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關(guān)鍵詞:初中;物理;歐姆定律;教學問題
中圖分類號:G633.7 文獻標志碼:A 文章編號:1008-3561(2015)09-0056-01
一、在實驗探究中讓學生學習歐姆定律
歐姆定律是電學重要內(nèi)容之一,也是中考重點考查內(nèi)容,所以能否教好歐姆定律關(guān)系到之后對中考的重點知識復(fù)習,更有可能影響學生對于物理學的熱情。在實驗探究的過程之中以學生為主,教師起引導作用,讓學生通過觀察電壓表、電流表、滑動變阻器的微量變化發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,他們對于自己發(fā)現(xiàn)的問題會比老師直接教導的印象深刻,從而達到了教學目的。
二、在歐姆定律的學習中最經(jīng)常遇到的問題
在實際的教學之中,教師要把電路的認識與畫電路圖、連接電路作為主要的教學任務(wù),開闊學生的思維,加強對電路的認識。物理是一門比較枯燥的課程,只有激發(fā)學生的熱情,才能更好地完成授課。電流、電壓、電阻的概念及單位,電流表、電壓表、滑動變阻器的使用,是最基礎(chǔ)的概念。電流表測量電流、電壓表測量電壓、變阻器調(diào)節(jié)電路中的電流,這部分則比較重要,需要重點講解。電流、電壓、電阻的概念是基本的電學測量儀器,明確這些儀器的使用與操作,是非常重要的,關(guān)系到后期實驗的正確性與對知識的理解。以上基礎(chǔ)知識的理解與運用又是進一步學習歐姆定律的基礎(chǔ)。
三、歐姆定律的主要內(nèi)容是電流、電壓、電阻的關(guān)系
這部分知識是在實驗的基礎(chǔ)上概括、歸納出了電路中電壓、電流、電阻三者相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系。教師在實驗中要讓學生理解電流隨電壓和電阻的變化而變化,對于多個變量問題的研究是采用固定一個量不變,研究其余兩個量的變化的處理方法,從而讓學生學會物理學中常用這種方法。歐姆定律在初中只講部分電路的歐姆定律,是電學中的基本定律,是進一步學習電學知識分析和進行電路計算的基礎(chǔ),是初中電學的重點知識。
歐姆定律是初中物理學電學的重點、也是難點,想要研究歐姆定律必須要建立電流、電壓、電阻的關(guān)系,并在實驗的基礎(chǔ)上得出歐姆定律,做好演示實驗,歸納、分析、概括實驗結(jié)果,使學生正確理解歐姆定律的基礎(chǔ)。所以,使用電流表、電壓表、滑動變阻器是這部分知識中的重點實驗的基礎(chǔ)。
電流、電壓、電阻的概念是學生學習的難點,由于初中學生水平有限,對電流、電壓的概念要求較低,并沒有下準確的定義。因此,電阻的概念就成了學生理解的難點。教師要多舉例子幫助學生理解電阻是導體本身的屬性,決定于導體的材料、長度、橫截面和溫度,它用兩端的電壓和通過的電流的比值來表示是為了測量的方便,與外加電壓、電流無關(guān)。同時,教師一定要糾正一些學生經(jīng)常出現(xiàn)的電阻隨電壓、電流的變化而變化的錯誤概念,也就是對歐姆定律的錯誤理解。歐姆定律在學生頭腦的建立過程是十分重要的,認真做好演示實驗,用實驗來探索一個量隨兩個量變化的定量關(guān)系是第一次。首先要向?qū)W生交代清楚實驗的研究方法,本實驗彩用控制變量法來研究,即“固定電阻不變,研究電流跟電壓的關(guān)系;固定電壓不變,研究電流跟電阻的關(guān)系”。在連接如圖(圖略)所示的實驗電路時,要將具體接法演示給學生看??梢韵葟碾娫凑龢O開始,按電流方向依次為電池、開關(guān)S、滑動變阻器R′、定值電阻R、電流表串聯(lián)起來組成一個閉合回路,最后將電壓表并聯(lián)在定值電阻R兩端。同時提醒學生注意電流必須從電流表和電壓表的正接線柱流進電表,負接線柱流出電表及量程選擇,電流表與R串聯(lián),其示數(shù)等于通過R的電流。電壓表與R并聯(lián)其數(shù)等于R兩端的電壓。
運用歐姆定律可以推導串聯(lián)電路中的總電阻跟各串聯(lián)電阻之間的關(guān)系及電壓分配跟導體電阻的關(guān)系,具體推導如下:
在串聯(lián)電路中:I=I1=I2;U=U1+U2;由歐姆定律公式I=U/R,可得U=IR;U1=I1R1;U2=I2R2將這些式子代入上式得:IR=I1R1+I2R2即R=R1+R2;也就是說串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導體的電阻之和。
在串聯(lián)電路中:I=I1=I2;由歐姆定律公式I=U/R,可得:I1=U1/R1;I2=U2/R2;將這些式子代入上式得:U1/R2=U2/R2 變換一下形式得:U1/U2=R1/R2;即串聯(lián)電路中,電壓分配跟導體電阻成正比。
四、結(jié)束語
通過對物理教學內(nèi)容的分析、思維方法、能力訓練的具體研究,對教學內(nèi)容進行歸納總結(jié),可以使初中物理教師掌握歐姆定律的基本理論方法,更好地駕駛物理教材,提高物理教學質(zhì)量,把重點真正落實在教學過程中,幫助學生提高實驗操作能力、歸納概括能力、演繹推理能力、邏輯推理能力、抽象思維能力及靈活運用知識解決問題的能力,讓學生學會控制變量法研究多個變量的問題,學會用等效法分析復(fù)雜電路。因此,教師要注重培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度,從而有效培養(yǎng)學生的物理素質(zhì)。
參考文獻:
(一)知識目標
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)系的公式表達和圖線表達,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式.
6、理解閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情況.
(二)能力目標
1、培養(yǎng)學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)系的公式表達和圖線表達,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)學生用多種方式分析問題能力.
(三)情感目標
1、通過外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹立學生普遍聯(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.
電動勢是標量,沒有方向,這要給學生說明,如果學生程度較好,可以向?qū)W生說明,做為電源,由正負極之分,在電源內(nèi)部,電流從負極流向正極,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,使學生有明確的感性認識,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)必使學生熟悉這個圖線.
學生應(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.
教學設(shè)計方案
閉合電路的歐姆定律
一、教學目標
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,使學生學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、教學過程設(shè)計
引入新課:
教師:同學們都知道,電荷的定向移動形成電流.那么,導體中形成電流的條件是什么呢?(學生答:導體兩端有電勢差.)
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:當電容器充完電后,其上下兩極板分別帶上正負電荷,如圖1所示,兩板間形成電勢差.當用導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?(學生回答:不是)那么如何知道它們兩端的電壓呢?(學生: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習的內(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.表達式為.
同學們從這個表達式可以看出,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.一般認為電動勢和內(nèi)電阻在短時間內(nèi)是不變的,初中我們認為電路兩端電壓是不變的,應(yīng)該是有條件的,當無窮大時,0,外電路可視為斷路,0,根據(jù),則,即當外電路斷開時,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,當變大,也變大.而當時,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)當前社會對廢舊電池的重視程度;
(4)廢舊電池的回收由哪些主要的途徑和利用方式;
關(guān)鍵詞:物理;規(guī)律教學;思維
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,是物理學科結(jié)構(gòu)的核心。整個中學物理是以為數(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。要使學生掌握學科的基本結(jié)構(gòu),就必須讓學生學好基本規(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)律教學呢?
1 聯(lián)系新舊知識、收集事實依據(jù),學會研究物理規(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)物理量間的嚴格數(shù)量關(guān)系。因此在物理規(guī)律的教學中必須將原來分散學習的有關(guān)概念綜合起來。只有用聯(lián)系的觀點來引導學生研究新課題提出新問題才能激發(fā)學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。因此學生學習物理規(guī)律也必須在認識、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。對于物理規(guī)律的文字表述要認真加以分析,使學生真正理解它的含義而不是讓學生去死記結(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時的運動情況,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)有時保持靜止狀態(tài),而是指如果物體原來是靜止它就保持靜止狀態(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)學形式表達出來就是公式。要使學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)學的角度加以理解。例如:對于歐姆定律的表達式應(yīng)當使學生理解這一公式表達了電流的強弱決定于加在導體兩端電壓的大小和導體本身電阻的大小,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,適用于金屬導體,不適用于高電壓的液體導電,不適用于氣體導電,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)當使學生把物理規(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。在教學中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學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。
5 聯(lián)系實際應(yīng)用,掌握物理規(guī)律
1 知識目標
1.1 知道電動勢的定義.
1.2 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。
1.3 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。
1.4 理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關(guān)問題。
1.5 理解閉合電路的功率表達式。
1.6 理解閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情況。
2 能力目標
2.1 培養(yǎng)學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。
2.2 理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關(guān)問題。
2.3 通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律,培養(yǎng)學生用多種方式分析問題能力。
3 情感目標
3.1 通過外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹立學生普遍聯(lián)系觀點。
3.2 通過分析外電壓變化原因,了解內(nèi)因與外因關(guān)系。
3.3 通過對閉合電路的分析計算,培養(yǎng)學生能量守恒思想。
3.4 知道用能量的觀點說明電動勢的意義。
教學建議
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。 電動勢是標量,沒有方向,這要給學生說明,如果學生程度較好,可以向?qū)W生說明,做為電源,由正負極之分,在電源內(nèi)部,電流從負極流向正極,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,使學生有明確的感性認識,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)必使學生熟悉這個圖線。
學生應(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。
教學設(shè)計方案
閉合電路的歐姆定律
1 教育目標
1.1 知識教學點
1.1.1 初步了解電動勢的物理意義。
1.1.2 了解電動勢與內(nèi)外電壓的關(guān)系。
1.1.3 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(guān)的電路問題。
1.1.4 理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關(guān)問題。
1.1.5 理解閉合電路的功率表達式,理解閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化。
1.2 能力訓練點
通過用公式、圖像分析外電壓隨外電阻變化而變化的規(guī)律,培養(yǎng)學生用多種方法分析問題的能力。
1.3 德育滲透點[來源:高考資源網(wǎng)]
1.3.1 通過外電阻的改變而引起I、U變化的深入分析,樹立事物之間存在普遍的相互聯(lián)系的觀點。
1.3.2 通過對閉合電路的分析計算,培養(yǎng)學生能量守恒的思想。
2 重點、難點、疑點及解決辦法
2.1 重點
①正確理解電動勢的物理意義。[來源:高考資源網(wǎng)]
②對閉合電路歐姆定律的理解和應(yīng)用。
2.2 難點
路端電壓、電流隨外電阻變化規(guī)律。
2.3 疑點
路端電壓變化的原因(內(nèi)因、外因)。
2.4 解決辦法
制作多媒體課件,采用類比分析、動態(tài)畫面、圖像等幫助同學增強感性認識,逐步了解電動勢的含義,推導閉合電路歐姆定律公式,分析各項的意義,使學生有初步整體感知,精選運用閉合電路歐姆定律分析路端電壓隨外電阻改變而改變的規(guī)律的典型例題,結(jié)合圖像分析突破難點。
3 教學過程設(shè)計
引入新課:
教師:同學們都知道,電荷的定向移動形成電流.那么,導體中形成電流的條件是什么呢?(學生答:導體兩端有電勢差)
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:當電容器充完電后,其上下兩極板分別帶上正負電荷,如圖1所示,兩板間形成電勢差.當用導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。
4 課時安排[來源:高考資源網(wǎng)][來源:高考資源網(wǎng)]
1課時
5 教具學具準備
不同型號的干電池若干、小燈泡(3.8V)、電容器一個、紐扣電池若干、手搖發(fā)電機一臺、可調(diào)高內(nèi)阻蓄電池一個、電路示教板一塊、示教電壓表(0~2.5V)兩臺、10Ω定值電阻一個、滑線變阻器(0~50Ω)一只、開關(guān)、導線若干。
6 學生活動設(shè)計
學生觀察、動手測電源電動勢,并邊觀察邊思考,逐步推導閉合電路歐姆定律,在教師的啟發(fā)下逐漸理解公式含義,引導學生用公式法和圖像法去分析同一問題。
7 教學過程
教師:同學們都知道,電荷的定向移動形成電流。那么,導體中形成電流的條件是什么呢?(學生答:導體兩端有電勢差。)
演示:將小燈泡接在充電后的電容器兩端,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:當電容器充完電后,其上下兩極板分別帶上正負電荷,如圖1所示,兩板間形成電勢差。當用導線把小燈泡和電容器兩極板連通后,電子就在電場力作用下沿導線定向移動形成電流,但這是一瞬間的電流。因為兩極板上正負電荷逐漸中和而減少,兩極板間電勢差也逐漸減小為零,所以電流減小為零,因此要得到持續(xù)的電流,就必須有持續(xù)的電勢差。
教師:能夠產(chǎn)生持續(xù)電勢差的裝置就是電源。那么,如何描述電源的特性?電源接入電路,組成閉合電路,閉合電路中的電流有什么規(guī)律呢?這節(jié)課我們就來學習閉合電路歐姆定律。
8 板書設(shè)計
8.1 電源電動勢:等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。
8.2 閉合電路歐姆定律。
閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。
8.3 路端電壓跟負載的關(guān)系。
路端電壓隨外電阻增大而增大。
銜接
〔中圖分類號〕 G633.7
〔文獻標識碼〕 A
〔文章編號〕 1004—0463(2012)
10—0035—01
初、高中物理教學既是相對獨立的兩個階段,又是一個統(tǒng)一的整體,在初中階段進行概念和規(guī)律教學時,既不能脫離學生實際一味追求嚴謹,使學生難以接受,也不能忽視概念教學的相對嚴密性和物理規(guī)律的適用條件,以免誤導學生形成片面的甚至錯誤的理解,為高中階段的學習埋下隱患。所以,初中物理教學要把握教學分寸,注意與高中教學的銜接。
一、寬嚴合適,引導學生掌握當前知識,為高中教學奠定基礎(chǔ)
教學過程是在一定條件下的特殊認識過程,要適應(yīng)學生的年齡特征、知識基礎(chǔ)和智力水平,如果脫離學生實際,在教學中一味追求概念和規(guī)律的嚴密性,學生就會難以接受和理解,不僅不能學有所得,反而挫傷了他們的積極性,使他們感到物理枯燥乏味且難學,甚至產(chǎn)生厭學情緒,這無疑會影響到高中的繼續(xù)學習。因此,初中物理教學要從學生的認知水平出發(fā),立足基礎(chǔ)知識,善于運用合理的“不嚴密”,抓住問題的主要矛盾,突出主要方面,幫助學生理解,讓他們把主要的基礎(chǔ)知識學扎實,為后面的學習打下基礎(chǔ)。
例如,功的概念比較抽象,在初中教學中可以從具體事例出發(fā),幫助學生認識做功的物理含義,由此總結(jié)出做功必備的兩個條件——力和在力的方向上通過的距離。限于初中學生的知識基礎(chǔ)和接受能力,不要引入位移的概念,也不必討論正功和負功問題以及變力做功的情況。這樣不僅學生容易接受,還能培養(yǎng)學習興趣。
二、重視教學中的相對嚴密性,為高中階段的學習掃除障礙
初、高中教材內(nèi)容有著內(nèi)在的聯(lián)系,初中教學需要瞻前顧后,既要引導學生掌握當前知識,又要防止學生片面地甚至錯誤地理解某些概念,這就要重視知識傳授的相對嚴密性,為進一步學習掃清障礙,鋪平道路。
例如,在講壓力這一概念時,不能只從水平面上物體受壓的實例中引出壓力的概念,還應(yīng)該從學生熟悉的事例中分析垂直面和斜面上的受壓情況,讓學生明白產(chǎn)生壓力的情況是多種多樣的,還要啟發(fā)學生分析各種情況下壓力是什么物體通過哪種形式施加的。關(guān)于壓力和重力的關(guān)系,要通過具體事例分析,當放在水平面上靜止或運動的物體只受重力和支持力作用時,物體對支撐面的壓力才等于物體重力。此外,應(yīng)舉一些壓力和重力大小不相等甚至無關(guān)的事例,以加深學生對壓力和重力的理解。如果教學中只求簡化,認為初中物理應(yīng)主要在水平面上分析與壓力有關(guān)的問題,在教學中既不討論產(chǎn)生壓力的多種情況,也不區(qū)分壓力和重力,甚至要求學生記住“壓力和重力大小相等”的結(jié)論,必然會導致學生對壓力概念的片面理解。這會給學生高中階段的物理學習造成很大的障礙。
三、把握教學分寸,講清物理規(guī)律的適用條件和范圍
初中物理的練習題比較簡單,學生靠套公式就能解答。久而久之,學生形成了死記硬背、亂套公式的壞習慣。為了有效地糾正這一錯誤,我認為,在初中物理教學中要恰當?shù)匕盐战虒W分寸,讓學生弄清公式中的每個物理量和符號的物理意義以及整個公式所反映的客觀規(guī)律,尤其要弄清它的適用條件和應(yīng)用范圍。
2008年各地中考試卷中,電學板塊??嫉闹R點有:識別串并聯(lián)電路、串并聯(lián)電路中電流的特點、有關(guān)電壓表的使用及讀數(shù)和串并聯(lián)電路電壓的特點、決定電阻大小的因素、滑動變阻器的原理及應(yīng)用等。其中,電流表、電壓表的作用及串并聯(lián)電路電流、電壓的特點等內(nèi)容在中考中所占比例較大,這些知識點常會與歐姆定律、電功率的計算綜合起來考查。
電功和電功率部分的??贾R點有:電功和電功率的概念、公式、單位、計算以及電功率的測量;額定功率與實際功率的概念及應(yīng)用;電流的熱效應(yīng)及其在電熱器上的利用和防止。
電和磁部分除了考查磁場、磁感線等簡單知識點外,還考查電流的磁場、影響電磁鐵磁性強弱的因素、電磁感應(yīng)現(xiàn)象、電動機和發(fā)電機的原理以及磁場對電流的作用等知識。從2008年各地的中考試卷可以看出,試題多聯(lián)系生活實際,注重對能力的考查和研究問題的方法的考查。對于簡單電路和歐姆定律的考查在各地中考中均有體現(xiàn),難點出現(xiàn)在識別串并聯(lián)電路和電流表、電壓表的示數(shù)變化。預(yù)計2009年中考對本部分知識的考查不會出現(xiàn)較大的變化,但可能會稍稍增大探究題和創(chuàng)新題的分量。有關(guān)電功、電功率的考試命題將在繼承2008命題特點上有所創(chuàng)新。如從電器的銘牌上獲取信息、利用電能表計算家庭用電器使用的電費來考查節(jié)能、電器使用時的安全問題、電功率的測量、電器在使用時有關(guān)電熱、電能及效率的問題等。其中,采用伏安法測電功率、電與熱相結(jié)合的計算以及節(jié)能問題是中考中的重中之重,注重考查實際情境中解決問題的能力。如圍繞電冰箱、電吹風、洗衣機、電水壺、電磁爐等家用電器展開的電功、電功率、電熱的應(yīng)用計算尤為重要,特別是在減少環(huán)境污染和建設(shè)節(jié)能型社會的今天,電能和太陽能相結(jié)合的題目更要引起我們重視。
隨著常規(guī)能源的日益匱乏,有關(guān)用電器的效率考題也是中考的一個新亮點,預(yù)計2009年中考出現(xiàn)的幾率會加大。
在中考復(fù)習中,基本知識忘記得比較快,所以復(fù)習時要注重基礎(chǔ)。電路部分的知識單獨考的并不多,對很多知識點的考查是隱藏在對歐姆定律、電功率的綜合考查中的,復(fù)習的關(guān)鍵在于靈活掌握知識,理解題目意思,應(yīng)對具體問題,努力嘗試知識的總結(jié)和遷移。
考點一:電路設(shè)計與電路故障
沖刺點金設(shè)計簡單的電路是目前中考中經(jīng)常出現(xiàn)的題型,特別是與生活實際相結(jié)合的電路設(shè)計題已成為中考的熱點。其形式有:根據(jù)具體的要求設(shè)計出電路圖;給出電路圖判斷哪一個比較適用;既要設(shè)計電路圖,又要連實物圖等等。在畫電路圖時一定要規(guī)范:元件位置安排要適當,分布要均勻,元件不要畫在拐角處,整個電路圖最好呈矩形,圖要完整美觀,橫平豎直,簡潔工整。
電路故障通常有以下幾種情況:串聯(lián)電路或并聯(lián)電路的干路出現(xiàn)斷路故障,用電器不能工作,電流表沒有示數(shù);若電流表有示數(shù),串聯(lián)電路或并聯(lián)電路的干路肯定是通路。
電路在教材中所占篇幅較多,匯集了基本電路、電路的連接、電流的測量等問題。中考出現(xiàn)的題型較多,主要有電路的設(shè)計、分析、連接實物、故障判斷、電流和電壓的規(guī)律研究等問題,難度以中、低擋為主,在近幾年中考中已經(jīng)大量涉及生產(chǎn)、生活中實際電路的應(yīng)用及探究,這種趨勢預(yù)計在2009年的中考還會得到更多的體現(xiàn)。
預(yù)測1:(素材來自于生活實際,主要考查電路的應(yīng)用及電路設(shè)計)
投影儀用強光燈泡作為光源,發(fā)光時必須用風扇降溫。為了保證燈泡不被燒壞,只有當帶動風扇的電動機工作后,燈泡才能發(fā)光;風扇不轉(zhuǎn),燈泡不能發(fā)光。則在圖1所示的四個電路圖中符合要求的是()
預(yù)測2:(考查電路設(shè)計,串并聯(lián)電路的特點及開關(guān)的作用)
2008奧運會男子佩劍決賽中,我國選手仲滿不負眾望,以15比9擊敗法國選手贏得冠軍。如圖2所示,在擊劍比賽中,要求劍身連著導線,導線一頭連通著電子計分器,一頭連接著特制衣服,形成一個環(huán)形電路。比賽過程中,運動員(甲)沒有刺到對方(乙)的時候就是斷電的過程(對方的燈不亮同時計分器不計分),刺到對方的過程就是按下開關(guān)的過程(對方的燈亮同時計分器計分)。根據(jù)所學的物理知識,小明設(shè)計了如圖3所示的幾種電路圖。能正確判斷選手成功地擊中對手的有效部位并顯示得分的電路是()
預(yù)測3:(考查串聯(lián)電路的特點,以及電路分析、故障判斷)
圖4所示的電路中,電源電壓不變,閉合開關(guān)S,電路正常工作。一段時間后,發(fā)現(xiàn)其中一個電壓表示數(shù)變大,則()
A. 電流表的示數(shù)也增大
B. 電流表的示數(shù)可能不變
C. 電阻R可能斷路
D. 電阻R可能短路
考點二:歐姆定律
沖刺點金歐姆定律是初中電學部分最基礎(chǔ)的內(nèi)容。探究歐姆定律和伏安法測電阻體現(xiàn)了電學部分最基本的實驗技能,同時也體現(xiàn)了物理學最基本的研究方法――控制變量法,有很強的綜合性,是歷年來各地中考試題的必考內(nèi)容。通過以上分析,我們可以看出,2009年中考也將是如此。隨著新課程改革的深入,命題在聯(lián)系實際,突出物理方法,考查實驗的過程性方面會有所側(cè)重,純模型式串并聯(lián)電路的計算會降低難度,創(chuàng)新題會增多。探究歐姆定律、伏安法測電阻在中考中必有一者出現(xiàn),滑動變阻器的創(chuàng)新應(yīng)用也有可能成為大題。
歐姆定律的內(nèi)容是:一段導體中的電流,跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。用公式表示為:I=。
由歐姆定律可導出R=,它表示導體的電阻可由計算出,即R與U、I的比值有關(guān),但R與外加電壓U和通過電流I無關(guān)。
在運用歐姆定律進行計算時,要注意公式中的I、U、R是對同一段電路同一時刻而言的,三者單位依次是A、V、Ω。有些試題通常會給出幾組電壓值和幾組電流值,這些數(shù)值有時并不是相對應(yīng)的,我們要從中選出具有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)值,如開關(guān)的閉合與斷開、滑片的移動前后,會出現(xiàn)不同的電流、電壓值,要能判斷哪些數(shù)據(jù)是這個用電器或電阻在相同的狀態(tài)下所擁有的。
從新課程改革的進程看,有關(guān)歐姆定律的命題形式將更加新穎靈活,重在考查知識的靈活應(yīng)用及激發(fā)學生進一步學習物理的潛能。如電壓表內(nèi)阻的測量、不滿足歐姆定律的非線性元件電壓、電流關(guān)系的探究、水果導電性能的探究、伏安法測電阻系統(tǒng)誤差的討論、歐姆表的改裝、壓敏電阻、油量表、全電路歐姆定律,均很有創(chuàng)意,要注意消化吸收,推陳出新,做到舉一反三。
預(yù)測1:(考查對導體的電阻和歐姆定律的正確理解)
由歐姆定律可以得出導體的電阻公式R=。下面幾位同學對此公式的理解,其中正確的是()
A. 當電壓為零時,導體的電阻也為零
B. 當電流減小時,電阻增大
C. 當電壓減小時,電阻也減小
D. 電阻是導體本身的一種性質(zhì),與電流、電壓無關(guān)
預(yù)測2:(結(jié)合歐姆定律,考查串聯(lián)電路電流、電壓的特點)
如圖5所示,電源電壓不變,當開關(guān)S閉合,滑動變阻器滑片從a向b移動的過程中()
A. 電壓表示數(shù)變大,電壓表示數(shù)變大,電流表的示數(shù)變大
B. 電壓表示數(shù)不變,電壓表示數(shù)變大,電流表的示數(shù)變小
C. 電壓表示數(shù)不變,電壓表示數(shù)變小,電流表的示數(shù)變大
D. 電壓表示數(shù)變大,電壓表示數(shù)變小,電流表的示數(shù)變小
預(yù)測3:(考查用歐姆定律分析變化電路中電表的變化情況)
如圖6所示的電路中,電源電壓不變。在滑動變阻器的滑片P移動的過程中,電流表示數(shù)變化范圍是1.5~1.0 A,電壓表的示數(shù)相應(yīng)的變化范圍是0~5 V,求R的阻值和電源電壓。
考點三:電功
沖刺點金電功比較抽象,不像機械功那么直觀,我們可以從能量轉(zhuǎn)化的角度去理解電功的意義:電流做了多少功就消耗了多少電能,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。電功公式W=UIt是計算電功普遍適用的公式,對任何類型的用電器(或電路)都適用。結(jié)合歐姆定律I=,可推出電功公式的變換式W=t和W=I2Rt,這兩個式子不適用于電動機以及蓄電池電路,只適用于純電阻電路,即電能全部轉(zhuǎn)化為熱能的電路。
電能表是測量電能或電功的儀器。把電能表接在電路中,電能表計數(shù)器上前后兩次讀數(shù)之差就是這段時間內(nèi)用電的度數(shù),要弄清楚電能表銘牌上幾個參數(shù)的含義。
從2008年的中考試卷可以看出,中考試題在考查基礎(chǔ)知識和基本技能的同時,更注重考查學生應(yīng)用知識的能力和實踐探究的能力。而以能源開發(fā)和利用為背景來考查電功知識的應(yīng)用則是近年來中考命題的新亮點,這類試題知識跨度大,更能綜合考查學生應(yīng)用電學知識的能力。
預(yù)測1:(考查對電功公式的理解和靈活應(yīng)用)
燈泡L和L并聯(lián)在電路中,L的電阻比L大,在相同的時間里,電流做功的情況為()
A. 對L燈做的功多B. 對L燈做的功多
C. 對兩燈做的功一樣多D. 無法確定
預(yù)測2:(考查學生是否會讀家用電能表,會用電能表測量用電器在某段時間內(nèi)所消耗的電能)
在家庭電路中,電能表是測量用戶在某段時間內(nèi)所消耗的電能的儀器。如果表面盤上標有“3 000 r/kW•h”字樣,表示的意思是每消耗_________的電能,它的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3 000轉(zhuǎn)。把這個電能表接入家庭電路中,通過某用電器的電流使電能表在3 min內(nèi)轉(zhuǎn)了60轉(zhuǎn),那么,此時通過用電器的電流做功為_________J。
預(yù)測3:(考查光能與電能的轉(zhuǎn)化,以及對電功公式的理解和應(yīng)用)
太陽能汽車是用太陽能電池將所接收到的太陽光能轉(zhuǎn)化為電能提供給電動機來驅(qū)動的。如圖7所示。已知一種太陽能汽車,太陽光照射到電池板上的輻射總功率為1.2×104 W,且電池板對著太陽時產(chǎn)生的電壓為240 V,并對車上的電動機提供10 A的電流。問:
(1)若通電1 min,車上電動機消耗的電能是多大?
(2)太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少?
考點四:電功率
沖刺點金電功率是描述電流做功快慢的物理量,它是指電流在單位時間內(nèi)所做的功。電功率的定義式是P=,常用公式是P=UI,表明電功率跟電壓、電流兩個因素有關(guān)。電功率大的用電器消耗電能快,但不能說明電流做的功多。電功率公式的變換式W=和W=I2R只適用于純電阻電路,對于電動機、電風扇等用電器來說,這兩個公式都不適用。
用電器正常工作時的電壓叫額定電壓,在額定電壓下的電功率叫額定功率。一個用電器一旦生產(chǎn)出來,其額定電壓和額定功率就確定了。實際功率是用電器在實際工作時的電功率,是不確定的。用電器的實際功率不一定與額定功率相同,小燈泡的亮度是由其實際功率決定的。
電功率的計算是中考命題的熱點,壓軸題基本都在此出現(xiàn),命題時常將歐姆定律、電功率、串并聯(lián)電路結(jié)合起來出綜合計算,并且分值多,難度較大。其內(nèi)容主要為:①密切聯(lián)系生活實際,如電熱水壺、飲水機、居民用電等,真正體現(xiàn)“從生活走向物理,從物理走向社會”的新課程理念。②注重對能力的考查和研究問題的方法的考查,如從電器的銘牌上獲取信息的能力、探究電流做功快慢需采用控制變量法等。
預(yù)測1:(考查串聯(lián)電路中各用電器功率的分配關(guān)系)
有兩個電阻,R的阻值為2 Ω,R的阻值為8 Ω,把它們串聯(lián)起來接在某電源的兩極上,R的電功率為2 W,則此時R的電功率是_______W。
預(yù)測2:(考查對電功率公式的理解和應(yīng)用)
圖8所示為一玩具汽車上的控制電路,其電動機的線圈電阻為2 Ω,保護電阻R為8 Ω,當閉合開關(guān)S后,兩電壓表的示數(shù)分別為12 V和4 V,求:
(1)電路中的電流。
(2)電動機的功率。
預(yù)測3:(考查用電器額定功率與實際功率的關(guān)系)
某品牌電熱水壺的銘牌上標著如右表所示的數(shù)據(jù)。根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),可知此電熱水壺的電阻為多少?若在用電高峰時期用該電熱水壺燒水,電壓只有200 V,此時電熱水壺發(fā)熱時的功率為多大?
考點五:電熱及其作用
沖刺點金電流在電路中做功,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那一部分,稱為電熱,其公式Q=I2Rt適用于任何電路。注意兩點:①在電流所做的功全部用來產(chǎn)生熱量的情況下,Q=W=UIt=t。這里的條件是電功全部用來產(chǎn)生電熱,而電流所做的功全部用來轉(zhuǎn)化成熱的情況,也只有純電阻電路才成立,故上述導出公式只適用于純電阻電路。②在電流所做的功只有一部分用來產(chǎn)生熱量的情況下,如電動機正常工作時消耗的電能為W=UIt,產(chǎn)生的電熱為Q=I2Rt,則轉(zhuǎn)化為機械能的那部分能量為W-Q。若知道用電器將電能轉(zhuǎn)化為熱能的效率η(η
電與熱相結(jié)合的計算是近年來中考命題的主要方向,以日常生活中電和熱現(xiàn)象的實例為載體,將電學和熱學結(jié)合在一起是中考命題的熱點,是中考中的重中之重。隨著常規(guī)能源的日益匱乏,有關(guān)用電器的效率考題也正在成為中考出現(xiàn)的一個新亮點,預(yù)計2009年中考出現(xiàn)的幾率可能會進一步加大。
預(yù)測1:(考查電能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化,在不計熱損失的情況下,消耗的電能等于產(chǎn)生的內(nèi)能,即Q=W)
一電飯煲銘牌上標有“220 V1 100 W”的字樣,其原理圖如圖9所示。它有高溫燒煮和燜飯、保溫兩擋,通過單刀雙擲開關(guān)S進行調(diào)節(jié),R為電熱絲。當開關(guān)S接高溫燒煮擋時,電路的功率為1 100 W;當開關(guān)S接燜飯、保溫擋時,電路的總功率為22 W。
(1)電飯煲在高溫燒煮擋時,開關(guān)S應(yīng)與哪個觸點連接?
(2)電熱絲R的阻值多大?
(3)電飯煲燜飯、保溫1 min,電熱絲R產(chǎn)生的熱量為多少?
預(yù)測2:(考查電能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化,在有熱損失的情況下,消耗電能的一部分等于產(chǎn)生的內(nèi)能,即Q=ηW)
電視節(jié)目主持人,衣著光鮮,時尚靚麗,令人羨慕,其背后的艱辛卻鮮為人知。由于演播室燈光密集,室內(nèi)氣溫往往很高,在炙熱燈光的“燒烤”下,看似風光無限的主持人其實也很不好受,幾個小時的節(jié)目下來,主持人往往會大汗淋漓。若一個高3 m,面積為40 m2的演播室,燈的總功率為20 kW,燈將電能的80%轉(zhuǎn)化為熱能,且熱能的10%被空氣吸收。查閱資料得知,空氣的密度約為1.3 kg/m3,空氣的比熱容約為103 J/(kg•℃)?,F(xiàn)錄制一個0.5 h的節(jié)目,求:
(1)演播室內(nèi)所有燈消耗的電能。
(2)演播室內(nèi)所有燈散發(fā)出的熱量。
(3)演播室內(nèi)空氣升高的溫度。
預(yù)測3:(通過電動機做功,考查電能與其他能量的轉(zhuǎn)化及能量守恒定律)
從能量轉(zhuǎn)化的角度看,電動機主要是把電能轉(zhuǎn)化為機械能,同時還有一部分能量在線圈中以熱量的形式散失掉。現(xiàn)實驗室有一個微型電動機,如圖10所示,銘牌上標有“12 V 3 W”的字樣。問:
(1)每分鐘該微型電動機消耗的電能是多少?
(2)若該微型電動機線圈的電阻是4 Ω,則線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少?
(3)這臺電動機每分鐘所做的機械功是多少?
考點六:生活用電
沖刺點金家庭電路由電能表、總開關(guān)、保險絲、插座、用電器及其開關(guān)幾部分組成。插座和各用電器之間是并聯(lián),用電器和控制它們的開關(guān)之間是串聯(lián),且開關(guān)應(yīng)一端連火線一端連用電器,螺旋口燈座的螺旋套只能接在零線上。三孔插座比兩孔插座多出的那個孔要接地,通過三腳插頭與用電器的外殼相連,保證外殼與火線接通時的人體安全。生活中安全用電的原則是:不接觸低壓帶電體,不靠近高壓帶電體。不用濕手觸摸開關(guān),不用濕抹布擦電器,不在電線上晾曬濕衣服,不在高壓線附近放風箏,電視天線不要靠近樹木,及時檢查電器的絕緣皮是否有破損等。發(fā)現(xiàn)有人觸電后,要切斷電源或用絕緣的東西把電線挑開;電路著火時,必須先切斷電源,切不可潑水救火。高大建筑要安裝避雷針,雷雨天不能在大樹下避雨,防止雷擊。家庭電路中電流過大的原因有兩個:①用電器的總功率過大;②發(fā)生短路。
以往的中考,重點考查生活中的安全用電原則、家庭中基本的電路連接和日常生活中用電事故的處理以及家庭電路中的故障分析。由于家庭電路與我們的生活息息相關(guān),讓學生掌握安全用電知識,提高安全用電的意識,具有實際意義。預(yù)計今年的中考熱點是家庭電路中用電器的正確連接、生活中安全用電的知識和生活中出現(xiàn)用電事故的分析和處理。
預(yù)測1:(考查安全用電的原則)
用電安全是保證人民生命財產(chǎn)安全的基本原則。如圖11所示的現(xiàn)象中,符合安全用電原則的是()
預(yù)測2:(考查學生對家庭電路中開關(guān)、電燈、帶金屬外殼的用電器連接的掌握情況)
請在如圖12所示的家庭電路中,按照安全用電的原則,以筆畫線代替導線,將一個帶按鈕開關(guān)的螺口燈泡、一個電熱水壺接入電路。
預(yù)測3:(考查學生對用電器工作時的能量轉(zhuǎn)化問題的理解,明確家庭電路中發(fā)生火災(zāi)的原因及發(fā)生電器火災(zāi)時應(yīng)怎么做)
洗衣機是我們?nèi)粘I钪凶畛S玫碾娖髦?,如圖13所示。它工作時把電能轉(zhuǎn)化為______和______,在使用洗衣機洗滌時,要注意掏清衣褲口袋里的物品,并在投放衣物時控制合理的投放量。若洗衣機一次性投入衣物過多,渦輪被繩、帶、發(fā)卡等小物件卡住,會使洗衣機負荷過大甚至停止轉(zhuǎn)動,進而導致電線過熱,可能發(fā)生_________而起火。起火時應(yīng)先________,再滅火。
考點七:電和磁
沖刺點金物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性,具有磁性的物質(zhì)叫磁體。磁體上磁性最強的部分叫做磁極,分別為南極(S)和北極(N)。同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。
磁感線是形象地研究磁場的一種方法,它不是真實存在的線,是人們?yōu)樾蜗蟮孛枋龃艌龆傧氲囊恍┣€。磁體周圍的磁感線都是從磁體的北極出來回到磁體的南極。
奧斯特實驗表明通電導線周圍存在著磁場,且磁場方向與電流方向有關(guān)。通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場一樣,其極性可以由安培定則來判定:先辨清繞線方向,標出螺線管上電流的環(huán)繞方向;用右手握住螺線管,讓四指彎向電流的方向;此時大拇指所指的一端即為通電螺線管的N極。將鐵芯插入螺線管中就做成了電磁鐵,螺線管的磁性強弱與通入電流的大小、線圈匝數(shù)的多少及是否插入鐵芯有關(guān)。電磁鐵的優(yōu)點是磁性有無可以通過通斷電來控制;磁性強弱可以由電流的大小來控制;磁極方向可以由電流的方向來控制。
讓一個磁體接近一個通電導體就會產(chǎn)生磁力的作用。電動機就是利用通電線圈在磁場里受力轉(zhuǎn)動的原理制成的,在工作中把電能轉(zhuǎn)化為機械能。
閉合電路的一部分導體,在磁場中做切割磁感線運動時,導體中就產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng),產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:第一,導體是閉合電路中一部分。第二,導體在磁場中做切割磁感線的運動。當導體平行于磁感線運動時,不產(chǎn)生感應(yīng)電流;當導體放入磁場中不運動時,也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向和磁場方向、導體運動方向有關(guān)。發(fā)電機就是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的,工作時將機械能轉(zhuǎn)化為電能。
根據(jù)近幾年的中考題分析,這部分知識主要考查的是磁現(xiàn)象、電流對磁場的作用、電磁鐵、電磁感應(yīng)。隨著人類社會的發(fā)展,能源危機和污染的日漸加劇,利用電磁感應(yīng)知識產(chǎn)生清潔的電能將成為以后能源利用的一個重點方向。預(yù)計今年的中考熱點可能在磁現(xiàn)象、電流的磁場和電磁感應(yīng)及應(yīng)用上。
預(yù)測1:(考查磁化現(xiàn)象、利用安培定則判斷通電螺線管的磁場方向、磁感線方向的規(guī)定、影響電流的磁場的因素及磁極間的相互作用)
如圖14所示,在螺線管中插入一根鐵棒,通電后,鐵棒被_________________,請在圖中畫出磁感線的方向。當變阻器向左滑動時,彈簧的長度將________。(選填“伸長”或“縮短”)
預(yù)測2:(考查發(fā)電機的原理是電磁感應(yīng),明確什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象)
據(jù)分析,由于中國經(jīng)濟仍將保持高速增長,因此電力供需矛盾在近幾年將非常突出。為確保生產(chǎn)生活中用水、用電需求,許多單位、賓館飯店、居住小區(qū)甚至家庭都備起了發(fā)電機。圖15所示為一款家用小型發(fā)電機,其原理是___________________________________。它是由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子連接組裝起來,使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn),做_______運動,從而產(chǎn)生______________。
關(guān)鍵詞:初中 物理 電學 學習 方法
一、關(guān)于電路
電路部分要記住電路的形式、狀態(tài)、及組成部分。
1、串聯(lián)、并聯(lián)
初中物理中要求學生掌握最基本的兩種連接方式:串聯(lián)、并聯(lián)。能否正確分析辨別他們對后面內(nèi)容的學習至關(guān)重要。識別電路的類型,可以從以下幾個方面入手:(一)根據(jù)定義:“逐個順次連接”為串聯(lián),各元件“首首相接、尾尾相接”并列地連在電路的兩點間,(“首”為電流流入用電器的哪一端,“尾”指電流流出用電器的那一端)此電路為并聯(lián)電路;(二)根據(jù)電路路徑法,此法為識別兩種電路最常用的方法。讓電流從正極出發(fā)經(jīng)過用電器回到電源負極,途中不分流始終為一條路徑,則連接方式為串聯(lián),若電流在某處分流,且每條路上只有一個用電器,電流在電路中有分有合,則連接方式為并聯(lián);(三)拆除法,拆除其中的一個用電器,若其余用電器都不工作,則用電器為串聯(lián)連接。(因為串聯(lián)電路中各用電器工作之間相互影響),若其余用電器照樣工作,則用電器為并聯(lián)連接;(四)開關(guān)作用法,并聯(lián)有干路、支路之分,且開關(guān)的位置不同,其控制作用各異,而串聯(lián)電路中開關(guān)的位置的變化不影響控制的作用,所以控制作用相同時容易串聯(lián),控制作用不同則為并聯(lián);(五)節(jié)點法,在識別電路時,不論導線有多長,只要其間無用電器、電源等,導線兩端均可看成同一個點,從而找出各用電器的共同點,認清電路。
2、通路、開路、短路
電路中出現(xiàn)的這三種狀態(tài),其中通路為處處相通的電路,開路為電路中有處斷開的電路,這兩種狀態(tài)易于接受,便于分清。但是學生對于短路的分辨顯得力不從心,不知道何處短路,為什么短路。其實只要注意分析的要點即可辨出何處短路。電流具有走捷徑的特點,捷徑是指這條路徑中電阻很小,小到可以忽略不計、即為空導線,當一根空導線,或開關(guān)、或電流表(電阻小到可以認為沒有)與某個用電器并聯(lián)時,電流只走空導線,開關(guān)或電流表而不走用電器,使該用電器被短路,從而不能工作。
(二)三個重要的物理量―電流、電壓、電阻
電學部分學習成績的好壞在很大程度上取決于對這三大物理量中涉及到的概念、單位、工具使用等知識的辨析程度。
1、概念辨析
電荷的定向移動形成電流,這是電流的形成定義,簡單便于理解;電壓是形成電流的原因,沒有電壓就沒有電流;電阻是指導體對電流的阻礙作用,即阻礙作用越大,電流越小。
2、表示符號
物理量的表示符號要與其他單位的符號區(qū)分開來。電流、電壓、電阻三物理量分別用I、U、R表示,而單位表示字母分別為A(安培)、V(伏特)、Ω(歐姆)。
3、工具的使用
(1)電流表
電流表是測量電流的工具,使用時必須與被測電路串聯(lián),電流必須從正接線柱流入,而從負接線柱流出,禁止不經(jīng)過用電器直接連線電源兩極上。選擇合適的量程。
(2)電壓表
電壓表是測量電路兩端電壓的工具,使用時必須與待測電路并聯(lián),電流也從正接線柱流入從負接線柱流出,注意選擇合適的量程。
(3)滑動變阻器
調(diào)節(jié)電路中的電流和用電器兩端的電壓。由于滑動變阻器上有四個接線拄使用起來就要注意了,接線柱選擇一上一下連入電路,串聯(lián)在電路中,鑒于滑動變阻器所起的作用,在使用前,滑片調(diào)至阻值最大處。
(三)電功(W)、電功率(P)
物理學中電功沒有確切的定義,只是描述性的,當電能轉(zhuǎn)為其它形式能時,就說做了電功。即電功就表示有多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能,如果知道了電功的多少,就知道了消耗多少電能。而用電器單位時間內(nèi)消耗的電能叫做電功率。電功率的大小不僅取決于消耗電能的多少,也取決于所用的時間的長短。
四)快速識別電路圖,正確連接實物圖
電路圖的識別在前面已經(jīng)說明了方法,但是當電路中加入電流表、電壓表、滑動變阻器等器材后,電路的識別就變得困難起來。但我們知道電流表、滑動變阻器使用時必須串聯(lián)、電壓表與用電器并聯(lián),串聯(lián)易辯并聯(lián)難分。因此在分析次類電路時要想方設(shè)法排除這些相關(guān)干擾因素,即可把電壓表暫時隱蔽起來,辯清電路后再加回原處,概括為口訣一段:把電壓表放一旁,跟著電流走一趟;遇到分支為并聯(lián),沒有分支為串聯(lián)。
二、理解規(guī)律,把握關(guān)鍵
有的學生感到電學學習困難,有的教師也說電學太難講了,其實原因在于我們頭腦中的知識點散、亂不成體系,沒有規(guī)律。所以要熟記規(guī)律,加深理解,形成一個完整的知識體系,那解起題目來方可得心應(yīng)手。
(一)三個物理量在串、并聯(lián)電路中的特點
在串聯(lián)電路中:電流處處相等;電路兩端的總電壓等于部分電路兩端電壓之和;總電阻等于各導體的電阻之和。
在并聯(lián)電路中:干路中電流等于各支路電流之和;各支路兩端的電壓相等;并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)導體的電阻倒數(shù)之和。
(二)歐姆定律
經(jīng)驗告訴我們:由于電壓是形成電流的原因,因此電壓越高,電流越大;而電阻是導體對電流的阻礙作用,即電阻越大,電流越小。通過具體實驗的探究得到了歐姆定律的內(nèi)容:一段導體的電流,跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。這個定律非常重要,一定要加強理解,熟記其使用的條件及注意事項。
(三)電功定律
某段電路上的電功,跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流以及通電的時間成正比。物理學中用電路兩端的電壓U,電路中的電流I,通過的時間t,三者的乘積來計算電功。
(四)焦耳定律
導體中有電流通過時,導體就要發(fā)熱,此現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。英國物理學家焦耳經(jīng)過多年的研究,做了大量的實驗,精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和時間的關(guān)系:電流流過某段導體時產(chǎn)生的熱量跟通過這段導體的電流的平方成正比,跟這段導體的電阻成正比,跟通電的時間成正比。
三、疏通關(guān)系,構(gòu)建框架
在掌握了上述理論知識的基礎(chǔ)上,還要想法疏通各個物理量之間的關(guān)系,熟悉各物理量的單位及換算關(guān)系,能夠快速選擇相應(yīng)的計算公式,列式解答。
(二)單位的換算
操作方法 打開筆記本,插入一臺cmcc接受器,連接受網(wǎng)絡(luò),此時筆記本處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài),這時插入300M極速雷達一體機,(其理論發(fā)射AP信號約300 m到500 m)手動做一個wifi熱點,以AP信號的形式定向發(fā)射出去,此時打開攝像頭,攝像頭被打開后,用手機將攝像頭連入由電腦發(fā)出的wifi,此時將設(shè)備裝入火箭箭體,登陸攝像頭客戶端,只要輸入IP,地址的設(shè)備如電腦、手機、平板只要是有網(wǎng)絡(luò)的地方都便可以登陸火箭頁面,等待火箭傳回的映像資料。全部工作完成后,給火箭裝上發(fā)動機,連上電打火設(shè)備,裝在發(fā)射架上,此時無關(guān)人員遠離,便可以發(fā)射出去,因為發(fā)動機采用雙噴,后噴推進部分燃料燃盡,前噴開始工作,產(chǎn)生大量的熱,由于熱膨脹,將降落傘擠出箭體,攝像頭便開始采集材料,直至落地,工作完成,在此過程中,數(shù)據(jù)全部上傳互聯(lián)網(wǎng),客戶端登陸IP便可以隨意調(diào)動。
火箭發(fā)動機、火箭箭體的設(shè)計 發(fā)動機工作原理:與一般的化學動力火箭發(fā)動機的工作原理基本相同,模型火箭發(fā)動機也是利用自身攜帶的推進劑在燃燒室燃燒,產(chǎn)生的高溫高壓燃氣流經(jīng)噴管時不斷加速最后以極高速度從噴管出口面噴射出去,從而產(chǎn)生反方向的推力。所不同的是,模型火箭發(fā)射機增加了用以實現(xiàn)箭體安全回收的延時劑和開傘劑。
工作過程如下:
a。接通電源點燃點火頭,引燃推進劑燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃氣,推動模型火箭不斷上升。
b。推進劑燃燒完畢后延時劑開始燃燒。
c。延時劑燃燒完畢,開傘劑開始工作,產(chǎn)生大量氣體,氣體膨脹,沖開火箭箭頭,將回收裝置連同頭錐推出箭體筒段,從而實現(xiàn)箭體分離。
火箭箭體的設(shè)計原理及示意圖:本火箭為影應(yīng)《模型火箭安全使用準則》和保障飛行器的飛行不應(yīng)對人群造成較大的傷害,模型火箭只使用紙張、木材、塑料等輕質(zhì)非金屬材料制作。完全沒有使用金屬材料制作模型火箭的頭錐、尾翼或箭體筒段!因此火箭箭體,通體使用特殊紙材,質(zhì)量輕,強度高,不易損壞,不易燃易爆;其它部件如頭錐、尾翼則采用PP材質(zhì),以保證其飛行安全!
本火箭在設(shè)計時,充分考慮到,火箭首到底空氣流的擾動,破壞其平衡狀態(tài)的情況下,自動恢復(fù)到其原來平衡狀態(tài),特把CM(質(zhì)量中心)設(shè)定在CP(壓力中心)前,從而自動修正航道,確保其穩(wěn)定飛行。
[TP12GW89。TIF,X,BP#]
火箭無線電遙控 該無線遙控電子起爆器電路由無線遙控發(fā)射電路和無線接收起爆電路兩部分組成。無線遙控發(fā)射電路由控制按鈕S1、電池GBI、無線編碼集成電路IC1、無線發(fā)射集成電路IC2、電阻器R1、發(fā)射天線A1和電容器U1、C2組成,如圖所示。 圖3是無線遙控發(fā)射電路。 圖4是無線接收起爆電在下落過程中,圓環(huán)受到安培力的方向向哪里。學生在分析這個問題時首先要用楞次定律、右手螺旋定則判斷感應(yīng)電流的方向,而后用左手定則判斷安培力的方向,由于這里不是直導體棒用左手定則時還得先在圓環(huán)上取一小段來分析,再合成。用常規(guī)方法判斷出安培力的方向要花費很大的力氣。此時教師提出“來拒去留”這個二級結(jié)論,通過對比從而使學生產(chǎn)生深刻的印象。
2 WHAT――科學表述二級結(jié)論的內(nèi)容
二級結(jié)論不同于物理中常見的概念和規(guī)律,很多結(jié)論在課本、教師用書等資料中不會有統(tǒng)一的說法。由于缺少統(tǒng)一標準的表述,教師一般會借用一些參考資料或自己歸納出二級結(jié)論的內(nèi)容。這個時候科學表述出二級結(jié)論就比較重要。如關(guān)于摩擦生熱的“Q=f?s相對”的表述,有人將它表述為:當一個物體在另一個物體上發(fā)生相對滑動時,由于摩擦產(chǎn)生的熱量等于滑動摩擦力做的功。表達式f?s相對雖然和功的表達式很相像,但很明顯不是功。功的定義式里面的s通常指相對于地面的位移,另外功有負值,而求熱量時是不會有負值出現(xiàn)的。所以這種表述是錯誤的。還有人將它表述為:當一個物體在另一個物體上發(fā)生相對滑動時,由于摩擦產(chǎn)生的熱量等于滑動摩擦力乘以物體相對滑動的位移。這里將s理解為位移就不是很準確,我們知道這種模型中物體有往返運動也是可以的。如果物體相對于另一物體返回到原來位置,則此時相對位移為零。此時由表達式算出熱量為零。但是此過程中產(chǎn)生的熱量不可能為零??茖W的表述是:當一個物體在另一個物體上發(fā)生相對滑動時,由于摩擦產(chǎn)生的熱量等于滑動摩擦力乘以物體相對滑動的路程。如果一開始二級結(jié)論表述就是有問題的,那么學生應(yīng)用二級結(jié)論時會出現(xiàn)各種各樣的問題。
3 WHEN――何時提出二級結(jié)論
教師需要在恰當?shù)臅r候提出二級結(jié)論。平時教學過程中,有時為了趕教學進度,有教師在某部分內(nèi)容學習的一開始就給出一些二級結(jié)論,然后讓學生做題鞏固。這種方法看似短時間內(nèi)提高了學生學習成績,其實不利于學生能力的培養(yǎng)。例如在學生學習閉合電路歐姆定律后,常常需要對動態(tài)電路進行分析。有這樣一個常見的問題:
如圖2所示的電路中,電源電動勢為E,內(nèi)電阻為r。開關(guān)S閉合后,電燈L1、L2均能發(fā)光?,F(xiàn)將滑動變阻器R的滑片P稍向上移動,下列說法正確的是[TP12GW31。TIF,Y#]
A。電燈L1、L2均變亮
B。電燈L1變亮,L2變暗
C。電流表的示數(shù)變小
D。電流表的示數(shù)變大
本道題如果用二級結(jié)論“串反并同”來分析,則很快可以得出正確的結(jié)果。因此有教師主張講完閉合電路歐姆定律后就立即告訴學生“串反并同”這個二級結(jié)論。然而在學生剛學完閉合電路歐姆定律后,練習這道題的的目的更主要的是培養(yǎng)學生對串并聯(lián)電路的分析能力,加深對閉合電路歐姆定律的理解。學生過早地應(yīng)用二級結(jié)論來解題,會使學生失去練習的機會,會削弱對閉合電路歐姆定律的理解。當然不是說不可以用“串反并同”來解題,我們完全可等學生學完了這一章知識,對閉合電路歐姆定律有著較深的理解后再提出??梢妼τ谶@類二級結(jié)論,教師需要選擇好合適的時機提出,不宜過早也不宜過遲。
4 WHERE――關(guān)注二級結(jié)論的使用條件[HJ1。55mm]
很多二級結(jié)論是在特定的物理情境中推導出來的,因此就有比較嚴格的適用范圍。學生在學級結(jié)論時,教師一定要讓學生理解其適用范圍,否則解題就會出現(xiàn)錯誤。如下題:
美國《大眾科學》月刊網(wǎng)站報道,美國明尼蘇達大學的研究人員發(fā)現(xiàn),一種具有獨特屬性的新型合金能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)化為電能。具體而言,只要略微提高溫度,這種合金就會變成強磁性合金,從而使環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流,其簡化模型如圖3所示。A為圓柱形合金材料,B為線圈,套在圓柱形合金材料上,線圈的半徑大于合金材料的半徑。現(xiàn)對A進行加熱,則A。B中將產(chǎn)生逆時針方向的電流
B。B中將產(chǎn)生順時針方向的電流
C。B線圈有收縮的趨勢
D。B線圈有擴張的趨勢
加熱后線圈B中磁通量變大,學生如果此時沒有仔細思考,依然應(yīng)用二級結(jié)論“增縮減擴”來解題就會選擇錯誤的C選項。事實上由于磁感線是閉合曲線,當線圈B收縮時線圈里的磁通量是變得更大,要阻礙磁通量的變化,線圈有擴大的趨勢。所以本道題應(yīng)該選D。在這種條件下,應(yīng)用這個二級結(jié)論就出現(xiàn)了問題。為此在學生學習這類二級結(jié)論時教師就應(yīng)該限定其使用范圍,在哪里、在什么條件下才可以使用此類二級結(jié)論。
5 WHO――明確學生的主體地位
建構(gòu)主義學習理論認為學生學習的過程是學生自我建構(gòu)知識的過程。學生在學習一般的概念規(guī)律時,教師大都能注意到這點。在學級結(jié)論的過程中教師也應(yīng)明確學生的主體地位,重視學生的建構(gòu)過程。二級結(jié)論通常是由概念規(guī)律推導出或由一些物理問題在典型的物理情境中歸納推導出來。因此二級結(jié)論建立的過程也是學生對概念規(guī)律深化理解的過程,是能力得到提升的過程。例如在學習萬有引力定律時,有這樣一個二級結(jié)論:行星繞太陽運動時,軌道半徑越大,運動越慢。學生若要理解這個結(jié)論中“慢”字,就需要對運動過程中線速度、角速度、周期、頻率等物理量,應(yīng)用萬有引力定律分別進行分析,而后歸納出軌道半徑越大,運動越慢這個結(jié)論。這個過程需要學生自己建構(gòu),教師如果直接告訴結(jié)論,學生缺少了自我建構(gòu)的過程,能力無法得到提升,也是無法深刻理解這個結(jié)論的。
6 HOW MUCH――有多少二級結(jié)論
二級結(jié)論究竟有多少個?這個問題恐怕不容易回答。但教師在教學過程中一定要知道準備在這學期或者這個單元中,讓學生學習多少個二級結(jié)論。哪些要詳細討論,哪些不宜提出。如關(guān)于功能關(guān)系有這樣一個二級結(jié)論:克服安培力做的功等于產(chǎn)生的電能。這個結(jié)論使用比較復(fù)雜,應(yīng)用時限制條件比較多,對于它的正確與否很多教師還在發(fā)表文章進行討論。因此目前就不宜對全體學生提出。
7 HOW TO――我們?nèi)绾蔚贸龆壗Y(jié)論的
關(guān)鍵詞:物理教學;情感目標;措施
中圖分類號:G630 文獻標識碼:A 文章編號:1003-2851(2013)-12-0057-01
在初中物理教學中加強情感教育滲透,是物理教育改革和發(fā)展的需要,也是促進學生全面發(fā)展的需要。寓情感教育于物理教學之中,是每一個物理教師的職責。物理教學中的情感教育,不僅對學生的世界觀有著積極的影響,而且對物理教學有著積極的推動作用。根據(jù)中學物理新課標的要求,中學物理的教學一方面要使學生比較系統(tǒng)地掌握物理學的基礎(chǔ)知識,了解這些知識的應(yīng)用,培養(yǎng)學生的能力和智力;另一方面要根據(jù)物理學科的特點,結(jié)合教材中大量的思想教育因素,對學生進行思想教育,將物理課程目標的智育目標和德育目標相互滲透,實現(xiàn)和諧統(tǒng)一。因此,物理教師在教學工作中要樹立情感教育觀念,注意捕捉物理教學中的情感教育因素,并將其融入物理教學中。只有充分利用物理教材中蘊含著的思想內(nèi)容,使學生潛移默化的受到情感教育,才能使學生真正得到全面的發(fā)展?,F(xiàn)就如何在初中物理教學中滲透情感教育淺談幾點我的做法。
一、應(yīng)用實施情感教育、提高中學物理課堂教學有效性
根據(jù)課堂上情感教育優(yōu)化中學物理課堂教學,中學物理課堂教學過程中對于情感教育的三條原則—寓教于樂原則、以情施教的原則、師生情感交融原則主要從以下幾個方面去落實:
首先,中學物理課堂上寓教于樂原則要把握兩點:一方面,中學物理教師教學中要善于控制自己情緒,要努力使自己處于快樂、飽滿、振奮的良好主導情緒狀態(tài),教師樂在整個教學過程中;另一方面,教師要根據(jù)中學物理教學的時間、環(huán)境、學生的學習狀態(tài)靈活的組織教學,給學生樂于接受的學習形式、樂于學習的內(nèi)容。
其次,教師要善于感性的處理教學內(nèi)容,使之知情并茂,真正做到以情施教。以情施教的前提在于教師對教學的內(nèi)容有深入的研究,充分的挖掘教學內(nèi)容的“情感”因素,以恰當?shù)慕虒W內(nèi)容為載體,培養(yǎng)學生健康的心理素質(zhì)和積極向上的態(tài)度。如:利用物理學史陶冶學生的性情,了解物理學家探索物理世界所具有的科學思想、科學品質(zhì)和科學精神,并像他們那樣去對待自己的學習、生活、科研,形成科學的情感、態(tài)度和價值觀。
第三,有意識的促進中學物理師生情感交融。教師在教學中應(yīng)以自己的情操積極的影響學生,以此來熏陶、感染學生相應(yīng)的情感。在中學物理教學的過程中,師生之間的關(guān)系不是自然的交融,師生之間的情感距離需要有意識的維護才會縮短。因此,這種有意識包括教師主動用自己的情感感染學生、中學物理教師主動創(chuàng)設(shè)促使師生情感交融的中學物理教學情景等方面。
最后,運用物理學的美感,促進學生的學習情感。自然界是按照簡單、和諧、有序、合理的美學原則來創(chuàng)生和發(fā)展的,反映這些規(guī)律的科學也是美的。物理學正是反映這些美麗的自然科學之一。新教材在這方面體現(xiàn)尤佳,如:物理規(guī)律美,充分體現(xiàn)了多樣性的統(tǒng)一:牛頓運動定律,把力和運動(經(jīng)典)統(tǒng)一起來;萬有引力定律把天上人間成為統(tǒng)一天下;能量守恒定律,縱橫于宏觀世界與微觀世界;白光通過三棱鏡后,呈現(xiàn)美麗的七色光帶,這七色光帶通過三棱鏡,又統(tǒng)一為白光。真是集和諧、奇異、簡潔為一體。通過美感的發(fā)現(xiàn),激發(fā)他們對物理的熱愛。
二、課外師生交往過程中滲透情感教育
隨著教育的發(fā)展、時代的前進,學生與教師除了在課堂上可以直接溝通外,在課下同樣有很大的溝通空間。表現(xiàn)在一方面,現(xiàn)行很多學校都是寄宿制學校,學生在課余有很多機會與教師直接交流:另一方面,大量的學生都熟悉網(wǎng)絡(luò)這種新的媒體,以網(wǎng)絡(luò)為主題的媒介給師生的交流也提供了新的溝通的手段。受學科特點的影響,中學物理教師與學生的課下交往相對于其他學科有更多的有利因素,主要表現(xiàn)在:一方面,中學物理教師在高中學生的心目中是科學家的“雛形”,學生所見的很多問題都愿意與老師交流,就是說中學物理師生之間有更多的溝通領(lǐng)域;另一方面,中學物理學科教學的很多內(nèi)容均在教室外進行,如學生自主的中學物理實驗研究、課題研究、科技創(chuàng)新活動等等,中學物理教師在課下與學生有更多的溝通機會。
三、介紹物理學家的事跡,培養(yǎng)學生的意志品質(zhì)