欧姆定律及其运用汇总十篇

时间:2023-07-25 16:51:44

欧姆定律及其运用

欧姆定律及其运用篇(1)

中图分类号:G633.7 文献标志码:A 文章编号:1008-3561(2015)09-0056-01

一、在实验探究中让学生学习欧姆定律

欧姆定律是电学重要内容之一,也是中考重点考查内容,所以能否教好欧姆定律关系到之后对中考的重点知识复习,更有可能影响学生对于物理学的热情。在实验探究的过程之中以学生为主,教师起引导作用,让学生通过观察电压表、电流表、滑动变阻器的微量变化发现问题、提出问题,他们对于自己发现的问题会比老师直接教导的印象深刻,从而达到了教学目的。

二、在欧姆定律的学习中最经常遇到的问题

在实际的教学之中,教师要把电路的认识与画电路图、连接电路作为主要的教学任务,开阔学生的思维,加强对电路的认识。物理是一门比较枯燥的课程,只有激发学生的热情,才能更好地完成授课。电流、电压、电阻的概念及单位,电流表、电压表、滑动变阻器的使用,是最基础的概念。电流表测量电流、电压表测量电压、变阻器调节电路中的电流,这部分则比较重要,需要重点讲解。电流、电压、电阻的概念是基本的电学测量仪器,明确这些仪器的使用与操作,是非常重要的,关系到后期实验的正确性与对知识的理解。以上基础知识的理解与运用又是进一步学习欧姆定律的基础。

三、欧姆定律的主要内容是电流、电压、电阻的关系

这部分知识是在实验的基础上概括、归纳出了电路中电压、电流、电阻三者相互关联的关系。教师在实验中要让学生理解电流随电压和电阻的变化而变化,对于多个变量问题的研究是采用固定一个量不变,研究其余两个量的变化的处理方法,从而让学生学会物理学中常用这种方法。欧姆定律在初中只讲部分电路的欧姆定律,是电学中的基本定律,是进一步学习电学知识分析和进行电路计算的基础,是初中电学的重点知识。

欧姆定律是初中物理学电学的重点、也是难点,想要研究欧姆定律必须要建立电流、电压、电阻的关系,并在实验的基础上得出欧姆定律,做好演示实验,归纳、分析、概括实验结果,使学生正确理解欧姆定律的基础。所以,使用电流表、电压表、滑动变阻器是这部分知识中的重点实验的基础。

电流、电压、电阻的概念是学生学习的难点,由于初中学生水平有限,对电流、电压的概念要求较低,并没有下准确的定义。因此,电阻的概念就成了学生理解的难点。教师要多举例子帮助学生理解电阻是导体本身的属性,决定于导体的材料、长度、横截面和温度,它用两端的电压和通过的电流的比值来表示是为了测量的方便,与外加电压、电流无关。同时,教师一定要纠正一些学生经常出现的电阻随电压、电流的变化而变化的错误概念,也就是对欧姆定律的错误理解。欧姆定律在学生头脑的建立过程是十分重要的,认真做好演示实验,用实验来探索一个量随两个量变化的定量关系是第一次。首先要向学生交代清楚实验的研究方法,本实验彩用控制变量法来研究,即“固定电阻不变,研究电流跟电压的关系;固定电压不变,研究电流跟电阻的关系”。在连接如图(图略)所示的实验电路时,要将具体接法演示给学生看。可以先从电源正极开始,按电流方向依次为电池、开关S、滑动变阻器R′、定值电阻R、电流表串联起来组成一个闭合回路,最后将电压表并联在定值电阻R两端。同时提醒学生注意电流必须从电流表和电压表的正接线柱流进电表,负接线柱流出电表及量程选择,电流表与R串联,其示数等于通过R的电流。电压表与R并联其数等于R两端的电压。

运用欧姆定律可以推导串联电路中的总电阻跟各串联电阻之间的关系及电压分配跟导体电阻的关系,具体推导如下:

在串联电路中:I=I1=I2;U=U1+U2;由欧姆定律公式I=U/R,可得U=IR;U1=I1R1;U2=I2R2将这些式子代入上式得:IR=I1R1+I2R2即R=R1+R2;也就是说串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和。

在串联电路中:I=I1=I2;由欧姆定律公式I=U/R,可得:I1=U1/R1;I2=U2/R2;将这些式子代入上式得:U1/R2=U2/R2 变换一下形式得:U1/U2=R1/R2;即串联电路中,电压分配跟导体电阻成正比。

四、结束语

通过对物理教学内容的分析、思维方法、能力训练的具体研究,对教学内容进行归纳总结,可以使初中物理教师掌握欧姆定律的基本理论方法,更好地驾驶物理教材,提高物理教学质量,把重点真正落实在教学过程中,帮助学生提高实验操作能力、归纳概括能力、演绎推理能力、逻辑推理能力、抽象思维能力及灵活运用知识解决问题的能力,让学生学会控制变量法研究多个变量的问题,学会用等效法分析复杂电路。因此,教师要注重培养学生实事求是的科学态度,从而有效培养学生的物理素质。

欧姆定律及其运用篇(2)

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】

欧姆定律及其运用篇(3)

一、教材分析

《欧姆定律》的内容,在初中阶段已经学过,高中阶段《物理》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《欧姆定律》教学的教学目的和教学要求。教学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。

《欧姆定律》的内容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了基础。《欧姆定律》实验中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,《欧姆定律》是后续课程的知识准备阶段。

通过《欧姆定律》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。《欧姆定律》内容的重点是进行演示实验和对实验数据进行分析。这是教学的核心,是教学成败的关键,是实现教学目标的基础。《欧姆定律》教学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

《欧姆定律》教学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《欧姆定律》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了承上启下作用。

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。这样既巩固了他们的实验知识,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学生上台协助,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,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高潮,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,可提问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高潮,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,进一步提出欧姆定律,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,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。要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。这样学生就不易将二者混淆。

5.所编反馈练习题应重点放在概念辨析和方法训练上,不能把套公式计算作为重点。

6.注意调控课堂节奏,避免单调枯燥。

欧姆定律及其运用篇(4)

闭合电路欧姆定律是电路中的一条重要规律,对于思维能力尚不是很完善的高中生来说,还是具有一定的难度。“知识不是被动接受的,而是认知主体积极建构的”,因此在教学过程中教师应积极的换位思考,针对学生的能力水平来尝试多种教学方式方法,

使学生切实掌握相关知识。此知识点之所以成为难点的重要原因和问题主要为:概念抽象,理解困难;传统教学方法单一;知识点容易混淆;应试教育,不能活学活用。所以,对以上问题提出一些突破教学难点的思路和方法,以供参考。

一、激发兴趣,打破抽象

在本章的教学内容中,对这一定律的概念和相关知识较为抽象,偏重理论的数学分析和推理,并且缺少直观的实验,使学生学习和理解起来存在着很大的难度。只是一贯地依靠教师的讲解难以达到良好的效果,反而有可能会适得其反,使学生感到枯燥乏味。因此,教师首先应该通过巧妙有效地向学生导入学习内容,最大限度地提高学生对新知识的好奇心和学习动机,俗话说得好:“兴趣是最好的老师”,营造一个可以使学生提出问题的学习情景。

通过简单实验和提出问题,来激发学生的学习热情和学习兴趣,

为下面对此难点的讲解分析做了良好的开头。使学生能主动地进行实验研究,在探索中产生学习兴趣,了解物理研究方法,增强综合实践能力。

二、分组实验,总结结论

在传统的教学中,常规的是先在之前所学知识的基础上推理出闭合电路欧姆定律的公式,再以此对其进行分析,得出变化规律。在此,应大胆地打破这种常规,这种方法只是简单的数学演绎推理,无法让学生感知认识到物理的规律变化。所以,接下来就要以更为具体、多样的实验,探索其中的规律。让学生分组实验,每组进行多种不同的实验进行对比,然后组员之间进行自由讨论,

再通过组员代表进行发言,最后通过教师的总结得出结论。在这样的通过分组实验、自主探索、合作交流、总结规律和解决问题的方法中,不但可以使学生深刻理解闭合电路欧姆定律的知识规

律,而且能提高学生的主动性,培养学生敢于探索、团结协作的精神,达到事半功倍的效果。

三、深入解析,避免混淆

通过以上的实验学习,学生基本掌握了闭合电路欧姆定律的基本知识,由于在学习闭合回路欧姆定律之前,学生已经学习过欧姆定律,这使得学生很容易产生概念混淆。所以,接下来教师应该对此知识点进行深入的分析,为学生讲解电动势、外电压、内电压、外电阻等概念,且其核心内容是了解闭合电路与部分电路的不同,教师可以通过实验让学生实际的理解闭合电路以及分电路、

内电路、外电路等等相关知识。这些内容较为复杂,学生容易混淆,在有了前面一系列实验的基础上,再进行这些知识的讲解,学生可以更好地理解,避免了知识点的混淆。

四、领悟思想,学以致用

通过实验提出问题进行导入,进而通过学生主动积极实验、观察、交流和讨论分析,加以教师的归纳总结,对于闭合电路欧姆定律的知识学生基本已经掌握,对课程的难点、重点也得到了直观的分析和解答。在此之后教师应该及时地对学生进行知识的扩展,结合到生活中,在课后作业中尽可能联系到实际生活环境,家庭中常见电路现象,使学生更深入地理解并掌握相关知识,领悟物理的思想方法和认识规律的本质,将所学知识运用到实际生活之中,达到活学活用、学以致用的效果。不仅及时巩固知识、查漏补缺,同时引导学生主动学习,从而保证了学生的学习速度和学习质量。

随着科技的发展,教学方式也在随其变化。物理教学过程中不能只是一味地“灌输式”的应试教育,应该让学生主动起来,把课堂归还给学生,在学习活动中提高学生的自主学习能力、创新意识,在学生遇到问题时教师应该对学生进行点拨、启发和激励,这样自然而然的突破教学中的难点、重点,找到解决问题有效的方法。尽管教学有一定的方法,但“教无定法”,怎么教学,怎么上课,也视学习环境和学生情况而定,更在于教师本人的长处和短处。所以,在教师教学过程中应该因地制宜,因材施教,通过不断地优化教学方法,充分发挥学生学习的主体作用及教师的主导作用。

欧姆定律及其运用篇(5)

良好的开端是成功的一半,引入作为一堂课的开始,是课堂教学环节中必不可少且至关重要的部分.这一环节设计的优劣直接影响到一节课的深入程度、学生进入学习的状态、学生对本节课授课知识的兴趣多少等.对于初中学生,注意力本就不容易集中,那么一个好的引入就是引起学生的学习兴趣和带领学生积极思考并真正进入课堂的关键.欧姆定律的教学一直以来都是一个难点,若仅仅是公式,学生在刚学的时候很容易记住,但是对于欧姆定律的来源以及探究的过程总是模糊的,就算教师在课堂上有过演示实验,在部分学生看来都只是因为教材是这样安排的.但其实不然,这个探究实验正是欧姆定律得出的关键.可是学生理解不到位,可能是教学哪一步不够确切.比如其中一个设计点就是引入这个探究实验,在引入时创设情境,让学生能够回到当时欧姆在探究时的过程以及条件中,结合当时的条件可能做到的以及达到的情况,这样的引入或许会让学生感同身受,从而产生更加强烈的探究欲望,达到较好的教学效果.

1、 初中物理课堂引入

课堂引入是教学过程中最重要的环节之一,教学引入恰当,可以起到事半功倍的效果;作为课堂教学的第一步,是紧扣学生心弦,激发学生兴趣最关键的一步.一方面,课堂引入具有先行组织者的作用,美国着名心理学家奥苏贝尔从学习心理学的角度分析,“当人们在接触一个完全不熟悉的知识领域时,从已知的包摄性较广的整体知识中掌握分化的部分,比从已知的分化部分中掌握整体知识难度要低些.”比如在讲解“静摩擦力”这一节课时,由于前面学生已经掌握了摩擦力的相关知识,就可以将摩擦力作为先行组织者,将其作为上位概念,再将静摩擦力直接提出,并联系其与摩擦力之间的关系,学生很容易就理解了静摩擦力的概念.另一方面,课堂引入容易吸引学生的兴趣,集中学生的注意力,初中学生的注意力本就不容易集中,在刚上课的几分钟,学生可能还处在下课所经历事情的愉悦之中,这个时候就需要教师找到一种吸引他们注意力的方法.注意力是保证学生上课的首要条件,而兴趣又是影响学生注意力的关键,爱因斯坦也曾经说过,“兴趣是最好的老师,它可以激发人的创造性、好奇心、求知欲.”所以,教师在教学引入环节中能否调动学生的学习兴趣更为关键.

在初中物理课堂中教师常用的几种引入方法:

(1)实验引入法,物理作为一门实验科学,实验在教学中起着举足轻重的作用,在引入时采用实验的方式是中学物理教师常用的,运用一些有趣的小实验,可以快速把学生吸引到课堂中来,教师既可以采用演示实验的方法,也可以让学生参与实验过程.

(2)直观导入法,直观导入可以是视频、图片、实物等,某些物理现象不一定是发生在学生周围,那就可以通过图片或录像的方式为学生展现物理现象或物理情境,这样就显得更加直观,易激发学生的求知欲.

(3)讨论引入法,一般就是选取日常生活中的某一事例,对学生进行提问或者大家一起来辩论,在这个过程中不仅导入了本堂课所要学习的知识材料,同时也让学生积极地参与了这个过程,关键是借助生活中鲜明的例子学生更容易理解,更容易将注意力集中到课堂教学中来.

(4)问题激疑法,设置疑问是教师的一种有目的、有方向的思维导向.古人云:“不愤不启,不悱不发”,教师在教学过程中要善于提出问题,有意激疑启思,活跃思维,引导学生思考,在解决问题的过程中锻炼学生各方面的能力,激发学生的求知欲,促进学生积极地学习.

(5)复习引入法,这是最便捷的引入方法,往往是在与新课联系较为密切的时候使用,起着承上启下的作用,不仅有利于学生对前面知识的巩固,更能为新知识的学习做好铺垫.例如在做液体压强的复习题时,引出浮力的知识,浮力其实就是物体在液体中受到上下的压力差而产生的,学生联系前面知识能够快速地理解浮力产生的原因而不会感觉到陌生.

(6)故事引入法,一般的故事引入都是直接引用物理学家们的故事,用榜样的力量去感染学生,唤起他们的探索热情,通过了解前辈们的物理思想、实验方法和探索精神,能够激发学生的兴趣,提高课堂教学的效果,提升学生素养[2].比如在讲解牛顿第一定律时,先给学生介绍牛顿这个人的一生,学生会由于对牛顿这个人的崇拜而愿意对其所提出的相关知识进行了解.

(7)游戏引入法,在正式上课前让学生动手做一些简单的小游戏,从而引入新课,利用游戏结果激发学生的学习兴趣.比如在讲解摩擦力这一内容的时候,可以让学生进行拔河比赛,绳子是经过教师处理过的,所以一定会产生输赢,学生心有不甘,因此就可能产生对答案的探索欲望,激发他们的学习兴趣.

2 、欧姆定律教学引入文献分析

欧姆定律是整个初中电学的重难点之一,教师在设计的时候往往需要考虑接收者的认知情况以及他们的阶段性特点等等,首当其冲考虑的便是引入部分.以下是大部分教师在欧姆定律教学设计中常用的几种引入方式.

(1)复习引入

学生在接触欧姆定律之前已经掌握了电流、电压、电阻3个物理概念,有的教师则是充分的利用学生已经有的旧知识,引导学生探讨电流、电压、电阻之间存在的关系,自然而然的导入本节课的课题.

(2)实际问题引入

在物理教学中,教师不只是让学生掌握教材知识,更重要的是引导他们运用物理知识来解决实际问题,学生只有把书本中的知识运用到生活中,才能适应社会发展的需要.有的教师会由生活当中电流受电压、电阻变化的电路来进行提问(比如收音机的音量大小是由什么来进行控制的),然后引发学生进行思考.

(3)创设情境,导入新课

初中的学生最希望得到教师的认可,对于教师提出的问题一定会争先抢答,有的教师就会抓住学生的这一特点,设置与本节课相关的问题让学生来抢答.设置如下两个问题:实验中当电压一定的时候,电流随电阻的变化情况;当电阻一定的时候,电流随电压的变化情况.根据学生的回答情况,教师进一步提出,电流、电压、电阻之间是否存在某一数值关系,教师逐步引导学生进行猜想,进而探究三者的关系得出欧姆定律.

(4)通过实验引入主题

实验的创设是根据电流在电路中会受到哪些因素的影响而发生变化,有的教师会根据学生已经掌握的知识事先设计电路图,然后改变其中的电阻看电路中电流的变化情况,实验现象与学生前面所了解的不一致,通过继续进行实验对比解释才知道电流在电路中同时还会受到电压的影响,接下来就顺理成章地引入对电流与电压、电流与电阻关系的判断.

(5)由物理学史引入

新课标中三维目标中的情感态度与价值观明确规定,要求学生掌握物理学史,学习前人的科学态度与精神.有的教师会通过介绍欧姆这个人,让学生对其有一定的了解,再提出欧姆的杰出贡献---欧姆定律.

3、 总结

通过对欧姆定律教学设计的相关文献进行分析发现,在大部分文献中采用的都是惯用的物理引入法,而其中占比最大的就是实验引入法,由于在前面学生已经学习过电流、电阻、电压等,教师在这里就可以鼓励学生进行三者之间关系的探究实验.电压和电阻的影响因素,前面的定义已经说得比较清楚了,因此,现在最为疑惑的就是电流的影响因素,然后运用控制变量法分别探究电流与电压以及电流与电阻之间的关系,从而得出欧姆定律的表达式.这种方式学生比较容易接受,同时也会感兴趣.通过这个过程学生不仅能够学到物理知识,还能在这个过程中经历实验探究的步骤,从而加强实验探究的意识,与初中物理课程所倡导的培养学生的科学探究能力是符合的,因此,实验探究法引入欧姆定律总是作为欧姆定律教学引入的首选.

初中物理课程标准中明确指出要注重对学生情感态度与价值观的培养,但是情感态度与价值观的培养不是通过一节课就能够体现出来的,需要教师不断地进行潜移默化的影响,而在物理学里面最好的方式在笔者看来就是物理学史的渗入.物理学史具有问题情境性、目标指向性、运用灵活性等特点,物理学家们的物理思想、实验方法和探索精神等不仅能激发学生的学习兴趣、启发学生,还能够提高课堂的教学效果并且提升学生的素养[1].但是通过对文献的分析笔者发现在已有的教学设计当中,很多教师就是对欧姆的一生进行简要的介绍之后就直接提出本堂课我们要做的就是对欧姆的实验进行验证,学生或许会深刻地记住欧姆这个人,这样的引入也对学生的情感态度与价值观有所渗透,但是,学生的主动性就没有那么的明显,笔者曾经也用过这样的方式进行引入,得到的结果没有显着的不同,因此,笔者又设计了另外一种方式的物理学史引入.

由于学生前面已经学习了电流的知识,教师可以提问学生:(1)电流产生的原因是什么?(2)前面已经学习了电流,对于电流是否存在和其大小我们可以用什么来进行测量?电压是形成电流的原因,初二上学期就已经学过热量之间的传递,有温度差的两个热源之间是可以直接进行热量的传递,欧姆认为电流也应该具有和热传递相似的性质,既然热是受到温度差的驱动,那电流也应该受到某种驱动力而且应该是正比的关系,现在我们知道这个驱动力其实就是电压;对于电流的测量学生知道用电流表,接下来教师就可以对欧姆定律的发现历程进行介绍.当电流被发现后的很长一段时间电流表才出现,在电流表出现之前,能够检测电流的是一种叫检流计(原理就是电流的磁效应)的仪器,现在又一个问题了,只有检流计也没有办法去得知电流的大小.欧姆这个人最明显的特征就是善于思考,“既然检流计可以测量电流是否存在,在此基础上继续研究是否可以得到电流大小.”前人已经发明了静电计可用来测静电力(这是我们后面即将学到的)——库仑定律(静电力与距离的平方成反比),他就根据检流计的原理以及测静电力的扭秤相结合,制成了电流扭力秤,结构很简单,就是一个小磁针和一根直导线,当直导线通上电流之后,电流产生的磁场就会影响小磁针转过一定的夹角,并且发现扭转角度与电流强度成正比,通过角度还可以得出电流的大小.那么如果现在学生就有这样一个电流扭力秤,除了用它可以得出电流的大小,那还可以对其充分利用,进行实验的改造,在我们已有知识的基础上.有的学生肯定会想到电阻的大小与金属材料的关系,改变金属材料看所得电流的变化,这样又解决了电流与电阻之间的关系[3].这是在解决问题的过程中发现了电流、电压、电阻之间的关系,爱因斯坦曾经说过“提出一个问题往往比解决一个问题更加重要,提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看待问题,却需要创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步.”欧姆就是在不断发现问题的过程中得出了欧姆定律,这整个教学过程看上去没有物理知识,很多教师可能会觉得浪费时间再加上还有的是学生还没有学过的知识,其实不然,学生的接受能力远远比我们想象的要多,这样的介绍让学生明白欧姆定律其实就是一个电流的探究过程,其实是在这个过程中不断地创新思考,不断地提出新的问题,最后得出三者之间的关系I=UR.为了加强学生的理解,笔者建议这个引入过程可以将PPT、教师的描述、板书结合起来使用,效果可能会更好.

参考文献

欧姆定律及其运用篇(6)

罗姆人是一支来自印度西北部的游牧民族,“罗姆人”是他们对自己的称呼,他们还被称为茨冈人、波西米亚人、弗拉明戈人,而世人最熟悉的是“吉普赛人”(罗姆人视此称呼为蔑称)。自15世纪大规模迁入欧洲后,罗姆人分散在欧洲各地,一直与欧洲有着非常深的“宿怨”,被称为“活在欧洲境内却游离于社会之外”的人群。据史料记载,16世纪欧洲中部和东部处处充斥着对罗姆人的厌恶和歧视,当时的德国和瑞士已经从开始的怀疑发展到后来完全拒绝接受罗姆人。罗姆人平均教育水平极低,大多无固定职业,生活低下,经常被当做奴隶,甚至不得不靠、偷窃为生。第二次世界大战时,纳粹分子屠杀了超过一百万的罗姆人;受到迫害的犹太人获得了巨额战争赔款,而罗姆人则几乎没有获得任何赔款。

今年7月中旬,法国发生了多起警方与罗姆人之间的冲突,事件的导火索是警方在执行任务时击毙了一名故意撞翻路障并撞伤警官的22岁的罗姆人,紧接着在东南部的格勒诺布尔和圣艾尼昂等城市发生了多起由罗姆人组织策划的暴动,几十名罗姆人手持斧头围攻了警察局,焚烧了多辆汽车和多家商铺。

8月初,法国总统萨科齐召开紧急会议,以打击犯罪和维护社会秩序的名义,命令在三个月内取缔半数罗姆人的非法聚集地,撤销部分已取得法国国籍的罗姆人的国籍,“系统”清理并驱逐非法居留在法国、拥有犯罪记录的罗姆人。8月底,法国驱逐了近1000名罗姆人。大多数罗姆人被迫返回他们的老家罗马尼亚和保加利亚。法国政府对“自愿”离境的罗姆人将发放大人每人300欧元、小孩100欧元的资助,今年“自愿”离境的罗姆人数估计已达8300人。法国政府还对所有离境的罗姆人采取指纹鉴定措施,以防止他们再次进入法国。

欧盟拟采取法律行动

驱逐罗姆人绝非偶然。自从罗马尼亚和保加利亚于加入欧盟后,生活在这两个国家的罗姆人便开始大量流入法、德等富裕的欧盟成员国。早在2007年,意大利曾以打击犯罪为由,通过了对有犯罪记录的罗姆移民驱逐出境的紧急立法,有上千名罗姆人被驱逐出意大利。瑞典、丹麦、奥地利也实施过类似集体驱逐罗姆人的行动。2010年4月,德国内政部长梅齐埃与他的科索沃同行巴亚姆在柏林签署了一份“科索沃难民返乡”协议,商定将遣返塞尔维亚前科索沃省共1.4万名难民,其中包括1万名罗姆人。德国政府打算每年驱逐大约2500名罗姆人回科索沃。所以,法国的这次驱逐行动只不过是冰山一角。

法国的做法引起了国际社会的关注。欧洲媒体称法国的作法“令人回忆起盖世太保”,让欧洲“倒退了50年”。《纽约时报》也认为,法国正在背叛法律面前“人人平等”的原则。

8月24日,欧洲委员会的独立人权机构――反种族主义和不宽容委员会(ECRI)呼吁法国政府要注意国内民众出现的种族歧视和排外情绪,并对罗姆人在法国的境遇表示深切关注,希望法国政府能尊重欧盟人员的自由往来和自由定居的权利。9月8日召开的欧洲议会通过了一项特别决议,指责萨科齐的“反罗姆人运动”的做法是种族主义的表现,要求法国政府停止驱逐行动。否则会使作为欧洲政治核心领导国的身份蒙羞。9月14日,欧盟委员会负责司法事务的委员雷丁称:“公民仅因属于某个特定少数民族而被驱逐出欧盟的成员国,这种做法令我震惊。我想这是所有欧洲人在二战后都不愿再看到的。”舆论将法国驱逐罗姆人与流放犹太人相提并论。9月29日,欧盟委员会决定对法国驱逐罗姆人事件采取法律行动。法国将可能面临高额罚金的处罚,或者被到欧洲人权法院。还有一些人权机构,例如联合国消除种族歧视委员会(CERD)也认为法国的做法涉嫌种族歧视,违反国际法的义务,应当承担相应的国际责任。

虽然各界对法国的做法普遍采取了批评的态度,法国却一意孤行,态度十分强硬。萨科奇的幕僚。时任法国移民部长埃里克・贝松解释说:“驱逐行动的目的是打击非法移民和犯罪,没有针对某一个特定种族,也没有实施集体驱逐,他们中的大部分人是自愿遣返的。法国没有违反欧盟法律,包括公民的自由往来原则。”但是,一份被泄露的由法国内政部长签署的备忘录则指示各级部门官员要在三个月内系统拆除300个非法聚集地,罗姆人的宿营地为优先考虑的对象。虽然政府在极力澄清驱逐行动与罗姆人无关,但这份文件还是透露了法国的意图明显针对的是罗姆人。

法国对罗姆人的驱逐引发了两个方面的思考:法国是否能以打击本国非法移民为名违反欧盟公民的自由往来(Freedom of Movement)原则?驱逐行动是否构成针对罗姆人的种族歧视?

驱逐行动违反自由往来原则

欧盟公民的自由往来原则是欧盟的四大原则(货物、资本、服务、人员)之一,指的是欧盟公民可以到任何成员国暂时或永久地居住、工作、学习、生活或退休的权利。这使得欧盟内部行政职能和各成员国人员身份的承认程序大大简化,意在使欧盟公民自由进入其他成员国而不受任何限制或歧视。欧盟成员国于1958年签订的《罗马条约》第四十五条和欧洲议会与欧盟理事会第2004/38/EC指令中都规定了欧盟人员的自由往来原则。欧盟法律还规定:欧盟国家公民有权持有合法的护照或身份证件进入任何其他欧盟成员国而无需签证,并最长可合法居留3个月。随着2005年欧洲议会批准罗马尼亚和保加利亚于2007年1月1日正式加入欧盟,这两个国家已成为欧盟家族中的一员,那里的居民当然享有欧盟法律所规定的一切权利,其中包括公民的自由往来。

法国驱逐的正是从已成为欧盟成员国的罗马尼亚和保加利亚迁入法国的罗姆人,按照欧盟公民的自由往来原则,这些罗姆人作为欧盟的公民,可以到任何其他成员国合法地定居、工作、生活。问题在于,欧盟法规定了合法居留的最长期限为3个月,也就是说,3个月以后的居留政策由各成员国自行决定。根据法国移民法的规定,如果欧盟公民在法国居留满3个月以后,他们要想合法长期居留法国。必须申请办理欧盟公民居留证。申请过程需要提交有关就业、住宿、身份证明和其它社会保险费用等情况的证明。也就是说,对于想要长期定居法国的罗姆人来说,如果超过3个月未办理欧盟公民居留证,在法律上可被认定为非法移民,法国政府根据本国的法律进行驱逐是合法的。

虽然驱逐罗姆人在法国的法律框架下是合法的,法国根据本国法律自行决定本国事务,是行使的表现,本无可厚非;但与此同时,法国又是欧盟成员国之一,欧盟体制的强化使得本国受到一定的限制,欧盟法律保护公

民的自由往来权利,法国不应当违反欧盟的法律原则。而且罗姆人本来就是文明社会法律制度的受害者,不管是欧盟各机构,还是联合国都已经意识到应当给予罗姆人更多的人权保障,法国作为欧盟大国更应当首先承担起责任。事实上,公民的自由往来权利与人们的生活、工作息息相关,已经成为人权中最重要的一部分,同样需要国内法加以保障。随着欧盟一体化的进程逐渐扩大,整个欧洲将会迎来无国界的时代,鉴于罗姆人分布的广泛性、流动性,法国单方面驱逐罗姆人并不能根本解决问题。

在欧洲理事会的支持下,欧盟成员国于1950年缔结的《欧洲人权公约》(以下简称《公约》)是为保障欧洲人权与基本自由的国际条约。欧洲人权法院是根据《公约》第19条的规定成立运作的常设机构。《公约》第13条规定,当公约中规定的权利受到侵害时,若无法获得国内法院之有效救济,公民可以就此对该国提起独立的诉讼。这就意味着,当公民感觉权利受到缔约国的侵害时,皆可向人权法院提讼。在《公约》第十一号议定书正式施行以后,废除了个人向欧洲人权法院必须先向欧洲人权委员会申请的规定,允许个人可以直接向该法院提出诉讼。且所有的缔约国皆同意该法院对个人提起的诉讼具有管辖权。

《公约》第4号议定书第4条明确规定,禁止集体驱逐外国人。根据法院相关的判例解释,集体驱逐是指在未经合理、客观审查的基础上,针对某一群体的外国人采取的使之离开本国领土的方式或措施。法院对“集体”一词采取更为严格的标准,即政府对同一群体的每一个外国人所做出的类似驱逐决定并不能构成集体驱逐。这意味着,对同一群体的外国人进行的集体驱逐不仅要在总体上达到一定数量。也要在每一次驱逐的范围上达到一定规模。

2002年在欧洲人权法院审理的著名判例Conka v. Belgium案中,原告Conka是从捷克斯洛伐克逃到比利时的罗姆难民,当比利时法院对行为人的避难申请还尚未决定时,警方却提前把他送往布鲁塞尔机场附近的一个拘留中心,然后他被告知驱逐。这一次和他有相同遭遇的还有另外70名罗姆难民。第二年,比利时政府又以相同的手段驱逐了800多名罗姆难民。Conka通过欧洲罗姆人权中心(ERRC)的帮助,向欧洲人权法院比利时政府的驱逐违反了公约第4号议定书第4条的规定。结果法院认为比利时政府构成对罗姆难民的集体驱逐,最终每一名罗姆难民获得了1万欧元的损害赔偿。法国这次的驱逐行动在数量和规模上远远超过当年比利时集体驱逐的标准。由此可以推断,案件一旦被到欧洲人权法院,法国政府很可能面临败诉的风险。

应给予更多人权保障

法国驱逐罗姆人事件发生后,部分法国民众却对此表示理解和支持。一项数据表明,超过半数的民众表示赞成,认为政府的决策有助于解决社会治安问题。民众的这种情绪也影响到政府对外国人的移民政策。这是一个很危险的讯号:法国上至政府,下至百姓已经对罗姆人流露出敌视的民族主义情绪。一些管理移民事务的法国官员对于申请移民的“有色人种”采用更严格的审查方式,他们甚至通过举止和穿着等主观标准来拒绝申请者的申请。罗姆人的穿着、举止比较特殊,能一眼准确识别出哪一个是罗姆人。

欧姆定律及其运用篇(7)

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.

欧姆定律及其运用篇(8)

1.引言

在多年的《电工电子学》教学中,学时无论是56课时还是72课时,在学生学习正弦交流电路分析这部分内容时,都是老师教得很辛苦,学生学得很糟糕,无法有效地掌握其核心内容,应用更无从说起。因此,我建立了正弦交流电路的相量模型,将此前学的直流电路中的相关定律、定理、分析方法直接加以运用,大大地降低了正弦交流电路学习的难度。

2.R、L、C三元件的相量模型

2.1电阻元件R

设电流的正弦量为i=Isin(ωt+?),则其相量为I=∠?,根据电阻欧姆定律u=iR,得到u=IRsin(ωt+?),由此得出相量欧姆定律=R。因电阻不改变相位,所以在电阻中电压与电流同相位,故在其相量模型中,电阻的阻抗仍为电阻Z=R。(如图1)

2.2电感元件L

根据电感的伏安关系u=Ldi/dt,求得u=IωLsin(ωt+?+90°)V,则其相量欧姆定律=jωL。在此电感改变了相位,电压超前电流相位90度,在相量模型中Z=jωL。(如图2)

2.3电容元件C

电流同上,根据电容的伏安关系i=Cdu/dt,求得电压u=Isin(ωt+?-90°),则其相量欧姆定律=(-j)。同理,电容改变了相位,电压滞后电流90度,则在相量模型中令Z=-j。(如图3)

3.电路分析的主要方法

以一题为例。如图4,令=220∠0°,=227∠0°,Z=(0.1+j0.5)Ω,Z=(0.1+j0.5)Ω,Z=(5+j5)Ω。求电流。

3.1支路电流法

应用基尔霍夫定律列出下列相量方程:

+-=0

Z+Z=

Z+Z=

将已知参数代入,求得=31.3∠-46.1°A。

3.2结点电压法

设A,B两点间电压为,如图5所示。则运用结点电压公式得到:

=(/Z+/Z)/(1/Z+1/Z+1/Z)代入参数,求得=221∠-1.1°V。应用电路欧姆定律,求得=/Z=31.3∠-46.1°A。

3.3戴维宁定理

3.3.1断开待求变量所在支路,如图6,先求开路电压

=(-)/(Z+Z)×Z+=228.85∠0°V

3.3.2求等效内阻Z

如图7,求等效内阻,令网络内所有电源值为零,电压源处去电源且短路,电流源处去电源且开路。由图可见:Z=Z×Z/(Z+Z)=0.05+j0.25(Ω)。

3.3.3求

如图8,电压源接入待求变量所在支路,求得=/(Z+Z)=31.3∠-46.1°A

4.结语

尽管在直流电路分析中,有叠加定理、电源互换、诺顿定理的运用,但在教学中建立了正弦交流电路的相量模型后,通过上述三种主要方法的学习和运用,在有限的课堂学习中,学生很快地掌握了各种电路分析方法的要点,并快速地加以运用,收到了很好的教学效果,解决了这部分学习难的问题。

欧姆定律及其运用篇(9)

二、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。

三、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常量的实验,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。

四、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。

五、动量守恒定律。历史上,牛顿第二定律是以F=dP/dt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。

欧姆定律及其运用篇(10)

静电场是电荷周围存在的一种特殊形式的物质,电荷之间的相互作用是通过电场实现的。对电场的任何一点来说,放在这点的电荷所受的电场力跟它的电荷的比值,总是一个常量,可以用来表示电厂的强弱叫做这一点的电场强度。电场强度是矢量,它的方向规定为正电荷所受电场力方向。除了用电场强度来描述电场的强弱及方向外,电场线也用来形象表示电场强弱及方向。电场线是在电场中画出的一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线,并且使曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致;电场强度越大的地方,电场线越密,电场强度越小的地方,电场线越疏,沿着电场线的方向是电势降落的方向。

在复杂电路的某一段电路或一个电路元件的分析与计算时,可事先假定一个电流的方向,这个假定的方向叫做电流的“参考方向”。我们规定:若电流的“参考方向”与实际方向相同,则电流值为正值,即I>0;若电流的“参考方向”与实际方向相反,则电流值为负值,即I<0。和分析电流一样,有时很难对电路或元件中电压的实际方向做出判断,必须对电路或元件中两点之间的电压任意假定一个方向为 “参考方向”,在电路中一般用实线箭头表示,箭头所指的方向为参考方向。当电压的“参考方向”与实际方向一致时,电压值为正,即U>0;反之,当电压的“参考方向”与实际方向相反时,电压值为负,即U<0。电流与电压有了参考方向后,电流与电压就有了正负。

电流与电压参考方向,在应用基尔霍夫定律解决复杂电路计算中,贯穿始终。

欧姆定律是分析与计算电路的基础。如果电阻元件上的电压与通过它的电流参考方向相同,欧姆定律可表示为U=IR,如果电阻元件上电压的参考方向与电流的参考方向不同时,则欧姆定律可表示为U=-RI。除了欧姆定律,分析与计算电路还离不开基尔霍夫电流定律和电压定律。基尔霍夫电流定律应用于节点,基尔霍夫电压定律应用于回路。

基尔霍夫电流定律是用来确定连接在同一节点上的各个支路电流之间的关系的。由于电流的连续性,电路中任何一点(包括节点)均不能堆积电荷。因此“任何一瞬时,流入任一节点的支路电流之和恒等于流出该节点的支路电流之和”,这就是基尔霍夫电流定律的基本内容。

基尔霍夫电压定律是用来确定回路中的各段电压之间的关系。“在任一回路中,从任何一点出发以顺时针或逆时针方向沿回路循行一周,回路中各段电压的代数和等于零”,这就是基尔霍夫电压定律的基本内容。为了应用基尔霍夫电压定律,必须选定回路的参考方向,当电压的参考方向与回路的循行方向一致时取正号,反之取负号。列方程时,不论是应用基尔霍夫定律或欧姆定律,首先都要在电路图上标出电流、电压或电动势的参考方向;因为方程式中的正负号是由它们的参考方向决定的,若参考方向选得相反,则会相差一个负号。

如图所示电路中,已知R1=10Ω,R2=5Ω,R3=5Ω,Us1=12v,Us2=6V。

求:R1、R2、R3所在支路电流I1、I2、I3。

解:1.先假定各支路电流的参考方向,如图所示。

2.根据KCL列出节点电流方程,由节点A得到I1+I3-I2=0。

3. 选定回路的绕行方向就是电势降落的方向,如图所示。

4. 根据KVL列出两个网孔的电压方程。

网孔AdcBbA:-I2R2-I3R3+Us2=0;其中I2R2、I3R3为负是因为电流与电压参考方向相反,欧姆定律用负的。

网孔AbBaA:I1R1+I2R2-Us1=0;其中Us1为负是因为它电压的方向与循行方向相反。

代入电路参数,得方程组:

I1+I3-I2=0

-6=-5I2-5I3

12=10I1+5I2

解方程组,得:I1=0.72A,I2=0.96A,I3=0.24A。

从基尔霍夫定律的应用中可以看到,电流、电压的方向问题就是解题的对错问题,足以见证电流、电压方向的重要性。如果没有静电场的电场线的形象讲解,学生就很难看出电流与电压实际方向的一致性,那么,欧姆定律正负公式推出就难讲述,欧姆定律讲不好,基尔霍夫定律就很难讲,更别说应用基尔霍夫定律解决实际问题了。所以,静电场内容是是直流电内容讲解的前提和基础,两章内容密不可分。

参考文献:

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