發布時間:2023-10-07 15:38:11
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇歐姆定律的規律,期待它們能激發您的靈感。
(1)能根據實驗探究得到的電流、電壓、電阻的關系得出歐姆定律。
(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)能根據串聯電路中電壓及電流的規律,利用歐姆定律得到串聯電路中電阻的規律。
2、過程和方法
(1)通過根據實驗探究得到歐姆定律,培養學生的分析和概括能力。
(2)通過利用歐姆定律的計算,學會解電學計算題的一般方法,培養學生邏輯思維能力。
(3)通過歐姆定律的應用,使學生學會由舊知識向新問題的轉化,培養學生應用知識解決問題的能力。
3、情感、態度與價值觀
通過了解科學家發明和發現的過程,學習科學家探求真理的偉大精神和科學態度,激發學生努力學習的積極性和勇于為科學獻身的熱情。
4、教學重點:歐姆定律及其應用。
教學難點:正確理解歐姆定律。
5、歐姆定律是指在同一電路中,通過某段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。該定律是由德國物理學家喬治·西蒙·歐姆1826年4月發表的《金屬導電定律的測定》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,電能全部轉化為導體的內能,電流在這段電路中做的功W等于這段電路發出的熱量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
即電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的電阻及通電時間成正比,這個關系最初是焦耳用實驗直接得到的,我們把它叫做焦耳定律。
這里用公式推導的方式得出了焦耳定律的公式和內容,筆者認為不太恰當,理由如下:
第一,焦耳定律是焦耳通過大量實驗總結出來的規律,科學實驗是自然規律最直接的反映,科學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律,這是焦耳通過大量實驗總結得到并經過無數次實驗驗證了的實驗結論,我們不應該淡化科學實驗在焦耳定律建立過程中所起的巨大作用,公式推導的方式掩蓋了焦耳定律的真實面目。
第二,這里Q=W應用了能量轉化與守恒定律來推導焦耳定律,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、精確的科學實驗,在大量實驗事實面前焦耳提出了能量轉化和守恒定律.并且電流通過導體時所做的電功和導體發出的電熱相等是焦耳得出能量轉化與守恒定律的重要實驗基礎.由此看來,用能量轉化和守恒定律來推導焦耳定律是不符合科學發展的實際歷程的。
第三,上述推導過程用到了歐姆定律,歐姆定律的表達式應該為[I=UR],不應該用U=IR,另外,歐姆定律是只能在純電阻電路中才適用的規律,用歐姆定律來推導焦耳定律會使學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整.建議設計“電流通過電學元件時產生的電熱與誰有關?”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.然后結合能量轉化與守恒定律在純電阻電路中電流做功全部轉化為電熱W=Q,即UIt=I2Rt,可以得到[I=UR]。由此可見歐姆定律是能量轉化與守恒定律在純電阻電路中的具體反映和內在要求.
這樣設計的好處是還原了人們認識自然規律的實際歷程,體現出了科學實驗在科學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律,物理學科是一門實驗科學,能真實反映自然規律.通過探究實驗的設計我們可以引導學生像科W家那樣設計實驗方案,探究、總結得出規律,使學生在實驗中體會科學實驗對自然科學的重要意義,也能使學生獲得科學研究的方法.
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中,使實驗結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化與守恒定律在自然界中的普適性,歐姆定律是能量轉化與守恒定律在純電阻電路中的必然要求.
(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,不能把它當做第二定律的特例;慣性不是狀態量,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。
(5)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。
(6)歐姆定律。中學物理課本中歐姆定律是通過實驗得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學時應注意:①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導體而言;“電流強度跟電阻成反比”是對不同導體說的。②I、U、R是同一電路的3個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學難點和關鍵是電動勢的概念,并用實驗得到電源電動勢等于內、外電壓之和。然后用歐姆定律導出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉化和守恒定律推導)。④閉合電路的歐姆定律公式可變換成多種形式,要明確它們的物理意義。⑤教師應明確,普通物理學中的歐姆定律公式多數是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導體就不服從歐姆定律。但不論導體服從歐姆定律與否,R=U/I這個關系式都可以作為導體電阻的一般定義。中學物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學生把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。
本節內容前承電路、電壓、電阻及電流表、電壓表的使用,是前面電學知識的聚焦;后啟電功、電功率,并為高中階段學習閉合電路的歐姆定律、電磁感應定律、交流電等內容做了鋪墊。甚至于對學生將來參加生產勞動也有指導作用,即使在電工技術電子專業等學習中,歐姆定律同樣是必不可少的基礎知識,其研究方法──控制變量法是學習關于電阻大小影響因素的研究方法的延續,是物理問題研究思想的再次體現。
二、學習任務分析
本節重點是歐姆定律的內容和公式。通過實驗探究,歸納總結出歐姆定律,讓學生領悟科學探究的方法,體驗科學探究的樂趣,形成尊重事實、探究真理的科學態度,培養學生分析解決問題的能力;理解歐姆定律中電流I、電壓U、電阻R的同一性是本節難點,在探究過程中通過適時引導、恰當點撥,利用實物電路使學生達到理解歐姆定律的目的。
三、學習者分析
學習了電路基礎知識,學生產生了濃厚的興趣,多數學生能正確連接電路元件,正確使用電流表、電壓表和滑動變阻器,對于控制變量的研究方法也有所了解。學生有較強的好奇心和求知欲,他們渴望自己動手進行科學探究,體驗成功的樂趣,但對于U、I、R三者關系知之甚少,規律性知識的概括往往以偏概全。他們的思維方式逐步由形象思維向抽象思維過渡,教學中讓學生自主設計研究問題的方案,是發展學生思維的有效途徑。
四、教學目標
⑴知識與技能
會用實驗的方法探究電流與電壓、電阻的關系;
理解歐姆定律的內容、公式;
培養學生的觀察、實驗能力和分析概括能力。
⑵過程與方法
通過實驗探究學習研究物理問題常用的方法──控制變量法。
⑶情感、態度與價值觀
通過探究過程,激發學生的學習興趣。培養學生實事求是的科學態度;認真謹慎的學習習慣。
重點:歐姆定律的內容和公式;
通過實驗使學生知道導體中電流與電壓、電阻的關系。
難點:理解歐姆定律的內容;
弄清變形公式的含義。
五、教法設計
依據本節課的知識特點、教學目標和學生實際,確定本節主要采用實驗探究法。把學生視為學習的主人,教師當好學習的組織者和引導者。探究式學習可以激活學生已有的知識,在探究新問題時使知識活化、重組,形成知識結構并向能力轉化;讓學生體會科學發現的全過程,從中感悟科學思想和科學方法。
六、教學準備
關鍵詞:歐姆定律;教學難點;問題
閉合電路歐姆定律是電路中的一條重要規律,對于思維能力尚不是很完善的高中生來說,還是具有一定的難度。“知識不是被動接受的,而是認知主體積極建構的”,因此在教學過程中教師應積極的換位思考,針對學生的能力水平來嘗試多種教學方式方法,
使學生切實掌握相關知識。此知識點之所以成為難點的重要原因和問題主要為:概念抽象,理解困難;傳統教學方法單一;知識點容易混淆;應試教育,不能活學活用。所以,對以上問題提出一些突破教學難點的思路和方法,以供參考。
一、激發興趣,打破抽象
在本章的教學內容中,對這一定律的概念和相關知識較為抽象,偏重理論的數學分析和推理,并且缺少直觀的實驗,使學生學習和理解起來存在著很大的難度。只是一貫地依靠教師的講解難以達到良好的效果,反而有可能會適得其反,使學生感到枯燥乏味。因此,教師首先應該通過巧妙有效地向學生導入學習內容,最大限度地提高學生對新知識的好奇心和學習動機,俗話說得好:“興趣是最好的老師”,營造一個可以使學生提出問題的學習情景。
通過簡單實驗和提出問題,來激發學生的學習熱情和學習興趣,
為下面對此難點的講解分析做了良好的開頭。使學生能主動地進行實驗研究,在探索中產生學習興趣,了解物理研究方法,增強綜合實踐能力。
二、分組實驗,總結結論
在傳統的教學中,常規的是先在之前所學知識的基礎上推理出閉合電路歐姆定律的公式,再以此對其進行分析,得出變化規律。在此,應大膽地打破這種常規,這種方法只是簡單的數學演繹推理,無法讓學生感知認識到物理的規律變化。所以,接下來就要以更為具體、多樣的實驗,探索其中的規律。讓學生分組實驗,每組進行多種不同的實驗進行對比,然后組員之間進行自由討論,
再通過組員代表進行發言,最后通過教師的總結得出結論。在這樣的通過分組實驗、自主探索、合作交流、總結規律和解決問題的方法中,不但可以使學生深刻理解閉合電路歐姆定律的知識規
律,而且能提高學生的主動性,培養學生敢于探索、團結協作的精神,達到事半功倍的效果。
三、深入解析,避免混淆
通過以上的實驗學習,學生基本掌握了閉合電路歐姆定律的基本知識,由于在學習閉合回路歐姆定律之前,學生已經學習過歐姆定律,這使得學生很容易產生概念混淆。所以,接下來教師應該對此知識點進行深入的分析,為學生講解電動勢、外電壓、內電壓、外電阻等概念,且其核心內容是了解閉合電路與部分電路的不同,教師可以通過實驗讓學生實際的理解閉合電路以及分電路、
內電路、外電路等等相關知識。這些內容較為復雜,學生容易混淆,在有了前面一系列實驗的基礎上,再進行這些知識的講解,學生可以更好地理解,避免了知識點的混淆。
四、領悟思想,學以致用
通過實驗提出問題進行導入,進而通過學生主動積極實驗、觀察、交流和討論分析,加以教師的歸納總結,對于閉合電路歐姆定律的知識學生基本已經掌握,對課程的難點、重點也得到了直觀的分析和解答。在此之后教師應該及時地對學生進行知識的擴展,結合到生活中,在課后作業中盡可能聯系到實際生活環境,家庭中常見電路現象,使學生更深入地理解并掌握相關知識,領悟物理的思想方法和認識規律的本質,將所學知識運用到實際生活之中,達到活學活用、學以致用的效果。不僅及時鞏固知識、查漏補缺,同時引導學生主動學習,從而保證了學生的學習速度和學習質量。
隨著科技的發展,教學方式也在隨其變化。物理教學過程中不能只是一味地“灌輸式”的應試教育,應該讓學生主動起來,把課堂歸還給學生,在學習活動中提高學生的自主學習能力、創新意識,在學生遇到問題時教師應該對學生進行點撥、啟發和激勵,這樣自然而然的突破教學中的難點、重點,找到解決問題有效的方法。盡管教學有一定的方法,但“教無定法”,怎么教學,怎么上課,也視學習環境和學生情況而定,更在于教師本人的長處和短處。所以,在教師教學過程中應該因地制宜,因材施教,通過不斷地優化教學方法,充分發揮學生學習的主體作用及教師的主導作用。
參考文獻: