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欧姆定律教案样例十一篇

时间:2022-07-04 11:58:38

欧姆定律教案

欧姆定律教案例1

1.理解欧姆定律及其表达式.

2.能初步运用欧姆定律计算有关问题.

能力目标

培养学生应用物理知识分析和解决问题的能力.

情感目标

介绍欧姆的故事,对学生进行热爱科学、献身科学的品格教育.

教学建议

教材分析

本节教学的课型属于习题课,以计算为主.习题训练是欧姆定律的延续和具体化.它有助于学生进一步理解欧姆定律的物理意义,并使学生初步明确理论和实际相结合的重要性.

教法建议

教学过程中要引导学生明确题设条件,正确地选择物理公式,按照要求规范地解题,注意突破从算术法向公式法的过渡这个教学中的难点.特别需强调欧姆定律公式中各物理量的同一性,即同一导体,同一时刻的I、U、R之间的数量关系.得出欧姆定律的公式后,要变形出另外两个变换式,学生应该是运用自如的,需要注意的是,对另外两个公式的物理含义要特别注意向学生解释清楚,尤其是欧姆定律公式.

教学设计方案

引入新课

1.找学生回答第一节实验得到的两个结论.在导体电阻一定的情况下,导体中的电流

跟加在这段导体两端的电压成正比;在加在导体两端电压保持不变的情况下,导体中的电

流跟导体的电阻成反比.

2.有一个电阻,在它两端加上4V电压时,通过电阻的电流为2A,如果将电压变为10V,通过电阻的电流变为多少?为什么?

要求学生答出,通过电阻的电流为5A,因为电阻一定时通过电阻的电流与加在电阻两

端的电压成正比.

3.在一个10的电阻两端加上某一电压U时,通过它的电流为2A,如果把这个电压加在20的电阻两端,电流应为多大?为什么?

要求学生答出,通过20电阻的电流为1A,因为在电压一定时,通过电阻的电流与

电阻大小成反比,我们已经知道了导体中电流跟这段导体两端的电压关系,导体中电流跟这段导体电阻的关系,这两个关系能否用一句话来概括呢?

启发学生讨论回答,教师复述,指出这个结论就叫欧姆定律.

(-)欧姆定律导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.

1.此定律正是第一节两个实验结果的综合,电流、电压、电阻的这种关系首先由德国

物理学家欧姆得出,所以叫做欧姆定,全国公务员共同天地律,它是电学中的一个基本定律.

2.介绍《欧姆坚持不懈的精神》一文.

3.欧姆定律中的电流是通过导体的电流,电压是指加在这段导体两端的电压,电

阻是指这段导体所具有的电阻值.

如果用字母U表示导体两端的电压,用字母R表示导体的电阻,字母I表示导体中的电流,那么欧姆定律能否用一个式子表示呢?

(二)欧姆定律公式

教师强调

(l)公式中的I、U、R必须针对同一段电路.

(2)单位要统一I的单位是安(A)U的单位是伏(V)R的单位是欧()

教师明确本节教学目标

1.理解欧姆定律内容及其表达式

2.能初步运用欧姆定律计算有关电学问题.

3.培养学生应用物理知识分析和解决问题的能力.

4.学习欧姆为科学献身的精神

(三)运用欧姆定律计算有关问题

【例1】一盏白炽电灯,其电阻为807,接在220V的电源上,求通过这盏电灯的电流.

教师启发指导

(1)要求学生读题.

(2)让学生根据题意画出简明电路图,并在图上标明已知量的符号及数值和未知量的

符号.

(3)找学生在黑板上板书电路图.

(4)大家讨论补充,最后的简明电路图如下图

(5)找学生回答根据的公式.

已知V,求I

解根据得

(板书)

巩固练习

练习1有一种指示灯,其电阻为6.3,通过的电流为0.45A时才能正常发光,要使这种指示灯正常发光,应加多大的电压?

练习2用电压表测导体两端的电压是7.2V,用电流表测通过导体的电流为0.4A,求这段导体的电阻,

通过练习2引导学生总结出测电阻的方法.由于用电流表测电流,用电压表测电压,

利用欧姆定律就可以求出电阻大小.所以欧姆定律为我们提供了一种则定电阻的方法这种

方法,叫伏安法.

【例2】并联在电源上的红、绿两盏电灯,它们两端的电压都是220V,电阻分别为

1210、484.

求通过各灯的电流.

教师启发引导

(1)学生读题后根据题意画出电路图.

(2)I、U、R必须对应同一段电路,电路中有两个电阻时,要给“同一段电路”的I、U、R加上“同一脚标”,如本题中的红灯用来表示,绿灯用来表示.

(3)找一位学生在黑板上画出简明电路图.

(4)大家讨论补充,最后的简明电路图如下

学生答出根据的公式引导学生答出

通过红灯的电流为

通过绿灯的电流为

解题步骤

已知求.

解根据得

通过红灯的电流为

通过绿灯的电流为

答通过红灯和绿灯的电流分别为0.18A和0.45A.

板书设计

2.欧姆定律

一、欧姆定律

导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.

二、欧姆定律表达式

三、欧姆定律计算

1.已知V,求I

解根据得

答通过这盏电灯的电流是0.27A

2.已知求.

解根据得

通过的电流为

通过的电流为

答通过红灯的电流是0.18A,通过绿灯的电流是0.45A

探究活动

【课题】欧姆定律的发现过程

【组织形式】个人和学习小组

【活动方式】

欧姆定律教案例2

1、知道电动势的定义.

2、理解闭合电路欧姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意义,并能熟练地用来解决有关的电路问题.

3、知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和.

4、理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,知道这种关系的公式表达和图线表达,并能用来分析、计算有关问题.

5、理解闭合电路的功率表达式.

6、理解闭合电路中能量转化的情况.

(二)能力目标

1、培养学生分析解决问题能力,会用闭合电路欧姆定律分析外电压随外电阻变化的规律

2、理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,知道这种关系的公式表达和图线表达,并能用来分析、计算有关问题.

3、通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律,培养学生用多种方式分析问题能力.

(三)情感目标

1、通过外电阻改变引起电流、电压的变化,树立学生普遍联系观点

2、通过分析外电压变化原因,了解内因与外因关系

3、通过对闭合电路的分析计算,培养学生能量守恒思想

4、知道用能量的观点说明电动势的意义

教学建议

1、电源电动势的概念在高中是个难点,是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础,在处理电动势的概念时,可以根据教材,采用不同的讲法.从理论上分析电源中非静电力做功从电源的负极将正电荷运送到正极,克服电场力做功,非静电力搬运电荷在两极之间产生电势差的大小,反映了电源做功的本领,由此引出电动势的概念;也可以按本书采取讨论闭合电路中电势升降的方法,给出电动势等于内、外电路上电势降落之和的结论.教学中不要求论证这个结论.教材中给出一个比喻(儿童滑梯),帮助学生接受这个结论.

需要强调的是电源的电动势反映的电源做功的能力,它与外电路无关,是由电源本生的特性决定的.

电动势是标量,没有方向,这要给学生说明,如果学生程度较好,可以向学生说明,做为电源,由正负极之分,在电源内部,电流从负极流向正极,为了说明问题方便,也给电动势一个方向,人们规定电源电动势的方向为内电路的电流方向,即从负极指向正极.

2、路端电压与电流(或外电阻)的关系,是一个难点.希望作好演示实验,使学生有明确的感性认识,然后用公式加以解释.路端电压与电流的关系图线,可以直观地表示出路端电压与电流的关系,务必使学生熟悉这个图线.

学生应该知道,断路时的路端电压等于电源的电动势.因此,用电压表测出断路时的路端电压就可以得到电源的电动势.在考虑电压表的内阻时,希望通过第五节的“思考与讨论”,让学生自己解决这个问题.

3、最后讲述闭合电路中的功率,得出公式,.要从能量转化的观点说明,公式左方的表示单位时间内电源提供的电能.理解了这一点,就容易理解上式的意义:电源提供的电能,一部分消耗在内阻上,其余部分输出到外电路中.

教学设计方案

闭合电路的欧姆定律

一、教学目标

1、在物理知识方面的要求:

(1)巩固产生恒定电流的条件;

(2)知道电动势是表征电源特性的物理量,它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.

(3)明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和.

(4)掌握闭合电路的欧姆定律,理解各物理量及公式的物理意义

(5)掌握路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律.

2、在物理方法上的要求:

(1)通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学,使学生学会运用实验探索物理规律的方法.

(2)从能量和能量转化的角度理解电动势的物理意义.

(3)通过对路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律的讨论培养学生的推理能力.

(4)通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律,培养学生用多种方式分析

二、重点、难点分析

1、重点:

(1)电动势是表示电源特性的物理量

(2)闭合电路欧姆定律的内容;

(3)应用定律讨论路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律.

2、难点:

(1)闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和.

(2)短路、断路特征

(3)应用闭合电路欧姆定律讨论电路中的路端电压、电流强度随外电阻变化的关系

三、教学过程设计

引入新课:

教师:同学们都知道,电荷的定向移动形成电流.那么,导体中形成电流的条件是什么呢?(学生答:导体两端有电势差.)

演示:将小灯泡接在充满电的电容器两端,会看到什么现象?(小灯泡闪亮一下就熄灭.)为什么会出现这种现象呢?

分析:当电容器充完电后,其上下两极板分别带上正负电荷,如图1所示,两板间形成电势差.当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后,电子就在电场力的作用下通过导线产生定向移动而形成电流,但这是一瞬间的电流.因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少,两极板间电势差也逐渐减少为零,所以电流减小为零,因此只有电场力的作用是不能形成持续电流的.

教师:为了形成持续的电源,必须有一种本质上完全不同于静电性的力,能够不断地分离正负电荷来补充两极板上减少的电荷.这才能使两极板保持恒定的电势差,从而在导线中维持恒定的电流,能够提供这种非静电力的装置叫电源.电源在维持恒定电流时,电源中的非静电力将不断做功,从而把已经流到低电势处的正电荷不断地送回到高电势处.使它的电势能增加.

板书:1、电源:电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置.它并不创造能量,也不创造电荷.例如:干电池是把化学能转化为电能,发电机是把机械能、核能等转化为电能的装置.

教师:电源能够不断地把其他形式的能量转变为电能,并且能够提供恒定的电压,那么不同的电源,两极间的电压相同吗?展示各种干电池(1号、2号、5号、7号),请几个同学观察电池上面写的规格,发现尽管电池的型号不同,但是都标有“1.5V”字样.我们把示教电压表直接接在干电池的两端进行测量,发现结果确实是1.5V.讲台上还摆放有手摇发电机、蓄电池、纽扣电池,它们两端的电压是否也是1.5V呢?(学生回答:不是)那么如何知道它们两端的电压呢?(学生:用电压表直接测量)·

结论:电源两极间的电压完全由电源本身的性质(如材料、工作方式等)决定,同种电池用电压表测量其两极间的电压是相同的,不同种类的电池用电压表测量其两极间的电压是不同的.为了表示电源本身的这种特性,物理学中引入了电动势的概念.

板书:2、电源电动势

教师:从上面的演示和分析可知,电源的电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压.

板书:电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时其两极间的电压.

例如,各种型号的干电池的电动势都是1.5V.那么把一节1号电池接入电路中,它两极间的电压是否还是1.5V呢?用示教板演示

,电路如图所示,结论:开关闭合前,电压表示数是1.5V,开关闭合后,电压表示数变为1.4V.实验表明,电路中有了电流后,电源两极间的电压减少了.

教师:上面的实验中,开关闭合后,电源两极间的电压降为1.4V,那么减少的电压哪去了呢?用投影仪展示实验电路,介绍闭合电路可分为内、外电路两部分,电源内部的叫内电路,电源外部的叫外电路.接在电源外电路两端的电压表测得的电压叫外电压.在电源内部电极附近的探针A、B上连接的电压表测得的电压叫内电压.我们现在就通过实验来研究闭合电路中电动势和内、外电压之间的关系.

板书:3、内电压和外电压

教师:向学生介绍实验装置及电路连接方法,重点说明内电压的测量.实验中接通电键,移动滑动变阻器的滑动头使其阻值减小,由两个电压表读出若干组内、外电压和的值.再断开电键,由电压表测出电动势.分析实验结果可以发现什么规律呢?

学生:在误差许可的范围内,内、外电压之和等于电源电动势.

板书:在闭合电路中,电源的电动势等于内、外电压之和,即.

下面我们来分析在整个电路中电压、电流、电阻之间的关系.

教师:我们来做一个实验,电路图如图所示

观察电键S先后接通1和2时小灯泡的亮度.

结论:把开关拨到2后,发现小灯泡的亮度比刚才接3V的电源时还稍暗些.怎么解释这个实验现象呢?这就要用到我们将要学习的内容——闭合电路的欧姆定律.

板书:闭合电路的欧姆定律

教师:在图1所示电路图中,设电流为,根据欧姆定律,,,那么,电流强度,这就是闭合电路的欧姆定律.

板书:4、闭合电路的欧姆定律的内容:闭合电路中的电流强度和电源电动势成正比,和电路的内外电阻之和成反比.表达式为.

同学们从这个表达式可以看出,在电源恒定时,电路中的电流强度随电路的外电阻变化而变化;当外电路中的电阻是定值电阻时,电路中的电流强度和电源有关.

教师:同学们能否用闭合电路的欧姆定律来解释上一个实验现象呢?

学生:9V的电源如果内电阻很大,由闭合电路的欧姆定律可知,用它做电源,电路中的电流I可能较小;而电动势3V的电源内阻如果很小,电路中的电流可能比大,用这两个电源分别给相同的小灯泡供电,灯泡的亮度取决于,那么就出现了刚才的实验现象了.

教师:很好.一般电源的电动势和内电阻在短时间内可以认为是不变的.那么外电阻的变化,就会引起电路中电流的变化,继而引起路端电压、输出功率、电源效率等的变化.

几个重要推论

(1)路端电压随外电阻变化的规律

板书:5几个重要推论

(l)路端电压随外电阻变化的规律演示实验,图3所示电路,

4节1号电池和1个10Ω的定值电阻串联组成电源(因为通常电源内阻很小,的变化也很小,现象不明显)移动滑动变阻器的滑动片,观察电流表和电压表的示数是如何随变化?

教师:从实验出发,随着电阻的增大,电流逐渐减小,路端电压逐渐增大.大家能用闭合电路的欧姆定律来解释这个实验现象吗?

学生:因为变大,闭合电路的总电阻增大,根据闭合电路的欧姆定律,,电路中的总电流减小,又因为,则路端电压增大.

教师:正确.我们得出结论,路端电压随外电阻增大而增大,随外电阻减小而减小.一般认为电动势和内电阻在短时间内是不变的,初中我们认为电路两端电压是不变的,应该是有条件的,当无穷大时,0,外电路可视为断路,0,根据,则,即当外电路断开时,用电压表直接测量电源两极电压,数值等于电源的电动势;当减小为0时,电路可视为短路,为短路电流,路端电压.

板书5:路端电压随外电阻增大而增大,随外电阻减小而减小.断路时,∞,0,;短路时,,.

电路的路端电压与电流的关系可以用图像表示如下

(2)电源的输出功率随外电阻变化的规律.

教师:在纯电阻电路中,当用一个固定的电源(设、r是定值)向变化的外电阻供电时,输出的功率,

又因为,

所以,

当时,电源有最大的输出功率.我们可以画出输出功率随外电阻变化的图线,如图所示.

板书6:在纯电阻电路中,当用一个固定的电源(即、是定值)向变化的外电阻供电时,输出的功率有最大值.

教师:当输出功率最大时,电源的效率是否也最大呢?

板书7:电源的效率随外电阻变化的规律

教师:在电路中电源的总功率为,输出的功率为,内电路损耗的功率为,则电源的效率为,当变大,也变大.而当时,即输出功率最大时,电源的效率=50%.

板书8:电源的效率随外电阻的增大而增大.

四、讲解例题

五、总结

探究活动

1、调查各种不同电源的性能特点。

(包括电动势、内阻、能量转化情况、工作原理、可否充电)

2、考察目前对废旧电池的回收情况。

(1)化学电池的工作原理;

(2)废旧电池对环境的污染主要表现在哪些方面;

(3)当前社会对废旧电池的重视程度;

欧姆定律教案例3

(2)理解欧姆定律,记住欧姆定律的公式,并能利用欧姆定律进行简单的计算。

(3)能根据串联电路中电压及电流的规律,利用欧姆定律得到串联电路中电阻的规律。

2、过程和方法

(1)通过根据实验探究得到欧姆定律,培养学生的分析和概括能力。

(2)通过利用欧姆定律的计算,学会解电学计算题的一般方法,培养学生逻辑思维能力。

(3)通过欧姆定律的应用,使学生学会由旧知识向新问题的转化,培养学生应用知识解决问题的能力。

3、情感、态度与价值观

通过了解科学家发明和发现的过程,学习科学家探求真理的伟大精神和科学态度,激发学生努力学习的积极性和勇于为科学献身的热情。

4、教学重点:欧姆定律及其应用。

教学难点:正确理解欧姆定律。

欧姆定律教案例4

中图分类号:G633.7 文献标志码:A 文章编号:1008-3561(2015)09-0056-01

一、在实验探究中让学生学习欧姆定律

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

通过对物理教学内容的分析、思维方法、能力训练的具体研究,对教学内容进行归纳总结,可以使初中物理教师掌握欧姆定律的基本理论方法,更好地驾驶物理教材,提高物理教学质量,把重点真正落实在教学过程中,帮助学生提高实验操作能力、归纳概括能力、演绎推理能力、逻辑推理能力、抽象思维能力及灵活运用知识解决问题的能力,让学生学会控制变量法研究多个变量的问题,学会用等效法分析复杂电路。因此,教师要注重培养学生实事求是的科学态度,从而有效培养学生的物理素质。

欧姆定律教案例5

这种教学法是教师将欧姆定律的探究过程在课前以边讲边操作的方式制作成录像,然后在上课时直接播放给学生看.教师在上课时不需要做任何讲解,一直等到实验数据分析、归纳得出欧姆定律以后再进行课堂训练,以帮助学生理解欧姆定律的意义,学会用欧姆定律进行简单的计算.

第二种,学生浏览课件

这种方法是教师将教学内容制作成幻灯片,如实验题目、实验方法、实验电路图、电路连接注意点、用实物连接电路、通过滑动变阻器的调节对电压与电阻进行控制、实验数据表格及数据阅读分析、欧姆定律的文字描述、公式、单位等等.在课堂上,教师边讲解边放幻灯片,学生则合着老师的讲解进行观察、思考、分析、归纳与记忆.在欧姆定律得出以后,同样进行课堂训练,以巩固知识,加深理解.

第三种,学生实验探究

这种方法是教师上课时先通过演示实验启发学生发现问题、提出猜想与假设,然后再引导学生思考实验研究方法,帮助学生讨论、设计与制订实验计划、分组进行实验探究,记录、分析、归纳实验结论,再在此基础上对实验误差进行评估与交流等等.具体过程如下:

第一步,教师在演示电路板上用导线将干电池组、开关、小灯泡连接成一简单的电路,闭合开关小灯泡发光后,启发学生思考讨论,要想改变小灯泡的亮度可怎么做?有几种方法?当学生讨论回答出改变电池节数和用滑动变阻器串联移动滑片两种方法时,再引导学生明确灯泡亮度的变化是由于灯泡电压的变化使得通过灯泡的电流发生了变化,从而启发学生提出通过灯泡的电流与电压有关的猜想与假设.

第二步,移去变阻器,在上述简单电路中并联接入另一只不同规格的灯泡,闭合开关,引导学生观察两灯泡亮度的不同,思考讨论灯泡并联电压相同,两灯泡电阻的不同使得通过灯泡的电流不同,从而引起灯泡亮度不同,在此基础上启发学生提出通过灯泡的电流与电阻有关的猜想与假设.

第三步,当学生得出电流与电压和电阻有关的猜想后,教师引导学生讨论实验探究方法、规划实验方案、设计实验电路图、画出实验记录表格.

第四步,分组进行探究与实验、记录实验数据、分析讨论与归纳实验结论,引导学生在坐标纸上将研究电流与电压关系的实验数据用描点的方法作图,验证电流与电压的正比关系.

第五步,在实验结论得出后,介绍欧姆定律及其公式表达形式,讨论各物理量单位的使用,对各小组实验进行评估,分析误差和错误产生的原因.

第六步,讨论欧姆定律变换公式及其物理意义,利用欧姆定律及变换公式进行简单的计算.

以上三种教学方案中,第一种方案是老师在课前要进行实验操作录像并作配音讲解;第二种方案是老师只要从网上下载课件并稍作修改即可;第三种方案是老师在课前要准备演示及分组实验器材.第一种和第二种教学方案中,学生在课堂上主要是在老师放录像和课件时认真地听讲、观察、思考和记忆,这是一种接受式学习方式.而第三种教学方案中,学生在老师的引导下自主发现并提出问题、进行猜想与假设,自行制订实验规划、设计实验电路图,小组合作实验探究,师生共同讨论、归纳建构物理知识,这是一种以生为本的体验式的学习方式.前两种与后一种在落实课程目标和促进学生发展等方面有着明显的差别.我们可以从《欧姆定律》这节课的教学目标进行分析:

教育部2011年新版义务教育物理课程标准将欧姆定律的实验探究由原来的教师演示实验改成了学生必做的实验.根据新课标,《欧姆定律》一课的教学目标大致有以下几个方面:

1.知识与技能目标:

(1)理解欧姆定律及其变换公式的物理意义,能初步运用欧姆定律计算有关问题.

(2)学会同时使用电流表和电压表测量一段导体两端的电压和其中的电流.

(3) 进一步体会用图像法研究物理问题的优越性.

2.过程与方法目标

(1)通过实验探究电流、电压、电阻的关系,会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压.

(2) 提高学生依据实验事实,分析、探索、归纳问题的能力,知道通过实验总结物理规律的研究方法.

3. 情感态度与价值观目标

介绍欧姆的故事,增进学生热爱科学、追求科学、献身科学的学习热情.重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识,注意学生科学世界观的形成.

教师如果采用前两种多媒体教学方案替代第三种学生实验探究教学方案,就会改变多媒体教学辅地位,违背教学规律,弱化教学效果.

首先,不恰当地使用多媒体教学手段,会抑制学生的学习兴趣,难以调动学生主体的积极性,从而影响教学效果.

夸美纽斯说过:“兴趣是创造一个乐观与光明的教学环境的主要途径之一.”兴趣作为诱发学生学习动机的重要因素,在物理教学中主要是靠教师引导学生观察物理现象、动手做各种实验来激发学生学习兴趣的.虽然第一、第二种教学方案中的光、声、像等信息作用于学生感官,以直觉形象也能激发学生浓厚的学习兴趣,但由于是人为的录制、合成的,学生没有身临其境、亲自动手,就很难体会到电压、电阻对电流的影响.即使通过多媒体教学展示了实验过程,一部分学生会认为这是由老师设计制作好的,缺乏可信性.因此,当老师向学生介绍欧姆的故事时,学生就难以体会到科学家探索知识的艰苦与辛劳、成功与快乐,学生的科学世界观就难以形成.

我们都有这样的体会:电脑电视上歌舞银屏再精彩,也还抵不住到剧院看现场演出,哪怕是一般的演出也会让人感到很兴奋.这是什么原因?这就是人们普遍具有的一种强烈的“参与”意识.卡拉OK的流行不就是人们这种参与意识的外在体现吗?因此用录像投影来代替做实验,往往会抑制学生具有的人类天性――“参与”意识,甚至会让学生对科学知识的形成产生怀疑,学习兴趣就此会大打折扣,主体的积极性很难被调动起来,从而影响教学效果.

其次,不恰当地运用多媒体教学手段取代相关的实验,会违背学生的认知规律.

物理学家牛顿认为:“科学研究离不开实验,应在实验的基础上,运用归纳的方法总结规律,进而建立起理论.”这也是哲学中由实践到理论、由感性认识到理性认识过渡的普遍规律.现行中学物理教材也正是遵循这一规律而编写的.然而在教学中,如果违背学生的认知规律,不恰当地用多媒体教学手段去取代实验,必然会导致事与愿违的结果.实践证明:实验是学生认识过程的起点,通过实验有助于学生将感性认识上升到理性认识的高度,同时还可以使学生在反复的实践中加深对所学知识的理解.第一、第二种教学方案虽然通过多媒体教学方式也能反映实验过程,但这个过程不是学生自己动手做的,缺乏实践体验,因此就没有感性认识,电流与电压、电阻之间关系的结论就不能由学生自主建构.

欧姆定律教案例6

关键词:物理选修3-1;焦耳定律;欧姆定律;纯电阻电路

人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1课本对焦耳定律的引入过程如下:

电流通过白炽灯、电炉等电热元件做功时,电能全部转化为导体的内能,电流在这段电路中做的功W等于这段电路发出的热量Q,即

Q=W=UIt

由欧姆定律

U=IR

代入上式后可得热量Q的表达式

Q=I2Rt

即电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比,这个关系最初是焦耳用实验直接得到的,我们把它叫做焦耳定律。

这里用公式推导的方式得出了焦耳定律的公式和内容,笔者认为不太恰当,理由如下:

第一,焦耳定律是焦耳通过大量实验总结出来的规律,科学实验是自然规律最直接的反映,科学理论正确与否必须接受实验的检验,正如课本上所说焦耳定律是焦耳用实验直接得到的,焦耳定律本身就是一个实验规律,这是焦耳通过大量实验总结得到并经过无数次实验验证了的实验结论,我们不应该淡化科学实验在焦耳定律建立过程中所起的巨大作用,公式推导的方式掩盖了焦耳定律的真实面目。

第二,这里Q=W应用了能量转化与守恒定律来推导焦耳定律,而实际情况是焦耳本人是在得出焦耳定律后,又进行了长期的、大量的、精确的科学实验,在大量实验事实面前焦耳提出了能量转化和守恒定律.并且电流通过导体时所做的电功和导体发出的电热相等是焦耳得出能量转化与守恒定律的重要实验基础.由此看来,用能量转化和守恒定律来推导焦耳定律是不符合科学发展的实际历程的。

第三,上述推导过程用到了欧姆定律,欧姆定律的表达式应该为[I=UR],不应该用U=IR,另外,欧姆定律是只能在纯电阻电路中才适用的规律,用欧姆定律来推导焦耳定律会使学生认为焦耳定律也只适用于纯电阻电路,对电动机等非纯电阻元件求电热不适用的错误认识.学生一旦建立这样的错误认识再来纠正是比较困难的.

基于以上考虑,笔者认为引入焦耳定律的过程可以做一些调整.建议设计“电流通过电学元件时产生的电热与谁有关?”的探究实验(或者介绍焦耳所做的实验).通过探究实验得出Q=I2Rt,即焦耳定律.然后结合能量转化与守恒定律在纯电阻电路中电流做功全部转化为电热W=Q,即UIt=I2Rt,可以得到[I=UR]。由此可见欧姆定律是能量转化与守恒定律在纯电阻电路中的具体反映和内在要求.

这样设计的好处是还原了人们认识自然规律的实际历程,体现出了科学实验在科学理论建立过程中的巨大作用,使人们认识到焦耳定律是一条实验规律,物理学科是一门实验科学,能真实反映自然规律.通过探究实验的设计我们可以引导学生像科W家那样设计实验方案,探究、总结得出规律,使学生在实验中体会科学实验对自然科学的重要意义,也能使学生获得科学研究的方法.

欧姆定律教案例7

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2015)6-0073-6

1 教学内容分析

(1)教材分析:“人教版”高中物理(选修3-1)第二章《恒定电流》中的第3节《欧姆定律》,教材首先回顾了初中学过的电阻的定义式及欧姆定律,然后重点阐述了导体的伏安特性,并分别描绘了小灯泡、半导体二极管的伏安特性曲线,对比了它们的导电性能。

(2)《课程标准》要求:①观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路中的作用;②分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I-U特性曲线,对比它们导电性能的特点。

2 教学对象分析

(1)学生在初中已经学习过的电阻的测量、电压的调节等电路的相关基础知识,为本节实验方案设计打下了基础;

(2)初中已经学习过的欧姆定律基础知识,为欧姆定律的深化理解起了铺垫作用;

(3)学生具备了一定的探究能力、逻辑思维能力和归纳演绎能力。

3 教学目标

3.1 知识与技能

(1)了解线性元件及其特点;

(2)理解欧姆定律及其适用条件;

(3)了解非线性元件及其特点。

3.2 过程与方法

(1)通过亲历“导体伏安特性曲线”描绘的全过程,进一步熟知科学探究的各环节;

(2)通过描绘导体伏安特性曲线,体会图线法在物理学中的作用;

(3)初步掌握传感器、DIS(数字化信息系统)的操作和使用方法。

3.3 情感态度与价值观

(1)通过使用传感器和DIS(数字化信息系统),增强数字化、信息化科学意识;

(2)通过与同学的讨论、交流、合作,提高学生主动与他人合作的意识;

(3)通过多媒体教学网络广播系统共享实验结果,享受分享和成功带来的喜悦、提高学生合作共享意识。

4 教学重点

(1)线性元件与欧姆定律

(2)线性伏安特性曲线的理解与应用

5 教学难点

(1)实验方案的设计与电路连接、DIS(数字化信息系统)的使用;

(2)非线性伏安特性曲线的理解与应用。

6 教学策略设计

6.1 《课程标准》要求

(1)观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路中的作用;

(2)分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I-U特性曲线,对比它们导电性能的特点。

这是采用传统的教学手段一课时不可能实现的教学目标!而采用传感器和DIS(数字化信息系统)获取导体的伏安特性曲线,利用现代化信息技术,不仅大大提高了课堂教学效率,而且增强了学生数字化、信息化科学意识。

6.2 本节课设计了四个探究环节

(1)探究环节一:描绘金属导体(合金丝绕成的5 Ω、10 Ω电阻)伏安特性曲线

该环节包括实验设计、电路连接、数据收集、数据的图线法处理,得出金属导体的伏安特性曲线是“过原点的直线”的实验结论。其中,包含了科学探究的“提出问题、设计实验、数据收集、分析论证、结论评估”诸多环节,使学生进一步熟知科学探究的各环节。

(2)探究环节二:线性元件与欧姆定律

(3)探究环节三:描绘小灯泡(二极管)的伏安特性曲线

(4)探究环节四:非线性元件与非线性伏安特性曲线的理解与应用

其中,环节一、三均采用两组差异化的实验器材――合金丝绕成的5 Ω与10 Ω电阻,小灯泡与二极管。这样设计,既提高了实验效率,又使实验具有了普遍性。而通过寻找两组不同曲线的异同,又能自然总结出线性元件、非线性元件的概念和特点。

6.3 本节课采用小组合作形式

使学生通过与同学的讨论、交流、合作,提高学生主动与他人合作的意识;通过多媒体教学网络广播系统共享实验结果,享受分享和成功带来的喜悦,提高学生合作共享意识。

7 教学设备

25组描绘导体伏安特性曲线器材、“友高”数字化实验系统、多媒体教学网络广播系统、多媒体课件展示、实物投影仪、半波全波整流、滤波线路板。

8 教学过程

引入新课

【教师】

实物投影:整流、滤波线路板,介绍元件、功能。

引入课题:该线路板为何能实现如此神奇的功能呢?那就要求设计者对各元件的性能非常了解,而导体的伏安特性就是其中一项重要的性能。

【学生】

观察、思索、好奇、兴奋。

【设计说明】

激发学生研究导体伏安特性的兴趣。

新课教学

探究环节一:描绘金属导体伏安特性曲线

(一)提出问题

【教师】

(1)今天我们就首先探究金属导体(合金丝绕成的5 Ω、10 Ω电阻)的伏安特性。

(2)划分四个研究小组,每组六台电脑。

【学生】

熟悉小组成员,选出小组长。

【设计说明】

小组合作。

(二)设计实验

(1)方案设计

【教师】

导体的伏安特性曲线――用横轴表示电压U,纵轴表示电流I,画出的I-U图线叫做导体的伏安特性曲线。

注意解决三个问题:

①如何测量导体的电流、电压?

②如何改变导体的电流、电压?

③怎样描绘导体的伏安特性曲线?

【学生】

分组讨论:

①达到实验目的所需的实验器材;

②画出实验电路图、概述实验方案。

【设计说明】

①提高学生的实验设计能力;

②利用学生在初中已经学习过的电阻的测量、电压的调节等电路的相关基础知识。

(2)方案论证

【学生】

小组长说明实验器材。

【教师】

展示实验器材实物图(图1)。

【学生】

小组长投影实验电路、简述实验方案。

【教师】

展示实验电路(图2)。

(3)方案改进

【教师】

在数字化时代,我们利用电压传感器、电流传感器替代电压表、电流表,利用“友高”数字化实验系统替代手工记录和坐标纸来完成此实验探究(图3)。

【学生】

阅读《描绘导体伏安特性曲线》操作指南。

【设计说明】

采用传感器和DIS,提高效率,完成传统实验器材不可能完成的任务。

(三)数据收集

(1)分组实验

【学生】

分组实验:1、2组10 Ω电阻;3、4组5 Ω电阻,同组成员相互协作。

【教师】

①指导学生打开软件、实验模板、传感器调零,按操作指南要求收集数据、保存实验,暂不关闭等待分享实验数据(图4)。

②巡回指导。

④利用多媒体网络广播系统了解各组实验进度情况。

(2)成果分享

【教师】

通过广播系统向全体同学展示4个小组的实验结果。

【学生】

观察、对比。

【设计说明】

采用两组差异化的实验器材,既提高了实验效率,又使实验具有了普遍性。而通过寻找两组不同图线的异同,又能自然总结出线性元件的概念。

(四)结论评估

【教师】

请分析两图线的异同。

【学生】

(1)两图线均为过原点的直线――线性元件。

(2)两图线的斜率不同――电阻值不相等。

探究环节二:线性元件与欧姆定律

(一)线性元件

【教师】

(1)金属导体的伏安特性曲线是通过坐标原点的直线,具有这种伏安特性的元件称为线性元件。

那么,线性元件有什么特点呢?

【学生】

观察、思考后回答。

(2)通过同一线性元件的电流强度与加在导体两端的电压成正比。

【教师】

展示两个电阻的伏安特性曲线(图5)。

【学生】

观察、思考后回答。

(3)电压一定时,通过导体的电流强度与导体本身的电阻成反比。

【教师】

线性元件这两大特点你联想到哪条规律?

【学生】

齐答:欧姆定律。

【设计说明】

线性元件与欧姆定律两知识点自然衔接。

(二)欧姆定律

【教师】

内容:通过导体的电流强度跟加在导体两端的电压成正比,跟导体本身的电阻成反比。

适用范围线性元件金属导体电解液纯电阻电路

【学生】

回顾、归纳。

【教师】

情感教育:介绍欧姆及其实验装置(图6),阐述原创性实验的开拓性及对科学发展的重大影响!

【学生】

好奇、兴奋。

探究环节三:描绘二极管小灯泡伏安特性曲线

(一)提出问题

【教师】

下面我们分四小组、两大组分别描绘二极管和小灯泡的伏安特性曲线。

【学生】

更换器材、连接电路(图7)。

(二)数据收集

(1)分组实验

【学生】

分组实验:1、2组二极管;3、4组小灯泡,同组成员相互协作。

【教师】

①指导学生打开软件、实验模板、传感器调零,按操作指南要求收集数据、保存实验,暂不关闭等待分享实验数据。

②巡回指导。

③利用多媒体网络广播系统了解各组实验进度情况。

(2)成果分享

【教师】

通过广播系统向全体同学展示4个小组实验结果。

【学生】

观察、对比。

【设计说明】

采用两组差异化的实验器材,提高了实验效率,而通过寻找两组不同图线的异同,又能自然总结出非线性元件的概念。

(三)结论评估

【教师】

请分析两图线的异同(图8)。

【学生】

(1)两图线均为曲线――二极管为非线性元件。

(2)两图线的弯曲方向不同――二极管的电阻随电压升高而减小;钨丝的电阻随电压升高而增大。

(四)知识点辨析

【教师】

钨丝(小灯泡灯丝)属于金属导体,但其伏安特性曲线为何呈现曲线?(图9)

【学生】

因为灯丝温度变化范围过大。

【教师】

动画:手工绘制钨丝伏安特性曲线。

可以看出:曲线起始端温度变化很小,呈现线性。

探究环节四:非线性元件

(一)非线性元件的概念

【教师】

(1)气态导体和二极管的伏安特性曲线不是直线,这种元件称为非线性元件。

(2)对非线性元件,欧姆定律不适用。

(3)非线性元件的电阻除了由材料本身决定外,还与加在其两端的电压有关。

【学生】

观察、思考。

【设计说明】

实验与知识点自然衔接。

(二)非线性伏安曲线的理解与应用

(1)跟踪练习――非线性伏安曲线的理解

【教师】

①小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图10所示,P为图线上一点,PN为图线在P点的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法中正确的是( )

(2)拓展练习――非线性伏安曲线的应用

【教师】

②一小灯泡的伏安特性曲线如图11所示,将该灯泡与一个R=6 Ω的定值电阻串联,接入输出电压U=3 V的恒压电源,如图12所示,试求通过小灯泡的电流强度。

【学生】

解析:在小灯泡的伏安特性曲线中做出U=3-6I 的图线(图13)。

从两图线的交点求出通过小灯泡的电流强度为I = 0.22 A。

【设计说明】

拓展学生解题思路,增强学生图线法解决问题的意识!

课堂小结

【教师】

引导学生回顾、归纳总结。

知识小结:线性元件、欧姆定律、非线性元件。

方法小结:实验探究、图线法、数字化。

【设计说明】

比知识更重要的是方法!

作业布置

【教师】

(1)课本P48页2、3、4题。

(2)请你设计一套描绘二极管完整伏安特性曲线(含正、反向电压)的方案。

(3)网上查阅欧姆定律的发现历程。

【设计说明】

三道作业分别对应“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维目标。

欧姆定律教案例8

关键词:欧姆定律;教学设计;传感器;DIS 线性元件;非线性元件;伏安特性;屏幕广播

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2015)6-0073-6

1 教学内容分析

(1)教材分析:“人教版”高中物理(选修3-1)第二章《恒定电流》中的第3节《欧姆定律》,教材首先回顾了初中学过的电阻的定义式及欧姆定律,然后重点阐述了导体的伏安特性,并分别描绘了小灯泡、半导体二极管的伏安特性曲线,对比了它们的导电性能。

(2)《课程标准》要求:①观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路中的作用;②分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I-U特性曲线,对比它们导电性能的特点。

2 教学对象分析

(1)学生在初中已经学习过的电阻的测量、电压的调节等电路的相关基础知识,为本节实验方案设计打下了基础;

(2)初中已经学习过的欧姆定律基础知识,为欧姆定律的深化理解起了铺垫作用;

(3)学生具备了一定的探究能力、逻辑思维能力和归纳演绎能力。

3 教学目标

3.1 知识与技能

(1)了解线性元件及其特点;

(2)理解欧姆定律及其适用条件;

(3)了解非线性元件及其特点。

3.2 过程与方法

(1)通过亲历“导体伏安特性曲线”描绘的全过程,进一步熟知科学探究的各环节;

(2)通过描绘导体伏安特性曲线,体会图线法在物理学中的作用;

(3)初步掌握传感器、DIS(数字化信息系统)的操作和使用方法。

3.3 情感态度与价值观

(1)通过使用传感器和DIS(数字化信息系统),增强数字化、信息化科学意识;

(2)通过与同学的讨论、交流、合作,提高学生主动与他人合作的意识;

(3)通过多媒体教学网络广播系统共享实验结果,享受分享和成功带来的喜悦、提高学生合作共享意识。

4 教学重点

(1)线性元件与欧姆定律

(2)线性伏安特性曲线的理解与应用

5 教学难点

(1)实验方案的设计与电路连接、DIS(数字化信息系统)的使用;

(2)非线性伏安特性曲线的理解与应用。

6 教学策略设计

6.1 《课程标准》要求

(1)观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路中的作用;

(2)分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I-U特性曲线,对比它们导电性能的特点。

这是采用传统的教学手段一课时不可能实现的教学目标!而采用传感器和DIS(数字化信息系统)获取导体的伏安特性曲线,利用现代化信息技术,不仅大大提高了课堂教学效率,而且增强了学生数字化、信息化科学意识。

6.2 本节课设计了四个探究环节

(1)探究环节一:描绘金属导体(合金丝绕成的5 Ω、10 Ω电阻)伏安特性曲线

该环节包括实验设计、电路连接、数据收集、数据的图线法处理,得出金属导体的伏安特性曲线是“过原点的直线”的实验结论。其中,包含了科学探究的“提出问题、设计实验、数据收集、分析论证、结论评估”诸多环节,使学生进一步熟知科学探究的各环节。

(2)探究环节二:线性元件与欧姆定律

(3)探究环节三:描绘小灯泡(二极管)的伏安特性曲线

(4)探究环节四:非线性元件与非线性伏安特性曲线的理解与应用

其中,环节一、三均采用两组差异化的实验器材――合金丝绕成的5 Ω与10 Ω电阻,小灯泡与二极管。这样设计,既提高了实验效率,又使实验具有了普遍性。而通过寻找两组不同曲线的异同,又能自然总结出线性元件、非线性元件的概念和特点。

6.3 本节课采用小组合作形式

使学生通过与同学的讨论、交流、合作,提高学生主动与他人合作的意识;通过多媒体教学网络广播系统共享实验结果,享受分享和成功带来的喜悦,提高学生合作共享意识。

7 教学设备

25组描绘导体伏安特性曲线器材、“友高”数字化实验系统、多媒体教学网络广播系统、多媒体课件展示、实物投影仪、半波全波整流、滤波线路板。

8 教学过程

引入新课

【教师】

实物投影:整流、滤波线路板,介绍元件、功能。

引入课题:该线路板为何能实现如此神奇的功能呢?那就要求设计者对各元件的性能非常了解,而导体的伏安特性就是其中一项重要的性能。

【学生】

观察、思索、好奇、兴奋。

【设计说明】

激发学生研究导体伏安特性的兴趣。

新课教学

探究环节一:描绘金属导体伏安特性曲线

(一)提出问题

【教师】

(1)今天我们就首先探究金属导体(合金丝绕成的5 Ω、10 Ω电阻)的伏安特性。

(2)划分四个研究小组,每组六台电脑。

【学生】

熟悉小组成员,选出小组长。

【设计说明】

小组合作。

(二)设计实验

(1)方案设计

【教师】

导体的伏安特性曲线――用横轴表示电压U,纵轴表示电流I,画出的I-U图线叫做导体的伏安特性曲线。

注意解决三个问题:

①如何测量导体的电流、电压?

②如何改变导体的电流、电压?

③怎样描绘导体的伏安特性曲线?

【学生】

分组讨论:

①达到实验目的所需的实验器材;

②画出实验电路图、概述实验方案。

【设计说明】

①提高学生的实验设计能力;

②利用学生在初中已经学习过的电阻的测量、电压的调节等电路的相关基础知识。

(2)方案论证

【学生】

小组长说明实验器材。

【教师】

展示实验器材实物图(图1)。

【学生】

小组长投影实验电路、简述实验方案。

【教师】

展示实验电路(图2)。

(3)方案改进

【教师】

在数字化时代,我们利用电压传感器、电流传感器替代电压表、电流表,利用“友高”数字化实验系统替代手工记录和坐标纸来完成此实验探究(图3)。

【学生】

阅读《描绘导体伏安特性曲线》操作指南。

【设计说明】

采用传感器和DIS,提高效率,完成传统实验器材不可能完成的任务。

(三)数据收集

(1)分组实验

【学生】

分组实验:1、2组10 Ω电阻;3、4组5 Ω电阻,同组成员相互协作。

【教师】

①指导学生打开软件、实验模板、传感器调零,按操作指南要求收集数据、保存实验,暂不关闭等待分享实验数据(图4)。

②巡回指导。

④利用多媒体网络广播系统了解各组实验进度情况。

(2)成果分享

【教师】

通过广播系统向全体同学展示4个小组的实验结果。

【学生】

观察、对比。

【设计说明】

采用两组差异化的实验器材,既提高了实验效率,又使实验具有了普遍性。而通过寻找两组不同图线的异同,又能自然总结出线性元件的概念。

(四)结论评估

【教师】

请分析两图线的异同。

【学生】

(1)两图线均为过原点的直线――线性元件。

(2)两图线的斜率不同――电阻值不相等。

探究环节二:线性元件与欧姆定律

(一)线性元件

【教师】

(1)金属导体的伏安特性曲线是通过坐标原点的直线,具有这种伏安特性的元件称为线性元件。

那么,线性元件有什么特点呢?

【学生】

观察、思考后回答。

(2)通过同一线性元件的电流强度与加在导体两端的电压成正比。

【教师】

展示两个电阻的伏安特性曲线(图5)。

【学生】

观察、思考后回答。

(3)电压一定时,通过导体的电流强度与导体本身的电阻成反比。

【教师】

线性元件这两大特点你联想到哪条规律?

【学生】

齐答:欧姆定律。

【设计说明】

线性元件与欧姆定律两知识点自然衔接。

(二)欧姆定律

【教师】

内容:通过导体的电流强度跟加在导体两端的电压成正比,跟导体本身的电阻成反比。

适用范围线性元件金属导体电解液纯电阻电路

【学生】

回顾、归纳。

【教师】

情感教育:介绍欧姆及其实验装置(图6),阐述原创性实验的开拓性及对科学发展的重大影响!

【学生】

好奇、兴奋。

探究环节三:描绘二极管小灯泡伏安特性曲线

(一)提出问题

【教师】

下面我们分四小组、两大组分别描绘二极管和小灯泡的伏安特性曲线。

【学生】

更换器材、连接电路(图7)。

(二)数据收集

(1)分组实验

【学生】

分组实验:1、2组二极管;3、4组小灯泡,同组成员相互协作。

【教师】

①指导学生打开软件、实验模板、传感器调零,按操作指南要求收集数据、保存实验,暂不关闭等待分享实验数据。

②巡回指导。

③利用多媒体网络广播系统了解各组实验进度情况。

(2)成果分享

【教师】

通过广播系统向全体同学展示4个小组实验结果。

【学生】

观察、对比。

【设计说明】

采用两组差异化的实验器材,提高了实验效率,而通过寻找两组不同图线的异同,又能自然总结出非线性元件的概念。

(三)结论评估

【教师】

请分析两图线的异同(图8)。

【学生】

(1)两图线均为曲线――二极管为非线性元件。

(2)两图线的弯曲方向不同――二极管的电阻随电压升高而减小;钨丝的电阻随电压升高而增大。

(四)知识点辨析

【教师】

钨丝(小灯泡灯丝)属于金属导体,但其伏安特性曲线为何呈现曲线?(图9)

【学生】

因为灯丝温度变化范围过大。

【教师】

动画:手工绘制钨丝伏安特性曲线。

可以看出:曲线起始端温度变化很小,呈现线性。

探究环节四:非线性元件

(一)非线性元件的概念

【教师】

(1)气态导体和二极管的伏安特性曲线不是直线,这种元件称为非线性元件。

(2)对非线性元件,欧姆定律不适用。

(3)非线性元件的电阻除了由材料本身决定外,还与加在其两端的电压有关。

【学生】

观察、思考。

【设计说明】

实验与知识点自然衔接。

(二)非线性伏安曲线的理解与应用

(1)跟踪练习――非线性伏安曲线的理解

【教师】

①小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图10所示,P为图线上一点,PN为图线在P点的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法中正确的是( )

(2)拓展练习――非线性伏安曲线的应用

【教师】

②一小灯泡的伏安特性曲线如图11所示,将该灯泡与一个R=6 Ω的定值电阻串联,接入输出电压U=3 V的恒压电源,如图12所示,试求通过小灯泡的电流强度。

【学生】

解析:在小灯泡的伏安特性曲线中做出U=3-6I 的图线(图13)。

从两图线的交点求出通过小灯泡的电流强度为I = 0.22 A。

【设计说明】

拓展学生解题思路,增强学生图线法解决问题的意识!

课堂小结

【教师】

引导学生回顾、归纳总结。

知识小结:线性元件、欧姆定律、非线性元件。

方法小结:实验探究、图线法、数字化。

【设计说明】

比知识更重要的是方法!

作业布置

【教师】

(1)课本P48页2、3、4题。

(2)请你设计一套描绘二极管完整伏安特性曲线(含正、反向电压)的方案。

(3)网上查阅欧姆定律的发现历程。

【设计说明】

三道作业分别对应“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维目标。

参考文献:

欧姆定律教案例9

自制的多量程欧姆表是根据串联电路的欧姆定律制成。Arduino将电路中电压分配规律,转化为数字信号。通过数字的变化,反推出未知电阻的阻值。我们参照自制多量程欧姆表的电路图(如图1),来解析自制多量程欧姆表的原理。

5V为待测电阻Rx和已知电阻R1之间的总电压,V为电压表测得的阻值。因为串联电路的电流不变,所以根据公式可求得待测电阻的阻值为: 。

可见,要求得待测电阻的阻值,我们需要已知两个变量。一个是定值电阻,一个是A0端口电压。理论测量范围为0到无穷大。已知Arduino UNO可提供5V的电压,选择1KΩ定值电阻作为电路的已知电阻。Arduino UNO可以将电路中的0~5V电压转换成数字信号0~1023,且两者呈线性关系。例如,输入模拟信号管脚的电压为0V,转换之后的数字为0;模拟信号管脚电压为5V,转换之后的电压为1023。利用Mixly图形化编程软件,可以实现两者转换以及结果显示。图2为实际电路示意图。红色导线一端接入Arduino UNO板5V管脚,另一端作为测量电阻的引脚;1KΩ电阻一端接地,另外一端连接黑色导线作为测量电阻的引脚,同时连接蓝色导线接入A0管脚。

之前我们已经了解到A0端口的测量值和A0和GND之间电压V之间的换算关系为 ,将其代入到计算公式当中,可得A0数值和Rx的计算关系为: 。

改装:绘制欧姆表的表盘

上述的欧姆表只是一个最初的模型,测量的电阻值只能在电脑上显示。这样的欧姆表只是对其原理的一个展现,还不能成为一个独立的作品。为了使自制的欧姆表更贴近真实的欧姆表,我们可以对其做进一步改进,在图2连线的基础上,加入舵机。利用舵机角度的变化表示阻值的大小,制成指针式欧姆表。要解决的首要问题是,将测量到的电阻值转换成为舵机的角度。选择欧姆表的量程为0~10KΩ。已有舵机的旋转范围是0~180度,为了简化计算过程,我们设置舵机转动10度代表1KΩ,转动5度代表最小刻度0.5KΩ。现设置欧姆表量程为0~10KΩ,因此舵机转动的最大角度为100度。

使用直尺、半圆与圆规,在纸盒的表面画出欧姆表的刻度盘,用舵机在刻度盘上比对位置,使得舵机的转动轴和刻度盘的中心重合,以此来确定舵机的安装位置,并用笔标记。再按照舵机的尺寸,挖空纸盒表面,将舵机安装上去。舵机的三根引脚分别接Arduino UNO电源管脚、接地端与A1管脚。这样,一个独立欧姆表的连线和组装工作已经完成。图3为欧姆表刻度盘,图4为指针式欧姆表实际电路示意图。

玩转:学习小数变量的使用

程序的编写大致分为三个部分:第一个部分是对变量的定义,第二个部分是各个小程序的编写,第三个部分是用程序语句连接各个小程序,最终实现欧姆表的功能。

第一部分的程序是定义变量。变量分为整数、小数、布尔、字符和字符串。如果要给数字赋予一个变量,需要定义变量为整数变量或者小数变量。我们在这一制作过程中,需要进行比较精确的计算,计算的过程与结果必须以小数的形式呈现。因此,我们选择各个变量为小数变量。定义analog变量为小数变量,初始值为0。模拟端口A0的数值会赋予这个变量。同理,经过欧姆定律公式计算,得到的待测电阻数值用r来表示;r扩大10倍得到的数值赋予a,a与舵机旋转的角度有关系。图5为第一部分程序。

第二部分是各个小程序的编写。首先根据欧姆定律,编写待测电阻的计算程序。将模拟端口的A0数值赋予analog变量,再代入计算公式中。这里的计算公式与上述欧姆定律的计算公式一致。不同的是,总电压V原先是5V,现在是与5V对应的1023,而电压V1用变量analog表示。

名为“电阻”的程序被执行后,会得到待测电阻的精确数值。如果用舵机表示电阻值,电阻值的数值过小,需要进行放大。如待测电阻经过测量为5KΩ,如果舵机相应地转动5度,指针转动不明显。但将电阻值放大十倍为50,舵机转动50度,舵机转动明显,这样欧姆表的指示将更加精确。

所以,需要执行“舵机显示电阻”程序,程序内容为待测电阻数值扩大十倍。选择A1端口为舵机的信号输入端口,之后a与舵机转动的角度进行映射,建立对应关系。0~10KΩ放大十倍为0~100,放大的数值和舵机转动角度一一对应。图6为第二部分程序。

第三部分程序是要连接第二部分的程序(如图7)。

欧姆定律教案例10

就是把学生在解题过程中表现出来的种种问题,有针对性地评出优劣。不少学生答题往往与要求不符,或答题不规范,这是由于读题不认真、审题不准。要正确地指导学生读题、审题,抓住题意关键,寻找答案突破点。例如:一物体重3.92牛顿,体积为500立方厘米,将物体放入水中静止,求该物体受到的浮力。许多学生根据浮力计算公式F浮=p水gV排=1.0×103千克/米3×9.8牛/千克×500×10-6米3=4.9牛,最后得出物体受到的浮力为4.9牛。

造成此错误答案的原因是审题不透彻,不能灵活运用沉浮条件而机械地套用公式。正确的思路是算出F浮=4.9牛,由于F浮>G,故物体上浮,最终漂浮在水面上,由此物体静止后受到的浮力F浮=3.92牛顿。

这样,针对学生解题中出现的问题给以透彻的剖析,做到有的放矢,能提高学生解题的准确性、规范性。

二、抓解题方法与技巧

近年来,中考试题的容量、信息密度越来越大,只有掌握了解题方法与技巧,才能提高解题效率。如选择题常用一些“排除法”、“极值法”、“等效法”等。例:将阻值分别为5欧姆、20欧姆的两个电阻并联,其总电阻是( )。

A、5欧姆 B、20欧姆 C、25欧姆 D、4欧姆

针对该题,大部分学生都能根据并联电路的特点进行计算,得出答案4欧姆。但是个别同学独辟蹊径,利用“并联电路的总值小于每个支路电阻”的性质,不计算而直接看出答案D。教师日常教学中要针对题目的特点,鼓励学生多动脑,激励其求异思维的发展,善于总结技巧经验等。

三、抓联想,抓对比

欧姆定律教案例11

亚里士多德说:“古往今来人们开始探索,都应起源于对自然万物的惊异。”对学生而言,这种惊异无疑会带动兴趣的产生,从而引发认知活动的展开。故事对学生而言,有着不可抵挡的吸引力,若将故事与物理相结合,引入课堂当中,不但能激发学生的学习兴趣,也能让学生在阅读故事、解决故事所包含的物理情境问题中,培养学生的分析、归纳能力与解决问题的能力等等。

新课程强调的探究学习要求学生在主动参与的前提下,根据自己的猜想或假设,在科学理论指导下,运用科学的方法对问题进行研究,在研究过程中获得创新实践能力、获得思维发展,自主构建知识体系。如何将探究过程渗透到课堂教学中,是众多教师亟待考虑的问题。笔者就将一则《如果你是柯南》的破案故事,引入初二下学期“欧姆定律及其应用”的学习中,以激发学生的学习兴趣,将物理问题插入故事情节中,经由学生的独立思考与分组讨论,体会物理问题的探究过程,促进学生对欧姆定律的理解与掌握,培养学生的问题解决能力,并借此开展了一节探究课堂。

一、抛出故事,引发学生的学习兴趣

欧姆定律,是学生在学习了电流、电压和电阻的概念之后所接触的第一条物理规律,也是初中阶段学生第一次应用物理公式通过计算来解决问题。欧姆定律是电学的基础,很多学生因为不能掌握欧姆定律的物理意义、灵活运用公式进行计算,而导致在后期的学习当中越来越困难。理解与灵活应用欧姆定律,是本节课的一个教学重点。

笔者所引入的故事情节中有四个人同时入住旅馆的晚上,店主的钻石不见了,警察介入此事并展开调查,四个人分别提供了不在场的证明,依次是在用电烙铁修收音机、用电热水炉烧水、电炉取暖和电饭锅煮饭,问:如果你是柯南,你能找出谁是小偷吗?

柯南作为一个卡通角色,学生对他追崇源自于柯南通过自己的智慧成功破获了众多案件,让学生为之着迷。本则故事则可以轻而易举打开学生的兴趣大门,吸引学生迫不及待地阅读故事情节,以柯南的角色投入破案,并思考如何解决故事结尾所提出的问题。

二、针对故事情节,提出问题,引发学生的思考

对柯南的故事,学生展现出了极大的兴趣,个别学生会在没读完之前,便迫不及待地说出自己所认为的那个凶手。

学生甲:熊仔是小偷,因为没有人会在旅馆里用电烙铁修收音机。

教师:这只是你自己的感觉而已,如果熊仔是一个修电器的师傅,就可以用电烙铁修收音机。

学生乙:小美是小偷。

教师:为什么?

学生乙:不知道,感觉像是小偷。

对初中生来说,他们的思维已经发展得较为完善,但是对于客观事实的判断,依靠的还是主观判断。对于学生众多的讨论结果,也有细心的学生会发现故事中还存在隐含的条件。此时,引导全体学生再次阅读故事,并告知他们:在故事或者是物理题当中,题目往往会包含隐含的条件,要通过细心的阅读才能发现。适当地引导学生可以让学生体会物理解题的过程及培养学生严谨的科学态度,鼓励学生针对自己的想法与周边的同学进行讨论。

讨论的过程可以更好地发挥学生的主动性、积极性,有利于培养学生的独立思维能力、口头表达能力,促进学生灵活地运用知识。

三、根据欧姆定律,解决问题、验证猜想,归纳并得出结论

学生经过再次阅读之后,在警察观察现场时发现了一个问

题:“家庭旅馆使用220 V的家庭电压,每个房间的电闸都标示房间规定最大电流是5 A。”

教师:房间的最大规定电流是5 A,这是什么意思呢?

不断地给学生提出问题,引发学生的思考。找到5 A所代表的物理意义,那学生就逐渐明白,如果四个人的房间中,谁的电流超过5 A,那么他就是小偷。接下来的问题就是如何计算房间的电流。学生会轻而易举地想到通过欧姆定律可以计算得出房间的电流值。经过一番讨论之后,将全班同学就近分组,引导学生在前面所学过的知识中找到不同电器的电阻值,给予小组适当的时间进行分组讨论与计算,带动小组间的交流与沟通,培养学生合作学习的能力。在讨论完毕后,让每个小组派代表来公布结论与理由,间接锻炼学生的总结归纳能力与语言表达能力。

在整个探究过程中,学生不仅找出了故事中的小偷,并且进一步巩固、应用了欧姆定律,更将其与生活实际紧密结合起来。此时,学生依然保持高涨的学习热情,表现出意犹未尽的感觉,更有学生认为如果多些类似的故事,物理就会变得更有趣,觉得学习物理并不是一件很难的事情。这个时候把握机会,引入关于欧姆定律应用的具体实例,以进一步强化对欧姆定律的运用。

在物理教学中,恰当地引入情景故事,不仅可以激发与提高学生的学习兴趣,还能够在故事中渗透科学的教育思想,引导学生探究并解决问题,锻炼学生的思维能力与自主建构知识的能力,进行有意义的学习。创设教学情境,引入包含物理知识的趣味故事,让学生从物理走向生活,并在生活中学习物理,加深对物理知识的理解与掌握,这也是新课标对物理教学的要求。

参考文献:

[1]褚国庆.在故事中学习物理:基于情境认知与学习理论的初中物理选修课的实践[D].南京师范大学,2007.

[2]林龙源.物理教学中故事式演绎[J].中学物理,2012(4):31-32.