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導(dǎo)語:在歐姆定律的規(guī)律的撰寫旅程中,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:歐姆定律 高中物理教學(xué)方法
一、教材分析
《歐姆定律》的內(nèi)容,在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中階段《物理》安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實驗再次增加感性認(rèn)識;體會物理學(xué)的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實驗數(shù)據(jù),得出實驗結(jié)論的兩種常用方法――列表對比法和圖象法;再次領(lǐng)會定義物理量的一種常用方法――比值法。這就決定了《歐姆定律》教學(xué)的教學(xué)目的和教學(xué)要求。教學(xué)不全是為了讓學(xué)生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點(diǎn)在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學(xué)家的思維方法。
《歐姆定律》的內(nèi)容在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定了基礎(chǔ)?!稓W姆定律》實驗中分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用。因此也可以說,《歐姆定律》是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段。
通過《歐姆定律》的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運(yùn)用。《歐姆定律》內(nèi)容的重點(diǎn)是進(jìn)行演示實驗和對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這是教學(xué)的核心,是教學(xué)成敗的關(guān)鍵,是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)?!稓W姆定律》教學(xué)的難點(diǎn)是電阻的定義及其物理意義。盡管用比值法定義物理量在電場一章中已經(jīng)接觸過,但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識,對此還是比較生疏。從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度。對于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義。有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正。
二、關(guān)于教法和學(xué)法
《歐姆定律》教學(xué)采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法。教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動。在教材難點(diǎn)處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥,必要時可進(jìn)行大面積課堂提問,讓學(xué)生充分發(fā)表意見。這樣既有利于化解難點(diǎn),也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過《歐姆定律》的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實驗設(shè)計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進(jìn)行實際操作,怎樣對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實驗結(jié)論和物理規(guī)律。同時要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣。
三、對教學(xué)過程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性,對一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:
1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起了承上啟下作用。
2.對演示實驗所需器材及電路的設(shè)計可先啟發(fā)學(xué)生思考回答。這樣既鞏固了他們的實驗知識,也調(diào)動他們盡早投入積極參與。
3.在進(jìn)行演示實驗時可請兩位學(xué)生上臺協(xié)助,同時讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動全體學(xué)生都來參與,積極進(jìn)行觀察和思考。
4.在用列表對比法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法,使學(xué)生對分析實驗數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識。到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲。
5.在得出電阻概念時,要引導(dǎo)學(xué)生從分析實驗數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義。此時不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥。此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提問請學(xué)生回答或展開討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象。
6.在得出實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出歐姆定律,這實際上是認(rèn)識上的又一次升華。要注意闡述實驗結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行,以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫。要隨即強(qiáng)調(diào)歐姆定律是實驗定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推。
7.為檢驗教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的。然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題。
四、授課過程中幾點(diǎn)注意事項
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹。
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊。
3.注意演示實驗的可視度??深A(yù)先制作電路板,演示時注意位置要加高。有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見。
4.定義電阻及歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂??砂央娮璧母拍罴岸x在歸納實驗結(jié)論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結(jié)論后。這樣學(xué)生就不易將二者混淆。
5.所編反饋練習(xí)題應(yīng)重點(diǎn)放在概念辨析和方法訓(xùn)練上,不能把套公式計算作為重點(diǎn)。
6.注意調(diào)控課堂節(jié)奏,避免單調(diào)枯燥。
參考文獻(xiàn):
一、 課堂教學(xué)知識量大,學(xué)生難以吸收
初中物理“閉合電路歐姆定律”這一節(jié)教學(xué)內(nèi)容有過多次變動,實驗教材里的內(nèi)容主要有兩點(diǎn):一是閉合電路歐姆定律;二是路端電壓和負(fù)載的關(guān)系;此外還外加了路端電壓和電流的關(guān)系。因為知識點(diǎn)較多,課堂教學(xué)量很大,所以課堂上時間緊,學(xué)生思考和參與實踐都比較少,課堂上沒有充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。從課后反饋的情況來看,學(xué)生掌握的情況并不是太好。
因此,針對這種情況,在該課的教學(xué)中,教師可以將這一節(jié)課的內(nèi)容分成兩節(jié)課來講。第一節(jié)課講閉合電路歐姆定律,在復(fù)習(xí)電動勢、內(nèi)阻等概念和規(guī)律的基礎(chǔ)上,通過閉合電路歐姆定律的推導(dǎo),引出閉合電路歐姆定律。然后對照比較簡單的電路圖,闡述能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系以及定律的使用范圍等。緊接著通過例題的講解和課堂訓(xùn)練,使學(xué)生對歐姆定律有個全面的認(rèn)識。在引導(dǎo)學(xué)生理解電流和外電阻的關(guān)系時,教師演示實驗,讓學(xué)生有個直觀的感受,然后再加上理論分析,讓學(xué)生對物理知識的認(rèn)知由感性到理性。第二節(jié)課講路端電壓和負(fù)載的關(guān)系,路端電壓和電流的關(guān)系,在上一節(jié)歐姆定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出路端電壓和負(fù)載的關(guān)系U=E1+rR,仍然是先進(jìn)行演示實驗,后進(jìn)行理論分析,讓學(xué)生對路端電壓和負(fù)載的關(guān)系有一個從感性到理性的認(rèn)識。最后講路端電壓和電流的關(guān)系U=E―IR,先觀察實驗,通過改變滑動變阻器的阻值,使電路中電流表和電壓表的示數(shù)同時發(fā)生變化,學(xué)生會觀察到電流變大時,路端電壓變小,反之電流變小,路端電壓變大,再利用公式進(jìn)行分析,這樣可給學(xué)生留下比較深的印象。
二、演示實驗,可視性較差
在演示路端電壓和負(fù)載(或電流)的關(guān)系時,學(xué)生要觀察電流表、電壓表指針的偏轉(zhuǎn)情況,由于表盤小,顏色暗,放在桌面上又有些低,所以站在后面的同學(xué)看不清楚,影響了實驗效果。針對這種情況,教師可以做如下改進(jìn)。
在實驗課堂上做演示實驗時,一方面教師可以把儀器放在一個升降臺上,把臺子升起來,使全班學(xué)生都能看清楚;另一方面對有些演示實驗,用投影儀把實驗情況投影到大屏幕上,便于學(xué)生觀察;此外,如果課堂人數(shù)較少,教師還可以將演示實驗改為6組學(xué)生實驗,真實性、可視性都會更好。這樣不僅能夠達(dá)到演示實驗的預(yù)期效果,也能提高學(xué)生的動手能力和學(xué)習(xí)興趣。
三、 學(xué)生活動少,主體作用沒有很好體現(xiàn)
在“閉合電路歐姆定律”教學(xué)中,一方面是教學(xué)內(nèi)容安排得比較多,為了在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務(wù),必須按照設(shè)定好的節(jié)奏進(jìn)行,課堂上并沒有給學(xué)生留下較多思考和發(fā)散的時間;另一方面,教師思想保守,教學(xué)不夠大膽,認(rèn)為學(xué)生物理基礎(chǔ)較差,害怕學(xué)生不發(fā)言,出現(xiàn)冷場情況,或者學(xué)生課堂發(fā)言不入主題而不好收場。針對這種情況,教師可以做如下改進(jìn)。
對教學(xué)內(nèi)容做了相應(yīng)的調(diào)整以后,就可以給學(xué)生留有更多的思考時間和發(fā)表見解的機(jī)會,如果學(xué)生在課堂上不敢發(fā)言,教師可以鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生融入課堂教學(xué)活動,學(xué)生說錯了正好可以糾正其錯誤,只要學(xué)生積極思考,積極參與,勇于發(fā)言,就要給予鼓勵,這是培養(yǎng)學(xué)生良好思維習(xí)慣的大好時機(jī)。因為,在課堂教學(xué)中,任何層次的學(xué)生都可以與他互動起來,就看教師怎樣引導(dǎo),如何讓學(xué)生互動。當(dāng)然,在實驗教學(xué)中,很多實驗具有安全性和特殊操作性,對于這類實驗教師要規(guī)范學(xué)生的實驗行為。加強(qiáng)學(xué)生動手實驗的目的就是為了充分發(fā)掘?qū)W生的好動性、探知性,讓學(xué)生從自己的角度去思考問題,讓學(xué)生在張揚(yáng)個性的同時,拓展創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)
[1]雷光錦.《閉合電路歐姆定律》教學(xué)設(shè)計[J].昭通師范高等專科學(xué)校學(xué)報,2011,1(25):111.
[2]謝建華.淺談“閉合電路歐姆定律”的教學(xué)[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報,2011,3(15):124-125.
論文關(guān)鍵詞:解題思路,物理規(guī)律,物理概念
解物理題一般來說是根據(jù)題目敘述的物理情景和已知條件,運(yùn)用某個物理規(guī)律或幾個規(guī)律去求出待求量的答案。因此解題思路應(yīng)該從物理規(guī)律中去尋找。從物理規(guī)律本身的分析中引出解題思路,是形成解題思路的基本方法。物理規(guī)律通常用一個數(shù)學(xué)公式表述,這個數(shù)學(xué)公式表述了有關(guān)物理量之間的數(shù)值關(guān)系,稱之為某某定律、定理。從定律、定理中找解題思路,就要求分析定律中涉及的每一個物理量的意義和各物理量之間的相互關(guān)系。這不但有利于加深對物理概念、物理規(guī)律的理解,也有利于抽象思維能力的提高。
現(xiàn)舉例說明上述觀點(diǎn)。
牛頓第二定律是質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)的核心規(guī)律,動量定律、動能定理均可從牛頓第二定律導(dǎo)出。所以牛頓第二定律及其導(dǎo)出規(guī)律在解質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)問題中占有極其重要的地位。當(dāng)各量都取國際單位制時,牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為F合=ma,公式中F合這一項涉及具體的性質(zhì)力的規(guī)律,如萬有引力定律,庫侖定律等,涉及力的合成分解,以及矢量運(yùn)算遵循的平行四邊形法則。a這一項涉及勻變速直線運(yùn)動和勻速圓周運(yùn)動等運(yùn)動學(xué)方面的有關(guān)規(guī)律。所以全面掌握牛頓第二定律就掌握了力學(xué)中涉及的大多數(shù)規(guī)律和法則。
牛頓第二定律反映的是物體在力的作用下如何運(yùn)動的問題,所以應(yīng)用牛頓第二定律時,首先必須明確研究對象,即確定研究主體,并將其從周圍環(huán)境中隔離出來(所謂隔離體法)。隔離體法在處理連結(jié)體問題時,在大多數(shù)情境中是必不可少的,如果取連結(jié)體的整體,則仍然是一個確定研究主體的問題。研究主題確定了,公式中的m這一項就定了;第二步即對研究主體進(jìn)行受力分析,是F合這一項的要求,只有對物體進(jìn)行正確的受力分析,才能確定其所受的合力;第三步,分析研究主體運(yùn)動狀態(tài)的變化,從而由運(yùn)動學(xué)規(guī)律確定a;第四步,建立牛頓定律的方程,隨后就是解方程和討論結(jié)果了。
綜上所述,應(yīng)用牛頓第二定律解題的四個步驟,不是人為的強(qiáng)加于學(xué)生的模式,而是應(yīng)用牛頓第二定律公式F合=ma本身的需要,這就是由物理規(guī)律本身去找解題思路的道理。
再舉一個電學(xué)的例子。、
歐姆定律I=是電學(xué)中一個最基本的公式,使用中要注意式中各量的值確屬同一電路或電阻,也就是確屬同一研究對象,即U是研究對象兩端的電壓,R是研究對象的阻值,I是流過研究對象的電流,防止張冠李戴。
我們舉一個實例:如圖,已知E=2V,r=0.5Ω,R1=2Ω,R2=3Ω,求A、B之間和A、C之間的電壓。
分析:對整個閉合電路,由閉合電路歐姆定律,得:
I= (1)
隔離A、B之間的外電路,由部分電路歐姆定律,有
UAB=IRAB=I[] (2)
隔離R3,有
I3= (3)
對節(jié)點(diǎn)A,有 I=I1+I3 (4)
隔離R1,有 UAC=I1R1 (5)
由(1)--(5)式,代入數(shù)據(jù),得出
UAB=1.5V
UAC=0.5V
由此可以看出,在電路問題中,所謂整體,是指具有共同的干路電流的整個電路;所謂隔離,是指對電路的某一部分或某一元件進(jìn)行研究,聯(lián)系各部分電路或元件的是連接處的電壓和電流,它們之間的關(guān)系由串并聯(lián)的電流、電壓的基本關(guān)系確定;歐姆定律既適用于電路整體,也適用于某一部分電路,即電學(xué)問題也存在研究對象問題。在研究對象確定好以后,再對確定對象進(jìn)行有關(guān)的物理量分析,從而代入恰當(dāng)?shù)奈锢矸匠踢M(jìn)行計算和討論。
可見,解題思路是在分析物理規(guī)律中找出的,解題步驟是應(yīng)用物理規(guī)律的客觀需要。嚴(yán)格按照由物理規(guī)律本身得出的解題步驟,即用有序思路去解決每一個具體的物理問題,正是為了訓(xùn)練正確的思維方式,提高分析問題的能力,這無疑有助于克服解物理問題時無從下手的困難,有助于克服解題時思維混亂的無序狀態(tài)。
因此,為了有效地提高學(xué)生的思維素質(zhì)和多方面的能力,應(yīng)當(dāng)從最基本之處著手,也就是讓學(xué)生實實在在地準(zhǔn)確地理解和掌握物理概念和物理規(guī)律的內(nèi)涵、意義、相互關(guān)系、適用條件以及應(yīng)用中應(yīng)注意的問題等,并引導(dǎo)學(xué)生去思考、討論、分析、比較、歸納、總結(jié)所學(xué)的物理知識,從而逐漸領(lǐng)會和掌握物理學(xué)的思想、觀點(diǎn)和方法。果能如此,學(xué)生就不會被動地在茫茫題海中苦苦追求,而能看清物理知識的經(jīng)緯,有目的主動巡游。其實這種從規(guī)律中引出方法的觀點(diǎn),不但對解決問題、應(yīng)試有用,對未來大學(xué)的學(xué)習(xí),甚至在大學(xué)以后的工作、生活中也有普遍的意義。
在深化教育改革、全面推進(jìn)素質(zhì)教育的今天,各學(xué)科都在實施新課改,目的是培養(yǎng)高素質(zhì)的人才。新課改促使我們教育工作者的教育思想發(fā)生革命性轉(zhuǎn)變,從應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)軌,這是中國教育發(fā)展的必然趨勢。初中物理作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的一門重要課程,其教學(xué)現(xiàn)狀與素質(zhì)教育的要求有一定的差距。相當(dāng)一部分學(xué)生對物理知識的學(xué)習(xí)及分析問題和解決問題的能力也還存在一定的問題,這也是當(dāng)前物理教學(xué)中開展素質(zhì)教育的一個障礙。新課程標(biāo)準(zhǔn)下的物理教學(xué),作為教師應(yīng)樹立一切為學(xué)生的發(fā)展的教育思想。在教學(xué)中要關(guān)注每一個學(xué)生,注重學(xué)生的全面發(fā)展,提倡學(xué)習(xí)方式的多樣化。在教學(xué)中教師要充分調(diào)動學(xué)生學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性,激勵學(xué)生最大限度地參與到教學(xué)中去,全面提高學(xué)生的素質(zhì)。
二:班級基本情況分析
本學(xué)期的幾個班通過上學(xué)期期末考試看,每個班的學(xué)生成績 差距大,好成績的學(xué)生少,學(xué)空生較多,上課時學(xué)生的積極性不高,不夠靈活,有極個別學(xué)生上課不聽課,課后不做作業(yè),沒有形成良好的生活和學(xué)習(xí)習(xí)慣。這就需要在以后的教學(xué)中進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法,優(yōu)化課堂教學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,創(chuàng)新學(xué)生的思維,圓滿完成教學(xué)任務(wù)。
三:教學(xué)內(nèi)容分析
本學(xué)期教學(xué)時間共計二十二周,除去節(jié)假日,實際授課二十一周,教學(xué)時間緊張,教學(xué)任務(wù)繁重。本學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容從第十三章到第十八章共計六章,前兩章為熱學(xué)內(nèi)容,后四為電學(xué)內(nèi)容,這些內(nèi)容比較抽象,特別是電路圖分析對學(xué)生更是困難。
第十三章和第十四章內(nèi)容有:分子熱運(yùn)動、內(nèi)能、比熱容、熱機(jī)、熱機(jī)的效率、能量守恒定律。這些內(nèi)容是在學(xué)習(xí)了機(jī)械能的基礎(chǔ)上,把能量的研究擴(kuò)展到內(nèi)能。教材首先介紹物質(zhì)是由分子組成的,通過擴(kuò)散現(xiàn)象引出熱運(yùn)動的概念,在分子動理論的基礎(chǔ)上說明內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)動動能和勢能的總和,通過實驗說明熱傳遞和做功都可以改變物體內(nèi)能,并引出熱量和比熱容的概念。通過實驗探究活動加深對比熱容是物質(zhì)的一種特性的理解,教材列出比熱容表,讓同學(xué)們知道水的比熱容最大在實際生活中的應(yīng)用,要求同學(xué)們能進(jìn)行簡單的熱量計算。內(nèi)能的利用教材中重點(diǎn)講了熱機(jī)的例子介紹熱機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。最后給出了能量守恒定律,這一節(jié)是對本章及以前所有的物理知識從能量觀點(diǎn)進(jìn)行的一次綜合。
第十五章的教學(xué)內(nèi)容是學(xué)習(xí)電學(xué)概念和規(guī)律的基礎(chǔ),生活中又經(jīng)常用到,所以在講解知識技能的同時,特別應(yīng)該強(qiáng)調(diào)過程與方法的學(xué)習(xí)。教材盡可能多的聯(lián)系是實際,提倡多動手,由學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)探究相似的過程,體驗科學(xué)探究的樂趣,領(lǐng)悟科學(xué)思想和精神?!半娏骱碗娐贰钡幕靖拍詈退鼈冊陔娐分械幕疽?guī)律是本章的核心。
第十六章主要學(xué)習(xí)電壓和電阻?!半妷?、電阻”是初中電學(xué)的重要內(nèi)容,是學(xué)習(xí)電學(xué)基本規(guī)律的必備知識。本章是在學(xué)習(xí)“電流和電路”知識的基礎(chǔ)上對電學(xué)知識學(xué)習(xí)的深入,是進(jìn)一步落實課標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的必然要求。電壓是電學(xué)三大基本概念之一,是學(xué)習(xí)歐姆定律的前提和基礎(chǔ),電壓表的使用和變阻器的使用又是學(xué)生探究電學(xué)基本規(guī)律,進(jìn)行后續(xù)電學(xué)知識學(xué)習(xí)的保障。
第十七章主要學(xué)習(xí)歐姆定律。歐姆定律是初中電學(xué)知識的基礎(chǔ)和重點(diǎn),處于電學(xué)的核心地位。歐姆定律是電流、電壓和電阻之間關(guān)系的體現(xiàn),也是學(xué)習(xí)下一章“電功率”的基礎(chǔ),同時也是學(xué)習(xí)高中物理中的閉合電路歐姆定律、電磁感應(yīng)定律、交流電等內(nèi)容的基礎(chǔ)。本章通過探究電阻上電流跟電壓的關(guān)系,明確電流、電壓、電阻的關(guān)系,在探究結(jié)果的基礎(chǔ)上得出歐姆定律。并利用歐姆定律對串、并聯(lián)電阻的規(guī)律進(jìn)行定性的分析。通過測量小燈泡的電阻的方法,探究測量導(dǎo)體的方法,這是歐姆定律在解決實際問題中很好的應(yīng)用。通過這些探究活動,讓學(xué)生領(lǐng)悟探究的全過程,特別是對實驗的評估和對實驗數(shù)據(jù)的分析,進(jìn)一步學(xué)習(xí)利用控制變量法。
第十八章主要學(xué)習(xí)電功率。本章是在學(xué)習(xí)歐姆定律的基礎(chǔ)上,把電學(xué)的研究擴(kuò)展到電能和電功率,是對電學(xué)基本規(guī)律學(xué)習(xí)的深入,是電學(xué)規(guī)律的大綜合,是初中電學(xué)知識的終極目標(biāo)和核心。本章包括“電能”和“電功率”這兩個重要的物理規(guī)律。同時介紹了電熱的作用和有關(guān)安全用電方面的知識。從課程標(biāo)準(zhǔn)要求上看,這些內(nèi)容都是初中電學(xué)的重要內(nèi)容,同時電功率也是初中電學(xué)中最復(fù)雜的內(nèi)容,是電學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)。
四:教學(xué)措施
1:加強(qiáng)師生情感的交流,建立和諧平等的師生關(guān)系。“教”的目的是為了學(xué)生能夠主動,積極地“學(xué)”。只有教師熱愛學(xué)生,才會主動了解、關(guān)心學(xué)生。而學(xué)生又會從內(nèi)心感激老師的幫助和指導(dǎo),這樣激發(fā)了學(xué)生奮發(fā)學(xué)習(xí)的精神,讓學(xué)生主動地學(xué),高興地學(xué),愉快的學(xué)。
2:運(yùn)用多樣化的教學(xué)方法,增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。新課程物理教學(xué)方法多樣化是時代的需要,在物理教學(xué)中可采用實驗探究法,問題討論法,調(diào)查事實法等。尤其實驗教學(xué)應(yīng)突出實驗、觀察與操作的趣味性,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為學(xué)生的積極求知欲。
3:開展多樣化的課外活動,鞏固課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容。教學(xué)的空間不要只局限于課堂,教學(xué)模式也不再是那種上課由老師灌,課下圍著習(xí)題轉(zhuǎn)的傳統(tǒng)的教學(xué)模式。中學(xué)生有一定的自主性,他們樂意按照自己的思維行事,解決問題。教師應(yīng)盡量滿足他們的要求如建立航模組、板報組、無線電小組、小制作組等讓物理走進(jìn)生活。使學(xué)生在實踐中受到鍛煉,增長才干,讓物理愛好者充分發(fā)揮特長。
4:對學(xué)困生給予特別的照顧和關(guān)心,努力做好后進(jìn)生轉(zhuǎn)化工作。在教學(xué)中努力與中差生多相互交流如提問時容易回答的問題讓他們回答,及時表揚(yáng),鼓勵。為中差生多創(chuàng)造一些與好生參與學(xué)習(xí)的機(jī)會。
五:附教學(xué)進(jìn)度表
周次 起訖時間教學(xué)內(nèi)容課時備注
19.1---9.713.1分子熱運(yùn)動
13.2內(nèi)能1
實驗
29.8---9.1413.3比熱容
復(fù)習(xí)及測試2
1中秋節(jié)
39.15---9.2114.1熱機(jī)
14.2熱機(jī)的效率1
49.22—9.2814.3能量的轉(zhuǎn)化和守恒
復(fù)習(xí)第十四章及測試1
59.29---10.5國慶長假
610.6--- 10.1215.1兩種電荷
15.2電流和電路
710.13---10.1915.3串聯(lián)和并聯(lián)
15.4電流的測量1
1月考
810.20-10.2615.5串、并電路中電流的規(guī)律
復(fù)習(xí)第十五章測試1
1+1
910.27—11.216.1電壓
16.2串、并電路中電壓的規(guī)律1
1011.3—11.916.3電阻X 16.4變阻器1
1111.10-11.16復(fù)習(xí)第十六章測試1+1
1211.17-11.2317.1電流與電壓和電阻關(guān)系
17.2歐姆定律1
1311.24---
11.3017.3電阻的測量
17.4歐姆定律應(yīng)用1
2月考
1412.1—12.7復(fù)習(xí)第十七章測試1+1
1512.8-12.1418.1電能、電功
18.2電功率 1
1612.15—
12.2118.3測量小燈泡的電功率
18.4焦耳定律
1712.22-12.28復(fù)習(xí)第十八章測試1+1
1812.29—1.4復(fù)習(xí)熱學(xué)內(nèi)容 元旦
191.5—1.11復(fù)習(xí)電學(xué)內(nèi)容
目前一些學(xué)生家長及學(xué)校老師認(rèn)為要培養(yǎng)優(yōu)秀的學(xué)生,主要靠的是個別輔導(dǎo)及課外小組的研究活動,與課堂教學(xué)并無多大關(guān)系。我認(rèn)為這種觀點(diǎn)是片面的。實際上一切的研究活動都是以課堂教學(xué)為基礎(chǔ)的,所以對于課堂教學(xué)教師一定要盡心盡力做到最好。比如學(xué)生學(xué)習(xí)物理的時候,首先接觸到的就是物理定律,所以我們一定要首先搞好物理定律的教學(xué)。物理定律是我們以后做題、實驗、推理的主要依據(jù)。教學(xué)物理定律,不能只是簡單地依靠課本,課本上的知識往往比較注重結(jié)果,每一個物理定律的成立都有著一個復(fù)雜而漫長的過程。我們應(yīng)該多講解一些這個定律成立的路程,以及成立的依據(jù),這樣學(xué)生們會覺得這一個物理定律是活生生的,掌握和應(yīng)用起來都會更加得心應(yīng)手。學(xué)生掌握了這一物理定律就可以自如運(yùn)用,能夠在實驗與試題中應(yīng)用以后,我們就要引導(dǎo)學(xué)生思索這一物理定律之所以成功的原因。它之所以能夠確立起來,其中一定有著恰當(dāng)?shù)乃季S和推理方式,還有比較合理科學(xué)的探究方式,這種探究精神的學(xué)習(xí)才是最為重要的,才是物理學(xué)科教研活動中最重要的東西。這可以說是物理教學(xué)甚至是一切的學(xué)習(xí)活動中最根本的東西。
比如學(xué)生在學(xué)習(xí)電學(xué)當(dāng)中最著名的歐姆定律這一物理定律時,預(yù)習(xí)以后會覺得歐姆定律非常簡單,僅僅認(rèn)為就是研究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓之間的關(guān)系而已,沒有什么困難,不就是運(yùn)用一定的實驗器材,電壓表電流表可變電阻器、電源、導(dǎo)線若干、連接一個恰當(dāng)?shù)碾娐肪涂梢粤藛???dāng)然以一個現(xiàn)代的學(xué)生看一切都在情理之中,沒有非議。可是我給他們的講解是,在歐姆那個時代,不但沒有電流表、電壓表之類的儀器,而且連電壓、電流、電阻的定義和單位都沒有,歐姆在當(dāng)時面臨的困難是我們無法想象的。他到底是通過什么樣的方式,經(jīng)過什么樣的思索獲得這一物理定律的呢?這個時候?qū)W生的興趣就被調(diào)動起來了。在學(xué)習(xí)歐姆定律誕生的過程時,我通過電腦多媒體教室等先進(jìn)的教學(xué)設(shè)施,大量搜集演示各種可能的實驗過程。在最后階段我根據(jù)歐姆的實驗方式,簡單介紹了可以用圖線探究新規(guī)律的方式。其實物理定律的教學(xué)與學(xué)習(xí)并不是我們想象的那么簡單的,如果記住物理定律只是學(xué)會了皮毛而已,能夠運(yùn)用也只不過是為了取得高分,我們一定要讓學(xué)生們學(xué)會思考、學(xué)會探究,這種學(xué)習(xí)精神是物理學(xué)習(xí)中最為寶貴的,有了這種探究精神就可以不斷探索大自然的奧秘。
我聽過這樣一個笑話:有一位老師在參觀一所美國的學(xué)校以后對校長說:能否給我們一套你們的教材,以便我進(jìn)一步了解美國課程的情況。當(dāng)時校長很為難,沒有馬上回答。那位老師覺得這校長挺小氣的,幾本教材還舍不得??墒沁^了兩個星期,那校長突然打來電話說:“教材給你搞到了,馬上送去?!苯Y(jié)果來的是一個貨運(yùn)卡車,一共10大箱教材――從出版社直接運(yùn)來的。里面不僅有學(xué)生和教師用書,還有光盤和圖片等。這時,這位老師才知道為什么那位校長當(dāng)時沒有馬上答應(yīng)。原來對于美國教師而言,一套教材意味著所有的教學(xué)用書和教學(xué)輔助資料。這是價值上千美元的財產(chǎn),沒準(zhǔn)兒經(jīng)過學(xué)區(qū)董事會決議才能定。由此可以看出,我國的教育和美國的教育確實有很大區(qū)別,單單從觀念上來說也是有很大不同的。我們在備課的過程中,一定要把眼光放寬一些,深挖教學(xué)資源的潛力,運(yùn)用優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源、參考補(bǔ)充。不能僅僅依靠一本教科書和教材,否則太狹隘、太片面。要想讓學(xué)生學(xué)好,我們一定要多參考多學(xué)習(xí),一定要讓學(xué)生學(xué)好物理,學(xué)會探究性學(xué)習(xí)。
關(guān)鍵詞:歐姆定律;探究案例;教學(xué)設(shè)計;解讀反思
一、教育背景與設(shè)計理念
2011年教育部頒布了經(jīng)修訂的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱“新課標(biāo)”),這是我國義務(wù)教育新課程實驗取得階段性成果的標(biāo)志,更是廣大新課程實踐者10年經(jīng)驗的總結(jié),定稿后的新課標(biāo)必將作為指導(dǎo)性文件引領(lǐng)新課改持久深入健康地發(fā)展。
為實踐新課標(biāo)所倡導(dǎo)的“提倡教學(xué)方式多樣化,注重科學(xué)探究”的嶄新教學(xué)理念,我們在總結(jié)反思“自主·探究·合作”課堂教學(xué)模式的基礎(chǔ)上,更加突出“以人為本”的教學(xué)思想,以新編蘇科版物理教科書為載體,進(jìn)一步改進(jìn)《歐姆定律》一節(jié)的探究案例設(shè)計。在教學(xué)設(shè)計和實施過程中力圖體現(xiàn)以下理念:一是學(xué)生發(fā)展為本;二是比結(jié)論更重要的是過程;三是把思考還給學(xué)生。
二、內(nèi)容分析與學(xué)情簡析
《歐姆定律》一節(jié)編排在學(xué)生學(xué)習(xí)了電流、電壓、電阻等概念,電壓表、電流表、滑動變阻器使用方法之后,這既符合由易到難、由簡到繁的認(rèn)知規(guī)律,又保持了知識的結(jié)構(gòu)性、系統(tǒng)性。歐姆定律作為一個重要的物理規(guī)律,反映了電流、電壓、電阻三者間的相互關(guān)系,是電學(xué)中最基本的定律,是分析解決電路問題的金鑰匙。歐姆定律是電學(xué)的教學(xué)重點(diǎn),也是新課標(biāo)規(guī)定的重點(diǎn)內(nèi)容之一。
學(xué)生通過電阻和串、并聯(lián)電路的學(xué)習(xí)已初步掌握了實驗探究的基本程序:觀察現(xiàn)象—提出問題—猜想假設(shè)—方案設(shè)計—實驗探究—?dú)w納總結(jié)—解釋現(xiàn)象,初步具備了設(shè)計實驗方案的能力、動手操作能力和思考與質(zhì)疑、交流與討論的學(xué)習(xí)習(xí)慣,對“自主·探究·合作”教學(xué)模式已初步適應(yīng)并產(chǎn)生了興趣。了解學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和發(fā)展?jié)撃埽阌诖_定學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”,從合適的教學(xué)起點(diǎn)出發(fā),有針對性地進(jìn)行教學(xué)。
三、探究案例與設(shè)計解讀
(一)學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知識與技能。①掌握歐姆定律及其表達(dá)式,并能進(jìn)行簡單的計算;②學(xué)習(xí)運(yùn)用“控制變量法”研究問題,培養(yǎng)知識遷移的能力;③進(jìn)一步學(xué)會使用電壓表、電流表和滑動變阻器。
2.過程與方法。①進(jìn)一步實踐實驗探究的一般程序和方法;②注重實驗探究方案設(shè)計的思考與改善。
3.情感態(tài)度與價值觀。①培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和探索精神;②聯(lián)系歐姆定律的發(fā)現(xiàn)史,滲透鍥而不舍科學(xué)精神的教育;③體驗分工合作、團(tuán)結(jié)互助精神。
解讀:依據(jù)新課標(biāo)倡導(dǎo)的三維教學(xué)目標(biāo)設(shè)計學(xué)習(xí)目標(biāo),把傳統(tǒng)的“教學(xué)目標(biāo)”改為“學(xué)習(xí)目標(biāo)”更能突現(xiàn)學(xué)生的主體地位。這里的學(xué)習(xí)目標(biāo)是指:“學(xué)生從學(xué)習(xí)的起點(diǎn)出發(fā),在教師的引導(dǎo)、支持和促進(jìn)下,通過自己積極、主動和創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)能夠達(dá)成和檢測的目標(biāo)?!睂W(xué)習(xí)目標(biāo)的編寫和描述要具有針對性和可操作性。
(二)重點(diǎn)與難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)。探究實驗的操作,用數(shù)學(xué)方法正確得出實驗結(jié)論;理解歐姆定律的內(nèi)容及其表達(dá)式、變換式的意義。
2.學(xué)習(xí)難點(diǎn)。運(yùn)用數(shù)學(xué)方法處理實驗數(shù)據(jù),建立和理解歐姆定律;運(yùn)用歐姆定律解決簡單的實際問題。
解讀:以知識為本的傳統(tǒng)教學(xué)觀注重教師教的重點(diǎn)與難點(diǎn),而以學(xué)生發(fā)展為本的新課標(biāo)教學(xué)觀,則注重學(xué)生學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn),注重探究電流和電壓、電阻關(guān)系的過程和方法,體現(xiàn)了“比結(jié)論更重要的是過程”這一新課標(biāo)理念。
(三)教學(xué)媒體
1.教師用具。投影設(shè)備、多媒體課件等。
2.學(xué)生用具。多媒體教學(xué)軟件,干電池4節(jié)、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)各1個,阻值不同的定值電阻3只、導(dǎo)線若干。
解讀:投影設(shè)備主要用于展示各組設(shè)計的探究性實驗方案和實驗數(shù)據(jù)的處理,以利于小組間交流、溝通與提升。多媒體課件包括:演示實驗電路圖的動畫幻燈片;數(shù)據(jù)處理的表格和圖像;調(diào)光電燈工作原理。
(四)教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)設(shè)疑,激發(fā)探究欲望。(1)提出問題:①既然電壓是形成電流的原因,那么導(dǎo)線中的電流與兩端的電壓有何關(guān)系呢?②既然電阻對電流起阻礙作用,那么導(dǎo)體中的電流與它本身的電阻有何關(guān)系呢?(學(xué)生舉手或隨機(jī)點(diǎn)名回答。)(2)猜想設(shè)疑:同學(xué)們對電流與電壓、電阻的關(guān)系作了各種猜想,那么這三者究竟有怎樣的數(shù)量關(guān)系呢?點(diǎn)出本課主題“歐姆定律”。
解讀:①在學(xué)生猜想的過程中,教師耐心傾聽而不要急著下結(jié)論,可讓學(xué)生互評,以面向全體學(xué)生,體現(xiàn)多元評價,發(fā)揮評價的發(fā)展。②復(fù)習(xí)舊知是為了導(dǎo)入新知,引起認(rèn)知沖突,激發(fā)探究欲望,為后續(xù)的科學(xué)探究活動提供“腳手架”,體現(xiàn)了“教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者”。
2.設(shè)計實驗方案,進(jìn)行實驗探究。(1)知識準(zhǔn)備:教師向?qū)W生介紹“控制變量法”,說明研究電流與電壓、電阻間的關(guān)系時,必須保持其中一個變量(例如電阻)不變,再通過改變電壓,觀察電流是如何變化的。設(shè)問:在研究電流與電阻關(guān)系時,必須保持 不變,通過改變 ,來觀察 的變化。(2)方案設(shè)計和交流:在學(xué)生了解科學(xué)實驗的設(shè)計過程(明確研究目的,確定研究方法,設(shè)計合理的實驗方案)后,通過同桌討論,利用提供的儀器,設(shè)計一個實驗方案。選派幾組學(xué)生上臺交流設(shè)計的實驗方案,教師簡單評析后,投影實驗電路圖,介紹有關(guān)儀器,特別強(qiáng)調(diào)滑動變阻器在實驗中的作用。(3)實驗探究:學(xué)生分組實驗,實踐和體驗“控制變量法”,加深對歐姆定律的感性認(rèn)識。(4)各組處理實驗數(shù)據(jù),進(jìn)行分析、歸納得出初步結(jié)論。新教材增加了利用實驗數(shù)據(jù)描繪函數(shù)圖像的方法,理解成正比、成反比的意思,體會構(gòu)建數(shù)學(xué)模型在物理研究中的運(yùn)用,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。
解讀:①把教材中的教師演示實驗改為學(xué)生分組實驗,一是因為學(xué)生已初步具備做此實驗的基本技能,二是使全體學(xué)生都能動手操作,參與體驗“控制變量法”,突出學(xué)生的主體地位。②本節(jié)探究課把重點(diǎn)放在利用“控制變量法”設(shè)計與完善實驗方案上,以初步培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。③選派小組上臺交流實驗設(shè)計方案,旨在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維,相互取長補(bǔ)短,促進(jìn)創(chuàng)新思維。④教師在這階段應(yīng)不斷巡視、引導(dǎo),傾聽學(xué)生討論,及時給予評價和指導(dǎo),以體現(xiàn)“教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的參與者”。
3.總結(jié)交流,合作共享。(1)各組匯報實驗結(jié)果,歸納得到兩個結(jié)論:在電阻不變的情況下,導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比。在電壓不變的情況下,導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。(2)引導(dǎo)得到歐姆定律及其表達(dá)式。(3)強(qiáng)調(diào):歐姆定律中兩處用到“這段導(dǎo)體”,這是強(qiáng)調(diào)同一導(dǎo)體,即電流、電壓、電阻對應(yīng)同一導(dǎo)體,而且具有同時性。
解讀:這一環(huán)節(jié)以師生互動、生生互動為主。通過總結(jié)交流使學(xué)生的認(rèn)識從感性認(rèn)識向理性認(rèn)識飛躍,學(xué)生的情感在全班共享中得到升華。同時對教師的教和學(xué)生的學(xué)進(jìn)行評價反饋。這一階段將在教師的引導(dǎo)下完成,以體現(xiàn)“教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者”。
4.鞏固反饋,知識遷移。“模擬調(diào)光臺燈”的工作原理,作為實驗探究的有效補(bǔ)充。學(xué)生通過模擬實驗,學(xué)會選擇儀器、設(shè)計簡單電路、掌握工作原理,加深對常用儀器的認(rèn)識。
解讀:調(diào)光臺燈的模擬實驗,讓學(xué)生明白物理知識就在身邊,物理和生產(chǎn)生活有密切的聯(lián)系。讓學(xué)生參與學(xué)習(xí)的全過程,體現(xiàn)“一切為了學(xué)生發(fā)展”的理念。
四、感悟與反思
(一)課堂教學(xué)設(shè)計應(yīng)是一個動態(tài)生成方案
傳統(tǒng)的課堂教學(xué)設(shè)計是以教師的教和書本知識為本位,從教師的主觀判斷或經(jīng)驗出發(fā),側(cè)重于教學(xué)過程的程式化、細(xì)節(jié)化的準(zhǔn)備,這種“靜態(tài)教案”不能適應(yīng)動態(tài)生成的實際教學(xué)過程,不利于促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。新課標(biāo)理念下的課堂教學(xué)設(shè)計以學(xué)生發(fā)展為本,從學(xué)生的“現(xiàn)有發(fā)展區(qū)”出發(fā),通過對教材內(nèi)容的“二次開發(fā)”,精心設(shè)計動態(tài)生成方案,促進(jìn)學(xué)生過渡到“最近發(fā)展區(qū)”。
(二)探究性學(xué)習(xí)的真諦是做到“形散而神不散”
雖然全班分成很多小組分散進(jìn)行探究實驗,但各組都圍繞“探究電流和電壓、電阻的關(guān)系”有條不紊地進(jìn)行,看似無序?qū)嵤怯行?。在這中間,教師的組織、引導(dǎo)和參與十分關(guān)鍵。教師一定要遵循“組內(nèi)異質(zhì),組間同質(zhì)”的原則進(jìn)行分組,并對組內(nèi)成員的分工提出責(zé)任分工。教師一定要給小組內(nèi)每位學(xué)生分配一個角色,諸如主持人、操作者、記錄員、噪音控制者、匯報人等,使每個小組成員在各司其職中自主、合作、探究學(xué)習(xí),使每位學(xué)生都能在原有基礎(chǔ)上有所發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:北京師范大
學(xué)出版社,2011.
一、滑動變阻器的變動對電流電壓的影響
圖1例1(2011年山東臨沂)如圖1所示的電路,電源電壓保持不變,閉合開關(guān),當(dāng)滑動變阻器的滑片向右滑動時,下列分析正確的是()
(A) 燈泡變亮,電流表的示數(shù)變大
(B) 燈泡變暗,電流表的示數(shù)變小
(C) 燈泡亮度不變,電流表的示數(shù)變大
(D) 燈泡亮度不變,電流表的示數(shù)變小
解析:滑片移動時可知滑動變阻器接入電阻的變化,則由歐姆定律可得出電路中電流的變化,由電流變化可知燈泡的亮度變化.當(dāng)滑片向右移動時,接入電阻變小,故電路中總電阻減小,因電壓不變,由歐姆定律I=U/R 可得,電流增大,故電流表示數(shù)變大,燈泡的實際功率變大,故亮度變大.(A)正確.
答案:(A)
點(diǎn)撥:本題屬于電路的動態(tài)分析,此類題可先分析局部電阻的變化,再將滑動變阻器和定值電阻視為整體進(jìn)行分析,得出總電阻的變化,最后由歐姆定律分析電流的變化.此類題目也屬于歐姆定律的常規(guī)題目,體現(xiàn)了電學(xué)中整體法的應(yīng)用.
圖2例題延伸:如圖2所示,電源電壓保持不變,閉合開關(guān),將滑動變阻器的滑片向右滑動時,則()
(A)通過燈L的電流變小,變阻器兩端的電壓變小
(B) 通過燈L的電流變大,變阻器兩端的電壓變大
(C) 燈L兩端的電壓變小,通過變阻器的電流變小
(D) 燈L兩端的電壓變大,通過變阻器的電流變小
解析:滑動變阻器的滑片右移,變阻器接入電路中的電阻增大,電路中的總電阻增大,則電流減小,同時燈L分得的電壓也減小,則變阻器分得的電壓就變大.
答案: (C)
點(diǎn)撥:本題考查滑動變阻器的原理、電阻對電路中電流的影響以及串聯(lián)電路的分壓原理,考查學(xué)生分析問題的能力.
二、滑動變阻器與電表的測量目標(biāo)問題
例2(2011年山東聊城)如圖3所示,閉合開關(guān)S,使滑動變阻器的滑片向左移動,則( )
(A) 電流表示數(shù)變?。˙) 電壓表示數(shù)變大
(C) 電壓表示數(shù)不變(D) 燈泡變亮
解析:從圖中可以看出,這是一個串聯(lián)電路,即滑動變阻器與小燈泡串聯(lián),電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓.當(dāng)滑片向左移動時,其阻值減小,電路中的總電阻減小,故在電源電壓不變的情況下,電流中的電流變大,通過小燈泡的電流變大,小燈泡變亮,(A)項錯誤,(D)項正確;由于滑動變阻器的阻值減小,故它分得的電壓也減小,(B)、(C)兩項錯誤.
答案:(D)
點(diǎn)撥:判斷電路中的電表示數(shù)變化情況時,應(yīng)首先明確電路的連接方式及電表的測量對象,然后根據(jù)歐姆定律及串并聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)進(jìn)行分析.
圖3圖4例題延伸: 如圖4所示電路,電源兩端電壓保持不變.閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器的滑片P向右滑動時,下列判斷正確的是 ( )
(A) 電壓表V1示數(shù)變小,電壓表V2示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小
(B) 電壓表V1示數(shù)變大,電壓表V2示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小
(C) 電壓表V1示數(shù)變小,電壓表V2示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小
(D) 電壓表V1示數(shù)變大,電壓表V2示數(shù)變大,電流表示數(shù)變大
解析:從題圖可知,電路為串聯(lián)電路,電壓表V1測滑動變阻器兩端的電壓,電壓表V2測定值電路R2兩端的電壓.閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器的滑片P向右滑動時,變阻器連入電路的電阻變大,電路中電流變小,定值電阻R2兩端的電壓變小,即電壓表V2的示數(shù)變小,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知,變阻器兩端的電壓變大,即電壓表V1的示數(shù)變大,答案為(B).
答案:(B)
點(diǎn)撥:本題考查串聯(lián)電路和歐姆定律的知識,解此類題的關(guān)鍵是明確電壓表所測的對象,弄清各用電器之間的關(guān)系,熟記串聯(lián)電路的分壓原理.
三、滑動變阻器與伏安法實驗探究
例3(2011年浙江紹興)小敏用如圖5甲所示的電路圖,研究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系,電源電壓恒為6 V.改變電阻R′的阻值,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,保持R兩端的電壓不變,記下相應(yīng)的4次實驗的電流和電阻值,描繪在乙圖中.
圖5 (1)實驗過程中,移動變阻器滑片時,眼睛應(yīng)注視(選填序號);
(A) 變阻器滑片(B) 電壓表示數(shù)(C) 電流表示數(shù)
(2)在丙圖中,用筆線代替導(dǎo)線,將電壓表正確連入電路.
(3)實驗中,他所選擇的變阻器是(選填序號)
(A) 10 Ω,0.5 A(B) 20 Ω,1 A(C) 50 Ω,2 A
(4)乙圖中陰影部分面積表示的科學(xué)量是.
(5)實驗過程中,如果出現(xiàn)了電流表示數(shù)為0,電壓表示數(shù)接近6 V,電路發(fā)生的故障可能是.
解析:探究電壓一定時,電流與電阻的關(guān)系時,在不斷的改變定值電阻的同時,必須不斷的移動滑動變阻器,使得電壓表的示數(shù)是一個定值,故在移動滑片的同時,眼睛觀察電壓表的示數(shù);通過電流與電阻的圖像中可以看出保持電壓表的示數(shù)是2 V,故電壓表接入電路中時,所選的量程應(yīng)該是0~3 V的,且并聯(lián)在電阻兩端;陰影部分為電壓值;滑動變阻器型號的選擇應(yīng)該與定值電阻的阻值差不多,故所選型號為“10 Ω,0.5 A”的;如果電路中出現(xiàn)電流表的示數(shù)為零,說明在電路中出現(xiàn)了斷路,電壓表有示數(shù)說明是電阻R處出現(xiàn)了斷路.
圖6答案:(1)(B)
(2)如圖6所示 (3)(C) (4)電壓 (5)電阻R處有斷路
點(diǎn)評:此題從實物圖的連接、滑動變阻器型號的選擇、故障的分析等方面較為綜合的考查了學(xué)生,從中加強(qiáng)了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng),是一道不錯的電學(xué)中考題.
圖7例4(2011年四川綿陽)如圖7所示是測量小燈泡電阻和電功率的實驗電路圖,當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表、電壓表的示數(shù)變化情況是( )
(A) 增大、增大 (B) 增大、減小
(C) 減小、增大 (D) 減小、減小
解析:當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時,電阻R的阻值減小,電路中的總電阻減小,根據(jù)歐姆定律I=U/R可知電路中的電流增大,即電流表的示數(shù)增大.同樣根據(jù)歐姆定律推導(dǎo)公式U=IR可得出燈泡兩端的電壓增大,即電壓表的示數(shù)也增大,所以(B)(C)(D)均是錯誤的.
答案:(A)
點(diǎn)撥:本題考察的是綜合運(yùn)用歐姆定律的知識,這也是初中物理的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容,也是同學(xué)們?nèi)菀壮鲥e的地方,在套用公式時容易“張冠李戴”.
四、滑動變阻器與電阻的匹配問題
圖8例5(2011年南京)小華用如圖8所示的電路探究電流與電阻的關(guān)系.已知電源電壓為6 V,滑動變阻器R2的最大電阻為20 Ω,電阻R1為10 Ω.實驗過程中,將滑動變阻器滑片移到某一位置時,讀出電阻R1兩端電壓為4 V,并讀出了電流表此時的示數(shù).緊接著小華想更換與電壓表并聯(lián)的電阻再做兩次實驗,可供選擇的電阻有15 Ω、30 Ω、45 Ω和60 Ω各一個,為了保證實驗成功,小華應(yīng)選擇的電阻是 Ω和 Ω.
解析:為了探究電流與電阻的關(guān)系,應(yīng)保持4 V電壓,當(dāng)所換電阻為45 Ω和60 Ω時,無論如何調(diào)節(jié),所換電阻兩端的電壓都超過4 V,故45 Ω和60 Ω電阻不可以.
一、物理規(guī)律教學(xué)的重要性
物理規(guī)律是物理學(xué)知識體系的核心構(gòu)件,物理規(guī)律教學(xué)也是中學(xué)物理教學(xué)成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
1.物理規(guī)律是物理學(xué)知識體系的核心
物理學(xué)的知識體系是以一系列的物理規(guī)律凝聚而成的。在物理學(xué)發(fā)展史上,人們正是以一系列的物理規(guī)律為中心而建立了物理學(xué)的各個分支體系。例如光的反射定律和折射定律是光學(xué)知識的中心,歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律和焦耳定律是電學(xué)知識的中心等等。
2.使學(xué)生掌握物理規(guī)律是物理知識教學(xué)的中心任務(wù)
學(xué)習(xí)和研究自然科學(xué),中心任務(wù)是掌握自然規(guī)律并用來為人類服務(wù)。物理學(xué)是自然科學(xué)中的一門重要學(xué)科,學(xué)習(xí)物理知識的中心任務(wù)應(yīng)該是掌握物理規(guī)律并應(yīng)用于實際。
在物理教學(xué)中,要使學(xué)生建立概念和掌握規(guī)律之間存在著不可分割的、辯證的聯(lián)系。一方面,形成清晰、準(zhǔn)確的概念是掌握規(guī)律的基礎(chǔ),如果概念模糊不清,就談不上準(zhǔn)確地掌握規(guī)律;另一方面,掌握了物理規(guī)律又可以深刻而全面地理解概念。例如,只有理解力的三要素概念(大小、方向、作用點(diǎn)),才能理解同一直線上或互成角度的二力合成的規(guī)律(如圖1)和二力平衡條件(如2)等;反之,通過掌握力的合成規(guī)律和二力平衡條件,又能更深刻地理解力的三要素概念。所以,物理規(guī)律的應(yīng)用比物理概念的應(yīng)用更為廣泛,理解和掌握物理規(guī)律才能更有效地利用物理知識去解決實際問題。由此可見,使學(xué)生掌握好物理規(guī)律是物理知識教學(xué)的中心任務(wù)。
二、物理規(guī)律的特點(diǎn)及其分類
1.物理規(guī)律的特點(diǎn)
物理規(guī)律反映了在一定條件下某些物理量之間內(nèi)在的必然聯(lián)系,它是客觀存在的,不以人的主觀意志而轉(zhuǎn)移。它具有以下特點(diǎn):
(1)物理規(guī)律只能發(fā)現(xiàn),不能創(chuàng)生。
任何客觀規(guī)律都只是被發(fā)現(xiàn),而不能被“創(chuàng)生”,但不同學(xué)科的規(guī)律被認(rèn)識與發(fā)現(xiàn)的途徑又是不盡相同的。物理學(xué)規(guī)律揭示的是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)運(yùn)動所遵循的規(guī)律,因此必然與人們認(rèn)識物理世界的途徑有關(guān),即都與觀察、實驗、抽象、思維、數(shù)學(xué)推理等有著密不可分的聯(lián)系。
(2)物理規(guī)律反映了有關(guān)物理概念之間的必然聯(lián)系。
任何一個物理規(guī)律,都是由一些概念組成的,這些概念常常表現(xiàn)為物理量,可以用一些數(shù)字和測量聯(lián)系起來,物理規(guī)律則把概念之間的一定關(guān)系用語言邏輯或數(shù)學(xué)邏輯表達(dá)出來。
例如,歐姆定律是由導(dǎo)體、電流(I)、電壓(U)、電阻(R)等概念組成的,研究對象是導(dǎo)體,電流(I)、電壓(U)、電阻(R)是3個可測量的物理量。它表明了通過研究對象(導(dǎo)體)的電流與研究對象(導(dǎo)體)的電阻(R是反映研究對象本身的量)和加在研究對象(導(dǎo)體)兩端的電壓(U)之間的定量關(guān)系。
2.物理規(guī)律的分類
在大千世界里,物理現(xiàn)象千姿百態(tài),物理運(yùn)動各有不同的形式,有宏觀的、微觀的,有機(jī)械運(yùn)動現(xiàn)象、熱現(xiàn)象、光現(xiàn)象、電磁現(xiàn)象等,所以物理規(guī)律就有多種多樣,物理規(guī)律也就有不同的表述形式。中學(xué)物理規(guī)律主要包括以下類型:
(1)物理定律
一般是直接從觀察實驗的結(jié)果中概括總結(jié)出來的物理規(guī)律,如牛頓運(yùn)動定律、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律、歐姆定律、光的反射定律、焦耳定律等。
(2)定理、原理
定律和原理一般是從已知的物理規(guī)律或理論出發(fā),對某特定事物或現(xiàn)象進(jìn)行演繹、推理,從而得出在一定范圍內(nèi)有關(guān)物理量之間的函數(shù)關(guān)系或新的論斷,并經(jīng)得起實踐檢驗的物理規(guī)律。
如阿基米德原理(F浮=G排=ρ液gV)、功的原理等。
(3)方程、公式
這是利用數(shù)學(xué)式子來描述物理量之間關(guān)系的物理規(guī)律。
如串聯(lián)和并聯(lián)電阻的計算公式:R=R1+R2+…+Rn;
1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn。
(4)法則、定則
即利用特定方法表示的物理規(guī)律,如矢量合成的平行四邊形法則、右手定則和左手定則等。
(5)其他
如力(包括二力、共點(diǎn)力)的平衡條件、串聯(lián)電路的分壓規(guī)律、并聯(lián)電路的分流規(guī)律、平面鏡和透鏡成像規(guī)律、晶體融化和凝固規(guī)律、液體壓強(qiáng)規(guī)律等。
三、物理規(guī)律教學(xué)的一般過程
人類在研究和探索物理規(guī)律的過程中逐步形成了物理學(xué)研究的基本方法。學(xué)生認(rèn)識物理規(guī)律的過程也相當(dāng)于一個探索與研究的過程,因此,物理規(guī)律的教學(xué)方法與物理學(xué)的研究方法大體上是一致的。
1.提出問題,創(chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)規(guī)律的物理環(huán)境
作為新授課的物理規(guī)律的教學(xué),首先要按照導(dǎo)入新課的方法,以提出問題的形式導(dǎo)入學(xué)習(xí)物理規(guī)律的課題。教師要有意識地提供一個便于探索規(guī)律、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的物理環(huán)境。創(chuàng)設(shè)物理環(huán)境常用的方法有實驗法和舉例法。
(1)實驗法
教師借助于演示實驗或?qū)W生實驗,使物理現(xiàn)象或過程展示出來,讓學(xué)生觀察。例如講授牛頓第一定律時所做的小車分別通過毛巾、棉布、木板表面所滑動距離大小的實驗(圖3)。
(2)舉例法
即列舉出學(xué)生在日常生活中熟悉的、能引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的物理現(xiàn)象。例如,講授影響蒸發(fā)快慢的因素時,舉出以下例子:“同樣濕的衣服,晾在樹蔭下干得慢”;“同樣多的水,倒在碟子里干得快,裝在瓶子里干得慢”。
2.探索物理事實的內(nèi)在聯(lián)系,形成規(guī)律
這一教學(xué)過程主要是把第一步驟所擺出來的物理事實進(jìn)行抽象思維,探討物理規(guī)律現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系,提供建立規(guī)律的科學(xué)依據(jù)。根據(jù)不同的物理規(guī)律,可以采用下列具體方法:
(1)實驗歸納法
例如,用一般水做實驗得到“浮力等于物體所排開的水重”,再改用煤油或酒精做實驗也得到了同樣的結(jié)果,而且把物體全部浸入水中或部分浸入水中做實驗都得到了同樣的結(jié)論,最后歸納得到了阿基米德原理。
(2)單因子實驗法
對于多因子的物理過程,可運(yùn)用單因子實驗,先分別固定幾個物理量而研究其中兩個量之間的關(guān)系,最后綜合為一個完整的物理規(guī)律。例如,研究電流與電壓、電阻之間的關(guān)系,可以先保持電阻不變而改變電壓,觀察分析電流隨電壓的改變情況,得到電流與電壓之間的關(guān)系;再保持電壓不變而改變電阻,觀察分析電流隨電阻的改變情況,得到電流與電阻之間的關(guān)系。最后綜合成為一條物理規(guī)律,即歐姆定律。
(3)先定性后定量推演法
限于中學(xué)實驗條件,精確測定數(shù)據(jù)有困難,有些定量的實驗不易成功,因此,可以在觀察定性實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量推演或分析介紹,最后形成規(guī)律。例如焦耳定律,實驗時觀察通電后煤油溫度的高低來定性說明電流產(chǎn)生熱量的多少。實驗表明,電阻越大,電流強(qiáng)度越大,通電時間越長,電流產(chǎn)生的熱量越多。然后介紹科學(xué)家焦耳的研究成果,進(jìn)而得出定量描述,形成焦耳定律:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流強(qiáng)度的平方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電時間成正比,Q=I2Rt。
3.下定論并對規(guī)律進(jìn)行討論,加深理解規(guī)律
經(jīng)過第二步的探討和思維加工,初步形成規(guī)律后,要整理成文,用科學(xué)而又簡明的語言文字或數(shù)學(xué)工具來表述物理規(guī)律。
(1)規(guī)律的物理意義
解釋規(guī)律的內(nèi)容,說明它表示什么樣的物理含義,必要時還要與相近規(guī)律進(jìn)行比較。用數(shù)學(xué)公式或圖像表述規(guī)律的,在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生討論如何根據(jù)規(guī)律的內(nèi)容得出公式或圖像;反之,又如何從公式或圖像來理解其物理意義。例如焦耳定律,其內(nèi)容是電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體的電阻、通電時間有關(guān),這個關(guān)系是正比關(guān)系,由此得到焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為Q=I2Rt。
(2)規(guī)律表述中的關(guān)鍵詞語和公式中各字母的意義
例如,阿基米德原理的公式F浮=G排=ρ液gV,公式中字母F浮代表物體所受的浮力,G排表示排開液體的重力,ρ液是液體的密度,g是重力加速度,V表示排開液體的體積。這個公式中各字母代表的物理意義,學(xué)生必須十分清楚,運(yùn)用過程中才不至于出現(xiàn)差錯。
(3)公式中各物理量的單位
中學(xué)階段,物理單位的教學(xué)也不容忽視。
例如公式Q=I2Rt,式中I、R、t的單位分別是安培、歐姆、秒,Q的單位必須是焦耳。
物理規(guī)律的公式中各物理量的單位都是確定的,不能隨便亂用。
(4)規(guī)律的成立條件和適用范圍
物理規(guī)律本身是反映在一定條件下物理事物內(nèi)在的必然聯(lián)系,并且物理規(guī)律是在一定條件下和一定范圍內(nèi)總結(jié)出來的,因此,也只能在這個條件下、這個范圍內(nèi)才成立。學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律時,往往只知道死背條文而忽視了成立條件和適用范圍,在實際應(yīng)用中亂套,在遇到情況變化時就難以下手,所以,在教學(xué)中要重視講清規(guī)律的成立條件和適用范圍。
在一般物理規(guī)律的表述中,前語是成立條件或適用范圍,后語是結(jié)果,即因果關(guān)系基本連結(jié)成一個完整的句子。通過分析規(guī)律的語句結(jié)構(gòu),從字里行間就可以知道規(guī)律的成立條件和適用范圍。例如牛頓第一定律,它的適用范圍是“一切物體”,條件是“沒有受到外力作用”(原因),結(jié)果是“保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)”。
有些規(guī)律在敘述中只提出成立條件,必要時可以補(bǔ)充說明適用范圍。例如阿基米德原理,要指出也適用于氣體。有些規(guī)律限于學(xué)生的基礎(chǔ)和認(rèn)識水平,只強(qiáng)調(diào)成立條件,而暫不提適用范圍。例如,歐姆定律、焦耳定律,不提及只適用于純電阻電路。
四、學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律中的常見問題
為了有效地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好物理規(guī)律,我們還必須研究和認(rèn)清學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律中的常見問題和心理障礙。在中學(xué)階段,主要存在以下幾個方面的問題:
1.感性知識不足
中學(xué)物理規(guī)律的教學(xué),許多是從事實出發(fā)經(jīng)過分析歸納總結(jié)出來的。中學(xué)生抽象思維能力不強(qiáng),他們理解物理規(guī)律特別需要有充分的感性材料作基礎(chǔ)。如果沒有足夠的、能夠把有關(guān)的現(xiàn)象與現(xiàn)象之間的聯(lián)系鮮明地展示出來的實驗或?qū)W生日常生活中所熟悉的曾親身感受過的事例作基礎(chǔ),勢必造成學(xué)生學(xué)習(xí)上的困難。
例如,研究電磁感應(yīng)和自感的有關(guān)規(guī)律,如果沒有足夠的、能夠逐步揭示現(xiàn)象間本質(zhì)聯(lián)系的實驗作基礎(chǔ),學(xué)生對這些規(guī)律就很難理解。
2.學(xué)生在日常生活中形成的錯誤觀念的干擾
學(xué)生在日常生活中積累了一定的生活經(jīng)驗,對一些問題形成了某些觀念。這些觀念中,有的比較正確,但往往有一定的表面性和片面性,甚至是錯誤的觀念。這些先入為主的錯誤觀念對學(xué)生正確理解物理規(guī)律往往起著嚴(yán)重的干擾作用。如:學(xué)生在運(yùn)動和力的關(guān)系上往往有“物體受力才能運(yùn)動,不受外力,物體根本不會運(yùn)動”的觀念,這就給學(xué)生正確理解運(yùn)動和力的關(guān)系帶來了很大的困難。
3.抽象邏輯思維能力不強(qiáng)
在物理規(guī)律的研究和運(yùn)用中,有時要進(jìn)行嚴(yán)格的邏輯推理和科學(xué)的想象等抽象思維活動;在運(yùn)用物理規(guī)律解決某些問題時,要想取得正確而全面的解答,學(xué)生要具有較高水平的思維品質(zhì)。然而,中學(xué)生在心理發(fā)展上正處在思維發(fā)展過渡期,對于不同年級的學(xué)生和不同的學(xué)生個體,這個發(fā)展在遲早快慢上有差異,有些學(xué)生由于沒有形成邏輯思維的習(xí)慣,抽象思維能力不強(qiáng),這就使他們在學(xué)習(xí)和運(yùn)用物理規(guī)律時遇到了較大的困難。
4.不會運(yùn)用物理規(guī)律說明、解釋現(xiàn)象和分析解決實際問題
中學(xué)階段,學(xué)生在理解物理規(guī)律上,經(jīng)過努力并不會感到很困難,但是運(yùn)用起來常常會束手無策。形成的原因,除了知識上的欠缺和思維習(xí)慣、思維定勢的干擾等因素外,最主要的是學(xué)生還未掌握運(yùn)用物理知識去分析、處理、解決問題的思路和方法,因此,學(xué)生在完成認(rèn)識的第二個“飛躍”上困難較大。
物理規(guī)律的教學(xué)要有階段性,要有一個逐步深化、提高的過程。對于同一物理規(guī)律,初中、高中有不同層次的要求,因此,我們應(yīng)遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,由淺入深,一步步地通過一系列的教學(xué)活動,來提高物理規(guī)律的教學(xué)水平。
參考文獻(xiàn)
[1]閻金鋒 田世昆 中學(xué)物理教學(xué)概論[M]。
[2]閻金鋒 田世昆 中學(xué)物理教學(xué)概論(第二版)[M]。
關(guān)鍵詞:外特性曲線;系統(tǒng)論;高考
近代科學(xué)的基本方法是還原論,它認(rèn)為整體可以還原成一些基本的部分,通過解釋這些基本的部分就能解釋整體。在還原論的影響下,人們習(xí)慣于以一種“靜止的、孤立的”觀點(diǎn)考察各部分的行為和性質(zhì),然后將這些性質(zhì)“組裝”起來完成對整體的描述。與還原論相對的是系統(tǒng)論。何謂系統(tǒng)?錢學(xué)森說:“由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能的有機(jī)整體?!睂@句話,我們可以從四個角度來理解:①世界上任何事物都可以看成是一個系統(tǒng),大至渺茫的宇宙,小至微觀的原子,都是系統(tǒng)。②只要整體存在,那它就必然包含著部分,必然能夠被劃分成部分。描述整體就是在描述部分。③系統(tǒng)中各部分(要素)不是孤立存在的,而是相互關(guān)聯(lián)著的,描述部分就相當(dāng)于描述整體。④不管事物發(fā)生了什么變化它都還是一個整體,不管整體怎樣變化,都有相應(yīng)的要素發(fā)生變化。當(dāng)然,此時的整體不再是原來的整體,要素也不再是原來的要素。
今天高中物理學(xué)到的全電路歐姆定律,也不可避免地涉及到了系統(tǒng)論:電源、用電器、內(nèi)電阻共同組成一個系統(tǒng),當(dāng)用電器的阻值改變時,整體的電流發(fā)生改變,內(nèi)阻上的電壓、功率和輸出電壓、輸出功率都發(fā)生改變,但不管怎樣變化,它們都還是一個整體,遵循共同的規(guī)律――歐姆定律。
將歐姆定律變形則有U=E-Ir,如果E、r為常數(shù),則U-I圖線為一條直線,這就是電源的外特性曲線,它仍然描述了一個系統(tǒng)――對應(yīng)一系列大小不等的負(fù)載,其干路電流的集合、其外電壓的集合。
作為一個高頻考點(diǎn),在解答相關(guān)高考題的時候,我們絕不能忘記系統(tǒng)論的應(yīng)用。
【例1】(2010重慶卷,22題)在探究小燈泡的伏安特性實驗中,電路連接正確后,分別測得兩只燈泡的伏安特性曲線如圖B中I和II所示,然后將燈泡與電池組(電動勢和內(nèi)阻均恒定)連成圖C所示電路。多次測量后得到通過的電流平均值分別為0.30A和0.60A。
A.在圖B中畫出電池組路端電壓U和電流I的關(guān)系曲線。
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B.由該曲線可知電池組的電動勢為 V,內(nèi)阻為 Ω。(取2位有效數(shù)字)
【分析與解答】電源的外特性曲線包含若干負(fù)載對應(yīng)的干路電流和兩端電壓。本實驗用兩個小燈泡交替使用以改變負(fù)載,必然獲得兩個電流值,從燈泡的伏安特性曲線上必能查出兩個電壓值,從而得到兩坐標(biāo)(0.30A,3.8V)和(0.60A,3.0V),將兩坐標(biāo)點(diǎn)連成直線,即得如下圖像,這里體現(xiàn)了一種由部分到整體的思想。由于每顆燈泡與電池、內(nèi)阻組成的系統(tǒng)都遵循歐姆定律,于是每個坐標(biāo)都對應(yīng)一個方程:①E=3.8+0.30r;②E=3.0+0.60r,這樣就從理論上算出E=4.6V,r=2.7Ω,這里體現(xiàn)了一種各要素相互關(guān)聯(lián)的思想、一種由整體(電路)到部分的思想(電池、內(nèi)阻)。
【例2】(2010天津卷,9題)要測繪一個標(biāo)有“3V 0.6W”小燈泡的伏安特性曲線,實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。如果將這個小燈泡接到電動勢為1.5V,內(nèi)阻為50Ω的電源兩端,小燈泡消耗的功率是 W。