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一、牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實(shí)驗(yàn)的教法,回顧“運(yùn)動(dòng)和力”的歷史。消除學(xué)生對(duì)力的作用效果的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí);培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實(shí)驗(yàn)加外推法。教學(xué)時(shí)應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡(jiǎn)單地按字面意義用實(shí)驗(yàn)直接加以驗(yàn)證。但大量客觀事實(shí)證實(shí)了它的正確性。第一定律確定了力的含義,引入了慣性的概念,是研究整個(gè)力學(xué)的出發(fā)點(diǎn),不能把它當(dāng)做第二定律的特例;慣性不是狀態(tài)量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實(shí)際問題時(shí),應(yīng)使學(xué)生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以......”教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對(duì)于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當(dāng)我們?cè)谝欢屋^短的時(shí)間內(nèi)研究力學(xué)問題時(shí),常??梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈?dāng)好的慣性系。
二、牛頓第二定律。在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實(shí)驗(yàn)方法歸納出物體在單個(gè)力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達(dá):物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時(shí)還應(yīng)注意公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時(shí)關(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)量、功和能等知識(shí)的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬(wàn)有引力定律。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬(wàn)有引力定律的過程,卡文迪許測(cè)定萬(wàn)有引力常量的實(shí)驗(yàn),海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力跟質(zhì)點(diǎn)間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學(xué)生在解題中漏平方的錯(cuò)誤。③明確是萬(wàn)有引力基本的、簡(jiǎn)單的表式,只適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
四、機(jī)械能守恒定律。這個(gè)定律一般不用實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái),因?yàn)閷?shí)驗(yàn)誤差太大。實(shí)驗(yàn)可作為驗(yàn)證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不做功或所做的總功為零的條件下推導(dǎo)出來(lái)。高中教材是用實(shí)例總結(jié)出來(lái)再加以推廣。若不同形式的機(jī)械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒有守恒問題。機(jī)械能守恒定律表式中各項(xiàng)都是狀態(tài)量,用它來(lái)解決問題時(shí),就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡(jiǎn)化。要特別注意定律的適用條件(只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功)。這個(gè)定律不適用的問題,可以利用動(dòng)能定理或功能原理解決。
五、動(dòng)量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來(lái)的。所以有人認(rèn)為動(dòng)量守恒定律不能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出來(lái),主張從實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)。但是實(shí)驗(yàn)要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運(yùn)動(dòng)定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動(dòng)量和牛頓運(yùn)動(dòng)定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動(dòng)量的問題,相互作用的物體的所有動(dòng)量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時(shí)最容易發(fā)生符號(hào)的錯(cuò)誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個(gè)式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動(dòng)量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化,表式中各項(xiàng)是過程始、末的動(dòng)量。用它來(lái)解決問題可以使問題大大地簡(jiǎn)化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實(shí)際問題時(shí),如果質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)部的相互作用力遠(yuǎn)比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理。動(dòng)量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無(wú)論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用,系統(tǒng)中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動(dòng)量守恒定律都是適用的。
六、歐姆定律。中學(xué)物理課本中歐姆定律是通過實(shí)驗(yàn)得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①“電流強(qiáng)度跟電壓成正比”是對(duì)同一導(dǎo)體而言;“電流強(qiáng)度跟電阻成反比”是對(duì)不同導(dǎo)體說的。②I、U、R是同一電路的三個(gè)參量。③閉合電路的歐姆定律的教學(xué)難點(diǎn)和關(guān)鍵是電動(dòng)勢(shì)的概念,并用實(shí)驗(yàn)得到電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和。然后用歐姆定律導(dǎo)出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律推導(dǎo))。④閉合電路的歐姆定律公式可變換成多種形式,要明確它們的物理意義。⑤教師應(yīng)明確,普通物理學(xué)中的歐姆定律公式多數(shù)是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導(dǎo)體就不服從歐姆定律。但不論導(dǎo)體服從歐姆定律與否,R=U/I這個(gè)關(guān)系式都可以作為導(dǎo)體電阻的一般定義式。中學(xué)物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學(xué)生把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。
知識(shí)目標(biāo)
1.理解歐姆定律及其表達(dá)式.
2.能初步運(yùn)用歐姆定律計(jì)算有關(guān)問題.
能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)分析和解決問題的能力.
情感目標(biāo)
介紹歐姆的故事,對(duì)學(xué)生進(jìn)行熱愛科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的品格教育.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)教學(xué)的課型屬于習(xí)題課,以計(jì)算為主.習(xí)題訓(xùn)練是歐姆定律的延續(xù)和具體化.它有助于學(xué)生進(jìn)一步理解歐姆定律的物理意義,并使學(xué)生初步明確理論和實(shí)際相結(jié)合的重要性.
教法建議
教學(xué)過程中要引導(dǎo)學(xué)生明確題設(shè)條件,正確地選擇物理公式,按照要求規(guī)范地解題,注意突破從算術(shù)法向公式法的過渡這個(gè)教學(xué)中的難點(diǎn).特別需強(qiáng)調(diào)歐姆定律公式中各物理量的同一性,即同一導(dǎo)體,同一時(shí)刻的I、U、R之間的數(shù)量關(guān)系.得出歐姆定律的公式后,要變形出另外兩個(gè)變換式,學(xué)生應(yīng)該是運(yùn)用自如的,需要注意的是,對(duì)另外兩個(gè)公式的物理含義要特別注意向?qū)W生解釋清楚,尤其是歐姆定律公式.
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
引入新課
1.找學(xué)生回答第一節(jié)實(shí)驗(yàn)得到的兩個(gè)結(jié)論.在導(dǎo)體電阻一定的情況下,導(dǎo)體中的電流
跟加在這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比;在加在導(dǎo)體兩端電壓保持不變的情況下,導(dǎo)體中的電
流跟導(dǎo)體的電阻成反比.
2.有一個(gè)電阻,在它兩端加上4V電壓時(shí),通過電阻的電流為2A,如果將電壓變?yōu)?0V,通過電阻的電流變?yōu)槎嗌??為什么?/p>
要求學(xué)生答出,通過電阻的電流為5A,因?yàn)殡娮枰欢〞r(shí)通過電阻的電流與加在電阻兩
端的電壓成正比.
3.在一個(gè)10的電阻兩端加上某一電壓U時(shí),通過它的電流為2A,如果把這個(gè)電壓加在20的電阻兩端,電流應(yīng)為多大?為什么?
要求學(xué)生答出,通過20電阻的電流為1A,因?yàn)樵陔妷阂欢〞r(shí),通過電阻的電流與
電阻大小成反比,我們已經(jīng)知道了導(dǎo)體中電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓關(guān)系,導(dǎo)體中電流跟這段導(dǎo)體電阻的關(guān)系,這兩個(gè)關(guān)系能否用一句話來(lái)概括呢?
啟發(fā)學(xué)生討論回答,教師復(fù)述,指出這個(gè)結(jié)論就叫歐姆定律.
(-)歐姆定律導(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.
1.此定律正是第一節(jié)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合,電流、電壓、電阻的這種關(guān)系首先由德國(guó)
物理學(xué)家歐姆得出,所以叫做歐姆定,全國(guó)公務(wù)員共同天地律,它是電學(xué)中的一個(gè)基本定律.
2.介紹《歐姆堅(jiān)持不懈的精神》一文.
3.歐姆定律中的電流是通過導(dǎo)體的電流,電壓是指加在這段導(dǎo)體兩端的電壓,電
阻是指這段導(dǎo)體所具有的電阻值.
如果用字母U表示導(dǎo)體兩端的電壓,用字母R表示導(dǎo)體的電阻,字母I表示導(dǎo)體中的電流,那么歐姆定律能否用一個(gè)式子表示呢?
(二)歐姆定律公式
教師強(qiáng)調(diào)
(l)公式中的I、U、R必須針對(duì)同一段電路.
(2)單位要統(tǒng)一I的單位是安(A)U的單位是伏(V)R的單位是歐()
教師明確本節(jié)教學(xué)目標(biāo)
1.理解歐姆定律內(nèi)容及其表達(dá)式
2.能初步運(yùn)用歐姆定律計(jì)算有關(guān)電學(xué)問題.
3.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)分析和解決問題的能力.
4.學(xué)習(xí)歐姆為科學(xué)獻(xiàn)身的精神
(三)運(yùn)用歐姆定律計(jì)算有關(guān)問題
【例1】一盞白熾電燈,其電阻為807,接在220V的電源上,求通過這盞電燈的電流.
教師啟發(fā)指導(dǎo)
(1)要求學(xué)生讀題.
(2)讓學(xué)生根據(jù)題意畫出簡(jiǎn)明電路圖,并在圖上標(biāo)明已知量的符號(hào)及數(shù)值和未知量的
符號(hào).
(3)找學(xué)生在黑板上板書電路圖.
(4)大家討論補(bǔ)充,最后的簡(jiǎn)明電路圖如下圖
(5)找學(xué)生回答根據(jù)的公式.
已知V,求I
解根據(jù)得
(板書)
鞏固練習(xí)
練習(xí)1有一種指示燈,其電阻為6.3,通過的電流為0.45A時(shí)才能正常發(fā)光,要使這種指示燈正常發(fā)光,應(yīng)加多大的電壓?
練習(xí)2用電壓表測(cè)導(dǎo)體兩端的電壓是7.2V,用電流表測(cè)通過導(dǎo)體的電流為0.4A,求這段導(dǎo)體的電阻,
通過練習(xí)2引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出測(cè)電阻的方法.由于用電流表測(cè)電流,用電壓表測(cè)電壓,
利用歐姆定律就可以求出電阻大?。詺W姆定律為我們提供了一種則定電阻的方法這種
方法,叫伏安法.
【例2】并聯(lián)在電源上的紅、綠兩盞電燈,它們兩端的電壓都是220V,電阻分別為
1210、484.
求通過各燈的電流.
教師啟發(fā)引導(dǎo)
(1)學(xué)生讀題后根據(jù)題意畫出電路圖.
(2)I、U、R必須對(duì)應(yīng)同一段電路,電路中有兩個(gè)電阻時(shí),要給“同一段電路”的I、U、R加上“同一腳標(biāo)”,如本題中的紅燈用來(lái)表示,綠燈用來(lái)表示.
(3)找一位學(xué)生在黑板上畫出簡(jiǎn)明電路圖.
(4)大家討論補(bǔ)充,最后的簡(jiǎn)明電路圖如下
學(xué)生答出根據(jù)的公式引導(dǎo)學(xué)生答出
通過紅燈的電流為
通過綠燈的電流為
解題步驟
已知求.
解根據(jù)得
通過紅燈的電流為
通過綠燈的電流為
答通過紅燈和綠燈的電流分別為0.18A和0.45A.
板書設(shè)計(jì)
2.歐姆定律
一、歐姆定律
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.
二、歐姆定律表達(dá)式
三、歐姆定律計(jì)算
1.已知V,求I
解根據(jù)得
答通過這盞電燈的電流是0.27A
2.已知求.
解根據(jù)得
通過的電流為
通過的電流為
答通過紅燈的電流是0.18A,通過綠燈的電流是0.45A
探究活動(dòng)
【課題】歐姆定律的發(fā)現(xiàn)過程
【組織形式】個(gè)人和學(xué)習(xí)小組
【活動(dòng)方式】
1.制定子課題.
內(nèi)容看起來(lái)很少,本節(jié)還要花不少時(shí)間進(jìn)行電流、電壓、電阻以及電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器使用方法的復(fù)習(xí)。必須具有一定的知識(shí)儲(chǔ)備才能學(xué)好“歐姆定律”。
要做好兩次演示實(shí)驗(yàn),這為學(xué)生實(shí)驗(yàn)“伏安法測(cè)電阻”打下基礎(chǔ)。并注意兩次演示實(shí)驗(yàn)的異同,講清實(shí)驗(yàn)過程中電流表、電壓表及滑動(dòng)變阻器的正確連法,以及滑動(dòng)變阻器在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中作用的異同,以及注意事項(xiàng)。
讓學(xué)生感知實(shí)驗(yàn)探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系,經(jīng)歷科學(xué)探究的全過程,使學(xué)生感悟:“控制變量”來(lái)研究物理多因素問題,是一種有效的科學(xué)方法。
第二節(jié)“歐姆定律及其應(yīng)用”繼第一節(jié)后對(duì)數(shù)據(jù)的分析歸納,通過用列表法、觀察法、數(shù)學(xué)比例法、圖象法、類比法、分析、綜合與歸納等方法來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究的一些科學(xué)方法。從而分析電流、電壓、電阻三者之間的定量關(guān)系——?dú)W姆定律及其表達(dá)式。最終培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用這些方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究、分析、歸納、概括物理規(guī)律的一些能力。
又通過實(shí)驗(yàn)探究“串聯(lián)電路與并聯(lián)電路中電阻的特點(diǎn)”。歐姆定律是電學(xué)中最基本的定律,是分析解決電路問題的關(guān)鍵。
在教學(xué)中這一節(jié)可分為四課時(shí)教學(xué):
第一課時(shí)理解歐姆定律,進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算(求電流、電壓和電阻的三種書寫格式),初步掌握運(yùn)用歐姆定律解決實(shí)際電學(xué)問題的思路和方法;可補(bǔ)充:有兩個(gè)用電器的簡(jiǎn)單計(jì)算(注意強(qiáng)調(diào)用不同角碼區(qū)分不同用電器)。為下節(jié)課講串并聯(lián)電阻關(guān)系作鋪墊。
第二課時(shí)通過歐姆定律的推導(dǎo)定量研究“串聯(lián)電路與并聯(lián)電路中電阻的特點(diǎn)”,得出:
串聯(lián)電路:R=R1+R2
并聯(lián)電路:1/R=1/R1+1/R2
第三課時(shí)運(yùn)用歐姆定律及串并聯(lián)電路的特點(diǎn)練習(xí)靜態(tài)固定電路的相關(guān)計(jì)算;培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力,注意教給學(xué)生解題思路、規(guī)范解題。
串聯(lián)電路的特點(diǎn):
①電流:I=I1=I2
②電壓:U=U1+U2
③電阻:R=R1+R2
④串聯(lián)分壓成正比,即
U1:U2=R1:R2
電阻變大分得的電壓變大,電阻變小分得的電壓變小。
并聯(lián)電路的特點(diǎn):
①電流:I=I1+I2
②電壓:U=U1=U2
③電阻:R=1/R1+1/R2
④并聯(lián)分流成反比,即
I1:I2=R2:R1
電阻變大通過的電流變小,電阻變小通過的電壓變大。
第四課時(shí)運(yùn)用歐姆定律及串并聯(lián)電路的特點(diǎn),練習(xí)動(dòng)態(tài)電路的相關(guān)計(jì)算。
動(dòng)態(tài)電路------由于開關(guān)的通斷、滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)導(dǎo)致電路中的物理量發(fā)生變化的電路。
簡(jiǎn)化電路的方法:
1、電流表看成導(dǎo)線,電壓表看成斷路。
2、短路和斷路的電路可以去掉。
3、閉合的開關(guān)看成導(dǎo)線
解決變化電路問題的關(guān)鍵是把動(dòng)態(tài)電路變成靜態(tài)電路(電路的識(shí)別),可以把電流表簡(jiǎn)化成導(dǎo)線,將電壓表簡(jiǎn)化成斷開的或干脆拿掉。把閉合的開關(guān)看成導(dǎo)線,把被局部短路的用電器拿掉;把開關(guān)斷開的支路去掉,來(lái)簡(jiǎn)化電路。畫出每次變化后的等效電路圖,標(biāo)明已知量和未知量,再根據(jù)有關(guān)的公式和規(guī)律去解題。
第三節(jié)“測(cè)量小燈泡的電阻”是歐姆定律內(nèi)容的延續(xù),教學(xué)過程中以學(xué)生為主,本節(jié)主體內(nèi)容是利用電壓表、電流表測(cè)算出小燈泡的電阻,通過實(shí)驗(yàn)探究去發(fā)現(xiàn)燈絲電阻變化的規(guī)律,并最終找到影響燈絲變化的因素及它們之間的相互關(guān)系。注意多測(cè)幾組數(shù)據(jù),指明不能用平均法求電阻值(測(cè)量定值電阻的阻值用平均法求電阻值)。
通過本實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到導(dǎo)體的電阻大小是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體中的電流無(wú)關(guān),只與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積有關(guān),此外跟溫度有關(guān)。這也為電功率中“測(cè)量小燈泡的電功率”作了鋪墊。
第四節(jié)“歐姆定律及其安全用電”:課前安排學(xué)生收集安全用電的常識(shí),課堂上進(jìn)行交流,教師進(jìn)行補(bǔ)充。再播放《安全用電》視頻。
節(jié)課從電壓的高低、電阻的大小對(duì)用電安全的影響入手,讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用已學(xué)的電學(xué)知識(shí),解決有關(guān)生活中的實(shí)際的問題,既增強(qiáng)自我保護(hù)意識(shí),又提高在幫助他人時(shí)講安全、講規(guī)則、講科學(xué)的意識(shí)。
另外本節(jié)涉及電路故障(斷路或短路),在教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)練習(xí),注意區(qū)分兩者對(duì)電路造成的影響,以及電路中電流表、電壓表的變化。要求學(xué)生懂得一些簡(jiǎn)單的電路故障的問題,學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的故障排除方法,目的是為了培養(yǎng)學(xué)生基本的生活技能。了解短路的知識(shí),使學(xué)生懂得安全用電的基本常識(shí),提高安全用電的意識(shí)。
教材中介紹了避雷針,使學(xué)生注意防雷的重要性,提高自我保護(hù)的意識(shí)。
通過學(xué)習(xí)本節(jié)教材的知識(shí),學(xué)生能了解日常安全用電常識(shí),規(guī)范日常用電行為,了解家庭電路中常見故障,提高了學(xué)生利用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。通過學(xué)習(xí),使學(xué)生認(rèn)識(shí)到電給人類社會(huì)帶來(lái)了材富,改善了人民的生活。但是,有生產(chǎn)和生活中,如果不注意安全用電,電也會(huì)給人類帶來(lái)災(zāi)害。
一、教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
(1)能說出歐姆定律的內(nèi)容、公式及其涉及的單位;
(2)理解歐姆定律,能進(jìn)行歐姆定律公式的變形,理解應(yīng)用公式時(shí)要注意“同體性”和“同時(shí)性”,會(huì)在新的問題情境中,應(yīng)用歐姆定律進(jìn)行解釋、推斷和計(jì)算。
2、過程與方法
(1)經(jīng)歷探究通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究過程,從而能較熟練地運(yùn)用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),了解電流與電壓、電阻間的正比、反比關(guān)系。
(2)初步學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上交流討論,互相合作。
(3)學(xué)習(xí)用數(shù)學(xué)公式來(lái)表達(dá)物理規(guī)律的方法,體會(huì)這樣做的優(yōu)勢(shì)。
3、情感態(tài)度與價(jià)值觀:
結(jié)合歐姆當(dāng)年研究電流、電壓和電阻三者關(guān)系的簡(jiǎn)史,培養(yǎng)學(xué)生刻苦鉆研、大膽探索的科學(xué)精神,同時(shí)讓學(xué)生在自我實(shí)現(xiàn)中增強(qiáng)成功體會(huì)。
二、教學(xué)重點(diǎn):
歐姆定律所揭示的物理意義及其數(shù)學(xué)表達(dá)式;
三、教學(xué)難點(diǎn):
歐姆定律的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、歸納以及結(jié)論的得出。
四、教學(xué)器材:
調(diào)光燈、小燈泡、電池組、滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω的電阻各一個(gè)、導(dǎo)線數(shù)根等。
五、教學(xué)過程
(一)設(shè)置物理情境進(jìn)行討論,提出問題。
如圖的電路,你有哪些方法可以改變小燈泡的亮度?小組內(nèi)討論,然后進(jìn)行交流。
學(xué)生的方法:①改變電源的電壓,②改變定值電阻的阻值③串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器等。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,學(xué)生觀察燈的亮度的變化
師:燈時(shí)亮?xí)r暗說明什么?
生:電路中的電流有大有小。
師:電路中電流的大小由哪些因素決定?
(二)大膽猜想,激活思維
鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜測(cè):你猜電流的大小究竟由哪些因素決定呢?
學(xué)生分組討論,教師適當(dāng)提示。學(xué)生聯(lián)系已學(xué)內(nèi)容以及剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,猜想:電流與電壓的大小有關(guān),因?yàn)殡妷菏切纬呻娏鞯脑?;電流與導(dǎo)體的電阻有關(guān),因?yàn)殡娮鑼?duì)電流有阻礙作用——教師針對(duì)學(xué)生的回答,給予肯定:最后,根據(jù)猜想師生共同得出結(jié)論:電路中的電流與電壓、電阻兩者有關(guān):
過渡:到底有怎樣的關(guān)系呢?
“創(chuàng)設(shè)情景——提出問題——猜想”這兩步引起學(xué)生極大的興趣,學(xué)生注意力高度集中,急切盼望問題的解決,產(chǎn)生主動(dòng)探索的動(dòng)機(jī),
(三)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
1、課件出示思考題
(1)根據(jù)研究電阻大小影響因素的方法,這個(gè)問題應(yīng)采用什么方法研究?
(2)選擇使用哪些器材?
(3)該實(shí)驗(yàn)應(yīng)分幾步,具體步驟怎樣?
2、學(xué)生激烈討論,明確本問題的研究方法:必須設(shè)法控制其中一個(gè)量不變,才能研究另外兩個(gè)物理量之間的變化關(guān)系,即控制變量法。
學(xué)生討論,提出本實(shí)驗(yàn)必須分兩步來(lái)完成:第一步,保持R不變(確定應(yīng)該用定值電阻而不用燈泡),研究I與U的關(guān)系;第二步,保持U不變,研究I與R的關(guān)系。對(duì)于第一步,改變U(用電壓表測(cè)),觀察I(用電流表測(cè)量),且電壓的調(diào)節(jié)可通過:改變電池節(jié)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)(阻值為R的電阻直接接在電源兩端),或者通過電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),移動(dòng)變阻器滑片來(lái)實(shí)現(xiàn)。
師生共同討論:通過改變滑動(dòng)變阻器的滑片改變電阻兩端的電壓比通過改變電池節(jié)數(shù)方案要好。
(四)分組合作,深入探究
在此環(huán)節(jié)中,學(xué)生以小組為單位,像科學(xué)家那樣興趣盎然地開始按擬定的方案實(shí)驗(yàn),邊做邊想邊記。教師巡視,注意他們的設(shè)計(jì)是否合理,儀器使用是否得當(dāng),數(shù)據(jù)記錄是否正確,作個(gè)別輔導(dǎo)。
學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,自覺、主動(dòng)地和教師、教材、同學(xué)、教具相互作用,進(jìn)行信息交流,自我調(diào)節(jié),形成了一種和諧親密、積極參與的教學(xué)氣氛和一個(gè)思維活躍、鼓勵(lì)創(chuàng)新的環(huán)境。學(xué)生的思維在開放、發(fā)散中漲落,在求異、探索中又趨于有序,這培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立操作能力,發(fā)展了學(xué)生的思維能力、創(chuàng)造能力:
(五)綜合分析,歸納總結(jié)
例2、家庭中使用的是交流電,當(dāng)人體通過交流電的電流達(dá)到50mA時(shí),就會(huì)導(dǎo)致人體呼吸麻痹、心室顫動(dòng)。假定某人身體的電阻為2kΩ,算一算,當(dāng)通過50mA電流時(shí)的電壓是多大?
初次應(yīng)用歐姆定律進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算題,規(guī)范解題的要求。
(七)課堂教學(xué)小結(jié)與延展:
(1)讓學(xué)生回顧本課的探究過程:發(fā)現(xiàn)問題——進(jìn)行猜想——探索研究——得出結(jié)論——指導(dǎo)實(shí)踐,指明這是研究物理的基本思路;物理教學(xué)中應(yīng)注意滲透科學(xué)研究方法,同時(shí)也進(jìn)行學(xué)法指導(dǎo)和辯證唯物主義教育。
難點(diǎn);關(guān)鍵點(diǎn);關(guān)系
〔中圖分類號(hào)〕 G633.7
〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 C
〔文章編號(hào)〕 1004—0463(2013)
06—0039—02
“三個(gè)焦點(diǎn)”是指在課堂教學(xué)中的三個(gè)主要因素,即重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)。下面筆者就以初中物理課堂教學(xué)為例來(lái)談?wù)勥@“三個(gè)焦點(diǎn)”及相互關(guān)系和處理方法。
一、課堂教學(xué)中的“三個(gè)焦點(diǎn)”
1.重點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)即課堂教學(xué)中的知識(shí)重點(diǎn),是最基本、最重要也是學(xué)生應(yīng)該掌握的教學(xué)內(nèi)容,是一節(jié)課中要解決的主要矛盾。抓住了教學(xué)重點(diǎn),就抓住了課堂教學(xué)中的關(guān)鍵。
2.難點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn)指學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)過程中難以理解和掌握的內(nèi)容,是在完成“重點(diǎn)”教學(xué)任務(wù)或?qū)虒W(xué)內(nèi)容進(jìn)行提升和發(fā)展、延伸與拓展,以及理解、分析和解決問題時(shí)難以逾越的思維障礙。
3.關(guān)鍵點(diǎn)。教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)指解決好重點(diǎn)、難點(diǎn)的關(guān)鍵措施,它往往是學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)、易混點(diǎn)、易忽略點(diǎn)。
例如,《密度》一節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是:(1)通過實(shí)驗(yàn)探究,學(xué)會(huì)用比值的方法定義密度的概念。(2)理解密度的概念、公式。(3)用密度知識(shí)解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問題。難點(diǎn)是:在實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上利用“比值”定義密度的概念。關(guān)鍵點(diǎn)是:做好實(shí)驗(yàn)探究,用“比值”建立密度的概念。
二、“三個(gè)焦點(diǎn)”之間的關(guān)系
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)之間既相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)。任何學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容都有一定的知識(shí)結(jié)構(gòu),是一張相互聯(lián)系的網(wǎng)。重點(diǎn)是這張網(wǎng)上的“綱”,難點(diǎn)是這張網(wǎng)上的“結(jié)”,關(guān)鍵點(diǎn)是理“綱”解“結(jié)”的方法措施。三者關(guān)系有全部重疊、部分重疊、非重疊三種。全部重疊時(shí)只要抓住關(guān)鍵點(diǎn),重點(diǎn)、難點(diǎn)也就解決了;部分重疊時(shí),抓住關(guān)鍵點(diǎn)就意味著突出重點(diǎn)或排除難點(diǎn);非重疊時(shí)要精心設(shè)計(jì)和安排關(guān)鍵點(diǎn)去解決重點(diǎn)和難點(diǎn)。難點(diǎn)解決不好會(huì)影響整個(gè)課堂的教學(xué)效果,如果只注重教學(xué)難點(diǎn),而未能較好地抓住教學(xué)重點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn),不但難點(diǎn)難以突破,而且教學(xué)任務(wù)也難以完成。關(guān)鍵點(diǎn)是突破重點(diǎn)、攻克難點(diǎn)的突破口,抓住關(guān)鍵點(diǎn),才能更好地掌握重點(diǎn)和突破難點(diǎn)。
三、教學(xué)過程中如何處理好“三個(gè)焦點(diǎn)”
1.備好課。備好課是上好課的前提和保證,在備課過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)找準(zhǔn)重點(diǎn)。備課時(shí)必須依據(jù)教學(xué)大綱的要求,認(rèn)真研究教材或參閱有關(guān)資料,正確分析教材的重點(diǎn),考慮好在教學(xué)中如何突出重點(diǎn)。例如,歐姆定律是反映電學(xué)中三個(gè)重要的物理量,是電流、電壓、電阻關(guān)系的一個(gè)重要定律,是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)和分析電路的基礎(chǔ),因此通過實(shí)驗(yàn)探究得出歐姆定律,掌握和理解歐姆定律的內(nèi)容和公式,并用歐姆定律進(jìn)行分析和解決簡(jiǎn)單的電路問題是教學(xué)的重點(diǎn)。
(2)找到難點(diǎn)。要找到難點(diǎn),就要聯(lián)系學(xué)生的實(shí)際情況,根據(jù)他們的知識(shí)基礎(chǔ)和思維能力,分析和找到學(xué)生難于理解的地方,即內(nèi)容比較抽象、深?yuàn)W、復(fù)雜或?qū)W生接受起來(lái)比較困難的知識(shí)和技能,并且為在課堂上解決這個(gè)難點(diǎn),可以提供適當(dāng)?shù)拇胧┖头椒?。例如,歐姆定律教學(xué)的難點(diǎn)是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程和對(duì)歐姆定律的理解,其中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的掌握是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。
(3)找出關(guān)鍵點(diǎn)。教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)突出反映了學(xué)生在新知識(shí)學(xué)習(xí)過程中認(rèn)識(shí)上的矛盾性,體現(xiàn)了已學(xué)知識(shí)與新知識(shí)的聯(lián)系,展示了教學(xué)過程中由感知教材向理解教材的合理過渡。因此,確定與處理教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn),對(duì)于順利學(xué)習(xí)新知識(shí)起決定性的作用。 要確定與處理好關(guān)鍵點(diǎn),就要深入鉆研教材,弄清教材內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系。要對(duì)教材的內(nèi)容作深入剖析,理出知識(shí)的層次,找出已學(xué)知識(shí)和后續(xù)知識(shí)與這些內(nèi)容的聯(lián)系,找出解決重點(diǎn)及難點(diǎn)的關(guān)鍵所在。例如,歐姆定律教學(xué)的關(guān)鍵點(diǎn)是:通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,概括出電流與電壓、電流與電阻的關(guān)系。
2.上好課。上好課是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵和保證,因此要做到以下幾點(diǎn):
(1)突出重點(diǎn)。教授重點(diǎn)是一節(jié)課的中心任務(wù),課堂中的所有教學(xué)活動(dòng)都必須緊緊圍繞教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行,在教學(xué)結(jié)束時(shí)應(yīng)及時(shí)歸納總結(jié),以突出重點(diǎn)。例如,牛頓第一定律中“一切物體在沒有受到外力作用時(shí)總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”是教學(xué)的重點(diǎn),教學(xué)時(shí)應(yīng)著重講解。
(2)突破難點(diǎn)。難點(diǎn)是課堂教學(xué)中應(yīng)集中解決的問題。對(duì)于難點(diǎn),可采用“溫故知新法”、 “循序漸進(jìn)法”、 “類比法”、 “難點(diǎn)分散法”、“情境引導(dǎo)法”、“討論交流法”等各種方法和措施,使難點(diǎn)得到解決。此外,還要了解學(xué)生對(duì)難點(diǎn)的掌握情況,并及時(shí)采取有效的解決措施。例如,牛頓第一定律的難點(diǎn)是對(duì)定律的理解,“一切”是指范圍,即該定律對(duì)所有物體都普遍適用;“沒有力的作用”是指定律成立的條件,它包含兩層意思,一是理想情況,即物體確實(shí)沒有受到外力作用,二是物體所受合力為零;“或”即兩種狀態(tài)居其一,不能同時(shí)存在。定律表明:物體不受力時(shí),原來(lái)靜止的物體將永遠(yuǎn)保持靜止?fàn)顟B(tài);原來(lái)運(yùn)動(dòng)的物體將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。并根據(jù)“牛頓第一定律”理解慣性(物體保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì))以及運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系(力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因)。
《導(dǎo)體的電阻》是新課標(biāo)物理選修3-1的第二章《恒定電流》第六節(jié)的內(nèi)容,它是電學(xué)的基本規(guī)律之一,本節(jié)內(nèi)容安排在部分電路歐姆定律知識(shí)之后,起到了承上啟下的作用,部分電路的歐姆定律是研究導(dǎo)體兩端電壓、流過的電流等外界條件與導(dǎo)體電阻的數(shù)量關(guān)系而非決定關(guān)系;電阻定律是研究導(dǎo)體材料、長(zhǎng)度、橫截面積等自身?xiàng)l件與電阻的決定關(guān)系。學(xué)生在初中已經(jīng)定性研究了導(dǎo)體材料、長(zhǎng)度、橫截面積等自身?xiàng)l件與電阻的決定關(guān)系,本節(jié)在此基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)分析進(jìn)行定量描述的研究,同時(shí)突出了“電阻率”這一物理概念,這部分知識(shí)與現(xiàn)代科技、生活、生產(chǎn)等有著密切聯(lián)系。本節(jié)課以問題為主線,通過同手實(shí)驗(yàn)、觀察分析,輔助以多媒體進(jìn)行教學(xué)。
2.教學(xué)目標(biāo)
2.1知識(shí)目標(biāo)
(1)通過探究“導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”這個(gè)實(shí)驗(yàn),探究導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度、橫截面積、材料的關(guān)系,體會(huì)控制變量法在科學(xué)研究中的重要作用。
(2)通過邏輯推理,探究導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度、橫截面積的定量關(guān)系。
(3)通過運(yùn)算,知道電阻率的的物理意義及電阻定律的內(nèi)容和表達(dá)式。
(4)通過“加熱日光燈絲,觀察歐姆表示數(shù)變化”這個(gè)實(shí)驗(yàn),了解電阻率與溫度的關(guān)系。
2.2能力目標(biāo)
(1)經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究或邏輯推理探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系的過程,使學(xué)生進(jìn)一步掌握控制變量的科學(xué)方法。
(2)通過探究活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的能力和合作交流的能力。
2.3情感目標(biāo)
(1)通過對(duì)各種材料電阻率的介紹,加強(qiáng)學(xué)生安全用電的意識(shí)。
(2)培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。
(3)讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中體會(huì)成功的喜悅,激發(fā)求知欲望,增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣.
3.教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn):電阻定律;
難點(diǎn):電阻率。
4.器材準(zhǔn)備
電壓表,電流表,直流電源,滑動(dòng)變阻器,電阻絲示教板,酒精燈,電阻絲(一根),多用電表。
5.教學(xué)流程
環(huán)節(jié)一 舊知鏈接,多媒體展示問題。
(1)電阻的定義式:,電阻是反映的物理量。
(2)n個(gè)阻值同為R的電阻串聯(lián),電路的總電阻為,n個(gè)阻值同為R的電阻并聯(lián),總電阻為。
設(shè)計(jì)意圖:復(fù)習(xí)舊知,為學(xué)習(xí)新知識(shí)熱身。
環(huán)節(jié)二提出問題,引入新課。
(師)問題1、為了改變電路中的電流,應(yīng)該如何操作?
根據(jù)歐姆定律可知,只要增加導(dǎo)體兩端的電壓或降低倒導(dǎo)體的電阻即可。
(師)問題2、給定一個(gè)導(dǎo)體,如何測(cè)量它的電阻?(學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路)
從上述問題可以看出,導(dǎo)體的電阻與兩端的電壓以及通過導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān),那么導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的哪些因素有關(guān)呢?
設(shè)計(jì)意圖:通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考導(dǎo)體的電阻究竟跟什么因素有關(guān),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
環(huán)節(jié)三 新課教學(xué),分組實(shí)驗(yàn)、探索定律。
(1)影響電阻的因素可能有哪些呢:(材料、長(zhǎng)度、橫截面積、溫度……)
(2)解決辦法——控制變量法 引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)表格。
(3)實(shí)驗(yàn)探究:
A、引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖(教師投影打出)。
B、出示電阻定律示教板、說明板上的幾種金屬材料。
C、引導(dǎo)學(xué)生連接電路,并說明注意事項(xiàng)。
D、依次對(duì)四種金屬材料的電阻進(jìn)行測(cè)量。
E、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析:
定性觀察——R與長(zhǎng)度、橫接面積有關(guān)。
設(shè)計(jì)意圖:通過自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),小組合作動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),測(cè)量數(shù)據(jù),通過比較電阻與長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系,初步得出電阻與長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛿?shù)據(jù)分析能力。
(4)邏輯推理探究:
分組活動(dòng):A、理論探討電阻R與長(zhǎng)度L的關(guān)系 n個(gè)電阻串聯(lián)。
B、理論探討電阻與橫截面積的關(guān)系n個(gè)電阻并聯(lián)。
投影展示電路圖
設(shè)計(jì)意圖:通過理論探討得出分析導(dǎo)體的電阻與和它的長(zhǎng)度的關(guān)系、與它的橫截面積的關(guān)系
(5)實(shí)驗(yàn):探究導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系(投影展示):
A、根據(jù)以上分析,我們可以等式的形式寫出用導(dǎo)體長(zhǎng)度l、導(dǎo)體橫截面積S表示電阻R的關(guān)系式,比例系數(shù)用一常量表示,此等式為_____________。
B、已知上述試驗(yàn)中,導(dǎo)體長(zhǎng)度l=50cm,直徑d=0.50mm,橫截面積S=1/4πd2=1.96×10-7m2,根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分別計(jì)算上面四個(gè)導(dǎo)體的比例系數(shù),并填入填入表格。
C、分析上述比例系數(shù)的物理意義:
設(shè)計(jì)意圖:通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,得出比例系數(shù)即是電阻率,并使學(xué)生清楚的知道不同物體的電阻率不同,從而得出電阻定律的表達(dá)式。
環(huán)節(jié)四 總結(jié)規(guī)律,深化理解。
由學(xué)生總結(jié)電阻定律:
(1)內(nèi)容:同種材料的導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度L成正比,跟它的橫截面積S成反比;導(dǎo)體電組與構(gòu)成它的材料有關(guān)。這就是電阻定律。
(2)公式:R=ρ
教師指出:式中ρ是比例常數(shù),它與導(dǎo)體的材料有關(guān),是一個(gè)反映材料導(dǎo)電性能的物理量,稱為材料的電阻率。
電阻率ρ:
(1)電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量。
(2)單位:歐·米(Ω·m)
[投影]幾種導(dǎo)體材料在20℃時(shí)的電阻率
學(xué)生思考:
(1)金屬與合金哪種材料的電阻率大?
(2)制造輸電電纜和線繞電阻時(shí),怎樣選擇材料的電阻率?
設(shè)計(jì)意圖:通過對(duì)電阻率的學(xué)習(xí),讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到電阻率在實(shí)際生活中的應(yīng)用。
環(huán)節(jié)五、電阻率與溫度的關(guān)系。
演示實(shí)驗(yàn):將日光燈燈絲(額定功率為8W)與演示用歐姆表調(diào)零后連接成下圖電路,觀察用酒精燈加熱燈絲前后,歐姆表示數(shù)的變化情況。
學(xué)生總結(jié):當(dāng)溫度升高時(shí),歐姆表的示數(shù)變大,表明金屬燈絲的電阻增大,從而可以得出:金屬的電阻率隨著溫度的升高而增大。
教師:介紹電阻溫度計(jì)的主要構(gòu)造、工作原理。如圖2.6-5所示。
圖2.6-5 金屬電阻溫度計(jì)
學(xué)生思考:錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化極小,怎樣利用它們的這種性質(zhì)?
設(shè)計(jì)意圖:鞏固知識(shí),強(qiáng)化訓(xùn)練。
環(huán)節(jié)六:自主完善,意義構(gòu)建。
讓學(xué)生自己總結(jié)這節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容和方法,找出學(xué)習(xí)過程中,理解不透徹,容易混淆的地方進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)
1.遵循新課程理念,用好教材,教學(xué)流程設(shè)計(jì)突出過程與方法。
下面是我在處理電動(dòng)勢(shì)這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)的具體做法:
師問:電源的作用是什么?(假定自由電荷為正電荷)
生答:電源是把自由電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部搬運(yùn)到正極。
師問:把自由電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部搬運(yùn)到正極過程中自由電荷受幾個(gè)力作用?與電荷運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系?
生答:受兩個(gè)力。靜電力的方向與正電荷的運(yùn)動(dòng)方向相反,另一個(gè)力與運(yùn)動(dòng)方向相同。
分析總結(jié):正、負(fù)極堆積著正、負(fù)電荷,所以電源內(nèi)部存在著有正極指向負(fù)極的靜電場(chǎng),正電荷在電源內(nèi)部受到的這個(gè)靜電力的方向與正電荷的運(yùn)動(dòng)方向相反,靜電力充當(dāng)阻力。要把電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極就還要受克服靜電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力。這個(gè)力由電源提供叫做非靜電力,方向與靜電力相反。
師問:這兩個(gè)力對(duì)電荷做功嗎?電荷的能量變嗎?
生答:靜電力做負(fù)功,非靜電力做正功。電荷的電勢(shì)能增加。
分析總結(jié):從能量轉(zhuǎn)化的角度看,電源是把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,通過非靜電力做功,讓電勢(shì)能增加。即使是把相同的電荷量從負(fù)極移到正極,非靜電力在不同的電源中做功也不一樣,就像把相同的重物從一樓搬上二樓,如果樓層的層高不一樣,人力做功就不一樣。非靜電力對(duì)電荷做的功與電荷的比值有特殊意義(相當(dāng)于樓層的層高),定義為電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)是電源的一種特性,其大小與非靜電力的性質(zhì)有關(guān),與W和q是無(wú)關(guān)的。
通過這樣的教學(xué)過程,學(xué)生能建立閉合電路中電荷運(yùn)動(dòng)的圖景,在分析討論中感受到比值定義物理量的思想和做功研究能量變化的思想,這些對(duì)學(xué)好物理,提高解題能力有根本性的幫助。
2.注意學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。
“高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出,要加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),注重發(fā)展好奇心與求知欲,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神”。[1]我在本章教學(xué)時(shí)安排兩次自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容,一次是電阻定律的推導(dǎo),另一次就是閉合電路的歐姆定律。下面是我在教第七節(jié)“閉合電路的歐姆定律”時(shí)安排的一節(jié)自學(xué)的情況:
我提出了如下幾個(gè)思考題:
(1)閉合電路歐姆定律的推導(dǎo)過程?
(2)定律的文字?jǐn)⑹?、公式及單?
(3)公式中各項(xiàng)意義及各部分之間的關(guān)系?
(4)閉合電路歐姆定律與部分電路歐姆定律的區(qū)別?
我要求學(xué)生完成自學(xué)筆記。絕大多數(shù)學(xué)生在30分鐘內(nèi)完成。我再要求學(xué)生做3道淺顯的選擇題,學(xué)生一般5分鐘可完成。接下來(lái)我組織學(xué)生交流討論自習(xí)內(nèi)容和體會(huì)。當(dāng)然,自學(xué)從容量、深度等方面和正常一節(jié)課教學(xué)是有一定的差距,教師在學(xué)生自學(xué)的基礎(chǔ)上還需安排一定的時(shí)間對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)拓展加深,這對(duì)學(xué)生自學(xué)意識(shí)、自學(xué)方法和能力培養(yǎng)是有意義的。
3.加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況的研究、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效益。
本章的實(shí)驗(yàn)非常重要,是高考重點(diǎn),仔細(xì)分析一下這部分實(shí)驗(yàn),有些實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ蟊容^高,學(xué)生在做的過程中感到很難。按慣例,許多學(xué)校都是一課時(shí)完成一個(gè)實(shí)驗(yàn),結(jié)果大部分實(shí)驗(yàn)效果都不好,我們通常都認(rèn)為完全是學(xué)生不認(rèn)真造成的,其實(shí)不完全是這樣。有一次我聽了幾節(jié)“電阻定律”實(shí)驗(yàn)探究課,那是全市青年教師課堂教學(xué)大賽,即使重點(diǎn)中學(xué)的學(xué)生,在教師十幾分鐘的講解提示以后,能在二十多分鐘做完實(shí)驗(yàn)、拿出較好數(shù)據(jù)的也只有兩三組,而且?guī)坠?jié)課的情況大致相同,再結(jié)合高三學(xué)生實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)暴露出來(lái)的情況,我對(duì)本章一些實(shí)驗(yàn)的教學(xué)作了一些調(diào)整。
比如在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)前,我專門增加了一節(jié)有關(guān)分壓電源內(nèi)容的教學(xué),希望學(xué)生能對(duì)分壓電源電路的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn),以及與以前串聯(lián)限流電路的區(qū)別有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)除了正常實(shí)驗(yàn)要求,我還特別強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn):(1)每位學(xué)生至少親手連一遍電路;(2)電路連結(jié)分兩步,先連分壓電源再連測(cè)量部分,注意分壓電源正負(fù)極。雖然我作了調(diào)整,但還有近一半的學(xué)生感到有困難。我們以前認(rèn)為分壓電電源電路不怎么難,其實(shí)對(duì)初學(xué)者來(lái)說還是很難,根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程反映和暴露出的問題,主要表現(xiàn)在學(xué)生對(duì)分壓電源電路工作原理的理解,實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和受以前串聯(lián)限流電路干擾等方面。因此,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,應(yīng)認(rèn)真分析、研究學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)狀況,及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)內(nèi)容,耐心幫助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)中遇到的困難,而不是一味責(zé)怪學(xué)生。
本章還一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)是第九節(jié)“實(shí)驗(yàn)測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”分組實(shí)驗(yàn),暴露出最大的問題是圖像法處理數(shù)據(jù),為此,我花了一節(jié)課專門針對(duì)該實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
4.重視“科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)”觀念滲透教育,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生情感態(tài)度價(jià)值觀的培養(yǎng)。
《普通高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生“了解體會(huì)物理學(xué)對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)。關(guān)注并思考與物理學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問題,有可持續(xù)發(fā)展的意識(shí),能在力所能及的范圍內(nèi),為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)”。[2]本章教材中與社會(huì)、生活、科技相關(guān)的有電池問題、電阻問題、集成電路問題、照明電問題。我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)予以重視。
我將班級(jí)分成若干小組,對(duì)市場(chǎng)上可充電電池進(jìn)行調(diào)查,調(diào)查哪些種類電池對(duì)環(huán)境污染較大,哪些則相對(duì)較小?各小組根據(jù)自己的調(diào)查,寫出了調(diào)查報(bào)告。經(jīng)過評(píng)比,我選出其中較好的三份報(bào)告在全班進(jìn)行交流。學(xué)生的熱情還是比較高的。通過交流,學(xué)生對(duì)于電池對(duì)環(huán)境可能造成的污染和對(duì)人類可能造成的傷害有了清晰的認(rèn)識(shí),并且了解了一些關(guān)于如何處理廢舊電池的正確方法,不僅知道了科學(xué)技術(shù)造福人類,而且了解科技的發(fā)展帶來(lái)的一些社會(huì)問題。學(xué)生由此明白,我們應(yīng)站在更高的層面認(rèn)識(shí)“科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)”,養(yǎng)成環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展的意識(shí),身體力行,從每件小事做起。
一、千變?nèi)f變,原理不變
縱觀近幾年高考中的電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目,立意新穎、靈活多變。為了應(yīng)對(duì)這種實(shí)驗(yàn),總結(jié)了不少方法,如“伏伏法”、“安安法”,名目繁多,不一而足。其實(shí)不論題目多么新穎,不論怎么變化,須知萬(wàn)變不離其宗,這個(gè)“宗”就是實(shí)驗(yàn)原理。原理是實(shí)驗(yàn)的總綱、靈魂,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)也概莫能外。高考理科綜合能力測(cè)試《考試大綱》對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目的考查有具體明確的要求:“能靈活地運(yùn)用已學(xué)過的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問題”。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考題都是根據(jù)現(xiàn)行教學(xué)大綱和考試大綱,立足于課本,在已學(xué)實(shí)驗(yàn)(包括學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)及課后小實(shí)驗(yàn))的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的,是建立在對(duì)所學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的深入理解的基礎(chǔ)上的。具體到電阻的測(cè)量,其實(shí)驗(yàn)原理最主要的應(yīng)是兩個(gè),一是部分電路歐姆定律(即所謂伏安法),二是閉合電路歐姆定律,茲分述于后:
⑴伏安法。設(shè)待測(cè)電阻阻值為Rx.若測(cè)得Rx兩端的電壓為U,通過Rx的電流為I,則由其定義可得Rx=U/I。此處應(yīng)注意“測(cè)”的含義,例如,電壓U既可用電壓表直接測(cè)得,也可由其他方式算出即間接測(cè)得。電流亦然。
⑵閉合電路歐姆定律。將待測(cè)電阻Rx做為某一電源的外電路或外電路的一部分,利用閉合電路歐姆定律測(cè)量,這當(dāng)然也是間接測(cè)得的。
二、方案選擇,應(yīng)看條件
電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)之所以難,對(duì)很多學(xué)生來(lái)說,不是不知道有哪些實(shí)驗(yàn)原理,而是不清楚對(duì)一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該用哪個(gè)原理。實(shí)際上,在一道具體的實(shí)驗(yàn)題目中實(shí)驗(yàn)原理的選擇受實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)精度的要求等多種因素的制約。如考慮用伏安法測(cè)電阻時(shí),一般而言應(yīng)有電壓表、電流表。若只有兩個(gè)電流表,沒有電壓表,并不意味著無(wú)法用伏安法。只要滿足一定條件,實(shí)驗(yàn)仍然能夠完成。前面說過,只要能算出待測(cè)電阻兩端的電壓即可。在什么情況下可以“算出”?這就需要注意電壓表、電流表的一些指標(biāo)。一般來(lái)說,電壓(流)表應(yīng)看三個(gè)指標(biāo)即滿偏電壓、滿偏電流和內(nèi)阻,由于電表此時(shí)滿足部分電路歐姆定律,故三個(gè)指標(biāo)中只有兩個(gè)是獨(dú)立的,利用任意兩個(gè)指標(biāo)可由歐姆定律求出第三個(gè)指標(biāo)。這也說明電表可扮演三種角色,例如一個(gè)電壓表,既是一個(gè)電壓表(測(cè)內(nèi)阻RV兩端的電壓),又是一個(gè)定值電阻(阻值為內(nèi)阻RV),同時(shí)還能反串電流表(“測(cè)”通過RV的電流).能否“測(cè)出”通過RV的電流,就取決于其內(nèi)阻是否已知。故若題目明確說明其電表的內(nèi)阻是多少,則可考慮讓此電表反串另一種電表的角色(當(dāng)然,可能還須考慮其偏轉(zhuǎn)角度是否滿足精確的要求或是否會(huì)超出其量程)。但若題目只是說此電表的內(nèi)阻約為多少,則不能反串。題目給出這個(gè)條件通常是用來(lái)考慮用外接法還是內(nèi)接法的,此時(shí)應(yīng)另尋他法。若考慮用閉合電路歐姆定律測(cè)電阻時(shí),則應(yīng)注意電源的兩個(gè)指標(biāo)即電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。如果電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r未知,則應(yīng)做待測(cè)量加以考慮。
三、體會(huì)例題,學(xué)會(huì)應(yīng)變
例1:2004年高考理綜(全國(guó)卷二)22題:用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值(900~1000Ω):電源E,具有一定內(nèi)阻,電動(dòng)勢(shì)約為9.0V;電壓表V1,量程為1.5V,內(nèi)阻r1=750Ω;電壓表V2,量程為5V,內(nèi)阻r2=2500Ω;滑線變阻器R,最大阻值約為100Ω;單刀單擲開關(guān)K,導(dǎo)線若干。
(1)測(cè)量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3,試畫出測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原理圖中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注。
(2)根據(jù)你所畫的電路原理圖在題給的實(shí)物圖上畫出連線。
(3)若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示,電壓表V2的讀數(shù)用U2表示,則由已知量和測(cè)得量表示Rx的公式為Rx=__________。
分析:首先考慮實(shí)驗(yàn)原理。若利用伏安法測(cè)電阻,則需測(cè)出Rx兩端的電壓和通過的電流。雖然器材中沒有電流表,但給出的兩只電壓表,既知道它們的量程,又知道它們的內(nèi)阻,因此,當(dāng)接在電路中時(shí),既可直接讀出它們的電壓值,又可算出通過它們的電流。由此可知,當(dāng)用伏安法測(cè)電阻Rx的值時(shí)可有圖1或圖2所示的兩種電路。當(dāng)用圖1所示電路時(shí),Rx先與電壓表串聯(lián),讀出電表電壓從而算出通過電表的電流也就是通過Rx的電流,然后再與另一只電表V并聯(lián)直接讀出電壓,此電壓減去的電壓即是Rx兩端的電壓,這樣就可用歐姆定律算出Rx的值;當(dāng)用圖2所示電路時(shí),Rx先與電壓表V并聯(lián),可直接讀出Rx兩端的電壓,再與另一只表串聯(lián),由兩只電表電流之差算出Rx中的電流,同樣可用歐姆定律算出Rx的值。
接下來(lái)需要考慮的是,對(duì)于上述每種電路,由于有兩只不同規(guī)格的電壓表,則若在上述電路中將電壓表互換位置,就會(huì)有四種可能。但要注意題目有“電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3”的要求,因此,每只電壓表接在何處應(yīng)結(jié)合它們的量程和內(nèi)阻做進(jìn)一步的分析。采用圖1電路時(shí),
若為電壓表V1,V為電壓表V2,則當(dāng)V1兩端的電壓達(dá)到滿偏時(shí),可估算出并聯(lián)電路兩端的電壓即V2兩端的電壓可達(dá)3V左右,兩只電壓表的讀數(shù)均可超過其量程的1/3,滿足題目要求;采用圖2電路時(shí),可從兩只電表通過的電流考慮,V測(cè)支路電流而測(cè)干路電流,量程應(yīng)大些,故V用電壓表V1而用電壓表V2。
再次應(yīng)考慮的是滑線變阻器的使用。由于電源電動(dòng)勢(shì)較大,變阻器的最大阻值比電壓表的內(nèi)阻小得多,故若把滑線變阻器串接在電路中即做限流使用,將會(huì)使電壓表超過量程且操作不方便,因此應(yīng)接成分壓電路。
需要說明的是,上述電路不必考慮內(nèi)、外接的問題。因?yàn)镽x是算出來(lái)的,沒有因電壓表分流或電流表分壓帶來(lái)的系統(tǒng)誤差。以上從原理出發(fā)討論了電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的主要方法。電阻測(cè)量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)還有一些特殊方法如替代法等等,由于篇幅原因,在此不再贅述。
四、小試牛刀,專題訓(xùn)練
⑴用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值(約100Ω):電源E,電動(dòng)勢(shì)約為6.0V,內(nèi)阻可忽略不計(jì);電流表A1,量程為0~50mA,內(nèi)電阻r1=20Ω;電流表A2,量程為0~300mA,內(nèi)阻r2=4Ω;定值電阻R0,阻值R0=20Ω,滑動(dòng)變阻器R,最大阻值為10Ω;單刀單擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干。
①測(cè)量中要求兩塊電流表的讀數(shù)都不小于其量程的1/3,試畫出較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原理圖中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注)。
②若某次測(cè)量中電流表A1的示數(shù)為I1,電流表A2的示數(shù)為I2.則由已知量和測(cè)量量計(jì)算Rx的表達(dá)式為Rx=。(用相應(yīng)英文字母表示)
⑵如果測(cè)量一個(gè)待測(cè)電阻R的阻值時(shí),器材中沒有給電壓表,給出的器材是:電池(電動(dòng)勢(shì)的具體值未知,但內(nèi)阻可忽略不計(jì))、電流表(內(nèi)阻可忽略不計(jì))、滑動(dòng)變阻器、定值電阻R0(R0的值與用多用電表粗測(cè)出的待測(cè)電阻R的阻值相等),調(diào)節(jié)范圍在0.1Ω―9999.9Ω的電阻箱R′(電阻箱的最大值大于待測(cè)電阻R的阻值)、單刀單擲開關(guān)、單刀雙擲開關(guān)、若干導(dǎo)線。測(cè)量前將待測(cè)電阻R和電流表串聯(lián)后直接和電池相連,電流表的示數(shù)接近滿量程。
要求:①選用所給的器材,設(shè)計(jì)兩個(gè)不同的測(cè)量待測(cè)電阻R的阻值的電路,畫出電路圖;②簡(jiǎn)要說明實(shí)驗(yàn)步驟,寫出最后的測(cè)量結(jié)果(如果需要計(jì)算,則必須寫出計(jì)算公式)。
參考解答:
⑴解法Ⅰ:通過Rx的最大電流大于電流表A1的滿偏電流且為電流表A2的滿偏電流的1/5.測(cè)量中要求兩塊電流表的讀數(shù)都不小于其量程的1/3,故可用電流表A1測(cè)Rx的電流;將A2與R0串聯(lián)后改裝為電壓表,此電壓表測(cè)出的是Rx與A1的端電壓,故。
解法Ⅱ:若將電流表A1與Rx串聯(lián)后再與電流表A2并聯(lián)即用A2測(cè)其端電壓,則由于當(dāng)A2中的電流較大時(shí)A1中的電流將不會(huì)達(dá)到其量程的1/3,故可用定值電阻R0來(lái)測(cè)電壓。
②(a)(替代法)撥動(dòng)S使R接通,記錄電流表的示數(shù);撥動(dòng)S使R′接通,記錄電流表的示數(shù)與R接通時(shí)的示數(shù)相同,記錄此時(shí)R′的值R0′,則R=R0′。
電壓和電阻
電壓
作用:電壓是使電路形成電流的原因
常用單位以及換算:千伏,毫伏,微伏1kv=1000v1v=1000mv1mv=1000uv
電壓的測(cè)量——電壓表
1讀數(shù):看清量程,弄清每大格和每小格表示電壓數(shù)
2接法:并聯(lián)在被測(cè)電路兩端,使標(biāo)有﹣號(hào)的接線柱接電源的負(fù)極,標(biāo)有﹢號(hào)的接線柱接電源的正極,被測(cè)電壓不超過電壓表的量程
串聯(lián),并聯(lián)電路電壓的規(guī)律
串聯(lián)電路中總電壓等于各部分電路
中分電壓之和
并聯(lián)電路中各支路兩端電壓都相等
電阻
電阻的意義:一切導(dǎo)體都具有阻礙電流作用的性質(zhì),不同的導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用不同
單位:歐姆ω,其他常用的單位:兆歐mω、千歐kω1mω=1000klω=1000000ω
影響電阻大小的因素:長(zhǎng)度、材料、橫截面積、溫度
半導(dǎo)體、超導(dǎo)體的特點(diǎn):半導(dǎo)體隨慰藉條件的改變它的電阻也改變(壓敏電阻、光敏電阻等)
變阻器
原理:改變接入電路中電阻絲的長(zhǎng)度來(lái)改變電路中的電阻
構(gòu)造:支架、電阻絲、瓷筒、金屬棒等
使用方法:“一上一下”
第七章知識(shí)總結(jié)與能力整合
本章直接從研究電流與電壓,電阻的關(guān)系切入,引導(dǎo)學(xué)生探究電流與電壓,電阻之間的關(guān)系,得出重要的電學(xué)定律——?dú)W姆定律,并進(jìn)一步運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的電學(xué)定量計(jì)算,得出電阻串聯(lián),電阻并聯(lián)的關(guān)系,以歐姆定律為理論基礎(chǔ),運(yùn)用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量小燈泡的電阻,運(yùn)用歐姆定律分析了一些與安全用電有關(guān)的現(xiàn)象,認(rèn)識(shí)斷路和短路現(xiàn)象,加深對(duì)歐姆定律的理解,提高了學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性
歐姆定律
電阻上的電流跟電壓的關(guān)系:導(dǎo)體中通過的電流與這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比
內(nèi)容:導(dǎo)體中通過的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與電阻成反比
表達(dá)式:i=u/r
應(yīng)用求電流,電壓,電阻
測(cè)量小燈泡的電阻
原理:r=u/i
方法:伏安法測(cè)電阻
注意:小燈泡的電阻太小會(huì)隨燈絲溫度的升高而增大
安全用電
電壓越高越危險(xiǎn)
斷路,短路的認(rèn)識(shí)
注意防雷,正確使用避雷針
第八章知識(shí)總結(jié)與能力整合
本章是在學(xué)習(xí)歐姆定律長(zhǎng)的基礎(chǔ)上,吧對(duì)于電學(xué)的研究擴(kuò)展到電能和電功率,是初中物理的重點(diǎn)章節(jié)之一,也是難點(diǎn)之一,本章學(xué)習(xí)的主要目標(biāo)是讓學(xué)生了解電能和電功率的概念,知道焦耳定律以及與電功率有關(guān)的安全用電方面的問題,整章教材的結(jié)構(gòu)是圍繞電能的概念展開的。
電功率
電能
電能的獲得:電能是由自然界中各種其他形式的能轉(zhuǎn)化而來(lái)的,是由電源(發(fā)電機(jī)、電池等)提供的
單位:焦耳j、千瓦時(shí)kw•h,千瓦時(shí)在日常生活中也叫度
1kw•h=1度=3.6*10^6j
電能表
作用:用來(lái)測(cè)量用電器在一段時(shí)間內(nèi)消耗的電能
測(cè)量方法:電能表的計(jì)數(shù)器上前后兩次讀數(shù)之差
表盤上參數(shù)的含義:例如,2500rews/kw•h表示每消耗1kw•h的電能,電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)
電功
實(shí)質(zhì):電流做功德過程實(shí)質(zhì)上就是電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程,有多少電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能,電流就做了多少功。
單位:與電能的單位一樣,都是焦耳j
計(jì)算:w=p•t
電功率
物理意義:表示消耗電能的快慢,符號(hào)用p表示
定義:一個(gè)用電器功率的大小等于它在1秒內(nèi)所消耗的電能,用公式p=w/t表示
單位:瓦特w、千瓦kw,1kw=10^3w(1w=1j/1s=1j/s)
千瓦時(shí)的來(lái)世:1千瓦時(shí)是功率為1kw的用電器使用1h所消耗的電能,1kw•h=1kw*1h
額定電壓及額定功率:用電器正常工作時(shí)的電壓叫做額定電壓,用電器在額定電壓下的功率叫用電器的額定功率。一般來(lái)說,在用電器銘牌上標(biāo)明的電壓和電功率就是這個(gè)用電器的額定電壓和額定功率
測(cè)量:原理(p=ui),器材,電路圖
電流的熱效應(yīng)
電流的熱效應(yīng):電流通過道題是,電能要轉(zhuǎn)化成熱,這種現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng),任何導(dǎo)體中有電流通過時(shí),道題都要發(fā)熱
焦耳定律的內(nèi)容及表達(dá)式:q=i^2rt
電熱的利用和防止
電功率和安全用電
電功率與電流的關(guān)系:根據(jù)公式p=ui得i=p/u可知,由于家庭電路中的電壓時(shí)一定的,即為220v,所以用電器功率越大,電路中的電流i就越大,為了安全用電,應(yīng)注意不要讓干路中的電流超過家里供電線路和電能表所允許的最大電流值
保險(xiǎn)絲
特點(diǎn):保險(xiǎn)絲是用鉛銻合金制作的,電阻率大而熔點(diǎn)低
作用:電路中的電流超過允許值時(shí),保險(xiǎn)絲能自動(dòng)熔斷而自動(dòng)切斷電路,以保證電路的安全。家庭電路中千萬(wàn)不能用銅絲、鐵絲代替保險(xiǎn)絲
第九章知識(shí)總結(jié)與能力整合
本章從生活中常見的磁現(xiàn)象出發(fā),介紹磁的一些基本知識(shí),通過各種探究活動(dòng)讓學(xué)生感受到特殊物質(zhì)“磁場(chǎng)”的存在,并探究“電生磁”和“磁生電”的辯證關(guān)系,了解電和磁的內(nèi)在關(guān)系。通過探究活動(dòng)了解物理學(xué)家研究問題的方法,獲取先關(guān)信息并掌握相關(guān)知識(shí)。
電和磁
磁現(xiàn)象
磁性:吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)
磁體吸鐵性指向性:指向南北方向
磁極
磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫磁極
磁極:南極s、北極n,任何磁體都有兩個(gè)磁極
作用規(guī)律:同名磁極互相排斥,異名磁極互相吸引
磁場(chǎng)
存在于
磁體周圍空間
電流周圍空間
1電流的磁效應(yīng)——奧斯特飾演
2通電螺線管(1)磁場(chǎng)與條形磁鐵相似
(2)極性與電流方向有關(guān)
(3)應(yīng)用:電磁鐵(影響因素應(yīng)用:電磁繼電器、揚(yáng)聲器)
最基本性質(zhì)
1對(duì)放入其中磁體有力的作用
2對(duì)放入其中電流有力的作用——電動(dòng)機(jī)原理及能量轉(zhuǎn)化
方向規(guī)定:物理學(xué)中,把小磁針靜止時(shí)北極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向
描述——磁感線
特點(diǎn):閉合曲線,在此題的外部從n極到s極,內(nèi)部從s極到n極,磁感線不想交
功能:磁感線能反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,密的地方磁場(chǎng)強(qiáng),疏的地方磁場(chǎng)弱
磁生電
電磁感應(yīng)現(xiàn)象:只有當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中才會(huì)產(chǎn)生電流,這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象,得到的電流叫感應(yīng)電流
應(yīng)用:發(fā)電機(jī)
原理:電磁感應(yīng)
能量轉(zhuǎn)化:機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)化是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
第十章知識(shí)總結(jié)與能力整合
本章主要講述電磁波以及信息的傳播。
信息傳播
固定電話
結(jié)構(gòu)及原理:用簡(jiǎn)單的電話是由話筒和聽筒組成。其基本原理:利用電流把信息傳到遠(yuǎn)方。過程是振動(dòng)——變化的電流——振動(dòng)
電話交換機(jī):一般電話之間是通過交換機(jī)來(lái)轉(zhuǎn)換的??梢蕴岣呔€路利用率
模擬通信:信息電流的變化情況與聲音的變化情況一樣,這種信號(hào)叫模擬信號(hào),使用模擬信號(hào)的通信方式叫模擬通信
數(shù)字通信:信號(hào)使用不同的符號(hào)的不同組合來(lái)表示,這種信號(hào)叫數(shù)字信號(hào),使用數(shù)字信號(hào)的通信方式叫數(shù)字通信。數(shù)字信號(hào)形成簡(jiǎn)單,抗干擾力強(qiáng),失真小。
電磁波
產(chǎn)生:迅速變化的電流產(chǎn)生電磁波
傳播:電磁波可以在真空中傳播,傳播速度與光一樣
電磁波的波速、伯成河頻率
應(yīng)用:廣播、電視、移動(dòng)電話、通信
越來(lái)越寬的信息之旅
微波通信:用微波來(lái)傳遞信息的通信方式就是微波通信。微薄的波長(zhǎng)在10m到1mm之間,頻率為30mhz到3*10^5mhz之間
衛(wèi)星通信:是借助地球同步通信衛(wèi)星來(lái)傳遞信息的,衛(wèi)星通信可以克服微波不能沿著地球表面?zhèn)鞑サ牟蛔悖ㄎ⒉ㄖ荒苎刂本€傳播)
光纖通信:通過光導(dǎo)纖維來(lái)傳遞信息叫光纖通信。光纖通信的特點(diǎn)是攜帶的信息量大
網(wǎng)絡(luò)通信:是通過計(jì)算機(jī)來(lái)完成的,其主要形式是電子郵件
高中物理教學(xué)工作總結(jié)