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(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)做第二定律的特例;慣性不是狀態(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)力都不做功或所做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。
(6)歐姆定律。中學(xué)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(xué)時應(yīng)注意:①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導(dǎo)體而言;“電流強度跟電阻成反比”是對不同導(dǎo)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(xué)難點和關(guān)鍵是電動勢的概念,并用實驗得到電源電動勢等于內(nèi)、外電壓之和。然后用歐姆定律導(dǎo)出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律推導(dǎo))。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(yīng)明確,普通物理學(xué)中的歐姆定律公式多數(shù)是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導(dǎo)體就不服從歐姆定律。但不論導(dǎo)體服從歐姆定律與否,R=U/I這個關(guān)系式都可以作為導(dǎo)體電阻的一般定義。中學(xué)物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學(xué)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。
題目 提供:一節(jié)新干電池、一只未知電壓電源、一只已知阻值電阻、一只未知阻值的電阻Rx、一只電流表、一只電壓表、一只有銘牌的滑動變阻器、三只開關(guān)、導(dǎo)線若干、你能用哪些方法測出未知電阻Rx的阻值?
方法一:使用未知阻值電阻、一節(jié)新干電池、一只電流表、一只開關(guān)、導(dǎo)線,如圖1連接,測出電流值I,則:Rx=。
評論:本法電路結(jié)構(gòu)簡單,復(fù)習(xí)了干電池電壓值,練習(xí)使用了歐姆定律。
方法二:使用未知阻值電阻、電源、一只電流表、一只電壓表、一只開關(guān),導(dǎo)線若干,如圖2連接,讀出電流表的讀數(shù)I和電壓表的讀數(shù)U,則Rx=。
評論:本法復(fù)習(xí)歐姆定律,電流表、電壓表的連接方法和讀數(shù)。
方法三:在方法二的前提下增加滑動變阻器,如圖3連接,移動滑動變阻器分別讀出滑片在幾個位置時相應(yīng)的電流表讀數(shù)和電壓表讀數(shù)。
評論:本法復(fù)習(xí)了滑動變阻器原理和使用。多次測量求平均值,提高了準(zhǔn)確率。
方法四:使用未知阻值電阻Rx、已知阻值電阻Ro、電源、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線,如圖4連接。讀出電流表讀數(shù)為Io。移動電流表,使電流表與Rx串聯(lián),讀出電流表讀數(shù)為Ix
評論:本法復(fù)習(xí)鞏固了并聯(lián)電路電壓特點。
方法五:用方法四的元件,作如圖5連接,閉合S、S1,讀出電流表讀數(shù)I總,閉合S斷開S1,讀出電流表讀數(shù)I。
評論:本法只需連接一次電路,綜合復(fù)習(xí)了歐姆定律,并聯(lián)電路電流、電壓特點,并聯(lián)電路分流規(guī)律,并聯(lián)電路總電阻跟各并聯(lián)電阻的關(guān)系。
方法六:使用未知阻值電阻Rx、已知阻值電阻Ro、電源、電壓表,一只開關(guān)、導(dǎo)線,如圖6連接,讀出電壓表讀數(shù)Uo。移動電壓表,使電流表與Rx并聯(lián),讀出電壓表讀數(shù)Ux。
評論:本法復(fù)習(xí)歐姆定律,串聯(lián)電路電流特點及串聯(lián)分壓規(guī)律。
方法七:使用未知阻值電阻Rx,滑動變阻器(最大值值Ro)電源、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線。如圖7連接,讀出滑片P在b端時電流表讀數(shù)Ib,將滑片P滑到a端讀出讀數(shù)Ia。
評論:本法靈活地將滑動變阻器改為定值電阻使用,復(fù)習(xí)了歐姆定律,電源電壓保持不變,串聯(lián)電路電阻特點。
方法八:將方法七中的電流表換成電壓表,如圖8連接,分別讀出P在a點和b點的讀數(shù)Ua、Ub則:Ux=Ua,Uo=Ub-Ua
串聯(lián)電路電流不變
評論:本法復(fù)習(xí)了串聯(lián)電路電流特點及串聯(lián)分壓規(guī)律。
分析其根源:初中電學(xué)抽象難懂,面對縱橫交錯的電路圖,學(xué)生們往往感到無從下手,錯綜繁雜的電學(xué)概念、定律及計算公式常常使學(xué)生不知所措,然而電學(xué)綜合題歷來又是中考物理的壓軸熱點,并且綜合性強、障礙設(shè)置多。通過師生共同分析根源,我覺得在學(xué)習(xí)電學(xué)的過程中注重以下策略,可以有效提高學(xué)習(xí)效率:
一、人人“三會” 電路-------會連接、會畫、會分析
《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:“實驗是物理課程改革的重要環(huán)節(jié)”要求學(xué)生能動腦動手地“學(xué)”科學(xué),改變過去以書本為主、實驗為輔的教與學(xué)的方式,把實驗地位空前提升。要解決學(xué)好抽象的電學(xué)這個問題,以實驗課堂為主陣地,通過用電器工作過程中的具體情境學(xué)習(xí)抽象的電學(xué)。
利用課外活動時間讓學(xué)生走進(jìn)實驗室操作,并且利用多媒體、實物講解操作過程:什么是串聯(lián)?什么是并聯(lián)?什么是首尾相連?什么是兩端分別連在一起?還有如何判斷電路是串聯(lián)還是并聯(lián)?講解連接電路時要注意的事項。對于特別害羞的女同學(xué),她們不敢動手,要善于開導(dǎo),訓(xùn)練她們的膽量,提高她們的動手實踐能力,讓她們通過實驗體會接線柱接反了的現(xiàn)象,比你講解多次效果明顯。這樣,人人會連接、分析電路,就能做好電路圖和實物圖之間的互相轉(zhuǎn)化。
二、培養(yǎng)探究意識,做好探究性教學(xué)實驗
在實施素質(zhì)教育的過程中,物理教學(xué)主要是以探究性學(xué)習(xí)為主,注意對整個物理概念和結(jié)論的過程的探究,通過提出疑問、設(shè)計方案、動手操作、思考解決、得出結(jié)論等具體步驟,讓學(xué)生自主地參與教學(xué)的整個過程。電學(xué)學(xué)習(xí)更是如此。
為此,要精心設(shè)計實驗,激發(fā)學(xué)生探究的主體性,做好探究性實驗,充分發(fā)揮探究式邊學(xué)邊實驗的教育功能,實現(xiàn)教與學(xué)的雙贏。而不是簡單的把書中的演示實驗做一遍,然后直接把結(jié)論告訴學(xué)生。
如“探究電阻上電流跟兩端電壓關(guān)系”時,可以創(chuàng)設(shè)這樣的情境:先把一個2.5V的小燈泡接在一節(jié)干電池上,看看小燈泡的發(fā)光情況,再把電源換成兩節(jié)干電池上,看看此時小燈泡的發(fā)光情況。
三、理解歐姆定律并突破定律
歐姆定律一章,是在學(xué)習(xí)了電流、電壓、電阻三個重要物理量的基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)這三個物理量之間的關(guān)系。它是貫穿整個電學(xué)的重要規(guī)律,奠定了整個電學(xué)的基礎(chǔ),是學(xué)習(xí)下一章電功率的前提,因此,本章內(nèi)容處于重要地位,起著承上啟下的作用。因此,歐姆定律是學(xué)好電學(xué)的關(guān)鍵。
歐姆定律最難理解的知識點是:
當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時,導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體中的電流成反比?
當(dāng)導(dǎo)體電阻一定時,導(dǎo)體兩端電壓與導(dǎo)體中的電流成正比?
學(xué)生初學(xué)歐姆定律時最難理解知識點,所以在實驗時應(yīng)注意探究的方法、結(jié)合圖像得出電流與電壓、電阻的關(guān)系。首先鞏固練習(xí)電路分析,然后理解串并聯(lián)電路的特點,利用變化的量表示不變量或抓住其中相等的量列出關(guān)系式(電源電壓一般不變、串聯(lián)電流相等、并聯(lián)電壓相等……),若能熟能生巧,在做計算題時,這些隱含的條件便會在學(xué)生看到題的同時馬上就跳出來,再結(jié)合歐姆定律,你就能輕易地解出此題。
定律中的電流、電壓和電阻都必須是同一個導(dǎo)體或同一段電路上對應(yīng)的物理量。不同的導(dǎo)體之間的電流、電壓和電阻間不存在U=IR關(guān)系。因此在運用歐姆定律公式時,必須將同一個導(dǎo)體或同一段電路的電流、電壓和電阻三者一一對應(yīng),再帶入計算。對于歐姆定律及導(dǎo)出公式,前者既有物理意義又有數(shù)學(xué)意義,后面兩個只有數(shù)學(xué)意義,所以就不成比例關(guān)系變形公式并非歐姆定律的內(nèi)容,切勿混淆。把上述問題弄明白了,電學(xué)難題就迎刃而解了。
四、加強學(xué)生說題訓(xùn)練,升華學(xué)生思維
新課程倡導(dǎo)自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式,讓課堂激揚,充滿生命活力,讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人。但相當(dāng)多學(xué)生來自農(nóng)村,許多學(xué)生生性膽怯,不善言談,我們要用激勵方式,讓他們敢于開口,表達(dá)自己的想法。因此我以"說題"(把題目的已知條件和所求的內(nèi)容用自己組織的物理語言敘述出來,)為突破口,消除知識點在審題過程中的錯誤,是做題更高一層的升華,以此來提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的能力。
利用“說題”來強化所學(xué)知識內(nèi)容,通過“說題”為學(xué)生學(xué)習(xí)而設(shè)計活動,為學(xué)生發(fā)展而開展活動,提高課堂效率,就能使我們的課堂變得生機勃勃、充滿智慧的歡樂與發(fā)展創(chuàng)造的快意。
五、加強變式訓(xùn)練,總結(jié)中考重要考點
對于初中物理知識中最大的一塊知識“電學(xué)”, 題型雜亂,變幻莫測,學(xué)生如果抓不住解題規(guī)律,就題做題,進(jìn)步不會很大。為了讓學(xué)生更好的解決這部分的問題,深入理解基本內(nèi)容,培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力,針對電學(xué)的一些考點,我進(jìn)行了以下幾種變式處理練習(xí),簡化學(xué)習(xí)難度:
(一)經(jīng)典中考試題,變換已知量的數(shù)據(jù)進(jìn)行未知量的求解;把已知量和未知量求解交換進(jìn)行的;達(dá)到舉一反三的目的,觸類旁通。
(二)同類的題型歸類,找出題目中存在的異同
滑動變阻器在電學(xué)實驗中的作用:
相同點:保護(hù)電路;
不同點:探究電流與電阻:保持電阻兩端電壓不變:
探究電流與電壓關(guān)系實驗中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過的電流,多次測量,從而找出規(guī)律。
伏安法測電阻中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過的電流,實現(xiàn)多次測量,從而減小實驗誤差。
伏安法測小燈泡電功率中的作用:改變小燈泡兩端電壓,使之分別小于、等于、大于燈泡的額定電壓,以便測出不同電壓時的實際功率。
滑動變阻器在測電阻實驗中還可做定值電阻用
(三)固定的套路,變換求解
電學(xué)綜合題有何規(guī)律可循呢?分析歷屆中考物理的電學(xué)計算題,我們也稱之為電學(xué)綜合題,此題看似簡單,其實暗藏玄機?細(xì)分析做此題也有固定的套路:
1.由實物圖轉(zhuǎn)化為電路圖,建立物理模型
2.做出每種情況的等效電路,注意同一性、同時性
3.抓住物理量那些變化,那些未變,用變化量表示不變量;利用電路特點,根據(jù)各狀態(tài)之間的聯(lián)系建立等式關(guān)系
4.解未知量
在進(jìn)行變式練習(xí)時,認(rèn)真鉆研教材,精選例題;精講例題,以點代面,突出重點;一題多變,等幾個方面進(jìn)行。應(yīng)注意練習(xí)的層次,層層推進(jìn),使學(xué)生在解題時達(dá)到異中求同、同中存異、多題同解,溝通相關(guān)知識的聯(lián)系,培養(yǎng)其聯(lián)想思維、縱向思維能力化題型,通過解題的比較,體會解題思想,善于用概念、規(guī)律去揭示問題的本質(zhì)特征,培養(yǎng)知識遷移運用的能力。
實踐證明,通過師生共同努力,在教學(xué)過程中吸引學(xué)生主動參與學(xué)習(xí),注重以上“策略”,初中生完全可以學(xué)好物理電學(xué)。
參考文獻(xiàn):
1、《初中物理教學(xué)中的問題與對策》東北師范大學(xué)出版社
當(dāng)前,許多初中物理教師在進(jìn)行電學(xué)復(fù)習(xí)時,常以教材上知識呈現(xiàn)先后次序為依據(jù),按節(jié)順次復(fù)習(xí).在每節(jié)內(nèi)容的復(fù)習(xí)中,常以物理概念梳理為基礎(chǔ),再穿行一些例題的講解與學(xué)生的練習(xí),以此完成復(fù)習(xí)任務(wù).在整節(jié)課的復(fù)習(xí)中,對于物理概念大多是對舊知的重復(fù),重點不突出,知識體系不清晰;對于練習(xí)的設(shè)計,常是許多題目的簡單堆疊,題型紛繁復(fù)雜,主次不分,學(xué)生茫無頭緒,學(xué)習(xí)興趣不濃,收獲不大,整節(jié)復(fù)習(xí)課的效果不明顯.
在電學(xué)復(fù)習(xí)課中,筆者認(rèn)為應(yīng)以電學(xué)中基本的電路為基礎(chǔ),打破章節(jié)的束縛,采用問題教學(xué)法,引領(lǐng)學(xué)生系統(tǒng)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(guī)律的探究方法與過程,同時,以基本電路為原型,設(shè)計重要題型,注重變式教學(xué),舉一反三,提高學(xué)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(xué)基本電路為主線,進(jìn)行整個章節(jié)的系統(tǒng)復(fù)習(xí)教學(xué),可以讓學(xué)生感覺到重點突出,思路清晰,耳目一新,還可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,活躍課堂氣氛,提高復(fù)習(xí)效果.
1利用基本電路,進(jìn)行物理概念和規(guī)律的復(fù)習(xí)
物理概念和規(guī)律是物理學(xué)的基礎(chǔ),在物理的復(fù)習(xí)課中加強對物理概念和規(guī)律的再次重溫與梳理,應(yīng)是復(fù)習(xí)課的重要內(nèi)容之一.在對《歐姆定律》復(fù)習(xí)時,筆者以此基本電路為基礎(chǔ),采用問題教學(xué)法,突出學(xué)生主體地位,引導(dǎo)學(xué)生梳理相關(guān)電學(xué)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(xué)生:電阻是導(dǎo)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(dǎo)體的長度、橫截面積、材料和外界的溫度,電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì);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(xué)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(hù)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(yīng)如何計算?電壓的分配與電阻值大小存在怎樣的關(guān)系?
學(xué)生:串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻阻值之和,公式R總=R1+R2;串聯(lián)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(xué)實驗的復(fù)習(xí)
在第十四章《歐姆定律》中,探究電流與電壓、電阻的關(guān)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(xué)生再次重溫實驗探究過程,探究電流與電壓、電阻的關(guān)系,從而得出歐姆定律,這對提高學(xué)生實驗探究能力具有十分重要的意義;會依據(jù)歐姆定律測出定值電阻的阻值,在此基礎(chǔ)上通過變式教學(xué),讓學(xué)生設(shè)計出測電阻的多種方法,在提高學(xué)生的實驗操作技能的同時,可以培養(yǎng)學(xué)生的的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維.對上述兩個實驗的復(fù)習(xí)與重溫應(yīng)是本章復(fù)習(xí)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(fù)習(xí)提供了良好的基礎(chǔ).筆者在復(fù)習(xí)這兩個實驗時,通過一系列的問題設(shè)計,由表及里,層層推進(jìn),引導(dǎo)學(xué)生思考,從而進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)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(xué)生:探究電流與電壓、電阻的關(guān)系;伏安法測電阻.
2.2利用這個基本電路,復(fù)習(xí)探究電流與電壓、電阻關(guān)系實驗的問題設(shè)計
問題1:本實驗所采用的實驗方法是什么?
學(xué)生:控制變量法.
問題2:本實驗的操作要點是什么?
學(xué)生:手移動滑動變阻器的滑片,眼睛觀察電壓表的示數(shù).
問題3:本實驗滑動變阻器有什么作用?
學(xué)生:在探究電流與電壓關(guān)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(guān)系的實驗中,滑動變阻器的作用是控制電壓不變;保護(hù)電路.
問題4:本實驗數(shù)據(jù)記錄表格怎樣設(shè)計?(略)
問題5:本實驗得到的實驗結(jié)論是什么?怎樣用圖像表示?
學(xué)生:導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體的電阻成反比,這就是歐姆定律的內(nèi)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(yīng)注意什么問題?
學(xué)生:歐姆定律公式是I=U/R,運用歐姆定律計算時,應(yīng)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(shè)計:在利用這個基本電路探究電流和電阻關(guān)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(fā)現(xiàn)并不等于I 的一半,請你分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因.(沒有調(diào)節(jié)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(jìn)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(jìn)行實驗,再換用10 Ω的定值電阻,合上開關(guān)后,你認(rèn)為電壓表的示數(shù)將(大于)1.5 V,此時應(yīng)向(右)調(diào)節(jié)滑片,使電壓表的示數(shù)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(jìn)行實驗,發(fā)現(xiàn)無法讀取與20 Ω的電阻對應(yīng)的電流值.經(jīng)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(jìn)行伏安法測電阻實驗的問題設(shè)計
問題1:伏安法測電阻的原理是什么?
學(xué)生:根據(jù)歐姆定律I=U/R.
問題2:在電路連接過程中應(yīng)注意哪些問題?
學(xué)生:連接電路時,開關(guān)應(yīng)斷開.開關(guān)閉合前,應(yīng)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(yīng)怎樣選擇?
學(xué)生:電壓表根據(jù)電源電壓來選擇量程;電流表根據(jù)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(yīng)怎樣設(shè)計?
學(xué)生:保護(hù)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(xué)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(guān)系的實驗中都做了三次實驗,它們的目的相同嗎?
學(xué)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(guān),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(guān),將滑動變阻器滑片P滑到a端讀出電壓表示數(shù)為U1,滑片P滑到b端讀出電壓表示數(shù)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(guān)S1讀出電壓表示數(shù)為U;只閉合開關(guān)S2,并調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表示數(shù)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(shè)計總體思路:電路并聯(lián).
3利用基本電路,提高學(xué)生解題能力
筆者認(rèn)為,本章習(xí)題繁多,教師在復(fù)習(xí)時,若不注重總結(jié)、歸納和引導(dǎo),容易使學(xué)生陷于題海中.本章雖題目繁多,但通過《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的學(xué)習(xí)和對大量題型的認(rèn)真分析與總結(jié),許多題目設(shè)計總是圍繞筆者所提供的基本電路展開.在一節(jié)課復(fù)習(xí)時間有限的前提下,以此電路為基礎(chǔ),注重對重要知識點和重點題型的設(shè)計就顯得尤為重要.通過對此電路相關(guān)問題的精心設(shè)計,在師生共同討論與分析前提下,可提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力,還能使學(xué)生觸類旁通,起到事半功倍的效果.
問題1根據(jù)表1數(shù)據(jù)回答:在這個基本電路中,連接電路需用導(dǎo)線,應(yīng)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(yīng)從錳銅合金和鎳鉻合金中,選用.
表1導(dǎo)線電阻R/Ω導(dǎo)線電阻R/Ω銅0.017錳銅合金0.44鐵0.096鎳鉻合金1.1(導(dǎo)線長1 m,橫截面積1 mm2,溫度20 ℃)
問題2當(dāng)滑動變阻器的滑片向右移動時,電流表的示數(shù),電壓表的示數(shù),電壓表與電
流表的示數(shù)之比.
問題3當(dāng)滑動變阻器的滑片向右移動時,若電流表示數(shù)不變且為零,但電壓表的示數(shù)較大,可能的電路故障是;若電流表有示數(shù),但電壓表沒有示數(shù),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
關(guān)鍵詞:概念和規(guī)律;必然性;創(chuàng)設(shè)情境;適用范圍
物理知識中最重要最基本的內(nèi)容是物理概念和規(guī)律,它們是整個物理知識的基本組成元素,學(xué)好物理概念和規(guī)律,并使學(xué)生的認(rèn)識能力在形成概念和掌握規(guī)律的過程中得到發(fā)展,是物理教學(xué)的首要任務(wù)。物理概念和規(guī)律是人類在探索物理世界過程中,在大量觀察實驗的基礎(chǔ)上,運用邏輯思維的方法,把物理現(xiàn)象,物理過程的本質(zhì)屬性加以抽象、概括形成的。任何概念和規(guī)律的形成并非一蹴而就,都需要一個發(fā)展的過程,其發(fā)展、完善的過程不乏有過程的科學(xué)分析,研究方法的確立以及人文價值的體現(xiàn),這都是新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念中的內(nèi)容。
物理概念和規(guī)律的教學(xué),一般要經(jīng)過四個環(huán)節(jié):引入概念和規(guī)律的必然性,建立概念和規(guī)律的過程,討論概念和規(guī)律的適用性, 應(yīng)用概念和規(guī)律解決問題的思路。
一、引入概念和規(guī)律的必然性
每一個概念和規(guī)律的引入都有它的必然性,當(dāng)我們研究問題時用以前的概念和規(guī)律無法解釋時,這就為概念和規(guī)律的引入創(chuàng)造了必然性,例如:在引入速度時,根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗,體育課100米賽跑,班里誰最快?汽車與騎自行車同時開始,哪個快?學(xué)生用時間或路程比較物體運動快慢,當(dāng)甲同學(xué)跑150米用30秒, 乙同學(xué)270米用50秒,甲乙誰快?此時用時間或路程比物體運動快慢就不可行,就需要建立速度的概念來說明問題。
引入概念和規(guī)律的核心方法是創(chuàng)設(shè)物理情境,提供感性平臺,概念和規(guī)律的基礎(chǔ)是以感性現(xiàn)象為出發(fā)點,通過對具體的物理現(xiàn)象及其特性進(jìn)行概括、提煉、歸納、匯總,才能形成概念,對于物理現(xiàn)象變化規(guī)律及概念之間的本質(zhì)聯(lián)系進(jìn)行概括、歸納,就形成了物理規(guī)律,因此,教師要給學(xué)生提供豐富的感性素材。可以運用實驗來展示感性素材的物理現(xiàn)象和過程,利用直觀教具,利用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗,以及學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識來展示感性素材,讓學(xué)生從這些不同的運動過程中,找出共性,從而概括定義。為形成概念、規(guī)律而選用的事例,必須是包括主要類型的,本質(zhì)聯(lián)系明顯的。
二、建立概念和規(guī)律的過程
物理概念和規(guī)律是人腦對物理現(xiàn)象和過程等感性材料進(jìn)行科學(xué)抽象的產(chǎn)物,在獲得感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上,提出問題,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、綜合、概括,排除次要因素,抓住主要矛盾,找出一系列現(xiàn)象的共性、本質(zhì)屬性,才能使學(xué)生正確形成概念。如功的概念的建立,是通過大量的生活情景,引導(dǎo)學(xué)生找出這些過程的共性,即不論哪個過程,都要有一個力,且物體都沿著這個力的方向移動一段距離。從而提煉出“功”的定義,在對共性進(jìn)行概括和提煉時,教師要有意識引導(dǎo)學(xué)生突出本質(zhì),摒棄非本質(zhì),才能建立起正確的概念與規(guī)律。
三、討論物理概念和規(guī)律的適用范圍
教學(xué)實踐證明,只有學(xué)生真正理解了的東西,才能牢固地掌握。因此,在物理概念和規(guī)律建立以后,還必須引導(dǎo)學(xué)生對概念和規(guī)律進(jìn)行討論,以深化認(rèn)識。一般要從以下三個方面進(jìn)行討論:一是討論其物理意義,二是討論其適用范圍和條件,三是討論有關(guān)概念和規(guī)律間的關(guān)系。例如對于歐姆定律的討論,首先應(yīng)該讓學(xué)生知道歐姆定律研究的是電流與電壓、電阻的關(guān)系。而非電壓與電流、電阻的關(guān)系,或是電阻與電壓、電流的關(guān)系。其次要強調(diào)應(yīng)用歐姆定律的對應(yīng)性,這是學(xué)生特別容易出錯的地方,另外還要從電壓、電阻的作用入手說明電流與電壓成正比,與電阻成反比的內(nèi)在聯(lián)系,只有把這三個方面的問題交代清楚了,學(xué)生在理解和掌握歐姆定律時才會少出錯誤。
四、運用物理概念和規(guī)律解決實際問題
學(xué)習(xí)物理知識的目的在于運用,在這一環(huán)節(jié)中,一方面要用典型的問題,通過教師的示范和師生共同討論,深化活化對所學(xué)的概念和規(guī)律的理解,逐步領(lǐng)會分析、處理和解決物理問題的思路和方法;另一方面,更主要的是組織學(xué)生進(jìn)行運用知識的練習(xí),要幫助和引導(dǎo)學(xué)生在練習(xí)的基礎(chǔ)上,逐步總結(jié)出在解決問題時的一些帶有規(guī)律性的思路和方法。其次,物理知識來源于自然,它又要服務(wù)于自然,使科學(xué)技術(shù)真正成為生產(chǎn)力。