時間:2023-08-10 09:22:27
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關(guān)鍵詞:是對物理規(guī)律的一種表達(dá)形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化過程的必然關(guān)系。物理定律的教學(xué)應(yīng)注意:首先要明確、掌握有關(guān)物理概念,再通過實驗歸納出結(jié)論,或在實驗的基礎(chǔ)上進行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區(qū)別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關(guān)的物理定律之間的關(guān)系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(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(xué)生對力的作用效果的錯誤認(rèn)識;培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學(xué)時應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),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(xué)的出發(fā)點,不能把它當(dāng)作第二定律的特例;慣性質(zhì)量不是狀態(tài)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(tài)和運動過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實際問題時,應(yīng)使學(xué)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(tài),所以……”。教師還應(yīng)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(dāng)我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學(xué)問題時,常??梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈?dāng)好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)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(jié)論推廣為一般的表達(dá):物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時還應(yīng)請注意:公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運動學(xué)、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學(xué)時應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)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(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對學(xué)生進行科學(xué)方法的教育。②要強調(diào)萬有引力跟質(zhì)點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學(xué)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(zhì)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(fā)現(xiàn)了它的局限性。
關(guān)鍵詞:是對物理規(guī)律的一種表達(dá)形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化過程的必然關(guān)系。物理定律的教學(xué)應(yīng)注意:首先要明確、掌握有關(guān)物理概念,再通過實驗歸納出結(jié)論,或在實驗的基礎(chǔ)上進行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區(qū)別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關(guān)的物理定律之間的關(guān)系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(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(xué)生對力的作用效果的錯誤認(rèn)識;培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學(xué)時應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),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(xué)的出發(fā)點,不能把它當(dāng)作第二定律的特例;慣性質(zhì)量不是狀態(tài)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(tài)和運動過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實際問題時,應(yīng)使學(xué)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(tài),所以……”。教師還應(yīng)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(dāng)我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學(xué)問題時,常常可以把地球看成近似程度相當(dāng)好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)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(jié)論推廣為一般的表達(dá):物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時還應(yīng)請注意:公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運動學(xué)、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學(xué)時應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)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(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對學(xué)生進行科學(xué)方法的教育。②要強調(diào)萬有引力跟質(zhì)點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學(xué)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(zhì)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(fā)現(xiàn)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(jié)出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不作功或所作的總功為零的條件下推導(dǎo)出來。高中教材是用實例總結(jié)出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)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(tǒng)內(nèi)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。
高中物理《閉合電路歐姆定律》教學(xué)主要是圍繞定律的推導(dǎo)和定律的應(yīng)用這兩個問題展開的。教材在設(shè)計中意在從能量守恒的觀點推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律,從理論上推出路端電壓隨外電阻變化規(guī)律及斷路短路現(xiàn)象,將實驗放在學(xué)生思考與討論之中。為了有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,我們特提出在《閉合電路歐姆定律》教學(xué)中創(chuàng)設(shè)“問題情境”的教學(xué)設(shè)計。
1.《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)分析
《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)主要有以下幾個方面:一是,經(jīng)進閉合電路歐姆定律的理論推導(dǎo)過程,體驗?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的具體應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生推理能力;二是,了解路端電壓與電流的U-I圖像,培養(yǎng)學(xué)生利用圖像方法分析電學(xué)問題的能力;三是,通過路端電壓與負(fù)載的關(guān)系實驗,培養(yǎng)學(xué)生利用實驗探究物理規(guī)律的科學(xué)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(yǎng)學(xué)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(xué)主要是圍繞定律的推導(dǎo)和定律的應(yīng)用這兩個問題展開的,其中涉及到了“電動勢和內(nèi)阻”、“用電勢推導(dǎo)電壓關(guān)系”、“焦耳定律”以及“歐姆定律”等諸多內(nèi)容,這些內(nèi)容之間具有一定的聯(lián)系, 只要能夠為其構(gòu)建一個完善的體系,將這些知識有機的結(jié)合起來,就能夠得出閉合電路的歐姆定律。以建構(gòu)主義教學(xué)思想為基礎(chǔ),采用創(chuàng)設(shè)“問題情境”的教學(xué)設(shè)計,對于提高課堂教學(xué)有效性具有積極意義。
2.創(chuàng)設(shè)“問題情境”的教學(xué)設(shè)計具體實踐
首先,通過問題的提出激發(fā)學(xué)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(xiàn)象?并展示生活中的一些電源,演示手搖發(fā)電機使小燈泡發(fā)光和利用紐扣電池發(fā)聲的音樂卡片實驗,使學(xué)生進行思考這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。通過觀察學(xué)生會發(fā)現(xiàn)手搖發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)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(xué)能轉(zhuǎn)化成電能,其化學(xué)能能夠為干電池提供持續(xù)供電的功能,因此小燈泡能夠持續(xù)發(fā)光。然后教師再在這個基礎(chǔ)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(xué)生認(rèn)識電源的正負(fù)極,并畫出等效的電路圖,利用學(xué)生已知的知識,如電勢相當(dāng)于高度,電勢差則相當(dāng)于高度差,這樣學(xué)生就能夠很好的對電勢差以及電源電動勢的內(nèi)電壓和外電壓等概念進行理解了。
其次,在教學(xué)中可采用類比、啟發(fā)、多媒體等多種方法進行教學(xué)。教師在課堂教學(xué)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(xué)生更好的理解電源電動勢。另外還可以從能量的角度引導(dǎo)學(xué)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(dāng)于電源的電動勢,車費相當(dāng)于內(nèi)電壓(必要的無用功),買衣服的費用就相當(dāng)于外電壓(有用功),從而使學(xué)生掌握內(nèi)外電壓的本質(zhì)屬性。
最后,要通過實驗來引導(dǎo)學(xué)生進行探究。物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué),觀察和實驗是提出問題的基礎(chǔ),在實驗教學(xué)中應(yīng)鼓勵學(xué)生觀察要細(xì)致人微,要善于從實驗中發(fā)現(xiàn)問題,直觀、形象的實驗現(xiàn)象能激發(fā)學(xué)生思考。可以讓學(xué)生通過實驗來探究路端電壓與外電阻(電流)的關(guān)系,得出路端電壓與外電阻(電流)的關(guān)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(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,讓學(xué)習(xí)進行討論,解釋現(xiàn)象原因。通過這種方式能夠讓學(xué)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(guān),還與電路中的總電阻有關(guān),從而順理成章的得出閉合電路歐姆定律,完成課堂教學(xué)任務(wù)。
多年來我一直從事物理教育工作,我認(rèn)為讓學(xué)生學(xué)好物理并不是最終目的,讓學(xué)生喜歡上物理才是關(guān)鍵;高分不是關(guān)鍵,高能才是目的。這些年我一直致力于培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生,并努力探索培養(yǎng)物理優(yōu)秀學(xué)生的一些定性的規(guī)律性的東西。目前一些學(xué)生家長及學(xué)校老師認(rèn)為要培養(yǎng)優(yōu)秀的學(xué)生,主要靠的是個別輔導(dǎo)及課外小組的研究活動,與課堂教學(xué)并無多大關(guān)系。我認(rèn)為這種觀點是片面的。實際上一切的研究活動都是以課堂教學(xué)為基礎(chǔ)的,所以對于課堂教學(xué)教師一定要盡心盡力做到最好。比如學(xué)生學(xué)習(xí)物理的時候,首先接觸到的就是物理定律,所以我們一定要首先搞好物理定律的教學(xué)。物理定律是我們以后做題、實驗、推理的主要依據(jù)。教學(xué)物理定律,不能只是簡單地依靠課本,課本上的知識往往比較注重結(jié)果,每一個物理定律的成立都有著一個復(fù)雜而漫長的過程。我們應(yīng)該多講解一些這個定律成立的路程,以及成立的依據(jù),這樣學(xué)生們會覺得這一個物理定律是活生生的,掌握和應(yīng)用起來都會更加得心應(yīng)手。學(xué)生掌握了這一物理定律就可以自如運用,能夠在實驗與試題中應(yīng)用以后,我們就要引導(dǎo)學(xué)生思索這一物理定律之所以成功的原因。它之所以能夠確立起來,其中一定有著恰當(dāng)?shù)乃季S和推理方式,還有比較合理科學(xué)的探究方式,這種探究精神的學(xué)習(xí)才是最為重要的,才是物理學(xué)科教研活動中最重要的東西。這可以說是物理教學(xué)甚至是一切的學(xué)習(xí)活動中最根本的東西。
比如學(xué)生在學(xué)習(xí)電學(xué)當(dāng)中最著名的歐姆定律這一物理定律時,預(yù)習(xí)以后會覺得歐姆定律非常簡單,僅僅認(rèn)為就是研究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓之間的關(guān)系而已,沒有什么困難,不就是運用一定的實驗器材,電壓表電流表可變電阻器、電源、導(dǎo)線若干、連接一個恰當(dāng)?shù)碾娐肪涂梢粤藛幔慨?dāng)然以一個現(xiàn)代的學(xué)生看一切都在情理之中,沒有非議??墒俏医o他們的講解是,在歐姆那個時代,不但沒有電流表、電壓表之類的儀器,而且連電壓、電流、電阻的定義和單位都沒有,歐姆在當(dāng)時面臨的困難是我們無法想象的。他到底是通過什么樣的方式,經(jīng)過什么樣的思索獲得這一物理定律的呢?這個時候?qū)W生的興趣就被調(diào)動起來了。在學(xué)習(xí)歐姆定律誕生的過程時,我通過電腦多媒體教室等先進的教學(xué)設(shè)施,大量搜集演示各種可能的實驗過程。在最后階段我根據(jù)歐姆的實驗方式,簡單介紹了可以用圖線探究新規(guī)律的方式。其實物理定律的教學(xué)與學(xué)習(xí)并不是我們想象的那么簡單的,如果記住物理定律只是學(xué)會了皮毛而已,能夠運用也只不過是為了取得高分,我們一定要讓學(xué)生們學(xué)會思考、學(xué)會探究,這種學(xué)習(xí)精神是物理學(xué)習(xí)中最為寶貴的,有了這種探究精神就可以不斷探索大自然的奧秘。
我聽過這樣一個笑話:有一位老師在參觀一所美國的學(xué)校以后對校長說:能否給我們一套你們的教材,以便我進一步了解美國課程的情況。當(dāng)時校長很為難,沒有馬上回答。那位老師覺得這校長挺小氣的,幾本教材還舍不得??墒沁^了兩個星期,那校長突然打來電話說:“教材給你搞到了,馬上送去?!苯Y(jié)果來的是一個貨運卡車,一共10大箱教材———從出版社直接運來的。里面不僅有學(xué)生和教師用書,還有光盤和圖片等。這時,這位老師才知道為什么那位校長當(dāng)時沒有馬上答應(yīng)。原來對于美國教師而言,一套教材意味著所有的教學(xué)用書和教學(xué)輔助資料。這是價值上千美元的財產(chǎn),沒準(zhǔn)兒經(jīng)過學(xué)區(qū)董事會決議才能定。由此可以看出,我國的教育和美國的教育確實有很大區(qū)別,單單從觀念上來說也是有很大不同的。我們在備課的過程中,一定要把眼光放寬一些,深挖教學(xué)資源的潛力,運用優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源、參考補充。不能僅僅依靠一本教科書和教材,否則太狹隘、太片面。要想讓學(xué)生學(xué)好,我們一定要多參考多學(xué)習(xí),一定要讓學(xué)生學(xué)好物理,學(xué)會探究性學(xué)習(xí)。
掌握了非常重要的物理定律之后,我們可以運用定律進行做題和實驗探究活動。我們還要注重例題教學(xué),開拓學(xué)生的思路,讓學(xué)生們多多思考,多想解題方法。我們在上例題課的時候,要在重點題型上多做分析,在學(xué)生悟不出、想不出的時候,要在物理模型物理原理上多做分析下工夫,教給學(xué)生針對研究的問題應(yīng)用物理模型和實驗解決。
學(xué)習(xí)一定的物理知識做題、應(yīng)考只是簡單片面地學(xué)習(xí),盡管這是非常實用的,是學(xué)生們在求學(xué)路上重視的,但是教師一定不能這樣,不能把應(yīng)考作為目的,而要讓學(xué)生們愛上物理,具有探索物理教育的濃厚興趣,對探索過程掌握一定的思維方式與探究方法。這是一個充滿樂趣的學(xué)習(xí)過程,興趣是最好的老師,有了興趣,學(xué)生都會學(xué)好物理。
物理規(guī)律(包括定律、定理、原理、公式等)反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律,反映了物質(zhì)運動變化的各個因素之間的本質(zhì)聯(lián)系,揭示了物理事物本質(zhì)屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系,是物理學(xué)科結(jié)構(gòu)的核心。整個中學(xué)物理是以為數(shù)不多的基本概念和基本規(guī)律為主干的一個完整體系,物理基本概念是基石,基本規(guī)律是中心,基本方法是紐帶。要使學(xué)生掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),就必須讓學(xué)生學(xué)好基本規(guī)律。
縱觀整個初中物理,可以將物理規(guī)律分為以下三類:
1.實驗規(guī)律
物理學(xué)中的很多規(guī)律都是在觀察和實驗的基礎(chǔ)上,通過分析歸納總結(jié)出來的。我們把它們叫做實驗規(guī)律。如杠杠平衡原理、歐姆定律、阿基米德原理等。
2.理想規(guī)律
有些物理規(guī)律不能直接用實驗來證明,但是具有足夠數(shù)量的經(jīng)驗事實。如果把這些經(jīng)驗事實進行整理分析,抓住主要因素,忽略次要因素,推理到理想的情況下,總結(jié)出來的規(guī)律,這樣的規(guī)律我們把它叫做理想規(guī)律,如牛頓第一定律、真空不能傳聲等。
3.理論規(guī)律
有些物理規(guī)律是以已知的事實為根據(jù),通過推理總結(jié)出來的,我們把它叫做理論規(guī)律。如并聯(lián)電路中電阻大小的計算等。
怎樣才能搞好規(guī)律教學(xué)呢?
1 聯(lián)系新舊知識、收集事實依據(jù),學(xué)會研究物理規(guī)律的方法
物理規(guī)律本身反映了物理現(xiàn)象中的相互聯(lián)系、因果關(guān)系和有關(guān)物理量間的嚴(yán)格數(shù)量關(guān)系。因此在物理規(guī)律的教學(xué)中必須將原來分散學(xué)習(xí)的有關(guān)概念綜合起來。只有用聯(lián)系的觀點來引導(dǎo)學(xué)生研究新課題提出新問題才能激發(fā)學(xué)生新的求知欲與新的興趣。另一方面物理規(guī)律本身總是以一定的物理事實為依據(jù)的。因此學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律也必須在認(rèn)識、分析和研究有關(guān)的物理事實的基礎(chǔ)上來進行。尤其是初中學(xué)生他們的抽象思維能力不強理解和掌握物理規(guī)律更需要有充分的感性材料為基礎(chǔ)。
2 建立思維方法,理解物理規(guī)律
初中階段所研究的物理規(guī)律一般著重于用文字語言加以表達(dá)即用一段話把某一規(guī)律的物理意義表述出來,有些規(guī)律還用公式加以表達(dá)。對于物理規(guī)律的文字表述要認(rèn)真加以分析,使學(xué)生真正理解它的含義而不是讓學(xué)生去死記結(jié)論。例如牛頓第一定律這一理想規(guī)律的教學(xué)就可采用“合理推理法”,即在實驗的基礎(chǔ)上進行推理想象,由有摩擦的情況推想到無摩擦?xí)r的運動情況,最后把這一規(guī)律的內(nèi)容表述出來。在理解時要弄清定律的條件是“物體沒有受到外力作用”。還要正確理解“或”這個字的含義,“或”不是指物體有時保持勻速直線運動狀態(tài)有時保持靜止?fàn)顟B(tài),而是指如果物體原來是靜止它就保持靜止?fàn)顟B(tài),如果物體原來是運動的它就保持勻速直線運動狀態(tài);許多理論物理規(guī)律的內(nèi)容可以用數(shù)學(xué)形式表達(dá)出來就是公式。要使學(xué)生從物理意義上去理解公式中所表示的物理量之間的數(shù)量關(guān)系而不能從純數(shù)學(xué)的角度加以理解。例如:對于歐姆定律的表達(dá)式應(yīng)當(dāng)使學(xué)生理解這一公式表達(dá)了電流的強弱決定于加在導(dǎo)體兩端電壓的大小和導(dǎo)體本身電阻的大小,即某段電路中電流的大小與這段電路兩端的電壓成正比與這段電路中的電阻成反比,公式中的I、U、R三個物理量是對同一段電路而言的。把公式進行變換得到電阻的定義式R=U/I。如果不理解公式的物理意義就可能得出“電阻與電壓成正比”這一錯誤的結(jié)論。
3 明確物理規(guī)律的適用條件和范圍
每一個物理規(guī)律都是在一定的條件下反映某個物理現(xiàn)象或物理過程的變化規(guī)律,而規(guī)律的成立是有條件的。因此每一規(guī)律的適用條件和范圍也是一定的。學(xué)生只有明確規(guī)律的適用條件和范圍才能正確地運用規(guī)律來解決問題才能避免亂用規(guī)律、亂套公式的現(xiàn)象。例如,歐姆定律I=U/R,適用于金屬導(dǎo)體,不適用于高電壓的液體導(dǎo)電,不適用于氣體導(dǎo)電,不適用于含源電路或含有非線性元件的電路。而且I、U、R必須是同一段電路上的三個物理量。
4 認(rèn)清關(guān)系,加以區(qū)別
物理規(guī)律總是與許多物理概念緊密聯(lián)系在一起的,與某些物理規(guī)律也是互相關(guān)聯(lián)的,應(yīng)當(dāng)使學(xué)生把物理規(guī)律與同它相關(guān)的物理概念和物理規(guī)律之間的關(guān)系搞清楚。如:牛頓第一定律與物體的慣性雖有聯(lián)系但二者有本質(zhì)的區(qū)別不能混為一談。在教學(xué)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學(xué)生把慣性與運動狀態(tài)等同起來,把物體不受外力作用保持原來的運動狀態(tài)說成是“保持物體的慣性”。我們知道慣性是物體的固有屬性,物體無論是靜止還是運動、是否受力,任何時候都有慣性。而牛頓第一定律是一個反映這些客觀事實的物理規(guī)律,兩者不能混為一談。
歸納推理與演繹推理不同,演繹推理是由一般到個別,即從一般性的結(jié)論判斷出發(fā),推之于個別也具一般事物的那種特性;歸納推理是由個別到一般,由觀察實驗研究發(fā)現(xiàn)找到個別事物有某種特性,而這個別事物的同類,也具有那種特性,那么這同類事物就具有那種特性了。而對比(比較)是確定現(xiàn)實對象及其現(xiàn)象異同的一種思維過程;概括是把比較中抽取出來的本質(zhì)特點進行綜合。
物理教學(xué)中要善于從形式和本質(zhì)兩方面引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知物理現(xiàn)象或物理知識的相似點與差異點,以培養(yǎng)對比、概括能力。我們在進行物理概念教學(xué)時,就常用異中求同法。如通過火車在軌道上行駛,飛機在高空飛行,蟲子在地上爬行,人在路上行走等各種運動形式中,找出其共同點:一個物體相對另一物體的位置發(fā)生了變化,從而概括出“機械運動”的概念。亦可在學(xué)了有關(guān)時間與時刻,路程與位移,電壓、路端電壓、電勢、平衡力、作用力與反作用力,動通定理、動量定律,機械守恒定律、動量守恒定律以后,用圖表進行對比。
二、聯(lián)系實際,培養(yǎng)分析綜合能力
分析和綜合是思維的基本過程。分析是把整體分解為部分,把復(fù)雜的事物分解為最簡單的要素,然后分別加以研究的一種思維方法。綜合則是把對象的各個部分、各個方面和各種因索聯(lián)系起來的一種思維方法。例如在力學(xué)中,研究物體的運動狀態(tài)和所受的外力(即與其他物體的相互作用)的關(guān)系時,問題就比較復(fù)雜,學(xué)生普遍感到很不易掌握。但如果用“隔離法”進行分解教學(xué),首先把要研究的對象和其對象(物體)“隔離”開來,而后逐一分析,從各個側(cè)面去分析該物體收到其他物體的作用力的性質(zhì)(重力、彈力、摩擦力等),求出合力;再研究物體的質(zhì)量和所受的合力與外力的關(guān)系,從而得到“一個物體運動的速度的變化率和外力成正比”的結(jié)論。這便是力學(xué)研究中常用的分析法。
物理例題教學(xué)是思維方法的教學(xué),而不是知識的灌輸,通過例題教學(xué)教師要幫助學(xué)生把文字?jǐn)⑹鲛D(zhuǎn)化為物理情景,建立起物理模型,讓學(xué)生學(xué)會分析,學(xué)會抽象,學(xué)會概括,學(xué)會推理,讓學(xué)生把所學(xué)知識應(yīng)用到解決實際問題中去,從而提高分析解決問題的能力。學(xué)生在解題中容易形成思維習(xí)慣,思考問題時受到束縛,不能靈活的把物理規(guī)律應(yīng)用到問題中去。學(xué)生經(jīng)常會說,課聽得懂,就是題不會做,原因就是沒有養(yǎng)成物理思維的方法。下面我就人教版高中物理新教材中兩個例題和同行們做個交流。
一、舉一反三,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維
人教版選修3-1第二章第七節(jié)學(xué)過閉合電路歐姆定律之后,教材為了讓學(xué)生理解并應(yīng)用歐姆定律給出了例題1:在圖2.7-4中R1=14Ω,R2=9Ω。當(dāng)開關(guān)處于位置1時,電流表讀數(shù)I1=0.2A;當(dāng)開關(guān)處于位置2時,電流表讀數(shù)I2=0.3A.求電源的電動勢E和內(nèi)電阻r。
分析:根據(jù)閉合電路歐姆定律和題述的兩種情況,可以列出下面兩個方程
E=I1R1+I1r
E=I2R2+I2r
消去E,解出r=■
解:E=I1R1+I1r(1)
E=I2R2+I2r(2)
代入數(shù)值,得r=1ΩE=3V
這道例題是教材經(jīng)過精心設(shè)計編寫出來的,它不僅訓(xùn)練了學(xué)生對閉合電路歐姆定律的使用,同時提供給學(xué)生如何測量電源電動勢和內(nèi)阻的信息。這道題目蘊含著豐富的教育功能,對培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著重要的教育意義。如果教師能夠因勢利導(dǎo),根據(jù)教材的編寫思想,把題目稍作變化,則更能發(fā)揮題目的作用,學(xué)生的思維也能夠得到放射性發(fā)散。例如,如下圖所示,題目中的電流表換成電壓表,還能測出電源的電動和內(nèi)阻是嗎?
題目改過之后難度并沒有明顯增加,通過學(xué)生的探究過程,激活了學(xué)生的思路,使學(xué)生不僅可以體驗知識的形成過程,體會物理學(xué)的研究方法,而且培養(yǎng)了學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新意識。當(dāng)然題目還可以變化為:如下圖所示,把定值電阻換為滑動變阻器,用一個電壓表一個電流表能測出電源的電動勢和內(nèi)阻嗎?
隨著學(xué)生思維的發(fā)散,學(xué)生對閉合電路歐姆定律的應(yīng)用有了認(rèn)知情感,并且能夠逐步總結(jié)出測量電源電動勢的方法:(1)可以用一個電流表和兩個定值電阻來測量(2)可以用一個電壓表和兩個定值電阻來測量(3)可以用一個電壓表和一個電流表測量。學(xué)生在解題的過程中,物理的研究方法得到了滲透,強烈的刺激了學(xué)生的探究欲望。
二、改頭換面,激發(fā)興趣,鞏固新知
人教版選修3-4第十三章第二節(jié)學(xué)過折射定律之后,教材給出了如下例題:如圖13.1-4所示,一個儲油桶的底面直徑與高均為d。當(dāng)桶內(nèi)沒有油時,從某點A恰能看到桶底邊緣的某點B。當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時,仍沿AB方向看去,恰好看到桶底上的點C,C、B兩點相距■。求油的折射率和光在油中的傳播速度。
甲 乙
分析:在圖乙中過直線AB與油面的交點O做油面的垂線,交桶底于N/點。此題是說,來自C點的光線沿CO到達(dá)油面后沿OA方向射入空氣。折射現(xiàn)象中光路是可逆的,因此如果光線沿AO方向由空氣射到油面,折射光線將沿OC進入油中。以AON作為入射角,以CON/作為折射角,由折射定律可以求出油的折射率n.
解:(1)光路如圖所示。
(2)由題意知,底面直徑與桶高相等,所以圖中角r=450,
角i可以計算出sin i=
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(dá)和圖線表達(dá),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(dá)式.
6、理解閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情況.
(二)能力目標(biāo)
1、培養(yǎng)學(xué)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(dá)和圖線表達(dá),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(xué)生用多種方式分析問題能力.
(三)情感目標(biāo)
1、通過外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹立學(xué)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(xué)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(xué)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(fù)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(xué)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(xué)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(biāo)量,沒有方向,這要給學(xué)生說明,如果學(xué)生程度較好,可以向?qū)W生說明,做為電源,由正負(fù)極之分,在電源內(nèi)部,電流從負(fù)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(fù)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(xué)生有明確的感性認(rèn)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(xué)生熟悉這個圖線.
學(xué)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(xué)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(xué)設(shè)計方案
閉合電路的歐姆定律
一、教學(xué)目標(biāo)
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(xué),使學(xué)生學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)過程設(shè)計
引入新課:
教師:同學(xué)們都知道,電荷的定向移動形成電流.那么,導(dǎo)體中形成電流的條件是什么呢?(學(xué)生答:導(dǎo)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(dāng)電容器充完電后,其上下兩極板分別帶上正負(fù)電荷,如圖1所示,兩板間形成電勢差.當(dāng)用導(dǎo)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(dǎo)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(fù)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(fù)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(dǎo)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(xué)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(xué)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(biāo)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(xué)生回答:不是)那么如何知道它們兩端的電壓呢?(學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)習(xí)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(dá)式為.
同學(xué)們從這個表達(dá)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(dāng)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(xué)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(xué)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(rèn)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(xué)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(rèn)為電動勢和內(nèi)電阻在短時間內(nèi)是不變的,初中我們認(rèn)為電路兩端電壓是不變的,應(yīng)該是有條件的,當(dāng)無窮大時,0,外電路可視為斷路,0,根據(jù),則,即當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)變大,也變大.而當(dāng)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(xué)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(dāng)前社會對廢舊電池的重視程度;
知識目標(biāo)
1.鞏固串聯(lián)電路的電流和電壓特點.
2.理解串聯(lián)電路的等效電阻和計算公式.
3.會用公式進行簡單計算.
能力目標(biāo)
1.培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力和研究問題的方法.
2.培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力.
情感目標(biāo)
激發(fā)學(xué)生興趣及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,加強思想品德教育.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)從解決兩只5Ω的定值電阻如何得到一個10Ω的電阻入手引入課題,從實驗得出結(jié)論.串聯(lián)電路總電阻的計算公式是本節(jié)的重點,用等效的觀點分析串聯(lián)電路是本書的難點,協(xié)調(diào)好實驗法和理論推導(dǎo)法的關(guān)系是本書教學(xué)的關(guān)鍵.
教法建議
本節(jié)擬采用猜想、實驗和理論證明相結(jié)合的方式進行學(xué)習(xí).
實驗法和理論推導(dǎo)法并舉,不僅可以使學(xué)生對串聯(lián)電路的總電阻的認(rèn)識更充分一些,而且能使學(xué)生對歐姆定律和伏安法測電阻的理解深刻一些.
由于實驗法放在理論推導(dǎo)法之前,因此該實驗就屬于探索性實驗,是伏安法測電阻的繼續(xù).對于理論推導(dǎo)法,應(yīng)先明確兩點:一是串聯(lián)電路電流和電壓的特點.二是對歐姆定律的應(yīng)用范圍要從一個導(dǎo)體擴展到幾個導(dǎo)體(或某段電路)計算串聯(lián)電路的電流、電壓和電阻時,常出現(xiàn)一個“總”字,對“總”字不能單純理解總和,而是“總代替”,即“等效”性,用等效觀點處理問題常使電路變成簡單電路.
教學(xué)設(shè)計方案
1.引入課題
復(fù)習(xí)鞏固,要求學(xué)生思考,計算回答
如圖所示,已知,電流表的示數(shù)為1A,那么
電流表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表V的示數(shù)是多少?
通過這道題目,使學(xué)生回憶并答出串聯(lián)電路中電流、電壓的關(guān)系
(1)串聯(lián)電路中各處的電流相等.
(2)串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓之和.
在實際電路中通常有幾個或多個導(dǎo)體組成電路,幾個導(dǎo)體串聯(lián)以后總電阻是多少?與分電阻有什么關(guān)系?例如在修理某電子儀器時,需要一個10的電阻,但不巧手邊沒有這種規(guī)格的電阻,而只有一些5的電阻,那么可不可以把幾個5的電阻合起來代替10的電阻呢?
電阻的串聯(lián)知識可以幫助我們解決這個問題.
2.串聯(lián)電阻實驗
讓學(xué)生確認(rèn)待測串聯(lián)的三個電阻的阻值,然后通過實驗加以驗證.指導(dǎo)學(xué)生實驗.按圖所示,連接電路,首先將電阻串聯(lián)入電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的讀數(shù)為一整數(shù)(如3V),電流表的讀數(shù)為0.6A,根據(jù)伏安法測出.
然后分別用代替,分別測出.
將與串聯(lián)起來接在電路的a、b兩點之間,提示學(xué)生,把已串聯(lián)的電阻與當(dāng)作一個整體(一個電阻)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時讀數(shù)為0.2A,根據(jù)伏安法測出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測量結(jié)果得出總電阻與、的關(guān)系.
再串入電阻,把已串聯(lián)的電阻當(dāng)作一個整體,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表的示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時示數(shù)為0.1A,根據(jù)伏安法測出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測量結(jié)果,得出總電阻與的關(guān)系:.
3.應(yīng)用歐姆定律推導(dǎo)串聯(lián)電路的總電阻與分電阻的關(guān)系:
作圖并從歐姆定律分別求得
在串聯(lián)電路中
所以
這表明串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和.
4.運用公式進行簡單計算
例一把的電阻與的電阻串聯(lián)起來接在6V的電源上,求這串聯(lián)
電路中的電流
讓學(xué)生仔細(xì)讀題,根據(jù)題意畫出電路圖并標(biāo)出已知量的符號及數(shù)值,未知量的符號.
引導(dǎo)學(xué)生找出求電路中電流的三種方法
(1)(2)(3)
經(jīng)比較得出第(3)種方法簡便,找學(xué)生回答出串聯(lián)電路的電阻計算
解題過程
已知V,求I
解
根據(jù)得
答這個串聯(lián)電路中的電流為0.3A.
強調(diào)歐姆定律中的I、U、R必須對應(yīng)同一段電路.
例二有一小燈泡,它正常發(fā)光時燈絲電阻為8.3,兩端電壓為2.5V.如果我們只有電壓為6V的電源,要使燈泡正常工作,需要串聯(lián)一個多大的電阻?
讓學(xué)生根據(jù)題意畫出電路圖,并標(biāo)明已知量的符號及數(shù)值,未知量的符號.
引導(dǎo)學(xué)生分析得出
(1)這盞燈正常工作時兩端電壓只許是2.5V,而電源電壓是6V,那么串聯(lián)的電阻要分擔(dān)的電壓為
(2)的大小根據(jù)歐姆定律求出
(3)因為與串聯(lián),通過的電流與通過的電流相等.
(4)通過的電流根據(jù)求出.
解題過程
已知,求
解電阻兩端電壓為
2.理解串聯(lián)電路的等效電阻和計算公式.
3.會用公式進行簡單計算.
能力目標(biāo)
1.培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力和研究問題的方法.
2.培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力.
情感目標(biāo)
激發(fā)學(xué)生興趣及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,加強思想品德教育.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)從解決兩只5Ω的定值電阻如何得到一個10Ω的電阻入手引入課題,從實驗得出結(jié)論.串聯(lián)電路總電阻的計算公式是本節(jié)的重點,用等效的觀點分析串聯(lián)電路是本書的難點,協(xié)調(diào)好實驗法和理論推導(dǎo)法的關(guān)系是本書教學(xué)的關(guān)鍵.
教法建議
本節(jié)擬采用猜想、實驗和理論證明相結(jié)合的方式進行學(xué)習(xí).
實驗法和理論推導(dǎo)法并舉,不僅可以使學(xué)生對串聯(lián)電路的總電阻的認(rèn)識更充分一些,而且能使學(xué)生對歐姆定律和伏安法測電阻的理解深刻一些.
由于實驗法放在理論推導(dǎo)法之前,因此該實驗就屬于探索性實驗,是伏安法測電阻的繼續(xù).對于理論推導(dǎo)法,應(yīng)先明確兩點:一是串聯(lián)電路電流和電壓的特點.二是對歐姆定律的應(yīng)用范圍要從一個導(dǎo)體擴展到幾個導(dǎo)體(或某段電路)計算串聯(lián)電路的電流、電壓和電阻時,常出現(xiàn)一個“總”字,對“總”字不能單純理解總和,而是“總代替”,即“等效”性,用等效觀點處理問題常使電路變成簡單電路.
--方案
1.引入課題
復(fù)習(xí)鞏固,要求學(xué)生思考,計算回答
如圖所示,已知,電流表的示數(shù)為1A,那么
電流表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表V的示數(shù)是多少?
通過這道題目,使學(xué)生回憶并答出串聯(lián)電路中電流、電壓的關(guān)系
(1)串聯(lián)電路中各處的電流相等.
(2)串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓之和.
在實際電路中通常有幾個或多個導(dǎo)體組成電路,幾個導(dǎo)體串聯(lián)以后總電阻是多少?與分電阻有什么關(guān)系?例如在修理某電子儀器時,需要一個10的電阻,但不巧手邊沒有這種規(guī)格的電阻,而只有一些5的電阻,那么可不可以把幾個5的電阻合起來代替10的電阻呢?
電阻的串聯(lián)知識可以幫助我們解決這個問題.
2.串聯(lián)電阻實驗
讓學(xué)生確認(rèn)待測串聯(lián)的三個電阻的阻值,然后通過實驗加以驗證.指導(dǎo)學(xué)生實驗.按圖所示,連接電路,首先將電阻串聯(lián)入電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的讀數(shù)為一整數(shù)(如3V),電流表的讀數(shù)為0.6A,根據(jù)伏安法測出.
然后分別用代替,分別測出.
將與串聯(lián)起來接在電路的a、b兩點之間,提示學(xué)生,把已串聯(lián)的電阻與當(dāng)作一個整體(一個電阻)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時讀數(shù)為0.2A,根據(jù)伏安法測出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測量結(jié)果得出總電阻與、的關(guān)系.
再串入電阻,把已串聯(lián)的電阻當(dāng)作一個整體,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表的示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時示數(shù)為0.1A,根據(jù)伏安法測出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測量結(jié)果,得出總電阻與的關(guān)系:.
3.應(yīng)用歐姆定律推導(dǎo)串聯(lián)電路的總電阻與分電阻的關(guān)系:
作圖并從歐姆定律分別求得
在串聯(lián)電路中
所以
這表明串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和.
4.運用公式進行簡單計算
例一把的電阻與的電阻串聯(lián)起來接在6V的電源上,求這串聯(lián)
電路中的電流
讓學(xué)生仔細(xì)讀題,根據(jù)題意畫出電路圖并標(biāo)出已知量的符號及數(shù)值,未知量的符號.
引導(dǎo)學(xué)生找出求電路中電流的三種方法
(1)(2)(3)
經(jīng)比較得出第(3)種方法簡便,找學(xué)生回答出串聯(lián)電路的電阻計算
解題過程
已知V,求I
解
根據(jù)得
答這個串聯(lián)電路中的電流為0.3A.
強調(diào)歐姆定律中的I、U、R必須對應(yīng)同一段電路.
例二有一小燈泡,它正常發(fā)光時燈絲電阻為8.3,兩端電壓為2.5V.如果我們只有電壓為6V的電源,要使燈泡正常工作,需要串聯(lián)一個多大的電阻?
讓學(xué)生根據(jù)題意畫出電路圖,并標(biāo)明已知量的符號及數(shù)值,未知量的符號.
引導(dǎo)學(xué)生分析得出
(1)這盞燈正常工作時兩端電壓只許是2.5V,而電源電壓是6V,那么串聯(lián)的電阻要分擔(dān)的電壓為
(2)的大小根據(jù)歐姆定律求出
(3)因為與串聯(lián),通過的電流與通過的電流相等.
(4)通過的電流根據(jù)求出.
解題過程
已知,求
解電阻兩端電壓為
1.鞏固串聯(lián)電路的電流和電壓特點.
2.理解串聯(lián)電路的等效電阻和計算公式.
3.會用公式進行簡單計算.
能力目標(biāo)
1.培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力和研究問題的方法.
2.培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力.
情感目標(biāo)
激發(fā)學(xué)生興趣及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,加強思想品德教育.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)從解決兩只5Ω的定值電阻如何得到一個10Ω的電阻入手引入課題,從實驗得出結(jié)論.串聯(lián)電路總電阻的計算公式是本節(jié)的重點,用等效的觀點分析串聯(lián)電路是本書的難點,協(xié)調(diào)好實驗法和理論推導(dǎo)法的關(guān)系是本書教學(xué)的關(guān)鍵.
教法建議
本節(jié)擬采用猜想、實驗和理論證明相結(jié)合的方式進行學(xué)習(xí).
實驗法和理論推導(dǎo)法并舉,不僅可以使學(xué)生對串聯(lián)電路的總電阻的認(rèn)識更充分一些,而且能使學(xué)生對歐姆定律和伏安法測電阻的理解深刻一些.
由于實驗法放在理論推導(dǎo)法之前,因此該實驗就屬于探索性實驗,是伏安法測電阻的繼續(xù).對于理論推導(dǎo)法,應(yīng)先明確兩點:一是串聯(lián)電路電流和電壓的特點.二是對歐姆定律的應(yīng)用范圍要從一個導(dǎo)體擴展到幾個導(dǎo)體(或某段電路)計算串聯(lián)電路的電流、電壓和電阻時,常出現(xiàn)一個“總”字,對“總”字不能單純理解總和,而是“總代替”,即“等效”性,用等效觀點處理問題常使電路變成簡單電路.
教學(xué)設(shè)計方案
1.引入課題
復(fù)習(xí)鞏固,要求學(xué)生思考,計算回答
如圖所示,已知,電流表的示數(shù)為1A,那么
電流表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表V的示數(shù)是多少?
通過這道題目,使學(xué)生回憶并答出串聯(lián)電路中電流、電壓的關(guān)系
(1)串聯(lián)電路中各處的電流相等.
(2)串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓之和.
在實際電路中通常有幾個或多個導(dǎo)體組成電路,幾個導(dǎo)體串聯(lián)以后總電阻是多少?與分電阻有什么關(guān)系?例如在修理某電子儀器時,需要一個10的電阻,但不巧手邊沒有這種規(guī)格的電阻,而只有一些5的電阻,那么可不可以把幾個5的電阻合起來代替10的電阻呢?
電阻的串聯(lián)知識可以幫助我們解決這個問題.
2.串聯(lián)電阻實驗
讓學(xué)生確認(rèn)待測串聯(lián)的三個電阻的阻值,然后通過實驗加以驗證.指導(dǎo)學(xué)生實驗.按圖所示,連接電路,首先將電阻串聯(lián)入電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的讀數(shù)為一整數(shù)(如3V),電流表的讀數(shù)為0.6A,根據(jù)伏安法測出.
然后分別用代替,分別測出.
將與串聯(lián)起來接在電路的a、b兩點之間,提示學(xué)生,把已串聯(lián)的電阻與當(dāng)作一個整體(一個電阻)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時讀數(shù)為0.2A,根據(jù)伏安法測出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測量結(jié)果得出總電阻與、的關(guān)系.
再串入電阻,把已串聯(lián)的電阻當(dāng)作一個整體,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表的示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時示數(shù)為0.1A,根據(jù)伏安法測出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測量結(jié)果,得出總電阻與的關(guān)系:.
3.應(yīng)用歐姆定律推導(dǎo)串聯(lián)電路的總電阻與分電阻的關(guān)系:
作圖并從歐姆定律分別求得
在串聯(lián)電路中
所以
這表明串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和.
4.運用公式進行簡單計算
例一把的電阻與的電阻串聯(lián)起來接在6V的電源上,求這串聯(lián)
電路中的電流
讓學(xué)生仔細(xì)讀題,根據(jù)題意畫出電路圖并標(biāo)出已知量的符號及數(shù)值,未知量的符號.
引導(dǎo)學(xué)生找出求電路中電流的三種方法
(1)(2)(3)
經(jīng)比較得出第(3)種方法簡便,找學(xué)生回答出串聯(lián)電路的電阻計算
解題過程
已知V,求I
解
根據(jù)得
答這個串聯(lián)電路中的電流為0.3A.
強調(diào)歐姆定律中的I、U、R必須對應(yīng)同一段電路.
例二有一小燈泡,它正常發(fā)光時燈絲電阻為8.3,兩端電壓為2.5V.如果我們只有電壓為6V的電源,要使燈泡正常工作,需要串聯(lián)一個多大的電阻?
讓學(xué)生根據(jù)題意畫出電路圖,并標(biāo)明已知量的符號及數(shù)值,未知量的符號.
引導(dǎo)學(xué)生分析得出
(1)這盞燈正常工作時兩端電壓只許是2.5V,而電源電壓是6V,那么串聯(lián)的電阻要分擔(dān)的電壓為
(2)的大小根據(jù)歐姆定律求出
(3)因為與串聯(lián),通過的電流與通過的電流相等.
(4)通過的電流根據(jù)求出.
解題過程
已知,求
解電阻兩端電壓為