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绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇全欧姆定律的内容,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!
一、教材分析
《欧姆定律》一课,学生在初中阶段已经学过,高中必修本(下册)安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基本研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法――列表对比法和图象法;再次领会定义物理量的一种常用方法――比值法。这就决定了本节课的教学目的和教学要求。这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法。
本节课在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础。本节课分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用。因此也可以说,本节课是后续课程的知识准备阶段。
通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用.
本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析。这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础。
本节课的难点是电阻的定义及其物理意义。尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏。从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度。对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从数学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义。有些学生常将两种表达式相混,对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清,要注意提醒和纠正。
二、关于教法和学法
根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式综合教学法。教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动。在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行大面积课堂提问,让学生充分发表意见。这样既有利于化解难点,也有利于充分发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃。
通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实际操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律。同时要让学生知道,物理规律必须经过实验的检验,不能任意外推,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯。
三、对教学过程的构想
为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:1.在引入新课提出课题后,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用。2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答。这样使他们既巩固了实验知识,也调动他们尽早投入积极参与。3.在进行演示实验时可请两位同学上台协助,同时让其余同学注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考。4.在用列表对比法对实验数据进行分析后,提出下面的问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识。到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨。5.在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义。此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨。此处节奏应放慢,可提请学生回答或展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象。6.在得出实验结论的基础上,进一步总结出欧姆定律,这实际上是认识上的又一次升华。要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力。教师重申时语气要加重,不能轻描淡写。随即强调欧姆定律是实验定律,必有一定的适用范围,不能任意外推。7.为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习,达到巩固之目的。然后结合课本练习题,熟悉欧姆定律的应用,但占时不宜过长,以免冲淡前面主题。
四、授课过程中几点注意事项
1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍。
2.注意正确规范地进行演示操作,数据不能虚假拼凑。
3.注意演示实验的可视度.可预先制作电路板,演示时注意位置要加高.有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上,使全体学生都能清晰地看见。
4.定义电阻及总结欧姆定律时,要注意层次清楚,避免节奏混乱.可把电阻的概念及定义在归纳实验结论时提出,而欧姆定律在归纳完实验结论后总结.这样学生就不易将二者混淆。
第一种,学生观看视频
这种教学法是教师将欧姆定律的探究过程在课前以边讲边操作的方式制作成录像,然后在上课时直接播放给学生看.教师在上课时不需要做任何讲解,一直等到实验数据分析、归纳得出欧姆定律以后再进行课堂训练,以帮助学生理解欧姆定律的意义,学会用欧姆定律进行简单的计算.
第二种,学生浏览课件
这种方法是教师将教学内容制作成幻灯片,如实验题目、实验方法、实验电路图、电路连接注意点、用实物连接电路、通过滑动变阻器的调节对电压与电阻进行控制、实验数据表格及数据阅读分析、欧姆定律的文字描述、公式、单位等等.在课堂上,教师边讲解边放幻灯片,学生则合着老师的讲解进行观察、思考、分析、归纳与记忆.在欧姆定律得出以后,同样进行课堂训练,以巩固知识,加深理解.
第三种,学生实验探究
这种方法是教师上课时先通过演示实验启发学生发现问题、提出猜想与假设,然后再引导学生思考实验研究方法,帮助学生讨论、设计与制订实验计划、分组进行实验探究,记录、分析、归纳实验结论,再在此基础上对实验误差进行评估与交流等等.具体过程如下:
第一步,教师在演示电路板上用导线将干电池组、开关、小灯泡连接成一简单的电路,闭合开关小灯泡发光后,启发学生思考讨论,要想改变小灯泡的亮度可怎么做?有几种方法?当学生讨论回答出改变电池节数和用滑动变阻器串联移动滑片两种方法时,再引导学生明确灯泡亮度的变化是由于灯泡电压的变化使得通过灯泡的电流发生了变化,从而启发学生提出通过灯泡的电流与电压有关的猜想与假设.
第二步,移去变阻器,在上述简单电路中并联接入另一只不同规格的灯泡,闭合开关,引导学生观察两灯泡亮度的不同,思考讨论灯泡并联电压相同,两灯泡电阻的不同使得通过灯泡的电流不同,从而引起灯泡亮度不同,在此基础上启发学生提出通过灯泡的电流与电阻有关的猜想与假设.
第三步,当学生得出电流与电压和电阻有关的猜想后,教师引导学生讨论实验探究方法、规划实验方案、设计实验电路图、画出实验记录表格.
第四步,分组进行探究与实验、记录实验数据、分析讨论与归纳实验结论,引导学生在坐标纸上将研究电流与电压关系的实验数据用描点的方法作图,验证电流与电压的正比关系.
第五步,在实验结论得出后,介绍欧姆定律及其公式表达形式,讨论各物理量单位的使用,对各小组实验进行评估,分析误差和错误产生的原因.
第六步,讨论欧姆定律变换公式及其物理意义,利用欧姆定律及变换公式进行简单的计算.
以上三种教学方案中,第一种方案是老师在课前要进行实验操作录像并作配音讲解;第二种方案是老师只要从网上下载课件并稍作修改即可;第三种方案是老师在课前要准备演示及分组实验器材.第一种和第二种教学方案中,学生在课堂上主要是在老师放录像和课件时认真地听讲、观察、思考和记忆,这是一种接受式学习方式.而第三种教学方案中,学生在老师的引导下自主发现并提出问题、进行猜想与假设,自行制订实验规划、设计实验电路图,小组合作实验探究,师生共同讨论、归纳建构物理知识,这是一种以生为本的体验式的学习方式.前两种与后一种在落实课程目标和促进学生发展等方面有着明显的差别.我们可以从《欧姆定律》这节课的教学目标进行分析:
教育部2011年新版义务教育物理课程标准将欧姆定律的实验探究由原来的教师演示实验改成了学生必做的实验.根据新课标,《欧姆定律》一课的教学目标大致有以下几个方面:
1.知识与技能目标:
(1)理解欧姆定律及其变换公式的物理意义,能初步运用欧姆定律计算有关问题.
(2)学会同时使用电流表和电压表测量一段导体两端的电压和其中的电流.
(3) 进一步体会用图像法研究物理问题的优越性.
2.过程与方法目标
(1)通过实验探究电流、电压、电阻的关系,会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压.
(2) 提高学生依据实验事实,分析、探索、归纳问题的能力,知道通过实验总结物理规律的研究方法.
3. 情感态度与价值观目标
介绍欧姆的故事,增进学生热爱科学、追求科学、献身科学的学习热情.重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识,注意学生科学世界观的形成.
教师如果采用前两种多媒体教学方案替代第三种学生实验探究教学方案,就会改变多媒体教学辅地位,违背教学规律,弱化教学效果.
首先,不恰当地使用多媒体教学手段,会抑制学生的学习兴趣,难以调动学生主体的积极性,从而影响教学效果.
夸美纽斯说过:“兴趣是创造一个乐观与光明的教学环境的主要途径之一.”兴趣作为诱发学生学习动机的重要因素,在物理教学中主要是靠教师引导学生观察物理现象、动手做各种实验来激发学生学习兴趣的.虽然第一、第二种教学方案中的光、声、像等信息作用于学生感官,以直觉形象也能激发学生浓厚的学习兴趣,但由于是人为的录制、合成的,学生没有身临其境、亲自动手,就很难体会到电压、电阻对电流的影响.即使通过多媒体教学展示了实验过程,一部分学生会认为这是由老师设计制作好的,缺乏可信性.因此,当老师向学生介绍欧姆的故事时,学生就难以体会到科学家探索知识的艰苦与辛劳、成功与快乐,学生的科学世界观就难以形成.
我们都有这样的体会:电脑电视上歌舞银屏再精彩,也还抵不住到剧院看现场演出,哪怕是一般的演出也会让人感到很兴奋.这是什么原因?这就是人们普遍具有的一种强烈的“参与”意识.卡拉OK的流行不就是人们这种参与意识的外在体现吗?因此用录像投影来代替做实验,往往会抑制学生具有的人类天性――“参与”意识,甚至会让学生对科学知识的形成产生怀疑,学习兴趣就此会大打折扣,主体的积极性很难被调动起来,从而影响教学效果.
其次,不恰当地运用多媒体教学手段取代相关的实验,会违背学生的认知规律.
物理学家牛顿认为:“科学研究离不开实验,应在实验的基础上,运用归纳的方法总结规律,进而建立起理论.”这也是哲学中由实践到理论、由感性认识到理性认识过渡的普遍规律.现行中学物理教材也正是遵循这一规律而编写的.然而在教学中,如果违背学生的认知规律,不恰当地用多媒体教学手段去取代实验,必然会导致事与愿违的结果.实践证明:实验是学生认识过程的起点,通过实验有助于学生将感性认识上升到理性认识的高度,同时还可以使学生在反复的实践中加深对所学知识的理解.第一、第二种教学方案虽然通过多媒体教学方式也能反映实验过程,但这个过程不是学生自己动手做的,缺乏实践体验,因此就没有感性认识,电流与电压、电阻之间关系的结论就不能由学生自主建构.
再次,以多媒体教学手段取代物理实验,会影响学生实验技能和各种能力的发展,不利于学生学习情感、态度、价值观的培养.
关键词:电动势;电压;电流;电阻;功率
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)12-0060-3
1 P于闭合电路欧姆定律
1.定律内容:在外电路为纯电阻的闭合电路中,电流的大小跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比。
2.定律的得出:仔细分析人教版和教科版教材,他们给出定律的过程是相同的。在电源外部,电流由电源正极流向负极,在外电路上有电势降落,习惯上称为路端电压或外电压U,在内电路上也有电势降落,称为内电压U';在电源内部,由负极到正极电势升高,升高的数值等于电源的电动势。理论和实践证明电源内部电势升高的数值等于电路中电势降低的数值,即电源电动势E等于外电压U和内电压U'之和,即E=U+ U'=U+Ir。若外电路为纯电阻,则U=IR,所以E=IR+Ir,I=
从教学实际看,上述给出定律的方法很多同学并不能理解,只能生硬的接受,这给学生对定律的理解和运用带来困难。在教学中笔者尝试从能量角度推导定律,效果较好,过程如下:从能量转化观点看,闭合电路中同时进行着两种形式的能量转化:一种是把其他形式的能转化为电能,另一种是把电能转化为其他形式的能。
设一个正电荷q,从正极出发,经外电路和内电路回转一周,其能量的转化情况如下:
在外电路中,设外电路的路端电压为U,那么正电荷由正极经外电路移送到负极的过程中,电场力推动电荷所做的功W=qU,于是必有qU的电能转化为其他形式的能量(如化学能、机械能等)。在内电路中,设内电压为U',那么正电荷由负极移送到正极的过程中,电场力所做的功W=qU',于是必有qU'的电能转化为内能。若电源电动势为E,在电源内部依靠非静电力把电量为q的正电荷从负极移送到正极的过程中,非静电力做的功W=qE,于是有qE的其他形式的能(化学能、机械能等)转化为电能。
因此,根据能量转化和守恒定律,在闭合电路中,由于电场力移送电荷做功,使电能转化为其他形式的能(qU+qU'),应等于在内电路上由于非静电力移送电荷做功,使其他形式的能转化成电能(qE),因而qE=qU+qU',即E=U+U'。若外电路为纯电阻R,内电路的电阻为r,闭合电路中的电流强度为I,则U=IR,U'=Ir,代入上式即得I=
E/(R+r)。
3.定律的理解:不论外电路是否为纯电阻,E=U+ U'=U+Ir总是成立的,只有当外电路为纯电阻时,才能成立。闭合电路欧姆定律的适用条件跟部分电路欧姆定律一样,都是只适用于金属导电和电解液导电。
2 不同的物理量间的图像关系以及对图像的理解(以外电路为纯电阻为例)
图像1 电路中的总电流与外电阻的关系即I-R图像
图像2 外电压与外电阻的关系即U-R图像
由闭合电路欧姆定律可得:
分析可得:R增大,U增大;R减小,U减小,但不成线性关系。R0,U0; R∞,UE。故U-R图像如图2所示。当外电路短路(R=0),外电压为0;当外电路开路R∞,外电压等于电动势E,即若题目中告诉某一电源的开路电压,则间接告诉了电动势E的值。
图像3 外电压与总电流的关系即U-I图像
由闭合电路欧姆定律可得:U=E-U'=E-Ir。
分析可得:由于E、r为定值,故U与I成线性关系,斜率为负,故图像应如图3所示。当I=0,U=E,即图像的纵截距表示电动势;当 此时外电路短路,此电流即为短路电流,即横截距表示短路电流。斜率k=-r,即斜率的绝对值表示内电阻。
由上述分析可知,若给出了U-I图像,则由图像就可以知道电源电动势E和内阻r这两个重要的参量。若将不同电源的U-I图像画在同一个图中,如图4所示,则可以比较不同电源的电动势和内阻的大小。由图4可知E1=E2、r1
图像4 电源的输出功率与外电阻的关系,即P-R图像
图像5 电路中的功率与总电流的关系,即P-I图像
与闭合电路相关的功率有3个:电源的总功率、电源内部的热功率、电源的输出功率。
由P=IE可知P与I成正比,图像应为过原点的一条倾斜的直线。
由P=I2r可知图像应为顶点过原点的关于纵轴对称的开口向上的抛物线的一半。
由P=P-P=IE-I2r可知图像应为过原点的开口向下的抛物线的一部分。
若将3个功率与电流的关系图像画在同一图像中,则分别对应着图6中的图线1、2、3。
利用图线1可求电动势E,利用图线2可求内阻r,需要特别注意的是:此图像中3条图线不能随意画。“1”“2”交点说明此时P=P,即P=0,外电路短路,电流最大,此状态下图线“3”与横轴交点值一定是“1”“2”交点对应的横坐标值,否则就是错误的。“2”“3”交点的含义为P=P,此状态下R=r,则“2”“3”交点对应的横坐标一定为 ,若不是则错误。还必须注意的是“2”“3”的交点一定是“3”的最高点,因为R=r时,P最大,若不是这样则此图画错了。
案例 在图7(a)所示电路中,R0是阻值为5 Ω的定值电阻,R1是一滑动变阻器,在其滑片从最右端滑至最左端的过程中,测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图7(b)所示,其中图线上的A、B两点是滑片在变阻器的两个不同端点时分别得到的,讨论以下问题:
问题1 滑片从最右端滑至最左端的过程中,电流表示数如何变化?
分析:滑片从最右端滑至最左端的过程中,由电路结构可知外电阻R变小,由I-R图像可知电流表示数变大。
问题2 滑片从最右端滑至最左端的过程中,电压表示数如何变化?
分析:滑片淖钣叶嘶至最左端的过程中,由电路结构可知外电阻R变小,电压表测量的是外电压,由U-R图像可知电压表示数变小。
问题3 电源电动势和内阻各为多大?
分析:图7(b)给出的是外电压与电流的关系,由图可求得斜率绝对值为20,将图线延长与纵轴相交,可得纵截距为20,由U-I图像的物理含义可知电源电动势E=20 V,内阻r=20 Ω。
问题4 滑片从最右端滑至最左端的过程中,电源的输出功率如何变化?最大输出功率为多少?
分析:由题目所给条件可求得R1的最大阻值为75 Ω,滑片从最右端滑至最左端的过程中,外电阻的变化范围为80 Ω~5 Ω,由P-R图像可知P先变大再变小。调节过程中可以满足R=r,则当R1的有效阻值为15 Ω时,电源输出功率达最大 ,即为5 W。
问题5 若在上述条件下,仅将R0的阻值改为30 Ω,滑片从最右端滑至最左端的过程中,电源的输出功率如何变化?电源的最大输出功率为多少?
分析:滑片从最右端滑至最左端的过程中,外电阻的变化范围为105 Ω~30 Ω,由P-R图像可知P一直变小。由于无法满足R=r,则电源输出功率不可能为,则当R与r最最接近即R1=0 Ω时电源输出功率最大,计算可得为4.8 W。
与闭合电路欧姆定律应用相关的题目较多,题型多种多样,解决这类题目的关键是要搞清电路结构,搞清电表的测量对象,分清已知量与未知量,再运用相应规律求解则可。当然,这也不是一蹴而就的,只有多做、多练、多思考才能达到较好的效果。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,这就要求我们认清研究对象是全电路还是某一段电路,是这一段电路还是另一段电路,以便选用对应的欧姆定律,并且要注意每一组物理量(I、U或I、E、R、r)的对应关系是对同一研究对象的,不可“张冠李戴”。
参考文献:
论文关键词:电动势,能量转换,电路闭合
电动势是一个抽象的概念。在电工学里引入这个物理量,是为了描述电路中通电流时有多少电能和其它形式的能相互转换。因此,我们只有认真地分析电路中的能量转换,才能深刻理解电动势的物理意义。下面我从四个方面来分析:
一、焦耳定律
任何一段有电阻的电路通电流时都要生热。所生的热量Q总是正比于电流强度I的平方,电阻R和通电时间t用公式表示为Q=IRt
这就是焦耳定律。定律中所讲的‘总是’二字,是指不论产生电流的原因是什么,不论这段电路中是否同时有电能和其他形式的能发生互相转换,所生热量都等于IRt.我们《电工技术》教材中把电场力做的功
W=IUt和部分电路欧姆定律U=IR
结合起来、推导焦耳定律为Q=W=IUt=IRt
这样的推导法,只有在产生电流的原因是电场力作用,而且电路是纯电阻的情况下才有意义。对于非静电力作用产生电流的电路和同时有电能转换成热能之外的其它形式能的电路,上面的推导都不适用,但所生的热量仍等于IRt。所以,这样推导出的结果虽然是焦耳定律的表达式,但并没有全面地揭示定律的内容。
二、闭合电路中能量的转换
一个闭合电路中通电流的条件是它里面含有电源。电源里有一种作用力,这种力做功的结果,是把其它形式的能转换成电能。这种力不是电场力。设闭合电路的总电阻为ΣR,通电流为I,通电时间为t.在这段时间内,通电量q=It在电源里非电场力做功W时在电阻上消耗电能W产生热Q=W=IΣRt同时、在一部分电路中还可能消耗一些电能,而产生除热能之外的其它形式的能。设电场力做的这一部分工功为W2、根据能量转换和守恒定律W=W+W或W=IΣRt+W,上式表示电路中通过电量时,转换的能量。可以证明,对于任意一个电路W、W、W都正比于电量q。为计算单位电量通过时转换的能量,将上式除以q得W/q=IΣRt/q+W/q
因为q=It所以W/q=IΣR+W/q我们定义W/q即电源内非电场力所做的功和通过的电量之比为电源的电动势,用E表示;定义W/q即电场力所做的功和通过的电量之比为这部分外电路的反电动势,用E表示,这样上面的公式可写成E=IΣR+E每一个电源都有电动势。它的大小由电源本身的条件决定,与外电路无关。它反映电源的一种性质,表示电源把其他形式的能转换成电能本领的大小。例如:电热器(电炉、白炽灯等)之外的电器(如电解池、电动机等)有反电动势。它的大小也由本身的条件决定它反映出这个电器把电能转换其他形式能(热能除外)本领的大小,从上面公式可以解出电路中的电流I=E—E/ΣR这就是外电路的欧姆定律。如果外电路是纯电阻,也就是电路中消耗的电能全部生热,这时E=0,则I=E/ΣR设电源内导体的电阻为r(内电阻),电源外的电阻为R则ΣR=R+r,I=E/R+r教材里把公式变为E=IR+Ir用外电压和内电压之和来度量电动势,这就是《电工技术》中介绍的全电路欧姆定律。
三、闭合电路中各段电路两端的电压
下面就电池给蓄电池充电的例子讨论闭合电路中各段电路两端的电压。
例如下图中有三个不同的电池,E=2V、E=V、r=2、r=2、r=3、
比较A、B、C三点的电位,并求出U、U、U
E+E+E=I(r+r+r)
I=
如何激发学生的学习兴趣培养学生的角色意识?笔者主要从电工电子教学实践中常用的教学方法:启发讨论法、理论实际互换法来阐述如何激发学生学习兴趣,聚焦课堂教学。
一、展现个性教学,激发学生兴趣
引言是引起学生注意、激发学习兴趣、形成学习动机、明确学习目标和建立知识间联系的教学活动方式。引言运用得恰当是上好一堂课的重要因素之一。
(一)提问——复习法
《电工基础》是一门理论性强、抽象、不易被学生接受的课程。恰当提问,通过复习的方式便可达到“温故而知新”的目的,逐步启发学生,顺其自然地引入新课。笔者讲授“谐振电路”一课时,有针对性地提出如下一系列问题:RLC串联电路的电流及电流与电压之间的相位差的计算方法;电感性负载与电容并联的电路的总电流及总电流与电压之间的相位差的计算方法;这两个电路中的电抗值的变化对电路计算的影响。这样既复习了已学知识,又为新课打下坚实的基础。
(二)演示——议论法
职高学生学习能力差、基础薄弱、形象思维强、抽象思维弱,他们对生动、形象、具体的事物易记住。一边进行演示实验,一边发问,师生通过观察现象、相互议论引入新课题。这样可以直观地激发学生思维,使其得到初步的感性认识。再通过教师讲解,能使学生的感性认识和理性认识融为一体。笔者讲授《电子技术基础》的“PN结的单向导电性”、“晶闸管的可控单向导电性”等课时笔者均采用此法。
(三)习题——延伸法
先通过对已掌握的知识点习题的练习,再将知识延伸,把新课的习题布置给学生作为悬念。这样可将学生的思维引导到新课上来,自然会集中他们的注意力,使得新课的教学很好的开展。笔者在讲授《电子技术基础》课程的“加法、减法运算电路”一节课时,先让学生们计算“反相、同相比例运算电路”的习题,再通过电路变换要求学生们给出结果,这显然无法回答。但是对教师提出的问题却产生了很大的兴趣,对新课内容产生了极强的求知欲。
二、运用启发讨论 激活学生思维
“启发讨论法”不同于传统的“讲述法”。它的基本做法是围绕教材的中心要求,设计一系列互相联系而又不断深化的问题,激活学生的思维,组织学生进行分析和讨论,引导他们得出正确的结论。并在此基础上进一步组织学生继续探讨,不断巩固和扩大学生的认识,把整个教学过程变成培养他们的分析问题和处理问题的能力的过程。
笔者在讲授《电工基础》课程的“闭合电路的欧姆定律”一节课时,提出“为什么在实际电路中测得的电源电压值略小于它的电动势?”一石激起千层浪,激发了学生的兴趣和调动他们的积极性。接着抓住要害,深入讨论。提出“什么是全电路?”“电荷为什么会沿着回路循环流动?”“在闭合电路中电源内部和外部发生了哪些化学的和物理的过程?”等等一系列的问题,为论证闭合电路的欧姆定律创造条件。最后画龙点睛,引出结论。可喜的在提出“从能量守恒的角度看,非静电力做功所形成的E和电场力所形成的电势降落U之间,应该有什么样的关系”学生即可答出:E=U外部 +U内部,再考虑部分电路的欧姆定律,得到E=IR+Ir。接着继续深入,提高认识。提出“比较部分电路的欧姆定律和全电路欧姆定律的区别和联系?”等等,使定律运用到实际生活的问题上来。最后似尽非尽,留有余味。提出“什么是损耗功率?什么是消耗功率?”等等问题,把学生引向另一个新的天地,为新的学习埋下伏笔。
通过运用“启发讨论式”教学方法,有利于学生思维能力的锻炼和培养,有利于学生牢固的掌握基础知识,以提高课堂教学的效率。
采用此法教学时要注意几个问题:①注意对个别学生的辅导;②留出足够的时间给学生自己归纳小结;③教师要对本课的内容做出适当的总结。
三、互换理论实际 锻炼学生能力
(一)理论到实际
电子电工专业学科中的许多教学内容是我们日常生活中经常遇到的,只不过学生们没有正确运用电子电工基础知识去理解它。因此,在讲这些内容时,尽可能与实际生活中的实例联系起来,让学生易于理解,学得轻松。在《电工基础》中讲授“电源的端电压与负载电阻之间的关系”一课时,笔者就结合家中的电灯有时在白天和晚上不一样亮这一生活实例告诉同学们,负载使用越多,总电流就越大,内阻上消耗的内压降也会增大。所以,电源的端电压就会减小,电灯也就会变暗。从而,学生们就能很好地理解电源端电压与负载之间的关系了。
(二)实际到理论
对日常生活中已经存在的产品进行理论研究,从而可达到既了解社会相关行业的动态又能使自己的理论知识更加巩固与灵活运用。当然这需要学生要有一定的理论基础,同时对产品的科技含量要有一个先低后高、对产品的组成要有先简后繁认识的过程。比如:拿“音乐彩灯控制器”为例,通过演示操作、观察现象、电路分析等过程,既可把《电子技术基础》课程已学的“可控硅”章节做一全面的知识总结和渗透,又加深学生的创造欲望,使学生的创造能力得到培养。
一、创新教学内容,激发学生潜力
教师在讲授课程内容时,往往习惯于从前到后一节节地讲下去。教师注重知识的连贯性和系统性,无可厚非,但理论讲得多、实际操作少,学生学起来感到枯燥无味,教师也总是抱怨学生素质差。实际上,教师在进行教学时,应该把那些系统、繁琐、难以理解的知识通过一个个实践项目分解开,变成一个个相互独立又有联系的模块来讲授,这样才更便于学生理解和掌握。例如,笔者在讲授“电功和电功率”时,就采用了这种方法。笔者先指定内容、提出问题,让学生课前预习,并分组讨论;然后笔者进行系统的、有重点的知识讲授,引导学生针对疑难点提出问题、解决问题;再让学生结合学习的理论知识,拆卸和组装电度表;最后笔者引导学生进行安装、接线、调试、固定,并通电检测。这样在操作的过程中,学生既对理论知识进行了巩固,又对实际操作产生了浓厚的兴趣,既动了脑,又锻炼动手操作的能力。学生的学习积极性大大提高,学有动力,潜力也被充分激发出来。
二、创新教学方法,激发学习兴趣
教学工作是一种创造性的劳动。教师在课堂教学活动中,不应拘泥于一种教法,而应根据教材内容、学生实际和企业的要求,对教学内容、教学方法进行最优化的组合,才能激发学生持久的学习兴趣。为此,教师在教学过程中,应把教法研究放在第一位。
1.开展启发式教学,巧设悬念
教学活动中,学生处于学习的主体地位,老师处于主导地位。老师必须注重激发和培养学生的学习兴趣,发挥学生的主观能动性,围绕课程的重点,创设良好的教育环境和氛围;精心设计,提一些有趣味性的问题;开展启发式教学,设置悬念,启发学生思考问题并解决问题。例如在讲基尔霍夫定律求支路电流的内容时,可从全电路欧姆定律引入并启发开来。
在这个简单电路中,学生能很快根据前面学过的全电路欧姆定律求出答案:
笔者对此进行了充分的肯定并大力表扬了学生,这样学生的积极性就被调动起来了。
然后笔者在图1(a)上又并联了一条支路,如图1(b)所示,图中E2=17V,R2=1Ω,再求I1=? I3=? I2=?
笔者直接提出问题:这个电路图能不能也直接运用全电路欧姆定律分析计算?学生们进行了认真思考,分析此电路图中包含2个电源和3个电阻,不属于简单的串、并联电路,因此不能直接运用全电路欧姆定律。那么怎么计算呢?这时笔者就自然而然地引出了下面要讲述的新内容――基尔霍夫定律。假设每条支路上的电流分别为I1、I3、I2,假设各支路电流的参考方向和两个独立回路的绕行方向如图1所示,利用基尔霍夫定律列出联立方程:
经过教师的启发,学生们都理解并掌握了新知识。
2.总结知识,提高迁移能力
电工基础课的教学也要像其他课程一样,要教会学生学习,提高学生解决问题的能力。老师要引导学生运用逻辑思维将已学的知识系统化、模式化,形成稳定的知识结构,并借助这种结构在新情境中迅速提取知识,迁移应用――寻求新途径,获得解决问题的成功经验,吸取受挫的教训,使自己的内功不断提高。心理学研究表明,对已有知识的概括水平越高,就越能揭示以前同类新问题的本质,而没有经过概括的知识是很难发生迁移的。因此教师要引导学生打破先前的教学顺序,对所学的知识进行系统、扼要的总结,形成易于提取的知识结构,同时还要通过解题引导学生对解决问题的思路、方法、经验进行总结。
如在图1(b)所示的电路中,已知条件不变,仍然是求各个支路的电流I1、I2、I3时,笔者就引导学生对全电路欧姆定律、基尔霍夫定律的应用进行总结,然后把已知电路看成是由两个新电路叠加而成,如图2所示。利用全电路欧姆定律,先求出两个电源单独作用时各支路上的电流,然后再求两个电源共同作用时各支路的电流。即把前面的计算结果分别进行叠加――电流同向相加,反向相减,即得到两个电源共同作用时各支路的电流,这就是叠加原理。分析计算步骤如下。
通过比较可以看出,利用叠加原理与用基尔霍夫定律解得的结果完全相同,这样既引导了学生实现了知识的迁移,又提高了学生解决问题的能力。
3.进行演示实验,强化对知识的理解
演示实验是以教师为主要操作者的表演性和示范性试验,旨在结合典型化的感知材料,引导学生观察、思考,获得知识、发展能力,并从操作技能与态度上为学生提供示范。教师在做实验时,要一丝不苟,态度严谨,有条不紊,才能为学生起到示范作用。如在讲授电磁感应这一内容时,笔者给学生做演示实验,把检流计与线圈连接成一个闭合回路,将条形磁铁放置在线圈中,当它静止时,检流计的指针不发生偏转,说明该回路中没有产生感应电流;如果将条形磁铁迅速插入或者拔出线圈,检流计的指针就会发生偏转,说明线圈中产生了感应电流。这时笔者向学生提出问题:电流从何而来?接着笔者进行讲解:这是由于条形磁铁在插入或者拔出线圈的瞬间,导致通过线圈的磁通发生变化而产生电流,这一现象称为电磁感应,也称为“动磁生电”,这就是发电机和电动机的工作
原理。
通过实验,学生对电磁感应这一现象有所了解和认识,从感性认识上升至理性认识,理论联系实际,强化了对知识的理解,为该课程的进一步学习打下了基础。
4.开展尝试教学,引导学生自我发现
教师在开展课堂教学活动时,要想方设法让课堂有利于学生自主学习、自我发现,成为有利于学生想象力发展的充满生机和活力的课堂。这就要求教师要改变“牵着学生鼻子走”的注入式教学方式。为此,笔者在教学中尝试了“讨论发现”的教学模式。如在讲授测量电路中的工作电流时,把学生每4人分成一组,给每一组发放万用表、电流表、钳形电流表,让学生去测量电路中的工作电流,并比较哪一种电流表操作使用更简单。学生们认真仔细地操作,各小组激烈讨论并踊跃发言,最后大家得到一致结论:钳形电流表在不断开电路的情况下即可测量工作电流,应用起来最简单,既节省了工作时间,又提高了工作的效率。通过这样的教学方式,既提升了学生的操作技能和探索的能力,又培养了他们的合作意识和创新精神。
三、创新教学手段,激发学生思维
传统的教学采用的是教师讲、学生听的教学形式,显得沉闷而单调。而多媒体教学可以发挥三机一幕的优势,做到图文结合、声情并茂,充分展现知识的形成过程,使本来比较枯燥、乏味的内容丰富起来。在讲授单相交流电的产生这一节内容时,笔者采用了多媒体课件进行教学,让学生清晰地看到:当线圈在磁场中切割磁感线转动时,线圈将产生感应电动势,线圈回路闭合时有感应电流产生,使接在线圈回路中的小灯泡发光。学生对这一节课特别感兴趣,对知识理解得更加透彻。
一、故事释疑法
所谓故事释疑法,就是用生动、形象的故事对有疑问的物理过程进行解释的教学方法。它是讲述法中的一种。它不是平铺直叙的方式,讲究的是故事释疑的策略。
在课堂中教师如何运用物理学史进行生动的教学呢?我认为在物理学史教学中应从设疑开始,加以故事讲述进行教学。巧妙设疑、留下悬念不仅使学生产生学习的心理需要,同时极大程度地提高了学生的求知欲,激发了学生的学习兴趣和探究热情。学起于思,思源于疑,疑则诱发探索。科学发明与创造正是从质疑开始,从解疑入手的。教师在教学中运用悬念、反问等设疑方法巧设问题来激发学生的积极思维,“有疑――释疑”的教学过程引发学生探求知识的愿望。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,也是解决问题的过程。在物理教学过程中,教师要注意挖掘和利用物理学史素材,在课堂引入中创设情景,引起学生注意,并思考提出来的问题。这样比直接渗入物理学史的效果要好得多。
以欧姆定律为例:全日制普通高级中学教科书(试验修订本)(物理)第二册中第十五章《恒定电流》讲述了欧姆定律,但是课本中直接得出欧姆定律的公式,没有提到当时欧姆(G.S.Ohm,1789―1854)是如何得到这个公式的。学生只能被动接受这个知识点,在此,有必要渗透物理学史进行教学。知识背景:欧姆在傅里叶(J.B.J.Fourier)热传导理论的启发下进行电学研究,得出欧姆定律:R=U/I,但是当时并没有测量电流的仪器,他是如何测量电流的大小的呢?
这种渗透方式以教师传授为主,在传授过程中很好地把握了学生的心理动态。以疑问为先导,用故事释疑,是一种很好的渗透方法。一般而言,《自由落体运动》《光的本性》等章节运用这种教学方法比较好。教师在教学过程中应该充分挖掘史学故事,用设疑和讲故事的方法把物理学史渗透进来。
二、观摩讨论法
随着教学方式多样化,多媒体技术已经走进中学课堂。物理教学要充分利用这些信息技术。教师可以在网络上找到有关物理学史的视频资源和音频资源,用声音、图像、影片给学生更大的信息冲击,改变传统的教材教学和教师讲述。学生感性并深刻地获得史学知识。教师指导学生分组参与讨论,并由学生自己去发现问题。这样学生就认识到物理学史中的内涵。
三、诱导自学法
诱导自学法就是学生在教师的诱导下,通过阅读教材或教学参考资料,独立地进行学习,以获得知识的学习方法。其特点是:教师不单是指导而要用诱导的方式引导学生发挥自主性,独立地获取知识,有效地培养阅读能力和自学能力。物理学史有丰富的资源,教师不可能在课堂上一一展现出来,毕竟物理学理论知识是高中物理教学的主体部分,物理学史的渗透也是为了物理学理论知识的传播。教师只能选择比较重要、比较适合的部分渗透课堂,很大一部分知识只能靠学生自己学习。教师先渗透一部分物理学史,留下一部分不传授,激发了学生的兴趣。学生迫切想知道更多的史学知识,而教师却又不再深入讲述下去,使学生在认知过程中受阻。教师接下来倡导学生积极利用课外时间阅读物理学史知识。在不给学生加重学习负担的情况下,教师可以布置相应的物理学史的作业促进学生阅读,同时积极帮助学生收集资料,引导学生进行自我学习。这种方法充分体现了学生的主体性,发挥了学生的主观能动性,教师只是在思想和理论上进行指导,学生在自主学习过程中去发现问题、探索问题。
以上提供了三种教学方法。在教学过程中,学生知识获取、智力发展和非智力因素的培养,不能只依靠一种教学方法,而应该结合物理学史的特性把多种方法综合起来,加以运用。教师应发挥自己的主导作用,努力创造条件,让学生充分参与教学活动,发扬我国教学相长的优良传统。
参考文献:
一、创设情境,激发体验
学生在此前没有接触过有关控制变量的内容。在正式讲解用控制变量法掌握欧姆定律之前,教师可以在教学的开始阶段开展比较浅显的探究活动,通过调动学生们的积极性,成功引入这种新的思想。这样的方法,可以给学生提前创设出应用的氛围,提前感知,在大脑中形成浅显的印象,激发学生体验。
在引入欧姆定律的时候,我训练学生运用控制变量法,通过教师的简单引导,让学生们自己设计,培养学生探究科学方法的意识。在课堂上,我首先展示了一个简单的发光小灯泡电路,让学生去改变电路中的某个条件让灯泡变暗。有学生们说减少电池的数量,这样通过改变小灯泡的电压U进而让灯泡变暗。我问学生们在这种情况下,电路中还有什么发生了变化,学生回答:电压U变小了,在电路中电阻R不变的情况下就会让电流I变小。也就是说,在其他条件不变的情况下,改变小灯泡两端的电压U就会影响灯泡两端的电流I,进而改变灯泡的亮度。我让学生们再想想其他的方法,有学生说在电路中加一个滑动变阻器,这样通过改变电路中的总电阻R,从而改变电流。学生说的这两种方法都是正确的,教师就应该让学生在课堂上多发言,提高他们在课堂的主体地位。学生其实已经有控制变量法的思想了,只是还没有进行系统的认识,不懂得在其他方面应用。教师先提供给学生新的探究情景,让学生开动脑筋,既能训练他们的思维,还能激发他们对之后探究的热情。
学生通过探究电阻R和电压U对电流I的影响,逐渐的萌生出控制变量的思想。在此种情景中,虽然只是简单的认识,但是已经提高了学生的思维活跃性,让学生认识到物理实验的有趣,产生参与的想法。学生从熟悉的电路入手,积极地参与到课堂教学中,有利于活跃课堂气氛。
二、演绎探究,形成认知
学生了解了控制变量法的使用情况,教师就可以在实际操作中引导学生运用控制变量法,去研究各项因素是怎样影响物理量的。教师通过在课堂上设计探究实验,让学生体验控制变量法,进一步深入了解这个科学方法。
在探究欧姆定律的时候,我进一步问学生:“小灯泡的电阻会改变吗?”学生回答:“小灯泡是白炽灯,它的电阻R会随着温度的变化而变化。”这是我让学生提前阅读教材的结果。这样做能够让学生在听讲的时候变轻松。所以我让学生选用定值电阻,来探究定值电阻I和导体两端电压U之间的关系。为了不老是换电池,有学生提出在电路中加一个滑动变阻器,这样既可以保护电路还能改变定值电阻两端的电压U。学生自己动手实验,及时记录电流表和电压表的数据I1,U1,教师在旁边指导。学生每改变一次滑动变阻器的阻值,都可以得到一组新的数据。学生记录完数据之后,根据刚才的实验,我让他们用图像法来研究,画出I-U的图像,得到了当电阻不变时,电流I和导体两端的电压U是成正比的结论。在整个探究的过程中,首先要让学生考虑影响整个实验的其他因素,排出了这些因素,然后进行研究,再通过记录数据进行分析,最终通过图像等辅助工具来得出结论。
欧姆定律是电学的一个基本规律,学生在探究的时候正确地运用了滑动变阻器,大大降低了实验的难度。学生和老师一起合作完成实验设计,学生既动手又动脑,课堂变得生动活泼,教学的效率大大提高。
三、建立概念,引导归纳
在学习了控制变量法之后,为了能让学生进一步的深化理解、建立控制变量法的概念,教师可以让学生使用这种方法去验证其他的公式。我突破教材的限制,增加了一个补充实验:让学生探究电阻的计算公式R= ,来加深他们对这种方法的印象。
这次我让学生自己去设计实验,学生你一言我一语的积极发言,基本把实验的步骤说全了。之后我让学生用实验来检测,学生借助之前研究欧姆定律的电路图,这次通过更换定值电阻的电阻丝,得到几组电压表和电流表的示数IX、UX。我给学生提供了相同电阻率,不同横截面积的电阻丝,通过在课堂上随机剪断电阻丝来改变长度L。有的学生研究的是保持电阻的长度不变探究横截面积和电阻之间的关系,有的学生研究的是保持电阻的横截面积相同探究电阻的长度和电阻之前的关系。在学生将得到的数据IX、UX进行整理,算出电阻丝的电阻R之后,再去做R-S和R-L的图像,就可以去检测公式R=的正确性。学生运用控制变量法,发现电阻丝的电阻R和长度L成正比,和横截面积S成反比。通过检测,验证了控制变量法的必要性,学生就可以通过这两个实验去体会控制变量法在探究实验中的应用,将这个方法融入到自己的思想中去。
最后我告诉同学们,要在实验中正确地找到自变量和因变量,就必须理清哪个量的改变是由于谁的变化而变化的。只要学生们掌握了这样的逻辑关系,分清自变量和因变量,就能很好地运用控制变量法了。
四、开放试题,学以致用
物理知识不是只靠教师的讲解就能让学生掌握的,要想让学生将这些知识真正地内化,做题是唯一的途径。在做题的过程中,学生才能发现自己的问题,在听讲的过程中并不一定能够发现这些问题,通过练习才可以提高运用知识的能力。
控制变量法的考查多设置在实验题中,我以“密度”为载体,让学生进行练习。物体的密度公式为p=―,不难发现:同种物质组成的物体,质量与体积成正比;不同种物质组成的不同物体,质量一定时,密度与体积是成反比的。就通过这一结论来做题。首先题目中给出了四个物块,铝块1的质量为54g,体积为20cm3,密度为2.7g/cm3,铝块2的质量为108g,体积为40cm3,松木1的质量为108g,体积为216 cm3,密度未知,松木2的质量为10g,体积为20 cm3,密度为0.5 g/cm3。松木的密度很容易就能求得,为0.5 g/cm3。通过比较两个铝块,可以发现质量和体积有什么关系?不难发现,两个物块的密度是相同的,根据公式m=pV,可知两者是呈正比关系的。通过比较铝块2和松木1,质量相同的不同物质,密度和体积是什么关系?显然体积是不同的,因为密度不同,在质量相等的情况下,密度越大,体积越小。通过比较铝块和松木,可以得出什么结论?这两种物体的质量、体积、密度都不一定相同,完全可以写“同种物质的密度是一样的”“不同物质的密度一般是不一样的”。就这道题来说,就是运用了控制变量法,铝块1、铝块2的密度是相同的,当质量增大一倍,体积也会相应的增大一倍。而对于铝块2和松木1,两者的质量是相同的,根据对应关系m=pV,就可知松木的密度会小。这道题虽然简单,学生通过观察数据,已经慢慢地在接触这种研究方法。在之后练习到难的问题时,就会有坚实的基础,比如探究压强、液体?炔康难骨康奈侍猓?学生必须分析不同的数据,然后进行整合,才能解决问题。