兩次實驗。因此在利用教材中的實驗設(shè)計進行教學(xué)的過程中遇到了一些有待商榷的問題。
問題1:“移動變阻器的滑片,改變滑動變阻器連入電路的電阻,可以改變電路中的電流,但為什么就可以改變加在電阻兩端電壓呢?”
問題2:“調(diào)節(jié)變阻器,使電阻R兩端電壓改變,為什么同樣是調(diào)節(jié)變阻器,卻又是使加在R兩端的電壓不變呢?”
分析:學(xué)生對電流的認知是通過教材中用水流做類比,從而知道電壓是形成電流的原因。從認知的過程來看,正是因為有了電壓,才會有電流的產(chǎn)生。
而在本書歐姆定律的探究實驗中,二次實驗都是通過移動滑動變阻器來改變電流的大小,利用歐姆定律的原理,從而改變了電阻兩端的電壓或使不同電阻兩端的電壓不變。這樣就會給學(xué)生有一個錯誤的印象:“電阻改變電流,電流改變電壓”。使學(xué)生認知電流、電壓的因果關(guān)系上容易出現(xiàn)倒置,認為電壓的改變是由于電流的變化而引起的。因此在未探究出歐姆定律之前,根本不可能向?qū)W生解釋他們提出的這兩個問題。更嚴重的是在課后的作業(yè)反饋中,有學(xué)生對于這個的實驗做出了錯誤的總結(jié):在電阻一定時,電壓和電流成正比。所以這個實驗設(shè)計在學(xué)生探究學(xué)習(xí)歐姆定律的思維邏輯上存在著錯誤的引導(dǎo),必須加以改進。
本人認為問題產(chǎn)生的根本原因就出在滑動變阻器在實驗中的引入。
雖然滑動變阻器的聯(lián)入使實驗操作更為方便更為簡單,但產(chǎn)生的負面影響是巨大的,導(dǎo)致了學(xué)生知識認知邏輯上的混亂,迷惑,弊大于利。本人提出的改進建議是舍去滑動變阻器:
電阻不變時,探究電流與電壓的關(guān)系的實驗中,完全可以舍去滑動變阻器,直接把電阻接入電路,通過直接改變電源電壓的方法來進行實驗。
電壓不變時,探究電流與電阻的關(guān)系。而舍去滑動變阻器后,通過固定的電池數(shù)目的方法很難實現(xiàn)電阻兩端的電壓不變。其原因在于電池組存在一定的內(nèi)阻,就會導(dǎo)致路端電壓隨外電路電阻的變化而變化(外電路電阻變大路端電壓也變大),而不能達到控制電壓不變的目的。同時電壓表示數(shù)的變化也會引起學(xué)生的質(zhì)疑。初中階段,由于電池的內(nèi)阻不作要求,因此最合適的方法就是采用輸出電壓恒定的學(xué)生電源進行實驗。
綜上分析,本人設(shè)計這樣的探究實驗:
實驗器材:學(xué)生電源,電阻箱(或若干已知阻值電阻),電壓表,電流表,導(dǎo)線,開關(guān)
實驗步驟:按實物圖連接好電路:
實驗一,先保持電阻R不變,通過調(diào)節(jié)學(xué)生電源的輸出電壓(電壓取值要?。芯侩娏鞲妷旱年P(guān)系。將所測數(shù)值填入表格,分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論。
實驗二,保持學(xué)生電源輸出電壓不變,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,研究電流和電阻的關(guān)系。將所測數(shù)值填入表格,分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論。
實驗總結(jié):將兩方面結(jié)論綜合,歸納出歐姆定律。
(1)能根據(jù)實驗探究得到的電流、電壓、電阻的關(guān)系得出歐姆定律。
(2)理解歐姆定律,記住歐姆定律的公式,并能利用歐姆定律進行簡單的計算。
(3)能根據(jù)串聯(lián)電路中電壓及電流的規(guī)律,利用歐姆定律得到串聯(lián)電路中電阻的規(guī)律。
2、過程和方法
(1)通過根據(jù)實驗探究得到歐姆定律,培養(yǎng)學(xué)生的分析和概括能力。
(2)通過利用歐姆定律的計算,學(xué)會解電學(xué)計算題的一般方法,培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力。
(3)通過歐姆定律的應(yīng)用,使學(xué)生學(xué)會由舊知識向新問題的轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決問題的能力。
3、情感、態(tài)度與價值觀
通過了解科學(xué)家發(fā)明和發(fā)現(xiàn)的過程,學(xué)習(xí)科學(xué)家探求真理的偉大精神和科學(xué)態(tài)度,激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)的積極性和勇于為科學(xué)獻身的熱情。
4、教學(xué)重點:歐姆定律及其應(yīng)用。
教學(xué)難點:正確理解歐姆定律。
5、歐姆定律是指在同一電路中,通過某段導(dǎo)體的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。該定律是由德國物理學(xué)家喬治·西蒙·歐姆1826年4月發(fā)表的《金屬導(dǎo)電定律的測定》論文提出的。
摘 要:本文對人教版物理選修3-1教材中引入焦耳定律的方式提出了質(zhì)疑,指出了其不利影響,同時提出了自己的方案并分析了這樣引入的好處。
關(guān)鍵詞:物理選修3-1;焦耳定律;歐姆定律;純電阻電路
人民教育出版社普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1課本對焦耳定律的引入過程如下:
電流通過白熾燈、電爐等電熱元件做功時,電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能,電流在這段電路中做的功W等于這段電路發(fā)出的熱量Q,即
Q=W=UIt
由歐姆定律
U=IR
代入上式后可得熱量Q的表達式
Q=I2Rt
即電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比,這個關(guān)系最初是焦耳用實驗直接得到的,我們把它叫做焦耳定律。
這里用公式推導(dǎo)的方式得出了焦耳定律的公式和內(nèi)容,筆者認為不太恰當(dāng),理由如下:
第一,焦耳定律是焦耳通過大量實驗總結(jié)出來的規(guī)律,科學(xué)實驗是自然規(guī)律最直接的反映,科學(xué)理論正確與否必須接受實驗的檢驗,正如課本上所說焦耳定律是焦耳用實驗直接得到的,焦耳定律本身就是一個實驗規(guī)律,這是焦耳通過大量實驗總結(jié)得到并經(jīng)過無數(shù)次實驗驗證了的實驗結(jié)論,我們不應(yīng)該淡化科學(xué)實驗在焦耳定律建立過程中所起的巨大作用,公式推導(dǎo)的方式掩蓋了焦耳定律的真實面目。
第二,這里Q=W應(yīng)用了能量轉(zhuǎn)化與守恒定律來推導(dǎo)焦耳定律,而實際情況是焦耳本人是在得出焦耳定律后,又進行了長期的、大量的、精確的科學(xué)實驗,在大量實驗事實面前焦耳提出了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律.并且電流通過導(dǎo)體時所做的電功和導(dǎo)體發(fā)出的電熱相等是焦耳得出能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的重要實驗基礎(chǔ).由此看來,用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來推導(dǎo)焦耳定律是不符合科學(xué)發(fā)展的實際歷程的。
第三,上述推導(dǎo)過程用到了歐姆定律,歐姆定律的表達式應(yīng)該為[I=UR],不應(yīng)該用U=IR,另外,歐姆定律是只能在純電阻電路中才適用的規(guī)律,用歐姆定律來推導(dǎo)焦耳定律會使學(xué)生認為焦耳定律也只適用于純電阻電路,對電動機等非純電阻元件求電熱不適用的錯誤認識.學(xué)生一旦建立這樣的錯誤認識再來糾正是比較困難的.
基于以上考慮,筆者認為引入焦耳定律的過程可以做一些調(diào)整.建議設(shè)計“電流通過電學(xué)元件時產(chǎn)生的電熱與誰有關(guān)?”的探究實驗(或者介紹焦耳所做的實驗).通過探究實驗得出Q=I2Rt,即焦耳定律.然后結(jié)合能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在純電阻電路中電流做功全部轉(zhuǎn)化為電熱W=Q,即UIt=I2Rt,可以得到[I=UR]。由此可見歐姆定律是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在純電阻電路中的具體反映和內(nèi)在要求.
這樣設(shè)計的好處是還原了人們認識自然規(guī)律的實際歷程,體現(xiàn)出了科學(xué)實驗在科學(xué)理論建立過程中的巨大作用,使人們認識到焦耳定律是一條實驗規(guī)律,物理學(xué)科是一門實驗科學(xué),能真實反映自然規(guī)律.通過探究實驗的設(shè)計我們可以引導(dǎo)學(xué)生像科W家那樣設(shè)計實驗方案,探究、總結(jié)得出規(guī)律,使學(xué)生在實驗中體會科學(xué)實驗對自然科學(xué)的重要意義,也能使學(xué)生獲得科學(xué)研究的方法.
我們又利用焦耳定律和能量守恒定律反過來得出了歐姆定律,說明歐姆定律、焦耳定律雖說是在實驗中得出的,同時它們也是物理理論大廈的有機組成部分,可以反映出焦耳定律在物理理論體系中的地位和物理理論的完備性,在理論層面上證明焦耳定律可以納入已有的物理理論當(dāng)中,使實驗結(jié)論和理論框架得到完美融合.更重要的是我們能夠得到歐姆定律的適用條件――純電阻電路,如果不是純電阻電路,電流做功沒有全部轉(zhuǎn)化為電熱則不能得出W=Q即UIt=I2Rt,歐姆定律也就不適用.另外我們還能體會到能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在自然界中的普適性,歐姆定律是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在純電阻電路中的必然要求.
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(xué)知識的聚焦;后啟電功、電功率,并為高中階段學(xué)習(xí)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(xué)生將來參加生產(chǎn)勞動也有指導(dǎo)作用,即使在電工技術(shù)電子專業(yè)等學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法,體驗科學(xué)探究的樂趣,形成尊重事實、探究真理的科學(xué)態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)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(dǎo)、恰當(dāng)點撥,利用實物電路使學(xué)生達到理解歐姆定律的目的。
三、學(xué)習(xí)者分析
學(xué)習(xí)了電路基礎(chǔ)知識,學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的興趣,多數(shù)學(xué)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(xué)生有較強的好奇心和求知欲,他們渴望自己動手進行科學(xué)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(xué)中讓學(xué)生自主設(shè)計研究問題的方案,是發(fā)展學(xué)生思維的有效途徑。
四、教學(xué)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(xué)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(xué)習(xí)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度;認真謹慎的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
重點:歐姆定律的內(nèi)容和公式;
通過實驗使學(xué)生知道導(dǎo)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(xué)目標和學(xué)生實際,確定本節(jié)主要采用實驗探究法。把學(xué)生視為學(xué)習(xí)的主人,教師當(dāng)好學(xué)習(xí)的組織者和引導(dǎo)者。探究式學(xué)習(xí)可以激活學(xué)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(xué)生體會科學(xué)發(fā)現(xiàn)的全過程,從中感悟科學(xué)思想和科學(xué)方法。
六、教學(xué)準備
1.地位和作用
《歐姆定律及其應(yīng)用》這一節(jié)在學(xué)生學(xué)習(xí)了電流表、電壓表、滑動變阻器的使用方法及電流與電壓、電阻的關(guān)系之后才編排的。通過這一節(jié)的學(xué)習(xí),要求學(xué)生初步掌握和運用歐姆定律解決實際電學(xué)問題的思路和方法,了解運用“控制變量法”研究物理問題的實驗方法,為進一步學(xué)習(xí)電學(xué)內(nèi)容打下一定的基礎(chǔ)。
2.教學(xué)目標
(1)知識目標
理解掌握歐姆定律及其表達式,能用歐姆定律進行簡單計算;根據(jù)歐姆定律得出串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系;通過計算,學(xué)會解答電學(xué)計算題的一般方法,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
(2)技能目標
學(xué)習(xí)用“控制變量法”研究問題的方法,培養(yǎng)學(xué)生運用歐姆定律解決問題的能力。
(3)情感目標
通過介紹歐姆的生平,培養(yǎng)學(xué)生嚴謹細致的科學(xué)態(tài)度和探索精神,學(xué)習(xí)科學(xué)家獻身科學(xué)、勇于探索真理的精神。通過歐姆定律的運用,幫助學(xué)生樹立物理知識普遍聯(lián)系的觀點以及科學(xué)知識在實際中的價值意識。
3.重點和難點
重點:理解歐姆定律的內(nèi)容及其表達式和變換式的意義,并且能運用歐姆定律進行簡單的電學(xué)計算。
難點:運用歐姆定律探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
二、說學(xué)生
1.學(xué)生學(xué)情分析
在學(xué)習(xí)這節(jié)之前學(xué)生已經(jīng)了解了電流、電壓、電阻的概念,并且還初步學(xué)會了電壓表、電流表、滑動變阻器的使用,具備了學(xué)習(xí)歐姆定律基礎(chǔ)知識的基本技能。但對電流與電壓、電阻之間的聯(lián)系的認識是膚淺的、不完整的,沒有上升到理性認識,需要具體的形象來支持。所以在本節(jié)學(xué)習(xí)中應(yīng)結(jié)合實驗法和定量、定性分析法。
2.知識基礎(chǔ)
要想學(xué)好本節(jié),需要學(xué)生應(yīng)具備的知識有:電流、電壓、電阻的概念,電流表、電壓表、滑動變阻器使用方法,電流與電壓、電阻的關(guān)系。
三、說教法
結(jié)合學(xué)生情況和本節(jié)特點本人采取以下幾個教法:采用歸納總結(jié)法、采用控制變量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、說教學(xué)過程
1.課題導(dǎo)入(采用復(fù)習(xí)設(shè)置疑問的方式,時間3分鐘)
復(fù)習(xí):電流是如何形成的?導(dǎo)體的電阻對電流有什么作用?
設(shè)疑思考:電壓、電阻和電流這三個量之間有什么樣的關(guān)系呢?通過簡單的回顧、分析,使學(xué)生很快回憶起這三個量的有關(guān)概念,通過猜想使學(xué)生對這三個量的關(guān)系研究產(chǎn)生了興趣,達到引入新課的目的。
2.展開探究活動,自主總結(jié)結(jié)論(時間37分鐘)
根據(jù)上節(jié)探究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ),讓學(xué)生自主總結(jié)出兩個結(jié)論:導(dǎo)體的電阻一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;導(dǎo)體兩端的電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
為了進一步得出歐姆定律的內(nèi)容,可采用以下幾點做法:各小組在教師指導(dǎo)下,對實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)處理,理解數(shù)學(xué)上“成正比關(guān)系”“成反比關(guān)系”的意思,從而引入歐姆定律的內(nèi)容;讓學(xué)生思考用一個什么樣的式子可以將這兩個結(jié)論所包含的意思表示出來,從而引入歐姆定律的表達式。
3.說明事項
在歐姆定律中有兩處用到“這段導(dǎo)體”,其意思是電流、電壓、電阻應(yīng)就同一導(dǎo)體而言,即同一性和同時性。
向?qū)W生介紹歐姆的生平,以達成教學(xué)目標中的情感目標。學(xué)習(xí)科學(xué)家獻身科學(xué)、勇于探索真理的精神,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
歐姆定律應(yīng)用之一:通過課本第26頁例題和第29頁習(xí)題2和習(xí)題3,讓學(xué)生自己先試做,然后教師再加以點評和補充,使學(xué)生理解掌握歐姆定律表達式及變形式的應(yīng)用,達成教學(xué)目標的知識目標,充分體現(xiàn)了課堂上學(xué)生的自主地位。
應(yīng)用歐姆定律解題時應(yīng)注意以下幾點問題:
(1)同一性
即公式中的U、I,必須針對同一段導(dǎo)體而言,不許張冠李戴。
(2)統(tǒng)一性
即公式中的U、I、R的單位要求統(tǒng)一(都用國際主單位)。
(3)同時性
即公式中的U、I,必須是同一時刻的數(shù)值。
(4)規(guī)范性
解題時一定要注意解題的規(guī)范性(即按照已知、求、解、答四個步驟解題)。
歐姆定律應(yīng)用之二:探究串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
(1)實驗分析
在演示實驗之前,要鼓勵學(xué)生進行各種大膽的猜想,當(dāng)學(xué)生的猜想與實驗結(jié)果相同時,他會在實驗中體驗到快樂與興奮,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
①演示實驗
將兩個電阻串聯(lián)起來,讓學(xué)生觀察燈泡的亮度情況(變暗了),并說出原因(電路中的電流變小了,說明總電阻變大了)。
得出結(jié)論:串聯(lián)電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都大。
②演示實驗
將兩個電阻并聯(lián)起來,同樣讓學(xué)生觀察燈泡的亮度情況(變亮了),并說出原因(路中的電流變大了,說明總電阻變小了)。
得出結(jié)論:并聯(lián)電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都小。
(2)定性分析
(提出問題)為什么串聯(lián)后總電阻會變大?并聯(lián)后總電阻會變???
得出結(jié)論:電阻串聯(lián)相當(dāng)于導(dǎo)體的長度變長了,所以串聯(lián)電阻的個數(shù)越多總電阻就越大;電阻并聯(lián)相當(dāng)于導(dǎo)體的橫截面積變粗了,所以并聯(lián)電阻的個數(shù)越多總電阻就越小。
(3)定量分析
利用歐姆定律公式以及前面學(xué)過的串并聯(lián)電路中電流和電壓的特點推導(dǎo)串并聯(lián)電路中總電阻的關(guān)系得出結(jié)論:(1)電阻串聯(lián)后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯(lián)后的總電阻=+…+。
4.小結(jié)(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內(nèi)容及其表達式
(2)運用歐姆定律解決有關(guān)電學(xué)的計算題以及探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系
5.布置作業(yè)(1分鐘)
本節(jié)作業(yè)的布置主要是針對歐姆定律表達式及其變形公式的運用,并結(jié)合前面學(xué)習(xí)過的串并聯(lián)電路中電流、電壓的特點的一些常見題型加以知識的鞏固。
作業(yè):《課堂點睛》17頁至18頁的習(xí)題。
五、說板書設(shè)計
歐姆定律的內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。
歐姆定律的表達式:I
電阻的串聯(lián):R串=R1+R2+…+Rn