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人教版2003年6月第1版高中物理(必修加选修)第二册中,在突破E=U外+U内时,引用了“电梯加滑梯”模型,如图1,并以该模型类比闭合电路.该模型能形象直观地反映出小孩在重力作用下,从高处由滑梯滑至低处,再从低处乘坐电梯(可以笼统认为小孩在“非重力”作用下)上升到高处,形成一个闭合环路.很明显此环路中小孩乘电梯上升的高度和他几次由滑梯下降的总高度相同.这样类比的优点:简单直观,对于经济发达地区学生而言很容易理解.不足之处:对于经济欠发达地区,不少学生从未见过电梯、滑梯这些东西,用这个模型教学之前,教师要先介绍什么是电梯、什么是滑梯等等.这显然出乎教材编写者的意料,也就达不到应有的编制目的了.
可能基于上述原因,人教版2004年5月第1版的高中物理选修3-1中,编者对本部分内容作了修改,从能量守恒角度推导出了闭合电路欧姆定律,并且改用了图2所示的模型类比闭合电路.但该模型显得太过抽象,让教师和学生看了感觉有点摸不着头脑,不知所云,反而不如图1所示的模型直观了.
教科版2006年7月第1版高中物理选修3-1中,在突破E=U外+U内时,直接给出一个简单的闭合电路模型,并把内阻画在电源内部,如图3,直接讲述了电流流过外电阻R时有电势降落U、流过内电阻r时也有电势降落U′……最后笼统地说“理论和实践可以证明……E=U+U′=U+Ir”.这样处理的优点:简洁、省时,对于基础较好的学生较为适合.不足之处:太过抽象,不适合广大的中等及以下的学生理解掌握.
粤教版2004年7月第1版高中物理选修3-1中,在突破E=U外+U内时,用的是原电池装置,如图4,直接用电压表V1测出外电压U外、用电压表V2测出内电压U内,然后从实验测出的数据中总结得出E=U外+U内.笔者在教研活动中也看到过上课教师利用此装置上过公开课.这样处理的优点:基于实验事实、直观,易让学生信服和理解.不足之处:(1)原电池的电解液较难配制,所花时间过多;(2)由实验数据往往得到的是E>U外+U内,这是因为连接的导线不是超导体,电压表无法测到其两端的电压,从而造成电压损失,此处容易让学生感到疑惑.
笔者在教学过程中是这样来突破的:先引用唐代大诗人李白《将进酒》中的一句诗“黄河之水天上来,奔流到海不复回”,接着一边问问题一边画示意图,如图5.
笔者问(下面简称“问”):“黄河之水天上来”是什么意思?学生答(下面简称“答”):“黄河里的水是从天上(云中)下雨下来的.”
问:从物理学角度解释一下,雨下来依靠什么力作用?还受到什么力作用?”答:依靠重力作用,还受到空气阻力的作用!
问:“奔流到海”呢?答:我国地势是西高东低,依靠重力作用,水往低处流,东流到海.
问:“黄河之水天上来”,那天上之水哪里来?答:海里来.海水吸收太阳的能量,水蒸汽从低处上升到高处.
问:水蒸汽上升,依靠的是重力作用吗?答:不是,是蒸发作用.
笔者总结说:“可以笼统地说是‘非重力’作用.当然水蒸汽上升过程中也受到空气阻力作用.这样就形成了一个‘水循环’,李白的认识不太正确.在这个水循环中,水蒸汽在‘非重力’作用下上升的高度等于水在重力作用下下降的高度.”学生普遍点头认可.接着笔者引导学生类比分析自由电荷在闭合电路中在静电力和非静电力作用下引起的电势升降及其关系,如图6.笔者指出:电源外部存在着从正极指向负极的静电场E1,自由电子在静电力作用下,从负极运动到正极,经过电阻时其电势降低,共降低了U外+U内;电源内部也存在着静电场E2,但在“非静电力”作用下自由电子从正极运动到负极,其电势升高,升高了E,显然存在“E=U外+U内”.通过和水循环的类比,学生较容易就理解掌握了这个公式.
关键词:欧姆定律;适用范围;微观机理;导电材料;能量转化
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)12-0039-2
人教版《普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1》《欧姆定律》一节内容围绕电阻的定义式、欧姆定律和伏安特性曲线三部分展开,图1为教材的两段文字,意思是当金属导体的电阻不变时,伏安特性曲线是一条直线,叫做线性元件,满足欧姆定律;“这些情况”的电流与电压不成正比,是非线性元件,欧姆定律不适用[1]。随后,教材举例小灯泡和二极管的伏安特性曲线,指出两个元件都是非线性元件。在遇到欧姆定律时,不论是年轻教师还是学生常常感到疑惑:欧姆定律适用范围究竟是金属和电解质溶液还是线性元件?小灯泡是金属,又是非线性元件,究竟是否满足欧姆定律?
[导体的伏安特性曲线 在实际应用中,常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,这样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。对于金属导体,在温度没有显著变化时,电阻几乎是不变的(不随电流、电压改变),它的伏安特性曲线是一条直线,具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。图2.3-2中导体A、B的伏安特性曲线如图2.3-3所示。
欧姆定律是个实验定律,实验中用的都是金属导体。这个结论对其他导体是否适用,仍然需要实验的检验。实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。也就是说,在这些情况下电流与电压不成正比,这类电学元件叫做非线性元件。]
1 欧姆定律的由来
1826年4月,德国物理学家欧姆《由伽伐尼电力产生的电现象的理论》,提出欧姆定律:在同一电路中,通过某段导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。欧姆实验中用八根粗细相同、长度不同的板状铜丝分别接入电路,推导出 ,其中s为金属导线的横截面积,k为电导率,l为导线的长度,x为通过导线l的电流强度,a为导线两端的电势差[2]。当时只有电导率的概念,后来欧姆又提出 为导体的电阻,并将欧姆定律表述为“导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。”
关于欧姆定律的m用范围,一直存在争议,笔者认为可以从不同角度进行陈述。
2 欧姆定律的适用范围
2.1 从导电材料看适用范围
欧姆当年通过对金属导体研究得出欧姆定律,后来实验得出欧姆定律也适用于电解质溶液,但不适用于气体导电和半导体元件。
从微观角度分析金属导体中的电流问题,金属导体中的自由电子无规则热运动的速度矢量平均为零,不能形成电流。有外电场时,自由电子在电场力的作用下定向移动,定向漂移形成电流,定向漂移速度的平均值称为漂移速度。电子在电场力作用下加速运动,与金属晶格碰撞后向各个方向运动的可能性都有,因此失去定向运动的特征,又回归无规则运动,在电场力的作用下再做定向漂移。如果在一段长为L、横截面积为S的长直导线,两端加上电压U,自由电子相继两次碰撞的间隔有长有短,设平均时间为τ,则自由电子在下次碰撞前的定向移动为匀加速运动,
2.2 从能量转化看适用范围
在纯电阻电路中,导体消耗的电能全部转化为电热,由UIt=I2Rt,得出 在非纯电阻电路中,导体消耗的电能只有一部分转化为内能,其余部分转化为其他形式的能(机械能、化学能等), 因此,欧姆定律适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路。
金属导体通电,电能转化为内能,是纯电阻元件,满足欧姆定律。小灯泡通电后,电能转化为内能,灯丝温度升高导致发光,部分内能再转化为光能,因此小灯泡也是纯电阻,满足欧姆定律。电解质溶液,在不发生化学反应时,电能转化为内能,也遵守欧姆定律。气体导电是因为气体分子在其他因素(宇宙射线或高电压等条件)作用下,产生电离,能量转化情况复杂,不满足欧姆定律。半导体通电时内部发生化学反应,电能少量转化为内能,不满足欧姆定律。电动机通电但转子不转动时电能全部转化为内能,遵从欧姆定律;转动时,电能主要转化为机械能,少量转化为内能,为非纯电阻元件,也不满足欧姆定律。
2.3 从I-U图线看适用范围
线性元件指一个量与另一个量按比例、成直线关系,非线性元件指两个量不按比例、不成直线的关系。在电流与电压关系问题上,线性元件阻值保持不变,非线性元件的阻值随外界情况的变化而改变,在求解含有非线性元件的电路问题时通常借助其I-U图像。
从 知导体的电阻与自由电子连续两次碰撞的平均时间有关,自由电子和晶格碰撞将动能传递给金属离子,导致金属离子的热运动加剧,产生电热。由 知导体的温度升高,τ减小,电阻增大。因此,导体的电阻不可能稳定不变。当金属导体的温度没有显著变化时,伏安特性曲线是直线,满足“电阻不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比”。理想的线性元件是不存在的,温度降低时,金属导体的电阻减小,当温度接近绝对零度时,电阻几乎为零。小灯泡的伏安特性曲线是曲线,是非线性元件,当灯泡电阻变化时,仍有I、U、R瞬时对应,满足欧姆定律 如同滑动变阻器电阻变化时也满足欧姆定律[3]。
2.4 结论
综上所述,从导电材料的角度看,欧姆定律适用于金属和电解质溶液(无化学反应);从能量转化的角度看,欧姆定律适用于纯电阻元件。对于线性元件,电阻保持不变,导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,欧姆定律适用。从物理学史推想,欧姆当年用八根不同铜丝进行实验,应该是研究了电压保持不变时,电流与电阻的关系,以及电阻保持不变时,电流与电压的关系。虽然都是非线性元件,小灯泡是金属材料,是纯电阻元件,满足欧姆定律,二极管是半导体材料,却不满足欧姆定律。因此,线性非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。
3 教材编写建议
“有了电阻的概念,我们可以把电压、电流、电阻的关系写成 上式可以表述为:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。这就是我们在初中学过的欧姆定律。”[1]笔者以为,欧姆定律的内容是 这个表达式最重要的意义是明确了电流、电压、电阻三个量的关系,而不是其中的正比关系和反比关系,教材没必要对欧姆定律进行正比反比的表述。
“实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。”教材已明确欧姆定律的适用范围,建议教材将线性元件和非线性元件的概念与欧姆定律的适用范围分开,同时明确线性、非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。
参考文献:
[1]普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[M].北京:人民教育出版社,2010.
欧姆定律是指,在同一电路中,通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。该定律是由德国物理学家欧姆在1826年4月发表的《金属导电定律的测定》论文提出的。
随研究电路工作的进展,人们逐渐认识到欧姆定律的重要性,欧姆本人的声誉也大大提高。为了纪念欧姆对电磁学的贡献,物理学界将电阻的单位命名为欧姆。
麦克斯韦诠释欧姆定律为,处于某状态的导电体,其电动势与产生的电流成正比。因此,电动势与电流的比例,即电阻,不会随着电流而改变。在这里,电动势就是导电体两端的电压。因为物质的电阻率通常相依于温度。根据焦耳定律,导电体的焦耳加热与电流有关,当传导电流于电体时,导电体的温度会改变。电阻对于温度的相依性,使得在典型实验里,电阻相依于电流,从而很不容易直接核对这形式的欧姆定律。
(来源:文章屋网 )
内容看起来很少,本节还要花不少时间进行电流、电压、电阻以及电流表、电压表、滑动变阻器使用方法的复习。必须具有一定的知识储备才能学好“欧姆定律”。
要做好两次演示实验,这为学生实验“伏安法测电阻”打下基础。并注意两次演示实验的异同,讲清实验过程中电流表、电压表及滑动变阻器的正确连法,以及滑动变阻器在两个实验中作用的异同,以及注意事项。
让学生感知实验探究电流跟电压、电阻的关系,经历科学探究的全过程,使学生感悟:“控制变量”来研究物理多因素问题,是一种有效的科学方法。
第二节“欧姆定律及其应用”继第一节后对数据的分析归纳,通过用列表法、观察法、数学比例法、图象法、类比法、分析、综合与归纳等方法来对实验数据进行研究的一些科学方法。从而分析电流、电压、电阻三者之间的定量关系——欧姆定律及其表达式。最终培养学生运用这些方法对实验数据进行研究、分析、归纳、概括物理规律的一些能力。
又通过实验探究“串联电路与并联电路中电阻的特点”。欧姆定律是电学中最基本的定律,是分析解决电路问题的关键。
在教学中这一节可分为四课时教学:
第一课时理解欧姆定律,进行简单计算(求电流、电压和电阻的三种书写格式),初步掌握运用欧姆定律解决实际电学问题的思路和方法;可补充:有两个用电器的简单计算(注意强调用不同角码区分不同用电器)。为下节课讲串并联电阻关系作铺垫。
第二课时通过欧姆定律的推导定量研究“串联电路与并联电路中电阻的特点”,得出:
串联电路:R=R1+R2
并联电路:1/R=1/R1+1/R2
第三课时运用欧姆定律及串并联电路的特点练习静态固定电路的相关计算;培养学生分析问题、解决问题的能力,注意教给学生解题思路、规范解题。
串联电路的特点:
①电流:I=I1=I2
②电压:U=U1+U2
③电阻:R=R1+R2
④串联分压成正比,即
U1:U2=R1:R2
电阻变大分得的电压变大,电阻变小分得的电压变小。
并联电路的特点:
①电流:I=I1+I2
②电压:U=U1=U2
③电阻:R=1/R1+1/R2
④并联分流成反比,即
I1:I2=R2:R1
电阻变大通过的电流变小,电阻变小通过的电压变大。
第四课时运用欧姆定律及串并联电路的特点,练习动态电路的相关计算。
动态电路------由于开关的通断、滑动变阻器滑片的移动导致电路中的物理量发生变化的电路。
简化电路的方法:
1、电流表看成导线,电压表看成断路。
2、短路和断路的电路可以去掉。
3、闭合的开关看成导线
解决变化电路问题的关键是把动态电路变成静态电路(电路的识别),可以把电流表简化成导线,将电压表简化成断开的或干脆拿掉。把闭合的开关看成导线,把被局部短路的用电器拿掉;把开关断开的支路去掉,来简化电路。画出每次变化后的等效电路图,标明已知量和未知量,再根据有关的公式和规律去解题。
第三节“测量小灯泡的电阻”是欧姆定律内容的延续,教学过程中以学生为主,本节主体内容是利用电压表、电流表测算出小灯泡的电阻,通过实验探究去发现灯丝电阻变化的规律,并最终找到影响灯丝变化的因素及它们之间的相互关系。注意多测几组数据,指明不能用平均法求电阻值(测量定值电阻的阻值用平均法求电阻值)。
通过本实验,进一步让学生认识到导体的电阻大小是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和导体中的电流无关,只与导体的材料、长度、横截面积有关,此外跟温度有关。这也为电功率中“测量小灯泡的电功率”作了铺垫。
第四节“欧姆定律及其安全用电”:课前安排学生收集安全用电的常识,课堂上进行交流,教师进行补充。再播放《安全用电》视频。
节课从电压的高低、电阻的大小对用电安全的影响入手,让学生学会运用已学的电学知识,解决有关生活中的实际的问题,既增强自我保护意识,又提高在帮助他人时讲安全、讲规则、讲科学的意识。
另外本节涉及电路故障(断路或短路),在教学中应加强练习,注意区分两者对电路造成的影响,以及电路中电流表、电压表的变化。要求学生懂得一些简单的电路故障的问题,学会简单的故障排除方法,目的是为了培养学生基本的生活技能。了解短路的知识,使学生懂得安全用电的基本常识,提高安全用电的意识。
教材中介绍了避雷针,使学生注意防雷的重要性,提高自我保护的意识。
通过学习本节教材的知识,学生能了解日常安全用电常识,规范日常用电行为,了解家庭电路中常见故障,提高了学生利用知识解决实际问题的能力。通过学习,使学生认识到电给人类社会带来了材富,改善了人民的生活。但是,有生产和生活中,如果不注意安全用电,电也会给人类带来灾害。
关键词: 新课标 《欧姆定律》 探究性实验教学
《初中物理新课程标准》将科学探究纳入了物理教学的内容,旨在将学生学习的重心从过去的过于强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化。
所谓“实验探究教学模式”,是指学生在教师的引导下,运用已有的知识和技能,充当新知识的探索者和发现者的角色的学习模式。
笔者多年从事初三物理教学,结合新课改要求,在《欧姆定律》探究教学中进行了尝试,现谈谈自己的实践和体会。
一、在探究过程中,着重应用控制变量法
控制变量法是指决定某一物理量的因素有很多。为了弄清这个量与这些因素之间的关系,往往先控制住其他几个因素不变,集中研究其中一个因素变化所产生的影响,然后通过比较归纳出与这些量之间的关系。
欧姆定律揭示了电流、电压、电阻三个物理量之间的关系,由于电流大小与电压、电阻都有关系,因此探究步骤中的设计实验应尽量引导学生分为两步设计。
1.保持电阻不变,研究电流跟电压的关系。
要让学生明确“研究电流跟电压的关系时,应保持电阻不变”,设计实验电路时应考虑:①怎样测量定值电阻两端的电压U和定值电阻中的电流I呢?②怎样保持导体的电阻R不变呢?③通过什么方法改变定值电阻两端的电压U呢?
设计并连接电路利用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压,使它成整数倍地增加,并记录所对应的电流值,
2.保持电压不变,研究电流跟电阻的关系。
要让学生明确“研究电流跟电阻的关系时,应保持电压不变”,实验探究时应考虑:①怎样改变导体电阻R的大小?②怎样保持导体两端的电压U不变呢?让学生讨论交流,使学生认识到:当定值电阻的大小发生变化时,可通过滑动变阻器控制其两端的电压U保持不变。
更换定值电阻,利用滑动变阻器保持定值电阻两端的电压不变,记录对应的电流值,在具体的探究教学中可能会遇到这样的问题:在电阻R阻值改变时,电阻R两端的电压也发生变化,如何移动滑动变阻器的滑片,使电阻R两端的电压恢复到原来的电压值。这也是把控制变量法从理论升华到实际的一个方面。
二、在探究过程中,让学生亲身体验,增强课堂教学效果
学生是教学活动的主体,教师对思维活动过程的展开,不能代替学生自己的思维活动。因此,在设计本节探究活动时笔者以学生为中心,进行分组实验。激发学生的求知欲和参与意识,使不同层次学生的认知结构、个性品质在参与中都得到发展。设计学生活动程序如下:
(1)提出问题:电流与电压,电流与电阻的关系?
(2)作出假设:①不成比例。②成正比。③成反比。
(3)设计并进行实验:①设计电路图。②设计步骤。③进行实验。
(4)分析数据得出结论。
这样做有以下好处:第一,可以充分调动学生的积极性。对于初中学生来说,他们已不再局限于看老师演示实验,都喜欢自己动手操作,通过自己的实践解决问题。第二,可以清楚地发现并指出学生的操作中的错误,物理实验中一些仪器的使用,要求学生掌握,培养学生正确而良好的操作技能。但是,在实践过程中,笔者认为学生的练习机会实在太少,有些仪器的使用方法尽管学生课上听懂了,但真正操作起来并不如想象的那样简单顺手。就像本节中的电流表、电压表的使用,学生往往会把电表的串并连搞错,把正负接线柱接错等,滑动变阻器的使用也不够到位。第三,可以巩固学生对相应知识的掌握情况。对于人的记忆方式来说,自己动手操作过的情景记忆起来要比单纯的聆听接受记忆要牢固得多。
三、在探究过程中,引导学生反思应用迁移
这一方法要求把已知迁移到未知、把此一类知识迁移到另一类知识中,使学生受到相互渗透、影响和转化的观点的教育。例如,启发学生把已有的知识迁移到欧姆定律的探究中,把欧姆定律的知识迁移到其他知识的学习中。这样就使学生不仅提高了知识学习的效率,而且逐渐树立普遍联系、转化的观点。
例如:在总结欧姆定律的公式(I=U/R)时,可以压强的公式为母本,压强的公式是P=F/S,它的理解可以是:当受力面积一定时,压强与压力成正比;当压力一定时,压强与受力面积成反比。而欧姆定律是:通过导体的电流,与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。两者是可以相互迁移的,所以很顺利地得出欧姆定律的公式I=U/R。这对于知识和思维不是很完善的初中学生来说,可以很容易地掌握知识,得出结论。
当然在欧姆定律的探究教学中还有很多地方可以运用知识迁移,例如:在运用探究的基本过程解决电流、电压、电阻三者关系时,可以反思以往用探究的方法解决过的问题,如液体压强、深度、液体密度三者的关系,用以往的经验为本次探究的顺利完成做铺垫。
四、在探究过程中,利用教材对学生进行德育教育
德育是五育之首,新课程标准关注人的发展,把德育放在十分重要的地位。作为基础学科的物理理所当然承担着重要的德育任务。
在《欧姆定律》探究教学中,笔者首先做了大量的准备工作,这样学生不仅学得很愉快,而且在心里会产生一种对教师的敬佩之情,并从老师身上体会到一种责任感,这对以后的学习工作都有巨大的帮助作用。其次,在教学过程中,利用分组实验的合作性学习潜移默化地对学生进行德育教育,培养他们团结协作的精神。最后,利用欧姆的事迹和成果激发学生的学习热情,树立崇高理想,榜样的力量是无穷的,它对学生具有强大的感染力和说服力。
教育部颁布的《物理课程标准》首先提出科学探究,其次才是科学内容,它把科学探究作为很重要很有价值的学习方法和教学方法提出来,说明越来越多的教育者注意到探究教学在教改中的重要地位。《欧姆定律》一课的探究教学不仅要求教师有较高自身的修养素质,还要做好在探究教学中与学生一起双向地、互动地建构学科知识、促进能力发展。因此,在初中物理新课标下如何更好地开展探究教学,值得我们探讨。
参考文献:
第1节 对欧姆定律的理解和应用
重点考点
欧姆定律是通过“探究导体的电流跟哪些因素有关”的实验得出的实验结论.应注意以下考点:(1)公式()说明导体中的电流大小与导体两端的电压和导体的电阻两个因素有关,其中I、U、R必须对应于同一电路和同一时刻.(2)变形式()说明电阻R的大小可以由()计算得出,但与U、I无关.因为电阻是导体本身的一种性质,由自身的材料、长度和横截面积决定.由此提醒我们,物理公式中各量都有自身的物理含义,不能单独从数学角度理解.(3)串联电路具有分压作用,并联电路具有分流作用.
中考常见题型
中考一般会从两方面考查欧姆定律的应用,一是对欧姆定律及变形公式的理解和简单计算,一般不加生活背景,以纯知识性的题目出现在填空题或选择题中:二是应用欧姆定律进行简单的串并联的相关计算.
例1 (2014.南京)如图1所示,电源电压恒定,R1=20Ω,闭合开关S,断开开关S1,电流表示数是0.3 A;若再闭合开关S1,发现电流表示数变化了0.2 A.则电源电压为____V,R2的阻值为____ Ω.
思路分析:闭合s,断开S1时,电路为只有R1的简单电路,可知电源电压U=U1=I1R1=0.3 Ax20 Ω=6 V;若再闭合S1时,两电阻并联,则U2=U=6 V,因为R1支路两端的电压没有变化,所以通过该支路的电流仍为0.3 A,电流表示数的变化量即为通过R2支路的电流,则I2=().
答案:6 30
小结:本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的灵活运用,关键是能判断出闭合开关S1时电流表示数的变化即为通过R2支路的电流.每年的中招都有一个2分的这样的纯计算题目,以考查同学们对基础知识的理解和掌握程度.
例2(2013.鄂州)如图2甲所示的电路,电源电压保持不变.闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图象如图、2乙所示.根据图象的信息可知____.(填“α”或“b”)足电压表V2示数变化的图象,电源电压为____V,电阻R1____的阻值为____ Ω.
思路分析:国先分析电路的连接情况和电表的作用:电阻R1和滑动变阻器R2串联,电压表V1测的是R1两端的电压,电压表V2测的是滑动变阻器(左侧)两端的电压.因为R1是定值电阻,通过它的电流与电压成正比,所以它对应的图象应是α,那么图象b应是电压表V2的变化图象,观察图象可知:当电流都是0.3 A(找出任一个电流相等的点,两图线对应的电压之和就是电源电压)时,U1=U2=3 V,根据串联电路中电压的关系可知,电源电压为6V,由于R1是定值电阻,所以在图象α上任找一点,代入欧姆定律可知()
答案:b 6 10
小结:欧姆定律提示了电流、电压、电阻三者之间的数量关系和比例关系,三个比例关系分别为:(1)电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比,即()(2)电流一定时,导体两端的电压和它的电阻成正比,即().该规律又可描述为:串联分压,电压的分配和电阻成正比,即电阻大的分压多.(3)电压一定时,导体中的电流和导体的电阻成反比,即(),该规律又可描述为:并联分流,电流的分配和电阻成反比,即电阻大的分流小.图象可以很直观地呈现这种关系,学会从图象中找出特殊点足解决欧姆定律问题的一大技巧,
第2节 动态电路中物理量的变化
重点考点
由于滑动变阻器滑片的移动或开关所处状态的不同,使电路中电流和电压发生改变,这样的电路称之为动态电路.这类题目涉及电路的分析、电表位置的确定、欧姆定律的计算、串并联电路中电流和电压分配的规律等众多知识,因此同学们在分析过程中容易顾此失彼,下面我们通过例题梳理一下解决这类问题的一般思路,
中考常见题型
题日常联系生活实际,以尾气监控、超重监控、温度监控、风速监控、身高测量等为背景,考查该部分知识的掌握情况,存中考题中常以选择题的方式呈现,注意:如果题目中没有特别说明,可认为电源电压和定值电阻的阻值是不变的.
例3(2014.济宁)小梦为济宁市2014年5月份的体育测试设计了一个电子身高测量仪.图3所示的四个电路中,Ro是定值电阻,R是滑动变阻器,电源电压不变,滑片会随身高上下平移.能够实现身高越高,电压表或电流表示数越大的电路是().
思路分析:图A中两个电阻R。和R串联,电流表测量的是整个电路中的电流,当身高越高时,滑动变阻器接入电路中的阻值越大,电路中的电流越小,电流表的示数越小,图B中身高越高时,滑动变阻器连人电路中的阻值越大,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,根据串联电路分压的规律知道,R越大电压表的示数越大,符合题意.图B与图C中滑动变阻器的接法不同,图C中身高越高,滑动变阻器连入电路中的阻值越小,同理知道电压表的示数越小.图D是并联电路,电流表测的是支路电流,根据并联电路各支路互不影响的特点知道,不论人的身高如何变化,电流表的示数都不会发生变化,选B.
小结:分析这类问题依据的物理知识是:(1)无论串并联电路,部分电阻增大,总电阻随之增大,而电源电压不变,总电流与总电阻成反比.(2)分配关系:串联分压(电阻大的分压多),并联分流(电阻大的分流少).(3)在并联电路中,各支路上的用电器互不影响,滑动变阻器只影响所在支路电流的变化,从而引起干路电流的变化.解决这类问题的一般思维程序是:(1)识别电路的连接方式并确定电表位置.(2)判断部分电阻的变化.(3)判断总电阻及总电流的变化.(4)根据串并联电路的分压或分流特点进行局部判断.
例4如图4所示电路,电源电压不变,开关S处于闭合状态.当开关S.由闭合到断开时,电流表示数将____.电压表示数将 ________ .(均填“变大”“不变”或“变小”)
思路分析:当开关S.闭合时,电灯L被短路,电路如图5所示,电压表测的是电阻R两端的电压(同时也是电源电压),电流表测的是通过电阻R的电流.当开关S1断开时,电灯L和电阻R串联,电路如图6所示,此时电压表测电阻R两端的电压,它是总电压的一部分,所以电压表的示数变小;电流表测的是总电流,但跟S,闭合相比,这个电路的总电阻变大,总电压不变,故电流表的示数变小.
答案:变小 变小
小结:本题引起电表示数变化的原因是开关处于不同状态,解决本题的突破口是弄清楚当开关处于不同状态时,电路的连接情况和电表的位置.
第3节 欧姆定律的探究及电阻的测量
重点考点
电学实验探究题的考查比较常规,有以下几方面:(1)选取器材及连接电路:根据题目要求,分析或计算出电表的量程和滑动变阻器的规格,连接电路时开关应断开,滑动变阻器要“一上一下”接入,且滑片要放在阻值最大的位置.电表的量程和正负接线柱要正确.(2)滑动变阻器的作用:保护电路,改变电路中的电流或用电器两端的电压,实现多次测量.(3)分析实验数据得出结论.怎样分析数据才能得出结论是近年来考试的侧重点,要注意结论成立的条件和物理量的顺序.(4)多次测量的目的有两个,如定值电阻的阻值不变,多次测量是为了求平均值减小误差:灯丝电阻是变化的,多次测量是为了观察在不同电压下,电阻随温度变化的规律.难点是单表测电阻和创新型实验的探究与设计.
中考常见题型 中考常以“探究电流与电压或电阻的关系”“测小灯泡的电阻”和“测定值电阻的阻值”这三类题型,以实验探究的方式考查同学们的动手能力和解决实际问题的能力,在常规的考查基础上,近几年又融人器材的选取、电路故障的处理、单表测电阻及如何分析数据才能得出结论等探究内容的考查.
例5用“伏安法”测电阻,小华实验时的电路如图7所示.
(1)正确连接电路后,闭合开关前滑片P应置于滑动变阻器的________(填“左”或“右”)端.
(2)测量时,当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图7乙所示,则,_____A,根据实验数据可得R2=____Ω.小华在电路中使用滑动变阻器的目的除了保护电路外,还有____.
(3)如果身边只有一只电流表或电压表,利用一已知阻值为Ro的定值电阻、开关、导线、电源等器材也可以测出未知电阻Rx请仿照表1中示例,设计出测量Rx阻值的其他方法.
思路分析:闭合开关前,滑动变阻器的阻值应调到最大.由于测量的是定值电阻的阻值,所以,应该多次测量求平均值减小误差,这正是使用滑动变阻器的另一个目的.测电阻的原理是R=(),即用电压表测出未知电阻两端的电压,用电流表测出通过未知电阻的电流,就能计算出未知电阻的阻值.当只有电流表时,我们应设法“借到”电压,怎样让未知电阻两端的电压和已知电阻两端的电压相等呢?只有组成并联电路,示例也证实了这一点.同样道理,当只有电压表时,我们可以组成串联电路,这样可以借助通过已知电阻的电流来计算未知电阻,
关键词: 电源 电动势 内电阻 实验教学
测定电源的电动势和内电阻是中学物理中的一个非常重要的电学实验,也是近几年的高考热点。该实验对不同阶段的学生有着不同的要求。对中学生来说,其要达到的教学目标是:(1)加深对闭合电路欧姆定律的理解;(2)掌握测定电池的电动势和内阻的实验方法;(3)学习用图像法处理数据,即主要是培养学生的操作技能、创新意识及创新能力;对高师学生来说,又应该达到怎样教学目标?是高中物理实验的简单重复吗?不。高师学生应达到的教学目标应是通过该实验的教学获得如何使中学生达到上述目标的能力,也就是说,对高师学生来说,不仅培养他们的操作技能、创新意识及创新能力,更重要的是培养他们的思维能力,分析问题和解决问题的能力,设计实验的能力。本文就此问题对该实验进行实验方法和实验研究方面的教学探讨。
一、实验方法探讨
测定电源的电动势和内电阻有四种实验方案,无论是哪一种,其实验原理都是对闭合电路欧姆定律的具体应用,对高师学生来说,掌握多种实验方法并对其进行相应实验研究有助于拓宽学生今后的教学视野,提高学生将来的教学水平。
1.伏安法
器材:电流表、电压表、滑动变阻器、电池、电键。
如下图所示,当滑动变阻器的阻值改变时,电路中的路端电压和电流也随之改变。
根据闭合电路欧姆定律可得方程:
E=U+Ir
E=U+Ir
于是求得:r=
为提高精确度,可多测几组U、I值,求出E、r后再求其平均值。
此外,还可以用作图法来处理数据。以I为横坐标,U为纵坐标,用测出的几组U、I值画出U-I图像(如上图),所得直线与纵坐标的交点,即为电动势值,图线斜率的绝对值,即为内阻r的值,也可用直线与纵轴的截距E、与横轴的截距I求r,即r=。
2.安阻法
器材:电阻箱、电流表、电源、开关。
电路如图三所示,改变电祖箱的阻值并测出其对应的电流,得方程:
E=I(R+r)
E=I(R+r)
于是有:E=II
r=
3.伏阻法
器材:电压表、变阻箱、电源、开关。
测量电路如图四所示,改变电阻箱的阻值并测出其对应的电压,得方程:
E=U+Ir=U+
E=U+Ir=U+
于是有:E=UU
4.用两只电压表测量电源的电动势和内电阻
器材:电压表2只(其中一只内阻已知)、电池、电键。
测量电路如图五所示,断开S,测得两电表的示数分别是U、U,再闭合S,此时电压表V的示数为U,设电压表V的内阻为R,则由闭合电路欧姆定律可得。
E=U+U+r
E=U′+r
于是有:E=
二、实验研究
1.保证实验的关键
(1)测量时的通电电流与时间
电池在大电流放电时极化现象较严重,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,也就是说,电池的放电时间过长,电流过大时容易导致电池发热,致使电池性能发生变化,特别是内阻增大。因此,实验中电流不宜过大,通电时间不宜过长。通常长时间放电电流不宜超过0.3A,短时间放电电流不宜超过0.5A,并且读数要快,每次读完数据要立即断电,使电池的电动势和内电阻尽量保持固定值。
(2)电阻R的选取
R值选取不当,会造成E、r产生较大误差。对伏安法、安阻法和伏阻法来说,当R过小时,电流过大,会使电池的电动势和内阻发生变化;对伏安法、安阻法来说,当R过小且与电流表内阻的差别不太大时,一方面会导致电池性能发生变化,另一方面,电流表内阻r的分压不可忽略,且根据全电路欧姆定律,其表达式应作相应的修正:
伏安法:测量电路必须采用电流表外接法(如图六),测量方程应由E=U+Ir修正为E=U+Ir+Ir
安阻法:测量方程应由E=I(R+r)修正为E=I(R+r+r)
当R过大时,电池内阻一般在1.0Ω左右,虽说R对电路的影响可忽略,但这时需要选择较小量程的电流表,以致电流表的内阻与电池内阻相差不大,也会给实验带来较大的误差。根据电流应小于0.3A、大于0.03A及电表指针应在满偏的2/3处左右等因素,通常R取10.0~25.0Ω之间的阻值比较合适。
2.数据处理的实验探讨
为提高精确度,测量时均要求测量数据不得少于6组(方法四除外),且要求测量数据的变化范围尽可能大些,以达到尽可能减小误差的目的。
(1)公式法处理数据
该实验的四种方法均是利用全电路欧姆定律原理进行数据处理,即根据测量数据列出相应的方程,并联立成方程组,求解出E、r值,并分别求出E、r平均值的办法来进行数据处理。为了减小因计算带来的误差,联立方程组时需对测出的6组数据进行合理的组合,分别将第一和第四、第二和第五、第三和第六组成三个方程组,解出三组E、r值,再求其平均值。
(2)作图法处理数据
通常情况下,当测量量与待测量能够通过图形直观地反映出来时,在进行数据处理时可考虑用作图法
处理数据。就该实验的四种测量方法来说,伏安法比较适合采用作图法处理数据,现就此进行相应分析。根据实验原理,以I为横轴,U为纵轴,用测出的几组U、I值画出U-I图(如图六),将直线延长,则直线与U轴交点即为电源电动势E,直线斜率的绝对值,即为电源内阻I。电源内阻也可由直线与横轴的交点I和E求得,即r=。
通常情况下干电池内阻较小,于是外电路电压U的变化较小,坐标图中数据点将呈现如图六所示状况,下部大面积空间得不到利用,且读数很不方便。为此要恰当地选取标尺比例和坐标原点,使得实验数据大致布满整个坐标系。
由于实验测得的U值不宜过小,因此纵坐标U的起点可根据实测数据从不为零的某一数值开始,如图七所示,把纵坐标的比例尺放大,这样可使误差减小些。此时图线与横轴交点不再表示短路电流,不过直线斜率的绝对值照样还是电源内阻。但由于要用I=0时U-I图线在纵轴上的截距来求电源电动势E,所以横坐标仍必须以零为起点。此时,由E=U+Ir在图线上任取一点便可求内阻r。
总之,为了培养高师学生在今后教学中的实践能力,在教学法中应不断引导学生对相关知识进行挖掘,让学生养成认真思考和不断探索的习惯,以达到培养学生思维能力、分析问题和解决问题的能力的目的。
参考文献:
[1]张德启,等.物理实验教学研究[M].北京:科学出版社,2005.
[2]刘炳升,等.中学物理教师专业技能训练[M].北京:高等教育出版社,2004.7(2008重印).
[3]韩景春,等.物理实验教学研究[M].山东:银河出版社,2004.5.
关键词: 《电工基础》渗透习题意识
在《电工基础》教学中渗透“习题意识”,是指根据教学大纲的要求,按知识的系统性、规律性,有目的、有意识地结合教材内容,适当编制习题让学生去解答,克服做题的盲目性、随意性,使教学趋向量化和定向化。同时,在《电工基础》教学中渗透“习题意识”,也能有效增强学生的主动性,激发学生学习兴趣。
笔者多年来一直担任计算机对口单招班《电工基础》课程教学和高三复习教学任务,在教学过程中经过总结和提炼,认为在《电工基础》课程中渗透“习题意识”应切实从下列三个方面去做。
一、讲清基本概念和基本定律的同时,注意渗透“习题意识”
对于基本概念,一般都应使学生理解它的含义,了解概念之间的区别和联系。如在讲授“电压和电位”的概念时,教师要引导学生理解两者之间的关系,理解电压的“绝对性”,即电路中两点之间的电压与所选择的参考点无关;理解电位的“相对性”,即电路中某点的电位取决于所选择的参考点,参考点改变,该点的电位也随之改变。在讲清这些概念的同时,教师应及时设计一些习题让学生思考,以加深对知识的理解。例如,讨论某电路中A、B两点之间的电压(分别选择A点和B点作为参考点),验证A、B两点之间电压的“绝对性”;讨论该电路中A、B两点的电位(分别选择A点和B点作为参考点),验证A、B两点电位的“相对性”。
对于基本定律,在讲解时教师应注意通过实例、实验和分析推理过程引出,应使学生掌握基本定律的表达式(包括文字表达和数字表达式)和适用范围。如在讲授“部分电路欧姆定律”时,笔者要求学生理解该定律的文字表达:“通过电阻的电流与加在它两端的电压成正比”;掌握该定律的数学表达式I=U/R。在理解和运用该定律时学生要注意以下几点:①R、U、I必须属于同一段电路;②不可把三个量间的因果关系与数量上的联系混为一谈:从电流形成条件的角度来分析,导体两端存在的电压是因,而导体中形成电流是果。欧姆定律揭示了由导体两端电压决定导体中电流的规律性。U、I之间的这种联系是因果关系。在运用欧姆定律来解决具体问题时,已知三个量中的任意两个量,即可求出第三个量。这仅仅是利用了三个量之间数量上的联系。③运用欧姆定律计算电阻时,即R=U/I。这仅仅意味着利用加在电阻两端的电压和流过电阻的电流来量度电阻的大小,而绝不意味着电阻是由电压和电流的大小决定。无论加在电阻R两端的电压取何值,电压U和相应的电流I的比值总是不变的。这时,教师可以通过设计一些判断题和选择题,通过习题来巩固该定律,辨析相关的表述。
因此,教师在传授电工基础知识时,要探索处理问题的方法,理清研究的思路,注意培养学生的分析能力、推理能力和想象能力。在这一环节中,教师应按知识重点、学生的知识水平及知识的“转化”规律,编选一些有利于巩固知识、掌握知识的基本练习题。这些习题,尽可能包括计算题、问答题(所学知识定向说明和解释电现象的题目)、选择题(目的性较强的题目)、证明题、思考讨论题和引申题等。
二、选好习题,上好习题课,通过例题渗透“习题意识”
题目的选择直接影响习题课的质量。教师必须精心选题,习题的选编要有利于学生加深对概念和知识的理解,以及对解题方法的掌握,通过例题的讲解和作业题的练习,达到明确概念、掌握方法、启迪思维、培养能力的目的。因此,在选择电工基础习题时,教师要注意目的性、典型性、延伸性、针对性和综合性。习题教学是将知识转化成能力的过程,在习题教学中教师应尽可能采用“多变、多析、多问、多解”的导向法。“多变”就是对一道题改变叙述方式、增减或隐蔽条件,增设“干扰量”或“比较量”,进行纵变、横变、纵横变,让学生在分析、比较和判断中拓宽思路。“多析”,就是让学生对一道题从不同角度入手进行分析,培养学生的逻辑思维能力。“多问”,就是对一道题从不同角度提问,使原题“开花”形成程序题,这样做既可以拓宽思路,又可以使学生把知识学活。“多解”,就是对同一题从不同角度启发、诱导,让学生用多种方法去解答。这样做不但可以发展学生思维,而且可以让学生沟通新旧知识的联系。可见,在习题教学中通过“四多”导向有助于激发学生求知欲望,发展学生的创造性思维。同时,教师应通过讲例题渗透“习题意识”,让学生注重习题的变通性,强化对问题的多维思考,以便充分发挥例题的示范、开发、导向等功能。
三、搞好复习,以“考”代“练”,强化“习题意识”
复习是电工基础教学中不可缺少的环节,复习的本身就渗透着提高。复习的重点应放在系统地掌握教材内容的内在联系上,掌握分析问题的方法和解决问题的方法上。教师努力从如下三方面去做,才能实现复习所要达到的目标。
1.在概念和规律的复习中,教师要向学生介绍知识结构,注重挖掘知识的内在联系,搞清知识的来龙去脉,务必使学生把所学知识系统化、条理化、立体化。
2.教师应结合各知识点编选习题,对典型题深入剖解,解题强调“四多”,即“多变、多析、多问、多解”,使学生通过解典型题,达到触类旁通的学习效果。
3.教师要搞好训练,精选题目,以“考”代“练”,单元过关。“练”是关键,“考”是手段。为此,教师要注重理解能力的考查,进行鉴定性测试、形式性测试和总结性测试,在形成性测试后,及时进行反馈、矫正、补缺、提高。同时,教师要瞄准对口高考试题的题型和考查方向,强化规定时间内的仿真适应性做题训练,从而提高学生做题效率,强化“习题意识”。
从上述几个方面可见,在电工基础教学中巧妙渗透“习题意识”是符合教学规律的,它与搞“题海战术”截然不同。渗透“习题意识”跟传授知识和培养能力是有机的结合,它贯穿在教学的全过程中。这个过程是一个以“用”促“学”,学用结合的过程。在教学过程中巧妙设计习题(或题组),能给学生提供一个运用所学知识解决实际问题的“实习”场所,有效地调动和发挥学生的主观能动性,提高“转化”效率。值得注意的是不能以习题代课本,因为习题在很大程度上只能体现知识的点,体现不了知识的面,但习题有导向作用,所以教师对习题的选编要紧紧围绕掌握知识、发展智能这两个基本点,使习题有实际意义。
参考文献:
关键词:数学方法;物理问题;分析
一、数学知识的应用能力在物理学习中占据着重要的地位
首先,数学是物理的语言,它以简洁精确的特点描述物理概念和规律。例如,物理量的定义,像加速度、电阻、电场强度、磁感应强度等物理量的定义均用了比值定义。在物理规律的表达如牛顿第二定律、欧姆定律等都体现了函数关系自变量与函数的关系。在运动学中如v-t图像更能形象地描述运动特点、运动过程。所以在物理概念规律时正是体现了数学的逻辑性。所以,对学生来说,需要有良好的数学基础,如公式变形、比例运算、三角函数、函数方程、图象、对数、数列……
其次,分析和解决物理问题的过程,就是应用所学物理知识和原理,将问题给出的物理情景,抽象或简化成各种概念模型和过程模型,用数学化的公式或方程表达出来,最后用数学知识解得结果。在高中物理学习中,除了要掌握概念、规律,更重要的是应用规律概念解决问题。在高中物理的学习中,解决力学、电磁学的三种途径;牛顿第二定律、能量、动量贯穿了整个高中物理的始终。从平衡等式到牛顿第二定律到动能定理机械能守恒定律,到动量定理,到动量守恒定律,无不是列方程去解决物理问题。
二、高中物理学习中数理结合的具体体现
高中物理“培养学生运用数学处理物理问题的能力”的要求是:学生能理解公式和图象的物理意义,能运用数学进行逻辑推理,得出物理结论,要学会用图象表达和处理问题;能进行定量计算,也能进行定性和半定量分析。要实现上述目标,必须在物理学习中注重数理结合。在中学阶段,运用数学工具解决物理问题的学习主要表现在以下两个方面:
1.运用数理结合进行物理概念和物理规律的学习
物理概念是对物理现象的概括,是从个别的物理现象、具体过程和状态中抽象出的具有相同本质的物理实体。它反映的是物理现象的本质属性,是构成物理知识的最基本的单位。如:加速度定义式、电场强度的定义式、磁感应强度定义式、欧姆定律,电容的定义式、决定式等,动能定理表达式、机械能守恒定律表达式、动量定理表达式、动量守恒表达式等,在抽象出一类物理现象和物理过程的共同特征和本质属性之后,用简洁的文字语言、数学式子或图表表达物理概念。
2.运用数理结合进行实验数据的处理
应用准确的实验方法得出实验数据后,从实验数据中分析、计算得出实验结论,是实验能力的主要方面。在实验数据的处理中,数学工具的应用使得处理过程显得特别简捷、直观。例如:验证匀变速实验中求解加速度我们可以用逐差法,还可用v-t图象斜率球加速度。再有在电学实验中描绘小灯泡的伏安特性曲线通过图线的变化趋势判断电阻的变化。在测电源电动势和内阻的实验中闭合电路的伏案特性曲线的截距、斜率的值各是我们沿得到的电动势和内阻值,这比列方程就解更准些。
三、物理解题中常用的数学知识
物理解题运用的数学方法通常包括方程(组)法、比例法等。
1.方程法
在物理计算题中是通过物理方程求解物理未知量的,方程组是由描述物理情景中的物理概念,物理基本规律,各种物理量间数值关系,时间关系,空间关系的各种数学关系方程组成的。
2.比例法
比例计算法可以避开与解题无关的量,直接列出已知和未知的比例式进行计算,使解题过程大为简化。应用比例法解物理题,要讨论物理公式中变量之间的比例关系,清楚公式的物理意义,
每个量在公式中的作用,所要讨论的比例关系是否成立。同时,要注意比例条件是否满足:物理过程中的变量往往有多个。讨论某两个量比例关系时要注意只有其他量为常量时才能成比例。
物理实验 设计方法
一、物理实验常用的设计方法转换法:借助于力、热、电、光、机械等方法之间的互相转换,实现可观察、容易观察或观察效果明显的目的;对比法:通过对比达到辨异求同或者同中寻异,从而打开思路,获得解决问题的方法;平衡法:当矛盾双方平衡时,从物理学角度讲总对应一个平衡方程式,最简单的情况是方程的一侧为已知量,另一侧为未知量,据此,可用于指导实验的设计;放大法:利用扩音机、幻灯机等设备把微小的声音或图像信息进行放大,这是大家都熟悉的方法。
二、物理实验中的数学方法1.几何图形法(或图示法)。例如:测锥体的高及圆的直径;运用几何作图法说明,光的反射定律、平面镜成像、潜望镜、光的折射现象、水中筷子的弯折、凸透镜或凹透镜对光线的会聚或发散作用。2.叠加平均法。初中物理实验中主要运用了算术平均数的方法即把测定的若干数相力球和,然后除以给定的个数。例如:测纸厚;测细金属丝直径;测短棉线质量;伏安法测电阻。3.比例法(或简单函数关系法)。例如:弹簧伸长与外力的关系;温度计的刻度;欧姆定律。4.表格法。例如:研究摩擦力与哪些因素有关;滑轮组的机械效率;电流强度与电压的关系等实验。
三、物理实验中的思维方法1.分析法。人们思维的过程就是分析的过程,实验的过程是离不开分析的。例如:惯性球实验中,为什么小球留在原处就说明物体有惯性;测定滑动摩擦力的实验中,为什么弹簧秤的读数是木块与桌面之间的摩擦力数值;应该如何解释空气有重量的实验原理;分子引力实验中,为什么两铅柱紧密接触后不易拉开,就联想到由于分子引力的结果;欧姆定律实验中,如何从实验结果归纳实验公式等等,都必须借助于分析。2.理想实验法。它是人们在真实的科学实验的基础上,以科学实验为依据,运用逻辑推理对实际的物理过程进行深入的分析,忽略次要矛盾,抓住主要矛盾进而在思想中塑造的理想过程和分析方法。初中物理研究牛顿第一定律的斜面实验就运用了这种理想实验的思维方法。3.物理模型法。它是在实验基础上对物理事实的一种近似、形象的描写,物理模型的建立,往往会导致理论上的飞跃。初中实验中运用物理模型的典型有四处:根据实验建立液体压强公式时,运用理想液柱的模型;分析连通器原理时运用理想液片模型;研究光学现象时运用“光线”模型;研究磁场时运用磁力线模型。4.反向探求法。当沿着某―方向思考不得求解时,不妨变换一下方向,倒过来思考,可能会得到启发并导致新的发现。法拉第就是在这种思想指导下研究电磁感应现象的。
选择题作为一种常见的题型,以深受广大师生的喜爱.在每次考试或练习中都会有选择题,其中选择题是最容易也是最难得分的题型,让不少学生又爱又恨.它的特点是概念性强、针对性强,具有一定的多样性、迷惑性.主要考查学生的判断能力和比较能力;试题形式具有更大的灵活性,从命题主旨到考查内容已不再仅仅专注于知识点本身,更侧重于物理知识在生活中的应用.
下面我们对应答选择题的主要方式、各种题型的变化及解题技巧,做一些分析.
一、 直接判断法
直接判断法适用于概念性较强的选择题,其解题要点是运用物理概念和物理规律与每个备选项对照,不符合题意的选项就会显露出来,从而使我们找到符合题意的选项.
例1 关于物体的内能,下列说法错误的是( )
A. 0℃的物体内能为零
B. 一切物体都具有内能
C. 物体间的内能可以发生转移
D. 其他形式的能可以转化为内能
解析 物体的内能是指物体内所有分子的动能与势能之总和,它在任何温度下都不为零,可以发生转移(热传递),可以由其他形式的能转化而来.因此,四个选项中A错,B、C、D均正确,故选A.
例2 由欧姆定律公式可导出R=,关于此式的物理意义,下列说法中正确的是( )
A. 导体两端的电压为零时,导体的电阻为零
B. 导体两端的电压越大,导体的电阻越大
C. 通过导体的电流越大,导体的电阻越小
D. 导体电阻值的大小,可以用它两端的电压与通过它的电流的比值来表示
解析 导体的电阻是导体本身的一种属性,它与导体两端是否有电压,是否有电流通过无关.
二、 筛选法(排除法)
这种方法主要考察学生的细心,有时要求选择错误的,切忌不要下手太快.因根据题目的要求,先将明显的错误或不合理的备选答案一个一个地排除掉,最后只剩下正确的答案.
例3 如图所示,两盏相同的灯泡在电路开关S闭合后都能正常发光.过一会儿,两盏灯都熄灭了,此时电路中的电压表电流表均无示数,那么电路发生的故障可能是( )
A. 灯泡L灯丝断了 B. 灯泡L灯丝断了
C. 灯泡L短路 D. 灯泡L短路
解析 这是一道电路故障问题,可以用排除法,如果只有一盏灯短路,则另一盏灯应该能够发光而且电流表有示数,而现在的两灯都不发光,说明一盏灯短路是不可能的,因此可以排除C、D,那么电路故障只能是断路了,如果只有L断路,则电压表可以有示数,所以B也不对.
三、 图像分析法
根据图像识别横轴与纵轴对应的物理量,再辨别两个物理量的变化关系.
例4 (2011·黄冈市)小阳设计一个天然气泄漏检测电路,如图所示,R为气敏电阻,其阻值随天然气浓度变化曲线如图乙所示,R为定值电阻,电源电压恒定不变.则下列说法正确的是( )
A. 天然气浓度增大,电压表示数变小
B. 天然气浓度减小,电流表示数变大
C. 天然气浓度增大,电路消耗的总功率变小
D. 天然气浓度减小,电压表与电流表示数的比值不变
解析 A: 天然气浓度增大,由图像可知,R变小,根据串联电路电压分配与电阻成正比可知,R分压变小,由于总电压不变,所以R分压增大,即电压表示数变大.
B: 天然气浓度减小,R变大,因为R不变,所以串联总电阻变大,由于总电压不变,所以总电流变小,即电流表示数变小
C: 天然气浓度增大,R变小,串联总电阻变小,由于总电压不变,所以总电流变大.根据P=UI,可知总功率变大;还可以用P=U2/R(纯电阻电路)总电压不变,总电阻变小,总功率变大.
D: 电压表测R两端的电压,电流表也测通过R的电流,根据欧姆定律U/I=R,R不变,故比值不变.
四、 比值法
可以利用数学的比例式来解决物理问题。具体有下列几种方法
(1) 根据所求物理量选择相应的物理公式.
(2) 在题目中找出其它物理量之间的比例关系.
(3) 用“比例关系式”为纽带,将公式联立成比例式.
例5 甲、乙两物体的质量之比是2:1,比热容之比是3:4,若它们吸收相同的热量,则升高的温度之比是( )
A.2:3 B. 3:2 C. 3:8 D. 8:3
解析 根据相关物理量,应使用公式Q=cmΔt得,Δt=ΔQ/cm代入相对应的比值,求出结果.
五、 计算法
此类方法适用于涉及物理计算多,难度大的题目.根据命题给出的数据,运用物理公式推导或计算其结果并与备选答案对照,作出正确的选择.
例6 (2011衡阳)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S、S,电压表示数为6V,电流表示数为0.6A,断开S后,电压表示数变为2V,则R的电阻和电源电压分别是( )
A. 10Ω、9V B. 20Ω、6V
C. 20Ω、9V D. 10Ω、6V
解析 本题主要考查对欧姆公式的灵活运用和开关的闭合对电路的影响。当闭合开关S、S,只R连在电路中,电压表测电源电压,即为6V,R=U/I=6V/0.6A=10Ω。当断开S时,R,R串联,U=2V,I=U/R=2V/10Ω=0.2A, U=U-U=6V-2V=4V, R=U/I=4V/0.2A=20Ω。故选B
六、 整体法
对于有几个研究对象的物理题,有时把几个对象看成是一个整体,要比把它们分开考虑简单得多,把多个对象看成一个整体的方法叫整体法.
例7 用电压为220V的电源向远处某工地的一盏标着“PZ 220-60”的电灯供电,由于导线有电阻,灯泡消耗的实际功率为55W.则导线消耗的功率( )
A. 大于5 W B. 等于5 W
C. 小于5 W D. 不能确定
解析 将导线和灯泡看成一个整体,那么它的总电阻要比灯泡的电阻大,电源电压不变,根据P=U2/R可得导线和灯泡整体消耗的功率要比灯泡的额定功率小,所以它们的总功率小于60 W,因为灯泡消耗的实际功率为55 W,所以导线消耗的功率要小于5 W.
七、 推理法
根据题给条件,利用有关的物理规律、物理公式或物理原理通过逻辑推理或计算得出正确答案,然后再与备选答案对照作出选择.
例8 如图所示的电路,开关S闭合后,滑动变阻器滑片P向右滑动的过程中,有关电流表、电压表的读数以及灯泡亮度的变化,下列说法中正确的是
A. 电流表的读数变大,电压表的读数变小,灯泡变暗
B. 电流表的读数变小,电压表的读数变大,灯泡变亮
C. 电流表、电压表的读数都变小,灯泡变暗
D. 电流表、电压表的读教都变大,灯泡变亮
解析 本题考查的是欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用.
(1) 分析电路结构,明确各电路元件的连接方式;
(2) 根据滑动变阻器滑片的移动方向判断滑动变阻器接入电路的阻值如何变化,然后根据欧姆定律判断电流表示数如何变化;
教学策略作为教学设计的中心环节,其设计科学与否直接关系到教学的效率,甚至教学的成败。作为现代教育思潮典型代表,建构主义理论对新课程教学策略的设计具有重要的指导意义。建构主义理论针对教学策略设计这一环节强调指出:“我们不是仅仅为了选择教学策略,而是要创设学习者积极学习的现实环境。”为此,建构主义理论主张在教学设计中应注意“扩展学生对自己学习的责任感,包括允许学生决定自己想学什么,让学生能管理自己的学习活动,让学生在学习时能得到互相帮助,创设非威胁性的学习气氛,使得学习富有意义,包括最大限度地利用现有知识,在现实情境中使教学有固着点,提供学习内容的多种方式,促进积极的知识建构,包括利用活动促进高层次思维,鼓励审视不同的观点,鼓励创造性,灵活地解决实际问题,提供学生呈现学习过程与结果的机制”。根据建构主义的理论,物理课堂教学策略的设计应遵循以下原则。
1.坚持“以学生为本、以学生发展为本”的课堂教学设计策略,重视学生主动参与和内心体验;重视知识形成和应用的过程。
2.坚持“搭建平台、营造氛围”的课堂教学设计策略,重视教学情景和教学问题的设计,重视启发引导和协调交流。
3.坚持“以知识为载体、揭示知识内涵”的课堂教学设计策略,重视对知识内涵的把握;重视潜移默化再现知识内涵的手段和方法。
4.坚持“联系实际应用、激发学习激情”的课堂教学设计策略,重视教学过程中STS的拓展;重视教学过程中新技术的应用。
教学策略是实现教学目标的重要手段,是教学设计研究的重点。教学策略的设计包括许多方面,主要有:采用何种经济而有效的教与学的形式,安排什么样的教师教的活动和学习者学的活动,设计何种教的方法和学的方法,进行什么样的教学媒体及怎样进行设计,怎样利用现有的教学资源及挖掘潜在的教学资源,设计怎样的教学环节和步骤等一系列问题。下面我通过具体的案例设计与比较,探究新课程理念下物理课堂教学策略的设计的特点与规律。
[案例1]运用归纳教学策略设计《电流跟电压、电阻的关系欧姆定律》。
1.导入
讲述欧姆为探索真理,十年呕心沥血,坚持不懈地研究,最终得出欧姆定律的感人经历,激励学生的学习欲望。
2.演示实验
步骤1:研究电流与导体两端电压的关系,记录有关数据。
步聚2:研究电流强度与导体电阻的关系,记录有关数据。
以上步骤由教师与学生共同活动完成。
3.对实验结果进行归纳推理
当导体的电阻不变时,增大导体两端的电压,电压越高,通过导体的电流越大,电压增大几倍,电流强度就随之增大几倍;当加在导体两端的电压不变时,随着电阻的增大,流过电阻的电流强度就越小,电阻增大到原来的几倍,电流强度就减小为原来的几分之一。
通过以上推理,我们得出:导体的电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比例关系;电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比例关系。
4.验证推理
设计两组实验数据表,每一组中留有适量的空白,请学生根据推理的结果在空白处填上适当的数据,教师通过演示实验与学生一道验证所得结论的正确性。
5.归纳得出结论
导体中的电流强度与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,这个结论叫做欧姆定律。
[案例2]运用探究策略设计《电流跟电压、电阻的关系欧姆定律》。
1.提出问题
教师指出:我们曾通过实验发现,灯炮两端的电压越高,灯就越亮,流过灯的电流就越大。电流、电压与电流之间有什么关系呢?
2.形成假说
学生通过议论认为有可能电流与电压成正比,与电阻成反比(学生通过学过的有关电压与电阻的知识能够比较顺利地提出假说)。
3.制订方案
固定电阻、改变电压、研究电流与导体两端电压的关系,换用不同的电阻,重复上述步骤,研究电流与电阻的关系,教师与学生共同研讨,确定最佳方案。
4.实施方案
学生分组进行实验,并将实验结果填入自己设计的表格中。
5.分析与论证
分析实验结果,验证与假说是否相符,得出结论。
6.评价
检验实验过程的操作是否规范,实验结果是否可靠。
7.交流
各小组形成实验报告,交流实验结果,形成最终结论。
运用归纳策略设计的案例中,教师通过演示实验向学生展示了欧姆定律的形成过程,并经过归纳推理得出欧姆定律。通过师生双方的互动,学生不但能对定律的来龙去脉有清晰的了解,能够系统地理解和掌握知识,而且能受到科学方法的训练,发展观察能力和逻辑思维能力。同时,相对于探究策略而言,归纳策略是比较省时的,而运用探究策略设计的案例中,则是学生通过自己的探究活动得出结论的。由于学生亲自参与科学探究的全过程,因此,不但能发展发现问题、解决问题等多种能力,而且通过对探究乐趣的体验,能激发创新意识与欲望。同时,由于探究过程是以组为单位进行的,并且需要对结论进行交流与评价,因此,对培养学生的合作精神及反思和评价能力也是十分有利的。
以上是运用归纳策略和探究策略的特点,但它们也各有不足之处,运用归纳策略设计的课堂教学,由于教师的作用比较突出,相对地限制了学生的思维,不利于学生创新能力的培养,同时,对学生的合作、交流与评价等能力的培养也是不利的。而运用探究策略设计的课堂教学,探究过程的冗长而比较费时,由于能力的差别,容易导致部分学生不能较好地掌握学习内容。
那么,在进行课堂教学策略的设计时,如何使这一工作更富有成效呢?没有适合于各种情况的惟一优越的教学策略,也就是说,不存在能满足各种教学目标的最好的教学策略。最好地教学策略是在一定情况下达到特定目标的最有效的策略,只有教师对于教学内容的类型、学生的现状、现有的条件等各方面因素都能做到心中有数,才能考虑为达到某个特定目标的“最好”的教学策略。
教学目标
知识目标
1.知道电流的热效应.
2.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用.
能力目标
知道科学研究方法常用的方法等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用方法.
情感目标
通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学,勇于克服困难的信念.
教学建议
教材分析
教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的关系,这样做的好处是体现物理研究问题的方法,在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法,避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.
做好实验是本节课的关键.
教法建议
本节课题主题突出,就是研究电热问题.可以从电流通过导体产生热量入手,可以举例也可以让学生通过实验亲身体验.然后进入定性实验.
对焦耳定律内容的讲解应注意学生对电流平方成正比不易理解,可以通过一些简单的数据帮助他们理解.推导中应注意条件的交代.定律内容清楚后,反过来解决课本中在课前的问题.
教学设计方案
提问:
(1)灯泡发光一段时间后,用手触摸灯泡,有什么感觉?为什么?
(2)电风扇使用一段时间后,用手触摸电动机部分有什么感觉?为什么?
学生回答:发烫.是电流的热效应.
引入新课
(1)演示实验:
1、介绍如图9-7的实验装置,在两个相同的烧瓶中装满煤油,瓶中各装一根电阻丝,甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大,串联起来,通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高,体积膨胀,煤油在玻璃管里会上升,电流产生的热量越多,煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况,就可以比较电流产生的热量.
2、三种情况:
第一次实验:两个电阻串联它们的电流相等,加热的时间相同,甲瓶相对乙瓶中的电阻较大,甲瓶中的煤油上升得高.表明:电阻越大,电流产生的热量越多.
第二次实验:在两玻璃管中的液柱降回来的高度后,调节滑动变阻器,加大电流,重做实验,让通电的时间与前次相同,两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度,第二交煤油上升的高,表明:电流越大,电流产生的热量越多.
第三次实验:如果加长通电的时间,瓶中煤油上升越高,表明:通电时间越长,电流产生的热量越多.
(2)焦耳定律
英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比.跟通电时间成正比,这个规律叫做焦耳定律.
焦耳定律可以用下面的公式
表示:Q=I2Rt
公式中的电流I的单位要用安培(A),电阻R的单位要用欧姆(Ω),通过的时间t的单位要用秒(s)这样,热量Q的单位就是焦耳(J).
例题一根60Ω的电阻丝接在36V的电流上,在5min内共产生多少热量.
解:I=U/R=36V/60Ω=0.6A
Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J
在一定的条件下,根据电功公式和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式如果电流通过导体时,其电能全部转化为内能,而没有同时转化为其他形式的能量,也就是电流所作的功全部用来产生热量.那么,电流产生的热量Q就等于电流做的功W,即Q=W.W=UIt,根据欧姆定律U=IR推导出焦耳定律Q=I2Rt,
(3)总结
在通电电流和通电时间相同的条件下,电阻越大,电流产生的热量越多.
在电阻和通电时间相同的条件下,电流越大,电流产生的热量越多,进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.
在通电电流和电阻相同的条件下,通电时间越长,电流产生的热量越多.
探究活动
【课题】“焦耳定律”的演示
【组织形式】学生分组或教师演示
【活动方式】
1.提出问题
2.实验观察
3.讨论分析
【实验方案示例】
1.实验器材:干电池四节,玻璃棒,若干电阻丝,蜡烛,火柴棒.
2.制作方法
把同一根电阻丝分别绕在玻璃棒的两端,绕线匝数比例为1∶8,两线圈相距5cm左右,然后在这两个线圈上滴上同样多的蜡,使线圈被蜡均匀地包住.点着火柴立即吹灭,靠其余热将两根火柴杆粘在两个线圈上,如图1所示.
图1
3.实验步骤
(1)用两节干电池给玻璃棒上的电阻丝通电,可看到匝数多的线圈(电阻大)上的火柴杆比匝数少的线圈(电阻小)上的火柴杆先掉.这就表明:在电流强度和通电时间相同的情况下,电阻越大,电流产生的热量就越多.
关键词:中考;复习;训练;方法
中图分类号:G633.7
物理与其他科目相比,具有以下特点:
① 知识点多、知识面广。
②物理概念、物理规律需要理解。
③物理实验的方法及操作需要掌握。
④会应用物理知识分析和解决生活、生产实际问题等。
针对物理学科的这些特点,怎样确定复习方向、方法,进行高效复习呢?下面就以下几个方面谈谈我在近几年初三物理复习中的实践和思考,以达到抛砖引玉之目的。
一、 重视基本概念和规律的复习-----紧扣课本,夯实基础
我们知道中考试卷是按《考试说明》来命题的,试卷中易、中、难的试题比例为6:3:1。从近几年的中考题来看,能力的考核与基础知识是紧密联系的,因为基础知识的强化是提高能力的前提,有了扎实的基础知识,才能以不变应万变,。因此我们要把主要精力用于深入理解基本物理概念和规律方面,突破重点,形成有机的知识结构,提高分析解决问题的基本能力。
二、重视科学探究及其过程与方法的复习---专题复习,优化网络
物理知识点间存在着“纵”与“横”的相互联系,某一知识点可能是为另一知识点引桥铺路,而另一知识点又往往是前一知识点的深化与延伸。在第一轮复习掌握基础知识和基本概念的基础上,第二轮复习时应打破章节的限制,完善并梳理初中物理知识结构,找出知识点之间的内在联系,要使前后知识联系起来,系统巩固知识,形成一个由知识点到知识面、最后到知识网络的综合体,使复习具有系统性。
三、重视开放性问题的训练------关注热点及社会
年年中考年年变,但万变不离其“重”,初中物理中的一些主干知识仍然是每年中考的重点,因此我们在第二轮复习中要以《考试说明》中圈定的知识点为着眼点,围绕考点,突出“重点”。
通过对某些特殊知识点的深挖细究,达到对某一类知识或某一专题的融合、深化。例如电学中的滑动变阻器,是“探究欧姆定律”、“测定小灯泡的电阻”、“测定小灯泡的电功率”、“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”等实验中不可缺少的重要仪器。让同学们可以总结滑动变阻器在每个实验中的用途,深化对电学实验的理解。例如所有实验中,滑动变阻器的共同作用是:保护电路;通过改变自身电阻而改变电路中的电流。
而由于每个实验的不同,使滑动变阻器分别具有不同的作用:
探究欧姆定律中电流与电压的关系——为了保证两端的电压不变。
探究欧姆定律中电流与电阻的关系——改变定值电阻两端电压,从而达到多次实验探究规律的作用。
测定小灯泡的电阻——改变小灯泡两端电压,达到多次测试取平均值以减小误差的目的。
测定小灯泡的电功率——改变小灯泡两端的电压,从而比较小灯泡亮度与电功率的关系。
探究影响电磁铁磁性强弱的因素——改变电路中的电流,研究电磁铁磁性强弱与电流的关系,还可以控制电流相等,研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系。
例题:如图所示,灯泡L和电阻R2的阻值分别为R1=10欧姆和R2=5欧姆,滑动变阻器最大阻值为20欧姆,电源电压为6V,求当S1,S2,S都闭合滑片P在a时R1、R2消耗的电功率。
一变:求当S1,S闭合,S2断开,把滑片移到某一位置,使滑动变阻器连入电路的电阻为其最大值的1/4时,灯泡恰能正常发光,求灯泡L的额定功率?
二变:求当S1,S2,S均闭合,滑片移到中点时,电压表和电流表的读数分别是多少,通过灯泡和电阻R2的电流之比是多少?
三变:当S2,S闭合,S1断开,滑片P在b点时,R2消耗的电功率是多少?
四变:当S2,S闭合,S1断开,滑片P从a端滑至b端的过程中,电压表和电流表示数变化的范围分别是多少?
五变:当S1,S闭合,S2断开,滑片P从a端向b端滑动时()
A、电灯L变暗,电压表示数增大B、电灯L变暗,电压表示数减小
C、电灯L变亮,电压表示数增大D、电灯L变亮,电压表示数减小
四、综合考练提高应试能力-----仿真模拟,体验中考
经过前面两个阶段的系统复习,学生不论是知识技能上,还是解题能力上都有一定程度的提高,进行恰当的适应性训练或模拟训练来提高学生的解题速度和正确率是非常必要的,但是要掌握一个度和量。
这一轮复习的时间不长,是演习模拟、查漏补缺的阶段,是整个复习过程中不可缺少的最后一环。这一阶段的复习主要是为增强同学们考试的自信心、熟悉中考的氛围和时间、调整中考前的心态。在这一轮复习期间,可以将第一、第二轮复习中做过的易错题进行归纳、梳理,建立错题档案集,研究学生的错题,寻找学生思维或知识的漏洞,进行有目的性的训练,达到“知彼知己,百战不殆”的目的。
第一就是要选题(在第二轮专题复习时就应该这样做),每年的中考我们都有一条深刻的教训,就是我们的学生在基础方面丢分丢的相当厉害,特别是一些优秀学生,难题他们都做上来了,但是基础的部分丢了。我觉得这是非常遗憾的事情。
第二就是要抓错误题,就像我前面所讲的把学生容易出错的问题总结出来,也可以让学生自己做这方面的事情,准备一个错误记录本,把错误集中起来,叫做积累错误,整理错误,最后达到改正错误的目的,这样错误就变成了资源,考试的时候就可以不重犯错误。
第三就是要教会学生反思,有一位学者总结出一个公式叫“1+100”大于“100+1”,什么意思?就是说同样的题做一百遍不见得有提高,而你把你的每一道题做一个认真的分析,倒是可以提高很大的成绩,所以我觉得,要学生学会反思,就是每一道题做对了,学生是怎样找到切口的,怎样答的?答案怎样形成的?学生要反思;做错了的题更要反思,为什么做错了?为什么切口找不到?是审题问题还是计算问题?
总而言之,我们应当在新的课程理念的指导下,认认真真的对待复习工作,复习方法是多样的,任务是繁重的,需要各个学校初三的老师团结协作、相互分工、步调一致的努力,用集体的智慧排除困难,稳步推进,努力使复习工作取得更大的成效,借此机会,也预祝老师们身体健康,工作愉快,让我们共同努力,在今年的中考中取得优异成绩!
作为科学探究过程,无论是科学家探究物理世界还是学生学习物理知识,都必须运用科学方法与探究对象作用。在物理教学中,科学方法的学习与运用,对于学生知识的学习、能力的发展和情感-态度-价值观的教育,有着不可替代的作用。物理规律的建立过程,可以总结为三种途径:实验归纳,理论分析,提出假说。
1. 实验归纳 实验归纳是直接从实验结果中分析、归纳、概括而总结出物理规律的方法。具体过程是,首先要有丰富的感性认识和经验事实,然后对这些事物进行比较、分析,找出它们所具有的共同本质属性,再用归纳的方法,推知所有这类事物也具有这种本质属性。例如由一个物体,加在其上的外力变化几次,该物体的加速度也正比例的变化几次,推知所有物体的加速度与所受合外力成正比。经典物理学中建立的物理规律常用实验归纳法。这也是中学物理教学中应用最广的方法。例如,欧姆定律、光的折射定律、焦耳定律等,都是实验归纳的结果。
2. 理论分析 理论分析就是利用已有的物理概念和物理规律,通过逻辑推理或数学推导,得出新的物理规律的方法。常见的有理论归纳和理论演绎两种。
(1)理论归纳。理论归纳就是利用已有的物理概念和物理规律,经归纳推理,推导出更普遍的物理规律的思维方法。在物理学发展史中,如能的转化和守恒定律,就是在动能、势能、机械能和机械能守恒定律、热量、焦耳定律等概念和规律建立的基础上归纳总结建立起来的。
(2)理论演绎。理论演绎就是利用较一般的物理规律 , 经逻辑推理或数学推理,推导出特殊的物理规律的思维方法。