時(shí)間:2023-08-15 17:19:47
導(dǎo)語:在歐姆定律的比值問題的撰寫旅程中,學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞: 物理 歐姆定律 復(fù)習(xí)
在物理復(fù)習(xí)的整個(gè)知識體系中,電學(xué)知識板塊兒尤為重要。一是:它占整個(gè)三式合一理化試題物理部分的40%左右,即70分中的近30分屬于物理電學(xué)試題。二是:電學(xué)知識在生產(chǎn)實(shí)踐中的重要作用已凸顯出來。而要學(xué)生全面掌握、領(lǐng)會初中階段電學(xué)知識,對于相當(dāng)一部分初中生來說具有較大的難度。從教以來我聽過一些初中電學(xué)復(fù)習(xí)課:有的先把所要用到的電學(xué)公式板書在黑板上,再講典型例題,接著練習(xí);有的則通過學(xué)生作題中所反饋的問題對知識進(jìn)行補(bǔ)充強(qiáng)調(diào),再練習(xí);有的直接強(qiáng)調(diào)萬變不離其宗,讓學(xué)生多看教材,然后講例題等。復(fù)習(xí)中講例題沒錯(cuò),但選擇的例題過多,又無代表性,既延長了復(fù)習(xí)時(shí)間,又不能使學(xué)生的知識得到升華。久而久之,學(xué)生疲勞,老師厭煩。要使復(fù)習(xí)課在短時(shí)間內(nèi)生動、奏效,應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)睦},在講例題的基礎(chǔ)上,對知識進(jìn)行歸納和升華。
復(fù)習(xí)課,一要體現(xiàn)“從生活走向物理,從物理走向社會”,教學(xué)方式多樣化等新課程理念;二要體現(xiàn)“知識與技能、過程與方法以及情感態(tài)度和價(jià)值觀”三維目標(biāo)的培養(yǎng);三要優(yōu)化學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu),讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)、幫助下,把學(xué)到的知識歸納起來,從而便于提練和記憶。所以對電學(xué)的復(fù)習(xí)要從學(xué)生喜聞樂見的小電器起步,從典型例題入手進(jìn)行歸納總結(jié)。
例1:如圖-1是一個(gè)玩具汽車上的控制電路。小明對其進(jìn)行測量和研究發(fā)現(xiàn):電動機(jī)的線圈電阻為1Ω,保護(hù)電阻R為4Ω。當(dāng)閉合S后,兩電壓表的示數(shù)分別為6V和2V,則電路中的電流為?搖 ?搖?搖?搖A,電動機(jī)的功率為?搖?搖 ?搖?搖W。(這是陜西師范大學(xué)出版社出版,經(jīng)陜西省中小學(xué)教材審定委員會2008年審定通過的《物理課堂練習(xí)冊》中的一道題)
學(xué)生通常按下列方法計(jì)算電路中的電流:
R中的電流:I=U/R=2V/4Ω=0.5A,
電動機(jī)中的電流:I=U/R=4V/1Ω=4A,
由此得第一空電路中的電流就有兩個(gè)值0.5A和4A。
于是第二空的對應(yīng)值為:P=UI=4V×0.5A=2W與P=UI=4V×4A=16W。這就存在兩個(gè)問題:
1.根據(jù)歐姆定律計(jì)算出兩個(gè)串聯(lián)元件中的電流不相等,與串聯(lián)電路中電流的特點(diǎn)相矛盾。
2.由串聯(lián)分壓原理得:U:U=R∶R=1∶4,得:
①當(dāng)U=2V時(shí),U=8V,得到U+U=2V+8V=10V≠U源;
②當(dāng)UM′=4V時(shí),U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U,這與串聯(lián)電路中的電壓關(guān)系相矛盾。
對此,應(yīng)找出題中所涉及的知識點(diǎn),分析這些知識點(diǎn)間的聯(lián)系,那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先,應(yīng)對歐姆定律有深入的理解。
例2:如圖2所示電路(R≠R≠R)。引導(dǎo)學(xué)生分析如下:
1.對電路狀態(tài)的分析。
(1)當(dāng)S、S、S都閉合時(shí),R與R并聯(lián),并聯(lián)后作為一個(gè)整體再與R串聯(lián)。A測R中的電流,V測R或R兩端電壓。
(2)當(dāng)S、S閉合S斷開時(shí),則由圖-2演變?yōu)閳D-2(a)到(b)。
R與R串聯(lián),R處于斷開狀態(tài),A測整個(gè)電路中的電流。
(3)當(dāng)S、S閉合S斷開時(shí),則由圖2演變?yōu)閳D-2(c)到(d)。
R與R串聯(lián),R處于斷開狀態(tài),V測R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個(gè)量間的關(guān)系。
(1)歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量是針對同一個(gè)用電器或者同一部分電路而言的,即必須滿足“同一性”。
當(dāng)圖-2中的S、S、S都閉合時(shí),A測R中的電流為I,V測R兩端電壓為U。此時(shí)能否用U與I的比值來計(jì)算R或R阻值呢?(即R=U/I)。
如果R=R時(shí),由于R與R并聯(lián),所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U,即U=U=U。根據(jù)R=U/I得R=U/I,R=U/I。這樣計(jì)算出的R2的值雖然是正確的,但屬于不正確的方法得出了正確的結(jié)果,實(shí)屬偶然巧合。
若R≠R時(shí),那么R=U/I,若再按R=U/I來計(jì)算R的電阻值就沒有上述的巧合了。因?yàn)殡妷合嗟仁遣⒙?lián)電路電壓的特點(diǎn),R、R中的電流是不相等的。上述中錯(cuò)誤地認(rèn)為R、R中電流相等。這里的電壓是R兩端電壓,而電流是R中的電流,電壓與電流是兩個(gè)不同電阻(或用電器,或電路)的對應(yīng)量,也就違背了“同一性”。
這就告訴我們,在應(yīng)用歐姆定律解題時(shí),一定要遵循“同一性”原則,切忌“張冠李戴”,電學(xué)中的所有公式都不能違背“同一性”原則。如:W=UIt、Q=IRt、P=UI等。
(2)歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量必須是同一狀態(tài)、同一時(shí)刻存在的三個(gè)物理量,即必須滿足“同時(shí)性”。
在圖-2中,當(dāng)S、S閉合時(shí),R中的電流大小與S、S閉合時(shí)R中的電流大小是否相等?
在圖-2中,當(dāng)S、S閉合S斷開時(shí),不難看出,R與R串聯(lián):I=I=I則I=U源/(R+R);當(dāng)S、S閉合S斷開時(shí),R與R串聯(lián):I=I=I,則I=U/(R+R)。因?yàn)镽+R≠R+R所以U源/(R+R)≠U源/(R+R),即兩次電流不相等。S、S閉合時(shí),R中的電流大小與S、S閉合時(shí)R中的電流大小不相等,這是因?yàn)镾、S閉合時(shí)與S、S閉合時(shí)電路狀態(tài)不同,R是在不同的狀態(tài)下工作,不是同一時(shí)間內(nèi)電流的大小,電流不相等。
在利用公式計(jì)算的過程中,不能用第一狀態(tài)下的量值與第二狀態(tài)下的量值代入關(guān)系式計(jì)算。如:要計(jì)算R的電阻值,就不能用第一狀態(tài)下R兩端的電壓值與第二狀態(tài)下R中的電流的比值來計(jì)算R的電阻值。在計(jì)算電流、電壓時(shí),也不能這樣處理。
因此在利用公式計(jì)算時(shí),帶值入式的物理量必須是同一狀態(tài)下的物理量,必須滿足“同時(shí)性”。
(3)歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量的單位必須同一到國際單位制,即I―A、U―V、R―Ω。即應(yīng)滿足“統(tǒng)一性”。
除各物理量的主單位外,還應(yīng)記住常用單位及其單位換算關(guān)系,將常用單位換算為國際單位制單位,在利用其它電學(xué)公式計(jì)算時(shí)也要統(tǒng)一單位。
如:電功的公式W=UIt中,各物理量的對應(yīng)單位:U-V、I-A、t-S;這樣W的單位才是J。電熱的公式Q=IRt中:I―A、R―Ω、t―S;這樣Q的單位才是J。電功率的公式P=UI中:U-V、I-A,這樣P的單位才是W。
我們要確定歐姆定律的適用條件。
1.歐姆定律只對一段不含電源的導(dǎo)體成立,即只適用于純電阻電路。因此,歐姆定律又稱為一段不含源電路的歐姆定律。
例1中涉及到電磁轉(zhuǎn)換的知識,電動機(jī)工作時(shí)實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)發(fā)電機(jī)。電動機(jī)工作時(shí),其閉合線圈切割磁感線會產(chǎn)生感應(yīng)電流,所產(chǎn)生的感應(yīng)電流對流過電動機(jī)線圈中的電流有一定影響。
實(shí)際上圖1相當(dāng)于一個(gè)“RL”串聯(lián)電路,總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數(shù)和,即U≠U+U。但得到的電流有效值的關(guān)系I=U/Z與直流(或部分)電路的歐姆定律相似,各元件上的分電壓與該元件的阻抗(Z)成正比。
雖然電動機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的阻抗目前初中階段無法計(jì)算出來,但無論電動機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的阻抗為多少,電路中的電流都等于電阻R中的電流,即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。電動機(jī)兩端的實(shí)加電壓等于總電壓(電源電壓)減去電阻R兩端的電壓,即U=U-U=6V-2V=4V。則電動機(jī)的功率為:P=UI=4V×0.5A=2W。
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上述分析說明,電阻R所在的這部分電路與電動機(jī)所在的這部分電路有著本質(zhì)的不同。從能量轉(zhuǎn)化的角度看:電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能;而電動機(jī)所在的這部分電路電能只有少部分轉(zhuǎn)化為熱能,大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。前者屬于純電阻電路,后者屬于非純電阻電路。
歐姆定律只適用于純電阻電路,即用電器工作的時(shí)候電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。例如電熨斗、電暖氣、電熱毯、電飯鍋、熱得快等。而電動機(jī)、電風(fēng)扇,等等,除了發(fā)熱外,還對外做功,所以這些是非純電阻電路,歐姆定律不再適用。由歐姆定律導(dǎo)出的公式也只適用于純電阻電路(如:W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。)
2.歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體和通常狀態(tài)下的電解質(zhì)溶液;但是對于氣態(tài)導(dǎo)體(如日光燈管中的汞蒸氣)和其它一些導(dǎo)電元器件,歐姆定律不成立。歐姆定律對某一導(dǎo)體是否適用,關(guān)鍵是看該導(dǎo)體的電阻是否為常數(shù)。當(dāng)導(dǎo)體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數(shù)時(shí),其電阻叫線性電阻或歐姆電阻,歐姆定律對它成立;當(dāng)導(dǎo)體的電阻隨電壓、電流變化時(shí),其電阻叫非線性電阻,如:電子管、晶體管、熱敏電阻等,歐姆定律對它不成立。
3.歐姆定律只有在等溫條件下,即導(dǎo)體溫度保持恒定時(shí)才能成立。當(dāng)導(dǎo)體溫度變化時(shí),歐姆定律對該導(dǎo)體不成立,因?yàn)殡娮枋菧囟鹊暮瘮?shù)。
在講解歐姆定律的應(yīng)用時(shí),常舉白熾燈的例子,實(shí)際上白熾燈的鎢絲在溫度變化很大時(shí)電阻具有非線性,隨著電流的增大,鎢絲的溫度升高很多,其電阻也隨著變化。對非線性電阻,歐姆定律不成立,但是作為電阻定義的關(guān)系式R=U/I仍然成立,只不過對非線性電阻,R不再是常量。
綜上所述,例1中第一空電路中的電流有兩個(gè)值0.5A和4A,一個(gè)是在純電阻電路(電阻R)中用歐姆定律算出的電流0.5A。另一個(gè)是用歐姆定律計(jì)算在非純電阻電路(含電動機(jī)的電路)中的電流為4A,顯然不對。
通過對例1的全面、透徹的分析,我們對電學(xué)知識得到了進(jìn)一步升華:(1)判斷電路的連接方式;(2)判斷電表的作用;(3)利用歐姆定律解決實(shí)際問題時(shí)必須注意“三性”;(4)復(fù)習(xí)了電功率、焦耳定律等相關(guān)電學(xué)公式;(5)歐姆定律的適用范圍。
學(xué)生能夠領(lǐng)悟到,復(fù)習(xí)不是為了解題,而是要掌握知識的前后聯(lián)系,優(yōu)化知識結(jié)構(gòu);仔細(xì)觀察,認(rèn)真分析;發(fā)散思維,以點(diǎn)帶面;舉一反三,融會貫通。這樣,從而體現(xiàn)出知識與技能、過程與方法,以及情感態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn):
[1]王較過.物理教學(xué)論.陜西師范大學(xué)出版社,2003.
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[4]新課程實(shí)施難點(diǎn)與教學(xué)對策案例分析叢書,(初中卷).中央民族大學(xué)出版社.
易錯(cuò)點(diǎn)一:對歐姆定律變形公式的誤解
例根據(jù)歐姆定律公式I=,可變形得到R=。對此,下列說法中正確的是()
A. 導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比
B. 導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體中的電流成反比
C. 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓為零時(shí),導(dǎo)體的電阻也為零
D. 導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流無關(guān)
典型錯(cuò)誤一根據(jù)R=,認(rèn)為導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,因此選擇A。
典型錯(cuò)誤二根據(jù)R=,認(rèn)為導(dǎo)體的電阻與通過導(dǎo)體的電流成反比。因此選擇B。
錯(cuò)因分析歐姆定律研究的是電流與電壓和電阻的關(guān)系,其變形式R=只是提供了計(jì)算電阻的一種方法,并不能理解為導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與通過導(dǎo)體的電流成反比。
正確答案因?yàn)閷?dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體自身因素(材料、長度、橫截面積、溫度等)來決定的,而不受外因(導(dǎo)體兩端電壓和通過導(dǎo)體的電流)影響,所以應(yīng)選D。
易錯(cuò)點(diǎn)二:對歐姆定律同一性和同時(shí)性的忽視
例有一個(gè)電鈴,它的電阻是10 Ω,在正常工作時(shí),它兩端的電壓應(yīng)該是6 V。但我們手邊現(xiàn)有的電源電壓是8 V,要把這個(gè)電鈴接在這個(gè)電源上,并使它正常工作,應(yīng)怎么辦?
典型錯(cuò)誤要把這個(gè)電鈴接在這個(gè)電源上,并使它正常工作,應(yīng)給它串聯(lián)一個(gè)電阻。
因?yàn)橥ㄟ^電鈴的電流I== A=0.6 A,
又因?yàn)殡娮韪娾彺?lián),
所以通過電阻的電流I=I=0.6 A,
因此,串聯(lián)一個(gè)電阻為R== Ω=13.3 Ω。
錯(cuò)因分析造成錯(cuò)解的原因是在應(yīng)用歐姆定律時(shí),沒有注意同一性和同時(shí)性。錯(cuò)解中的最后一步:R=中,U、I代入的數(shù)值是總電壓和總電流,求出的電阻R應(yīng)該是總電阻。
正確答案根據(jù)歐姆定律有:通過電鈴的電流I== A=0.6 A,
又因?yàn)殡娮韪娾彺?lián),
所以通過串聯(lián)電路的電流I=I=0.6 A,
因此,總電阻R== Ω=13.3 Ω。
又因?yàn)镽=R+R,
所以串聯(lián)一個(gè)電阻為R=R-R=(13.3-10) Ω=3.3 Ω。
易錯(cuò)點(diǎn)三:對控制變量法的誤解
例小剛用圖1所示電路探究“一段電路中電流跟電阻的關(guān)系”。在此實(shí)驗(yàn)過程中,當(dāng)A、B兩點(diǎn)間的電阻由5 Ω更換為10 Ω后,為了探究上述問題,他應(yīng)該采取的唯一操作是()
A. 記錄電流表和電壓表的示數(shù)
B. 將變阻器滑片適當(dāng)向左移動
C. 將變阻器滑片適當(dāng)向右移動
D. 適當(dāng)增加電池的節(jié)數(shù)
典型錯(cuò)誤電源電壓不變,改變電阻,記錄電流大小,從而找出電流跟電阻的關(guān)系,選A。
錯(cuò)因分析沒有正確理解控制變量法。
正確答案在此實(shí)驗(yàn)過程中,當(dāng)A、B兩點(diǎn)間的電阻由5 Ω更換為10 Ω后,為了探究“一段電路中電流跟電阻的關(guān)系”,必須保持A、B兩點(diǎn)間的電壓不變。此時(shí)由于總電阻變大,總電流變小,因此滑動變阻器兩端的電壓變小,由串聯(lián)電路電壓關(guān)系可知A、B兩點(diǎn)間(一段電路)的電壓變大。要想繼續(xù)實(shí)驗(yàn),接下來應(yīng)該使A、B兩點(diǎn)間的電壓減小到原來的值。將變阻器滑片適當(dāng)向右移動,使變阻器阻值增大,使電路電流減小。由U=IR可知,A、B兩點(diǎn)間的電壓才會變小,當(dāng)達(dá)到原來的電壓值時(shí),停止移動滑片,記錄此時(shí)的電流值。應(yīng)選C。
易錯(cuò)點(diǎn)四:對電路連接關(guān)系不清
例1如圖2所示,電路中的電源電壓保持不變。閉合開關(guān)后,將滑動變阻器的滑片P由圖中位置向a點(diǎn)移動的過程中,電表、、的示數(shù)變化正確的是()
A. 的示數(shù)減小,的示數(shù)減小,的示數(shù)增大
B. 的示數(shù)增大,的示數(shù)減小,的示數(shù)增大
C. 的示數(shù)增大,的示數(shù)減小,的示數(shù)減小
D. 的示數(shù)減小,的示數(shù)增大,的示數(shù)減小
典型錯(cuò)誤滑動變阻器的滑片P由圖中位置向a點(diǎn)移動的過程中,滑動變阻器的阻值變大,根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的電流減小。根據(jù)U=IR可知,滑動變阻器兩端電壓減小,因此的示數(shù)減小,燈泡兩端的電壓增大。選擇D。
錯(cuò)因分析電壓表測量的是滑動變阻器兩端電壓U?;瑒幼冏杵鞯幕琍由圖中位置向a點(diǎn)移動的過程中,滑動變阻器的阻值R變大,但同時(shí)電流I變小,根據(jù)U=IR無法判斷滑動變阻器兩端電壓大小的變化。
正確答案由圖2可知這是一個(gè)串聯(lián)電路,電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓U,測量燈泡兩端的電壓U。滑動變阻器的滑片P由圖中位置向a點(diǎn)移動的過程中,滑動變阻器的阻值變大,根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的電流減小,因此的示數(shù)減小。再根據(jù)串聯(lián)電路中電流處處相等,通過燈泡的電流I=I,又燈泡的電阻R不變,根據(jù)U=IR可知,電壓U減小,因此的示數(shù)減小。由串聯(lián)電路電壓的關(guān)系,可知滑動變阻器兩端電壓U=U-U,因此的示數(shù)增大。應(yīng)選C。
例2如圖3所示電路中,閉合開關(guān)后,將滑動變阻器滑片P由a端向b端滑動過程中,圖3中電壓表和電流表的示數(shù)變化正確的是()
A. 電壓表示數(shù)不變,電流表示數(shù)變大
B. 電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大
C. 電壓表示數(shù)不變,電流表示數(shù)變小
D. 電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小
典型錯(cuò)誤滑動變阻器滑片P由a端向b端滑動過程中,電阻變大。根據(jù)U=IR可知,電壓變大,因此電壓表示數(shù)變大。再根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的電流減小,選擇D。
錯(cuò)因分析電路連接關(guān)系不清,沒有注意到滑動變阻器與R串聯(lián)后再與R并聯(lián)的關(guān)系。
正確答案滑動變阻器與R串聯(lián)后再與R并聯(lián),不管滑動變阻器阻值如何變化,都不會改變支路電壓。支路電阻的變化引起總電阻的變化,滑片P由a端向b端滑動過程中,滑動變阻器電阻變大,總電阻變大。根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的總電流減小,因此電流表示數(shù)減小。應(yīng)選C。
易錯(cuò)點(diǎn)五:對伏安法測電阻原理的誤解
例小剛同學(xué)想用電流表、電壓表測量一段電阻絲R的電阻,他已連接了部分電路,如圖4(a)所示。請你接著完成下列步驟:
(1)當(dāng)電壓表示數(shù)為3.6 V時(shí),電流表的示數(shù)如圖4(b)所示,這時(shí)電路中的電流是________A,電阻絲的電阻為_______Ω。并用筆畫線代替導(dǎo)線,將電路補(bǔ)畫完整。
(2)若將上面實(shí)驗(yàn)中的定值電阻R換成小燈泡,在多次測電阻的過程中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí),電壓表與電流表示數(shù)的比值將________。
典型錯(cuò)誤(1)題中連接圖時(shí),滑動變阻器接線柱連入錯(cuò)誤,電壓表、電流表正負(fù)接線柱及量程選錯(cuò),串、并聯(lián)錯(cuò)誤。
錯(cuò)因分析不清楚滑動變阻器及電表接入電路的要求。
正確答案滑動變阻器要保證“一上一下”兩個(gè)接線柱接入電路,有時(shí)還要考慮具體是下面哪一個(gè)接線柱接入電路。對于電表,要求電流從正接線柱流入負(fù)接線柱流出,且選擇符合題意的量程,保證電流表與被測對象串聯(lián),電壓表與被測對象并聯(lián)。(1)0.3;12;電路圖如圖5所示。
典型錯(cuò)誤(2)由伏安法測電阻原理R=可知,電流與電壓成正比,因此電壓表與電流表示數(shù)的比值不變。
錯(cuò)因分析當(dāng)電阻不變時(shí),電流與電壓才成正比。電阻變化時(shí),這種正比例關(guān)系就不成立了。
正確答案當(dāng)電壓增大時(shí),燈絲溫度升高,其電阻增大。由R=可知,電壓表與電流表示數(shù)的比值就是電阻,所以電壓表與電流表示數(shù)的比值將增大。
易錯(cuò)點(diǎn)六:不關(guān)注歐姆定律的適用范圍――純電阻電路
例有一臺標(biāo)有“220 V 1.1 kW”的電動機(jī),線圈電阻為10 Ω,求它正常工作1 min放出的熱量。
典型錯(cuò)誤由歐姆定律可知,
I== A=22 A,
再由焦耳定律得:
Q=I2Rt=222×10×60 J=2.904×105 J。
錯(cuò)因分析歐姆定律只適用于純電阻電路。本題是含有電動機(jī)的非純電阻電路,求電流時(shí)不能使用I=。
正確答案通過線圈的電流I== A=5 A,
中學(xué)物理邏輯性很強(qiáng),許多剛剛步入高中的學(xué)生很難適應(yīng)高中物理的學(xué)習(xí),認(rèn)為高中物理不易學(xué)、學(xué)不懂.面對這種狀況,教師應(yīng)該時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的心理,及時(shí)有效的幫助學(xué)生克服這種心理障礙,使他們能夠?qū)W(xué)習(xí)物理充滿信心.物理教師還要改善自己的教學(xué)方式,設(shè)計(jì)新穎的教學(xué)方案,激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的積極性,整體改善物理的教學(xué)質(zhì)量.
一、中學(xué)物理課堂教學(xué)新型設(shè)計(jì)分析
(一)設(shè)計(jì)物理教學(xué)方法的思路
1.結(jié)合哲學(xué)方法
結(jié)合哲學(xué)方法分為:質(zhì)變和量變法、否定和肯定法、內(nèi)容和形式法、本質(zhì)和現(xiàn)象法、相對和絕對法、原因和結(jié)果法、空間和時(shí)間法、統(tǒng)一和對立等法.
2.結(jié)合數(shù)學(xué)方法
結(jié)合數(shù)學(xué)方法:圖像法、函數(shù)法、幾何法、極限法等.
3.突出物理方法
物理有自身獨(dú)特的學(xué)習(xí)方法:觀察法、實(shí)驗(yàn)法、守恒定律法、對稱法、化方法等.
4.思維方法
思維方法:判斷和推理法、綜合和分析法、分類和比較法、概括法、演繹和歸納法、具體和抽象法、類比法等.
(二)設(shè)計(jì)在物理課堂教學(xué)的作用
1.是科學(xué)教授物理的需要
通過物理科學(xué)的方法,讓學(xué)生更好理解物理知識.例如:某教師在講解電容和電場強(qiáng)度設(shè)計(jì)教案時(shí),應(yīng)考慮電容和電場強(qiáng)度的定義,而它們是根據(jù)比值進(jìn)行定義的,通過比值可以將抽象的概念具體化、數(shù)字化,再聯(lián)合實(shí)驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生更好地理解物理知識.
2.促進(jìn)中學(xué)生建立科學(xué)觀念
物理是科學(xué)學(xué)科,包含大量的科學(xué)觀念和概念,促進(jìn)學(xué)生建立正確的科學(xué)觀念,懂得從現(xiàn)象到本質(zhì)、從偶然到必然、從未知到已知.
例如:某物理老師講解《慣性定律》設(shè)計(jì)問題“靜止的小車啟動時(shí),為什么小車上的木板向后倒?”“小車停止運(yùn)動時(shí),為什么小車上的木板會向前倒?”引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行全面思考,科學(xué)利用定律解決物理問題,促進(jìn)學(xué)生建立科學(xué)觀念.
二、學(xué)生的個(gè)體差異
為了了解學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)情況,筆者對某所學(xué)校學(xué)生的力學(xué)和電學(xué)進(jìn)行了調(diào)查.發(fā)放調(diào)查問卷143張,共收回137張,回收率是95.80%.數(shù)據(jù)顯示,力學(xué)中關(guān)于自行車下坡行駛時(shí)不可以用前閘剎車,77.20%的學(xué)生很清楚;15.20%的學(xué)生知道一些;6.70%的學(xué)生不太清楚;2.20%的學(xué)生完全沒聽過.電學(xué)中關(guān)于燈泡燈絲在開燈瞬間最容易被燒斷,66.30%的學(xué)生很清楚;22.80%的學(xué)生知道一些;9.80%的學(xué)生不太清楚;1.10%的學(xué)生完全沒聽過.
生活中物理學(xué)處處可見,但是調(diào)查顯示有些學(xué)生對生活中的物理現(xiàn)象缺乏了解,個(gè)體之間存在差異.因此教師應(yīng)將生活實(shí)際、學(xué)生的個(gè)體差異等因素和物理教學(xué)聯(lián)合起來,提高分析解決物理問題的能力.
三、新的教學(xué)方法
(一)注重物理生活化
結(jié)合生活實(shí)際教學(xué),以此吸引學(xué)生思考問題,讓學(xué)生感受到物理是兼?zhèn)鋵?shí)用性、趣味性的科學(xué)學(xué)科.
例如:某教師講解《重力勢能》這節(jié)課結(jié)合生活實(shí)際提出“質(zhì)量不同的物體從同一高度下落,可以觀察到什么現(xiàn)象?”“質(zhì)量相同的物體從不同高度下落,又可以觀察到什么現(xiàn)象?”讓學(xué)生清楚觀察到質(zhì)量、高度與重力勢能之間的關(guān)系.
(二)物理教學(xué)方式要靈活
教學(xué)過程中,教師要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況靈活教學(xué).例如:某教師講解《歐姆定律》,首先分析歐姆定律的概念和應(yīng)用條件,如果學(xué)生接受情況較好,那么教師可以繼續(xù)根據(jù)歐姆定律解決實(shí)際問題;如果學(xué)生接受情況不好,教師可以做些實(shí)驗(yàn)便于學(xué)生理解,還可以繪制伏安特性曲線.靈活教學(xué),幫助學(xué)生深刻理解物理定義.
(三)既要針對學(xué)生者整體又要尊重個(gè)體差異教學(xué)
物理課堂是輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的教育手段,教師要根據(jù)學(xué)生整體學(xué)習(xí)情況進(jìn)行教學(xué),綜合考慮學(xué)生知識基礎(chǔ)、接受知識能力、學(xué)習(xí)能力;也要尊重個(gè)體差異,降低一些學(xué)習(xí)要求,爭取讓所有學(xué)生都能在課堂上有所收獲.
(四)建立場景
[關(guān)鍵詞]物理教學(xué) 電磁學(xué) 電磁場 電路
物理教材中所闡述的內(nèi)容主要是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識,這些理論是建立在牛頓時(shí)空觀的基礎(chǔ)上,以力學(xué)、電磁學(xué)為重點(diǎn)。本文就電磁學(xué)部分的教學(xué)談?wù)勛约旱挠^點(diǎn)。
一、電磁學(xué)的知識體系
電磁運(yùn)動是物質(zhì)的一種基本運(yùn)動形式。電磁學(xué)的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應(yīng)用,其具體內(nèi)容包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象、電磁輻射和電磁場等。為了便于研究,把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開處理,實(shí)際上,這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。透徹分析電磁學(xué)的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系,才能使孤立的、分散的教學(xué)變成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué)。對此,應(yīng)從以下三個(gè)方面來認(rèn)真分析教材。
1.電磁學(xué)的兩種研究方式
整個(gè)電磁學(xué)的研究可分為以“場”和“路”兩個(gè)途徑進(jìn)行。只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計(jì)劃、有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。
場是物質(zhì)的相互作用的特殊方式。電磁學(xué)部分完全可用場的概念統(tǒng)一起來,靜電場、恒定電場、靜磁場、恒定磁場、電磁場等,組成一個(gè)關(guān)于場的體系。
“路”是“場”的一種特殊情況。物理教材以“路”為線的框架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等。
“場”和“路”之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。麥克斯韋方程是電磁場的普遍規(guī)律,是以“場”為基礎(chǔ)的,“場”是電磁運(yùn)動的實(shí)質(zhì),因此可以說“場”是實(shí)質(zhì),“路”是方法。
2.認(rèn)識物理規(guī)律
規(guī)律體現(xiàn)在一系列物理基本概念、定律、原理以及它們的相互聯(lián)系中。
物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復(fù)觀察和多次實(shí)驗(yàn),掌握了充分可靠的事實(shí)之后,進(jìn)行分析和比較,找出它們相互之間存在的關(guān)系,并把這些關(guān)系用定律的形式表達(dá)出來。物理定律的形成,也是在物理概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。
“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律。歐姆定律是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的,對金屬導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電適用,但對氣體導(dǎo)電是不適用的。歐姆定律的運(yùn)用有對應(yīng)關(guān)系,電阻是電路的物理性質(zhì),適用于溫度不變時(shí)的金屬導(dǎo)體。
“磁場”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性,用研究電場的方法進(jìn)行類比,可以較好地解決磁場和磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。
“電磁感應(yīng)”這一章,重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。在這部分知識中,能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是將各知識點(diǎn)串起來的主線。本章以電流、磁場為基礎(chǔ),它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的重要方面,是進(jìn)一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ)。電磁感應(yīng)的重點(diǎn)和核心是感應(yīng)電動勢。運(yùn)用楞次定律不僅可判斷感應(yīng)電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎(chǔ)上結(jié)合電磁感應(yīng)的理論和實(shí)踐,進(jìn)一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場,對場的認(rèn)識又上升了一步。麥克斯韋的電磁場理論總結(jié)了電磁場的規(guī)律,同時(shí)也把波動理論從機(jī)械波推進(jìn)到電磁波而對物質(zhì)的波動性的認(rèn)識提高了一步。
3.通過電磁場所表現(xiàn)的物質(zhì)屬性,使學(xué)生建立“世界是物質(zhì)的”的觀點(diǎn)
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。大量實(shí)驗(yàn)證明,在電荷的周圍存在電場,每個(gè)帶電粒子都被電場包圍著。電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用,運(yùn)動電荷的周圍除了電場外還存在著磁場。磁體的周圍也存在著磁場,磁場也是一種客觀存在的物質(zhì)。磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用??茖W(xué)實(shí)驗(yàn)證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨(dú)立存在,電磁場是物質(zhì)的一種形態(tài)。
運(yùn)動的電荷(電流)產(chǎn)生磁場,磁場對其它運(yùn)動的電荷(電流)有磁場力的作用,所有磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動電荷(電流)之間是通過磁場而發(fā)生作用的。麥克斯韋用場的觀點(diǎn)分析了電磁現(xiàn)象,得出結(jié)論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。按照這個(gè)理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的,形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一場,這就是電磁場。電磁場由近及遠(yuǎn)的傳播就形成電磁波。轉(zhuǎn)貼于
從場的觀點(diǎn)來闡述路。電荷的定向運(yùn)動形成電流,產(chǎn)生電流的條件有兩個(gè):一是存在可自由移動的電荷;二是存在電場。導(dǎo)體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處。導(dǎo)體中的電流是帶電粒子在電場中運(yùn)動的特例,即導(dǎo)體中形成電流時(shí),它的本身要形成電場又要提供自由電荷,當(dāng)導(dǎo)體中電勢差不存在時(shí),電流也隨之而終止。
二、以知識體系貫穿始終,使理論學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練相融合
1.場的客觀存在及其物質(zhì)性是電學(xué)教學(xué)中一個(gè)極為重要的問題。電場部分是學(xué)好電磁學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。電場強(qiáng)度、電勢、磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映電、磁場是物質(zhì)的實(shí)質(zhì)性概念。電場線、磁感應(yīng)線是形象地描述場分布的一種手段。
2.電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運(yùn)動的電荷、電流有力的作用。在教學(xué)中要使學(xué)生認(rèn)識場和受場作用這兩類問題的聯(lián)系與區(qū)別,比如,場不是力,電勢不是能等。場中不同位置場的強(qiáng)弱不同,可用受場力者受場力的大?。ǚ较颍└涮卣魑锢砹康谋戎祦砻枋鰣龅膹?qiáng)弱程度。在電場中用電場力做功,說明場具有能量。通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能,離開了電場就談不上電荷的電勢能了。
關(guān)鍵詞 概念和規(guī)律;生成過程;高中物理;課堂教學(xué)效率
高中物理難學(xué),這是很多高中學(xué)生的共識。其原因主要有以下幾點(diǎn):(1)高中物理概念多,而且抽象。例如:高一物理中的加速度概念,很多學(xué)生從學(xué)加速度開始就對高中物理產(chǎn)生恐懼。(2)高中物理規(guī)律多,而且相似性很強(qiáng)。例如:動能定理和動量定理、機(jī)械能守恒定律和動量守恒定律。(3)高中物理前后知識的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng),例如:力電結(jié)合問題。(4)高中物理數(shù)學(xué)知識應(yīng)用廣泛。例如:用圖象法處理物理問題、極值問題的討論、三角函數(shù)和幾何知識的應(yīng)用等等。要解決這些問題,關(guān)鍵在于提高課堂教學(xué)效率。物理教學(xué)具有三大特色:以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ);以形成物理概念和掌握知識結(jié)構(gòu)為中心;以物理教學(xué)緊密聯(lián)系實(shí)際為原則。這就要求教師在教學(xué)中要充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用,重視物理概念和規(guī)律的生成過程,讓學(xué)生從根本上理解物理概念和規(guī)律,自主構(gòu)建知識、掌握方法,并最終建立起高中物理的知識體系,使學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中越學(xué)越清晰,而不是越學(xué)越糊涂。
一、教師要認(rèn)識到物理概念和規(guī)律在物理學(xué)科中的重要地位
整個(gè)高中物理是以基本概念和基本規(guī)律為主干而構(gòu)成的一個(gè)完整的體系,是由基本概念、基本規(guī)律和基本方法及其相互聯(lián)系構(gòu)成了學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。其中,基本概念是基石,基本規(guī)律是中心,基本方法是紐帶。要使學(xué)生掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),就必須使學(xué)生學(xué)好基本概念和規(guī)律。所謂物理知識的應(yīng)用,主要是指運(yùn)用物理概念和物理規(guī)律解釋物理現(xiàn)象、解決物理問題。在高中物理教學(xué)中,學(xué)生的智力和能力,也主要是在觀察、實(shí)驗(yàn)、探索和分析物理現(xiàn)象,理解、掌握和運(yùn)用物理概念和物理規(guī)律的過程中,不斷發(fā)展起來的。所以,我們應(yīng)當(dāng)重視概念和規(guī)律的生成過程,提高高中物理課堂教學(xué)效率。
二、教師要結(jié)合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)設(shè)計(jì)適合學(xué)生概念和規(guī)律生成過程的教學(xué)
一個(gè)好的物理教學(xué)設(shè)計(jì),在實(shí)施的過程中,學(xué)生始終圍繞一個(gè)問題進(jìn)行探討,并最終獲得知識和方法,而不是簡單的順從教材或老師。學(xué)生學(xué)習(xí)一個(gè)新的概念和規(guī)律的過程,就經(jīng)歷一個(gè)或長或短的探究過程,這樣建構(gòu)起來的知識和方法,學(xué)生才能自如應(yīng)用并降低遺忘的程度。
1.巧妙導(dǎo)入是提高課堂教學(xué)效率的第一步
導(dǎo)入是教師在進(jìn)入新課時(shí),運(yùn)用建立問題情境的方式,引起學(xué)生注意,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,明確學(xué)習(xí)目標(biāo),形成學(xué)習(xí)動機(jī)的教學(xué)行為。
(1)用各種直觀教學(xué)手段展示豐富的物理現(xiàn)象,并引導(dǎo)學(xué)生追究現(xiàn)象的原因。物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),用演示實(shí)驗(yàn)來提出問題,引入新課,能體現(xiàn)物理學(xué)科特點(diǎn)的同時(shí),又能較好的激發(fā)學(xué)生的探究意識。
例如,就《帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動》一課,我們可以從演示示波器的作用引入:首先展示一個(gè)示波器,介紹它的作用:示波器能展示交變電流隨時(shí)間的變化關(guān)系,是研究交變電流的重要儀器。接著,展示示波管并介紹熒光屏發(fā)光的原因:它是利用高速電子流打在熒光屏上使熒光屏發(fā)光的。示波器內(nèi)有一個(gè)陰極,并在黑板上畫圖,然后解說:陰極通電受熱后會發(fā)出電子,但電子的速度很小,無法打在前端的熒光屏上(在遠(yuǎn)處畫一個(gè)熒光屏),如何才能讓電子的速度增大呢?這個(gè)問題的提出,引發(fā)學(xué)生去思考:要讓電子加速,應(yīng)當(dāng)加一個(gè)電場,其中最簡單的辦法就是加勻強(qiáng)電場。如何才能讓電子在熒光屏上畫出圖像呢?在接下來的教學(xué)中,學(xué)生始終圍繞這個(gè)目的展開研究和討論。可見,一個(gè)好的引入能激發(fā)學(xué)生的探究意識,充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。
(2)在學(xué)生形成概念,掌握規(guī)律的過程中,引導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行科學(xué)抽象,由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識階段,這是形成概念,掌握規(guī)律的關(guān)鍵。觀察同一個(gè)物理現(xiàn)象,不同的學(xué)生會得出不同的結(jié)論。因?yàn)樵诿恳粋€(gè)物理現(xiàn)象中,存在著多種因素的影響。如果把握不住抽象思維的正確方向,就會得出錯(cuò)誤的結(jié)論。例如,在“馬拉車”的問題上,盡管學(xué)生把牛頓第三定律背得滾瓜爛熟,思想上總還認(rèn)為“馬對車有拉力,車對馬沒拉力”或者“馬對車的拉力大于車對馬的拉力”。學(xué)生“最有力的證據(jù)”是:反正是馬拉著車向前走,而不是車?yán)R向后退。學(xué)生主要是固執(zhí)地盯住了馬拉車向前走這一直觀的表面現(xiàn)象,而沒有對車、馬的啟動過程以及車、馬與路面之間的作用力做深入細(xì)致地分析。
(3)提出新的問題與舊的處理方法的矛盾。在進(jìn)行動能定理應(yīng)用的教學(xué)中,我們會專門對變力做功進(jìn)行研究,雖然不是新課教學(xué),但巧妙的引入也能提高習(xí)題課的教學(xué)效率。其引入可以從公式W=FScosα的適用條件入手:W=FScosα只適用于恒力做功,對于變力做功,我們應(yīng)該如何計(jì)算呢?然后舉出一個(gè)具體問題:已知一個(gè)小球的質(zhì)量m=200g,從粗糙曲面上高H=0.8m處由靜止釋放,小球滑到曲面底端的速度為3m/s,忽略空氣阻力,試求下滑過程中小球克服摩擦阻力所做的功?
2.在新課講授過程中,教師要吃透教材并大膽整合教材,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物理概念的引出和物理規(guī)律的生成過程,理解其物理意義,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生主動去建構(gòu)物理概念,發(fā)現(xiàn)、推導(dǎo)物理規(guī)律
例如:對《閉合電路歐姆定路律》的教學(xué),教材中中沒有對電動勢進(jìn)行定義,僅提到電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓等于電動勢。我們在教學(xué)過程中針對基礎(chǔ)較好的學(xué)生可以嘗試從認(rèn)識電源出發(fā),給出電動勢的定義,然后再認(rèn)識閉合電路,逐步推導(dǎo)閉合電路歐姆定律的表達(dá)式,具體操作如下:
首先帶領(lǐng)學(xué)生回憶:在初中利用歐姆定律進(jìn)行電路計(jì)算時(shí),題目上的電路圖通常沒有畫出電源,若補(bǔ)上電源,則構(gòu)成閉合電路。研究閉合電路要從電源開始。電源的正、負(fù)極分別聚集大量的正、負(fù)電荷,而這些電荷的聚集不是電場力而是非靜電力作用的結(jié)果,非靜電力做功的過程,就是將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程。(例如干電池,是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能)。我們將非靜電力做功與電荷量的比值定義為電源的電動勢E。若電源沒有內(nèi)阻,則電源內(nèi)部從負(fù)極到正極,電勢升高E,電源外部從正極到負(fù)極,電勢降低U=E。但電源有內(nèi)阻,因此電流通過內(nèi)阻電勢降低U內(nèi)=Ir,則電源外部從正極到負(fù)極電勢降低U=E-U內(nèi)。電源沒有接入電路時(shí),I=0,U內(nèi)=0,則U=E(即電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓等于電動勢),若外電路為純電阻電路,則IR=E-Ir,整理得I=■。
經(jīng)歷這樣一個(gè)概念的引出和規(guī)律的推導(dǎo)過程,學(xué)生對電動勢的定義,教材中電動勢大小的描述,閉合電路歐姆定律的成立條件以及電源的作用(包括將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能)從本質(zhì)上有了深刻的理解,從物理學(xué)的內(nèi)涵出發(fā)掌握物理規(guī)律。
在自主建構(gòu)和發(fā)現(xiàn)、推導(dǎo)的過程中,學(xué)生對概念和規(guī)律有了深刻理解,便會靈活應(yīng)用概念和規(guī)律解決物理問題,并大大降低遺忘程度,同時(shí)也更大程度的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
物理不僅僅是一門自然學(xué)科,而且是一門科學(xué)。在整個(gè)物理教學(xué)過程中,初中物理教學(xué)是啟蒙階段,也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣的關(guān)鍵時(shí)期。
就現(xiàn)階段的初中生的生理和心理特點(diǎn)而言,他們富余好奇心善于探究,但缺乏抽象思維和學(xué)習(xí)持久力。所以經(jīng)常覺得物理難,難在公式記不住,計(jì)算題不會算等等很現(xiàn)實(shí)的問題。作為教師,如何才能讓學(xué)生熟練地掌握物理公式、并靈活用公式去解決相應(yīng)的實(shí)際問題,教師應(yīng)在建立概念得出公式、理解應(yīng)用、鞏固公式的過程中注意教學(xué)的方式方法。
一、創(chuàng)設(shè)情境感知概念
“從生活走向物理,從物理走向社會”是物理課程的基本理念。教師的教學(xué)過程應(yīng)該貼近學(xué)生的生活,讓學(xué)生從身邊熟悉的生活現(xiàn)象中去探究并認(rèn)識物理規(guī)律,同時(shí)還應(yīng)將學(xué)生學(xué)習(xí)的物理知識與學(xué)生的生活相結(jié)合,讓學(xué)生體會物理在生活中的實(shí)際應(yīng)用。
如在電功率定義公式導(dǎo)入中,利用將功率不同甚至差別很大的的用電器(比如用1000W的電吹風(fēng)和一個(gè)100W的白熾燈),分別接入家庭電路線路板中,讓學(xué)生身臨其境的觀察兩次電能表的轉(zhuǎn)速(或電能表指示燈閃爍的快慢)明顯不同,引發(fā)學(xué)生的思考,從而為理解電功率的意義奠定了基礎(chǔ)。
二、實(shí)驗(yàn)探究推導(dǎo)公式
實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)生尋得真知的必經(jīng)之路。新課程倡導(dǎo)和凸顯探究學(xué)習(xí),使學(xué)生的思維在探究中發(fā)展,學(xué)習(xí)的興趣在探究中提升。更有利于利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)和得出物理公式。
如在講解《歐姆定律》公式前,先引導(dǎo)學(xué)生探究電流與電壓電阻的關(guān)系,再根據(jù)所得的數(shù)據(jù)推導(dǎo)電流與電壓電阻的關(guān)系。由此順理成章推導(dǎo)出歐姆定律的公式:電流=電壓÷電阻。在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生體會其公式適用的條件、公式的特點(diǎn)、單位的統(tǒng)一性等等注意事項(xiàng)。
三、、圖像數(shù)據(jù)推理公式
物理學(xué)是數(shù)學(xué)化程度最高的一門學(xué)科,從物理概念的引入、規(guī)律的定性描述等都離不開數(shù)學(xué)的圖像處理能力,數(shù)據(jù)分析和計(jì)算應(yīng)用能力。
如在建立物質(zhì)的密度概念時(shí),根據(jù)探究實(shí)驗(yàn)“探究同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積的關(guān)系”,收集數(shù)據(jù)后,分析比較數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的質(zhì)量與體積成正比?;蛘吒鶕?jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制圖像,分析圖像知道m(xù)與V成正比,寫出一般式m=Kv,代入一組(m,V)數(shù)據(jù),即可算出k的值,得出結(jié)論,這種物質(zhì)的質(zhì)量與體積成正比。對不同的物質(zhì),這個(gè)比值一般不同,這個(gè)比值就是物質(zhì)的密度,從而得出密度的計(jì)算公式。
四、類推類比總結(jié)公式
運(yùn)用多種教學(xué)方法,如對比、類比的教學(xué)方法,加強(qiáng)思考公式之間的聯(lián)系與區(qū)別。
比如對于熱效率的學(xué)習(xí),因?yàn)橥瑸樾蕟栴},可以先復(fù)習(xí)機(jī)械效率,由有經(jīng)驗(yàn)的同類公式引導(dǎo)學(xué)習(xí)新的背景下的效率問題。
六、課堂練習(xí)應(yīng)用公式
課堂練習(xí)是檢驗(yàn)教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”的有效手段,也是課堂反饋應(yīng)用公式問題的一種有效方法。在利用公式解決實(shí)際問題時(shí),教師要防止學(xué)生亂套公式,做到解一題,明一理。盡量設(shè)計(jì)一些能靈活運(yùn)用公式的練習(xí)題,鼓勵(lì)學(xué)生一題多解、一題多問、一題多思、一題多變,使學(xué)生既能靈活、全面的接受信息,又能排除多余信息的干擾,從而有效的提高學(xué)生的公式應(yīng)用能力。
七、知識框架聯(lián)系公式
美國認(rèn)知教學(xué)心理學(xué)家奧蘇貝爾認(rèn)為,影響課堂教學(xué)中意義學(xué)習(xí)的重要因素是學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。在物理知識結(jié)構(gòu)中,基本概念和公式就是一個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn),各個(gè)概念往往是相對獨(dú)立的、零散的、分離的,未能完成完整的概念體系,因此整理組建知識網(wǎng)絡(luò)、畫知識樹等逐章總結(jié),板塊歸納顯得尤為重要。
引導(dǎo)學(xué)生每學(xué)習(xí)完一章知識,進(jìn)行一次總結(jié)歸納,每進(jìn)行一個(gè)知識板塊,讓學(xué)生用自己的結(jié)構(gòu)圖對知識點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)歸納,這樣連點(diǎn)成線,把零碎的知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)化,有助于記憶和聯(lián)系公式。有利于學(xué)生系統(tǒng)的掌握物理概念、公式脈絡(luò),實(shí)現(xiàn)物理公式的對比聯(lián)系與有效遷移。
八、精選考題運(yùn)用公式
重視近年中考題、模擬題及月考、期中期末考試的導(dǎo)向引領(lǐng)作用,提高學(xué)生的公式應(yīng)用能力。
日常教學(xué)中,及時(shí)收集近年陜西和各省的中考試題,了解熱點(diǎn)新聞中的物理現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生分析新背景、熱點(diǎn)中的物理知識。重視月考和期中期末考試的試卷分析,提高學(xué)生靈活應(yīng)用公式的答題技巧、處理實(shí)際問題的能力。
九、競賽活動鞏固公式
適時(shí)進(jìn)行公式的撲克牌游戲、聽寫、默寫、舉行書寫公式大賽等活動有利于學(xué)生梳理物理公式與意義,記憶并鞏固其單位。定期開展各種書寫公式的活動,進(jìn)行書寫公式競賽,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高公式的正確書寫率、規(guī)范書寫率。
十、實(shí)踐活動升華公式
一、電磁學(xué)教材的整體結(jié)構(gòu)
電磁運(yùn)動是物質(zhì)的一種基本運(yùn)動形式.電磁學(xué)的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應(yīng)用.其具體內(nèi)容包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象,電磁輻射和電磁場等.為了便于研究,把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開處理,實(shí)際上,這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的.透徹分析電磁學(xué)的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系,才能使孤立的、分散的教學(xué)變成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué).對此,應(yīng)從以下三個(gè)方面來認(rèn)真分析教材.
1.電磁學(xué)的兩種研究方式
整個(gè)電磁學(xué)的研究可分為以“場”和“路”兩個(gè)途徑進(jìn)行,這兩種方式均在高中教材里體現(xiàn)出來.只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計(jì)劃、有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.
場的方法是研究電磁學(xué)的一般方法.場是物質(zhì),是物質(zhì)的相互作用的特殊方式.中學(xué)物理的電磁學(xué)部分完全可用場的概念統(tǒng)帥起來,靜電嘗恒定電嘗恒定磁嘗靜磁嘗似穩(wěn)電磁嘗迅變電磁場等,組成一個(gè)關(guān)于場的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括中學(xué)物理電學(xué)部分的各章內(nèi)容.
“路”是“場”的一種特殊情況.中學(xué)教材以“路”為線的大骨架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等.
“場”和“路”之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系.麥克斯韋方程是電磁場的普遍規(guī)律,是以“場”為基礎(chǔ)的.“場”是電磁運(yùn)動的實(shí)質(zhì),因此可以說“場”是實(shí)質(zhì),“路”是方法.
2.物理知識規(guī)律物
理知識的規(guī)律體現(xiàn)為一系列物理基本概念、定律和原理的規(guī)律,以及它們的相互聯(lián)系.
物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復(fù)觀察和多次實(shí)驗(yàn),掌握了充分可靠的事實(shí)之后,進(jìn)行分析和比較找出它們相互之間存在著的關(guān)系,并把這些關(guān)系用定律的形式表達(dá)出來.物理定律的形成,也是在物理概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的.但是,物理定律并不是絕對準(zhǔn)確的,在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性,因此其適用范圍有一定的局限性.
第二冊第一章“電潮重要的物理規(guī)律是庫侖定律.庫侖定律的實(shí)驗(yàn)是在空氣中做的,其結(jié)果跟在真空中相差很?。溥m用范圍只適用于點(diǎn)電荷,即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計(jì)的情況.
“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律.歐姆定律是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的,對金屬導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電適用,但對氣體導(dǎo)電是不適用的.歐姆定律的運(yùn)用有對應(yīng)關(guān)系.電阻是電路的物理性質(zhì),適用于溫度不變時(shí)的金屬導(dǎo)體.
“磁場”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性,用研究電場的方法進(jìn)行類比,可以較好地解決磁場和磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念.
“電磁感應(yīng)”這一章,重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律.在這部分知識中,能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是將各知識點(diǎn)串起來的主線.本章以電流、磁場為基礎(chǔ),它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的重要方面,是進(jìn)一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ).電磁感應(yīng)的重點(diǎn)和核心是感應(yīng)電動勢.運(yùn)用楞次定律不僅可判斷感應(yīng)電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的.
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎(chǔ)上結(jié)合電磁感應(yīng)的理論和實(shí)踐,進(jìn)一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場,對場的認(rèn)識又上升了一步.麥克斯韋的電磁場理論總結(jié)了電磁場的規(guī)律,同時(shí)也把波動理論從機(jī)械波推進(jìn)到電磁波而對物質(zhì)的波動性的認(rèn)識提高了一步.
3.通過電磁場在各方面表現(xiàn)的物質(zhì)屬性,使學(xué)生建立“世界是物質(zhì)的”的觀點(diǎn)
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的.大量實(shí)驗(yàn)證明在電荷的周圍存在電場,每個(gè)帶電粒子都被電場包圍著.電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用.運(yùn)動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種唱—磁場.磁體的周圍也存在著磁場.磁場也是一種客觀存在的物質(zhì).磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用.現(xiàn)在,科學(xué)實(shí)驗(yàn)和廣泛的生產(chǎn)實(shí)踐完全肯定了場的觀點(diǎn),并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨(dú)立存在,電磁場是物質(zhì)的一種形態(tài).
運(yùn)動的電荷(電流)產(chǎn)生磁場,磁場對其它運(yùn)動的電荷(電流)有磁場力的作用.所有磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動電荷(電流)之間是通過磁場而發(fā)生作用的.麥克斯韋用場的觀點(diǎn)分析了電磁現(xiàn)象,得出結(jié)論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場.按照這個(gè)理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的,形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一場,這就是電磁場.電磁場由近及遠(yuǎn)的傳播就形成電磁波.
從場的觀點(diǎn)來闡述路.電荷的定向運(yùn)動形成電流.產(chǎn)生電流的條件有兩個(gè):一是存在可自由移動的電荷;二是存在電場.導(dǎo)體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處.導(dǎo)體中的電流是帶電粒子在電場中運(yùn)動的特例,即導(dǎo)體中形成電流時(shí),它的本身要形成電場又要提供自由電荷.當(dāng)導(dǎo)體中電勢差不存在時(shí),電流也隨之而終止.
二、以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體
1.場的客觀存在及其物質(zhì)性是電學(xué)教學(xué)中一個(gè)極為重要的問題.第一章“電潮是學(xué)好電磁學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵.電場強(qiáng)度、電勢、磁嘗磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映電、磁場是物質(zhì)的實(shí)質(zhì)性概念.電場線,磁感線是形象地描述場分布的一種手段.要進(jìn)行比較,找出兩種力線的共性和區(qū)別以加強(qiáng)對場的理解.
2.電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運(yùn)動的電荷、電流有力的作用.在教學(xué)中要使學(xué)生認(rèn)識場和受場作用這兩類問題的聯(lián)系與區(qū)別,比如,場不是力,電勢不是能等.場中不同位置場的強(qiáng)弱不同,可用受場力者受場力的大?。ǚ较颍└涮卣魑锢砹康谋戎祦砻枋鰣龅膹?qiáng)弱程度.在電場中用電場力做功,說明場具有能量.通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能,離開了電場就談不上電荷的電勢能了.
3.認(rèn)真做好演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn),使“潮抽象的概念形象化,通過演示實(shí)驗(yàn)是非常重要的措施.把各種實(shí)驗(yàn)做好,不僅使學(xué)生易于接受知識和掌握知識,也是基本技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練.安排學(xué)生自己動手做實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析,引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)觀察和現(xiàn)象分析中來發(fā)展思維能力.從物理學(xué)的特點(diǎn)與對中學(xué)物理教學(xué)提出的要求來看,應(yīng)著力培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力,使知識的傳授和能力的培養(yǎng)統(tǒng)一在使學(xué)生真正掌握科學(xué)知識體系上.
【關(guān)鍵詞】“五讓”教學(xué)模式;物理科;探索和實(shí)踐
一、書本讓學(xué)生讀,教師作指導(dǎo)
書本讓學(xué)生讀,關(guān)鍵是教師把教材章節(jié)綱要問題提出后,要求學(xué)生參照提綱,自我閱讀課本,在誦讀的同時(shí),對某些段詞句進(jìn)行細(xì)讀、重讀,并要求把讀書和動腦、動筆結(jié)合起來,把問題弄清楚,做到能表達(dá),能從中發(fā)現(xiàn)和提出問題。在學(xué)生閱讀課文時(shí),教師作巡回指導(dǎo),結(jié)合學(xué)生的實(shí)際多作啟發(fā)引導(dǎo)。如講“比熱容”這一節(jié)時(shí),板書指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)閱讀的參考提綱: 1.燒開一壺水比燒成溫水需要的時(shí)間是怎樣?即需要的熱量是怎樣?2.質(zhì)量相等的水和煤油,在溫度升度數(shù)相同時(shí),吸收的熱量是怎樣?質(zhì)量相等的不同物質(zhì)呢?3.怎樣來表示各種物質(zhì)的這種性質(zhì)上的不同呢?4.什么叫做比熱容?5.比熱的單位是怎樣?6.比熱是物質(zhì)的什么?不同物質(zhì)的比熱容是否相同?7.如水的比熱是 ,其物理意義是 。這些提綱是從教材和學(xué)生的實(shí)際出發(fā),圍繞教學(xué)目的要求提出的較具體的問題。它引起了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣,激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性,把學(xué)生的注意力,求知欲集中起來,沿著教師的預(yù)設(shè)目標(biāo)前行,又鼓勵(lì)學(xué)生通過閱讀,提出新的問題和見解。物理課堂教學(xué),擠出適當(dāng)時(shí)間讓學(xué)生閱讀,有利于學(xué)生個(gè)性發(fā)展,有利于新課程“彈性”教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
二、見解讓學(xué)生講,教師作啟發(fā)
讓學(xué)生講,就是大膽敢于讓學(xué)生發(fā)表成熟正確的見解,也可以讓學(xué)生發(fā)表不成熟的見解,還可讓學(xué)生發(fā)表錯(cuò)誤的見解。在學(xué)生講的過程中,再適當(dāng)插入問題,引導(dǎo)學(xué)生將知識延伸、拓展,以豐富內(nèi)存,加深理解,培養(yǎng)學(xué)生思維深刻性和廣闊性。如當(dāng)學(xué)生提出“力是物體對物體的作用”時(shí),教師即板書,并提出“力是物體對物體的作用”這里有多少個(gè)物體?又如當(dāng)學(xué)生講到“一個(gè)物體受力的作用,―定有另―個(gè)物體施加這種作用,前者是受力物體,后者是施力物體”時(shí),就按著提出是否可以把它們的關(guān)系倒過來說?倒過來說,又有什么不同嗎?是否可以說某―物體既是受力物體同時(shí)也是施力物體?這樣接二連三地提出問題,一方面可以創(chuàng)造良好的課堂氣氛,促使學(xué)生智力的發(fā)展,另一方面也使問題逐步深化。知識面逐步擴(kuò)大,使學(xué)生能理解、掌握和運(yùn)用所學(xué)的知識。為了使這個(gè)過程發(fā)揮更大的效益,那是必須充分備課,深思熟慮,靈活善變,善于啟發(fā),不僅要引導(dǎo)學(xué)生解決問題,而且還要引導(dǎo)學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題。讓學(xué)生講,我們的教學(xué)才更有針對性。
三、“三點(diǎn)”讓學(xué)生“議”,教師作引導(dǎo)
教材中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和疑點(diǎn),組織學(xué)生分組討論、交流、發(fā)揮學(xué)生主體作用,讓學(xué)生在動手、動腦、動口的過程中自主建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)。學(xué)生在“議”的過程中主動學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí),這樣學(xué)生不僅是學(xué)習(xí)的主體,而且是教學(xué)資源,通過“議”促進(jìn)每個(gè)學(xué)生的發(fā)展。
古語有云:學(xué)起于思,思源于疑。人的思維活動常常是由提出問題開始的。如在講“歐姆定律”這一節(jié)時(shí),同學(xué)們在討論后的交流中,有的同學(xué)說:“從公式I=中可知,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。同時(shí)從I=R=中可知,導(dǎo)體的電阻跟電壓成正比,跟電流成反比。”大多數(shù)同學(xué)都認(rèn)為前者是正確的,后者是錯(cuò)誤的,導(dǎo)體的電阻的大小是決定于它的長度、橫截面積、村料和溫度,是導(dǎo)體的一種性質(zhì)。同時(shí)從上一節(jié)“電流跟電壓、電阻的關(guān)系”中,明確了通過定值電阻R中的電流是隨著加在R兩端的電壓增大而增大,減小而減小,并且成正比,而R=的比值不變。所以,導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓和通過的電流無關(guān)。通過討論、交流,使學(xué)生正確理解歐姆定律,認(rèn)識到公式中的I、U、R是同一電路上的電流、電壓和電阻,在物理學(xué)里,用導(dǎo)體兩端的電壓跟通過導(dǎo)體的電流I的比值,來表示導(dǎo)體的電阻。
四、規(guī)律讓學(xué)生找,教師作點(diǎn)撥
凡是教材中學(xué)生可以通過觀察、分析、概括,找出規(guī)律的內(nèi)容,就創(chuàng)設(shè)問題情境,讓學(xué)生動腦,動手去找,決不包辦代替。如學(xué)習(xí)“滑動變阻器的原理的使用”一節(jié),對學(xué)生來說是比較難懂的,難就難在滑動變阻器有四個(gè)插線柱,把它插入電路中時(shí),選用插線柱的方法不是唯―的;滑電移動時(shí),插入電路中的電阻線的長度變化不易弄清楚。為了解決這些難點(diǎn),我便巧設(shè)方案:(1)在黑板上畫出三個(gè)滑動變阻的實(shí)物圖,結(jié)構(gòu)示意圖、符號和展示實(shí)物,讓學(xué)生增強(qiáng)感性認(rèn)識。
(2)針對學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)和容易混淆不清的地方,提問要由表及里,由淺入深。如問:滑動變阻器的主要構(gòu)造有哪幾部分?它的四個(gè)插線柱有哪幾種插法?哪幾種插法是正確的?哪幾種插法是不可取的?為什么?每―種插法使用于哪―部分電阻線?滑動移動時(shí)是怎樣改變了電路中的電流的?在此基礎(chǔ)上,師生同堂討論、分析、比較。教師適當(dāng)點(diǎn)撥,引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行概括,找出的規(guī)律:①滑動變阻器的四種接法歸納成兩種(―上一下);②下面的接線柱,接“左” (A)時(shí),電流通過滑電P以左的電阻線,接“右”(B)時(shí),電流通過滑電P以右的電阻線。
五、總結(jié)讓學(xué)生寫,教師作參與者
章節(jié)的總結(jié)都要讓學(xué)生自己去寫。讓學(xué)生通過寫總結(jié),掌握學(xué)習(xí)方法,反思自己的學(xué)習(xí)成果,體驗(yàn)成功的喜悅,自主完善知識結(jié)構(gòu)。如在完成學(xué)習(xí)初三物理第七章《電阻》這一章時(shí)讓學(xué)生去總結(jié)這一章知識的結(jié)構(gòu)圖。
關(guān)鍵詞:物理 電工 電磁學(xué) 學(xué)習(xí)
一、認(rèn)識中學(xué)電磁學(xué)整體結(jié)構(gòu)
電磁學(xué)包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象,中學(xué)物理的重要組成部分,電磁學(xué)的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應(yīng)用,其具體內(nèi)容包括電磁輻射和電磁場等。電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象,這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的,在學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)透徹分析電磁學(xué)的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系,不能孤立地、分散地學(xué)習(xí)。對此,應(yīng)從以下三個(gè)方面來認(rèn)真分析。
1. 電磁學(xué)的兩種研究方式。
整個(gè)電磁學(xué)的研究是以“場”和“路”兩個(gè)途徑進(jìn)行的,這兩種方式均在高中教材里體現(xiàn)出來。只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計(jì)劃、有目的地增強(qiáng)思維能力。
場的方法是研究電磁學(xué)的一般方法。場是物質(zhì),是物質(zhì)的相互作用的特殊方式。中學(xué)物理的電磁學(xué)部分完全可用場的概念統(tǒng)帥起來:靜電場、恒定電場、恒定磁場、靜磁場、迅變電磁場等,組成一個(gè)關(guān)于場的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括中學(xué)物理電學(xué)部分的內(nèi)容。
“路”是“場”的一種特殊情況。中學(xué)物理以“路”為線的大骨架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等。
“場”和“路”之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。麥克斯韋方程是電磁場的普遍規(guī)律,是以“場”為基礎(chǔ)的?!皥觥笔请姶胚\(yùn)動的實(shí)質(zhì),因此可以說“場”是實(shí)質(zhì),“路”是方法。
2. 物理知識規(guī)律。
物理知識的規(guī)律體現(xiàn)為一系列物理基本概念、定律和原理的規(guī)律,以及它們的相互聯(lián)系。
物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復(fù)觀察和多次實(shí)驗(yàn),掌握了充分可靠的事實(shí)之后,進(jìn)行分析和比較,找出它們相互之間存在著的關(guān)系,并把這些關(guān)系用定律的形式表達(dá)出來。物理定律的形成也是在物理概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。但是,物理定律并不是絕對準(zhǔn)確的,在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性,因此其適用范圍有一定的局限性。
庫侖定律是重要的物理規(guī)律。庫侖定律的實(shí)驗(yàn)是在空氣中做的,其結(jié)果跟在真空中相差很小。其適用范圍只適用于點(diǎn)電荷,即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計(jì)的情況。歐姆定律是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的,對金屬導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電適用,但對氣體導(dǎo)電是不適用的。歐姆定律的運(yùn)用有對應(yīng)關(guān)系。電阻是電路的物理性質(zhì),適用于溫度不變時(shí)的金屬導(dǎo)體。
“磁場”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性,用研究電場的方法進(jìn)行類比,可以較好地解決磁場和磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。
“電磁感應(yīng)”這一章,重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。在這部分知識中,能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是將各知識點(diǎn)串起來的主線。本章以電流、磁場為基礎(chǔ),它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的重要方面,是進(jìn)一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ)。電磁感應(yīng)的重點(diǎn)和核心是感應(yīng)電動勢。運(yùn)用楞次定律不僅可判斷感應(yīng)電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎(chǔ)上結(jié)合電磁感應(yīng)的理論和實(shí)踐,進(jìn)一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場,對場的認(rèn)識又上升了一步。麥克斯韋的電磁場理論總結(jié)了電磁場的規(guī)律,同時(shí)也把波動理論從機(jī)械波推進(jìn)到電磁波,而對物質(zhì)的波動性的認(rèn)識提高了一步。
3. 通過電磁場在各方面表現(xiàn)的物質(zhì)屬性,在學(xué)習(xí)中建立“世界是物質(zhì)的”的觀點(diǎn)。
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。大量實(shí)驗(yàn)證明在電荷的周圍存在電場,每個(gè)帶電粒子都被電場包圍著。電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用。運(yùn)動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種場――磁場。磁體的周圍也存在著磁場。磁場也是一種客觀存在的物質(zhì)。磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用?,F(xiàn)在,科學(xué)實(shí)驗(yàn)和廣泛的生產(chǎn)實(shí)踐完全肯定了場的觀點(diǎn),并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨(dú)立存在,電磁場是物質(zhì)的一種形態(tài)。
運(yùn)動的電荷(電流)產(chǎn)生磁場,磁場對其它運(yùn)動的電荷(電流)有磁場力的作用。所有磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動電荷(電流)之間是通過磁場而發(fā)生作用的。麥克斯韋用場的觀點(diǎn)分析了電磁現(xiàn)象,得出結(jié)論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。按照這個(gè)理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的,形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一場,這就是電磁場。電磁場由近及遠(yuǎn)的傳播就形成電磁波。
從場的觀點(diǎn)來闡述路。電荷的定向運(yùn)動形成電流。產(chǎn)生電流的條件有兩個(gè):一是存在可自由移動的電荷;二是存在電場。導(dǎo)體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處。導(dǎo)體中的電流是帶電粒子在電場中運(yùn)動的特例,即導(dǎo)體中形成電流時(shí),它的本身要形成電場又要提供自由電荷。當(dāng)導(dǎo)體中電勢差不存在時(shí),電流也隨之而終止。
二、以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)融合于一體
1. 場的客觀存在及其物質(zhì)性是電磁學(xué)學(xué)習(xí)中一個(gè)極為重要的問題。
場是學(xué)好電磁學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。電場強(qiáng)度、電勢、磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映電、磁場是物質(zhì)的實(shí)質(zhì)性概念。電場線、磁感線是形象地描述場分布的一種手段,要進(jìn)行比較,找出兩種力線的共性和區(qū)別以加強(qiáng)對場的理解。
2. 電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運(yùn)動的電荷、電流有力的作用。
認(rèn)識場和受場作用這兩類問題的聯(lián)系與區(qū)別,比如場不是力、電勢不是能等。場中不同位置場的強(qiáng)弱不同,可用受場力者受場力的大?。ǚ较颍└涮卣魑锢砹康谋戎祦砻枋鰣龅膹?qiáng)弱程度。在電場中用電場力做功,說明場具有能量。通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能,離開了電場就談不上電荷的電勢能了。
3. 認(rèn)真做好演示實(shí)驗(yàn),使場抽象的概念形象化。
演示實(shí)驗(yàn)是非常重要的措施。把各種實(shí)驗(yàn)做好,不僅易于接受知識和掌握知識,也是基本技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練。自己動手做實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析,從實(shí)驗(yàn)觀察和現(xiàn)象分析中來發(fā)展思維能力。從物理學(xué)的特點(diǎn)與對中學(xué)物理教學(xué)提出的要求來看,應(yīng)著力培養(yǎng)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力,使知識的傳授和能力的培養(yǎng)統(tǒng)一在使自己真正掌握科學(xué)知識體系上。
4. 培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)物理知識去分析和解決問題的能力。