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绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇欧姆定律的关系，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
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.
1.教材的地位和作用
“欧姆定律”是在学生学习了电流、电压、电阻等概念以及使用电压表、电流表、滑动变阻器之后的内容，这样的安排既符合学生由易到难、由简到繁的认知规律，又保持了知识的结构性、系统性。通过学习“欧姆定律”，主要使学生掌握在同一电路中电学三个基本物理量之间的关系，初步掌握运用欧姆定律解决简单电学问题的思路和方法，同时也为下一步学习“电功率”以及“焦耳定律”等其他电学知识与电路分析和计算打下基础，起到了承上启下的作用。
2.教学目标
（1）知识与技能
通过实验探究电流跟电压、电阻的定量关系，分析归纳得到欧姆定律。理解欧姆定律，能运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。
（2）过程与方法
运用“控制变量法”探究电流跟电压、电阻的关系，归纳得出欧姆定律。
（3）情感态度与价值观
通过对欧姆定律的认识，体会物理规律的客观性和普遍性，增强对科学和科学探究的兴趣。
3.教学的重难点
重点：理解欧姆定律，能运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。
难点：对欧姆定律的理解和应用。
二、说教法
这节课可综合应用目标导学、讲授和讨论等多种形式的教学方法，提高课堂效率，培养学生学习物理的兴趣，激发学生的求知欲望。充分体现以教师为主导，以学生为主体的原则。
三、说学法
在物理教学中，应该对学生进行学法指导，应重视学情，突出自主学习，锻炼实验操作能力。在本节课的教学中，通过阅读例题，让学生在阅读过程中进行分析、推理，培养学生的自学能力与分析推理能力。
四、说教学设计
在教学中公式的推导是建立在学生体验的基础上的，先由学生解题而后再去总结、引导，学生通过自主解决实际问题获得感性认识。教师该讲的还是要讲，该放手的就尽管让学生去完成，即便会有一些问题，也可以让学生去发现问题的源头出在哪里，让学生对问题进行分析和讨论，这样既加深学生对欧姆定律的理
一、欧姆定律发现历程溯源
2.相同之处
欧姆定律适用于线性元件，如金属等，不适用于非线性元件，如气态导体等。
三、三点质疑
1.线性元件存在吗
材料的电阻率ρ会随其他因素的变化而变化（如温度），从而导致导体的电阻实际上不可能是稳定不变的，也就是说理想的线性元件并不存在。在实际问题中，当通电导体的电阻随工作条件变化很小时，可以近似看作线性元件，但这也是在电压变化范围较小的情况下才成立，例如常用的炭膜定值电阻，其额定电流一般较小，功率变化范围较小。
2.对所有非线性元件欧姆定律都不适合吗
在上述所有表述中都有欧姆定律适用于金属导体之说，又有欧姆定律适用的元件是线性元件之说，也就是说金属是线性材料，而我们知道，白炽灯泡的灯丝是金属材料钨制成的，也就是说线性材料钨制成的灯丝应是线性元件，但实践告诉我们灯丝显然不是线性元件，因此这里的表述就不正确，为了避免这种自相矛盾，许多资料上又说欧姆定律的应用有“同时性”，或者说“欧姆定律不适用于非线性元件，但对于各状态下是适合的”，笔者总觉得这样的解释难以让学生接受，有牵强之意，给教师的教造成难度，既然各个状态下都是适合的，那就是整个过程适合呀。
3.对欧姆定律适合的元件I与R一定成反比吗
I与R成反比必须有“导体两端的电压U相同”这一前提，在这一前提条件下改变导体的电阻R，那么通过导体的电流就会发生变化，因而导体的工作点就发生了变化，其制作材料的电阻率 ρ就随之变化，因此导致电阻又会发生进一步的变化，这样又会导致电流产生进一步的变化，所以实践中多数情况下I与R就不会成严格的反比关系，甚至相差很大。
四、两条教学对策
1.欧姆定律的表述需要改进
其实早就有一些老师对欧姆定律的表述进行过深入的分析，并结合他们自身长期的教学经验，已经提出了欧姆定律的表述的后半部分“I与R成反比”是多余的，应该删除，笔者也赞成这种做法，因为这种说法本身就是不准确的，这也是在上述三种大学普通物理教材中都没有出现这个说法的原因。
通过对欧姆定律发现历程的溯源，可知欧姆当时发现这一电路定律时也没有提出“反比”这一函数关系，只是定量地给出了一个等式，因此，笔者认为欧姆定律的现代表述有必要改进，既要传承欧姆当时的公式，也要符合实际情况，所以笔者认为欧姆定律应该表述为：通过导体的电流强度等于导体两端的电压与导体此时的电阻之比。
那么，为什么连“I与U成正比”也省去呢？当R一定时，I与U成正比是显然的，但如果在欧姆定律的表述中一旦出现“I与U成正比”的说法，学生就会很自然地想到“I与R成反比”，而这种说法是不对的，所以表述中最好不要出现“I与U成正比”和“I与R成反比”这两种说法。
2.线性还是非线性元件的区分不能以材料种类为判断标准
同样是金属材料，钨丝的伏安特性是非线性的，而一些合金材料导体的伏安特性却是非常接近理论线性，如标准电阻。所以我们在区分线性元件还是非线性元件时，不能以导体的材料种类作为判断的标准，而只能通过实验测定，得到I-U图象，以此来作为判断依据。
知识目标
1．理解欧姆定律及其表达式.
2．能初步运用欧姆定律计算有关问题.
能力目标
培养学生应用物理知识分析和解决问题的能力.
情感目标
介绍欧姆的故事，对学生进行热爱科学、献身科学的品格教育.
教学建议
教材分析
本节教学的课型属于习题课，以计算为主.习题训练是欧姆定律的延续和具体化.它有助于学生进一步理解欧姆定律的物理意义，并使学生初步明确理论和实际相结合的重要性．
教法建议
教学过程中要引导学生明确题设条件，正确地选择物理公式，按照要求规范地解题，注意突破从算术法向公式法的过渡这个教学中的难点．特别需强调欧姆定律公式中各物理量的同一性，即同一导体，同一时刻的I、U、R之间的数量关系．得出欧姆定律的公式后，要变形出另外两个变换式，学生应该是运用自如的，需要注意的是，对另外两个公式的物理含义要特别注意向学生解释清楚，尤其是欧姆定律公式.
教学设计方案
引入新课
1．找学生回答第一节实验得到的两个结论．在导体电阻一定的情况下，导体中的电流
跟加在这段导体两端的电压成正比；在加在导体两端电压保持不变的情况下，导体中的电
流跟导体的电阻成反比．
2．有一个电阻，在它两端加上4V电压时，通过电阻的电流为2A，如果将电压变为10V，通过电阻的电流变为多少？为什么？
要求学生答出，通过电阻的电流为5A，因为电阻一定时通过电阻的电流与加在电阻两
端的电压成正比．
3．在一个10的电阻两端加上某一电压U时，通过它的电流为2A，如果把这个电压加在20的电阻两端，电流应为多大？为什么？
要求学生答出，通过20电阻的电流为1A，因为在电压一定时，通过电阻的电流与
电阻大小成反比，我们已经知道了导体中电流跟这段导体两端的电压关系，导体中电流跟这段导体电阻的关系，这两个关系能否用一句话来概括呢？
启发学生讨论回答，教师复述，指出这个结论就叫欧姆定律．
（－）欧姆定律导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．
1．此定律正是第一节两个实验结果的综合，电流、电压、电阻的这种关系首先由德国
物理学家欧姆得出，所以叫做欧姆定，全国公务员共同天地律，它是电学中的一个基本定律．
2．介绍《欧姆坚持不懈的精神》一文．
3．欧姆定律中的电流是通过导体的电流，电压是指加在这段导体两端的电压，电
阻是指这段导体所具有的电阻值．
如果用字母U表示导体两端的电压，用字母R表示导体的电阻，字母I表示导体中的电流，那么欧姆定律能否用一个式子表示呢？
（二）欧姆定律公式
教师强调
（l）公式中的I、U、R必须针对同一段电路．
（2）单位要统一I的单位是安（A）U的单位是伏（V）R的单位是欧（）
教师明确本节教学目标
1．理解欧姆定律内容及其表达式
2．能初步运用欧姆定律计算有关电学问题．
3．培养学生应用物理知识分析和解决问题的能力．
4．学习欧姆为科学献身的精神
（三）运用欧姆定律计算有关问题
【例1】一盏白炽电灯，其电阻为807，接在220V的电源上，求通过这盏电灯的电流．
教师启发指导
（1）要求学生读题．
（2）让学生根据题意画出简明电路图，并在图上标明已知量的符号及数值和未知量的
符号．
（3）找学生在黑板上板书电路图．
（4）大家讨论补充，最后的简明电路图如下图
（5）找学生回答根据的公式．
已知V，求I
解根据得
（板书）
巩固练习
练习1有一种指示灯，其电阻为6．3，通过的电流为0．45A时才能正常发光，要使这种指示灯正常发光，应加多大的电压？
练习2用电压表测导体两端的电压是7．2V，用电流表测通过导体的电流为0．4A，求这段导体的电阻，
通过练习2引导学生总结出测电阻的方法．由于用电流表测电流，用电压表测电压，
利用欧姆定律就可以求出电阻大小．所以欧姆定律为我们提供了一种则定电阻的方法这种
方法，叫伏安法．
【例2】并联在电源上的红、绿两盏电灯，它们两端的电压都是220V，电阻分别为
1210、484．
求通过各灯的电流．
教师启发引导
（1）学生读题后根据题意画出电路图．
（2）I、U、R必须对应同一段电路，电路中有两个电阻时，要给“同一段电路”的I、U、R加上“同一脚标”，如本题中的红灯用来表示，绿灯用来表示．
（3）找一位学生在黑板上画出简明电路图．
（4）大家讨论补充，最后的简明电路图如下
学生答出根据的公式引导学生答出
通过红灯的电流为
通过绿灯的电流为
解题步骤
已知求.
解根据得
通过红灯的电流为
通过绿灯的电流为
答通过红灯和绿灯的电流分别为0．18A和0．45A.
板书设计
2．欧姆定律
一、欧姆定律
导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比.
二、欧姆定律表达式
三、欧姆定律计算
1．已知V，求I
解根据得
答通过这盏电灯的电流是0.27A
2．已知求.
解根据得
通过的电流为
通过的电流为
答通过红灯的电流是0．18A，通过绿灯的电流是0．45A
探究活动
【课题】欧姆定律的发现过程
【组织形式】个人和学习小组
【活动方式】
1.制定子课题.
关键词：物理定律；教学方法；多种多样
关键词：是对物理规律的一种表达形式。通过大量的观察、实验归纳而成的结论。反映物理现象在一定条件下发生变化过程的必然关系。物理定律的教学应注意：首先要明确、掌握有关物理概念，再通过实验归纳出结论，或在实验的基础上进行逻辑推理（如牛顿第一定律）。有些物理量的定义式与定律的表式相同，就必须加以区别（如电阻的定义式与欧姆定律的表式可具有同一形式R＝U/I），且要弄清相关的物理定律之间的关系，还要明确定律的适用条件和范围。
（1）牛顿第一定律采用边讲、边讨论、边实验的教法，回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识；培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确：牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态，不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的涵义，引入了惯性的概念，是研究整个力学的出发点，不能把它当作第二定律的特例；惯性质量不是状态量，也不是过程量，更不是一种力。惯性是物体的属性，不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时，应使学生理解和使用常用的措词：“物体因惯性要保持原来的运动状态，所以……”。教师还应该明确，牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系，但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时，常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。
（2）牛顿第二定律在第一定律的基础上，从物体在外力作用下，它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达：物体的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应请注意：公式F＝Kma中，比例系数K不是在任何情况下都等于1；a随F改变存在着瞬时关系；牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系，以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。
（3）万有引力定律教学时应注意：①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程，卡文迪许测定万有引力恒量的实验，海王星、冥王星的发现等物理学史料，对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比（平方反比定律），减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式，只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也发现了它的局限性。
（4）机械能守恒定律这个定律一般不用实验总结出来，因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理，在外力和非保守内力都不作功或所作的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化，就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量，用它来解决问题时，就可以不涉及状态变化的复杂过程（过程量被消去），使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件（只有系统内部的重力和弹力做功）。这个定律不适用的问题，可以利用动能定理或功能原理解决。（5）动量守恒定律历史上，牛顿第二定律是以F＝dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来，主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相，就目前中学的实验条件来说，多数难以做到。即使做得到，要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出，再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律，也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题，相互作用的物体的所有动量都在一条直线上，所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误，应该使他们明确，在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化，表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以不过程物理量，使问题大大地简化。若物体不发生相互作用，就没有守恒问题。在解决实际问题时，如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大，就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用，系统中有多少物体在相互作用，相互作用的形式如何，只要系统不受外力的作用（或某一方向上不受外力的作用），动量守恒定律都是适用的。
（1）牛顿第一定律。采用边讲、边讨论、边实验的教法，回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识；培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确：牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态，不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的涵义，引入了惯性的概念，是研究整个力学的出发点，不能把它当做第二定律的特例；惯性不是状态量，也不是过程量，更不是一种力。惯性是物体的属性，不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时，应使学生理解和使用常用的措词：“物体因惯性要保持原来的运动状态，所以……”教师还应该明确，牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系，但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时，常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。
（2）牛顿第二定律。在第一定律的基础上，从物体在外力作用下，它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达：物体的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应请注意：公式F＝Kma中，比例系数K不是在任何情况下都等于1；a随F改变存在着瞬时关系；牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系，以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。
（3）万有引力定律。教学时应注意：①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程，卡文迪许测定万有引力恒量的实验，海王星、冥王星的发现等物理学史料，对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比（平方反比定律），减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式，只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也发现了它的局限性。
（4）机械能守恒定律。这个定律一般不用实验总结出来，因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理，在外力和非保守内力都不做功或所做的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化，就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量，用它来解决问题时，就可以不涉及状态变化的复杂过程（过程量被消去），使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件（只有系统内部的重力和弹力做功）。这个定律不适用的问题，可以利用动能定理或功能原理解决。
（5）动量守恒定律。历史上，牛顿第二定律是以F＝dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来，主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相，就目前中学的实验条件来说，多数难以做到。即使做得到，要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出，再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律，也不违反科学规律。
（6）欧姆定律。中学物理课本中欧姆定律是通过实验得出的。公式为I＝U/R或U＝IR。教学时应注意：①“电流强度跟电压成正比”是对同一导体而言；“电流强度跟电阻成反比”是对不同导体说的。②I、U、R是同一电路的3个参量。③闭合电路的欧姆定律的教学难点和关键是电动势的概念，并用实验得到电源电动势等于内、外电压之和。然后用欧姆定律导出I＝ε/(R+r)(也可以用能量转化和守恒定律推导)。④闭合电路的欧姆定律公式可变换成多种形式，要明确它们的物理意义。⑤教师应明确，普通物理学中的欧姆定律公式多数是R＝U/I或I＝(1/R)U，式中R是比例恒量。若R不是恒量，导体就不服从欧姆定律。但不论导体服从欧姆定律与否，R＝U/I这个关系式都可以作为导体电阻的一般定义。中学物理课本不把 R＝U/R列入欧姆定律公式，是为了避免学生把欧姆定律公式跟电阻的定义式混淆。这样处理似乎欠妥。
《闭合电路欧姆定律》是高中物理电学部分中各种电路的基础内容，同时也是高中物理电路部分的重点内容，深刻理解并掌握本节内容对今后电路学习具有极大的帮助。在高中物理课堂教学活动开展中，为了有效提高《闭合电路欧姆定律》教学设计的有效性，下面本文首先简单分析了《闭合电路欧姆定律》教学目标，并在此基础上提出创设“问题情境”的教学设计为方法的课堂教学实践，以供参考。
高中物理《闭合电路欧姆定律》教学主要是围绕定律的推导和定律的应用这两个问题展开的。教材在设计中意在从能量守恒的观点推导出闭合电路欧姆定律，从理论上推出路端电压随外电阻变化规律及断路短路现象，将实验放在学生思考与讨论之中。为了有效提高课堂教学质量和教学效果，我们特提出在《闭合电路欧姆定律》教学中创设“问题情境”的教学设计。
1.《闭合电路欧姆定律》教学目标分析
《闭合电路欧姆定律》教学目标主要有以下几个方面：一是，经进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，培养学生推理能力；二是，了解路端电压与电流的U-I图像，培养学生利用图像方法分析电学问题的能力；三是，通过路端电压与负载的关系实验，培养学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法；四是，利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。高中物理《闭合电路欧姆定律》教学主要是围绕定律的推导和定律的应用这两个问题展开的，其中涉及到了“电动势和内阻”、“用电势推导电压关系”、“焦耳定律”以及“欧姆定律”等诸多内容，这些内容之间具有一定的联系， 只要能够为其构建一个完善的体系，将这些知识有机的结合起来，就能够得出闭合电路的欧姆定律。以建构主义教学思想为基础，采用创设“问题情境”的教学设计，对于提高课堂教学有效性具有积极意义。
2.创设“问题情境”的教学设计具体实践
首先，通过问题的提出激发学生的求知欲。例如：将一个小灯泡接在已充电的电容器两极，另一个小灯泡在干电池两端，会观察到什么现象？并展示生活中的一些电源，演示手摇发电机使小灯泡发光和利用纽扣电池发声的音乐卡片实验，使学生进行思考这些现象出现的原因。通过观察学生会发现手摇发电机是将机械能转化成电能的过程，停止摇动就没有电能，灯泡就不会亮，而干电池、蓄电池是将化学能转化成电能，其化学能能够为干电池提供持续供电的功能，因此小灯泡能够持续发光。然后教师再在这个基础上提出问题：什么是电源的电动势？之后指出电源电动势的概念，帮助学生认识电源的正负极，并画出等效的电路图，利用学生已知的知识，如电势相当于高度，电势差则相当于高度差，这样学生就能够很好的对电势差以及电源电动势的内电压和外电压等概念进行理解了。
其次，在教学中可采用类比、启发、多媒体等多种方法进行教学。教师在课堂教学汇总可借助于多媒体播放flash课件， 借助于升降机举起的高度差或者儿童滑梯两端的高度差，帮助学生更好的理解电源电动势。另外还可以从能量的角度引导学生对其进行理解，例如小花去买衣服，共有100元，其中10元用于打车，90元用于买衣服，在这里，100元就相当于电源的电动势，车费相当于内电压（必要的无用功），买衣服的费用就相当于外电压（有用功），从而使学生掌握内外电压的本质属性。
最后，要通过实验来引导学生进行探究。物理学是一门以实验为基础的科学，观察和实验是提出问题的基础，在实验教学中应鼓励学生观察要细致人微，要善于从实验中发现问题，直观、形象的实验现象能激发学生思考。可以让学生通过实验来探究路端电压与外电阻（电流）的关系，得出路端电压与外电阻（电流）的关系，再从理论上进行分析。然后演示电动势分别为3V和9V（旧）的电源向一个灯泡供电实验，引发学生学习的兴趣，让学习进行讨论，解释现象原因。通过这种方式能够让学生很容易就明白流过灯泡的实际电流不仅与电源的电动势有关，还与电路中的总电阻有关，从而顺理成章的得出闭合电路欧姆定律，完成课堂教学任务。
3.总结语
一、重视实验探究过程，发现新问题
欧姆定律的探究过程把科学探究的七个环节表现得淋漓尽致，从最初了解基本电路中电流、电压和导体电阻的定性关系，从而提出“导体两端的电压和导体的电阻是怎样影响导体中电流大小的，电流与电压和电阻究竟存在什么关系”的问题，到最后处理实验数据和讨论交流，得出电流、电压和导体电阻的定量关系，即欧姆定律，其数学表达式为I=U/R.探究的过程还是一个发现问题并解决问题的过程，使同学们加深了对欧姆定律的理解.
例1某同学按如图1所示的电路，研究通过导体的电流与导体两端的电压、导体电阻间的关系，若保持电源电压的大小和电阻箱R1的阻值不变，移动滑动变阻器R2的金属滑片P，可测得不同的电流、电压值，如表1；然后，他又改变电阻箱R1的阻值，测得相应的电流值，如表2.请回答：
(1)分析表1中数据可知:_____________________________；
(2)分析表2中数据可知：电流与电阻_____.（填“成”或“不成”）反比，这与欧姆定律_______（填“相符”或“不符”），其原因是________.
解析这是一个典型的欧姆定律实验探究题，重点考查的是欧姆定律的结论.一个要注意的细节问题是，欧姆定律的整个探究过程运用了控制变量的思想.因此，在处理实验数据得出正确结论时，一定要体现这种思想.所以分析表1中数据可知：在电阻不变条件下，导体中的电流与导体两端的电压成正比（因为导体两端的电压成倍增加时，流过导体的电流也随着成倍增加）.但分析表2中数据却发现，电流和导体电阻的乘积不是一个定值，即电流与导体的电阻不成反比，这个结论显然不符合欧姆定律.那么，为什么得不出正确结论呢？这是我们在探究过程中经常碰到的一个问题，这个问题的解决，本身与这个实验的设计思想连接在一起，因为在探究电流与电阻关系时，应保持电压不变.因此当电阻箱R1的阻值改变时，一定要调节滑动变阻器滑片P，使R1两端的电压保持不变，再读出相应的电流值，然后分析数据.那么，当R1的阻值成倍增加时，如何调节滑片P才能使它两端的电压保持不变呢？如上图，应将滑片P向右调节到适当的位置，想想看，为什么呢？
二、创设新情景，解决新问题
近年来，从中考试题来看，在欧姆定律实验题方面，不仅仅考查了欧姆定律的实验探究过程和伏安法测电阻，也出现了一些创设新情景，运用欧姆定律去解决一些新问题的实验题.这类试题的解答一定要抓住“欧姆定律是电路中的交通规则”这一点，运用公式I=U/R和电路的特点来解答.
例2“曹冲称象”的故事流传至今，最为人称道的是曹冲采用的方法，他把船上的大象换成石头，而其他条件保持不变，使两次的效果（船体浸入水中的深度）相同，于是得出大象的重就等于石头的重.人们把这种方法叫“等效替代法”.请尝试利用“等效替代法”解决下面的问题.
【探究目的】粗略测量待测电阻Rx的值
【探究器材】待测电阻Rx、一个标准的电阻箱（元件符号_______），一个单刀双掷开关、干电池、导线和一个刻度不准确但灵敏度良好的电流表（电流表量程足够大）．
【设计实验和进行实验】
（1）在右边的方框内画出你设计的实验电路图；
（2）将下面的实验步骤补充完整，并用字母表示需要测出的物理量.
第一步：开关断开，并按设计的电路图连接电路；
第二步：____________________________；
第三步：____________________________.
（3）写出Rx的表达式：Rx=____________.
解析这是测未知电阻的另一种方法――“等效替代法”.这种实验题对同学们的要求比较高，它创设了一个新的情景（“曹冲称象”），让你从这个新情景中受到启发，来解决一个新问题.它不是欧姆定律探究过程的简单重现，而是要求同学们真正理解欧姆定律中电流、电压、电阻的关系，即电压一定时，电流相等，则电阻相等.因此，我们可以按图3的实验电路来完成待测电阻Rx的粗略测量.连接好电路后，将开关S与a相接，使电流表的示数指示在某一刻度（因为电流表的刻度不准确，因此不能准确读数）；接着将开关S与b相接，这个时候需要调节电阻箱，使电流表的示数指示在同一刻度处，读出电阻箱上电阻值为R，这一步充分利用了欧姆定律的结论，当电压相等时，电流相同，则电阻相等.即Rx=R.
同学们想想看，本题为什么说只是粗略测量呢？S接a和接b的顺序能颠倒吗？如果电流表的刻度准确且灵敏度良好，那么可不可以较准确地进行测量呢？（这个时候，我们可以直接根据欧姆定律来解决这个问题，即分别读出S接a和b时，电流表的示数为I1和I2，则通过计算我们可以得到待测电阻Rx=RI2/I1，且这个时候与S先接a还是先接b没有关系.）
三、寻找实验规律，渗透数理思想
欧姆定律的实验探究过程本身就体现了一种数理思想，要求从定性的结论，运用数学方法得出定量的关系式.因此，在以后的中考命题上，这种思想的体现可能是命题者关注的一个焦点.
例4某同学想探究导电溶液的电阻是否与金属一样，也与长度和横截面积有关.于是他设计了实验方案：首先他找来几根粗细不同的乳胶管，按要求剪下长短不同的几段.并在其中灌满质量分数相同的盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱.将盐水柱分别接入电路中的A、B之间.闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，读出电流表和电压表的示数，并记录在表格中，如下表：
根据实验数据，请解答下列问题.
（1）通过对实验序号_______或_______的数据处理，我们可以看出导电溶液的电阻与金属一样，电阻的大小与导电溶液柱的横截面积成_______.（填“正比”或“反比”）
（2）通过对实验序号1、4的数据处理，我们可以看出导电溶液的电阻与金属一样，电阻的大小与导电溶液柱的长度成_______.（填“正比”、“反比”）
（3）请填写表格中未记录的两个数据.
（4）对于实验序号6，开关闭合，若保持滑动变阻器滑片P不动，将乳胶管拉长，则电流表的示数将_______；电压表示数将_______.（填“变大”、“变小”或“不变”）
解析这是典型运用自己探究得到的结论解答相关问题的一类题型，要求同学们对整个知识点有一定的驾御能力.实验中测得的是电流和电压，而问题是与电阻有关，因此我们先应运用欧姆定律求出相应的电阻值，再进行分析（这是试题的一种创新）.
我们对1、3、4、5组数据的处理得出R1=3Ω，R3=1.5Ω，R4=6Ω，R5=4Ω.运用控制变量的思想，由实验1和3，或4和5，很容易得出导电溶液的电阻与导电溶液柱的横截面积成反比；由实验1和4可以看出，导电溶液的电阻与导电溶液柱的长度成正比.
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