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歐姆定律的實驗結論范文1
(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。
歐姆定律的實驗結論范文2
【關鍵詞】歐姆定律 應用 初中科學 教學策略 探索
“歐姆定律及其應用”的教學目標是讓學生理解歐姆定律,并應用歐姆定律進行簡單計算;能根據歐姆定律及其電路的特點,更深刻理解串、并聯電路的特點;通過計算,學會解答電學計算題的一般方法,培養學生邏輯思維能力,觀察、實驗能力以及分析問題、概括問題、解決問題的能力,并養成學生解答電學問題的良好習慣。通過實驗探究等學習方法,激發和培養學生學習科學的興趣,培養學生實事求是的科學態度以及認真謹慎的學習習慣。
近幾年,中考對“歐姆定律及其應用”的考查非常多,歸納一下,主要是從這么幾方面進行考查的。
1、以歐姆定律為基礎,結合串、并聯電路的電壓、電流、電阻特點,解決一些簡單的計算。
例1、如圖3所示, ,A的示數為2.5A,V的示數為6V;若R1,R2串聯在同一電源上,通過R1的電流為0.6A,求R1和R2的電阻值。
圖3
解析:此題考查了學生對并聯電路特點的掌握和對歐姆定律公式的理解。在解物理題中,數學工具的應用很重要。本題可先根據并聯電路的特點,找出R1、R2和總電阻的關系。
2、結合伏安法測電阻的相關知識,更深刻的理解歐姆定律的生成,強化電學實驗操作技能的考查。
例2、給出下列器材:電流表(0~0.6A,0~3A)一只,電壓表(0~3V,0~15V)一只,滑動變阻器(0~10 )一只,電源(4V)一個,待測電阻的小燈泡(額定電壓2.5V,電阻約10 )一個,開關一只,導線若干,要求用伏安法測定正常發光時小燈泡燈絲的電阻,測量時,兩表的指針要求偏過表面刻度的中線。
(1)畫出電路圖;
(2)電流表的量程選 ,電壓表的量程選 ;
(3)下列必要的實驗步驟中,合理順序是 。
A. 閉合開關 B. 將測出的數據填入表格中
C. 計算被測小燈泡的燈絲電阻 D. 讀出電壓表,電流表的數值
E. 斷開開關 F. 將滑動變阻器的阻值調到最大
G. 對照電路圖連好電路 H. 調節滑動變阻器,使電壓表的示數為2.5V
解析:歐姆定律的得出是根據伏安法測電阻的電路圖來進行探究的,而伏安法測電阻同時也是歐姆定律的一個應用。所以伏安法測電阻與歐姆定律的應用其實是相輔相成的。對伏安法測電阻的相關知識的考查,其實更能幫助學生理解歐姆定律的生成。并且通過自己畫電路圖的過程,考查了學生對電路連接的作圖能力和實驗設計能力。
3、應用“歐姆定律”判斷電路中各電表的示數變化
例3、如圖1所示,電源電壓保持不變,當滑動變阻器滑片P由左端向右移到中點的過程中,下列判斷正確的是( )
A. 電壓表和電壓表A1,A2和示數變大
B. 電流表A1示數變大,電流表A2和電壓表示數不變
C. 電流表A2示數變大,電流表A1,電壓表示數不變
D. 條件不足,無法判斷
解析:本題考查了利用歐姆定中電壓、電流、電阻的關系來判斷電流表、電壓表示數變化的同時,也考查了學生對復雜電路的判斷能力,電表測哪個用電器的電壓,測通過哪個用電器的電流等。R1和R2是并聯關系, 測電源電壓; 測干路電流, 測R2的電流。
答案: B
4、通過解方程的方法結合歐姆定律,解決由于電阻變化而引起電壓、電流變化的題。
例4、 如圖2所示,變阻器R0的滑片P在移動過程中電壓表的示數變化范圍是0~4V,電流表的示數變化范圍是1A~0.5A,求電阻器R的阻值、變阻器R0的最大阻值和電源電壓U。
圖2
解析:在電路中由于電阻發生變化引起的電流、電壓變化的題,如不能直接用歐姆定律和串、并聯電路特點直接求解,可考慮用方程解題。在設未知數時,盡量設電源電壓、定值電阻等電路中不會變化的量。首先分析一下電路圖,弄清電流表測量對象,同時可看出電壓表示數為0V時,電流表示數最大為1A,電壓表示數為4V時,電流表示數最小為0.5A。但根據已知,用歐姆定律和串聯電路的特點能直接求出的量只有R0的最大電阻值,別的再無法直接求出,因此這里必須要列方程來解。
5、“歐姆定律”和生活實際的結合,提高學生觀察生活的能力和解決實際問題的能力。
例5、下圖是新型節能應急臺燈電路示意圖,臺燈充好電后,使用時可通過調節滑動變阻器接入電路的阻值R改變燈泡的亮度,假定電源電壓、燈泡電阻不變,則燈泡兩端電壓U隨R變化的圖象是( )
解析:燈L和滑動變阻器串聯,電源電壓U、燈泡電阻 不變。當滑片向左移動時,滑動變阻器的電阻變大,即電路中的總電阻變大,由 知,電路中的電流I會變小,則燈泡兩端電壓 也會變小。
答案:選C。
結論:授之以魚不如授之以漁,以上總結的題目類型可能并不完全,但只要學生能掌握并真正理解歐姆定律的內涵,就能很好的應用它來解決生活實際中真正出現的問題,把理論轉化為實踐才是學習的真正目的。
參考文獻
[1] 謝妮.歐姆定律教學的優化設計[J]. 職業
[2] 鄒冠男.歐姆定律知識梳理[J]. 中學生數理化(八年級物理)(人教版)
歐姆定律的實驗結論范文3
⑴請在方格紙上畫出電流隨電壓變化的圖象(應為“圖像”,下同)。
⑵分析圖象,可得出什么結論?
⑶小明在與其他實驗小組同學交流時,又得到了電壓為6 V時的相關數據如下表(作者又補寫了“表2:U=6V”)所示:分析這些數據,可得出什么結論?
說明:該題沒有給出答案。推測的答案應為:
⑴圖像如右所示;
⑵電阻一定時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比。
⑶電壓一定時,導體中的電流跟導體的電阻成反比。
淺見1:分析圖像或“表1:R=5Ω ”中的6組對應的3個數據,不僅能夠得出教科書里編寫的“結論”內容:“電阻一定時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比”,而且還可以得出教科書里沒有編寫的、更具有普遍意義和實用價值的如下3條結論:
對于同一段導體均有:⑴U=IR;⑵I=U/R;⑶R=U/I=定值!
淺見2:我們強調“R=U/I=定值”的意義在于:
⑴它能簡明、正確、完整的“表達出:某段導體中的I 跟 U 與 R三者之間的定量關系.”!正如西德5―9(10)年級(國民學校)《物理》課本(塞爾肖夫―烏勞貝爾著、安文鑄譯,文化教育出版社1982.7.第1次印刷本)第189頁里寫的:“在一個通電導體上的電壓和導體中的電流強度之比是一個固定的值(常數),這個關系叫歐姆定律”!眾所周知:歐姆是德國人!對照一下我國物理課本里歐姆定律的條文,應該有所質疑吧!
⑵在常規教學中,人們總把“R = U / I”說成是歐姆定律公式“I = U / R”的變形式或稱“導出式”。從上面的分析可知:“R = U / I”與“I = U / R”、同樣都是“實驗結論表達式”、是并列關系!“R = U / I = 定值”、更是醫治“I = U / R,R = U / I(因受“歐姆定律”不科學表述的誤導)R跟U 成正比、R跟I成反比”錯誤觀點的靈丹妙藥(注:參看課本第29頁第6題。歐姆定律的表述,不能丟掉前提條件、只講實驗結果!正確的表述應為:
①“某段電路中的電流,等于這段電路兩端的電壓除以這段電路的電阻”;或簡化為“電路中的電流,等于它兩端的電壓除以它的電阻”;或“導體中的電流,等于它兩端的電壓與其電阻的比值”。
②假若非“要保留成什么比”,那么歐姆定律內容只能這樣表述:“導體中的電流,當電阻一定時,跟這段導體兩端的電壓成正比;當兩端的電壓不變時,跟這段導體的電阻成反比”;或簡化為“導體中的電流,跟這段導體兩端的電壓與這段導體電阻的比值成正比”;或“導體中的電流,跟它兩端的電壓與其電阻的比值成正比”)。
⑶承認“R = U / I”是一條獨立的科學結論,那就為“用伏安法測電阻”的實驗原理又提供了一條簡明的理論依據:勿須再書寫“I = U / R ”(R = U / I)。
淺見3:該探究實驗設計的最大錯誤是:5Ω定值電阻“允許通過的最大電流是1.5A”!通過2.4A電流,它將變成P=UI=I2R=28.8w≈30w的電烙鐵啦!此時溫度對金屬電阻變大的影響可以忽略不計嗎?由此可知:“表1:R=5Ω ”里的6組對應的的數據,純屬憑空想象填寫的,根本不是真實的實驗記錄!
淺見4:該探究實驗為什么不能采用“低電壓、弱電流的設計原則”呢?比如:U值順次取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2V……,1節干電池足夠用啦!則對應的I值依次為:0.04、0.08、0.12、0.16、0.20、0.24A……。而且完全可以避免表A要選用“0~3A”、表V要選用“0~15V”的大量程!從而能夠提高測量的精確度(注:實驗室使用的2.5級直流電表,本身允許誤差多達“±0.75個分度值”。所以探究時勿須考慮表針偏轉多大誤差最小)。
淺見5:分析“表2:R=5Ω ”表中前6組數據,不僅能夠得出“電壓一定時,導體中的電流跟導體的電阻成反比。”――教科書里編寫的“結論”內容,而且仍然可以得出教科書里沒有編寫的、更具有普遍意義和實用價值的如下3條結論:
對于同一段導體均有:⑴U=IR;⑵I=U/R;⑶R=U/I=定值!
歐姆定律的實驗結論范文4
關鍵詞:數學推理;科學探究;問題情境;科學方法;理論聯系實際
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2017)1-0019-3
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。
參考文獻:
歐姆定律的實驗結論范文5
關鍵詞:探究性實驗教學; 閉合電路歐姆定律; 模擬實驗; 學生實驗
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A文章編號:1006-3315(2014)05-155-002
在科學技術快速發展的今天,實施以創新精神和實踐能力為重點的素質教育,重要的著眼點是轉變學生的學習習慣和學習方式。大多數民考民預科生模仿性學習心理是構成接受知識的主要因素。這種依賴性強,靠模仿去接受知識的習慣,是一種較為簡單的學習心理,民考民預科生普遍認為物理難學。究其原因難在學生各方面能力與預科物理學習要求的差距大。預科階段,乃至大學階段,要求自主學習物理。不同于自學,它是指學生在教師的指導下,以學生自己的體驗、參與和探究為主,從自身社會生活實踐中獲取物理知識,并創造性地解決生活中的問題的一種學習方法。怎樣才能把課堂教學與探究性學習、發現性學習和自主性學習相結合?在大力倡導探究性實驗教學的今天,迫切需要大量優秀的、具有創新性的探究實驗來豐富我們的課堂教學。為此,我們立足民考民預科生學習特點,對探究式實驗教學作一些有益的嘗試,希望能夠引領學生較為深入地學習物理的相關理論、方法、技能;提高學生的科學素養,激發學生實驗探究的興趣;增強學生的創新意識;培養學生實事求是,嚴謹認真的科學態度;養成交流與合作的良好習慣;發展學生的實踐能力。本文就《閉合電路歐姆定律》一節做探究性實驗教學設計。
一、教材和教學對象分析
閉合電路的歐姆定律主要分為電動勢和閉合電路的歐姆定律兩部分。電動勢的概念是閉合電路歐姆定律的關鍵和基礎。其基本內容有兩個方面:電源電動勢由電源本身性質決定的,它表征了電源將其他形式的能轉化成電能本領的大小。電源電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓,在閉合電路里電源電動勢等于內外電壓之和。本節難點是路端電壓和外電阻之間的關系。學生通過多媒體的仿真實驗記錄數據,導出規律,使學生有感性的認識,課后讓學生進入實驗室,在做好仿真實驗的前提下,進行實驗,驗證結論,減少盲目性。
二、教學目標
1.知識目標
理解電動勢的定義。理解閉合電路歐姆定律及其公式,并能熟練地用來解決有關的電路問題。理解路端電壓隨電流(或外電阻)關系的公式表達和圖象表達,并能用來分析、計算有關問題。知道閉合電路中能量的轉化。
2.能力目標
通過路端電壓與外電阻的關系實驗探究,培養學生利用“實驗研究,得出結論”的科學思路和方法。研究路端電壓與電流的關系公式、圖象及圖象的物理意義,培養學生應用數學工具解決物理學問題的能力,培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。
3.情感態度與價值觀
通過多媒體仿真探究實驗和課后的學生探究實驗,激發學生求知欲和學習興趣,享受成功的樂趣,體會物理學研究的科學性。通過分析路端電壓與電流(外電阻)的關系,培養學生嚴謹的科學態度,感受物理之美。通過學生之間的討論、交流與協作探究,培養團隊合作精神。
三、教學重點
閉合電路歐姆定律。路端電壓與電流(外電阻)關系的公式表示及圖象表示。
四、教學難點
電動勢的概念。路端電壓與電流(外電阻)關系。
五、教學思路
《閉合電路歐姆定律》是學生感到較為難以理解的知識點,電動勢的物理意義的理解是掌握閉合電路歐姆定律的關鍵和基礎。首先讓學生課前感受生活中的一些電源,初步明確電源是將其他形式的能轉化成電能的裝置,讓學生自己用電壓表測量不同類型的電源兩極間的電壓,為引入電動勢的概念作鋪墊。再讓學生在電腦上進行仿真實驗,學生通過連接不同的開關,改變外電阻阻值,內電阻阻值,記錄電流、電壓,分析數據,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。然后在課堂仿真實驗的基礎上進入實驗室實驗。避免了盲目性,引發學生學習的興趣,再進行討論,解釋現象原因。講授閉合電路中的功率,進一步從能量的轉化角度說明電源是將其他形式的能轉化成電能的裝置。最后,利用兩道例題來應用閉合電路歐姆定律,并適當地延伸拓展,通過課外思考題,使學生對電動勢的概念有更深刻的理解。
六、教學方法:探究性實驗教學法、多媒體仿真實驗探究,實驗室驗證、實驗分析、討論等方法
(一)電源。展示不同型號、種類電池、手搖發電機,對小燈泡供電。電源不同,結構不同,但有相同的規律。演示:1用小燈泡點觸干電池,點觸蓄電池,小燈泡發光。2將小燈泡與手機電池相接,小燈泡發光。3手搖發電機,同樣能夠使小燈泡發光。學生得出結論:干電池、蓄電池是將化學能轉化成電能;手搖發電機是將機械能轉化成電能。
(二)電源的電動勢:模擬實驗,介紹電路圖(如圖1),介紹實驗儀器。得出內、外電路,內、外電壓的概念,指出電源內部有電阻。看電池內部(如圖2),電荷定向移動形成電流,電荷電勢能減小.從能量轉化的角度初步理解電動勢的物理意義。觀察仿真實驗:電場中兩點間電勢差在數值上等于什么?利用計算機課件進行模擬實驗(如圖3)【模擬實驗一】:不閉合S2、S3,只閉合S1,觀察V1的大小。問題思考:(1)閉合開關S1后,此時伏特表V1測得的電壓?(2)此時外電阻多大?學生回答:電動勢越大,電源把其他形式的能轉化成電能的本領越強。學生模擬實驗,分析得出(1)伏特表測電源電動勢;(2)外電路電阻無窮大。E在數值上等于外電路斷開時電源兩端點壓。
圖1 圖2圖3
歐姆定律的實驗結論范文6
當前,許多初中物理教師在進行電學復習時,常以教材上知識呈現先后次序為依據,按節順次復習.在每節內容的復習中,常以物理概念梳理為基礎,再穿行一些例題的講解與學生的練習,以此完成復習任務.在整節課的復習中,對于物理概念大多是對舊知的重復,重點不突出,知識體系不清晰;對于練習的設計,常是許多題目的簡單堆疊,題型紛繁復雜,主次不分,學生茫無頭緒,學習興趣不濃,收獲不大,整節復習課的效果不明顯.
在電學復習課中,筆者認為應以電學中基本的電路為基礎,打破章節的束縛,采用問題教學法,引領學生系統梳理本章所涉及的物理概念,重溫重要的物理實驗,強化重要物理規律的探究方法與過程,同時,以基本電路為原型,設計重要題型,注重變式教學,舉一反三,提高學生分析問題解決問題的能力.
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
A.0~2 ΩB.0~8 Ω