物理楞次定律教案(精选12篇)
《楞次定律》是高中物理选修3—2?“电磁感应”一章的重点和难点,涉及的要素多且关系复杂(磁场方向、磁通量的变化、线圈绕向、电流方向等),其规律比较隐蔽,抽象性和概括性很强。因此,学生理解楞次定律有较大的难度,也就成为本章教学的难点。本节课的主要任务是引导学生通过实验探究过程,总结出感应电流的方向所遵循的一般规律——楞次定律,并对定律内容有初步的认识。本节教学内容的处理是建立在第二节“探究电磁感应的产生条件”基础上,虽说教科书中的实验都是前面教学中做过的,但是从确定“感应电流方向”的角度考虑问题,就需要重新研究第二节中的两个学生实验。楞次定律对判断感应电流的方向,以及理解电磁感应现象中能量转化的规律有普遍重要的意义,对右手定则的理解也有帮助,高考考试说明中属于二级要求。?
二、教学目标
?1、知识与技能:?
(1)理解楞次定律的内容。?
(2)能初步应用楞次定律判定感应电流方向。?
(3)理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反应。?
(4)、理解楞次定律中“阻碍”二字的含义。
?2、过程与方法?
(1)通过观察演示实验,探索和总结出感应电流方向的一般规律。?
(2)通过实验教学,感受楞次定律的实验探究过程,培养学生观察实验,分析、归纳、总结物理规律的能力。?
3、情感态度与价值观?
(1)使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法。?
(2)培养学生的空间想象能力。?
(3)让学生参与问题的解决,培养学生科学的探究能力和合作精神。?
三、教学重点、难点?
重点:理解楞次定律并能利用其判断感应电流的方向。
难点:对楞次定律?“阻碍变化”?的理解。?
四、学情分析?
我们的学生在全市七所高中属于末流水平,数学功底普遍薄弱,理解能力较差。在每一个班里,学生已有的知识水平和实验能力又有差距。这就要求我们在进行新课教学前吃透教材,熟悉学情,充分挖掘信息技术的最大潜力,同时借助物理实验,整合高中物理教学,备好教学方法。通过上一节《探究感应电流的产生条件》的教学,学生对产生感应电流的条件已经有了比较清醒的认识,本节课针对感应电流的方向做一个详细的实验探究。学生实验能力、语言表达能力、团队合作能力等都能够得到较好的锻炼。?
五、教学方法?
?1.?实验法:教师演示实验?学生实验。2.学案问题导向教学法
六、实验准备
1.学生的学习:导学案、学生实验器材。?
2.教师的教学:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,问题设计。?
3.教学环境的设计和布置:分小组合作学习,分6个学习小组。?
七、教学过程?
(一)?检查预习、解疑设问
检查落实了解学生的预习情况,发现学生的疑惑,使教学具有了针对性。?
1、情景导入 展示目标?
创设情景?
视频介绍电磁感应新科技;楞次定律演示器改进实验;演示磁铁穿过铝管实验。?
质疑设问?:?
eq oac(○,1) 、闭合铝环、开口铝环为什么会产生不同的运动
eq oac(○,2) 、强磁性球和铁球为什么通过铝管后不是同时落地
2、引入实验 构建问题
eq oac(○,1) 、磁铁插入与拔出时指针的偏转相同吗?左偏与右偏意味着什么呢
eq oac(○,2) 、电流表指针偏转有规律吗
eq oac(○,3) 、应该通过什么途径来寻找感应电流的方向
3、确定主题 制订计划?
eq oac(○,1) 、指针的偏转不同说明电流的方向不同,那么电流的方向与指针的偏转有何关系呢
eq oac(○,2) 、猜想感应电流的方向与哪些因素有关
(1)与线圈的接法有关;(2)与磁铁的运动方式有关;(3)与原磁场的方向有关;(4)……?
eq oac(○,3) 、制订计划(如何去完成以上的验证)?
(1)、怎样获得感应电流?本实验的研究对象是线圈所对应的闭合回路。?(2)、要查明电流表指针偏转方向与电流方向的关系。?(3)、要知道线圈的绕向怎样,以便确定感应电流的磁场方向。?(4)、如何选择实验器材(5)、实验中要记录线圈中磁场的方向、穿过线圈的磁通量的变化情况、感应电流的方向及其产生的磁场的方向等。?
指导学生对上面问题讨论解决以前学过的,得出本节课的主题:?
1、电流的方向与指针的偏转有何关系
2、如何确定感应电流的方向?并提出猜想。?
3、确定计划具体内容?
(1)条形磁铁与线圈间的相对运动有几种可能
(2)为了探究感应电流的方向与磁通量的变化、原磁场的方向的关系在物理学中通常采用什么方法控制变量法顺次控制。
(二)合作探究、精讲点拨。?
探究一:研究感应电流的方向?
(1)、探究目标:感应电流的方向与哪些因素有关。?
(2)、探究方向:从磁铁和线圈有磁力作用入手。?
(3)、探究手段:分组实验(器材:螺线管,灵敏电流计,条形磁铁,导线)?
(4)、探究过程?:详见课本P10图4.3-2
?(实验记录,完成表格内容)
物理概念来源于物理实践、物理事实, 它是将实践得来的感性认识上升为理论认识, 再回到实践中去, 用来指导实践, 并予以检验和深化。若学生只知道物理事实, 而不能上升到物理概念, 就不能说学到了物理知识;若学生对物理概念不理解或理解片面, 就谈不上对物理概念的认识掌握;若学生对物理概念理解不透、混淆不清, 就难以进行判断、推理等抽象思维活动, 更不能正确地应用定理、公式来解决实际问题。
一教学准备
在电磁感应现象中, 确定感应电流的方向是一个重要问题, 因此, 对楞次定律的教学必须足够重视。
关于楞次定律的教学安排一般有两种: (1) 先进行一系列的实验, 如将磁铁插入线圈或由线圈中抽出, 观察线圈中感生电流的方向;再分析线圈中磁通量的变化, 还要分析感生电流所产生的磁场的方向, 进而研究感生电流的磁场的方向和原磁场变化之间的关系;最后将各种情况进行综合得出结论。这样安排的优点是能使学生了解这一定律在实验基础上建立的过程, 但由实验到结论, 现象多、过程复杂, 效果不好, 所以教师要注意引导学生。 (2) 直接运用能量守恒定律来分析感应电流的方向, 得出结论后再用实验验证。采用此种方法, 如果学生基础较好, 可简化楞次定律的教学过程, 能使学生认识到能量守恒定律的普遍意义, 更好地理解和掌握这一定律的实质, 有利于培养学生的思维能力。教学中应根据实际情况来选择教学方法。
众所周知, 楞次定律是电磁学的一个重要定律, 教师普遍感到难教, 学生感到难学。如何上好这节课呢?按照新课标的要求, 本课不仅是为了使学生了解实验的结论和规律, 更重要的是让学生知道结论和规律是如何得出的, 因此教学重点要从结论的学习上转移到概念和规律的形成过程的学习, 以及形成这些概念和规律所用的方法的学习中。
二引导学生建立物理概念
物理概念教学是物理教学中重要的环节, 教师应根据认识论的规律, 首先帮助学生形成表象, 然后在诸多表象的基础上, 引导学生经过抽象和概括、分析、综合, 通过类比的思维方式, 建立物理概念。如在讲电场、电势能这两个概念时, 电场和重力场很相似, 但电场作用的效果必须在实验室才能看到, 而重力场是我们非常熟悉的, 我们身边重力场的现象都是可以直接观察到的, 所以在学习电场前, 先复习重力场, 重力场是力的性质, 用重力加速度来描述;重力场能的性质用重力势能来描述。这样通过比较、对比, 使学生从表象认识上升到理论认识, 再经过教师的引导使学生头脑中建立起电场、电势能的概念, 这样学生在学习概念时不会感到空洞, 也不会觉得物理概念太抽象, 可以轻松地掌握物理概念。
物理本身就是一门实践性很强的自然学科, 物理概念都是从实践中总结出来的, 所以只有把物理概念应用于实践, 应用于解决实际问题才能体现出物理概念的价值与作用, 才能提高学生学习物理的兴趣, 使物理课不再抽象、难懂。
三拓展延伸, 深化理解
楞次定律的文字表述概括性强, 学生常常理解错误。教师在教学中要使学生明确:感应电流产生的磁通量是阻碍原磁通量的“变化”, 不是和原磁通量相反;“阻碍”不是“阻止”而是“延缓”。如果磁通量的变化被“阻止”了 (即不变了) , 则感生电流也就无从产生。
楞次定律和右手定则是一致的。在教学中, 教师要举一些实例要求学生分别用右手定则和楞次定律来判断感生电流的方向, 让他们通过自己的“实践”来认识两者的一致性, 从而在具体应用时能作出正确的选择。在具体运用时一般可以这样选择:如果是闭合电路的部分导体作切割磁力线运动, 则常用右手定则;如果是由于磁场变化引起整个闭合回路磁通量的变化, 则常用楞次定律。
这节课利用演示实验和多媒体增强了教学的直观性和趣味性, 学生主动积极地参与了整个教学过程, 学习氛围浓厚, 极大地提高了教学质量和效果, 学生对楞次定律有了一个比较完整的认识, 为后面的学习奠定了基础。
物理概念是物理教学中最重要的环节, 如果概念不清, 对于“教”和“学”都是很困难的。为了让学生明白物理概念的重要性, 可以在教学中选用一些经典例题, 让学生亲自“品尝”概念不清的“苦果”, 也可以多给学生一些时间展开讨论, 甚至争论, 这样既可以活跃课堂气氛, 也可以提高学生的学习兴趣, 一举两得。
综上所述, 物理概念教学是物理教学中最重要的环节, 只有搞好物理概念教学, 才能提高学生学习物理的兴趣, 为进一步学习物理规律和定律打下良好的基础。
摘要:本文通过楞次定律的教学设计, 展示如何在新课程理念下实施物理规律的探究式教学, 探析如何开展以学生为主体、教师为主导的探究式教学。
一、物理概念的教学
所谓物理概念是对物理现象和过程的认识,是以精辟的思维形式表现知识的一种手段,是物理现象的特有属性在人脑里的反映。这里讲的物理概念特指无量度公式的物理概念(如:平动、质点、惯性、简谐振动、电场、光的干涉、光的衍射、汽化、蒸发等)。
1.物理概念的教学是物理教学的基础
首先,理论体系的基础都在物理概念,它们占据了物理教学的大半课时。
其次,物理基础知识中的公式、原理、定律都是用概念作为引线,对有关基础知识作有机串联,形成系统化的概念体系。
所以,要重视物理概念教学。学好、掌握并真正理解它们的含义有利于学生掌握基础知识,培养学生学习物理的兴趣。
2.物理概念的教学方法
(1)对物理现象、过程获得必要的感性认识。在教学中,要重视感性认识,为了在感性认识的基础上进行分析,教师必须从有关概念包含的大量事例中,精选那些包括主要类型的、本质联系明显的典型事例进行教学,获得感性认识。
(2)在科学抽象中,突出本质,找出事物的属性。在感性材料认识的基础上,进行分析、比较,找出它们的共同属性,引导学生归纳、总结得出概念。
(3)明确概念,灵活应用。对感性材料进行“科学的抽象”得出结论后,还要了解概念的外延,从概念出发,引导学生拓展,解决一些实际问题,加深对概念的理解和应用。
二、物理定律的教学
物理定律是反映物理量之间的本质联系,因果关系与严格的数量依存关系;凡有关教材中的众多公式,重要推论和原理都可以由它引导与推得。
1.物理定律的教学是物理教学的重点
首先,物理概念,物理量的学习只是一些支离破碎的物理知识,从结构体系上看,这些物理概念,物理量无主心骨,缺乏凝聚中心,所以只有以物理定律作组织的枢纽,物理教学才显得有起有合、能散、能收、内容丰富,形成一个完整的知识体系。
其次,学习的目的不是为了学习而学习,而是为了应用而学习,物理定律就是物理概念,物理量的具体应用。
此外,和物理量的教学一样,物理定律的教学同样能开发学习智力,培养学生思维能力,促进学生个性的发展。
2.物理定律的教学方法
(1)引入新课。在备课中思考,怎样循循善诱,巧妙而有效地向学生交代教学的目的,并转化为学生学习目的,引入新课。
(2)重视实验。物理教学的特点在于突出物理实验。在物理定律的教学上又有特殊性,就是突出定量的演示实验与学生实验,且要做好、做准。以提供学生发现物理规律的必要条件与学习环境。引导学生设计实验装置,学会运用物理实验方法来研究提出的新课题。
(3)弄清物理定律的物理意义与适用范围。学生认识物理定律后,首先要正面理解物理定律的语言表达;其次,要弄清物理定律的数学表达式的真正含义,把和它相邻的公式以及由它导出的公式从物理意义上划清界限,以免混淆不清。例如,就欧姆定律来说,它的数学表达式I=U/R要与电阻的量度公式R=U/I,电阻定律的表达式R=ρL/S和导出公式U=IR的含义都区别开来。此外,还要指明它的适用范围。任何一个物理定律,都是在一定条件下,运用物理的理想过程和理想实验的思想方法得到的。因此,每个定律都有它的适用范围。例如,机械能守恒定律(适用于只有重力和弹力做功的条件下);库仑定律(适用于真空中的点电荷)等。只有知道了它们的物理意义和适用范围,才有利于学生掌握和应用。
三、物理量的教学
物理概念建立量的观念,有量度公式(长度、质量、时间除外,它们是人为规定无量度公式的物理量)的物理概念叫物理量(如:加速度、电场强度、电动势、频率、功、发光强度、折射率等)。
1.物理量的教学是物理教学的关键
(1)物理量是联系关联的概念之间的关系,是物理概念与物理定律的桥梁,有承上启下的作用。
(2)物理量教学可以开发学生智力与培养学生思维能力。心理学讲:“人的思维活动是凭借概念与词汇开展的”。在物理教学中最要紧的是活跃学生头脑里的物理思维活动,无论是物理思维或运用物理思想方法进行研究,都离不开明确的物理里。例如在教电学时,只有学生理解电流强度、电阻、电压三个物理量的基础上,通过演示实验,才能引导学生判断这三个物理量的关系,导出欧姆定律。这样教会学生运用实验与数学相结合的物理科学方法,可以开发学生智力与培养学生思维能力。
(3)物理量教学在发展学生个性上有积极推动作用。历代物理学家的重大发现,都是由他们高度发展的抽象思维能力与兴趣、意志、信念等的智慧结晶。其中促使他们这种个性充分发展的因素,往往都是由于大量实验的物理现象中所形成的新的物理量作导航。例如牛顿的经典力学就是以力、质量、加速度等物理量为出发点,导出牛顿运动定律的结果;法拉第就是由于电动势,磁通量等物理量的提出而导致法拉第电磁感应定律的发现。所以就充分发展学生个性看,要使学生明确物理量。
2.物理量的教学方法
(1)物理量的引入。讲授物理量时,首先要介绍建立物理量的过程,搞清为什么要引入该物理量。新的物理量的引入,不管采取什么方式,为了获得最佳教学效果,所提出的问题必须满足三个条件:一要反映学习这个物理量的客观性与必要性;二要巧妙的把它的教学目的转化为学生的学习目的;三要激起学生的求知欲。例如讲加速度时可以这样引入:“人走路、马拉车、汽车跑、飞机飞,除了运动快慢程度不一样,还有什么不同(速度改变的快慢不同)。不同物体、速度的改变快慢不同,尽管是同一物体(汽车),在不同时间(起动、刹车)速度的改变快慢也不一样,为了描述速度改变的快慢程度而引入加速度这一物理量”。定性的分析引出物理量后,还要定量的研究它的定义式。
(2)建立量的观点,导出量度公式。物理量定量的研究,需要由演示实验、学生实验测出精确的物理量值,运用数学工具来研究它与有关物理量之间的严格数量依存关系,给物理量下定义。例如电场强度,通过实验测出检验电荷在电场中某一固定点所受的电场力跟它本身电量的比值始终是一恒量,不同的点,这一比值不同。
定义:电场中某点检验电荷在该点所受的电场力跟它本身电量的比值叫该点电场的电场强度、方向跟正电荷受力方向相同。(公式:E=F/q方向:跟正电荷受力方向相同,单位:牛顿/库仑)
物理学中的物理量用数学形式表达成物理公式后,显得特别简单、明确,便于运用它来进行分析、推理、论证。所以数学知识是研究物理问题的工具,用好数学对解决问题是很必要的,但是却不可以单纯从数学角度看待物理问题。物理量的学习,不能死记、强背、硬套。要理解性记忆,实质性掌握,灵活性应用。
(3)复习应用。课堂上讲清物理不能万事大吉,那只是为学生掌握与运用创造了良好条件。如果不及时指导练习与复习,就会学而不牢、功亏一篑。一个完整的物理量,有些时候,并不是一次能讲透、讲全的,有一个逐步发展引伸的过程,需要不断反复认识补充新的内容,才能获得一个较完整的认识。
一、教学目标
(一)知识与技能
1.理解电功、电功率的概念,公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。2.了解电功和电热的关系。了解公式Q=I2Rt(P=I2R)、Q=U2t/R(P=U2/R)的适应条件。
3.知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系,电功大于电热。4.能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。
(二)过程与方法
通过有关实例,让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。
(三)情感态度与价值观
通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。
三、重点与难点:
重点:区别并掌握电功和电热的计算。
难点:主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识,接受起来比较困难。
四、教学过程:
(一)复习上课时内容
要点:串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用。
提出问题,引入新课
1.通过前面的学习,可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动,电场力对定向移动的电荷做功吗?(做功,而且做正功)
2.电场力做功将引起能量的转化,电能转化为其他形式能,举出一些大家熟悉的例子:电能→机械能,如电动机。电能→内能,如电热器。电能→化学能,如电解槽。本节课将重点研究电路中的能量问题。
(二)新课讲解-----第五节、焦耳定律 1.电功和电功率
(1).电功
定义:电路中电场力对定向移动的电荷所做的功,简称电功,通常也说成是电流的功。用W表示。
实质:是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程,在转化过程中,能量守恒,即有多少电能减少,就有多少其他形式的能增加。
【注意】功是能量转化的量度,电流做了多少功,就有多少电能减少而转化为其他形式的能,即电功等于电路中电能的减少,这是电路中能量转化与守恒的关键。
在第一章里我们学过电场力对电荷的功,若电荷q在电场力作用下从A搬至B,AB两点间电势差为UAB,则电场力做功W=qUAB。
对于一段导体而言,两端电势差为U,把电荷q从一端搬至另一端,电场力的功W=qU,在导体中形成电流,且q=It,(在时间间隔t内搬运的电量为q,则通过导体截面电量为q,I=q/t),所以W=qU=IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。
表达式:W = Iut ① 【说明】:①表达式的物理意义:电流在一段电路上的功,跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。
②适用条件:I、U不随时间变化——恒定电流。单位:焦耳(J)。1J=1V·A·s(2)电功率
①定义:单位时间内电流所做的功
②表达式:P=W/t=UI(对任何电路都适用)② 上式表明:电流在一段电路上做功的功率P,和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。
③单位:为瓦特(W)。1W=1J/s ④额定功率和实际功率
额定功率:用电器正常工作时所需电压叫额定电压,在这个电压下消耗的功率称额定功率。
实际功率:用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU,U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。
这里应强调说明:推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质,电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者,这里W=IUt是电场力做功,是消耗的总电能,也是电能所转化的其他形式能量的总和。
电流在通过导体时,导体要发热,电能转化为内能。这就是电流的热效应,描述它的定量规律是焦耳定律。
学生一般认为,W=IUt,又由欧姆定律,U=IR,所以得出W=I2Rt,电流做这么多功,放出热量Q=W=I2Rt。这里有一个错误,可让学生思考并找出来。
错在Q=W,何以见得电流做功全部转化为内能增量?有无可能同时转化为其他形式能?
英国物理学家焦耳,经过长期实验研究后提出焦耳定律。2.焦耳定律——电流热效应(1)焦耳定律
内容:电流通过导体产生的热量,跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。表达式: Q=I2Rt ③
【说明】:对纯电阻电路(只含白炽灯、电炉等电热器的电路)中电流做功完全用于产生热,电能转化为内能,故电功W等于电热Q;这时W= Q=UIt=I2Rt(2)热功率:单位时间内的发热量。即P=Q/t=I2R ④
【注意】②和④都是电流的功率的表达式,但物理意义不同。②对所有的电路都适用,而④式只适用于纯电阻电路,对非纯电阻电路(含有电动机、电解槽的电路)不适用。
关于非纯电阻电路中的能量转化,电能除了转化为内能外,还转化为机械能、化学能等。这时W 》Q。即W=Q+E其它
或P =P 热+ P其它、UI = I2R + P其它
引导学生分析P56例题(从能量转化和守恒入手)如图 再增补两个问题(1)电动机的效率。(2)若由于某种原因电动机被卡住,这时电动机消耗的功率为多少?
最后通过“思考与讨论”以加深认识。注意,在非纯电阻电路中,欧姆定律已不适用。
(三)小结:对本节内容做简要小结。并比较UIt和IRt的区别和联系,从能的转化与守恒的角度解释纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。在纯电阻电路中,电能全部转化为电热,故电功W等于电热Q;在非纯电阻电路中,电能的一部分转化为电热,另一部分转化为其他形式的能(如机械能、化学能),故电功W大于电热Q。
(四)巩固新课:
1、复习课本内容
2、完成P57问题与练习
3、作业纸
2教后记:
焦耳定律研究的是把电能转化为内能的多少,它与电功有联系也有区别。电功是指电流做功,可以把电能转化为各种形式能,而电热只是电功的一部分。只有在纯电阻电路中,这两个量才相等。
重点:通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系,并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。
a. 知道能的转化在自然界中是非常普遍的,并能举一些能的转化的例子
b. 知道能量守恒定律的内容,并能用它来说明一些简单的问题
C. 建立朴素的唯物主义观,对学生进行思想教育
教学建议
教材分析
分析:本节内容是对本章及以前所学物理知识从能量的观点进行了一次综合、深化和再认识.教材首先分析自然界中各种能量之间的转化,揭示它们之间的本质联系:能量,并分析一系列熟知的能量转化的事例,指出能量的转化与守恒.最后阐述了能的转化与守恒定律的普遍性和重要性.
教法建议
建议一:能量守恒定律是一个实验规律,列举能量转化的实例,是学生理解和掌握能量守恒的基础,因此在教学过程中要充分利用学生已知知识,对这些实例中的能的转化进行具体分析.
建议二:在教学过程中,应重点强调定律的两个方面:转化与守恒.另外还要强调该定律的普遍性和重要性,可列举19世纪的自然科学史对学生进行教育.
“能量守恒定律”教学设计示例
课题 |
能量守恒定律 |
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教学重点 |
能量转化与守恒 |
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教学难点 |
对能量转化与守恒的理解 |
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教学方法 |
讲授 |
知识内容 |
教师活动 |
学生活动 |
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一、能量的多样性 对应于不同的运动形式,能的形式也是多种多样的 二、能的转化 不同形式的能之间可以相互转化;做功的过程是能的转化的过程 三、能量守恒定律 能量既不可会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移过程中,能量的总量保持不变. 四、能量守恒定律的普遍性和重要性 五、作业 课本P27练习3 |
列举不同形式的运动 列举不同的过程 有意识引导学生体会能的总量保持不变 总结规律 讲述19世纪三大自然规律 |
指出各种运动形式所对应的能量 学生指出是什么能向什么能的转化 记忆、理解规律 |
“能量守恒定律”探究活动
作为建构主义学习理论的三种教学模式 (情境教学、随机访问教学、支架式教学) 之一, 支架式教学在处理“教”与“学”之间的关系时, 提出了富有创造性的见解。该教学法通过为学生搭建学习的支架, 激发学生的学习兴趣, 完善学生的学习方式, 从而提高学生的学习效率, 最终达到培养学生思维能力和创新能力的目的。
《牛顿第三定律》是力学中的重难点知识, 也是高一物理中较难讲透的知识。下面以《牛顿第三定律》的两个重点教学环节为例, 谈谈在物理定律教学中, 如何从培养学生思维能力出发, 巧用支架式教学, 引导学生主动建构物理概念体系, 优化物理定律教学。
一、教学环节1:概念“作用力和反作用力”的意义建构
1. 分析学生实际情况, 确定学生最近发展区 (见图1)
2. 播放生活视频, 创设情景支架
教师通过多媒体播放生活中的两个视频, 创设情景支架, 将学生引入相关的物理情境。
视频1:人站在车上推前面一辆车, 前面一辆车前进, 自己的车后退。
视频2:人上岸时, 用力向后蹬船。人上岸了, 船后退了。
3. 抓住现象细节, 搭建问题支架
视频播放结束后, 教师通过提问, 在学生最近发展区内, 为学生搭建两个问题支架, 促进教与学的互动, 引导学生建立概念。
问题支架1:为什么视频1中, 人推前面的车, 自己的车会后退?
问题支架2:为什么视频2中, 人向后蹬船, 人就能上岸?
通过两个问题可得到“作用力”和“反作用力”的概念, 然后顺利搭建下一个支架: (具体见图2)
4. 学生攀爬支架, 思考中完成探索
教师搭建好支架1、2后, 可以让学生自己沿支架攀爬。学生思索后可以得出结论:物体之间存在相互作用力。人对车施加一个力的同时, 车也给人一个力。人向后蹬船, 给船一个力的同时, 船也给人一个向前的力。
5. 生生讨论协作, 得出统一结论
教师接着提出问题:这两个现象说明了什么?让学生思考讨论、交流。
总结阶段, 教师要尽可能给学生发表自己观点的机会。故教师可以多请几个学生回答, 让其他学生补充。通过讨论, 由学生自己建立知识框架:力的作用是相互的。当一个物体 (假设为A) 对另一个物体 (假设为B) 施加一个力时, B物体也一定对A物体施加了力。
6. 教师肯定评价, 完成概念建构
教师在肯定学生建构出知识框架的基础上, 提出“作用力”和“反作用力”的概念及定义———我们把物体之间相互作用的这一对力, 互称为作用力和反作用力。最终帮助学生完成对“作用力”和“反作用力”概念的建构。
[教学反思]:教师创设与现实生活相关的两个情境支架, 引起学生的共鸣;通过创设问题支架, 引导学生对物理现象进行分析与综合, 比较与分类;剖析物理现象产生的原因, 学生自然完成了对作用力和反作用力概念的建构, 加深了学生对作用力和反作用力概念的理解。
二、教学环节2:探究作用力和反作用力大小、方向的关系
1. 分析学生实际情况, 确定学生最近发展区 (见图3)
2. 提供实验器材, 创设问题情境
在提出作用力和反作用力的概念和定义的基础上, 教师给每个学生发一个弹簧测力计, 提醒学生就近组合, 设计实验:利用弹簧测力计, 探究作用力和反作用力的大小、方向之间的关系?
3. 提供问题支架, 找出作用力和反作用力
为了使学生明确探究的方向, 在学生的最近发展区内, 教师可设计两个问题支架。
问题支架1:两弹簧测力计对拉, A弹簧测力计的读数表示的是谁对谁的力的大小?B弹簧测力计的读数表示的是谁对谁的力的大小?
问题支架2:它们是一对作用力和反作用力吗?
通过这两个问题可强化学生对“作用力”和“反作用力”概念的认识, 然后顺利搭建下一个支架 (具体见图4) 。
4. 简单对拉实验, 得到不同结论
学生自己组合, 两人一组, 开始做两弹簧测力计对拉实验。在实验过程中, 很多学生发现了问题:如两弹簧测力计读数一直在变化, 无法读数;两弹簧测力计读数不等;两弹簧测力计读数有时相等, 有时不等。也有一部分学生立刻得出了结论:两弹簧测力计的读数大小相等。他们认为这可以表明作用力和反作用力大小相等。
5. 改变对拉方式, 继续分组探究
在前面探究的基础上, 教师提出:探究下列情况下, 两个弹簧测力计的读数大小是否时刻相等?
第一种情况:一个弹簧测力计静止, 另一个去拉。
第二种情况:两个弹簧测力计对拉。
并请学生代表回答:你们观察到了什么现象?得出了什么样的结论?
有学生代表得出结论:两弹簧测力计的读数始终大小相等。他们认为这可以表明作用力和反作用力始终大小相等。也有不少学生代表反映弹簧测力计运动时, 很难读数, 所以不能得出读数始终大小相等。
6. 力传感器演示, 得到统一结论
此时, 教师拿出两个力传感器, 并介绍:对力传感器的测量端施加一个拉力或者一个压力, 力传感器可以精确地测出它每一个时刻受到的力, 并且将力随时间变化的图像在电脑上显示出来。而不用力时, 图像是一条坐标轴上的直线, 演示拉力、压力, 力的方向发生改变, 图像也会随之发生改变。
随后教师请两个同学上台, 用力传感器来演示上面两种情况下弹簧测力计对拉的情况。大家立刻发现, 虽然两个力的大小、方向不断变化, 但力随时间变化的图像始终对称。这说明作用力和反作用力总是大小相等, 方向相反, 并且作用在同一条直线上。
7. 及时引导评价, 提高探究效率
在实验探究过程中, 教师及时对学生进行评价, 并引导学生互相评价。当学生得出结论:两弹簧测力计的读数大小相等, 即可以认为作用力和反作用力大小相等时, 教师对此结论立刻给予肯定。对于探究中出现的问题, 如有些组的弹簧测力计读数不等, 而且读数一直在变, 无法读数等问题, 教师可以引导大家讨论评价, 让学生通过讨论, 得到两弹簧测力计使用前应该校零, 进而引导学生总结出弹簧测力计的操作及读数的注意事项。
[教学反思]:在探究作用力和反作用力大小、方向的关系时, 教师创设实验支架, 引导学生在课堂上开展实验, 自主探究两者关系, 确实是让学生得到牛顿第三定律, 并加深学生对牛顿第三定律的理解的有效途径。
教师让学生用弹簧秤对拉, 学生通过这一实验探究容易得出牛顿第三定律, 更加深了学生对牛顿第三定律的理解, 而且有助于学生形成辨证的、唯物主义的科学情感态度和价值观, 养成实事求是、勇于怀疑、大胆创造的精神。
参考文献
关键词:动量守恒;机械能守恒;能量守恒;物理学;应用
前言:作为人类认识与探索自然的基本规律,动量守恒定律与能量守恒定律在物理学中得到了广泛的应用。一般来说,物理学研究与探索问题的基本方法之一就是从“守恒”的角度出发的,像我们常见的质量、动量、机械能等守恒都属于是物理学现象中的守恒定律的体现。本文将充如何运用机械能与动量守恒定律解决物理学的问题的角度进行立意。帮助学生学会应用守恒定律去解决实际的问题[1]。
1.机械能守恒定律
1.1机械能守恒的含义
在只有重力和弹力做功的系统内,动能和势能(包括重力势能和弹性势能)可以相互转化,而总的机械能保持不变,这个结论称为机械能守恒定律。
一般来说,在物力学课本上出现的机械能守恒,都是强调以“某个物体”的形式出现,而不是强调以“系统”的形式出现。其原因就是人们在考虑实际问题的时候,习惯性的把某一系统所具有的特性,简单的概括为:某一具体物体所具有的特性,主要是为了方便进行研究与探索,这就要求我们对机械能守恒的含义有明确的理解,只有这样才能更好的运用它解决更多的物理学问题。
1.2机械能守恒定律的应用条件
可以说,机械能守恒定律在解决力学问题上做出了很大的贡献,凸显出其在物理力学方面的重要性,但是,由于在物理力学的定律的成立都是具有一定前提条件的,所以说,机械能守恒定律的成立是有一定的前提条件的,在这一点上机械能守恒定律与其它的物理学定律是一样的。
机械能守恒定律的结论,是在只有系统内的重力和弹力做功时才能成立的,换言之,就是在整个系统中只允许这两种力做功,除此以外的其它力均不可以做功,否则系统将不能保持守恒,也就不再是守恒定律了。
简言之,机械能守恒定律的适用条件可用下面三种等效的说法概括:其一是只有重力(或弹力)做功;其二是除重力外,其它力做功的代数和为零;其三是被研究系统与外界没有能量交换,且系统内部没有机械能与其它形式能的转化。
1.3机械能守恒应用的要点
1.3.1选取正确的研究对象
在运用机械能守恒定律解决物力问题的时候,不可以像使用其它的物理学定律一样,将实验的对象的选择具体到某一物体,而是要选择一个系统,因为机械能守恒定律所需要研究的重力势能与弹性势能不是某一具体事物所具有的,而是属于一个系统所具有的。因此,在运用机械能解决物理学中的问题的时候,一定要选择正确的研究对象,避免做无用功。
1.3.2灵活的选取零势力的位置
因为在建立守恒方程时常需势能表达方式,重力势能常选地面、物体的初态位置或物体的末态位置为零位置,弹性势能一般都选弹簧保持原长时的位置为零势能位置。因此,在进行试验是,要求能够灵活的找出零势力的位置,方便解决问题。
2.动能守恒定律
2.1动能守恒定律的含义
相互作用的物体系,如果不受外力作用,它们的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律。具体可以解释为:当两个或者两个以上的物体相互作用时,如果不受外力或者受到所要研究的系统之外力量的作用力为零时,相互作用以后的总动量与相互作用以前的总动量。
2.2动能守恒的应用条件
在物理学中,运用动能守恒定律进行实验时,所要达到的条件就是选择实验系统不受外力的作用,但实际上,不受外力影响的系统是不存在的,所以,只要是选择的系统所受的综合外力为零的话,那么,就算是这个系统已经符合动能守恒定律的条件了。但是在实际情况中,系统所受的综合外力为零的情况并不多见,可以说这是一种很苛刻的条件,因此,在物理学中应用动量守恒定律时,就会主动的去忽略外力对其产生的作用。
3.两个守恒定律在物理学中的应用
3.1碰撞问题
在物理学中,解决大多数的碰撞问题都是运用动能的守恒定律因为碰撞现象具有作用时间极短、相互作用力很大的特点。其中,所运用的能量方法是:碰撞后系统机械能不可能增加,只能保持不变(弹性相撞)或有一定数量的减小(非弹性碰撞)[3]。
3.2摩擦生热的问题
在物理学现象中,涉及到运动过程的问题时,一般都会产生摩擦生热的问题,那么运用能量守恒定律和功能关系处理这类问题是最常见的方式方法。
解决这类问题的关键就是要掌握和理解好相应的公式,并能熟练的将其运用到解决实际问题中去。
4.守恒定律在物理教学上的重要意义
在物理学范畴里,机械能守恒定律与动能守恒定律是人们认识与探究自然界的基本规律,是认识与探索自然的敲门砖,更是解决实际物力问题的有效工具。物理学是一门从实际出发的学科,注重对严厉的实践与运用,力求运用已有的理论知识探索发现我们所未知的自然界的奥秘,机械能是守恒定律与动能守恒定律作为守恒定律的两大基本定律,就是物理学研究者手中最有力的利器,他们将这两大基本定律更加广泛的运用的物理学的各个领域中,创造出了许多有时代意义的时刻[4]。
结论:总之,在物理学的领域,无论是教学还是进行物理实验研究,机械能守恒定律与动能守恒定律发挥着举足轻重的作用,因此,如果想要在物理学上取得一定的成果,所以,就要熟练的掌握这两大基本定律,并且能运用其解决在物理实际问题,以基本定律为工具,物理学为基础,探究自然界的奥秘。
参考文献:
[1]杨晓玲.两个守恒定律在解决物理问题中的应用[J].吕梁教育学院学报,2015,22(2):49-50.
[2]楼晓强.大两个能量守恒定律在竞赛试题求解中的应用[J].中学物理教学参考,1994,11:40-42.
[3]吴群兴.解决碰撞问题应注意的两个定律—机械能守恒定律和动量守恒定律
[J].当代电大(理工),1995,1:93-94.
教学设计即是运用系统方法分析教学问题,确定教学目标,建立解决教学问题的策略,试行解决方案,评价试行结果和对方案进行修改的过程。“施教之法,贵在启导”。教师是教学活动的设计者和组织者。主导着课堂教学活动的全过程。一堂成功优质课的背后,潜在地隐藏着教师的教学意识和思想。并直接或间接地影响着教学的策略和效果。为此,要优化教学设计,必须更新教学观念,增强课堂教学意识。本文根据浙江省青年教师优质课的课堂实录整理,扼要介绍“电阻定律”的教学过程。旨在阐述增强教师的课堂意识,对优化教学设计的重要性。
(一)教学设计
一、提出问题
(2)如何测定导体的电阻(请同学设计电路)?
(3)出示电阻器实物,提出课题(电阻的大小与哪些因素有关?)。
(评述:从学生已有的认知结构出发,让学生自行设计电路,对所设计电路中各元件(如变阻器等)功能进行分析。在此基础上提出课题。以突出学习者的主体作用。)
二、探索规律
(1)猜想:R可能与哪些因素有关?(材料、长度、横截面积、温度„„)
(2)研究方法:控制变量法(通过与牛二定律研究方法类比、迁移)
(3)实验操作:a.学生连接电路
b.教师演示,学生读数并记录表中 c.控制变量完成操作
(4)分析数据:先定性观察:R与材料、长度、横截面积有关。,(5)得出结论:(板书)(研究电阻有关因素)距离已经消失,要么创新,要么死亡。——托马斯·彼得斯
(评述:通过从猜想→研究方法→实验操作等一系列探索过程,将学习者始终置于探索者的位置,使学习过程成为“再发现”或“重新发现”的过程。以此,让学生掌握获取知识的方法,发展思维能力。)
三、深化规律
(1)动用实验,研究电阻与温度的关系,从而加深对定律适用范围的理解。
实验
(一):研究小灯泡灯丝的电阻率与温度的关系,并用多媒体模拟板画I-U图线。
结论
(一):金属材料(灯丝)电阻随温度的升高而增大,其实质是电阻定律中的电阻率增大。
并指出各种不同材料的电阻率不同。从而明确电阻定律适用于温度一定的条件下。
(2)运用实验变式,进一步研究不同材料的电阻率,其热敏特性不同。
实验
(二):选用日光灯管中的灯丝为材料,用火柴燃烧。观察到小灯泡逐渐变暗。
实验
(三):选用合金材料,用火柴燃烧。观察到小灯泡逐距离已经消失,要么创新,要么死亡。——托马斯·彼得斯渐变暗。
实验
(四):选用半导体材料,用火柴燃烧时小灯泡逐渐变亮。降温后,小灯泡逐渐变暗。
小结:不同材料的电阻率随温度的变化情况不同,根据这一特性,我们可以物尽其用。
(1)常用的电阻温度计是用金属铂做成的,锰铜和康铜的电阻率几乎不受温度变化的影响,常常用来制作标准电阻。
(2)超导现象。当温度降低到一定温度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零。
多媒体投影:超导现象中电阻与温度关系图线以及磁悬浮列车画面,并简析磁悬浮列车原理。
(评述:教学设计的重点是充分利用已有的设施和选择编辑现有的教学材料来完成教学目标。通过运用演示实验、多媒体教学及教师的言语等手段,创设直观问题情境。激发学生的思维和情感,使之进入特定的学习状态。)
四、应用规律(以下用多媒体投影):
问题
(一):已知导线的电阻为4Ω,如果把它对折起来,电阻变为多少?如果把它拉长为两倍,电阻变为多少?
问题
(二):用滑动变阻器控制电路中的电流。
问题
(三):(96上海设计性实验题改编)如图所示,P是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管(其长度L为50cm,直径D为10cm),镀膜材料的电阻率ρ,已知管的两端有导距离已经消失,要么创新,要么死亡。——托马斯·彼得斯电箍MN。测得两端电压为U,通过电阻膜的电流为I,试计算薄膜的厚度。
五、小结,作业布置
(二)教学意识透析
从上述教学设计可以看出:本节课通过教师创造性的处理教材,提取课文陈述知识的内容蕴含的方法教育素材。努力策划各种教学情境。始终将学生置于研究者、探索者的位置,让学生通过本身的思考与活动来获取知识。学生课堂思维有较大力度,教学效果明显。其着重体现了教师以下课堂意识:
一、师生易位,突出“主体”意识。
学生是学习活动的主体。课堂教学应最大限度地调动学生的思维和学习自觉性。以使学生能够生动活泼、主动地发展。为此,教学要突出主体意识,教师必须。
(1)心理——角色换位。
即教师要自觉地进行“角色转换”,经常扮演学生的角色,多用学生的心态和眼光去审视所学的内容,民主地与学生一同成为知识的探索者。
(2)思维——还原稚化。
即在备课或讲课时,教师要把自己的思维降格、后退到学生原有的思维水平上。面对一个问题,要有意识地造成一种陌生感、新鲜感(尽管这个问题你已经是多次遇到过了)。要多从学生的思维角度、思维习惯和方法去体验。在问题的设计时,教师应从高的悬念向低悬念逐渐过渡,逐渐找到接近“发展区”的结合点。力求保证教学双方思维活动能够达到同步协调地进行。
(3)时空——留有余地。
人的思维活动总是需要一定的时空条件才能进行的。因此在教学活动中,要坚持“延迟判断”的原则,给学生以必要的时间,引导他们积极参与物理知识的探索、发现和推理过程,使得学生对于物理结论的判断,产生于经历必要的思维过程之后。同时,还要发挥“空白效应”。即在教学中,教师要“言犹未尽”,留距离已经消失,要么创新,要么死亡。——托马斯·彼得斯下一些空白,让学生去独立思考,尽情想象,或者有意设置几个“窟窿”,让学生自己去钻研、去填补,以充分发挥学生的主动精神。
二、变换手段,深化“情境”意识。
情境,曾被简化为“一组刺激”。教育家杜威认为:“思维起源于直接经验的情境。”情境教学是将情境作为一个心理场,一个整体,作用于学生的意识,它运用直观手段使客观场景、主观意象、教学的气氛、师生的情绪贯穿于整个教学过程。情境不但在于激发学生求知、求真,而且更可以用来激发美感,陶冶情操,引导学生求善求美。简言之,情境教育中的情境是多元、多构、多功能的。
思维自疑问开始,并在一定的情境下诱发的。在物理课堂教学中,教师要善于创设问题情境。
(1)运用实验演示情境
运用演示实验的教学手段,能创设直观而富有趣味的情境,激发学生的思维和情感,使之进入特定的学习状态。教师在教学中,应根据学生已有的认知结构和思维层次,运用实验创设情境,造成学生认知冲突,从而激发学生的思维。
(2)运用多媒体展现画面情境。使之动静结合,声图并茂,创设形象的思维情境,活化物理过程。
(3)运用语言描绘情境。声情并茂,抑扬顿挫,高低清浊等形象化的语言,使学生的情绪兴奋,激发学生学习的内驱力,丰富学生的想象力。使学生感觉到“含不尽之意见于言外”、“状难写之景如在目前”。
三、思维中心,增强探究意识。
学生学习过程是一个“再发现”或“重新发现”的过程。为此:
(1)活化教材,优化教学过程。教师对教材应作创造性的处理,而不必完全形式化地依据教材展示和进行。不论是教师的讲授,还是实验,都应努力创造一种有利于学生独立思考的情景,将学生始终置于探索者、发现者的位置。
(2)让学生掌握获取知识的方法。如果我们在进行物理知识教学的同时,能把浓缩在其中的思维历程重视,让学生沿着前人思维活动的足迹“短暂而迅速”地重走一遍,从中体验和学习科学思维的方法,拓宽思维的深度和广度,那就等于交给了学生一把打开思维宝库的金钥匙。
距离已经消失,要么创新,要么死亡。——托马斯·彼得斯(3)突出多维度的教学目标。每一节课都要考虑三个方面的目标:教养性目标、教育性目标和发展性目标。教养性目标就是“上完一节课,教给了学生什么”;教育性目标就是“通过这节课,向学生渗透了什么”;发展性目标就是“假如学生把这一节课的知识忘记了,还剩下什么”。
综上所述,实施素质教育应不断增强教师的课堂意识,使教学逐渐从“应试意识”向“发展意识”转变。应重视培养学生的自我发展能力,立足让学生掌握获得知识的方法,提高对来自外部信息的处理加工能力,使学生真正地学会学习,使认知能力、学习能力、发现能力、创造能力成为学生终身受用的宝贵财富。
上节内容中,学生用所学的“圆周运动”、“开普勒行星运动定律”和“牛顿运动定律”知识,经历了一系列科学探究过程,得出了太阳与行星间的引力特点,学生对天体运动的研究产生了极大的兴趣和求知欲。本节课教师再引导学生从太阳与行星间引力的规律出发,根据类比事实将“平方反比关系”的作用力进行猜想,假设和推广,从太阳对行星的引力到地球对月球的引力,再到任意物体间的吸引力都满足“平方反比的关系”。学生会带着好奇和探究意识以及必要的检验论证,一路探究下去,最终得出万有引力定律。使学生在理解掌握万有引力定律的基础上,培养了探究思维能力和良好的思维品质,为学生终身发展打下基础。
这将使科学家更深入地研究物理学的复杂分支,该项研究是大型强子对撞机夸克探测实验(LHCb)的物理学家获得的,LHCb是一项跨国实验,致力于鉴定宇宙中新作用力和粒子。
有许多类型的物质无法基于传统夸克模型进行归类,之前科学家认为夸克(亚原子基本粒子)不会超过3个一组存在。2007年,一支由400位物理学家和工程师构成的国际研究小组发现一种独特粒子——Z(4430),它可能是由两个夸克和两个反夸克构成,当时许多科学家置疑这项研究结果。
欧姆定律是电学重要内容之一,也是中考重点考查内容,所以能否教好欧姆定律关系到之后对中考的重点知识复习,更有可能影响学生对于物理学的热情。在实验探究的过程之中以学生为主,教师起引导作用,让学生通过观察电压表、电流表、滑动变阻器的微量变化发现问题、提出问题,他们对于自己发现的问题会比老师直接教导的印象深刻, 从而达到了教学目的。
二、在欧姆定律的学习中最经常遇到的问题
在实际的教学之中,教师要把电路的认识与画电路图、连接电路作为主要的教学任务,开阔学生的思维,加强对电路的认识。物理是一门比较枯燥的课程,只有激发学生的热情,才能更好地完成授课。电流、电压、电阻的概念及单位,电流表、电压表、滑动变阻器的使用,是最基础的概念。电流表测量电流、电压表测量电压、变阻器调节电路中的电流,这部分则比较重要,需要重点讲解。电流、电压、电阻的概念是基本的电学测量仪器,明确这些仪器的使用与操作,是非常重要的,关系到后期实验的正确性与对知识的理解。以上基础知识的理解与运用又是进一步学习欧姆定律的基础。
三、欧姆定律的主要内容是电流、电压、电阻的关系
这部分知识是在实验的基础上概括、归纳出了电路中电压、电流、电阻三者相互关联的关系。教师在实验中要让学生理解电流随电压和电阻的变化而变化, 对于多个变量问题的研究是采用固定一个量不变, 研究其余两个量的变化的处理方法,从而让学生学会物理学中常用这种方法。欧姆定律在初中只讲部分电路的欧姆定律,是电学中的基本定律,是进一步学习电学知识分析和进行电路计算的基础, 是初中电学的重点知识。
欧姆定律是初中物理学电学的重点、也是难点,想要研究欧姆定律必须要建立电流、电压、电阻的关系,并在实验的基础上得出欧姆定律,做好演示实验,归纳、分析、概括实验结果,使学生正确理解欧姆定律的基础。所以,使用电流表、电压表、滑动变阻器是这部分知识中的重点实验的基础。
电流、电压、电阻的概念是学生学习的难点,由于初中学生水平有限,对电流、电压的概念要求较低,并没有下准确的定义。因此,电阻的概念就成了学生理解的难点。教师要多举例子帮助学生理解电阻是导体本身的属性, 决定于导体的材料、长度、横截面和温度,它用两端的电压和通过的电流的比值来表示是为了测量的方便,与外加电压、电流无关。同时,教师一定要纠正一些学生经常出现的电阻随电压、电流的变化而变化的错误概念,也就是对欧姆定律的错误理解。欧姆定律在学生头脑的建立过程是十分重要的,认真做好演示实验,用实验来探索一个量随两个量变化的定量关系是第一次。首先要向学生交代清楚实验的研究方法, 本实验彩用控制变量法来研究,即“固定电阻不变,研究电流跟电压的关系;固定电压不变,研究电流跟电阻的关系”。在连接如图( 图略) 所示的实验电路时,要将具体接法演示给学生看。可以先从电源正极开始,按电流方向依次为电池、开关S、滑动变阻器R′、定值电阻R、电流表串联起来组成一个闭合回路,最后将电压表并联在定值电阻R两端。同时提醒学生注意电流必须从电流表和电压表的正接线柱流进电表,负接线柱流出电表及量程选择,电流表与R串联,其示数等于通过R的电流。电压表与R并联其数等于R两端的电压。
运用欧姆定律可以推导串联电路中的总电阻跟各串联电阻之间的关系及电压分配跟导体电阻的关系,具体推导如下:
在串联电路中:I=I1=I2;U=U1+U2; 由欧姆定律公式I=U/R,可得U=IR;U1=I1R1;U2=I2R2将这些式 子代入上 式得 :IR=I1R1+I2R2即R=R1+R2; 也就是说串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和。
在串联电 路中 :I=I1=I2; 由欧姆定 律公式I=U/R, 可得 :I1=U1/R1;I2=U2/R2; 将这些式子代入上式得 :U1/R2=U2/R2变换一下形式得:U1/U2=R1/R2;即串联电路中 ,电压分配跟导体电阻成正比。
四、结束语
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