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欧姆定律的比值问题样例十一篇

时间:2023-09-03 15:18:55

欧姆定律的比值问题

欧姆定律的比值问题例1

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。

欧姆定律的比值问题例2

电池使用一段时间后,由于电动势减小,内阻变大,但仍然能调零,则重新调零后满足Ig=E′R内′,可见欧姆表的内阻减小;根据公式R内=(R0+r+Rg)和内阻r增大可知内部的可变电阻R0的有效阻值增大.由于表盘上所标注的电阻阻值满足关系式: R=(n-1)R内,所以当电动势减小导致欧姆表内阻减小后将导致各个刻度值对应的电阻阻值减小,由于电动势变化后我们并不会在表盘上重新进行标注,所以我们仍然按照原来标注的数值读数,读出的数值比实际值偏大.

说明由于内阻的增大可以通过适当减小R0来进行补偿,所以并不会对读数造成影响,读数造成的影响全部来自于电动势的变化.

3.利用规律解决挡位比较问题

解析在使用欧姆表时,如果指针指到某一位置对于不同的挡位,读出的数值不同,根据关系式R=(n-1)R内可知不同挡位对应的欧姆表的内阻不同,根据Ig=ER内可知,要改变欧姆表的内阻就必须改变欧姆表内置电源的电动势(或等效电动势)或者是改变欧姆表的最大电流.

从高挡位调到低挡位时,欧姆表内阻减小,我们有两种途径可以实现欧姆表内阻的减小.第一种:减小电动势,可以通过切换电路更换连入电路的电源;或者是通过改变电路来减小其有效输出电动势,比如给电源并联一个和它内阻相当的电阻,这样就可以达到减小电动势的目的.第二种:增大欧姆表的电流,可以增大和表头串联的电阻阻值,也可以减小和表头并联的电阻阻值,从而增大分流电路所能分得的电流,增大欧姆表的总电流.

在图3和图4中,将单刀双掷开关在不同的触点之间进行切换时,电源提供的电动势都不会发生变化,那么不同挡位之间只能靠改变电流来实现内阻的改变.图4中将单刀双掷开关在不同的触点之间进行切换时,电流不变,所以欧姆表的量程不变.图3中将单刀双掷开关从b掷到a时,欧姆表内的总电流增大,欧姆表内阻减小,倍率变小,所以开关和b相接触时,表示选用了高挡位.

反思

1.欧姆表的常规改装和使用方法是将待测电阻和表头串联形成回路,简单地说欧姆表的常规使用方法是串联使用.本题中欧姆表的改装和使用方法是将待测电阻和表头并联形成回路,简单地说本题中欧姆表是并联使用的.首先要认真审题发现这一区别,然后还要求熟悉欧姆表的常规测量原理,才有可能正确解题.

2.认识两种改装、使用方式下的欧姆表在测量原理上的异同.

用R0表示可变电阻的有效阻值、r表示内置电源的内电阻、Rg表示表头的阻值.

(1)待测电阻和表头为串联关系的欧姆表

欧姆表使用的第一步就是欧姆调零,调零后满足Ig=ER0+r+Rg,把(R0+r+Rg)称为选择该挡位时的欧姆表内阻,即R内=(R0+r+Rg).当将欧姆表与一个电阻R串联时,根据闭合电路的欧姆定律得1nIg=ER内+R,n表示满偏电流和实际电流之间的比值,也就是满偏时的偏转角和实际偏转角之间的比值.将Ig=ER0+r+Rg,R内=(R0+r+Rg)和1nIg=ER内+R联立得R=(n-1)R内,表盘上所标注的数值是依据这一关系来确定的,也就是表盘上所标注的数值必须满足这一规律.我们读出的数据总是内阻的一个倍数,这就是欧姆表测量电阻的一个基本规律.

欧姆定律的比值问题例3

求:(1)电源电压U

(2)定值电阻R

二、试题分析

令滑片P在滑动变阻器上从左向右由1向2点滑动,由题目分析知:滑动变阻器接入电路的电阻变大,电流表示数变小,电压表示数变大,故电流表示数从1A变化到0.5A,电压表示数从2V变化到7V,定值电阻R两端的电压从U-2V变化到U-7V,滑动变阻器接入电路的电阻值分别是__________,__________ 。

三、参考解答

解法一:由题意知,当滑片处于1和2两点时,定值电阻R两端的电压分别为U-2V和U-7V,通过的电流分别为1A和0.5A,对于定值电阻R利用欧姆定律,可以两次列式

解之得:U=12V R=10Ω

评析:本解法使用的物理知识是欧姆定律的数学表达

,使用该公式时,I、U、R三个物理量必须对应于同一用电器或同一段电路,对于整个电路利用欧姆定律也可以列式:

解法二:由题意知,当滑片处于1和2两点时,定值电阻R两端的电压和电流均发生改变,由于R的阻值不变,根据欧姆定律的含义,当电阻不变时,通过的电流与加在两端的电压成正比,可以列式:

解之得:U=12V

再由题意易求得:R=10Ω

评析:本解法使用的物理知识是深刻理解欧姆定律的含义之一,当电阻不变时,通过的电流与加在两端的电压成正比。

解法三:根据电阻的计算式_____ 可知,当定值电阻R两端的电压和电流均发生改变时,定值电阻R的阻值等于R两端电压变化值与电流变化值的比值,即_____,因此可以列式:

解之得:R=10Ω

再由题意易求得:U=12V

评析:本解法使用的物理知识是深刻理解电阻计算式的使用,不仅_____ ,而且_____ 。

解法四: 由题意知,当滑片处于1和2两点时,整个电路的电阻值发生了改变,导致电路中的电流发生了改变,但电源的电压不变,因此可以列式:

解之得:R=10Ω

再由题意易求得 U=12V

评析:本解法使用的物理知识表面上好像就是电源电压U=IR总,其深刻理解是欧姆定律的另一个含义,即当电压不变时,电流与电阻成反比。

解法五:根据串联电路的分压规律,各导体两端的电压之比等于导体的电阻之比,当滑片处于1和2两点时,两次使用串联电路的分压规律可以列式:_____

解之得:U=12V R=10Ω

评析:本解法使用的关键能熟练使用串联电路的分压规律。

解法六:根据串联电路各串联导体两端电压的计算公式 可以两次列式:

解之得:U=12V R=10Ω

评析:本解法使用的关键能熟练使用串联电路导体两端电压的计算公式。

欧姆定律的比值问题例4

一、在欧姆定律教学过程当中,学生经常会遇到的问题

物理学科作为一门科学类学科,其教学内容通常比较枯燥,部分学生表示学习比较费劲,如何能让学生彻底明白和消化欧姆定律,是教师需要考虑的问题。教师可制订相关学习计划,针对不同层次的学生制订适合的学习计划。教学中的重点:电流、电压、电阻等相关知识点,一定要重点讲解以便学生掌握,将理论知识与动手实践结合起来,让学生在实践中加强对实验中的仪器和知识点的把握。

二、让学生明白欧姆定律的主要内容即电流、电压、电阻三者之间的关系

欧姆定律作为初中物理电学的基础,在初中教学之中只涉及部分电路,只有充分掌握了欧姆定律才能进一步学习电学部分的相关理论分析和计算。欧姆定律即阐述电流、电压、电阻三者之间相互关联的关系,教师在实验当中引导学生自己推算出电压、电阻、电流三者之间的关系,从而引出欧姆定律,让学生的记忆更加清楚。演示实验完成后要让学生自己动手,加深理解。

掌握基础定律知识后,教师则应当引导学生分析三者之间变化的问题,即电流是随着电阻与电压的变化而改变。在欧姆定律例题分析中比较常见的问题是多个变量的问题分析,教师要引导学生分析,运用一不变二变的方法来进行问题分析。由于初中学生的理解水平有限,且电压、电流、电阻的概念比较抽象,教师可借助多媒体教学工具,利用相关教学短片帮助学生理解。将电阻比喻成“阻碍电流通行的路障,电阻越大路越不好走,电阻越小通过速度则快”,并且引导学生明白电阻是导体自身的特有属性,电阻的大小是受到温度、导体的材料、长度等各方面因素影响的,与其两端的电压跟电流的大小无关,电阻不会随着电流或者电压的大小改变而改变,只是运用电压和通过的电流比例数值表达起来比较方便。

很多学生在学习欧姆定律之后,错误地以为电阻是受电流与电压影响的。相关教师一定要及时纠正学生的错误理解,教师在做演示实验时,需要让学生明白研究方法。运用控制变量法来研究,如电阻不变,研究电流与电压之间的数量关系;电压不变,来分析电阻与电流之间的量变关系,并且要直接将实验方法演示给学生看,从而加深学生的理解。

三、让学生一带一,提高学生掌握程度

不同的学生对欧姆定律的掌握程度不尽相同,教师可将成绩优秀的学生与成绩较差的学生进行分组,形成学习氛围较好的学习小组。采取团体合作的方式来帮助学生学习,有些学生面对老师和面对同学学习效果也不同。学生相互之间的沟通比较方便,理解能力也大体相同,进步速度也相对较快,教师从一旁进行指导。让学生在掌握了基础的相关知识以后,教师再进行分析,让学生充分掌握后再进行巩固提高,能提高举一反三采取多方面思维的能力。学生之间相互讨论,也能形成良性的竞争式学习,另外树立学习的榜样,也能从心理上鼓励学生主动学习,帮助学生产生学习兴趣和学习积极性。并且让学生不定期进行交换学习,以促进学生的整体学习水平。这样既能促进学生相互之间学习进步,又能培养学生团结合作的精神。

总之,欧姆定律作为电学的基础,学生必须真正掌握该定律,教师在实际教学过程当中,应该对物理教学内容进行细化和具体化,让不同层次的学生群体都能充分掌握。此外,还要引导学生在思维方面和动手实践方面进行改进,并且从中归纳出一些行之有效的教学方法,从而让学生更好地掌握欧姆定律的基础理论,为以后的学习做好铺垫,提高相关教学任务的质量,在实际教学过程当中,注重培养学生的动手实践能力、案例分析和其他方面解决问题的能力,让学生能够掌握控制变量法。同时要培养学生积极探索事物本质的科学精神,切实提高学生的物理综合素质。

参考文献:

[1]宣小东.对现行教材中欧姆定律教学设计的一些思考[J].物理教学探讨,2005(3).

[2]许忠林.初中物理欧姆定律教学中常见的问题及对策研究[J].成才之路,2015(9).

[3]符东生.关于初中“欧姆定律”教学的思考[J].物理教学,2014(8).

欧姆定律的比值问题例5

一、教材分析

《欧姆定律》的内容,在初中阶段已经学过,高中阶段《物理》安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基本研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法――列表对比法和图象法;再次领会定义物理量的一种常用方法――比值法。这就决定了《欧姆定律》教学的教学目的和教学要求。教学不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法。

《欧姆定律》的内容在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定了基础。《欧姆定律》实验中分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用。因此也可以说,《欧姆定律》是后续课程的知识准备阶段。

通过《欧姆定律》的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用。《欧姆定律》内容的重点是进行演示实验和对实验数据进行分析。这是教学的核心,是教学成败的关键,是实现教学目标的基础。《欧姆定律》教学的难点是电阻的定义及其物理意义。尽管用比值法定义物理量在电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏。从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度。对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从数学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义。有些学生常将两种表达式相混,对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清,要注意提醒和纠正。

二、关于教法和学法

《欧姆定律》教学采用以演示实验为主的启发式综合教学法。教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动。在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行大面积课堂提问,让学生充分发表意见。这样既有利于化解难点,也有利于充分发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃。

通过《欧姆定律》的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实际操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和物理规律。同时要让学生知道,物理规律必须经过实验的检验,不能任意外推,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯。

三、对教学过程的构想

为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:

1.在引入新课提出课题后,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起了承上启下作用。

2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答。这样既巩固了他们的实验知识,也调动他们尽早投入积极参与。

3.在进行演示实验时可请两位学生上台协助,同时让其余同学注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考。

4.在用列表对比法对实验数据进行分析后,提出下面的问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识。到此应该达到本节课的第一次高潮,通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨。

5.在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义。此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨。此处节奏应放慢,可提问请学生回答或展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次高潮,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象。

6.在得出实验结论的基础上,进一步提出欧姆定律,这实际上是认识上的又一次升华。要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行,以锻炼学生的语言表达能力。教师重申时语气要加重,不能轻描淡写。要随即强调欧姆定律是实验定律,必有一定的适用范围,不能任意外推。

7.为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习,达到巩固之目的。然后结合课本练习题,熟悉欧姆定律的应用,但占时不宜过长,以免冲淡前面主题。

四、授课过程中几点注意事项

1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍。

2.注意正确规范地进行演示操作,数据不能虚假拼凑。

3.注意演示实验的可视度。可预先制作电路板,演示时注意位置要加高。有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上,使全体学生都能清晰地看见。

4.定义电阻及欧姆定律时,要注意层次清楚,避免节奏混乱。可把电阻的概念及定义在归纳实验结论时提出,而欧姆定律在归纳完实验结论后。这样学生就不易将二者混淆。

5.所编反馈练习题应重点放在概念辨析和方法训练上,不能把套公式计算作为重点。

6.注意调控课堂节奏,避免单调枯燥。

欧姆定律的比值问题例6

姓名:

【学习目标】

1、掌握欧姆定律,能熟练地运用欧姆定律计算有关电压、电流和电阻的简单问题。

2、培养学生解答电学问题的良好习惯。

【学习重、难点】

欧姆定律的内容、数学表达式及其应用。

【自主预习】

1、欧姆定律的内容:

2、公式:

【课堂导学】

上一节课的实验得出的实验结论是什么?把上一节课的实验结果综合起来,即为欧姆定律:

1、欧姆定律的内容:

2、公式:

公式中符号的意义及单位:

U—

R—

I—

——

说明:

欧姆定律中的电流、电压和电阻这三个量是对同一段导体而言的。

3、应用欧姆定律计算有关电流、电压和电阻的简单问题。

(1)、利用欧姆定律求电流:应用公式:

例1:一条电阻丝的电阻是97Ω,接在220V的电压上,通过它的电流是多少?

(2)、利用欧姆定律求电路的电压:由公式

变形得

例2、一个电熨斗的电阻是0.1KΩ,使用时流过的电流是2.1A,则加在电熨斗两端的电压是多少?

(3)、利用欧姆定律求导体的电阻:由公式

变形得

例3、在一个电阻的两端加的电压是20V,用电流表测得流过它的电流是1A,,则这个电阻的阻值是多少?

4、通过以上的简单电学题目的计算,提出以下要求:

(1)、要画好电路图,在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号。

(2)、要有必要的文字说明,物理公式再数值计算,答题叙述要完整。

我的收获:

课后反思:

课堂练习

1、对欧姆定律公式I=U/R的理解,下面哪一句话是错误的:(

)

A.对某一段导体来说,导体中的电流跟它两端的电压成正比;

B.在相同电压的条件下,不同导体中的电流跟电阻成反比;

C.导体中的电流既与导体两端的电压有关也与导体电阻有关;

D.因为电阻是导体本身的属性,所以导体中的电流只与导体两端电压有关,与电阻无关。

2、如果某人的身体电阻约在3000Ω到4000Ω之间,为了安全,要求通过人体的电流不能大于

5mA,那么此人身体接触的电压不能大于:(

A.5V

B.15V

C.30V

D.36V

3、甲、乙两导体通过相同的电流,甲所需的电压比乙所需的电压大,则它们的阻值大小关系是:(

)

A.R甲>R乙;

B.R甲=R乙;

C.R甲

D.无法比较

4、有一电阻两端加上

6

V电压时,通过的电流为

0.5A,可知它的电阻为

Ω,若给它加上

18

V电压,导线中电流为

A,此时导线电阻为

Ω,若导线两端电压为零,导线中电流为

A,导线电阻为

Ω。

5、要想使1000Ω的定值电阻通过8mA的电流,那么应给它加________V的电压;如果该定值电阻所允许通过的最大电流是25

mA,那么它两端所能加的最大电压是_________V。

6、一个定值电阻接在某段电路中,当电压为1.5V时,通过的电流为0.15A,当电压增大为原来的2倍时,则下列说法正确的是(

A.电流为原来的2倍

B.电阻为原来的2倍

C.电流为原来的1/2

D.电阻为原来的1/2

7、将2Ω和4Ω的电阻串联后接人电路,已知2Ω电阻通过的电流是0.5A,则4Ω电阻上的电压和电流分别为:(

)

A.1

V、0.5

A;

B.2

V、0.5

A;

C.2

V、1

A;

D.0.5

V、1

A。

8.一个20Ω的电阻,接在由4节干电池串联的电源上,要测这个电阻中的电流和两端的电压,电流表,电压表选的量程应为

(

)

A.0~0.6A,0~3V

B.0~0.6A,0~15V

C.0~3A,0~3V

D.0~3A,0~15V

9.如图所示电路,当图中的开关S闭合时,电流表的示数为1.2A,电阻R的阻值

是2.6Ω,电压表有“+”、“3V”、“15V”三个接线柱,问电压表应使用的是哪两

个接线柱?

10、如图所示的电路中,A、B两端的电压是6V,灯L1的电阻是8Ω,通过

的电流是0.2

A,求:

(1)

欧姆定律的比值问题例7

《多用电表的原理》是物理人教版选修3-1第2章《恒定电流》的第8节,本节是闭合电路欧姆定律的具体应用,是必考实验之一(《实验:练习使用多用电表》)的铺垫,学生理解并掌握本节课,至关重要。然而,欧姆表的原理对学生来说是个难点,教师该如何突破这一难点,做到既让学生当时能够理解,又能让学生课下用到时能随时提取相关信息并加以应用,这对教师也是一个挑战。笔者就本节课中欧姆表的原理做了一些思考,现通过两个案例加以比较分析。

2案例展示

21案例一展示

211引入

教师:我们已经学习过把电流表改装成电压表和量程较大的电流表的原理,那么我们能否把电流表改装成能够测量导体电阻,并能直接读出电阻数值的欧姆表呢?下面我们从一个例题说起。

212以例题形式呈现欧姆表的改装

(1)用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?

(2)调到满偏后保持R1的值不变,在A、B间接一个150 Ω的电阻R2,电流表指针指着多少刻度的位置?

(3)如果把任意电阻R接在A、B间,电流表读数I与R的值有什么关系?

解析:(1)因电流表电阻Rg的值不能忽略,此时可以把电流表视为一个电阻来计算。由闭合电路欧姆定律,有Ig=ERg+r+R。

由以上式子可得:

R1=EIg-Rg-r=142 Ω

这表示,当两个接线柱直接连到一起,且表头指针恰好满偏时,可变电阻R1的值为142 Ω。

(2)保持可变电阻R1的值不变,把R2=150 Ω接在A、B之间,设这时电流表读数为I2,由闭合电路欧姆定律I2=ER+r+R1+R2=5 mA。这表示,接入R2后,电表指在“5 mA”刻度的位置。

(3)把任意电阻R接到A、B之间、设电流表读数为I,则:

I=ER+r+R1+R

代入数值后,得:

I=1.5 V150 Ω+R

解出:

R=1.5 VI-150 Ω

教师:通过以上计算同学们得到什么启发?如何将电流表的表盘转换成测量电阻的表盘呢?

学生讨论,代表发言:将电流表的“10 mA”刻度线标为“0 Ω”,“5 mA”刻度线标为“150 Ω”,其他电流刻度按R=1.5I-150 Ω的规律转为电阻的标度,如果把改好的刻度表盘装回表头,这样,电流表就改装成了直接测电阻的仪器。

2.1.3分组实验

学生活动――动手改成一个欧姆表并标出各个电流对应的电阻值。

(1)利用以下器件进行改装,电流表(0~0.6 A)、干电池(2节)、滑动变阻器(1个)、红黑表笔各1个。

(2)计算改装后的欧姆表的内阻以及1 Ω、10 Ω、20 Ω、30 Ω、40 Ω所对应的电流值。

(3)更改电流表的刻度表盘,把0 Ω、∞和中值电阻这3个特殊值先标上,再标1 Ω、10 Ω、20 Ω、30 Ω、40 Ω的值。

(4)观察更改后的刻度,总结欧姆表刻度的特点:刻度不均匀,左密右疏。

(5)利用自己改装的欧姆表测量已知电阻的阻值。

总结:欧姆表依据定律制成,它是由改装而成的;内部由、和三部分组成。欧姆表内阻为RΩ=欧姆表中值电阻R中=欧姆表表盘刻度特点:、。

22案例二展示

221引入

教师:通过前面的学习我们知道,一块灵敏电流计可以改装成电压表,也可以改装成大量程的电流表,那么我们能不能设计出既能测电压又能测电流的集多种功能于一体的电表呢?刚才发给同学们的电表其实就具备这种功能,所以称为多用电表,又称万能电表。同学们观察一下,这块电表还有其他功能吗?对,它还可以测电阻的阻值,也就是还可以充当欧姆表的角色。大家再观察表盘刻度,你有什么新发现吗?

学生一边听,一边观察,一边思考并分享自己的新发现。当学生发现,欧姆表刻度盘的刻度不均匀且左大右小、左密右疏时,都情不自禁的问为什么。

教师:为什么用作欧姆表时,表盘刻度那么有个性呢?要回答这个问题,我们首先来研究如何将同样一块灵敏电流计改装成欧姆表。

222探究灵敏电流计改装成欧姆表

(1)探究灵敏电流计改装成欧姆表的电路图。

教师提出问题:

①要完成改装我们应建立哪两个物理量间的关系?

②我这里有一块灵敏电流计和一个待测电阻,要测出待测电阻的阻值还需要哪些仪器?

③测量的原理是什么?需要知道哪些物理量,请画出电路图(在黑板上画出灵敏电流计表头和待测电阻)。

学生先单独思考并讨论。

教师提问一位中等成绩的学生,他可能不能完全解决这一问题,教师做适当引导――电流表发生偏转需要有电流,哪个仪器可以使电路中产生电流呢?

学生在教师引导下很容易想到电源,并能说出测量原理为闭合电路的欧姆定律。

教师:现在请同学们画出电路图并列出测量待测电阻阻值的表达式,说明需要知道哪些物理量。

学生:由E=Ix(Rg+r+Rx),得Rx=EIx-(Rg+r),需要知道电源电动势和内阻以及灵敏电流计的内阻。

教师:由此可见,Rx不同,对应的电路中的电流不同,也就是说每个电流刻度代表的待测电阻的阻值也不同,我们只需将相应的电流的刻度改成电阻阻值就可以作为欧姆表了。电流越大代表的待测电阻的阻值越小,所以欧姆表的刻度是“左大右小”。

(2)以实际情景为切入点,探究欧姆表的改装。

情景设置一:电源的电动势E=15 V,内阻r=05 Ω,表头满偏电流Ig=10 mA,电流表电阻Rg=75 Ω,A、B为接线柱。

问题1:用如图3所示的装置能否测出阻值较小的电阻?为什么?

问题2:为了保护电路,我们至少需要串联一个多大的电阻?

问题3:假设电路中串联一个R=142 Ω的电阻,将一待测电阻接入A、B之间,若发现灵敏电流计示数为I1=5 mA,此电阻阻值为多少?

问题4:在问题3的基础上,灵敏电流计示数分别表示10 mA 、8 mA、 6 mA 、4 mA 、2 mA、0 mA时对应的待测电阻的阻值分别是多少?

问题5:要用此装置直接测出电阻,我们只需把相应电流刻度改成电阻刻度,请同学们对表头进行刻度的改装。新的欧姆表的总内阻R内为多少?当直接将A、B用导线相连时,对应电流是多少?

问题6:若问题3中串联的电阻R′=292 Ω,待测电阻为0,对应的电流为多少?若将此装置改装成欧姆表,有什么缺点?

问题7:为了充分利用表盘,应选择怎样的定值电阻?为了方便调节,可以把定值电阻换成什么电学原件?

学生:通过思考、计算、分析、比较,学生能将表盘改装,且能明白为了充分利用表盘,将电表整个装置两端直接相连,通过调节滑动变阻器使指针指到满偏电流,对应所测电阻为0。为下节课《多用电表的使用》打下坚实基础。

(3)设置情景,学生自己完成改装,加强对欧姆表的理解。

情景设置二:电源的电动势为E,表头的满偏电流为Ig,表头刻度盘如图1所示,给定一个滑动变阻器,请将此电流表改装成欧姆表。

学生通过计算自主完成改装,检验结果,并进一步分析――进行调零后R内=EIg。

由Ix=ERx+R内

得Rx=EIx-R内=(IgIx-1)R内

由此可见,若中值电阻确定,欧姆表的刻度盘也就确定了。

3案例分析比较

31直观感受引起矛盾冲突的引入PK平铺直叙的引入

两个案例中,显然第二个案例的引入更能抓住学生的眼球。学生通过观察多用电表会新奇地发现非常规的东西――欧姆表的刻度线是左大右小,左密右疏,且刻度不均匀。好奇心油然而生,对下面的学习会充满了期待,学习积极性自然不言而喻。况且关于欧姆表的刻度特点,学生的掌握程度比讲完改装原理后再总结出来更能持久,更利于以后学习中提取。

认知心理学家皮亚杰认为,每个学生头脑中都有一个认知结构,只有当认知结构与外界刺激发生不平衡时,才能引起学习需要。而在教学开始,案例二中教学设计能激起学生认知结构与新知识之间的矛盾,激发学生的学习兴趣,更接近学生的最近发展区,因而比平铺直叙的案例一的设计更胜一筹。

32完整的探究过程PK缺少环节的研究过程

科学探究是一个过程,它主要包括:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要素。欧姆表的改装这节课,重点在于理解欧姆表的原理,而不是实验,做实验也没什么意义,所以有些教师认为谈探究简直是风马牛不相及。可是,并不是所有的探究都经历以上过程,我们所谓的探究应该是一种思想和意识。

“如何将灵敏电流计改装成欧姆表”是本节课的顶层设计,是学习目标和教学重点。案例二中,一开始通过学生观察多用电表提出疑问,教师围绕这一重点展开一系列的活动,让学生在明确目标后进行思考讨论,锻炼其解决问题的能力。案例一中,教师没让学生明确本节课要解决什么问题,没有树立一个探究的思想,也没从培养学生的探究思维能力着手设计问题,甚至根本没给学生思考的机会就直接进入例题,学生开始肯定是一头雾水,只是闷着头做题,只有做完第三问才领会到例题的目的。目标是前进的动力,一个人没有目标,他的一生就会碌碌无为,毫无生气。一个环节没有目标,学生就失去了努力的方向,失去了学习的乐趣,教师也就缺少了评价的标准。

33目的明确、启发学生积极思考的情景设置PK以知识讲解为目的、缺乏思维含量的例题教学

案例二中的情景设置一,是在前面学生设计出欧姆表改装电路的基础上,给定实际情景,精心设置一些问题,对电表改装中出现的问题拎出来让学生思考讨论并加以解决。问题1和问题2不仅是问题3的铺垫,而且培养了学生的问题意识,渗透了电学中的“保护电路”的环保意识和安全思想。问题3和问题4主要解决了刻度盘的改装问题,回馈前面学生的疑问“为什么刻度盘左密右疏”。问题5帮助学生强化对改装后的欧姆表的整体认识,并强化当待测电阻阻值为零时,指针指到最右端的I=Ig处,新刻度盘的阻值为0处。问题6,通过具体数据,说明了只有欧姆表内阻为特定值时,刻度盘才能充分利用,学生通过比较分析,自然做出优化的选择。问题7,进一步引发学生优化实验,培养学生的精益求精的思想。

34递进关系的情景设置PK画蛇添足的学生实验

案例二中情景设置二,是在情景设置一的基础上,从最优化的方案出发,以字母的形式出现,加深对欧姆表改装的原理的理解,并给下节课欧姆表的换档教学提供了理论支持,可谓一举两得。从特殊到一般的整体设计,更易于学生接受,接近学生的最近发展区,提供了解决一般问题的方法。而案例一中,虽冠以“学生实验”的美名,实则仅是前面例题教学的简单重复,如果说有一个作用的话,那就是强化前面的例题教学,起到巩固所学知识的作用,但没更深层次的作用,有些浪费时间。

35易于知识提取的教学PK只注重知识储存的教学

知识储存与知识提取有什么关系呢?笔者认为两者之间有两层关系:①知识储存是知识提取的基础。没有知识储存何谈知识提取?巧妇难为无米之炊,知识储存之于知识提取,犹如一砖一瓦之于高楼大厦。②知识提取检验了知识储存的效果。上课时学生似乎都懂了,可做作业时却不会做;更有甚者,学生做作业时会了,可一进入考场却又败下阵来。知识提取发生了困难,说明知识储存效果不好。

教师在教学过程中,既要有让学生储存学科知识的意识,又要有让学生易于提取相应学科知识的意识。也就是说,教学设计应是一个易于知识提取的知识储存过程。怎样的教学才是易于学生知识提取的教学呢?笔者认为,这里的主角应该是学生。学生上课时要有直观感受,怀有好奇心和求知欲;应明确学习目标,并能积极思考;积极参与学习活动,通过讨论取长补短;通过努力,获取一定的成就感和认同感。在这个过程中,教师就是个掌舵者,主导着学生的活动,决定了学生知识储存的效率、效果。

欧姆定律的比值问题例8

1、理解伏安法测电阻的原理。

2、知道伏安法测电阻有内接和外接两种方法。

3、理解两种方法的误差原因,并能在实际中作出选择。

4、理解多用电表直流电流档、直流电压档、欧姆档的基本原理.

(二)能力目标

1、通过本课的测量误差分析,实际测量对比分析,培养学生动手操作能力和分析能力。

2、了解欧姆表的原理,学会使用欧姆表。

3、练习使用多用电表。

(三)情感目标

1、通过本课学生测量分析,器材选择判断,树立学生知识来源于实践,应用于实践的观点。

教学建议

1、伏安法测电阻这个实验学生在初中阶段已经学习过了,但是初中时只要求学生掌握测量基本原理,不需要学生考虑测量的误差以及引起误差的原因,也不需要学生掌握两种连接方法,而在高中阶段,本节重点是伏安法测电阻的两种接法,使学生知道在什么情况下应该用哪种接法,知道两种接法对测量值带来的不同测量结果,要求学生对两种连接方法所产生的误差来源有所了解。

在新课讲解中可以首先复习电阻定义,引出测量电阻的思路,结合具体实际,提出两种测量方式,分析误差原因,总结适用条件,通过测量分析,进一步巩固。通过器材分析选择,培养学生解决实际问题能力。

学生活动展开时应该在教师的引导下,分析两种测量电阻方法的误差原因及适用条件,利用自行测量进一步体会适用条件,通过练习题,进一步培养学生综合分析能力,器材选择判断能力,解决实际问题能力。本节是闭合电路欧姆定律的运用,具有联系实际的意义,为学生提供运用知识分析和解决问题的机会

2、教材要求了解欧姆表的原理,不要求进一步讲解欧姆表的刻度等问题.

通过对欧姆表原理的讲解,进一步加强学生使用欧姆表的能力,重点强调欧姆表在使用前调零的重要性和必要性,使学生分清欧姆表的各档位之间的转换,知道欧姆表内置电源的正负极与两个表笔之间的连接,会对欧姆表进行读数和测量。

3、对于程度不同的学生可以采取不同的教学方法,如果学生的程度较好,可以对电阻的测量进行展开教学。除了讲解以上两种电阻测量方法以外,还可以向学生介绍其他方法。比如替代法,补偿法,惠斯通电桥法,另有利用一个已知电阻和伏特表,一个已知电阻和安培表进行测量的方法。

教学设计示例

电阻的测量

一、教学目标

1、在物理知识方面的要求:

(1)了解用伏安法测电阻,知道伏安法测电阻有内接和外接两种方法,无论用“内接法”还是“外接法”,测出的阻值都有误差。

(2)懂得误差的产生是由于电压表的分流或电流表的分压作用造成的,并能在实际中根据给出的具体数据考虑选用什么规格的仪器。

(3)知道欧姆表测电阻的原理。

2、能力方面的要求:

(1)引导学生理解观察内容的真实性,鼓励学生寻查意外现象及异常现象所发生的原因。

(2)通过本课的测量误差分析,实际测量对比分析,培养学生动手操作能力和分析能力。

(3)培养学生细心操作、认真观察的习惯和分析实际问题的能力。

二、重点、难点分析

1、重点:使学生掌握引起测量误差的原因及减小误差的方法。

2、难点

(1)误差的相对性。

(2)根据给出的具体数据考虑选用什么规格的仪器来减小误差。

三、教具

电压表,电流表,欧姆表,测电阻的示教板。

四、主要教学过程

(-)引入新课

我们在初中时已经做过了“用电压表、电流表测电阻”的实验,现在,再做“伏安法测电阻”,是不是简单的重复呢?大家可以回想一下,当初做实验时的情况,把两个示数相除,再多次求平均即可,那你们有没有想过,这样得到的就是电阻的真实值吗?不是,原因在于电压表和电流表都不是理想的。

(二)教学过程

1、伏安法测电阻

我们已经了解了电流表并非无电阻,而电压表也并不是电阻无穷大,用这样的表去测量电阻,会对测量结果有什么样的影响?

(1)、原理:利用部分电路欧姆定律

我们利用电压表,电流表测量电阻值时,需把二者同时接入电路,否则无对应关系,没有了测量的意义,那么接入时无非两种接入方法,那么电路应如何?请同学们画出。

(2)、电路:

如果是理想情况,即时,两电路测量的数值应该是相同的。

提出问题,实际上两块表测量的是哪个研究对象的哪个值?测出来的数值与实际值有什么偏差,是偏大还是偏小?

外接法

是两端电压,是准确的,是过和的总电流,所以偏大。

偏小,是由于电压表的分流作用造成的。

实际测的是与的并联值,随,误差将越小。

内接法

是过的电流,是准确的,是加在与A上总电压,所以偏大。偏大,是由于电流表的分压作用造成的。

实际测的是与A的串联值,随,误差将越小。

进一步提问:为了提高测量精度,选择内、外接的原则是什么?

适用范围:;

[思考题]给你电源、电流计、已知电阻、开关和未知电阻各一只,如何设计测量电阻的电路。

方法:将A前后两次串入和各支路,测得电流强度为和,应有,则)

2、欧姆表测电阻

伏安法测电阻比较麻烦,实际应用时常用能直接读出电阻值的欧姆表来测电阻,关于欧姆表的构造,先请同学们看书。

以上欧姆表的结构示意图。借助电流表显示示数,测电阻不同于测电流、电压,表内本身含有电源,表盘上本身刻定的是电流值。试想,在两表笔间接入不同的电阻时,电路中的电流强度会随之发生改变,且一个阻值对应一个电流值,即指针偏在某一位置,所以可知:

(1)、原理:闭合电路欧姆定律

(2)、刻度的标定:

①两表笔短接,调,使,刻出“0”

②两表笔断开,指针不偏,刻出“∞”

③任意加上,,在指针偏转到的位置,刻出“”;

④若是正好是呢?应有,不难看出此时、,是此时的欧姆表内阻,也称中值电阻。

拿出一块欧姆表演示一下刚才的过程,同时说明:

①红、黑表笔的规定是为了与以往的电压表、电流表“+、-”极统一,即电流流入的为正极,电流流出的为负极。

②由于与并不是简单的反比关系,所以欧姆表的刻度是不均匀的,从有向左,刻度越来越密。

(3)、使用欧姆表的注意事项:(请同学回答并总结出)

①测电阻时,要使被测电阻同其它电路脱离开。

②欧姆表一般均有几档,而且使用时间长了,电池的E,r均要发生改变,所以在每次使用前及换挡后都要进行调零。

③每次使用后要把开关拨到OFF档或交流电压档的最大量程。

由此也可看出,利用欧姆表测电阻仅是粗测而已,在此基础上,应再利用伏安法测量才会比较准确。

欧姆定律的比值问题例9

如图1,这是原欧姆表的仪表盘。表盘的量程为0~10KΩ。经过测试,发现0~1KΩ的电阻测量误差较大,需要进一步优化作品,增加0~1KΩ的精确度。一定要注意,这里的误差是指指针指示的误差,如果用串口监视器观察电阻值,就会发现串口显示的数值误差较小,一旦转换成舵机的变化角度,误差就很明显。

那么,如何解决这个问题呢?真实的指针式电压表或者电流表一般有两个量程,并且两个量程共用一个表盘。由此可以做出猜想,欧姆表的大小量程是否可以共用一个表盘呢?将0~1 KΩ放大到整个表盘上,是否能实现0~1KΩ小量程段的精确测量?

改装

首先对表盘进行改进,在同一个表盘标明两个量程。如图2,在原有的基础上,将1KΩ均匀分成10份。每一份表示0.1KΩ,最小刻度为0.05KΩ。这是欧姆表改进的第一步。

除了对表盘进行改进外,是否还需要改进原欧姆表的电路连接呢?上文已经提到,对0~1KΩ电阻测量时,串口监视器观测到的电阻值显示精确,但转换成为舵机显示的数值时误差较大,因此可以推断出,电阻的计算公式完全正确,但在电阻值对应舵机角度变化的程序编写上,需要进一步优化。因此,多量程欧姆表电路连接图与原有电路图相比,只增加红、绿LED灯。绿灯和红灯正极分别连接到2、3管脚,负极共地。红、绿LED灯因程序需要添加,下文会详述(如上页图3)。

玩转

重新编写程序,需要设置多量程欧姆表的量程为0~1KΩ与0~10 KΩ。当程序检测到电阻小于1KΩ时,r值放大100倍,与表盘100度对应;当检测到电阻大于1KΩ时,r值放大10倍,与表盘100度对应。这个程序仍会出现一个问题:观察者不知道舵机显示的阻值是大于1KΩ还是小于1KΩ。因此,有必要加入提示,我们为电路添加红绿灯,区分电阻大小。当检测到电阻大于等于1 KΩ时,红灯亮;当检测到电阻小于1KΩ时,绿灯亮。打开Mixly图形化编程,编写程序。

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,实现多量程欧姆表的功能。

第一部分程序定义变量。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表示0~10KΩ电阻;r扩大100倍得到的数值赋予b,b表示0~1KΩ电阻(如图4)。

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r。程序如上页图5所示。

舵机显示0~1KΩ电阻测量值,首先将数值r放大100倍,之后与舵机旋转角度一一对应,同时绿灯亮,程序如上页图6所示。输出管脚2为高、3为低表示绿灯亮、红灯灭。

舵机显示0~10KΩ电阻测量值,首先将数值r放大10倍,之后与舵机旋转角度一一对应,同时红灯亮,程序如上页图7所示。输出管脚2为低、3为高表示绿灯灭、红灯亮。

第三部分程序,是用逻辑关系连接第二部分的程序。如果r小于1KΩ,执行“0~1KΩ程序”,如果r大于等于1KΩ,执行“0~10KΩ程序”。需要注意的是,要想使欧姆表能够及时复位,当不测量阻值,即analog变量等于0时,将指针旋转到10KΩ的位置。具体程序如上页图8所示。

最后,连接三部分程序,得到最终程序,如图9所示。

欧姆定律的比值问题例10

《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。

欧姆定律的比值问题例11

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2016)12-0057

《欧姆定律》作为重要的物理规律,不仅是电流、电阻、电压等电学知识的延伸,还揭示了电流、电压、电阻这三个重要的电学量之间的必然联系,是电学中最基本的物理规律,是分析解决电路问题的金钥匙。在利用欧姆定律进行计算时,强调电流、电压、电阻这三个物理量的同时性和同一性;加强学生对于这些问题的理解,对于后续课程测量电阻、电功、电功率的学习,起到良好的促进作用。因此,对于电学中的第一个规律的学习,教师应该注重学生学习能力的培养。

一、在教学中发现学生容易存在的问题分析

1. 进行电学实验探究时,往往要求学生设计电路图,很多学生在设计时不能一次将电路图设计完整。

2. 从学生做题情况来看,学生不容易弄清楚控制变量法的作用。在历年中考题中,常有这样的题目:在探究电流与电阻的关系时,如将电路中的定值电阻从5欧姆换成10欧姆,将怎样保证电压不变?如何移动滑动变阻器?此类题目的得分率不高。

3. 在运用欧姆定律进行计算时,对于复杂一点的电路,如电路中的用电器不止一个时,学生往往容易将公式写出,数据生搬硬套,乱算一通。这样的习惯对于后续课程――电功、电功率的计算也产生了不良的影响。

针对学生的以上问题,笔者认为原因主要出在以下几个地方:(1)对问题的分析缺乏全面的考虑。(2)对于控制变量法的应用不够熟练,但电路分析有待加强。(3)对于各个物理量之间的因果关系没有弄清楚。没有理解到电阻或电压的变化引起了电流的变化。(4)没有理解欧姆定律的同时性和同一性。

二、结合教科版教材,如何在教学中培养学生的学习能力

笔者认为,结合教材情况以及学生的学习情况,我们可以在以下几个地方做好细节处理,让学生养成良好的学习习惯,培养学生学习能力的目的。

1. 实验设计:分步探究,尝试错误,完善设计,培养学生养成缜密的思维能力

在第一课时的教学中,教学重点在于如何通过实验探究得出电流与电压、电阻之间的关系。教师在提出电流大小与什么因素有关的问题时,学生根据以往的学习经验,猜想出电压、电阻会影响电流的大小。教师应引导学生用控制变量法探究它们之间具体有什么关系。从而将所探究的问题分为两个小课题来进行,即电流与电压的关系和电流与电阻的关系。在进行第一个小课题:探究电流与电压的关系时,学生在设计电路图的时候,容易根据自己的经验将电流表、电压表接入电路,而没有接入滑动变阻器。

教师不必及时指出不足,可以进行展示以后,再提问怎样改变电路中定值电阻两端的电压?这时学生可能会想到要用改变电源电压的方法,但是这样做不够方便。如果用滑动变阻器来调节是最方便的。这时才设计出准确的电路图。学生根据之前所学的串联分压的知识,很容易理解当滑动变阻器的阻值发生变化的时候,电路中定值电阻两端的电压会发生变化,而电流也会随之发生改变。同样,设计好的电路图也可以用于第二个课题的探究。这种不断地让学生对问题作出反应,不断调整自己的设计方案,最后走向完善,这样做符合学生的认知规律。

2. 重视实验探究的过程,培养学生的动手能力以及发现问题后寻找解决方法的能力

对于两个课题的实验,必须由学生自己在教师的引导下完成。绝不能因为赶教学进度而由教师代劳,让学生只是简单记下数据,分析数据得出规律。学生只有在实验过程中才会发现问题。如课题二:在电压不变时,探究电流与电阻的关系中,学生就会发现没有移动滑动变阻器,而将定值电阻改变时,电压表的示数也会随之发生改变。那如何保证电压表的示数不变呢?学生才会自己去想办法通过移动滑动变阻器来完成。那滑动变阻器的移动是否有规律可循?学生通过自己的实验,才会发现其中的规律。有了这样的经验以后,进行理论分析问题也就变得容易了。而具备了动手能力及解决问题的能力后,在后续课程测电阻、测电功率的学习中,也就较为轻松了。

3. 对于实验结论的得出,要把握其中的因果关系,培养了学生的逻辑思维能力

虽然在之前的学习中,学生已经认识到了电压是形成电流的原因。同时也认识到了导体对电流有阻碍作用,也即是导体存在电阻这样的观念。但是放到欧姆定律的学习中,尤其是对公式R=U/I的理解上,学生容易认为电阻与电压成正比,电阻与电流成反比,也就是认为电压和电流的大小会改变电阻的大小。学生会单纯从数学的角度来理解物理公式,而不能把握三者之间的因果关系。也就是电流变化引起了电阻变化还是电阻变化引起了电流变化?这也是我们之前做实验的过程中,让学生分析的根本目的。教师应该要进行提问,由学生来思考变形公式的意义,可以培养学生的逻辑思维能力。对于物理规律的理解,要引导学生理解规律所反映的逻辑关系。

4. 对于欧姆定律内容的学习要注意抓住关键字词,培养学生阅读能力