時(shí)間：2023-08-27 14:56:26
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關(guān)鍵詞：歐姆定律；教學(xué)思考；教學(xué)研究
一、在歐姆定律教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題
物理學(xué)科作為一門科學(xué)類學(xué)科，其教學(xué)內(nèi)容通常比較枯燥，部分學(xué)生表示學(xué)習(xí)比較費(fèi)勁，如何能讓學(xué)生徹底明白和消化歐姆定律，是教師需要考慮的問(wèn)題。教師可制訂相關(guān)學(xué)習(xí)計(jì)劃，針對(duì)不同層次的學(xué)生制訂適合的學(xué)習(xí)計(jì)劃。教學(xué)中的重點(diǎn)：電流、電壓、電阻等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，一定要重點(diǎn)講解以便學(xué)生掌握，將理論知識(shí)與動(dòng)手實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生在實(shí)踐中加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)中的儀器和知識(shí)點(diǎn)的把握。
二、讓學(xué)生明白歐姆定律的主要內(nèi)容即電流、電壓、電阻三者之間的關(guān)系
歐姆定律作為初中物理電學(xué)的基礎(chǔ)，在初中教學(xué)之中只涉及部分電路，只有充分掌握了歐姆定律才能進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)部分的相關(guān)理論分析和計(jì)算。歐姆定律即闡述電流、電壓、電阻三者之間相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系，教師在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中引導(dǎo)學(xué)生自己推算出電壓、電阻、電流三者之間的關(guān)系，從而引出歐姆定律，讓學(xué)生的記憶更加清楚。演示實(shí)驗(yàn)完成后要讓學(xué)生自己動(dòng)手，加深理解。
掌握基礎(chǔ)定律知識(shí)后，教師則應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生分析三者之間變化的問(wèn)題，即電流是隨著電阻與電壓的變化而改變。在歐姆定律例題分析中比較常見(jiàn)的問(wèn)題是多個(gè)變量的問(wèn)題分析，教師要引導(dǎo)學(xué)生分析，運(yùn)用一不變二變的方法來(lái)進(jìn)行問(wèn)題分析。由于初中學(xué)生的理解水平有限，且電壓、電流、電阻的概念比較抽象，教師可借助多媒體教學(xué)工具，利用相關(guān)教學(xué)短片幫助學(xué)生理解。將電阻比喻成“阻礙電流通行的路障，電阻越大路越不好走，電阻越小通過(guò)速度則快”，并且引導(dǎo)學(xué)生明白電阻是導(dǎo)體自身的特有屬性，電阻的大小是受到溫度、導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度等各方面因素影響的，與其兩端的電壓跟電流的大小無(wú)關(guān)，電阻不會(huì)隨著電流或者電壓的大小改變而改變，只是運(yùn)用電壓和通過(guò)的電流比例數(shù)值表達(dá)起來(lái)比較方便。
很多學(xué)生在學(xué)習(xí)歐姆定律之后，錯(cuò)誤地以為電阻是受電流與電壓影響的。相關(guān)教師一定要及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤理解，教師在做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要讓學(xué)生明白研究方法。運(yùn)用控制變量法來(lái)研究，如電阻不變，研究電流與電壓之間的數(shù)量關(guān)系；電壓不變，來(lái)分析電阻與電流之間的量變關(guān)系，并且要直接將實(shí)驗(yàn)方法演示給學(xué)生看，從而加深學(xué)生的理解。
三、讓學(xué)生一帶一，提高學(xué)生掌握程度
不同的學(xué)生對(duì)歐姆定律的掌握程度不盡相同，教師可將成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生與成績(jī)較差的學(xué)生進(jìn)行分組，形成學(xué)習(xí)氛圍較好的學(xué)習(xí)小組。采取團(tuán)體合作的方式來(lái)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，有些學(xué)生面對(duì)老師和面對(duì)同學(xué)學(xué)習(xí)效果也不同。學(xué)生相互之間的溝通比較方便，理解能力也大體相同，進(jìn)步速度也相對(duì)較快，教師從一旁進(jìn)行指導(dǎo)。讓學(xué)生在掌握了基礎(chǔ)的相關(guān)知識(shí)以后，教師再進(jìn)行分析，讓學(xué)生充分掌握后再進(jìn)行鞏固提高，能提高舉一反三采取多方面思維的能力。學(xué)生之間相互討論，也能形成良性的競(jìng)爭(zhēng)式學(xué)習(xí)，另外樹(shù)立學(xué)習(xí)的榜樣，也能從心理上鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。并且讓學(xué)生不定期進(jìn)行交換學(xué)習(xí)，以促進(jìn)學(xué)生的整體學(xué)習(xí)水平。這樣既能促進(jìn)學(xué)生相互之間學(xué)習(xí)進(jìn)步，又能培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作的精神。
總之，歐姆定律作為電學(xué)的基礎(chǔ)，學(xué)生必須真正掌握該定律，教師在實(shí)際教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)該對(duì)物理教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化和具體化，讓不同層次的學(xué)生群體都能充分掌握。此外，還要引導(dǎo)學(xué)生在思維方面和動(dòng)手實(shí)踐方面進(jìn)行改進(jìn)，并且從中歸納出一些行之有效的教學(xué)方法，從而讓學(xué)生更好地掌握歐姆定律的基礎(chǔ)理論，為以后的學(xué)習(xí)做好鋪墊，提高相關(guān)教學(xué)任務(wù)的質(zhì)量，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、案例分析和其他方面解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生能夠掌握控制變量法。同時(shí)要培養(yǎng)學(xué)生積極探索事物本質(zhì)的科學(xué)精神，切實(shí)提高學(xué)生的物理綜合素質(zhì)。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞： 物理 歐姆定律 復(fù)習(xí)
在物理復(fù)習(xí)的整個(gè)知識(shí)體系中，電學(xué)知識(shí)板塊兒尤為重要。一是：它占整個(gè)三式合一理化試題物理部分的40%左右，即70分中的近30分屬于物理電學(xué)試題。二是：電學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中的重要作用已凸顯出來(lái)。而要學(xué)生全面掌握、領(lǐng)會(huì)初中階段電學(xué)知識(shí)，對(duì)于相當(dāng)一部分初中生來(lái)說(shuō)具有較大的難度。從教以來(lái)我聽(tīng)過(guò)一些初中電學(xué)復(fù)習(xí)課：有的先把所要用到的電學(xué)公式板書在黑板上，再講典型例題，接著練習(xí)；有的則通過(guò)學(xué)生作題中所反饋的問(wèn)題對(duì)知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充強(qiáng)調(diào)，再練習(xí)；有的直接強(qiáng)調(diào)萬(wàn)變不離其宗，讓學(xué)生多看教材，然后講例題等。復(fù)習(xí)中講例題沒(méi)錯(cuò)，但選擇的例題過(guò)多，又無(wú)代表性，既延長(zhǎng)了復(fù)習(xí)時(shí)間，又不能使學(xué)生的知識(shí)得到升華。久而久之，學(xué)生疲勞，老師厭煩。要使復(fù)習(xí)課在短時(shí)間內(nèi)生動(dòng)、奏效，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)睦}，在講例題的基礎(chǔ)上，對(duì)知識(shí)進(jìn)行歸納和升華。
復(fù)習(xí)課，一要體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，教學(xué)方式多樣化等新課程理念；二要體現(xiàn)“知識(shí)與技能、過(guò)程與方法以及情感態(tài)度和價(jià)值觀”三維目標(biāo)的培養(yǎng)；三要優(yōu)化學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)、幫助下，把學(xué)到的知識(shí)歸納起來(lái)，從而便于提練和記憶。所以對(duì)電學(xué)的復(fù)習(xí)要從學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的小電器起步，從典型例題入手進(jìn)行歸納總結(jié)。
例1：如圖-1是一個(gè)玩具汽車上的控制電路。小明對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和研究發(fā)現(xiàn)：電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為1Ω，保護(hù)電阻R為4Ω。當(dāng)閉合S后，兩電壓表的示數(shù)分別為6V和2V，則電路中的電流為?搖 ?搖?搖?搖A，電動(dòng)機(jī)的功率為?搖?搖 ?搖?搖W。（這是陜西師范大學(xué)出版社出版，經(jīng)陜西省中小學(xué)教材審定委員會(huì)2008年審定通過(guò)的《物理課堂練習(xí)冊(cè)》中的一道題）
學(xué)生通常按下列方法計(jì)算電路中的電流：
R中的電流：I=U/R=2V/4Ω=0.5A，
電動(dòng)機(jī)中的電流：I=U/R=4V/1Ω=4A，
由此得第一空電路中的電流就有兩個(gè)值0.5A和4A。
于是第二空的對(duì)應(yīng)值為：P=UI=4V×0.5A=2W與P=UI=4V×4A=16W。這就存在兩個(gè)問(wèn)題：
1.根據(jù)歐姆定律計(jì)算出兩個(gè)串聯(lián)元件中的電流不相等，與串聯(lián)電路中電流的特點(diǎn)相矛盾。
2.由串聯(lián)分壓原理得：U:U=R∶R=1∶4，得：
①當(dāng)U=2V時(shí)，U=8V，得到U+U=2V+8V=10V≠U源；
②當(dāng)UM′=4V時(shí)，U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U，這與串聯(lián)電路中的電壓關(guān)系相矛盾。
對(duì)此，應(yīng)找出題中所涉及的知識(shí)點(diǎn)，分析這些知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先，應(yīng)對(duì)歐姆定律有深入的理解。
例2：如圖2所示電路（R≠R≠R）。引導(dǎo)學(xué)生分析如下：
1.對(duì)電路狀態(tài)的分析。
（1）當(dāng)S、S、S都閉合時(shí)，R與R并聯(lián)，并聯(lián)后作為一個(gè)整體再與R串聯(lián)。A測(cè)R中的電流，V測(cè)R或R兩端電壓。
（2）當(dāng)S、S閉合S斷開(kāi)時(shí)，則由圖-2演變?yōu)閳D-2（a）到（b）。
R與R串聯(lián)，R處于斷開(kāi)狀態(tài)，A測(cè)整個(gè)電路中的電流。
（3）當(dāng)S、S閉合S斷開(kāi)時(shí)，則由圖2演變?yōu)閳D-2（c）到（d）。
R與R串聯(lián)，R處于斷開(kāi)狀態(tài)，V測(cè)R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個(gè)量間的關(guān)系。
（1）歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量是針對(duì)同一個(gè)用電器或者同一部分電路而言的，即必須滿足“同一性”。
當(dāng)圖-2中的S、S、S都閉合時(shí)，A測(cè)R中的電流為I，V測(cè)R兩端電壓為U。此時(shí)能否用U與I的比值來(lái)計(jì)算R或R阻值呢？（即R=U/I）。
如果R=R時(shí)，由于R與R并聯(lián)，所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U，即U=U=U。根據(jù)R=U/I得R=U/I，R=U/I。這樣計(jì)算出的R2的值雖然是正確的，但屬于不正確的方法得出了正確的結(jié)果，實(shí)屬偶然巧合。
若R≠R時(shí)，那么R=U/I，若再按R=U/I來(lái)計(jì)算R的電阻值就沒(méi)有上述的巧合了。因?yàn)殡妷合嗟仁遣⒙?lián)電路電壓的特點(diǎn)，R、R中的電流是不相等的。上述中錯(cuò)誤地認(rèn)為R、R中電流相等。這里的電壓是R兩端電壓，而電流是R中的電流，電壓與電流是兩個(gè)不同電阻（或用電器，或電路）的對(duì)應(yīng)量，也就違背了“同一性”。
這就告訴我們，在應(yīng)用歐姆定律解題時(shí)，一定要遵循“同一性”原則，切忌“張冠李戴”，電學(xué)中的所有公式都不能違背“同一性”原則。如：W=UIt、Q=IRt、P=UI等。
（2）歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量必須是同一狀態(tài)、同一時(shí)刻存在的三個(gè)物理量，即必須滿足“同時(shí)性”。
在圖-2中，當(dāng)S、S閉合時(shí)，R中的電流大小與S、S閉合時(shí)R中的電流大小是否相等？
在圖-2中，當(dāng)S、S閉合S斷開(kāi)時(shí)，不難看出，R與R串聯(lián)：I=I=I則I=U源/（R+R）；當(dāng)S、S閉合S斷開(kāi)時(shí)，R與R串聯(lián)：I=I=I，則I=U/（R+R）。因?yàn)镽+R≠R+R所以U源/（R+R）≠U源/（R+R），即兩次電流不相等。S、S閉合時(shí)，R中的電流大小與S、S閉合時(shí)R中的電流大小不相等，這是因?yàn)镾、S閉合時(shí)與S、S閉合時(shí)電路狀態(tài)不同，R是在不同的狀態(tài)下工作，不是同一時(shí)間內(nèi)電流的大小，電流不相等。
在利用公式計(jì)算的過(guò)程中，不能用第一狀態(tài)下的量值與第二狀態(tài)下的量值代入關(guān)系式計(jì)算。如：要計(jì)算R的電阻值，就不能用第一狀態(tài)下R兩端的電壓值與第二狀態(tài)下R中的電流的比值來(lái)計(jì)算R的電阻值。在計(jì)算電流、電壓時(shí)，也不能這樣處理。
因此在利用公式計(jì)算時(shí)，帶值入式的物理量必須是同一狀態(tài)下的物理量，必須滿足“同時(shí)性”。
（3）歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量的單位必須同一到國(guó)際單位制，即I―A、U―V、R―Ω。即應(yīng)滿足“統(tǒng)一性”。
除各物理量的主單位外，還應(yīng)記住常用單位及其單位換算關(guān)系，將常用單位換算為國(guó)際單位制單位，在利用其它電學(xué)公式計(jì)算時(shí)也要統(tǒng)一單位。
如：電功的公式W=UIt中，各物理量的對(duì)應(yīng)單位:U－V、I－A、t－S；這樣W的單位才是J。電熱的公式Q=IRt中：I―A、R―Ω、t―S；這樣Q的單位才是J。電功率的公式P=UI中：U－V、I－A，這樣P的單位才是W。
我們要確定歐姆定律的適用條件。
1.歐姆定律只對(duì)一段不含電源的導(dǎo)體成立，即只適用于純電阻電路。因此，歐姆定律又稱為一段不含源電路的歐姆定律。
例1中涉及到電磁轉(zhuǎn)換的知識(shí)，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)發(fā)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，其閉合線圈切割磁感線會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流對(duì)流過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈中的電流有一定影響。
實(shí)際上圖1相當(dāng)于一個(gè)“RL”串聯(lián)電路，總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數(shù)和，即U≠U+U。但得到的電流有效值的關(guān)系I=U/Z與直流（或部分）電路的歐姆定律相似，各元件上的分電壓與該元件的阻抗（Z）成正比。
雖然電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的阻抗目前初中階段無(wú)法計(jì)算出來(lái)，但無(wú)論電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的阻抗為多少，電路中的電流都等于電阻R中的電流，即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。電動(dòng)機(jī)兩端的實(shí)加電壓等于總電壓（電源電壓）減去電阻R兩端的電壓，即U=U-U=6V-2V=4V。則電動(dòng)機(jī)的功率為：P=UI=4V×0.5A=2W。
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上述分析說(shuō)明，電阻R所在的這部分電路與電動(dòng)機(jī)所在的這部分電路有著本質(zhì)的不同。從能量轉(zhuǎn)化的角度看：電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能；而電動(dòng)機(jī)所在的這部分電路電能只有少部分轉(zhuǎn)化為熱能，大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。前者屬于純電阻電路，后者屬于非純電阻電路。
歐姆定律只適用于純電阻電路，即用電器工作的時(shí)候電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。例如電熨斗、電暖氣、電熱毯、電飯鍋、熱得快等。而電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇，等等，除了發(fā)熱外，還對(duì)外做功，所以這些是非純電阻電路，歐姆定律不再適用。由歐姆定律導(dǎo)出的公式也只適用于純電阻電路（如：W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。）
2.歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體和通常狀態(tài)下的電解質(zhì)溶液；但是對(duì)于氣態(tài)導(dǎo)體（如日光燈管中的汞蒸氣）和其它一些導(dǎo)電元器件，歐姆定律不成立。歐姆定律對(duì)某一導(dǎo)體是否適用，關(guān)鍵是看該導(dǎo)體的電阻是否為常數(shù)。當(dāng)導(dǎo)體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數(shù)時(shí)，其電阻叫線性電阻或歐姆電阻，歐姆定律對(duì)它成立；當(dāng)導(dǎo)體的電阻隨電壓、電流變化時(shí)，其電阻叫非線性電阻，如：電子管、晶體管、熱敏電阻等，歐姆定律對(duì)它不成立。
3.歐姆定律只有在等溫條件下，即導(dǎo)體溫度保持恒定時(shí)才能成立。當(dāng)導(dǎo)體溫度變化時(shí)，歐姆定律對(duì)該導(dǎo)體不成立，因?yàn)殡娮枋菧囟鹊暮瘮?shù)。
在講解歐姆定律的應(yīng)用時(shí)，常舉白熾燈的例子，實(shí)際上白熾燈的鎢絲在溫度變化很大時(shí)電阻具有非線性，隨著電流的增大，鎢絲的溫度升高很多，其電阻也隨著變化。對(duì)非線性電阻，歐姆定律不成立，但是作為電阻定義的關(guān)系式R=U/I仍然成立，只不過(guò)對(duì)非線性電阻，R不再是常量。
綜上所述，例1中第一空電路中的電流有兩個(gè)值0.5A和4A，一個(gè)是在純電阻電路（電阻R）中用歐姆定律算出的電流0.5A。另一個(gè)是用歐姆定律計(jì)算在非純電阻電路（含電動(dòng)機(jī)的電路）中的電流為4A，顯然不對(duì)。
通過(guò)對(duì)例1的全面、透徹的分析，我們對(duì)電學(xué)知識(shí)得到了進(jìn)一步升華：（1）判斷電路的連接方式；（2）判斷電表的作用；（3）利用歐姆定律解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)必須注意“三性”；（4）復(fù)習(xí)了電功率、焦耳定律等相關(guān)電學(xué)公式；（5）歐姆定律的適用范圍。
學(xué)生能夠領(lǐng)悟到，復(fù)習(xí)不是為了解題，而是要掌握知識(shí)的前后聯(lián)系，優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)；仔細(xì)觀察，認(rèn)真分析；發(fā)散思維，以點(diǎn)帶面；舉一反三，融會(huì)貫通。這樣，從而體現(xiàn)出知識(shí)與技能、過(guò)程與方法，以及情感態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)。
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［4］新課程實(shí)施難點(diǎn)與教學(xué)對(duì)策案例分析叢書，（初中卷）.中央民族大學(xué)出版社.
《閉合電路歐姆定律》是高中物理電學(xué)部分中各種電路的基礎(chǔ)內(nèi)容，同時(shí)也是高中物理電路部分的重點(diǎn)內(nèi)容，深刻理解并掌握本節(jié)內(nèi)容對(duì)今后電路學(xué)習(xí)具有極大的幫助。在高中物理課堂教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展中，為了有效提高《閉合電路歐姆定律》教學(xué)設(shè)計(jì)的有效性，下面本文首先簡(jiǎn)單分析了《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上提出創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì)為方法的課堂教學(xué)實(shí)踐，以供參考。
高中物理《閉合電路歐姆定律》教學(xué)主要是圍繞定律的推導(dǎo)和定律的應(yīng)用這兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)的。教材在設(shè)計(jì)中意在從能量守恒的觀點(diǎn)推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律，從理論上推出路端電壓隨外電阻變化規(guī)律及斷路短路現(xiàn)象，將實(shí)驗(yàn)放在學(xué)生思考與討論之中。為了有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，我們特提出在《閉合電路歐姆定律》教學(xué)中創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì)。
1.《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)分析
《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面：一是，經(jīng)進(jìn)閉合電路歐姆定律的理論推導(dǎo)過(guò)程，體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的具體應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生推理能力；二是，了解路端電壓與電流的U-I圖像，培養(yǎng)學(xué)生利用圖像方法分析電學(xué)問(wèn)題的能力；三是，通過(guò)路端電壓與負(fù)載的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)探究物理規(guī)律的科學(xué)思路和方法；四是，利用閉合電路歐姆定律解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。高中物理《閉合電路歐姆定律》教學(xué)主要是圍繞定律的推導(dǎo)和定律的應(yīng)用這兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)的，其中涉及到了“電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”、“用電勢(shì)推導(dǎo)電壓關(guān)系”、“焦耳定律”以及“歐姆定律”等諸多內(nèi)容，這些內(nèi)容之間具有一定的聯(lián)系， 只要能夠?yàn)槠錁?gòu)建一個(gè)完善的體系，將這些知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，就能夠得出閉合電路的歐姆定律。以建構(gòu)主義教學(xué)思想為基礎(chǔ)，采用創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)于提高課堂教學(xué)有效性具有積極意義。
2.創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì)具體實(shí)踐
首先，通過(guò)問(wèn)題的提出激發(fā)學(xué)生的求知欲。例如：將一個(gè)小燈泡接在已充電的電容器兩極，另一個(gè)小燈泡在干電池兩端，會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？并展示生活中的一些電源，演示手搖發(fā)電機(jī)使小燈泡發(fā)光和利用紐扣電池發(fā)聲的音樂(lè)卡片實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)行思考這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。通過(guò)觀察學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)手搖發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程，停止搖動(dòng)就沒(méi)有電能，燈泡就不會(huì)亮，而干電池、蓄電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，其化學(xué)能能夠?yàn)楦呻姵靥峁┏掷m(xù)供電的功能，因此小燈泡能夠持續(xù)發(fā)光。然后教師再在這個(gè)基礎(chǔ)上提出問(wèn)題：什么是電源的電動(dòng)勢(shì)？之后指出電源電動(dòng)勢(shì)的概念，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)電源的正負(fù)極，并畫出等效的電路圖，利用學(xué)生已知的知識(shí)，如電勢(shì)相當(dāng)于高度，電勢(shì)差則相當(dāng)于高度差，這樣學(xué)生就能夠很好的對(duì)電勢(shì)差以及電源電動(dòng)勢(shì)的內(nèi)電壓和外電壓等概念進(jìn)行理解了。
其次，在教學(xué)中可采用類比、啟發(fā)、多媒體等多種方法進(jìn)行教學(xué)。教師在課堂教學(xué)匯總可借助于多媒體播放flash課件， 借助于升降機(jī)舉起的高度差或者兒童滑梯兩端的高度差，幫助學(xué)生更好的理解電源電動(dòng)勢(shì)。另外還可以從能量的角度引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行理解，例如小花去買衣服，共有100元，其中10元用于打車，90元用于買衣服，在這里，100元就相當(dāng)于電源的電動(dòng)勢(shì)，車費(fèi)相當(dāng)于內(nèi)電壓（必要的無(wú)用功），買衣服的費(fèi)用就相當(dāng)于外電壓（有用功），從而使學(xué)生掌握內(nèi)外電壓的本質(zhì)屬性。
最后，要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，觀察和實(shí)驗(yàn)是提出問(wèn)題的基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生觀察要細(xì)致人微，要善于從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，直觀、形象的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能激發(fā)學(xué)生思考?？梢宰寣W(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究路端電壓與外電阻（電流）的關(guān)系，得出路端電壓與外電阻（電流）的關(guān)系，再?gòu)睦碚撋线M(jìn)行分析。然后演示電動(dòng)勢(shì)分別為3V和9V（舊）的電源向一個(gè)燈泡供電實(shí)驗(yàn)，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)習(xí)進(jìn)行討論，解釋現(xiàn)象原因。通過(guò)這種方式能夠讓學(xué)生很容易就明白流過(guò)燈泡的實(shí)際電流不僅與電源的電動(dòng)勢(shì)有關(guān)，還與電路中的總電阻有關(guān)，從而順理成章的得出閉合電路歐姆定律，完成課堂教學(xué)任務(wù)。
3.總結(jié)語(yǔ)
1為什么要對(duì)《閉合電路的歐姆定律》進(jìn)行教材二次開(kāi)發(fā)
人教版教材對(duì)這節(jié)課的安排是：直接給出全電路的概念，從功能關(guān)系出發(fā)，根據(jù)能量守恒，理論推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律和U內(nèi)+U外=E；再根據(jù)閉合電路歐姆定律理論分析電源的路端電壓與負(fù)載的關(guān)系.
教材的順序安排優(yōu)點(diǎn)是邏輯主線明了，缺點(diǎn)是對(duì)閉合電路特別是內(nèi)電路的建構(gòu)不夠直觀.而學(xué)生的具體情況是，已經(jīng)掌握了部分電路的歐姆定律；根據(jù)初中學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，他們認(rèn)為電源兩端的電壓是恒定不變的；如何直觀認(rèn)識(shí)內(nèi)電路的結(jié)構(gòu)以及形成電源兩端電壓會(huì)隨著負(fù)載的變化而變化的觀點(diǎn)是本節(jié)課的重點(diǎn)之一.顯然教材僅從理論角度來(lái)推導(dǎo)閉合電路的歐姆定律是不夠解決學(xué)生的問(wèn)題的.因此，筆者從學(xué)生的學(xué)情出發(fā)，深入地研究了本節(jié)課教材的編寫意圖和本校的實(shí)際情況，進(jìn)行了教材的二次開(kāi)發(fā).
2怎樣實(shí)施《閉合電路的歐姆定律》的教材二次開(kāi)發(fā)
2.1教學(xué)呈現(xiàn)順序的二次開(kāi)發(fā)
如圖1所示的演示實(shí)驗(yàn)引入，提出當(dāng)開(kāi)關(guān)S2、S3合上時(shí)電燈甲的亮度怎樣變化，學(xué)生的回答是甲燈亮度不變.而實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)甲燈的亮度逐漸變暗，引起學(xué)生認(rèn)知的強(qiáng)烈沖突.課堂上通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究甲燈亮度變暗的原因，引入內(nèi)電路的概念.再呈現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)2，直接呈現(xiàn)出電源的內(nèi)電路部分，用兩只電壓表測(cè)量出外電壓和內(nèi)電壓，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)U內(nèi)+U外為常數(shù).通過(guò)這樣兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)內(nèi)電路有了非常直觀的認(rèn)識(shí)，從本質(zhì)上理解電源具有內(nèi)阻的原因，知道了如何測(cè)量?jī)?nèi)電壓，對(duì)全電路的認(rèn)識(shí)更加清晰.總體的教學(xué)順序是：首先是演示實(shí)驗(yàn)一、二，然后得到U內(nèi)+U外為常數(shù)，教師指出這個(gè)常數(shù)就是電源的電動(dòng)勢(shì)E，最后推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律.
本節(jié)課的最后環(huán)節(jié)是重新解釋演示實(shí)驗(yàn)一電燈甲的亮度變暗的原因.這樣的教學(xué)順序，始終圍繞著實(shí)驗(yàn)一展開(kāi)討論，在解決問(wèn)題的過(guò)程中獲得新知.比較符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，對(duì)于本節(jié)課出現(xiàn)的新概念如閉合電路、外電路、內(nèi)電路、路端電壓、內(nèi)電壓有了非常直觀的認(rèn)識(shí).
2.2教學(xué)內(nèi)容的二次開(kāi)發(fā)
從教學(xué)內(nèi)容上看，原教材僅從理論的角度進(jìn)行教學(xué)，而本節(jié)課筆者采取的方法是實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué).內(nèi)容與原教材相比，內(nèi)容更加豐富，學(xué)生要經(jīng)歷觀察實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生疑問(wèn)，解決問(wèn)題，理論推導(dǎo)等多個(gè)過(guò)程.因此學(xué)生對(duì)閉合電路的歐姆定律有更全面而深刻的認(rèn)識(shí).從引入的方式來(lái)看，教材直接給出閉合電路的概念，而筆者通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)設(shè)疑、答疑的過(guò)程中引入閉合電路.從思維的角度看，學(xué)生經(jīng)歷了形象思維到抽象思維，從實(shí)驗(yàn)到理論的過(guò)程.
關(guān)鍵詞：歐姆定律；教學(xué)難點(diǎn)；問(wèn)題
閉合電路歐姆定律是電路中的一條重要規(guī)律，對(duì)于思維能力尚不是很完善的高中生來(lái)說(shuō)，還是具有一定的難度?！爸R(shí)不是被動(dòng)接受的，而是認(rèn)知主體積極建構(gòu)的”，因此在教學(xué)過(guò)程中教師應(yīng)積極的換位思考，針對(duì)學(xué)生的能力水平來(lái)嘗試多種教學(xué)方式方法，
使學(xué)生切實(shí)掌握相關(guān)知識(shí)。此知識(shí)點(diǎn)之所以成為難點(diǎn)的重要原因和問(wèn)題主要為：概念抽象，理解困難；傳統(tǒng)教學(xué)方法單一；知識(shí)點(diǎn)容易混淆；應(yīng)試教育，不能活學(xué)活用。所以，對(duì)以上問(wèn)題提出一些突破教學(xué)難點(diǎn)的思路和方法，以供參考。
一、激發(fā)興趣，打破抽象
在本章的教學(xué)內(nèi)容中，對(duì)這一定律的概念和相關(guān)知識(shí)較為抽象，偏重理論的數(shù)學(xué)分析和推理，并且缺少直觀的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)習(xí)和理解起來(lái)存在著很大的難度。只是一貫地依靠教師的講解難以達(dá)到良好的效果，反而有可能會(huì)適得其反，使學(xué)生感到枯燥乏味。因此，教師首先應(yīng)該通過(guò)巧妙有效地向?qū)W生導(dǎo)入學(xué)習(xí)內(nèi)容，最大限度地提高學(xué)生對(duì)新知識(shí)的好奇心和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，俗話說(shuō)得好：“興趣是最好的老師”，營(yíng)造一個(gè)可以使學(xué)生提出問(wèn)題的學(xué)習(xí)情景。
通過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)和提出問(wèn)題，來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣，
為下面對(duì)此難點(diǎn)的講解分析做了良好的開(kāi)頭。使學(xué)生能主動(dòng)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，在探索中產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，了解物理研究方法，增強(qiáng)綜合實(shí)踐能力。
二、分組實(shí)驗(yàn)，總結(jié)結(jié)論
在傳統(tǒng)的教學(xué)中，常規(guī)的是先在之前所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上推理出閉合電路歐姆定律的公式，再以此對(duì)其進(jìn)行分析，得出變化規(guī)律。在此，應(yīng)大膽地打破這種常規(guī)，這種方法只是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)演繹推理，無(wú)法讓學(xué)生感知認(rèn)識(shí)到物理的規(guī)律變化。所以，接下來(lái)就要以更為具體、多樣的實(shí)驗(yàn)，探索其中的規(guī)律。讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，每組進(jìn)行多種不同的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，然后組員之間進(jìn)行自由討論，
再通過(guò)組員代表進(jìn)行發(fā)言，最后通過(guò)教師的總結(jié)得出結(jié)論。在這樣的通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)、自主探索、合作交流、總結(jié)規(guī)律和解決問(wèn)題的方法中，不但可以使學(xué)生深刻理解閉合電路歐姆定律的知識(shí)規(guī)
律，而且能提高學(xué)生的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生敢于探索、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，達(dá)到事半功倍的效果。
三、深入解析，避免混淆
通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，學(xué)生基本掌握了閉合電路歐姆定律的基本知識(shí)，由于在學(xué)習(xí)閉合回路歐姆定律之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)歐姆定律，這使得學(xué)生很容易產(chǎn)生概念混淆。所以，接下來(lái)教師應(yīng)該對(duì)此知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入的分析，為學(xué)生講解電動(dòng)勢(shì)、外電壓、內(nèi)電壓、外電阻等概念，且其核心內(nèi)容是了解閉合電路與部分電路的不同，教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生實(shí)際的理解閉合電路以及分電路、
內(nèi)電路、外電路等等相關(guān)知識(shí)。這些內(nèi)容較為復(fù)雜，學(xué)生容易混淆，在有了前面一系列實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行這些知識(shí)的講解，學(xué)生可以更好地理解，避免了知識(shí)點(diǎn)的混淆。
四、領(lǐng)悟思想，學(xué)以致用
通過(guò)實(shí)驗(yàn)提出問(wèn)題進(jìn)行導(dǎo)入，進(jìn)而通過(guò)學(xué)生主動(dòng)積極實(shí)驗(yàn)、觀察、交流和討論分析，加以教師的歸納總結(jié)，對(duì)于閉合電路歐姆定律的知識(shí)學(xué)生基本已經(jīng)掌握，對(duì)課程的難點(diǎn)、重點(diǎn)也得到了直觀的分析和解答。在此之后教師應(yīng)該及時(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的擴(kuò)展，結(jié)合到生活中，在課后作業(yè)中盡可能聯(lián)系到實(shí)際生活環(huán)境，家庭中常見(jiàn)電路現(xiàn)象，使學(xué)生更深入地理解并掌握相關(guān)知識(shí)，領(lǐng)悟物理的思想方法和認(rèn)識(shí)規(guī)律的本質(zhì)，將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活之中，達(dá)到活學(xué)活用、學(xué)以致用的效果。不僅及時(shí)鞏固知識(shí)、查漏補(bǔ)缺，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，從而保證了學(xué)生的學(xué)習(xí)速度和學(xué)習(xí)質(zhì)量。
隨著科技的發(fā)展，教學(xué)方式也在隨其變化。物理教學(xué)過(guò)程中不能只是一味地“灌輸式”的應(yīng)試教育，應(yīng)該讓學(xué)生主動(dòng)起來(lái)，把課堂歸還給學(xué)生，在學(xué)習(xí)活動(dòng)中提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識(shí)，在學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)教師應(yīng)該對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)撥、啟發(fā)和激勵(lì)，這樣自然而然的突破教學(xué)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)，找到解決問(wèn)題有效的方法。盡管教學(xué)有一定的方法，但“教無(wú)定法”，怎么教學(xué)，怎么上課，也視學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)生情況而定，更在于教師本人的長(zhǎng)處和短處。所以，在教師教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該因地制宜，因材施教，通過(guò)不斷地優(yōu)化教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用及教師的主導(dǎo)作用。
參考文獻(xiàn)：
常見(jiàn)考點(diǎn)知識(shí)總結(jié)
1．三種表達(dá)式：（1）I = ；（2）E = U外+U內(nèi)；（3）U端 = EIr.
2．路端電壓U和外電阻R外關(guān)系：R外增大，U端變大，當(dāng)R外 = ∞（斷路）時(shí)，U端 = E（最大）；R外減小時(shí)，U外變小，當(dāng)R外 = 0（短路）時(shí)，U端 = 0（最小）.
3．總電流I和外電阻R外關(guān)系：R外增大，I變小，當(dāng)R外 = ∞時(shí)，I = 0；R外減小時(shí)，I變大，當(dāng)R外 = 0時(shí)，I =（最大）. （電源被短路，是不允許的）
4．幾種功率：電源總功率P總 = EI（消耗功率）；輸出功率P輸出 = U端I（外電路功率）；電源損耗功率P內(nèi)損 = I2r（內(nèi)電路功率）；線路損耗功率P線損 = I2R線.
一、在圖像問(wèn)題中的應(yīng)用
例1利用圖1所示電路可以測(cè)出電壓表的內(nèi)阻．已知電源的內(nèi)阻可以忽略不計(jì)，R為電阻箱．當(dāng)R取不同阻值時(shí)，電壓表對(duì)應(yīng)有不同讀數(shù)U.多次改變電阻箱的阻值，所得到的R圖像應(yīng)該是 （ ）
解析設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，電壓表內(nèi)阻為RV，電壓表的讀數(shù)為U，則由閉合電路的歐姆定律可得I = ，則U = EIR = E，由此可得R = RV，由此判斷A正確．
二、在非純電阻電路中的應(yīng)用
例2如圖2所示為汽車蓄電池與車燈（電阻不變）、啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)組成的電路，蓄電池內(nèi)阻為0.05 .電流表和電壓表均為理想電表，只接通S1時(shí)，電流表示數(shù)為10 A，電壓表示數(shù)為12 V；再接通S2，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電流表示數(shù)變?yōu)? A，則此時(shí)通過(guò)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流是（ ）
A．2 AB．8 AC．50 AD．58 A
解析只接通S1時(shí)，由閉合電路歐姆定律得：E = U+Ir = 12 V+10.05 V = 12.5 V，R燈 == = 1.2 ，再接通S2后，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為：I電動(dòng)機(jī) = I′= A8 A = 50 A，故選項(xiàng)C正確．
三、在動(dòng)態(tài)電路中的應(yīng)用
例3為了兒童安全，布絨玩具必須檢測(cè)其中是否存在金屬斷針，檢測(cè)時(shí)可以先將玩具放置在強(qiáng)磁場(chǎng)中，若其中有斷針，則斷針被磁化，用磁報(bào)警裝置即可檢測(cè)到斷針的存在．圖3所示是磁報(bào)警裝置中的一部分電路示意圖，其中RB是磁敏傳感器，它的電阻隨斷針的出現(xiàn)而減小，a、b接報(bào)警器，當(dāng)傳感器RB所在處出現(xiàn)斷針時(shí)，電流表的電流I、ab兩端的電壓U將 （ ）
A．I變大，U變大B．I變小，U變小
C．I變大，U變小D．I變小，U變大
解析由題意知RB的電阻隨斷針的出現(xiàn)而減小，即外電路的電阻減小，由閉合電路歐姆定律有I總 = ，可知I總必增大，再由U外 = EI總r可知，外電壓U減?。蒛1 = I總R1可知，U1增大，U2必減小，由電流表的電流I = I總I2可知，電流表的電流必變大．故選項(xiàng)C正確．
四、在含容電路中的應(yīng)用
例3如圖4所示，電源電動(dòng)勢(shì)E = 12 V，內(nèi)阻r = 1 ，電阻R1 = 3 ，R2 = 2 ，R3 = 5 ，電容器的電容C1 = 4 F，C2 = 1 F，求C1、C2所帶電荷量．
解析根據(jù)閉合電路歐姆定律，
I == A = 2 A，
U1 = IR1 = 6 V，U2 = IR2 = 4 V，
UC1 = U2 = 4 V，UC2 = U1+U2 = 10 V.
根據(jù)電容器的電容的表達(dá)式Q = CU可得：
Q1 = C1UC1 = 406 C = 1.605 C
Q2 = C2UC2 = 1060 C = 105 C.
五、在綜合類問(wèn)題中的應(yīng)用
例6圖5甲所示為某電阻R隨攝氏溫度t變化的關(guān)系圖像，圖中R0表示0℃時(shí)的電阻值，k表示圖線的斜率．若用該電阻與電池（電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r）、電流表（滿偏電流為Ig、內(nèi)阻為Rg）、滑動(dòng)變阻器R′串聯(lián)起來(lái)，連接成如圖5乙所示的電路，用該電阻做測(cè)溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，于是就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的“電阻溫度計(jì)”.
（1）使用“電阻溫度計(jì)”前，先要把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度值，若溫度t1< t2，其對(duì)應(yīng)的電流分別為I1、I2，則I1、I2誰(shuí)大？
（2）若該“電阻溫度計(jì)”的最低適用溫度為0℃，即當(dāng)溫度為0℃時(shí)，電流表恰好達(dá)到滿偏電流Ig，則變阻器R′的阻值為多大？
（3）若保持（2）中電阻R′的值不變，將電流表刻度盤換為溫度刻度盤，刻度均勻嗎？
解析（1）由圖5甲可知溫度越高，電阻R越大，對(duì)應(yīng)電路中的電流越小，故I1>I2.
（2）由閉合電路歐姆定律得：Ig = ，
得：R′=R0Rgr.
（3）由圖（a）得R = R0+kt.
再由閉合電路歐姆定律得：
I = ，解之得：t = （），由t = （）可知，t與I不是一次線性關(guān)系，故刻度不均勻.
例7受動(dòng)畫片《四驅(qū)兄弟》的影響，越來(lái)越多的小朋友喜歡上了玩具賽車．某玩具賽車充電電池的輸出功率P隨電流I變化的圖像如圖6所示.
（1）求該電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r；
（2）求該電池的輸出功率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的外電阻R（純電阻）；
（3）由圖像可以看出，同一輸出功率P可對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的電流I1、I2，即對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的外電阻（純電阻）R1、R2，試確定r、R1、R2三者間的關(guān)系．
解析（1）由圖像可知I1 = 2 A時(shí)，有Pm == 2 W.
I2 = 4A時(shí)，輸出功率為P=0，此時(shí)電源被短路，即：I2 = ，聯(lián)立解得：E = 2 V，r = 0.5 .
（2） 電池的輸出功率最大時(shí)有R = r，故 r = R = 0.5 .
（3）由題知：（）2R1 = （）2R2，整理得r2 = R1R2.
例8如圖7所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，兩板間的距離d = 40 cm.電源電動(dòng)勢(shì)E = 24 V，內(nèi)電阻r = 1 ，電阻R = 15 .閉合開(kāi)關(guān)S，待電路穩(wěn)定后將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v0 = 4 m/s豎直向上射入板間．若小球帶電荷量為q = 102 C，質(zhì)量為m = 202 kg，不考慮空氣阻力．那么，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大時(shí)，小球恰能到達(dá)A板？此時(shí)，電源的輸出功率是多大？（取g = 10 m/s2）
解析小球進(jìn)入板間后，受重力和電場(chǎng)力作用，且到達(dá)A板時(shí)速度為零．設(shè)兩板間電壓為UAB，由動(dòng)能定理得：mgdqUAB = 0mv02，解得UAB = 8 V.
關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)推理；科學(xué)探究；問(wèn)題情境；科學(xué)方法；理論聯(lián)系實(shí)際
中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）1-0019-3
人教版高中物理選修3-1第二章第七節(jié)《閉合電路的歐姆定律》是電學(xué)知識(shí)的核心內(nèi)容，其中包含了許多科學(xué)思想方法，是學(xué)生學(xué)習(xí)和體會(huì)科學(xué)思想方法的好素材。作為一節(jié)典型的規(guī)律探究課，本節(jié)內(nèi)容較抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，對(duì)電源內(nèi)電路認(rèn)識(shí)模糊，難以理解電源有內(nèi)阻；對(duì)內(nèi)外電路的電壓與電源電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系及路端電壓與負(fù)載關(guān)系感到疑惑，對(duì)其中蘊(yùn)含的科學(xué)方法未能深刻領(lǐng)會(huì)?！叭绾斡行黄七@些教學(xué)難點(diǎn)？”“如何設(shè)計(jì)好閉合電路歐姆定律的探究過(guò)程，有效實(shí)施三維目標(biāo)教學(xué)？”一直是廣大物理教師研究的重要課題，本文試圖通過(guò)對(duì)本節(jié)課的教材、教法的分析，探究形成學(xué)生認(rèn)知困難的主要原因以及在本節(jié)課中如何有效實(shí)施探究教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。
1 教材、教法分析
人教版教材是把《閉合電路的歐姆定簟釩才旁詰繚礎(chǔ)⒌綞勢(shì)、歐姆定律、串并聯(lián)電路、焦耳定律和導(dǎo)體的電阻之后來(lái)學(xué)習(xí)的。很顯然，這種安排的意圖是在承接“從做功角度認(rèn)識(shí)電動(dòng)勢(shì)”的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生從功能關(guān)系角度來(lái)建立閉合電路的歐姆定律，體現(xiàn)了循序漸進(jìn)的教學(xué)原則。順應(yīng)這種構(gòu)想，教材對(duì)本節(jié)內(nèi)容以如下方式呈現(xiàn)：先直接給出閉合電路的概念，然后從功能關(guān)系出發(fā)， 根據(jù)能量守恒，理論推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律和U+U=E，再根據(jù)閉合電路的歐姆定律，理論分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。這種呈現(xiàn)方式的好處是：既充分體現(xiàn)了功和能的概念在物理學(xué)中的重要性，又有利于學(xué)生從理論角度理解閉合電路的歐姆定律。從教材體系來(lái)看這種呈現(xiàn)方式具有一定的合理性和科學(xué)性。
筆者曾多次參與“閉合電路的歐姆定律”的觀摩教學(xué)，領(lǐng)略了執(zhí)教老師們的各種處理方法，比較有代表性的是以下兩種教法：
第一種教法是沿用原教材的思路，采用比較傳統(tǒng)的方式，注重理論探究，先從理論上推導(dǎo)得出閉合電路歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，再應(yīng)用定律討論了路端電壓隨外電路電阻的變化規(guī)律，最后引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用規(guī)律解題，把立足點(diǎn)放在訓(xùn)練學(xué)生的解題能力上。
第二種教法注重突出實(shí)驗(yàn)的地位，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在探究教學(xué)中的作用。利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)懸念，引入課題，設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中總結(jié)歸納出內(nèi)外電壓之間的關(guān)系，再利用教材中的圖2.7-3實(shí)驗(yàn)探究路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。
根據(jù)課后反饋發(fā)現(xiàn)，沿用原教材思路設(shè)計(jì)的教學(xué)，效果并沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)者想象的結(jié)果，究其原因，主要有以下幾個(gè)方面：
1.教材中的閉合電路的歐姆定律是從理論角度得出的，注重于數(shù)學(xué)推理，比較抽象，缺乏令人信服的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生無(wú)直接經(jīng)驗(yàn)感知和相應(yīng)的認(rèn)知過(guò)程，難以形成深刻的理解。
2.教材對(duì)閉合電路，特別是內(nèi)電路的建構(gòu)過(guò)于直接，無(wú)感知過(guò)程，學(xué)生對(duì)教材中為了突出閉合電路而提供的閉合電路中電勢(shì)高低變化的模型圖難以理解，加之學(xué)生對(duì)部分電路的歐姆定律印象深刻，對(duì)電源內(nèi)部的電路無(wú)直觀印象，對(duì)電源也有內(nèi)阻心存疑慮，難以突破初中形成的“路端電壓不隨外電路變化”的思維定勢(shì)。
3.教材是利用純電阻電路中的能量守恒關(guān)系推導(dǎo)得到IR+Ir=E和U+U=E，這種處理方式，會(huì)讓學(xué)生對(duì)U+U=E的普適性產(chǎn)生懷疑：非純電阻電路還適用嗎？
4.作為一節(jié)規(guī)律探究課，本節(jié)課包含了許多科學(xué)思想方法，教材過(guò)于注重理論推導(dǎo)，忽視了實(shí)驗(yàn)探究，淡化了猜想、類比、比較、分析等多種科學(xué)思想方法教育，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和體驗(yàn)研究物理問(wèn)題的方法是不利的，也不利于提高課堂教學(xué)的有效性。
第二種“通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究”的處理方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，學(xué)生能獲得更直觀的認(rèn)識(shí)，有效地突破一些教學(xué)難點(diǎn)，但由于本節(jié)知識(shí)點(diǎn)多，思維量大，設(shè)計(jì)過(guò)多的實(shí)驗(yàn)（特別是設(shè)計(jì)繁雜的分組實(shí)驗(yàn)）勢(shì)必會(huì)分散學(xué)生的注意力，干擾學(xué)生的正常思考，擠壓學(xué)生思考和實(shí)踐應(yīng)用的時(shí)間，影響了學(xué)生主體作用的發(fā)揮，效果同樣不盡如人意。
2 教學(xué)建議
2.1 尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，科學(xué)設(shè)計(jì)探究過(guò)程
從物理學(xué)史來(lái)看，歐姆定律是基于實(shí)驗(yàn)而發(fā)現(xiàn)的，并非演繹推理的結(jié)果，教材通過(guò)功能關(guān)系分析來(lái)建立閉合電路的歐姆定律。這種處理方法帶來(lái)的負(fù)面影響是學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)，沒(méi)有參與知識(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的情感體驗(yàn)，難以形成深刻的理解，課堂上學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也不高。規(guī)避這種負(fù)面影響的方法就是在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)尊重學(xué)生的心理特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律，科學(xué)地設(shè)計(jì)探究過(guò)程，讓學(xué)生在親身探究中理解定律，體驗(yàn)方法?；谶@種指導(dǎo)思想，筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，先用兩節(jié)新電池和內(nèi)阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電，產(chǎn)生了與學(xué)生日常生活經(jīng)驗(yàn)相矛盾的現(xiàn)象來(lái)設(shè)置“懸念”――引入新課。然后，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)“引入實(shí)驗(yàn)”中的現(xiàn)象展開(kāi)探究，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中分析、思考、歸納，得出電源內(nèi)電壓和外電壓之間的關(guān)系。接著再引導(dǎo)學(xué)生利用功能關(guān)系，從理論角度來(lái)推導(dǎo)、探究，讓實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論在理論上獲得支撐。最后，引а生利用所學(xué)規(guī)律解決引入實(shí)驗(yàn)和實(shí)際生活中的問(wèn)題。這種在引入實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的“實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)相互結(jié)合的探究過(guò)程”的設(shè)計(jì)，既避免了設(shè)計(jì)過(guò)多的實(shí)驗(yàn)，又讓學(xué)生親身體驗(yàn)了探究的過(guò)程，加深了對(duì)知識(shí)的理解，深刻領(lǐng)會(huì)到物理學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)性和流暢性，感受到物理的探究之美和應(yīng)用之美。同時(shí)，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使物理課堂教學(xué)產(chǎn)生無(wú)窮的樂(lè)趣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效的物理課堂教學(xué)。
2.2 合理創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑探究
作為一節(jié)規(guī)律探究課，本節(jié)課的重點(diǎn)是如何落實(shí)探究教學(xué)，讓學(xué)生在探究中理解閉合電路的歐姆定律，感知科學(xué)探究的過(guò)程和方法。在探究教學(xué)中，問(wèn)題是探究的起點(diǎn)，沒(méi)有問(wèn)題就不可能有探究，正是在問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生才能積極思考，從而產(chǎn)生探究欲望。這就需要教師在深入挖掘規(guī)律形成過(guò)程的基礎(chǔ)上，精心創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，以問(wèn)誘思，引導(dǎo)學(xué)生融入到探究學(xué)習(xí)的情境中去。例如：在構(gòu)建“閉合電路”概念時(shí)，用兩節(jié)新電池和內(nèi)阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電后，可設(shè)置如下問(wèn)題情境：“為什么燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為9 V的電池時(shí)，亮度反而暗了？難道電池壞了？”“為什么電池與燈泡接通時(shí)兩端的電壓變?。繙p小的電壓哪兒去了？”“電池有內(nèi)阻？可能嗎？”“我們來(lái)看看電池（觸摸電池），電池變熱了，什么原因?qū)е鹿ぷ鞯碾姵貢?huì)變熱？”學(xué)生在問(wèn)題的引領(lǐng)下觀察、實(shí)驗(yàn)、體驗(yàn)，由此認(rèn)識(shí)到“電源內(nèi)部也有電阻和電流”“電源內(nèi)部電流的通路，稱為內(nèi)電路”。這種以問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生思考，以實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)來(lái)構(gòu)建閉合電路的方法，既彌補(bǔ)了教材對(duì)內(nèi)電路建構(gòu)的非直觀性，也讓學(xué)生經(jīng)歷了在質(zhì)疑中分析、探究的過(guò)程，學(xué)生對(duì)閉合電路的認(rèn)識(shí)潛移默化、水到渠成，遠(yuǎn)比直接灌輸效果好。
在引導(dǎo)學(xué)生從能量角度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果時(shí)，設(shè)置如下問(wèn)題情境：“剛才我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了閉合電路中的電流規(guī)律，這個(gè)結(jié)論可靠嗎？”“如果我們能從理論上找到依據(jù)，是不是更可靠？如何從理論上來(lái)分析呢？”“從能量角度行嗎？”“內(nèi)、外電路在時(shí)間 t 內(nèi)消耗多少電能？ ”“這些能量從何而來(lái)？”學(xué)生在上述問(wèn)題的引導(dǎo)下，發(fā)現(xiàn)也可以從能量角度來(lái)推導(dǎo)得出與實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)果。
在引導(dǎo)學(xué)生探究路端電壓與負(fù)載的關(guān)系時(shí)，設(shè)置以下問(wèn)題情境：“實(shí)驗(yàn)表明，燈泡變暗是由于路端電壓變小的緣故，你們能說(shuō)說(shuō)路端電壓與什么有關(guān)嗎？”“它們之間具體的關(guān)系是什么？”“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究呢？”“從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中能得出什么結(jié)論？”“能從理論上分析為什么會(huì)發(fā)生這樣的變化嗎？”“如果外電阻斷開(kāi)，路端電壓為多少？外電阻短路，路端電壓又為多少？”“誰(shuí)能說(shuō)說(shuō)路端電壓隨外電阻變化的根本原因是什么？”在這一個(gè)個(gè)問(wèn)題的引領(lǐng)下，學(xué)生從實(shí)驗(yàn)探究到理論分析兩個(gè)方面找到了路端電壓與外電阻的關(guān)系，不僅體驗(yàn)了科學(xué)探究過(guò)程，提高了理論分析和實(shí)驗(yàn)探究的能力，也養(yǎng)成了樂(lè)于探索、勤于動(dòng)手的好習(xí)慣。
2.3 注重滲透科學(xué)方法教育，加深對(duì)規(guī)律本質(zhì)的認(rèn)識(shí)
作為一根主線，科學(xué)探究法貫穿在整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)中要注意尊重學(xué)生的心理特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律，強(qiáng)化科學(xué)探究法的顯性教育：以引入實(shí)驗(yàn)為線索，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“觀察實(shí)驗(yàn)、提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析論證”等過(guò)程，領(lǐng)會(huì)科學(xué)探究的方法。
“閉合回路中的電勢(shì)變化”抽象而難以理解，突破這一難點(diǎn)的最重要的方法就是“比法”。教材試圖以圖1的模型來(lái)形象地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，但這種模型對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)還是比較抽象，難以理解。筆者用如圖2所示的“電梯加滑梯”模型和閉合電路加以類比，來(lái)說(shuō)明閉合電路中的電勢(shì)高低變化情況。這樣的方法，既簡(jiǎn)單又源于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生容易接受，教學(xué)中應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)類比法的作用。
“演繹推理法”在“閉合電路歐姆定律的推導(dǎo)”和“路端電壓與負(fù)載的關(guān)系推導(dǎo)”中兩次用到，教學(xué)中要注意借助問(wèn)題情境，把規(guī)律的探究以一個(gè)個(gè)問(wèn)題的形式呈現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生在問(wèn)題的引領(lǐng)下經(jīng)歷演繹、推理過(guò)程，構(gòu)建對(duì)“閉合電路的歐姆定律”和“路端電壓與負(fù)載關(guān)系”的正確理解，體驗(yàn)演繹推理過(guò)程中獲得成功的愉悅。
另外，本節(jié)課中，要特別注意引導(dǎo)學(xué)生在了解路端電壓與負(fù)載電阻的關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過(guò)極限法分析和理解電路斷路時(shí)的路端電壓和短路電流的現(xiàn)實(shí)意義，體會(huì)極限法在物理學(xué)習(xí)中的作用和意義，有效地訓(xùn)練學(xué)生突破思維定勢(shì)，培養(yǎng)創(chuàng)造性的思維能力。
2.4 注重理論聯(lián)系實(shí)際，物理與生活的聯(lián)系
研究和學(xué)習(xí)物理最重要的方法就是理論聯(lián)系實(shí)際，將理論和實(shí)際、物理與生活聯(lián)系起來(lái)，可以幫助學(xué)生更透徹地理解所學(xué)的物理知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和邏輯思維能力。歐姆定律與生產(chǎn)、生活聯(lián)系密切，教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意還原知識(shí)的產(chǎn)生背景，注重將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活。例如：新課引入可以從生活現(xiàn)象來(lái)提出問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考探究；在得出路端電壓與外電阻R的關(guān)系后，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)將R推向兩個(gè)極端情況的分析，來(lái)理解實(shí)際中“為什么電源開(kāi)路時(shí)路端電壓就等于電源的電動(dòng)勢(shì)”及“為什么電源不能用導(dǎo)線直接相連”；在學(xué)完了本節(jié)知識(shí)后，可引導(dǎo)學(xué)生用本節(jié)課所學(xué)知識(shí)分析解決新課引入及生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問(wèn)題。讓學(xué)生充分地感知從生活走進(jìn)物理、從物理回到生活的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生利用物理知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，建構(gòu)對(duì)知識(shí)（尤其是難點(diǎn)知識(shí)）的正確理解，從而真切地感受所學(xué)物理知識(shí)的實(shí)用性，充分理解物理學(xué)科對(duì)時(shí)展的深遠(yuǎn)意義。
參考文獻(xiàn)：
