怎樣讓學(xué)生靈活運(yùn)用歐姆定律

1、怎樣讓學(xué)生靈活運(yùn)用歐姆定律摘 要對教學(xué)內(nèi)容的知能結(jié)構(gòu)的分析，對思維方法和能力訓(xùn)練的具體研究，對教學(xué)內(nèi)容的歸納總結(jié)是落實(shí)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(xué)知識的核心內(nèi)容，它貫穿整個(gè)電學(xué)知識，它既是教學(xué)的重點(diǎn)也是教學(xué)的難點(diǎn)，對歐姆定律這一教學(xué)內(nèi)容的具體分析，有兩個(gè)方面的作用：一是為教師改進(jìn)教學(xué)，使教學(xué)更具科學(xué)化，提高教育質(zhì)量服務(wù)。二是幫助學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)操作能力，邏輯推理能力，抽象思維能力及讓學(xué)生學(xué)會靈活運(yùn)用知識解決問題的能力，有效地培養(yǎng)學(xué)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(xué)是實(shí)施素質(zhì)教育的主渠道，要提高課堂教學(xué)效益，使學(xué)科素質(zhì)教育在課堂教學(xué)得

2、到落實(shí)，教師必須對所要進(jìn)行的教學(xué)內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)和能力訓(xùn)練作出系統(tǒng)分析，再結(jié)合學(xué)生實(shí)際，有計(jì)劃、有步驟地幫助學(xué)生提高應(yīng)用知識解決問題的能力，才能真正提高學(xué)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(xué)的重點(diǎn)知識，教材中所有概念和規(guī)律，雖然都是以經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)為基礎(chǔ)，往往又不是實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)開始的，經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、歸納的得出規(guī)律歐姆定律，再應(yīng)用這個(gè)規(guī)律研究解決電路中的問題，學(xué)生不僅要學(xué)會歐姆定律這一知識而且要學(xué)會利用儀表進(jìn)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(shí)驗(yàn)技能。在歐姆定律教學(xué)中要體現(xiàn)知識、能力、方法三者有機(jī)地結(jié)合的研究方式。所以在教學(xué)中要重視教師的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和研究，使實(shí)驗(yàn)的分析、推理過程和邏輯關(guān)系清晰明了。有助于學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得出規(guī)律，在實(shí)驗(yàn)、分析過程中提高實(shí)驗(yàn)?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(xué)中的基本定律，它反映了電流、電壓、電阻三個(gè)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(xué)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(dǎo)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(xué)知識采用了從電路入手，在電路中對幾個(gè)量的研究時(shí)，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(diǎn)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(qiáng)的基礎(chǔ)性，電流、電壓、電阻的概念是基本的電學(xué)測量儀器，學(xué)會這些電學(xué)儀器的操作和使用，是這部要知識的主要實(shí)驗(yàn)技能，而要測量這幾個(gè)量就要組成電路，在電路中進(jìn)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(xùn)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(xué)習(xí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中對學(xué)生理解電流隨電壓和電阻的變化而變化，對于多個(gè)變量的問題的研究是采用固定一個(gè)量不變，研究其余兩個(gè)量的變化的處理方法，讓學(xué)生學(xué)會物理學(xué)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(xué)中的基本定律。是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識分析和進(jìn)行電路計(jì)算的基礎(chǔ)，是初中電學(xué)的重點(diǎn)知識。1.4擴(kuò)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(gè)很重要應(yīng)用，這個(gè)實(shí)驗(yàn)中同時(shí)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(shí)出現(xiàn)，在接通電路時(shí)，電流和電壓同時(shí)測量。在通過變阻器改變部分電路兩端電壓時(shí)，電流也同時(shí)改變。通過訓(xùn)練可以提高學(xué)生電學(xué)實(shí)驗(yàn)的素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)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(jì)算問題，通過串、并聯(lián)電路的計(jì)算培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)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(diǎn)和難點(diǎn)突破歐姆定律是電學(xué)中的重點(diǎn)、也是難點(diǎn)，研究歐姆定律首先要建立電流、電壓、電阻的關(guān)系，并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出歐姆定律，做好演示實(shí)驗(yàn)，歸納、分析、概括實(shí)驗(yàn)結(jié)果，是使學(xué)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。電流、電壓、電阻的概念是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，由于初中學(xué)生水平有限，對電流、電壓的概念要求較低，并沒有下準(zhǔn)確的定義。因此電阻的概念就成了學(xué)生理解的難點(diǎn)，要多舉例子幫助學(xué)生理解電阻是導(dǎo)體本身的屬性，決定于導(dǎo)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(xué)生中常常出現(xiàn)的電阻隨電壓、電流的變化而變化的錯(cuò)誤說法，也就是對歐姆定律的錯(cuò)誤理解。歐姆定律在學(xué)生頭腦的建立過程是非常重要的，認(rèn)真做好演示實(shí)驗(yàn)是關(guān)鍵，用實(shí)驗(yàn)來探索一個(gè)量隨兩個(gè)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(shí)驗(yàn)的研究方法，本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電路時(shí)，要將具體接法演示給學(xué)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(gè)閉合回路，最后將電壓表并聯(lián)在定值電阻R兩端。同時(shí)提醒學(xué)生注意電流必須從電流表和電壓表的正接線柱流進(jìn)電表，負(fù)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(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生積極認(rèn)真的參與，要求學(xué)生認(rèn)真記錄好每組數(shù)據(jù)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)做完后，可利用取得的數(shù)據(jù)啟發(fā)學(xué)生討論得出結(jié)論，并且要再次強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)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(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)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(jì)算中運(yùn)用歐姆定律也是學(xué)生的難點(diǎn)，如電路中使用滑動變阻器來改變電路中的電阻進(jìn)而改變電路中的電流、電壓就是學(xué)生學(xué)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，因?yàn)殡娐分幸粋€(gè)量發(fā)生變化時(shí)，會引起其它幾個(gè)量隨之而變化。學(xué)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(jìn)，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(xué)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(yùn)用數(shù)學(xué)知識要求較高，所以也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。學(xué)生由于思維能力有限、綜合能力較差、運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力較差，對串并聯(lián)電路的計(jì)算會有一定困難，因此串并聯(lián)電路的教學(xué)也應(yīng)注意循序漸進(jìn)。教學(xué)中要注意教會學(xué)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(xué)生，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生注意解題材思路、步驟及解題方法和技巧，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。  3 歐姆定律在電路中的幾個(gè)具體運(yùn)用3.1 運(yùn)用歐姆定律可以推導(dǎo)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(dǎo)體電阻的關(guān)系，具體推導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)出公式U1：U2 = R1：R2可以直接計(jì)算出R1兩端的電壓是16V，從而很輕松地計(jì)算出電路兩端的總電壓是20V。3.2 運(yùn)用歐姆定律可以推導(dǎo)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(dǎo)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(yùn)用歐姆定律由電功的基本計(jì)算公式W=UIt可推導(dǎo)出W=I2Rt和W=U2t/R兩個(gè)導(dǎo)出公式，具體推導(dǎo)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(jì)算，而導(dǎo)出公式只適應(yīng)純電阻電路的電功率計(jì)算。3、4 運(yùn)用歐姆定律可電功率的計(jì)算公式P=UI推導(dǎo)出P=I²R

14、和P=U²/R兩個(gè)導(dǎo)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(jì)算，而導(dǎo)出公式只適應(yīng)純電阻電路的電功率計(jì)算。例如：兩個(gè)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(gè)問題，因?yàn)榇?lián)電路的電流處處相等，用導(dǎo)出公式P=I²R很容易看出P ：P= R1：R2=2 ：3。對于第二個(gè)問題，因?yàn)?/p>

15、并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，用推導(dǎo)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(yùn)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(gè)導(dǎo)公式。具體推導(dǎo)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(jì)算，而導(dǎo)出公式只適應(yīng)于純電阻電路的電熱計(jì)算。3、6 用伏安法測電阻教師可以安排如下這個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)：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(jì)算出燈絲的電阻。教師可根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，適時(shí)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(gè)實(shí)驗(yàn)：一方面可讓學(xué)生加深對歐姆定律的理解，另一方面又鞏固了“金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大”。  4 運(yùn)用歐姆定律要注意的幾個(gè)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(gè)量之間的內(nèi)在關(guān)系，即“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”。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(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，當(dāng)電壓一定時(shí)，通

17、過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)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(shí)，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(yùn)用歐姆定律I=U/R計(jì)算時(shí)，必須明確公式中I、U、R是指同一段導(dǎo)體或同一段電路上的電流、電壓、電阻，不得張冠李戴。同時(shí)還必須注意是同一狀態(tài)的三個(gè)物理量。在講到電路中有兩個(gè)或多個(gè)電阻，要給“同一段電路”的I、U、R加上同一種腳標(biāo)。由兩個(gè)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(diǎn)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(xué)中不斷注意，結(jié)合學(xué)生存在的問題加以收正。R1是同一段電路，當(dāng)滑動變阻器的滑片P在A點(diǎn)、中點(diǎn)、B點(diǎn)，電阻R1就有三個(gè)不同的狀態(tài),當(dāng)滑片在A點(diǎn)時(shí)，與R1這段電路所對應(yīng)的電流I1 、電壓U為一個(gè)狀態(tài)，當(dāng)滑片在變阻器的中點(diǎn)時(shí)，與R1這段電路所對應(yīng)的電流I1和電壓U1為另一個(gè)狀態(tài)；當(dāng)滑片在B點(diǎn)時(shí)，與R1這段電路所對應(yīng)的電流I1和電壓U1為另一個(gè)狀態(tài)。上述這個(gè)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(xué)

19、不斷注意，結(jié)合學(xué)生作業(yè)中出現(xiàn)的問題加以糾正。在一次測驗(yàn)中考了這樣一道題：用久了的電燈，燈絲變細(xì)了，接在額定電壓下工作的實(shí)際功率_燈泡上標(biāo)的額定功率。（填“大于”、“小于”或“等于”）這個(gè)問題有百分之七十以上的同學(xué)填了“等于”，為什么會出現(xiàn)這樣的錯(cuò)誤呢？他們認(rèn)為在額定電壓工作，它的實(shí)際功率就等于額定功率。出現(xiàn)這樣錯(cuò)誤的原因在于學(xué)生對電路中的“同一狀態(tài)”理解不透徹。雖然是同一個(gè)燈泡，燈泡標(biāo)的額定功率是出廠時(shí)測定的，而用過一段時(shí)間后，燈絲變細(xì)了，電阻變大了，即使在相同的電壓下，已經(jīng)是不同的兩個(gè)狀態(tài)，根據(jù)歐姆定律，通過燈絲的電流變小了，此時(shí)電功率也變小了，其實(shí)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體電阻的方法伏安法。上述問題