歐姆定律教學(xué)教法研究

羅艷軍

【摘要】歐姆定律是電學(xué)中的重要定律之一,它在物理學(xué)中的地位是非常重要。本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)及解決辦法、學(xué)生基本情況、教學(xué)步驟方面進(jìn)行論述,闡述了歐姆定律的教學(xué)教法心得。

【關(guān)鍵詞】歐姆定律 電阻 電壓 電流

【中圖分類號】G633.7【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

一、教學(xué)內(nèi)容分析

歐姆定律這一章的內(nèi)容包括了電流、電壓、電阻等的概念,在講解了電壓表、電流表、滑動變阻器使用方法之后才開始講解歐姆定律的內(nèi)容,它既符合學(xué)習(xí)者由易到難,由簡到繁的認(rèn)知規(guī)律,同時保持了知識的結(jié)構(gòu)性、系統(tǒng)性。歐姆定律作為一個重要的物理規(guī)律,反映了電流、電壓、電阻三個重要的電學(xué)量之間的關(guān)系,是電學(xué)中最最基本的定律,是分析解決電路問題的關(guān)鍵所在。歐姆定律是電和磁的教學(xué)重點(diǎn),也是初中物理的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

歐姆定律內(nèi)容的教學(xué)特點(diǎn)是,要重視科學(xué)方法教育,重視科學(xué)研究過程。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)認(rèn)知過程中學(xué)習(xí)方法,體驗(yàn)得出歐姆定律的過程。教材教學(xué)內(nèi)容的編排是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)方法,制定實(shí)驗(yàn)方案,通過做實(shí)驗(yàn)和對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到定律以及數(shù)學(xué)表達(dá)式。

通過這節(jié)課地學(xué)習(xí),主要使學(xué)生把握同一電路中電學(xué)三個基本量之間的關(guān)系,初步掌握用歐姆定律解決實(shí)際電學(xué)問題的方法,了解研究多個變量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法,同時也為以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識,以及為今后學(xué)習(xí)全電路歐姆定律打下基礎(chǔ)。

二、教學(xué)目標(biāo)分析:

(一)知識目標(biāo)

1.了解產(chǎn)生電流的條件。2.理解電流的概念和定義式I=q/t,并能進(jìn)行相關(guān)的計算。3.記住直流電和恒定電流的概念。4.知道公式電流I=nqvS,但不要求運(yùn)用此公式進(jìn)行計算。5.熟練掌握歐姆定律的表達(dá)式I=U/R,明確歐姆定律的適用條件范圍,能用歐姆定律解決相關(guān)的電路問題。6.知道什么是導(dǎo)體的伏安特性,知道什么是線性元件與非線性元件。7.知道電阻的定義和定義式R=U/I。

(二)能力目標(biāo)

1.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用歐姆定律分析、計算實(shí)際問題的能力。2.培養(yǎng)學(xué)生注重實(shí)驗(yàn)、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析、計算、統(tǒng)計物理規(guī)律的能力。3.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用公式法和圖像法相結(jié)合的解決問題的能力。

(三)德育目標(biāo)

1.分析電流產(chǎn)生的內(nèi)因和外因,引導(dǎo)學(xué)生研究自然科學(xué)并堅持辯證唯物主義觀點(diǎn)。2.歐姆定律由演示實(shí)驗(yàn)得出,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,并培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)和務(wù)實(shí)求真的科學(xué)態(tài)度。3.在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時有列表法和圖像法。圖像法直觀形象,而且滲透著數(shù)學(xué)思維,培養(yǎng)學(xué)生尊重實(shí)驗(yàn)結(jié)果,尊重客觀規(guī)律的態(tài)度。

三、重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)及解決辦法

1.重點(diǎn)知識:歐姆定律這節(jié)內(nèi)容,是通過實(shí)驗(yàn)的方法去發(fā)現(xiàn)電流與電壓、電阻的關(guān)系,通過運(yùn)用數(shù)學(xué)方法的分析得出規(guī)律。所以做好實(shí)驗(yàn),利用數(shù)學(xué)方法正確的得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,理解定律的內(nèi)容以及其表達(dá)式和變換式的意義是本節(jié)課重點(diǎn)。

2.難點(diǎn)內(nèi)容:運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),理解歐姆定律,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用歐姆定律解決實(shí)際問題的能力。

3.學(xué)習(xí)誤區(qū):對電阻定義式R=U/I,有些同學(xué)誤解為電阻和電阻上的電壓成正比,和通過電阻的電流成反比。

4.解決辦法:(1)在教師指導(dǎo)下學(xué)生觀摩和參與演示實(shí)驗(yàn),記錄和分析數(shù)據(jù),歸納結(jié)論,從感性到理性進(jìn)行認(rèn)識、理解歐姆定律。(2)有條件的可利用電化教學(xué)手段,突破難點(diǎn)。(3)對定義性公式和決定性公式要加以區(qū)別(電阻公式和歐姆定律公式的區(qū)別)。

四、把握學(xué)生基本情況:

1、初中學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)識事物的特點(diǎn)開始從具體的形象思維向抽象邏輯思維過渡,但思維還常常與感性經(jīng)驗(yàn)直接相聯(lián)系,仍需具體形象來支持。因此,演示實(shí)驗(yàn)就變得很有效。從科學(xué)家的故事到現(xiàn)實(shí)生活,運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)等方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 2、學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)知識之前,已學(xué)習(xí)了電流、電壓、電阻的概念,以學(xué)會電壓表、電流表、滑動變阻器的使用,具備學(xué)習(xí)歐姆定律基礎(chǔ)知識與基本技能。但對電流和電壓、電阻之間的聯(lián)系,認(rèn)識仍是膚淺的,不完整的,并沒有上升到理性認(rèn)識,還沒有形成科學(xué)的體系。

五、教學(xué)模式和教學(xué)方法的確定

教無定法,教學(xué)方法有多種多樣,并且要根據(jù)實(shí)際情況有所改變,選擇好的教學(xué)模式和教學(xué)方法是取得較好的教學(xué)效果的保證。

要充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用,使教學(xué)過程真正成為學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知過程,讓學(xué)生既學(xué)到知識,又培養(yǎng)了探索能力和協(xié)作精神。根據(jù)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn),采用互動式教學(xué)模式。在教學(xué)過程中,教師創(chuàng)造各種條件,讓所有學(xué)生的腦、手、口、眼、耳等感覺器官動起來,使他們多種感覺器官和大腦一起參與學(xué)習(xí)?；又袘?yīng)包括師生互動和生生互動。師生互動,就是教師扮演引導(dǎo)者和學(xué)習(xí)動機(jī)激發(fā)者,學(xué)生則處在教學(xué)活動的中心,以平等的主體身份參與教師互動。生生互動主要通過同桌討論,小組討論和班內(nèi)集體討論,促進(jìn)生生之間的情感和信息交流,相互學(xué)習(xí),相互啟發(fā),共同提高。

本節(jié)課的教學(xué)方法采用:實(shí)驗(yàn)、討論法。讓學(xué)生通過自己動手做實(shí)驗(yàn),同學(xué)之間相互討論,來學(xué)習(xí)體驗(yàn)應(yīng)用“控制變量法”研究問題的方法,體驗(yàn)和理解歐姆定律的內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的分析、綜合能力以及探索能力和合作精神,有效地突出重點(diǎn),突破難點(diǎn)。這樣做能很好地體現(xiàn)互動教學(xué)模式的特征,即讓學(xué)生最大限度地參與到學(xué)習(xí)的過程,符合教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主動性相結(jié)合的原則。

六、教學(xué)步驟

1.引入新課

前面我們學(xué)習(xí)過電場知識,電場對置于其中的電荷有力的作用,促使電荷運(yùn)動,電荷的定向移動就形成了電流,這節(jié)課我們將在以前學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上對電流作進(jìn)一步的了解。復(fù)習(xí)提問:上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電阻的基本知識、電阻大小的影響因素。影響電阻的因素有那一些?我們學(xué)習(xí)了電流、電壓,那么電阻、電流和電壓又有什么關(guān)系呢?

2.新課教學(xué)

(1)電流

①什么是電流?大量電荷的定向移動形成了電流。

②形成電流的條件是什么?內(nèi)因是要有可以自由移動的電荷。在金屬中有自由移動的電子,化學(xué)電解液中有自由移動的離子。絕緣體中沒有可以自由移動的電荷,所以不能形成電流。那么,為什么用電流表直接連接金屬導(dǎo)體兩端時卻沒有讀數(shù)?這是因?yàn)?導(dǎo)體中大量的自由電荷永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動,向各個方向運(yùn)動的機(jī)會都是均等,沒有出現(xiàn)大量自由電荷定向移動的現(xiàn)象,也就是說沒有形成電流。要使大量的自由電荷做定向移動,必須要有一種力的作用,這種力就是電場力。

演示:如圖1所示。

內(nèi)因:小燈泡發(fā)光。有電流流過小燈泡。外因:導(dǎo)體兩端存在電壓。導(dǎo)體與電源連接時,兩端有了電壓,導(dǎo)體中就形成電場,這樣導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下定向移動形成電流。干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)都是電源,作用是保持導(dǎo)體兩端的電壓,使導(dǎo)體中有持續(xù)電流。

③電流的強(qiáng)弱用電流I表示:

a.定義:通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q與通過這些電荷量所用時間t的比值叫電流,用I表示。b.表達(dá)式:I=q/t。c.單位:安培(A)。

d.電流的方向:正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。e.電流是標(biāo)量。

④直流電:電流的方向不隨時間而改變的電流。

恒定電流:電流的方向和強(qiáng)弱都不隨時間而改變的電流。

(2)既然導(dǎo)體兩端要有電壓,才有電流經(jīng)過導(dǎo)體,那么導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓大小有什么關(guān)系呢?

先讓學(xué)生設(shè)計電路示意圖,然后用多媒體顯示如圖2所示,學(xué)生在教師指導(dǎo)下用導(dǎo)線連接實(shí)物,并要求學(xué)生注意電表的正負(fù)接線柱接法。

連接好線路以后,指導(dǎo)學(xué)生調(diào)節(jié)滑動變阻器,記下幾組電壓表和電流表的讀數(shù),填入下表:

除了圖表法外,還可以用圖像法分析數(shù)據(jù),以電壓和電流為坐標(biāo)軸畫直角坐標(biāo),然后標(biāo)上刻度,按表格中的數(shù)據(jù)描點(diǎn),連點(diǎn)成直線I1,連點(diǎn)時要使得盡可能多的點(diǎn)落在一條直線上,不落在直線上的其它點(diǎn),應(yīng)對稱地分布在直線兩側(cè)。

取下R換上R',重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),可得另一條直線I2。

統(tǒng)計上述實(shí)驗(yàn),可知:a.導(dǎo)體中電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,即I∝U,即U2/I2>U1/I1。b.在電壓同樣的情況下,U/I比值大的電流小,U/I比值小的電流大,即U/I比值反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)。

①電阻。定義:導(dǎo)體兩端電壓值與通過導(dǎo)體電流值的比值,叫做這段導(dǎo)體的電阻。定義式:R=U/I。

對于同一個導(dǎo)體;不論電壓和電流大小如何變化,比值R是恒定的。不可從數(shù)學(xué)角度認(rèn)為R與U成正比,與I成反比。電阻單位:歐姆(Ω),1Ω=1V/A

②歐姆定律

德國物理學(xué)家歐姆用實(shí)驗(yàn)研究了電流與電壓、電阻之間的關(guān)系,得出了以他的名字命名的定律。

定律內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,跟導(dǎo)體的電阻R成反比。公式:I=U/R

③導(dǎo)體的伏安特性

如圖3所示I/U圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性圖像,符合歐姆定律的導(dǎo)體的伏安特性圖像是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。具有伏安特性的電學(xué)元件叫做線性元件。

提問學(xué)生,如圖3所示,圖中兩條直線哪一條代表的電阻大?

不符合歐姆定律的導(dǎo)體器件電流和電壓不成正比,伏安特性圖像不是直線,這種元件叫做非線性元件。

3.總結(jié)和運(yùn)用

(1)、例題:用一只電流表與燈泡串聯(lián),測得燈泡正常發(fā)光時的電流是0.76A,再用電壓表測得燈泡兩端的電壓是380V,試計算燈絲的電阻值?

根據(jù)題意,在右面方框中畫出電路圖

已知:U=380V,I=0.76A

求:R的值。

解:根據(jù)歐姆定律公式的變形式,代入數(shù)據(jù),可得:

答:燈絲正常發(fā)光時的電阻值是500(以上以板書解答)。

最后,還要在課堂上做一定的課堂思考和鞏固練習(xí)題,布置課后的練習(xí)作業(yè)。

(2)、小結(jié):通過本節(jié)課學(xué)習(xí),使我們了解電流的形成需要存在自由電荷和導(dǎo)體兩端有電壓,應(yīng)用電場知識可以理解。實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,我們知道歐姆定律的內(nèi)容和其適用范圍。同時還充分理解電阻R=U/I的物理含義,它是定義式,即運(yùn)算式,而不是決定式,不能用純數(shù)學(xué)關(guān)系來理解物理意義,最后還了解金線性導(dǎo)體的伏安特性曲線是一條通過原點(diǎn)的直線。

(3)、課后練習(xí)

課堂上可以編制兩類練習(xí)題目,一類是直接應(yīng)用歐姆定律進(jìn)行簡單計算的,達(dá)到鞏固歐姆定律內(nèi)容和表達(dá)式;另一類是了解在研究歐姆定律實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器作用的,進(jìn)一步體驗(yàn)“控制變量法”。

(4)、作業(yè)本作業(yè)和鞏固性練習(xí)。

布置課本后的思考題和練習(xí)題?？梢杂懻撜擃}怎樣用學(xué)過的知識和儀器,測定一個未知的電阻值,說出實(shí)驗(yàn)方案。

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