發(fā)布時間:2023-09-18 16:38:00
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(shù),我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇歐姆定律的一般形式,期待它們能激發(fā)您的靈感。
關(guān)鍵詞:物理定律;教學(xué)方法;多種多樣
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(jìn)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(jìn)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。(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(rèn)為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導(dǎo)出來,主張從實驗直接總結(jié)。但是實驗要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實驗條件來說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實驗并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量,使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質(zhì)點系內(nèi)部的相互作用力遠(yuǎn)比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用,系統(tǒng)中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
關(guān)鍵詞:物理定律;教學(xué)方法;多種多樣
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(jìn)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(jìn)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。
(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(rèn)為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導(dǎo)出來,主張從實驗直接總結(jié)。但是實驗要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實驗條件來說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實驗并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量,使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質(zhì)點系內(nèi)部的相互作用力遠(yuǎn)比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用,系統(tǒng)中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
第一種,學(xué)生觀看視頻
這種教學(xué)法是教師將歐姆定律的探究過程在課前以邊講邊操作的方式制作成錄像,然后在上課時直接播放給學(xué)生看.教師在上課時不需要做任何講解,一直等到實驗數(shù)據(jù)分析、歸納得出歐姆定律以后再進(jìn)行課堂訓(xùn)練,以幫助學(xué)生理解歐姆定律的意義,學(xué)會用歐姆定律進(jìn)行簡單的計算.
第二種,學(xué)生瀏覽課件
這種方法是教師將教學(xué)內(nèi)容制作成幻燈片,如實驗題目、實驗方法、實驗電路圖、電路連接注意點、用實物連接電路、通過滑動變阻器的調(diào)節(jié)對電壓與電阻進(jìn)行控制、實驗數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)閱讀分析、歐姆定律的文字描述、公式、單位等等.在課堂上,教師邊講解邊放幻燈片,學(xué)生則合著老師的講解進(jìn)行觀察、思考、分析、歸納與記憶.在歐姆定律得出以后,同樣進(jìn)行課堂訓(xùn)練,以鞏固知識,加深理解.
第三種,學(xué)生實驗探究
這種方法是教師上課時先通過演示實驗啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想與假設(shè),然后再引導(dǎo)學(xué)生思考實驗研究方法,幫助學(xué)生討論、設(shè)計與制訂實驗計劃、分組進(jìn)行實驗探究,記錄、分析、歸納實驗結(jié)論,再在此基礎(chǔ)上對實驗誤差進(jìn)行評估與交流等等.具體過程如下:
第一步,教師在演示電路板上用導(dǎo)線將干電池組、開關(guān)、小燈泡連接成一簡單的電路,閉合開關(guān)小燈泡發(fā)光后,啟發(fā)學(xué)生思考討論,要想改變小燈泡的亮度可怎么做?有幾種方法?當(dāng)學(xué)生討論回答出改變電池節(jié)數(shù)和用滑動變阻器串聯(lián)移動滑片兩種方法時,再引導(dǎo)學(xué)生明確燈泡亮度的變化是由于燈泡電壓的變化使得通過燈泡的電流發(fā)生了變化,從而啟發(fā)學(xué)生提出通過燈泡的電流與電壓有關(guān)的猜想與假設(shè).
第二步,移去變阻器,在上述簡單電路中并聯(lián)接入另一只不同規(guī)格的燈泡,閉合開關(guān),引導(dǎo)學(xué)生觀察兩燈泡亮度的不同,思考討論燈泡并聯(lián)電壓相同,兩燈泡電阻的不同使得通過燈泡的電流不同,從而引起燈泡亮度不同,在此基礎(chǔ)上啟發(fā)學(xué)生提出通過燈泡的電流與電阻有關(guān)的猜想與假設(shè).
第三步,當(dāng)學(xué)生得出電流與電壓和電阻有關(guān)的猜想后,教師引導(dǎo)學(xué)生討論實驗探究方法、規(guī)劃實驗方案、設(shè)計實驗電路圖、畫出實驗記錄表格.
第四步,分組進(jìn)行探究與實驗、記錄實驗數(shù)據(jù)、分析討論與歸納實驗結(jié)論,引導(dǎo)學(xué)生在坐標(biāo)紙上將研究電流與電壓關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)用描點的方法作圖,驗證電流與電壓的正比關(guān)系.
第五步,在實驗結(jié)論得出后,介紹歐姆定律及其公式表達(dá)形式,討論各物理量單位的使用,對各小組實驗進(jìn)行評估,分析誤差和錯誤產(chǎn)生的原因.
第六步,討論歐姆定律變換公式及其物理意義,利用歐姆定律及變換公式進(jìn)行簡單的計算.
以上三種教學(xué)方案中,第一種方案是老師在課前要進(jìn)行實驗操作錄像并作配音講解;第二種方案是老師只要從網(wǎng)上下載課件并稍作修改即可;第三種方案是老師在課前要準(zhǔn)備演示及分組實驗器材.第一種和第二種教學(xué)方案中,學(xué)生在課堂上主要是在老師放錄像和課件時認(rèn)真地聽講、觀察、思考和記憶,這是一種接受式學(xué)習(xí)方式.而第三種教學(xué)方案中,學(xué)生在老師的引導(dǎo)下自主發(fā)現(xiàn)并提出問題、進(jìn)行猜想與假設(shè),自行制訂實驗規(guī)劃、設(shè)計實驗電路圖,小組合作實驗探究,師生共同討論、歸納建構(gòu)物理知識,這是一種以生為本的體驗式的學(xué)習(xí)方式.前兩種與后一種在落實課程目標(biāo)和促進(jìn)學(xué)生發(fā)展等方面有著明顯的差別.我們可以從《歐姆定律》這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分析:
教育部2011年新版義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)將歐姆定律的實驗探究由原來的教師演示實驗改成了學(xué)生必做的實驗.根據(jù)新課標(biāo),《歐姆定律》一課的教學(xué)目標(biāo)大致有以下幾個方面:
1.知識與技能目標(biāo):
(1)理解歐姆定律及其變換公式的物理意義,能初步運用歐姆定律計算有關(guān)問題.
(2)學(xué)會同時使用電流表和電壓表測量一段導(dǎo)體兩端的電壓和其中的電流.
(3) 進(jìn)一步體會用圖像法研究物理問題的優(yōu)越性.
2.過程與方法目標(biāo)
(1)通過實驗探究電流、電壓、電阻的關(guān)系,會用滑動變阻器改變部分電路兩端的電壓.
(2) 提高學(xué)生依據(jù)實驗事實,分析、探索、歸納問題的能力,知道通過實驗總結(jié)物理規(guī)律的研究方法.
3. 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)
介紹歐姆的故事,增進(jìn)學(xué)生熱愛科學(xué)、追求科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的學(xué)習(xí)熱情.重視學(xué)生對物理規(guī)律的客觀性、普遍性和科學(xué)性的認(rèn)識,注意學(xué)生科學(xué)世界觀的形成.
教師如果采用前兩種多媒體教學(xué)方案替代第三種學(xué)生實驗探究教學(xué)方案,就會改變多媒體教學(xué)輔地位,違背教學(xué)規(guī)律,弱化教學(xué)效果.
首先,不恰當(dāng)?shù)厥褂枚嗝襟w教學(xué)手段,會抑制學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,難以調(diào)動學(xué)生主體的積極性,從而影響教學(xué)效果.
夸美紐斯說過:“興趣是創(chuàng)造一個樂觀與光明的教學(xué)環(huán)境的主要途徑之一.”興趣作為誘發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機的重要因素,在物理教學(xué)中主要是靠教師引導(dǎo)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象、動手做各種實驗來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的.雖然第一、第二種教學(xué)方案中的光、聲、像等信息作用于學(xué)生感官,以直覺形象也能激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,但由于是人為的錄制、合成的,學(xué)生沒有身臨其境、親自動手,就很難體會到電壓、電阻對電流的影響.即使通過多媒體教學(xué)展示了實驗過程,一部分學(xué)生會認(rèn)為這是由老師設(shè)計制作好的,缺乏可信性.因此,當(dāng)老師向?qū)W生介紹歐姆的故事時,學(xué)生就難以體會到科學(xué)家探索知識的艱苦與辛勞、成功與快樂,學(xué)生的科學(xué)世界觀就難以形成.
我們都有這樣的體會:電腦電視上歌舞銀屏再精彩,也還抵不住到劇院看現(xiàn)場演出,哪怕是一般的演出也會讓人感到很興奮.這是什么原因?這就是人們普遍具有的一種強烈的“參與”意識.卡拉OK的流行不就是人們這種參與意識的外在體現(xiàn)嗎?因此用錄像投影來代替做實驗,往往會抑制學(xué)生具有的人類天性――“參與”意識,甚至?xí)寣W(xué)生對科學(xué)知識的形成產(chǎn)生懷疑,學(xué)習(xí)興趣就此會大打折扣,主體的積極性很難被調(diào)動起來,從而影響教學(xué)效果.
其次,不恰當(dāng)?shù)剡\用多媒體教學(xué)手段取代相關(guān)的實驗,會違背學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.
物理學(xué)家牛頓認(rèn)為:“科學(xué)研究離不開實驗,應(yīng)在實驗的基礎(chǔ)上,運用歸納的方法總結(jié)規(guī)律,進(jìn)而建立起理論.”這也是哲學(xué)中由實踐到理論、由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識過渡的普遍規(guī)律.現(xiàn)行中學(xué)物理教材也正是遵循這一規(guī)律而編寫的.然而在教學(xué)中,如果違背學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,不恰當(dāng)?shù)赜枚嗝襟w教學(xué)手段去取代實驗,必然會導(dǎo)致事與愿違的結(jié)果.實踐證明:實驗是學(xué)生認(rèn)識過程的起點,通過實驗有助于學(xué)生將感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識的高度,同時還可以使學(xué)生在反復(fù)的實踐中加深對所學(xué)知識的理解.第一、第二種教學(xué)方案雖然通過多媒體教學(xué)方式也能反映實驗過程,但這個過程不是學(xué)生自己動手做的,缺乏實踐體驗,因此就沒有感性認(rèn)識,電流與電壓、電阻之間關(guān)系的結(jié)論就不能由學(xué)生自主建構(gòu).
再次,以多媒體教學(xué)手段取代物理實驗,會影響學(xué)生實驗技能和各種能力的發(fā)展,不利于學(xué)生學(xué)習(xí)情感、態(tài)度、價值觀的培養(yǎng).
一、基礎(chǔ)知識綜述
1.探究電流與電壓、電阻的關(guān)系
探究電流與電壓、電阻的關(guān)系時,我們采用控制變量法。一般的結(jié)論是:(1)當(dāng)導(dǎo)體的電阻不變時,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比;(2)當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓恒定不變時,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。有時,我們也采用“圖像法”通過描點、畫圖,分析導(dǎo)體的U-I圖像、I-R圖像得出上述結(jié)論。
2.歐姆定律
(1)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。
(2)表達(dá)式I=■。公式中符號U表示導(dǎo)體兩端的電壓,單位是伏(V);I表示導(dǎo)體中的電流,單位是安(A);R表示導(dǎo)體的電阻,單位是歐(Ω)。該公式的兩個變形式:U=IR和R=■。
3.電阻的串聯(lián)和并聯(lián)
(1)串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和,以兩個電阻為例可用公式表示為:R=R1+R2;串聯(lián)電路的總電阻比其中任何一個都大,因為電阻串聯(lián)后相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的長度。若n個相等的電阻串聯(lián),則有R串=nR。
(2)并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻倒數(shù)的和,以兩個電阻為例可用公式表示為:■=■+■;并聯(lián)電路的總電阻比其中任何一個都小,因為并聯(lián)后相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的橫截面積。若n個相等的電阻并聯(lián),則有R并=R/n。
4.伏安法測量小燈泡電阻
(1)方法:用電壓表和電流表間接測量。
(2)原理:歐姆定律的變形公式R=■。
(3)實驗用的電路圖如圖1所示,電路中滑動變阻器的作用一是改變小燈泡兩端的電壓,另一個是保護(hù)電路。
(4)實驗過程中的注意事項:a.連接電路時,開關(guān)應(yīng)斷開,滑動變阻器滑片調(diào)到阻值最大位置,以保護(hù)電路元件的安全。b.閉合開關(guān)后,移動滑片,使電壓表示數(shù)等于小燈泡的正常工作電壓,從該電壓開始逐次降低,獲得幾組數(shù)據(jù)。c.利用公式R=■分別算出不同電壓下小燈泡燈絲的阻值,測得的結(jié)果不能求平均值,燈泡的電阻隨溫度的升高而增大。
5.歐姆定律和安全用電
(1)斷路:在某處斷開的電路。此狀態(tài)下電路中沒有電流,用電器也無法工作。
(2)短路:電路中不該相連的兩點被直接用導(dǎo)線連在一起的現(xiàn)象,叫做短路。一種是電源短路,它是電源兩極直接用導(dǎo)線相連,此時電路中電流非常大,電源會被燒壞,所以這種情況是絕對不允許的;另一種是用電器短路,它是用電器兩端直接用導(dǎo)線相連,被短路的用電器中沒有電流經(jīng)過。
(3)安全用電:a.人體是導(dǎo)體,電壓越高時,流過人體的電流越大,越危險,實驗證明只有不高于36V的電壓對人體才是安全的。b.雷電是大氣中一種劇烈的放電現(xiàn)象,雨天不能在大樹下躲雨,人們通過在建筑物頂部安裝避雷針的方法防止雷電。
二、典例分析
例 (2012菏澤)實驗室內(nèi)所用導(dǎo)線很短,導(dǎo)線的電阻忽略不計。但長距離輸電需要兩條輸電線,輸電線的電阻則不能忽略不計。當(dāng)輸電線某處發(fā)生短路時,整個輸電線路的電阻會發(fā)生改變。已知每米輸電線的電阻是0.01Ω。(1)請你利用學(xué)過的電學(xué)知識,在如圖2所示的虛線框內(nèi)為檢修人員設(shè)計一個檢修電路(器材和儀表任選),可以根據(jù)儀表的示數(shù)進(jìn)行有關(guān)的計算,以確定輸電線短路的位置,便于檢修人員迅速趕往短路所在位置排除故障。(2)計算“短路點與測量點之間的距離”的表達(dá)式為:L=_______。
一、電磁學(xué)教材的整體結(jié)構(gòu)
電磁運動是物質(zhì)的一種基本運動形式。電磁學(xué)的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應(yīng)用。其具體內(nèi)容包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象,電磁輻射和電磁場等。為了便于研究,把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開處理,實際上,這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。透徹分析電磁學(xué)的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系,才能使孤立的、分散的教學(xué)變成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué)。對此,應(yīng)從以下三個方面來認(rèn)真分析教材。
1. 電磁學(xué)的兩種研究方式。
整個電磁學(xué)的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進(jìn)行,這兩種方式均在高中教材里體現(xiàn)出來。只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計劃、有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。
場的方法是研究電磁學(xué)的一般方法。場是物質(zhì),是物質(zhì)的相互作用的特殊方式。中學(xué)物理的電磁學(xué)部分完全可用場的概念統(tǒng)帥起來,靜電場、恒定電場、恒定磁場、靜磁場、電磁場等,組成一個關(guān)于場的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括中學(xué)物理電學(xué)部分的各章內(nèi)容。
2. 物理知識規(guī)律。
物理知識的規(guī)律體現(xiàn)為一系列物理基本概念、定律和原理的規(guī)律,以及它們的相互聯(lián)系。
物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復(fù)觀察和多次實驗,掌握了充分可靠的事實之后,進(jìn)行分析和比較找出它們相互之間存在著的關(guān)系,并把這些關(guān)系用定律的形式表達(dá)出來。物理定律的形成,也是在物理概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。但是,物理定律并不是絕對準(zhǔn)確的,在實驗基礎(chǔ)上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性,因此其適用范圍有一定的局限性。
“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律。歐姆定律是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的,對金屬導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電適用,但對氣體導(dǎo)電是不適用的。歐姆定律的運用有對應(yīng)關(guān)系。
電阻是電路的物理性質(zhì),適用于溫度不變時的金屬導(dǎo)體。
3.通過電磁場在各方面表現(xiàn)的物質(zhì)屬性,使學(xué)生建立“世界是物質(zhì)的”的觀點。
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。大量實驗證明在電荷的周圍存在電場,每個帶電粒子都被電場包圍著。電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用。運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種場——磁場。磁體的周圍也存在著磁場。磁場也是一種客觀存在的物質(zhì)。磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用?,F(xiàn)在,科學(xué)實驗和廣泛的生產(chǎn)實踐完全肯定了場的觀點,并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質(zhì)的一種形態(tài)。
二、以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體
1. 場的客觀存在及其物質(zhì)性是電學(xué)教學(xué)中一個極為重要的問題。電場強度、電勢、磁場磁感應(yīng)強度是反映電、磁場是物質(zhì)的實質(zhì)性概念。電場線,磁感線是形象地描述場分布的一種手段。要進(jìn)行比較,找出兩種力線的共性和區(qū)別以加強對場的理解。
2. 電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用。在教學(xué)中要使學(xué)生認(rèn)識場和受場作用這兩類問題的聯(lián)系與區(qū)別。
3. 認(rèn)真做好演示實驗和學(xué)生實驗,使抽象的概念形象化,通過演示實驗是非常重要的措施。把各種實驗做好,不僅使學(xué)生易于接受知識和掌握知識,也是基本技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練。安排學(xué)生自己動手做實驗,加強對實驗現(xiàn)象的分析,引導(dǎo)學(xué)生從實驗觀察和現(xiàn)象分析中來發(fā)展思維能力。從物理學(xué)的特點與對中學(xué)物理教學(xué)提出的要求來看,應(yīng)著力培養(yǎng)學(xué)生的獨立實驗?zāi)芰妥詫W(xué)能力,使知識的傳授和能力的培養(yǎng)統(tǒng)一在使學(xué)生真正掌握科學(xué)知識體系上。