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欧姆定律问题范文1
1问题教学法
问题教学法是以“问题”为中心向外辐射开展活动任务的教学方法,师生围绕问题互动探究,学生在问题解决的过程中,不仅仅习得固有的物理规律和结论,还有解决问题的过程体验和情感的提升。问题教学法在初中物理教学中的应用关键在于从学生的最近发展区出发创设出适合学生探究,同时又紧紧围绕教学内容的问题情境,打破学生原有的认知平衡,让学生生疑,进而形成科学探究尝试的欲望,在解决问题的过程中内化知识、完善建构。
从心理学角度分析,问题教学法教学过程中,学生的心理活动程序如图1所示。
对于初中物理教学而言,当一个具体的物理问题摆在学生面前时,他们首先会在原有的认知状态中进行搜索,概念、规律、方法等跃进了大脑,识图将问题的目标在大脑图式里找到联系。这里面有知识的同化和顺应过程,最终完善为新的认知结构。
2“欧姆定律”教学案例分析
2.1开门见山,借助问题温故知新
笔者在课堂导入环节,从上一节课和学生一起学习的变阻器入手,设置问题情境提出问题。
问题1如图2所示,请你根据原有的知识和经验,想一想有什么办法可以增大电路中电流表的读数?在使用滑动变阻器时应注意什么?
问题设计意图通过图2情境的创设和问题的抛出,引导学生针对问题进行互动讨论,积极猜想,并形成连接电路实验检验的欲望。在实验的过程中,学生在其原有认知的基础上实现思维的发散,并通过自主探究找到改变电路中电流的办法。实验中应注意滑片C向A端滑动容易造成短路,这是实验中应注意的问题。
问题2在大家自己进行实验探究的过程中,你有什么发现?有什么疑惑的地方?
问题设计意图通过这个问题的抛出,引导学生积极地交流,越发接近教学内容,同时生成新的问题:“导体中的电流跟电压、电阻三个物理量到底存在着什么关系,这种关系是否具有稳定性,能够形成特定的规律?”这是一个反思后再创造的过程,学生的探究热情被点燃。
2.2一针见血,接近教学的主要内容
学生的激情被点燃了,应从教学的主要内容出发,引导学生进一步猜想,领引着学生一步步去揭示教学内容,这一过程也应该是借助于问题的形式开展。
问题3请猜一猜流过导体的电流与导体两端的电压存在怎样的关系?流过导体的电流与导体的电阻又可能存在怎样的关系?并相互交流一下猜想的依据。
问题设计意图学生通过问题的领引大多会做出正比或反比的猜想,其根据都是源于自己在前面自主探究实验中改变滑动变阻器阻值大小,而看到的结论。借助于这样的问题设置,学生经历了猜想及假设的过程,科学探究中的重要方法得以浸润。
2.3思维碰撞,设计实验完成探究
在学生有了猜想后,笔者提出了几个问题引导学生进行实验的设计和方案的选取,驱动探究式教学进一步深化。
问题4既然有了上述的猜想,你觉得应该设计什么样的实验进行验证呢?根据自己的设想,能不能设计出具体的实验方案?
问题5从探究电流与电压的关系出发,思考需要选择什么器材,实验电路如何设计?
问题设计意图通过问题的设置让学生联系到“控制变量法”,同时学生将自己设计的电路拿出来进行交流,从学生的认知规律来看,首先他们会想到用灯泡进行实验,此时需要我们教师进行及时的引导,因为灯泡的温度变化会导致其阻值的变化,而我们的实验应控制电阻不变,所以应该选择定值电阻进行实验。学生再次设计出电路图(如图3)。
问题6利用上述电路图进行实验探究,会遇到什么麻烦?
学生通过连图进行实验操作后发现,只能测一组数据,如果要测多组数据要改变电池的节数,操作比较麻烦,而且偶然误差大。新的问题自然生成。
问题7有没有什么办法可以对实验方案进行改进和优化?
欧姆定律问题范文2
关键词:欧姆定律;适用范围;微观机理;导电材料;能量转化
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)12-0039-2
人教版《普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1》《欧姆定律》一节内容围绕电阻的定义式、欧姆定律和伏安特性曲线三部分展开,图1为教材的两段文字,意思是当金属导体的电阻不变时,伏安特性曲线是一条直线,叫做线性元件,满足欧姆定律;“这些情况”的电流与电压不成正比,是非线性元件,欧姆定律不适用[1]。随后,教材举例小灯泡和二极管的伏安特性曲线,指出两个元件都是非线性元件。在遇到欧姆定律时,不论是年轻教师还是学生常常感到疑惑:欧姆定律适用范围究竟是金属和电解质溶液还是线性元件?小灯泡是金属,又是非线性元件,究竟是否满足欧姆定律?
[导体的伏安特性曲线 在实际应用中,常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,这样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。对于金属导体,在温度没有显著变化时,电阻几乎是不变的(不随电流、电压改变),它的伏安特性曲线是一条直线,具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。图2.3-2中导体A、B的伏安特性曲线如图2.3-3所示。
欧姆定律是个实验定律,实验中用的都是金属导体。这个结论对其他导体是否适用,仍然需要实验的检验。实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。也就是说,在这些情况下电流与电压不成正比,这类电学元件叫做非线性元件。]
1 欧姆定律的由来
1826年4月,德国物理学家欧姆《由伽伐尼电力产生的电现象的理论》,提出欧姆定律:在同一电路中,通过某段导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。欧姆实验中用八根粗细相同、长度不同的板状铜丝分别接入电路,推导出 ,其中s为金属导线的横截面积,k为电导率,l为导线的长度,x为通过导线l的电流强度,a为导线两端的电势差[2]。当时只有电导率的概念,后来欧姆又提出 为导体的电阻,并将欧姆定律表述为“导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。”
关于欧姆定律的m用范围,一直存在争议,笔者认为可以从不同角度进行陈述。
2 欧姆定律的适用范围
2.1 从导电材料看适用范围
欧姆当年通过对金属导体研究得出欧姆定律,后来实验得出欧姆定律也适用于电解质溶液,但不适用于气体导电和半导体元件。
从微观角度分析金属导体中的电流问题,金属导体中的自由电子无规则热运动的速度矢量平均为零,不能形成电流。有外电场时,自由电子在电场力的作用下定向移动,定向漂移形成电流,定向漂移速度的平均值称为漂移速度。电子在电场力作用下加速运动,与金属晶格碰撞后向各个方向运动的可能性都有,因此失去定向运动的特征,又回归无规则运动,在电场力的作用下再做定向漂移。如果在一段长为L、横截面积为S的长直导线,两端加上电压U,自由电子相继两次碰撞的间隔有长有短,设平均时间为τ,则自由电子在下次碰撞前的定向移动为匀加速运动,
2.2 从能量转化看适用范围
在纯电阻电路中,导体消耗的电能全部转化为电热,由UIt=I2Rt,得出 在非纯电阻电路中,导体消耗的电能只有一部分转化为内能,其余部分转化为其他形式的能(机械能、化学能等), 因此,欧姆定律适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路。
金属导体通电,电能转化为内能,是纯电阻元件,满足欧姆定律。小灯泡通电后,电能转化为内能,灯丝温度升高导致发光,部分内能再转化为光能,因此小灯泡也是纯电阻,满足欧姆定律。电解质溶液,在不发生化学反应时,电能转化为内能,也遵守欧姆定律。气体导电是因为气体分子在其他因素(宇宙射线或高电压等条件)作用下,产生电离,能量转化情况复杂,不满足欧姆定律。半导体通电时内部发生化学反应,电能少量转化为内能,不满足欧姆定律。电动机通电但转子不转动时电能全部转化为内能,遵从欧姆定律;转动时,电能主要转化为机械能,少量转化为内能,为非纯电阻元件,也不满足欧姆定律。
2.3 从I-U图线看适用范围
线性元件指一个量与另一个量按比例、成直线关系,非线性元件指两个量不按比例、不成直线的关系。在电流与电压关系问题上,线性元件阻值保持不变,非线性元件的阻值随外界情况的变化而改变,在求解含有非线性元件的电路问题时通常借助其I-U图像。
从 知导体的电阻与自由电子连续两次碰撞的平均时间有关,自由电子和晶格碰撞将动能传递给金属离子,导致金属离子的热运动加剧,产生电热。由 知导体的温度升高,τ减小,电阻增大。因此,导体的电阻不可能稳定不变。当金属导体的温度没有显著变化时,伏安特性曲线是直线,满足“电阻不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比”。理想的线性元件是不存在的,温度降低时,金属导体的电阻减小,当温度接近绝对零度时,电阻几乎为零。小灯泡的伏安特性曲线是曲线,是非线性元件,当灯泡电阻变化时,仍有I、U、R瞬时对应,满足欧姆定律 如同滑动变阻器电阻变化时也满足欧姆定律[3]。
2.4 结论
综上所述,从导电材料的角度看,欧姆定律适用于金属和电解质溶液(无化学反应);从能量转化的角度看,欧姆定律适用于纯电阻元件。对于线性元件,电阻保持不变,导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,欧姆定律适用。从物理学史推想,欧姆当年用八根不同铜丝进行实验,应该是研究了电压保持不变时,电流与电阻的关系,以及电阻保持不变时,电流与电压的关系。虽然都是非线性元件,小灯泡是金属材料,是纯电阻元件,满足欧姆定律,二极管是半导体材料,却不满足欧姆定律。因此,线性非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。
3 教材编写建议
“有了电阻的概念,我们可以把电压、电流、电阻的关系写成 上式可以表述为:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。这就是我们在初中学过的欧姆定律。”[1]笔者以为,欧姆定律的内容是 这个表达式最重要的意义是明确了电流、电压、电阻三个量的关系,而不是其中的正比关系和反比关系,教材没必要对欧姆定律进行正比反比的表述。
“实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。”教材已明确欧姆定律的适用范围,建议教材将线性元件和非线性元件的概念与欧姆定律的适用范围分开,同时明确线性、非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。
参考文献:
[1]普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[M].北京:人民教育出版社,2010.
欧姆定律问题范文3
全电路欧姆定律,又称闭合电路欧姆定律。闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。I表示电路中电流,E表示电动势,R表示外总电阻,r表示电池内阻。
闭合电路欧姆定律说明了闭合电路中的电流取决于两个因素即电源的电动势和闭合回路的总电阻。在解答闭合电路问题时,部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律经常交替使用。
(来源:文章屋网 )
欧姆定律问题范文4
欧姆定律是由乔治•西蒙•欧姆,只要是规范电流,电压和电阻之间关系的定律。其主要公式为I=U/R
1.1欧姆定律并不适用于所有物体
很多人认为欧姆定律适用于所有导电的物体,这个想法是错误的。因为欧姆定律只适用于金属导电和电解液,在气体导电和半导体元件中欧姆定律是不适应的。
1.2导体的电阻不是一成不变的
金属导体的电阻不是一成不变的,它会随温度的升高而增大。比如电灯泡算电阻的时候,刚开灯的时候和开很久的灯的电阻一定是完全不同的。
1.3串并联电路欧姆定律的推广式不同
我们在处理串联电路时我们要记住电流是恒值,电压是各部分电压的总和。而在并联电路中各支路电压和电源电压是相同的。电压是衡量,而干路电流等于各支路电流之和。
2.如何对物理中的欧姆定律进行教学
2.1培养学生对学习物理的兴趣
“兴趣是最好的老师“。作为一名物理教师希望能带动学生的积极主动性,让学生配合老师教学工作,有时在课堂上老师教学会出现不理想的情况,如学生上课睡觉,或看小说等。这样对我们教学工作造成困扰,特别是像物理这一门需要去计算、分析的课程。不像其他科目,它需要的不仅仅只是学生的理解,更重要的是实验能力,以及实践能力。一节课没有吸收到课程的有效资讯就会导致其他章节也一并滞后。而杜绝一现象的发生,首先是要找出学生不听课,不爱听课的原因,我经过多年的教学经验,总结两点:第一点是。举个例子,在我教学情况中遇到一个学生,他在平常上课的表现一直不理想。其他学生按时完成作业,而他总是最迟交或者不交。有一次早晨刚来到办公室路过教室时看到他正拿着别的同学的作业本抄袭,当时我很生气,进去找他谈话。在谈话过程中,我了解到这位学生之所以对物理部感兴趣的原因是他找不到方法去学习。要帮助学生找适合他的学习方法也是教师在教学当中需要重视的。另一点则是老师的问题,老师讲课太枯燥乏味,学生不爱听,自然而然的就会去做其他的事情,这对教学任务的影响是巨大的。我们应该从物理的作用性和启迪性的教育方式对学生对物理的爱好进行开发和挖掘。
2.2加强学生的动手能力
因为物理学由实验和理论两部分组成。其中,物理理论来自于物理实验,物理实验是物理理论的基础。用事实说话,用实验证明,是物理教学是一大特色。同时,实验也是增强趣味性、调动积极性的有效手段。透过以上三点,我让自已的学生多参与到实践课中。那一名我前面所提到男学生,他在我课上的态度在一次学习“压强”的章节中得到了改变。课程里我布置学生自己制作物品,然后去进行试验探究活动。而他在这一方面表现的极为积极,后来得知这男孩对机器零部件的组装,特别是车子感兴趣,我就抓住他这点喜好,在欧姆定律的这一环节中,让同学们自己去试验操作,导体材料,长度,横切面等等,教学生用多种表分别测量电源两端的电压,观察小灯泡的变化。使学生在实验的过程中轻松的学会课程上的知识。而那位男学生也通过实验课程的学习,态度发生了转变。学习的积极性充分调动起来。
欧姆定律问题范文5
如图所示,电源电压U保持不变,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P在某两点之间来回滑动,电流表的示数变化范围是0.5A~1A,电压表的示数变化范围是2V~7V。
求:(1)电源电压U
(2)定值电阻R
二、试题分析
令滑片P在滑动变阻器上从左向右由1向2点滑动,由题目分析知:滑动变阻器接入电路的电阻变大,电流表示数变小,电压表示数变大,故电流表示数从1A变化到0.5A,电压表示数从2V变化到7V,定值电阻R两端的电压从U-2V变化到U-7V,滑动变阻器接入电路的电阻值分别是__________,__________ 。
三、参考解答
解法一:由题意知,当滑片处于1和2两点时,定值电阻R两端的电压分别为U-2V和U-7V,通过的电流分别为1A和0.5A,对于定值电阻R利用欧姆定律,可以两次列式
解之得:U=12V R=10Ω
评析:本解法使用的物理知识是欧姆定律的数学表达
,使用该公式时,I、U、R三个物理量必须对应于同一用电器或同一段电路,对于整个电路利用欧姆定律也可以列式:
解法二:由题意知,当滑片处于1和2两点时,定值电阻R两端的电压和电流均发生改变,由于R的阻值不变,根据欧姆定律的含义,当电阻不变时,通过的电流与加在两端的电压成正比,可以列式:
解之得:U=12V
再由题意易求得:R=10Ω
评析:本解法使用的物理知识是深刻理解欧姆定律的含义之一,当电阻不变时,通过的电流与加在两端的电压成正比。
解法三:根据电阻的计算式_____ 可知,当定值电阻R两端的电压和电流均发生改变时,定值电阻R的阻值等于R两端电压变化值与电流变化值的比值,即_____,因此可以列式:
解之得:R=10Ω
再由题意易求得:U=12V
评析:本解法使用的物理知识是深刻理解电阻计算式的使用,不仅_____ ,而且_____ 。
解法四: 由题意知,当滑片处于1和2两点时,整个电路的电阻值发生了改变,导致电路中的电流发生了改变,但电源的电压不变,因此可以列式:
解之得:R=10Ω
再由题意易求得 U=12V
评析:本解法使用的物理知识表面上好像就是电源电压U=IR总,其深刻理解是欧姆定律的另一个含义,即当电压不变时,电流与电阻成反比。
解法五:根据串联电路的分压规律,各导体两端的电压之比等于导体的电阻之比,当滑片处于1和2两点时,两次使用串联电路的分压规律可以列式:_____
解之得:U=12V R=10Ω
评析:本解法使用的关键能熟练使用串联电路的分压规律。
解法六:根据串联电路各串联导体两端电压的计算公式 可以两次列式:
解之得:U=12V R=10Ω
评析:本解法使用的关键能熟练使用串联电路导体两端电压的计算公式。
四、亮点赏析
欧姆定律问题范文6
张君甜
【摘 要】随着高中新课程改革的深入发展,教育教学大环境也随之悄然发生着。人们的教育理念发生了很大的变化,不仅改变了“老师教学生学,教师为主导”的片面教学观,还开始注重应用更好的引导方式来引导学生,倡导学习方式的多元化。哲学家狄德罗说过:“有了真正的方法,还是不够的;还要懂得运用它。至于如何去运用,这要我们不断从学习和反思中获取方法,做高效型教师,打造高效课堂。为此,根据我校实施“271”课程改革的大环境结合自己的教学实践和经验,推出了这种高中物理“合作讨论探究式小组学习法”,旨在转变教学过程中教师的教学行为和学生的学习方式。
关键词 高效课堂;高中物理的“有效教学”;物理教学;小组合作讨论探究式学习
在高中物理教学的课堂上,教师教得辛苦,学生学得痛苦。高耗低效,缺乏策略,成为教与学的阻碍。因此,教师应当充分利用好每一堂,特别是在新授内容的公式和规律的推导,教师要不断的有层次的向学生提出引导问题,有目的的引导学生去一层一层破解物理实质,让学生通过与小组成员合作讨论对新授进行的发散探究,学生因为自己积极参与了问题讨论,对问题的认识自然也就更深一个层次了这也就达到了深化知识目标目的。一堂好的物理课必然是一堂高效率的课堂教学,如何抓住课堂,开展高中物理的“有效教学”探索实践活动,这正是本文所要研究的内容。下面我们就于《闭合电路的欧姆定律》课题为例题探讨“271”讨论探究式学习高中物理的主要过程。
第一,教师课前要向学生详细解读教学目标:教学目标要明了,目标性强,教学前一定要让学生明确知道我们这节课的目标,学习起来才不会盲目,不会被动,也便于学生对学习的自我评价。
《闭合电路的欧姆定律》教学目标(部分展示):(1)经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程,体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用,从而理解电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。(2)熟练掌握闭合电路欧姆定律的两种表达式及其适用条件。
第二,预习自学、自主探究:这个环节最具挑战性的,必须保证学生有足够的兴趣,全身心地投入进去,所以预习案和探究案要精心设计,按照学生学习的最初状态,让兴趣和创造的欲望引领学生自主学习。学生以预习案和探究案为学习“路线图”,预习自学,解决了传统课堂学生被动学习、盲目学习的问题。
《闭合电路欧姆定律》预习案(部分展示):分为①知识点预习②知识点应用预练
①知识点预习(部分展示):
闭合电路是由哪几部分组成的_______,电动势E、外电压U外与内电压U内三者之间的关系________。电动势等于电源_______时两极间的电压。用电压表接在电源两极间测得的电压U外_______E。
第三,提出质疑,探究案二次探究:在自主学习的基础之上,学生通过完成探究案上的训练题目,检验自学效果,提出质疑。质疑的过程,实际上是一个积极思维的过程,是发现问题,提出问题的过程,质疑是创新的开始,也是创新的动力,创新来自质疑。该过程教师当适时的发挥引导作用,引领学生朝着目标研究、比较、创新。学生在探究案的引领下进行二次探究,对教材和知识的把握也提升到一个新的层次,很好地解决了传统课堂学生缺乏独立思考、深入探究的问题。
通过你的自主学习,你还有哪些疑惑?①疑惑点:________ ②疑惑内容:________
《闭合电路欧姆定律》探究案(部分展示):
探究:闭合电路的能量转化
某闭合电路,外电路有一电阻R,电源是一节电池,电动势为E,内电阻r,当电键闭合后,电路电流为I。①整个电路中在t时间内电能转化为什么能?各是多少?
(外电路中电流做功产生的热为:E外=I2Rt;内电路中电流做功产生的热为:E内=I2rt)
②电路中电能是什么能转化来的?在电源内部是如何实现的?(是有化学能转化而来的,依靠非静电力做功实现的。电池化学反应层非静电力做的功:W=Eq=EIt)
根据能量守恒定律可以得到怎样的一个等式:
(1)W=E外+E内(2)EIt=I2Rt+I2rt
(3)E=IR+Ir=U内+U外 或者(4)I=E/(R+r)
第四,①分组合作,讨论解疑:这个环节是高效课堂的重要组成部分,是课堂走向自主的基础。运用分组合作学习,在小组中学生能主动操作、观察、思考、讨论,学生参与教学活动的机会增多;分组合作学习有助于学生提高口头表达能力。在学习小组中学生相互启发、相互帮助、共同解决问题。这样更能能培养学生之间团结、协调的合作意识,提高学生的人际交往能力。②展示点评、拓展提升:这个过程可以让学生充分发挥初生牛犊不怕虎的精神,在黑板上展示疑难,展示困惑,展示方法,提高学生的思维水平和表达能力。
分小组讨论,展示点评:
(1)(2)两式反映了闭合电路中的什么规律?(能量守恒)
(3)式反映了闭合电路中的什么规律?(因消耗其他形式的能量而产生的电势升高E,通过外电路R和内电路r而降落。外电路电势降低,内电路电势升中有降)
(4)式反应了闭合电路中的什么规律?(电流与那些因素有关,这就是闭合电路的欧姆定律)
①内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比,这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。②公式:I=E/(R+r)③适用条件:外电路是纯电阻的电路。④根据欧姆定律,外电路两端的电势降落为U外=IR,习惯上成为路端电压,内电路的电势降落为U内=Ir,代入E=IR+Ir得E=U内+U外该式表明,电动势等于内外电路电势降落之和。
通过这样一次自主探究一次小组合作探究过程,学生通过功能关系的分析建立闭合电路欧姆定律学生应该感到熟悉并且容易理解,已经可能够娴熟地从做功的角度认识并理解电动势的概念了。
第五,清理过关,当堂检测:学生经过激烈的讨论,思维比较活跃,这时需要静心总结归纳,反思学习目标的达成情况,清理过关。最后一项是当堂内容检测,当堂检测可以分段讲授、讲练结合也可口笔结合、当堂训练等形式,让学生体验学习成就感。检测环节,教师也可以对例题进行开拓变形,将题目的已知条件作些变更,使一题变为多题,可使学生的思维得到充分发挥,也能较好地发挥例题的潜在功能,有助于培养学生思维的独创性和流畅性。