怎樣讓學生靈活運用歐姆定律

1、怎樣讓學生靈活運用歐姆定律摘 要對教學內(nèi)容的知能結(jié)構(gòu)的分析，對思維方法和能力訓練的具體研究，對教學內(nèi)容的歸納總結(jié)是落實素質(zhì)教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而歐姆定律又是初中物理電學知識的核心內(nèi)容，它貫穿整個電學知識，它既是教學的重點也是教學的難點，對歐姆定律這一教學內(nèi)容的具體分析，有兩個方面的作用：一是為教師改進教學，使教學更具科學化，提高教育質(zhì)量服務(wù)。二是幫助學生提高實驗操作能力，邏輯推理能力，抽象思維能力及讓學生學會靈活運用知識解決問題的能力，有效地培養(yǎng)學生的物理素質(zhì)。關(guān)鍵詞：歐姆定律，串聯(lián)電路并聯(lián)電路，電流，電壓，電阻。引 言課堂教學是實施素質(zhì)教育的主渠道，要提高課堂教學效益，使學科素質(zhì)教育在課堂教學得

2、到落實，教師必須對所要進行的教學內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)和能力訓練作出系統(tǒng)分析，再結(jié)合學生實際，有計劃、有步驟地幫助學生提高應(yīng)用知識解決問題的能力，才能真正提高學生的素質(zhì)和能力。九年級物理教材中的歐姆定律是初中電學的重點知識，教材中所有概念和規(guī)律，雖然都是以經(jīng)驗或?qū)嶒灋榛A(chǔ)，往往又不是實驗的直接結(jié)論。須用不同的方法加以分析、推理和概括，才能抽象出這些概念和規(guī)律。教材中歐姆定律的研究是從實驗開始的，經(jīng)過對實驗結(jié)果的分析、歸納的得出規(guī)律歐姆定律，再應(yīng)用這個規(guī)律研究解決電路中的問題，學生不僅要學會歐姆定律這一知識而且要學會利用儀表進行測量，從定性的電現(xiàn)象的分析、歸納得到定量的規(guī)律這種研究方法和思維方法，并且在

3、探索研究過程中提高實驗技能。在歐姆定律教學中要體現(xiàn)知識、能力、方法三者有機地結(jié)合的研究方式。所以在教學中要重視教師的演示實驗和學生的分組實驗的設(shè)計和研究，使實驗的分析、推理過程和邏輯關(guān)系清晰明了。有助于學生通過實驗得出規(guī)律，在實驗、分析過程中提高實驗?zāi)芰桶l(fā)展思維能力。 1 歐姆定律整體知能結(jié)構(gòu)分析歐姆定律是電學中的基本定律，它反映了電流、電壓、電阻三個量之間的相互關(guān)系。歐姆定律既綜合了電流、電壓、電阻等電學的基礎(chǔ)知識，又是測量電阻、研究決定電阻大小因素引入基礎(chǔ)，還是分析串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的研究依據(jù)。1.1 背景知識：主要內(nèi)容有磨擦起電、電流、導體和絕緣體、電路、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路。

4、在九年義務(wù)教材中，電學知識采用了從電路入手，在電路中對幾個量的研究時，將有關(guān)概念串聯(lián)起來，所有概念都圍繞電路這條主線、以歐姆定律為中心而展開的。1.2 基礎(chǔ)知識：主要有電流、電壓、電阻的概念及單位，電流表、電壓表、滑動變阻器的使用。重點內(nèi)容是電流表測量電流、電壓表測量電壓、變阻器調(diào)節(jié)電路中的電流。這部分知識具有很強的基礎(chǔ)性，電流、電壓、電阻的概念是基本的電學測量儀器，學會這些電學儀器的操作和使用，是這部要知識的主要實驗技能，而要測量這幾個量就要組成電路，在電路中進行測量，所以這部分知識無論是在知識內(nèi)容上，還是技能訓練上既承接了背景知識中的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的連接方法和特征，又是下一步順利學習歐

5、姆定律的基礎(chǔ)。1.3 核心知識：主要內(nèi)容有電流、電壓、電阻的關(guān)系歐姆定律。這部分知識是在實驗的基礎(chǔ)上歸納、概括出了電路中電流、電壓、電阻三者之間的關(guān)系。在實驗中對學生理解電流隨電壓和電阻的變化而變化，對于多個變量的問題的研究是采用固定一個量不變，研究其余兩個量的變化的處理方法，讓學生學會物理學中常用這種方法。歐姆定律在初中只講部分電路的歐姆定律，是電學中的基本定律。是進一步學習電學知識分析和進行電路計算的基礎(chǔ)，是初中電學的重點知識。1.4擴展性知識：主要內(nèi)容有伏安法測電阻、電阻的串聯(lián)和并聯(lián)。用伏安法測電阻是歐姆定律的一個很重要應(yīng)用，這個實驗中同時使用的電表儀器較多，操作要求較高，電流表和電壓表

6、的讀數(shù)同時出現(xiàn)，在接通電路時，電流和電壓同時測量。在通過變阻器改變部分電路兩端電壓時，電流也同時改變。通過訓練可以提高學生電學實驗的素質(zhì)，培養(yǎng)學生的實驗操作能力。利用歐姆定律來研究串、并聯(lián)電路中電流、電壓、電阻之間的變化規(guī)律，這部分知識集中了歐姆定律的計算問題，通過串、并聯(lián)電路的計算培養(yǎng)學生的計算、分析、綜合能力，并且在解題過程中加深對歐姆定律的理解。 2 重點和難點突破歐姆定律是電學中的重點、也是難點，研究歐姆定律首先要建立電流、電壓、電阻的關(guān)系，并在實驗的基礎(chǔ)上得出歐姆定律，做好演示實驗，歸納、分析、概括實驗結(jié)果，是使學生正確理解歐姆定律的基礎(chǔ)。所以使用電流表、電壓表、滑動變阻器

7、是這部分知識中重點實驗基礎(chǔ)。電流、電壓、電阻的概念是學生學習的難點，由于初中學生水平有限，對電流、電壓的概念要求較低，并沒有下準確的定義。因此電阻的概念就成了學生理解的難點，要多舉例子幫助學生理解電阻是導體本身的屬性，決定于導體的材料、長度、橫截面和溫度，它用兩端的電壓和通過的電流的比值來表示是為了測量的方便，卻與外加電壓、電流無關(guān)。一定要糾正學生中常常出現(xiàn)的電阻隨電壓、電流的變化而變化的錯誤說法，也就是對歐姆定律的錯誤理解。歐姆定律在學生頭腦的建立過程是非常重要的，認真做好演示實驗是關(guān)鍵，用實驗來探索一個量隨兩個量變化的定量關(guān)系是第一次。首先要向?qū)W生交待清楚實驗的研究方法，本實驗彩用控制變量

8、法來研究，即“固定電阻不變，研究電流跟電壓的關(guān)系。固定電壓不變，研究電流跟電阻的關(guān)系”。在連接如圖所示的實驗電路時，要將具體接法演示給學生看，可以先從電源正極開始，按電流方向依次為電池、開關(guān)S、滑動變阻器R、定值電阻R、電流表串聯(lián)起來組成一個閉合回路，最后將電壓表并聯(lián)在定值電阻R兩端。同時提醒學生注意電流必須從電流表和電壓表的正接線柱流進電表，負接線柱流出電表及量程選擇，電流表與R串聯(lián)，其示數(shù)等于通過R的電流。電壓表與R并聯(lián)其數(shù)等于R兩端的電壓。在實驗中讓學生積極認真的參與，要求學生認真記錄好每組數(shù)據(jù)，每個實驗做完后，可利用取得的數(shù)據(jù)啟發(fā)學生討論得出結(jié)論，并且要再次強調(diào)實驗條件，即電流跟電壓成

9、正比是在電阻一定的條件下成立的。電流跟電阻成反比是在電壓一定的條件下成立的，所以，認真做好實驗數(shù)據(jù)和認真做好實驗分析、歸納、找出規(guī)律是正確理解歐姆定律的關(guān)鍵。 在電路計算中運用歐姆定律也是學生的難點，如電路中使用滑動變阻器來改變電路中的電阻進而改變電路中的電流、電壓就是學生學學習的難點，因為電路中一個量發(fā)生變化時，會引起其它幾個量隨之而變化。學生不適應(yīng)從多方面考慮問題，往往在眾多的變化中找不到規(guī)律而無所適從，所以電路變化問題要循序漸進，不宜一開始就搞變化繁難問題。在串并聯(lián)電路問題中可以加深對歐姆定律的理解和掌握。所以串并聯(lián)電路中的電流、電壓、電阻的規(guī)律屬于“理解層次，要求學生理解并會應(yīng)用。串并

10、聯(lián)電路的問題由于信息大、變化多、運用數(shù)學知識要求較高，所以也是學生學習的難點。學生由于思維能力有限、綜合能力較差、運用所學知識解決問題的能力較差，對串并聯(lián)電路的計算會有一定困難，因此串并聯(lián)電路的教學也應(yīng)注意循序漸進。教學中要注意教會學生判斷歐姆定律所適用的條件和范圍。將等效的思維方法教給學生，同時引導學生注意解題材思路、步驟及解題方法和技巧，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。  3 歐姆定律在電路中的幾個具體運用3.1 運用歐姆定律可以推導串聯(lián)電路中的總電阻跟各串聯(lián)電阻之間的關(guān)系及電壓分配跟導體電阻的關(guān)系，具體推導如下：在串聯(lián)電路中：I=I1=I2；U=U1+U2；由歐姆定律公式I=

11、U/R可得U=IR；U1=I1R1；U2=I2R2將這些式子代入上式得：IR=I1R1+I2R2即R=R1+R2；也就是說串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導體的電阻之和。在串聯(lián)電路中：I=I1=I2；由歐姆定律公式I=U/R可得：I1=U1/R1；I2=U2/R2；將這些式子代入上式得：U1/R2=U2/R2 變換一下形式得：U1/U2=R1/R2；即串聯(lián)電路中，電壓分配跟導體電阻成正比。例如：電阻R1與R2串聯(lián)后接入電路中，已知R1=4 R2，R2兩端的電壓為4V，則電路兩端的總電壓為         

12、60;  V。    分析：如果用導出公式U1：U2 = R1：R2可以直接計算出R1兩端的電壓是16V，從而很輕松地計算出電路兩端的總電壓是20V。3.2 運用歐姆定律可以推導并聯(lián)電路中的總電阻跟各支路電阻的關(guān)系及電流分配跟各支路電阻的關(guān)系，具體推導如下：在并聯(lián)電路中：U=U1=U2；I=I1+I2；由歐姆定律公式I=U/R可得I1=U1/ R1；I2=U2/R2；將這些式子代入上式得：U/R=U1/R1+U2/R2即I/R=I1/R1+I2/R2也就是說并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和。在并聯(lián)電路中：U=U1=U2；由歐姆定律公式I=U

13、/R可得U1=I1 R1；U2=I2R2；將這些代入上式得：I1R1=I2R2變換一下形式得：I1/I2= R2/ R1，也就是說并聯(lián)電路中的電流分配跟各支路的電阻成反比。3.3 運用歐姆定律由電功的基本計算公式W=UIt可推導出W=I2Rt和W=U2t/R兩個導出公式，具體推導如下：由歐姆定律公式I=U/R可得：U=IR代入基本公式W=UIt得：W=I2Rt。由歐姆定律公式I=U/R可得：I=U/R代入基本公式W=UIt得：W=U2t/R.注意：基本公式適應(yīng)于任何電路的電功率計算，而導出公式只適應(yīng)純電阻電路的電功率計算。3、4 運用歐姆定律可電功率的計算公式P=UI推導出P=I²R

14、和P=U²/R兩個導出公式具體如下：由歐姆定律公式I=U/R可得：U=IR代入電功率的基本公式P=UI得：P=I ²R。由歐姆定律公式I=U/R代入電功率的基本公式P=UI得：P=U²/R. 注意：基本公式適應(yīng)于任何電路的電功率計算，而導出公式只適應(yīng)純電阻電路的電功率計算。例如：兩個電阻R1：R2=2：3，串聯(lián)后接在電源上，它們消耗的電功率之比為_，若將它們并聯(lián)后接到電源上，它們消耗的電功率之比為_。 分析：對于第一個問題，因為串聯(lián)電路的電流處處相等，用導出公式P=I²R很容易看出P ：P= R1：R2=2 ：3。對于第二個問題，因為

15、并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，用推導公式P=U²/R很容易看出它們消耗的電功率之比等于它們的電阻之比的倒數(shù)。3.5 運用歐姆定律可由焦耳定律的基本公式Q=I2Rt得：Q=UIt和Q=U2t/R兩個導公式。具體推導如下： 由歐姆定律公式I=U/R可得：IR=U代入焦耳定律的基本公式Q=I2Rt得:Q=UIt。由歐姆定律可得：I=U/R代入焦耳定律的基本公式Q=I2Rt得：Q=U2t/R。注意：焦耳定律基本公式適用于任何電路的電熱計算，而導出公式只適應(yīng)于純電阻電路的電熱計算。3、6 用伏安法測電阻教師可以安排如下這個探究性實驗：取一只額定電壓6V的燈泡，分別測出兩端電壓為1V、2V、3

16、V、4V、5V、6V的對應(yīng)電流，再分別用歐姆定律計算出燈絲的電阻。教師可根據(jù)學生的實驗進度，適時提出下面問題：你發(fā)現(xiàn)了什么問題？由此可得出什么結(jié)論？通過這個實驗：一方面可讓學生加深對歐姆定律的理解，另一方面又鞏固了“金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大”。  4 運用歐姆定律要注意的幾個問題4. 1對歐姆定律的正確理解. 歐姆定律反映了電路、電阻、電壓三個量之間的內(nèi)在關(guān)系，即“導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比”。值得注意的是，這里的“成正比、成反比”關(guān)系，分別是在不同的條件下成立的，這就是說：當導體的電阻一定時，通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比，當電壓一定時，通

17、過導體的電流跟導體的電阻成反比。脫離了前提條件，這種比例關(guān)系就不成立了。如圖變阻器的滑片右滑動時，連入電路的電阻增大了，變阻器兩端的電壓也增大了，而通過變阻器的電流既不跟電壓成正比，也不跟電阻成反比。 4.2 運用歐姆定律I=U/R計算時，必須明確公式中I、U、R是指同一段導體或同一段電路上的電流、電壓、電阻，不得張冠李戴。同時還必須注意是同一狀態(tài)的三個物理量。在講到電路中有兩個或多個電阻，要給“同一段電路”的I、U、R加上同一種腳標。由兩個電阻R1、R2組成的串聯(lián)電路，R1兩端的電壓和通過R1的電流要用U1、I1來表示，R2兩端的電壓和通過R2的電流要用U2、I2來表示，串聯(lián)后的總

18、電阻及它們兩端的電壓和通過的電流要用R、U、I來表示，這里根據(jù)串聯(lián)電路的特點R=R1+R2；U=U1+U2；I=I1=I2。教師雖然講清了上述問題，但不 要期望在一次就能解決問題，而應(yīng)注意在以后的教學中不斷注意，結(jié)合學生存在的問題加以收正。R1是同一段電路，當滑動變阻器的滑片P在A點、中點、B點，電阻R1就有三個不同的狀態(tài),當滑片在A點時，與R1這段電路所對應(yīng)的電流I1 、電壓U為一個狀態(tài)，當滑片在變阻器的中點時，與R1這段電路所對應(yīng)的電流I1和電壓U1為另一個狀態(tài)；當滑片在B點時，與R1這段電路所對應(yīng)的電流I1和電壓U1為另一個狀態(tài)。上述這個問題也不要期望一次就能完全解決問題而應(yīng)在以后的教學

19、不斷注意，結(jié)合學生作業(yè)中出現(xiàn)的問題加以糾正。在一次測驗中考了這樣一道題：用久了的電燈，燈絲變細了，接在額定電壓下工作的實際功率_燈泡上標的額定功率。（填“大于”、“小于”或“等于”）這個問題有百分之七十以上的同學填了“等于”，為什么會出現(xiàn)這樣的錯誤呢？他們認為在額定電壓工作，它的實際功率就等于額定功率。出現(xiàn)這樣錯誤的原因在于學生對電路中的“同一狀態(tài)”理解不透徹。雖然是同一個燈泡，燈泡標的額定功率是出廠時測定的，而用過一段時間后，燈絲變細了，電阻變大了，即使在相同的電壓下，已經(jīng)是不同的兩個狀態(tài)，根據(jù)歐姆定律，通過燈絲的電流變小了，此時電功率也變小了，其實是燈泡的額定功率變小了。 4.3 對公式R=U/I的正確理解R=U/I是由I=U/R變形而成的，要正確理解R=U/I只是說明導體的電阻的大小可以用加在它兩端的電壓和通過它的電流的比值來表示，對于同一段導體，加在它兩端的電壓增大或減小幾倍通過它的電流也增大或減小幾倍，而它們的比值不變。即R=U/I也就是電阻的量度公式，它提供了一種測量導體電阻的方法伏安法。上述問題