時間：2023-08-12 09:06:42
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關鍵詞：物理定律；教學方法；多種多樣
關鍵詞：是對物理規(guī)律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意：首先要明確、掌握有關物理概念，再通過實驗歸納出結論，或在實驗的基礎上進行邏輯推理（如牛頓第一定律）。有些物理量的定義式與定律的表式相同，就必須加以區(qū)別（如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R＝U/I），且要弄清相關的物理定律之間的關系，還要明確定律的適用條件和范圍。
（1）牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法，回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識；培養(yǎng)學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確：牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài)，不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義，引入了慣性的概念，是研究整個力學的出發(fā)點，不能把它當作第二定律的特例；慣性質量不是狀態(tài)量，也不是過程量，更不是一種力。慣性是物體的屬性，不因物體的運動狀態(tài)和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時，應使學生理解和使用常用的措詞：“物體因慣性要保持原來的運動狀態(tài)，所以……”。教師還應該明確，牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系，但當我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學問題時，常?？梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈敽玫膽T性系。
（2）牛頓第二定律在第一定律的基礎上，從物體在外力作用下，它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達：物體的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意：公式F＝Kma中，比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1；a隨F改變存在著瞬時關系；牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系，以及與運動學、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
（3）萬有引力定律教學時應注意：①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程，卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗，海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學史料，對學生進行科學方法的教育。②要強調(diào)萬有引力跟質點間的距離的平方成反比（平方反比定律），減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式，只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
（4）機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來，因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理，在外力和非保守內(nèi)力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉化，就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量，用它來解決問題時，就可以不涉及狀態(tài)變化的復雜過程（過程量被消去），使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件（只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功）。這個定律不適用的問題，可以利用動能定理或功能原理解決。（5）動量守恒定律歷史上，牛頓第二定律是以F＝dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來，主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相，就目前中學的實驗條件來說，多數(shù)難以做到。即使做得到，要在課堂里準確完成實驗并總結出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出，再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規(guī)律，也不違反科學規(guī)律。中學階段有關動量的問題，相互作用的物體的所有動量都在一條直線上，所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤，應該使他們明確，在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化，表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量，使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用，就沒有守恒問題。在解決實際問題時，如果質點系內(nèi)部的相互作用力遠比它們所受的外力大，就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用，系統(tǒng)中有多少物體在相互作用，相互作用的形式如何，只要系統(tǒng)不受外力的作用（或某一方向上不受外力的作用），動量守恒定律都是適用的。
一、牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實驗的教法，回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識；培養(yǎng)學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確：牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài)，不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的含義，引入了慣性的概念，是研究整個力學的出發(fā)點，不能把它當做第二定律的特例；慣性不是狀態(tài)量，也不是過程量，更不是一種力。慣性是物體的屬性，不因物體的運動狀態(tài)和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時，應使學生理解和使用常用的措詞：“物體因慣性要保持原來的運動狀態(tài)，所以......”教師還應該明確，牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系，但當我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學問題時，常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
二、牛頓第二定律。在第一定律的基礎上，從物體在外力作用下，它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達：物體的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應注意公式F＝Kma中，比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1；a隨F改變存在著瞬時關系；牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系，以及與運動學、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬有引力定律。教學時應注意：①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程，卡文迪許測定萬有引力常量的實驗，海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學史料，對學生進行科學方法的教育。②要強調(diào)萬有引力跟質點間的距離的平方成反比（平方反比定律），減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式，只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
四、機械能守恒定律。這個定律一般不用實驗總結出來，因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理，在外力和非保守內(nèi)力都不做功或所做的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉化，就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量，用它來解決問題時，就可以不涉及狀態(tài)變化的復雜過程（過程量被消去），使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件（只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功）。這個定律不適用的問題，可以利用動能定理或功能原理解決。
五、動量守恒定律。歷史上，牛頓第二定律是以F＝dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來，主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相，就目前中學的實驗條件來說，多數(shù)難以做到。即使做得到，要在課堂里準確完成實驗并總結出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出，再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規(guī)律，也不違反科學規(guī)律。中學階段有關動量的問題，相互作用的物體的所有動量都在一條直線上，所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤，應該使他們明確，在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化，表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用，就沒有守恒問題。在解決實際問題時，如果質點系內(nèi)部的相互作用力遠比它們所受的外力大，就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用，系統(tǒng)中有多少物體在相互作用，相互作用的形式如何，只要系統(tǒng)不受外力的作用（或某一方向上不受外力的作用），動量守恒定律都是適用的。
六、歐姆定律。中學物理課本中歐姆定律是通過實驗得出的。公式為I＝U/R或U＝IR。教學時應注意：①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導體而言；“電流強度跟電阻成反比”是對不同導體說的。②I、U、R是同一電路的三個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學難點和關鍵是電動勢的概念，并用實驗得到電源電動勢等于內(nèi)、外電壓之和。然后用歐姆定律導出I＝ε/(R+r)(也可以用能量轉化和守恒定律推導)。④閉合電路的歐姆定律公式可變換成多種形式，要明確它們的物理意義。⑤教師應明確，普通物理學中的歐姆定律公式多數(shù)是R＝U/I或I＝(1/R)U，式中R是比例恒量。若R不是恒量，導體就不服從歐姆定律。但不論導體服從歐姆定律與否，R＝U/I這個關系式都可以作為導體電阻的一般定義式。中學物理課本不把 R＝U/R列入歐姆定律公式，是為了避免學生把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。
關鍵詞：理解;歐姆定律;電流;電壓;電阻
歐姆定律是初中物理電學部分的核心內(nèi)容，也是中考中考點的重點內(nèi)容、難點內(nèi)容。歐姆定律掌握的好壞直接影響學生的考試成績，要多用時間將這塊知識夯實，才能取得高考的勝利。
一、明確歐姆定律的內(nèi)容
1、實驗思想和方法
歐姆定律在教材上是通過在“控制變量法”的實驗思想基礎上歸納總結出來的：即在控制電阻不變，得到通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比;控制導體兩端的電壓不變，得到通過導體的電流跟導體的電阻成反比。由此得到了電路中電流與電壓、電阻之間的關系。
2、歐姆定律的表達式
由實驗總結和歸納出歐姆定律：通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比。
表達式為：I=U/R;I的單位是安（A），U的單位是伏（V），R的單位是歐（Ω）;導出式：U=IRR=U/I
注意表達式中的三個物理量之間的關系式是一一對應的關系，即具有同一時間，同一段導體的關系。
3、歐姆定律的應用條件
（1）.歐姆定律只適用于純電阻電路;
（2）.歐姆定律只適用于金屬導電和液體導電，而對于氣體、半導體導電一般不適用;
（3）.歐姆定律表達式I=U/R表示的是研究不包含電源在內(nèi)的“部分電路”;
（4）.歐姆電律中“通過”的電流I、“兩端”的電壓U及“導體”的電阻R都是同一個導體或同一段電路上對應的物理量，不同導體之間的電流、電壓和電阻間不存在上述關系。
4.區(qū)別I=U/R和R=U/I的意義
歐姆定律中I=U/R表示導體中的電流的大小取決于這段導體兩端的電壓和這段導體的電阻。當導體中的U或R變化時，導體中的I將發(fā)生相應的變化?？梢?，I、U、R都是變量。另外，I=U/R還反映了導體兩端保持一定的電壓，是導體形成持續(xù)電流的條件。若R不為零，U為零，則I也為零;若導體是絕緣體R可為無窮大，即使它的兩端有電壓，I也為零。因此，在歐姆定律I=U/R中，當R一定時I與U成正比;當U一定時I與R成反比。
R=U/I是歐姆定律推導得出的，表示一段導體兩端的電壓跟這段導體中的電流之比等于這個導體的電阻。它是電阻的計算式，而不是它的決定式。導體的電阻反映了導體本身的一種性質，因此，在導出式R=U/I中R與I、U不成比例。
對于給定的一個導體，比值U/I是個定值;而對于不同的導體，這個比值是不同的。不能認為導體的電阻跟電壓和電流有關。
二、歐姆定律的應用
在運用歐姆定律，分析、解決實際問題，進行有關計算時應注意以下幾方面的問題：
1.要分析清楚電路圖，搞清楚要研究的是哪一部分電路。這部分電路的連接方式是串聯(lián)，還是并聯(lián)，這是解題的關鍵。
2.利用歐姆定律解題時，不能把不同導體上的電流、電壓和電阻代入表達式I=U/R及導出式U=IR和R=U/I進行計算，也不能把同一導體不同時刻、不同情況下的電流、電壓和電阻代入歐姆定律的表達式及導出式進行計算。為了避免混淆，便于分析問題，最好在解題前先根據(jù)題意畫出電路圖，在圖上標明已知量的符號、數(shù)值和未知量的符號。同時要給“同一段電路”同一時刻的I、U、R加上同一種腳標;不能亂套公式，并注意單位的統(tǒng)一。
3.要搞清楚改變和控制電路結構的兩個基本因素：一是開關的通、斷情況;二是滑動變阻器連入電路中的阻值發(fā)生變化時對電路的影響情況。因此，電路變化問題主要有兩種類型：一類是由于變阻器滑片的移動，引起電路中各個物理量的變化;另一類是由于開關的斷開或閉合，引起電路中各個物理量的變化。解答電路變化問題的思路為：先看電阻變化，再根據(jù)歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點來分析電壓和電流的變化。這是電路分析的基礎。
三、典型例題剖析
例1 在如圖所示的電路中，R=12Ω，Rt的最大阻值為18Ω，當開關閉合時，滑片P位于最左端時電壓表的示數(shù)為16V，那么當滑片P位于最右端時電壓表的示數(shù)是多少？
解析：分析本題的電路得知是定值電阻R和滑動變阻器Rt 串聯(lián)的電路，電壓表是測R兩端電壓的。當滑動變阻器的滑片P位于最左端時電壓表的示數(shù)為6V，說明電路中的總電壓（電源的電壓）是6V，而當滑動變阻器的滑片P位于最右端時，電壓表僅測R兩端的電壓，而此時電壓表的示數(shù)小于6V。
滑片P位于變阻器的最右端時的電流為I=U1R+Rt=6V12Ω+18Ω=0.2A。此時電壓表的示數(shù)為U2=IR=0.2A×12Ω=2.4V。
例2 如圖所示，滑動變阻器的滑片P向B滑動時，電流表的示數(shù)將;電壓表的示數(shù)將。（填“變大”、“變小”或“不變”）如此時電壓表的示數(shù)為2.5V，要使電壓表的示數(shù)變?yōu)?V，滑片P應向端滑動。
圖1
分析：根據(jù)歐姆定律I=UR，電源電壓不變時，電路中的電流跟電阻成反比。此電路中滑動變阻器接入電路的電阻是AP段，動滑片P向B滑動時，AP段變長，電阻變大，所以電流變小。電壓表是測Rx兩端的電壓，根據(jù)Ux=IRx可知，Rx不變，I變小，電壓表示數(shù)變小。反之，要使電壓表示數(shù)變大，滑片P應向A端滑動。
答案：變小;變小;A。
參考文獻：
1 教材中兩點值得商榷的地方
在過去的教學過程中，按照教材提供的素材和呈現(xiàn)知識的順序進行施教.在實際教學中，學生就會出現(xiàn)以下的現(xiàn)象：（1）容易混淆電功和電熱這兩個物理概念.因為教材中，就是從電功公式推導出焦耳定律.很容易讓學生認為求電熱就用電功來計算，再遇到非純電阻電路不能清晰的區(qū)分開，要費力抹掉前面的那些“深刻印象”，重新認識問題，這樣的反復往往使學生感到比掌握新知識還要困難.（2）閉合電路歐姆定律各公式的適用范圍含糊不清.根據(jù)教材的設計，從純電阻電路推導出了公式I=ER+r或E=IR+Ir，再把公式推導成E=U外+U內(nèi).這種從特殊到一般的推導順序違背了學生的認知規(guī)律，學生不能理解E=U外+U內(nèi)適用于一切電路.
2 適當調(diào)整教材中概念和規(guī)律的設計
在施教恒定電流的過程中，以電動勢、電功兩個概念和焦耳定律為基礎，貫徹能量轉化與守恒定律思想的講授順序，學生反映知識的系統(tǒng)是清晰的，掌握起來比較方便.
這樣的教學設計一方面從理論分析的角度使學生對概念和規(guī)律有了更深刻的理解；另一方面使學生體會到，許多概念和規(guī)律都靠邏輯關系聯(lián)系著，物理學是一個自洽的體系.
2.1 電動勢概念的建立
從非靜電力做功的角度引入電動勢的概念，教學設計上要有層次，努力使學生經(jīng)歷一個理性的、邏輯的科學思維過程，并將其思維上的臺階搭建合理.
設計的幾個臺階：①電源能維持電荷逆勢而上，一定存在著“非靜電力”；②非靜電力一定要克服靜電力做功，靜電力做負功，所以電能在增加.從能量轉化的角度看，電源是把其他形式能轉化為電能的裝置，非靜電力做功的物理意義就是量度了產(chǎn)生多少電能.③把相同的正電荷從負極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極，非靜電力在不同的電源中做功不一樣，即不同的電源非靜電力做功的本領是不同的，引入電動勢來表達電源的這種特性.
可以看出，以這樣方法引入電動勢，的確要比直接給出一個名詞費些時間，但這是值得，因為這里體現(xiàn)了物理學的基本思想之一，通過做功研究能量變化的思想，用比值定義物理量的思想.不僅如此，這樣的學習還有助于建立閉合電路中電荷運動的圖景.
2.2 焦耳定律的教學
教材中，根據(jù)功和能的關系，從電能的轉化引入電功的概念，然后根據(jù)靜電力做功知識和電流與電荷量的關系得到了電功的公式W=UIt.此處要強調(diào)電功的物理意義，功是能量轉化的量度，電流做了多少功，就有多少電能轉化為其他形式的能，即電功量度了電路中電能的減少，這是電路中能量轉化與守恒的關鍵.
焦耳定律的教學，我們要歸還焦耳定律的本來面貌，以物理學史的方式進行教學，更科學更合理.學生知道焦耳定律是一條實驗規(guī)律，電流的熱效應Q=I2Rt，反映了電流流經(jīng)電阻就產(chǎn)生Q=I2Rt電熱.通過電動機電路，討論消耗的電能與產(chǎn)生電熱的關系，這樣學生對電功和電熱的關系就一目了然.
2.3 閉合電路歐姆定律的教學
教材的基本思路：電源所產(chǎn)生的電能即非靜電力做功等于內(nèi)外電路產(chǎn)生的電熱.即
EIt=I2Rt+I2rt，
可推導出
E=IR+Ir
或
I=ER+r，
1．鞏固串聯(lián)電路的電流和電壓特點.
2．理解串聯(lián)電路的等效電阻和計算公式.
3．會用公式進行簡單計算.
能力目標
1．培養(yǎng)學生邏輯推理能力和研究問題的方法.
2．培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力.
情感目標
激發(fā)學生興趣及嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，加強思想品德教育.
教學建議
教材分析
本節(jié)從解決兩只5Ω的定值電阻如何得到一個10Ω的電阻入手引入課題，從實驗得出結論.串聯(lián)電路總電阻的計算公式是本節(jié)的重點，用等效的觀點分析串聯(lián)電路是本書的難點，協(xié)調(diào)好實驗法和理論推導法的關系是本書教學的關鍵．
教法建議
本節(jié)擬采用猜想、實驗和理論證明相結合的方式進行學習.
實驗法和理論推導法并舉，不僅可以使學生對串聯(lián)電路的總電阻的認識更充分一些，而且能使學生對歐姆定律和伏安法測電阻的理解深刻一些．
由于實驗法放在理論推導法之前，因此該實驗就屬于探索性實驗，是伏安法測電阻的繼續(xù)．對于理論推導法，應先明確兩點：一是串聯(lián)電路電流和電壓的特點．二是對歐姆定律的應用范圍要從一個導體擴展到幾個導體（或某段電路）計算串聯(lián)電路的電流、電壓和電阻時，常出現(xiàn)一個“總”字，對“總”字不能單純理解總和，而是“總代替”，即“等效”性，用等效觀點處理問題常使電路變成簡單電路．
--方案
1．引入課題
復習鞏固，要求學生思考，計算回答
如圖所示，已知，電流表的示數(shù)為1A，那么
電流表的示數(shù)是多少？
電壓表的示數(shù)是多少？
電壓表的示數(shù)是多少？
電壓表V的示數(shù)是多少？
通過這道題目，使學生回憶并答出串聯(lián)電路中電流、電壓的關系
（1）串聯(lián)電路中各處的電流相等．
（2）串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓之和．
在實際電路中通常有幾個或多個導體組成電路，幾個導體串聯(lián)以后總電阻是多少？與分電阻有什么關系？例如在修理某電子儀器時，需要一個10的電阻，但不巧手邊沒有這種規(guī)格的電阻，而只有一些5的電阻，那么可不可以把幾個5的電阻合起來代替10的電阻呢？
電阻的串聯(lián)知識可以幫助我們解決這個問題．
2．串聯(lián)電阻實驗
讓學生確認待測串聯(lián)的三個電阻的阻值，然后通過實驗加以驗證．指導學生實驗．按圖所示，連接電路，首先將電阻串聯(lián)入電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的讀數(shù)為一整數(shù)（如3V），電流表的讀數(shù)為0．6A，根據(jù)伏安法測出.
然后分別用代替，分別測出．
將與串聯(lián)起來接在電路的a、b兩點之間，提示學生，把已串聯(lián)的電阻與當作一個整體（一個電阻）閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓示數(shù)為一整數(shù)（如3V）電流表此時讀數(shù)為0．2A，根據(jù)伏安法測出總電阻．
引導學生比較測量結果得出總電阻與、的關系.
再串入電阻，把已串聯(lián)的電阻當作一個整體，閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為一整數(shù)（如3V）電流表此時示數(shù)為0．1A，根據(jù)伏安法測出總電阻．
引導學生比較測量結果，得出總電阻與的關系：.
3．應用歐姆定律推導串聯(lián)電路的總電阻與分電阻的關系：
作圖并從歐姆定律分別求得
在串聯(lián)電路中
所以
這表明串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導體的電阻之和．
4．運用公式進行簡單計算
例一把的電阻與的電阻串聯(lián)起來接在6V的電源上，求這串聯(lián)
電路中的電流
讓學生仔細讀題，根據(jù)題意畫出電路圖并標出已知量的符號及數(shù)值，未知量的符號．
引導學生找出求電路中電流的三種方法
（1）（2）（3）
經(jīng)比較得出第（3）種方法簡便，找學生回答出串聯(lián)電路的電阻計算
解題過程
已知V，求I
解
根據(jù)得
答這個串聯(lián)電路中的電流為0.3A.
強調(diào)歐姆定律中的I、U、R必須對應同一段電路.
例二有一小燈泡，它正常發(fā)光時燈絲電阻為8.3，兩端電壓為2.5V.如果我們只有電壓為6V的電源，要使燈泡正常工作，需要串聯(lián)一個多大的電阻？
讓學生根據(jù)題意畫出電路圖，并標明已知量的符號及數(shù)值，未知量的符號.
引導學生分析得出
（1）這盞燈正常工作時兩端電壓只許是2.5V，而電源電壓是6V，那么串聯(lián)的電阻要分擔的電壓為
（2）的大小根據(jù)歐姆定律求出
（3）因為與串聯(lián)，通過的電流與通過的電流相等.
（4）通過的電流根據(jù)求出.
解題過程
已知，求
解電阻兩端電壓為
電路中的電流為
課題：閉合電路的歐姆定律（第一課時）
課型：復習課
【教學目標】
一、 知識目標
1. 理解閉合電路的歐姆定律，并用它進行有關電路問題的分析和計算.
2. 理解路端電壓與負載的關系.
二、 能力目標
1. 通過對U-I圖線的分析培養(yǎng)學生應用數(shù)學工具解決物理問題的能力.
2. 利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題，培養(yǎng)學生運用物理知識解決實際問題的能力.
三、 情感目標
通過本節(jié)課教學，加強對學生科學素質的培養(yǎng)，通過探究物理規(guī)律培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力.
【教學重難點】
1. 閉合電路的歐姆定律
2. 路端電壓與電流（外電阻）關系的公式表示法及圖線表示法.
【考點再現(xiàn) 設疑激思】
一、 電動勢
1. 電源是通過非靜電力做功把 的能轉化成 的裝置.
2. 電動勢：非靜電力搬運電荷所做的功跟搬運的電荷電量的比值，E= ，
單位：V .
3.電動勢的物理含義：電動勢表示電源 本領的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.
電動勢與電壓有什么區(qū)別？
（1、其它形式、電能 2、 Wq 3、將其它形式的轉化為電能）
（電動勢反映其它形式的能轉化為電能的本領，電壓形成電場，促使電流做功.）
二、閉合電路歐姆定律
1.定律內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源電動勢成 ， 跟內(nèi)、外電路的電阻之和成 .
2.定律表達式為I=
3.適用條件
4.閉合電路歐姆定律的兩種常用關系式：
（1）E=
（2）E=
你認為電源的內(nèi)阻是恒定的還是不斷變化？定律表達式怎樣推導出來的？
電路中電流一定從高電勢流向低電勢，對嗎？
（1、正比、反比；2、I=ER+r； 3.純電阻電路；4.E=U內(nèi)+U外、E=U外+Ir）
（電源內(nèi)阻短時間可認為不變、定律從能量守恒推導、不對，內(nèi)電路電流方向從低電勢流向高電勢）
三、路端電壓U與外電阻R的關系
根據(jù)U= 知，當外電路電阻R增大時，電路的總電流I ，電源內(nèi)電壓U內(nèi) ，路端電壓U外 .
（E-Ir 、減小、減小、增大）
四、U-I關系圖
由U= 可知，路端電壓隨著電路中電流的增大而內(nèi)電壓 ；
1.當電路斷路即I=0時，縱坐標的截距為 .
2.當外電路電壓為U=0時，橫坐標的截距為 .
3.圖線的斜率的絕對值為電源的 .
注意點：縱軸起點是否為零.
電源的U-I關系圖與電阻的U-I關系圖有什么不同？
（E-Ir、減小 1.E 2.I短 3.r）
（電源的U-I關系圖反映路端電壓與電流關系、電阻的U-I關系圖反映電阻兩端電壓與通過它的電流關系）
五、電源的功率
1.電源的總功率P總= .
2.電源的輸出功率P出=.
（1.EI 2.UI）
考點說明： 閉合電路歐姆定律是二級要求，常在選擇題中出現(xiàn)動態(tài)電路分析，實驗中?？疾閁-I圖線的有關知識點.
復習考點還須引導學生多閱讀教材，多思考，多歸納總結，多聯(lián)系實際.
【典型例題剖析 學會歸納總結】
題型1閉合電路歐姆定律的動態(tài)分析
例1 如圖所示，電源電動勢E=12 V，內(nèi)阻r=1 Ω，R1=5 Ω，R2=12 Ω，R3的最大阻值為6 Ω.
（1）求：流過電流表的最小電流？
（2）若R3的阻值減小，其它元件均不變，判斷電路中電壓表、電流表的示數(shù)如何變化？
答案：（1）0.8A；（2）V1、V2減小A增大
方法點撥：支路-干路-支路
學生的疑點：1.總電阻的變化不清；
2.內(nèi)電壓變化忘了分析；
3.路、支路，電壓、電流變換搞昏了頭.
【當堂鞏固1】
如圖所示，電源電動勢E=8 V，內(nèi)阻不為零，電燈A標有“10 V，10 W”字樣，電燈B標有“8 V 20 W”字樣，滑動變阻器的總電阻為6 Ω.閉合開關S，當滑動觸頭P由a端向b端滑動的過程中（不考慮電燈電阻的變化） （ A ）
A.電流表的示數(shù)一直增大，電壓表的示數(shù)一直減小
B.電流表的示數(shù)一直減小，電壓表的示數(shù)一直增大
C.電流表的示數(shù)先增大后減小，電壓表的示數(shù)先減小后增大
D.電流表的示數(shù)先減小后增大，電壓表的示數(shù)先增大后減小
探究：P移動電路總電阻怎樣變化？
題型2探究含電容電路的判斷與計算
例2 如圖所示，E=10 V，r=1 Ω，R1=R3=5 Ω，R2=4 Ω， C=100 F，當S斷開時，電容器中帶電粒子恰好處于靜止狀態(tài).求：
（1）S閉合后，帶電粒子加速度的大小和方向.
（2）S閉合后流過R3的總電荷量.
答案：（1）10 m/s2向上；（2）400 C
方法點撥 電容器兩極電壓與R2兩端電壓關系？R3在電路中有什么作用？
學生疑點：1.電容兩端電壓變化沒搞清；
2.與電容串聯(lián)的電阻作用不明；
3.電路結構認識不清.
【當堂鞏固2】
如圖電路中，當滑動變阻器的觸頭P向上滑動時，則 （ D ）
A.電源的總功率變小
B.電容器貯存的電荷量變大
C.燈L1變暗
D.燈L2變亮
題型3 探究 U-I圖象的應用
例3 如圖所示，直線A為電源的路端電壓U與電流I的關系圖象，直線B是電阻R的兩端電壓與通過其電流I的關系圖象，用該電源與電阻R組成閉合電路，則電源的總功率為 W，電源的輸出功率為 W電源的效率為
.
答案：6 W 4 W 23
探究：圖線的交點有什么物理意義？（工作點）
【當堂鞏固3】
如圖所示，為一個電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關系曲線.由圖可知，兩者不成線性關系，這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故.參考這條曲線探究下列問題（不計電流表的內(nèi)阻）.
（1） 若把一個這樣的電燈串聯(lián)，接到電動勢為6 V，內(nèi)阻為10 Ω的電源上，如圖甲所示求流過燈泡的電流和燈泡的電阻？
（2） 若將兩個這樣的電燈并聯(lián)后接在這個電源上，如圖乙所示，則通過電流表的電流值和每個燈泡的電阻？
方法點撥：寫出U=E-Ir其中I為通過電源的電流，并作圖找交點.
答案：（1）0.35 A 7.1Ω （2）0.24 A 17.5Ω（提示寫出U=E-2Ir其中2I為通過電源的電流，并作圖找交點）
學生難點：
1.圖像特別是曲線，不會找具體信息；
2.對電阻與電源的U-I圖象的區(qū)別不清楚；
1背景分析
1.1教材
不同版本的教材對這部分內(nèi)容的處理方法有所差異，有的從非靜電力做功的角度引入，也有的直接從電勢升降的角度給出結論.筆者以教科版教材為基礎，借鑒人教版教材的一些思路，以問題為線索，重新調(diào)整了教學順序――先介紹電源的內(nèi)阻，然后通過定量實驗探究得到閉合電路的歐姆定律，最后再分析電動勢的物理意義.
1.2學情
學生在初中已學過部分電路的歐姆定律，普遍認為電源提供的電壓是不變的，也不知道電源有內(nèi)阻，要打破這個思維定勢，僅靠抽象的理論推導是不夠的，應盡可能通過實驗做到“眼見為實”，讓學生真正信服.
2問題設計
問題1如圖1，將小燈泡分別接到兩節(jié)電池和三節(jié)電池的兩端，猜一猜哪種情況更亮？
設計意圖學生們根據(jù)初中所學的電學知識，很容易想到兩節(jié)干電池提供的電壓為3.0 V，而三節(jié)干電池提供的電壓為4.5 V，肯定是接到三節(jié)電池上時燈泡更亮.教師在準備時，左側可用兩節(jié)新電池，右側用三節(jié)舊電池，讓小燈泡接到右側時反而更暗一些，引導學生思考既然是相同的小燈泡，那么問題應該出在電源上，從而順勢引入外電路、內(nèi)電路以及電源內(nèi)阻的概念.這個設計可以激起學生的認知沖突，迅速把學生的注意力吸引到教學內(nèi)容上來.
問題2依次閉合S1、S2、S3，觀察小燈泡L的亮度變化，并闡述原因.
設計意圖在初中時，學生們都認為電源提供的電壓是不變的，所以即便多并聯(lián)幾盞燈泡，也不會影響到L的亮度，但實驗中他們看到的卻是L越來越暗，這是又一次思維上的沖突，此時可以讓學生討論現(xiàn)象背后的原因，由于有問題1的鋪墊，學生們很容易想到從串聯(lián)分壓的角度來解釋L變暗的原因.教師結合問題1，最后做一個歸納：燈泡的亮暗既與電源有關，又與外電路有關，這里面到底滿足什么定量規(guī)律呢？從而順勢引入本節(jié)課的主題――閉合電路的歐姆定律.
問題3外電路以及內(nèi)電路上電勢的降落之和與“可樂電池”正負兩極附近電勢的上升之和有什么關系？
設計意圖在教科版的教材上，焦耳定律放在了本節(jié)內(nèi)容的后面，故暫時還不能用能量守恒定律的方法進行理論推導，只能從電勢升降的角度進行探究.為了使實驗盡可能精確，筆者用了四個電壓傳感器分別測量外電壓U1、內(nèi)電壓U2，正極附近電勢上升的值U3、負極附近電勢上升的值U4.將電鍵閉合后，增大變阻器R，U1增大，U2減小，但是U3和U4基本保持不變，讓學生對比U1+U2和U3+U4，很容易得出U1+U2=U3+U4的結論，接著很自然地就可以引出電動勢E的概念，電動勢即正負兩極附近電勢上升的值之和，即E=U3+U4.為了讓學生能更清楚地認識到閉合電路中電勢的變化情況，還可以用以下兩幅圖加深理解.
最后，假定外電路是純電阻電路，經(jīng)過簡單的理論推導后，即可得到閉合電路的歐姆定律I=ER+r，整個過程非常自然，一點沒有突兀的感覺.
問題4如果外電路出現(xiàn)了短路或者斷路的情況，電路中電勢的升降情況會如何？
設計意圖這兩種特殊情況，如果用理論推導的方式去講解，略顯枯燥，借助于問題4中的思路，則非常好理解.在短路情況下，電勢的升降全部發(fā)生在電源內(nèi)部，而在斷路情況下，外電壓Uab就等于電動勢，這也是我們用電壓表粗測電源電動勢的依據(jù).
問題5請用閉合電路的歐姆定律解釋問題1和問題2中出現(xiàn)的現(xiàn)象.
設計意圖學以致用是師生們共同的追求，在一開始回答問題1和問題2時，學生們多半是連蒙帶猜的，并沒有十足的把握，現(xiàn)在回過頭來重新審視這兩個問題，應該底氣十足了.正是因為電源有內(nèi)阻，導致外電壓并不等于電動勢，教師可在電源兩端并聯(lián)上電壓傳感器，學生就可以非常清楚地看到接上燈泡后，問題1中的U2
問題6我們常說一節(jié)干電池的電壓是1.5 V，這種說法對嗎？
設計意圖通過問題5的分析，學生們非常直觀地看到外電壓一般是小于電動勢的，少掉的那部分是內(nèi)電壓，電動勢應等于內(nèi)外電壓之和，或者等于正負極附近上升的電勢之和.為了進一步加深學生對電動勢E的認識，教師還可以從非靜電力做功的角度作進一步闡述，讓學生知道電動勢E的值等于電源把1C正電荷從它的負極搬運到正極的過程中，非靜電力所做功，即E=W非/q.
1學習物理概念需要重視概念的形成過程
物理概念是物理知識的核心內(nèi)容.著名科學家錢學森曾說過：“學習理科的關鍵是概念清，多練習.”學生的物理概念是否清楚對學好物理至關重要.學習物理概念需要重視物理概念的形成過程.學習物理概念需要知道為什么要引入它，它是如何定義的，定義式是什么，單位是什么，如何測量（或測定），有什么應用等.例如：密度是一個十分重要的物理概念，學習它要重視以下過程：在物理學中為了比較相同體積的不同物質的質量一般不同的特性引入了密度，單位體積的某種物質的質量叫做這種物質的密度，定義式是ρ=m/V，國際單位是kg/m3，常用單位是g/cm3，測密度的方法很多，但基本方法是測質量，測體積，再利用密度公式計算出密度，應用有求密度，求質量，求體積等等.速度、壓強、功率、比熱容、電功率等等都是重要的物理概念，望廣大師生重視其形成過程.
2學習物理規(guī)律需要重視規(guī)律的形成過程
物理規(guī)律是物理知識中的最核心內(nèi)容，多數(shù)是從物理事實的分析中直接概括出來的，學習物理規(guī)律更需要重視物理規(guī)律的形成過程.要知道物理規(guī)律的實驗基礎、基本內(nèi)容、數(shù)學表達式、適用范圍、應用等等.例如：歐姆定律是電學中最重要的規(guī)律之一，學習它，我們要知道歐姆定律的實驗基礎，歐姆定律是研究電流與電壓、電阻的關系，首先要用到控制變量法，電阻一定，研究電流與電壓的關系，電壓一定，研究電流與電阻的關系.電阻一定，可找一定值電阻（R=5 Ω），研究電流與電壓的關系，實際上要看電壓變，電流變不變，若變，如何變.如何改變定值電阻兩端的電壓呢？方法一：可以改變電源的電壓，方法二：可以通過滑動變阻器來改變定值電阻兩端的電壓.通過探究實驗得出電阻一定時，電流與電壓成正比.電壓一定，可找一穩(wěn)壓電源，也可通過滑動變阻器來保持電阻兩端的電壓不變，研究電流與電阻的關系，實際上是看電阻變，電流變不變，若變，怎么變？改變電阻，還要知道它的值，可以逐次更換定值電阻（5 Ω、10 Ω、15 Ω），移動滑動變阻器，保持電阻兩端的電壓（U=3 V）不變，從而測出相應的電流值.分析實驗數(shù)據(jù)得出，電壓一定時，電流與電阻成正比.
歐姆定律的基本內(nèi)容是：通過導體的電流，跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比.數(shù)學表達式為I=U/R，歐姆定律是在金屬導體做實驗的基礎上，總結出來的，一定適用于金屬導體，對于其它的導體是否適用，要用實驗驗證，通過實驗證明，歐姆定律還適用于電解液導電，不適用于氣體導電，可見歐姆定律的適用范圍是適用于金屬導體，電解液導電，不適用于氣體導電.應用有三方面：（1）求電流，（2）求電壓，（3）求電阻.解題時要注意I、U、R三個物理量的對應性、同時性、統(tǒng)一性，即對應于同一導體、同一段電路，同一時刻、同一狀態(tài)，單位要統(tǒng)一于國際單位.
3學生實驗需要重視實驗過程
學習物理要以觀察、實驗為基礎，觀察自然界中的物理現(xiàn)象，進行學生實驗，能夠使學生對物理事實獲得具體的明確認識，這種認識是理解物理概念和規(guī)律的必要的基礎.學生實驗需要重視實驗過程，如要了解每個學生實驗的實驗目的、實驗原理、實驗方法、需要測量的物理量、實驗器材、實驗步驟、實驗記錄、實驗結論、必要的誤差分析等等都應該清楚.
4科學探究需要重視探究過程
科學探究就是讓學生模擬科學家的工作過程，按照一定的科學思維程序探索學習的過程，從中學習科學方法、發(fā)展科學探究所需要的能力、增進對科學探究的理解，體驗探究過程的心理感受.科學探究需要重視探究過程.科學探究的過程是一個創(chuàng)造的過程，而創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)造性思維.因此，探究實質是一個思維的過程，這個思維的過程是模擬科學工作者進行科研的思維程序來進行的，這種思維程序就是學生科學探究的程序步驟.即提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作.
5做物理習題需要重視解題過程
學習物理要求概念清，多練習.可見做物理習題很重要，做題可以幫助我們鞏固所學的知識，檢驗學習效果，錘煉思維的靈活性，全面提高學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生觀察、實驗能力，分析概括能力，運用物理知識解決簡單的實際問題的能力，以及創(chuàng)新精神和實踐能力.物理題型很多，如填空題、選擇題、實驗題、探究題、簡答題、計算題、作圖題、推理題等等.無論是做何種題型的物理習題，都需要重視解題過程.不同的題型，有不同的解題要求，不同的解題方法，不同的解題過程.一般來說，無論是做何種物理習題，都要正確理解題意，正確審題；明確相應的物理過程，物理情景，建立物理模型；運用相應的物理概念、物理規(guī)律，直接得出結果或結論.稍微有點靈活性，有點難度的題目，要分清層次，理清思路，找出聯(lián)系，或進行物理公式變換或公式推導，或運用數(shù)學思想（如列方程、列方程組）求解.最后就是檢查.
6學習物理需要重視有的物理量是過程量
物理學所研究的許多問題，都直接涉及到某一物理現(xiàn)象發(fā)生的整個過程，或者是過程中的某些狀態(tài).因此，相應地就引人了許多關于描述某些物理過程的過程量和用來描述某些特定的物理狀態(tài)的狀態(tài)量.
過程量是描述物質系統(tǒng)狀態(tài)變化過程的物理量，如沖量、路程、功、熱量、速度改變量等都是過程量，它們都與一定的物理過程相對應.一般說來，物質系統(tǒng)從某一個狀態(tài)變化為另一個狀態(tài)，如果經(jīng)歷不同的物理過程，雖然初始狀態(tài)與終了狀態(tài)量可能保持相同，但過程量不一定相同.
邏輯思維（Logicalthinking）是指人們在認識過程中借助于概念、判斷、推理等思維形式能動地反映客觀現(xiàn)實的理性認識過程，又稱理論思維。它是作為對認識著的思維及其結構以及起作用的規(guī)律的分析而產(chǎn)生和發(fā)展起來的。只有經(jīng)過邏輯思維，人們才能達到對具體對象本質規(guī)定的把握，進而認識客觀世界。它是人的認識的高級階段，即理性認識階段。在初中物理教學中培養(yǎng)學生的邏輯思維能力對更高層次的物理學習打下堅實的基礎。那么，在初中物理教學過程中如何培養(yǎng)學生的邏輯思維能力呢？筆者認為可以在課堂物理知識教傳授、解答物理問題、參加物理實驗等幾條途徑來實施。
2.在初中物理教學中培養(yǎng)學生邏輯思維能力的方法
2.1在物理知識授課中培養(yǎng)學生邏輯思維教師在物理概念、原理、公式等授課過程中要著重培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。課堂教學是目前傳授知識的主要方式與方法，課堂也是老師與學生接觸與溝通機會最多的地方，因此，在課堂教學中教師可以更為直接的培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。例如，教師在講解物理公式時所展現(xiàn)的推導過程就是一個培養(yǎng)學生邏輯思維能力的過程。已知歐姆定律U=IR，其中U為電壓，I為電流，R為電阻。下面推導串聯(lián)電路的串聯(lián)公式。
例一：如圖，這是一個最簡單的串聯(lián)電路，我們假設電阻R1和R2的電流和電壓分別為I1、I2和U1、U2，而電路的總電阻為R，總電流為I，總電壓為U。這里有一個條件是不計電源內(nèi)阻?，F(xiàn)在開始推導：由串聯(lián)電路的特點我們可以得到U=U1+U2（1）I=I1+I2（2）由歐姆定律可以得到U=IR，U1=I1R1，U2=I2R2，將這三個式子帶入（1）試可以得到IR=I1R1+I2R2（3）由（2）和（3）式可以得到R=R1+R2最后我們得出一個結論：串聯(lián)電阻的總電阻等于串聯(lián)電路中各電阻之和。這就是串聯(lián)電路的物理規(guī)律。在推導串聯(lián)電路的物理規(guī)律的過程中，我們先給出推導的先決條件，即物理環(huán)境；然后，根據(jù)我們已學到的物理知識（歐姆定律），將推導所需要的公式一一列出；最后，根據(jù)所列出的公式的內(nèi)部聯(lián)系，推導出結論。這個過程雖然簡單，但我們不難想象，當教師在講臺之上為學生們展示這個推導過程時，學生必須緊跟教師的思維步伐，即學習教師的邏輯思維線路，切忌沒有根據(jù)的憑空推導。試想，如果學生能夠獨立完成這一推導過程，那么學生也就鍛煉了邏輯思維能力。2.2在解答物理問題時培養(yǎng)學生的邏輯思維能力在所有的初中物理問題中，力學題目的解答最能夠培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。解答力學題目，注重思維過程，必須對整個物理過程有清楚的認識。將力學題目的解答過程分為四個步驟：獲取信息，思維啟動，思維邏輯，思維深化。當學生思維啟動后，就需將物理過程向物體的狀態(tài)轉化。在力學范疇內(nèi)物體的運動狀態(tài)有平衡狀態(tài)（靜止、勻速直線運動、勻速轉動）和非平衡狀態(tài)。物體處于何種狀態(tài)由所受的合力和合力矩決定。學生必須對物理過程和物體所處狀態(tài)有清楚的了解，減少了解題的盲目性。下面將舉一個力學類題目的例子來說明邏輯思維的在解此類題目的重要性。
