欧姆定律的表述篇1
表2填0.15安和15欧。根据:在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
2.进行新课
(1)欧姆定律
由实验我们已知道了在电阻一定时,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比,在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。把以上实验结果综合起来得出结论,即欧姆定律。
板书:〈第二节欧姆定律
1.内容: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。〉
欧姆定律是德国物理学家欧姆在19世纪初期(1827年)经过大量实验得出的一条关于电路的重要定律。
欧姆定律的公式:如果用U表示加在导体两端的电压,R表示这段导体的电阻,I表示这段导体中的电流,那么,欧姆定律可以写成如下公式:
I=U/R。
公式中I、U、R的单位分别是安、伏和欧。
公式的物理意义:当导体的电阻R一定时,导体两端的电压增加几倍,通过这段导体的电流就增加几倍。这反映导体的电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比例关系(I∝U)。当电压一定时,导体的电阻增加到原来的几倍,则导体中的电流就减小为原来的几分之一。反映了电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比例的关系(I∝U/R)。公式I=U/R完整地表达了欧姆定律的内容。
板书:<2.公式:I=U/R
I-电流(安)U-电压(伏)R-电阻(欧)>
有关欧姆定律的几点说明:
①欧姆定律中的电流、电压和电阻这三个量是对同一段导体而言的。
②对于一段电路,只要知道I、U和R三个物理量中的两个,就可以应用欧姆定律求出另一个。
③使用公式进行计算时,各物理量要用所要求的单位。
(2)应用欧姆定律计算有关电流、电压和电阻的简单问题。
例题1:课本中的例题1。(使用投影片)
学生读题,根据题意教师板演,画好电路图(如课本中的图8-2)。说明某导体两端所加电压的图示法。在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号。
解题过程要求写好已知、求、解和答。解题过程写出根据公式,然后代入数值,要有单位,最后得出结果。
板书:〈例题1:
已知:R=807欧,U=220伏。
求:I。
解:根据欧姆定律
I=U/R=220伏/807欧=0.27安。
答:通过这盏电灯的电流约为0.27安。〉
例题2:课本中例题2。(使用投影片)
板书:〈例题2〉
要求学生在笔记本上按例题1的要求解答。由一位同学到黑板上进行板演。
学生板演完毕,组织全体学生讨论、分析正误。教师小结。
①电路图及解题过程是否符合规范要求。
②答题叙述要完整。本题答:要使小灯泡正常发光,在它两端应加2.8伏的电压。
③解释U=IR的意义:导体两端的电压在数值上等于通过导体的电流跟导体电阻的乘积。不能认为"电压跟电流成正比,跟电阻成反比。"因为这样表述颠倒了因果关系也不符合物理事实。
例题3:课本中的例题3。(使用投影片)
板书:〈例题3〉
解题方法同例题2。学生板演完毕,组织学生讨论、分析正误。教师小结。
①解释R=U/I的物理意义:对同一段导体来说,由于导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,所以i的比值是一定的。对于不同的导体,其比值一般不同。U和I的比值反映了导体电阻的大小。导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于材料、长度和横截面积,还跟温度有关。不能认为R=U/I表示导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比。由于电阻是导体本身的一种性质,所以某导体两端的电压是零时,导体中的电流也等于零,而这个导体的电阻值是不变的。
②通过例题3的解答,介绍用伏安法测电阻的原理和方法。
板书:(书写于例题3解后)
〈用电压表和电流表测电阻的方法叫做伏安法。〉
3.小结
(1)简述欧姆定律的内容、公式及公式中各物理量的单位。
什么叫伏安法测电阻?原理是什么?
(2)讨论:通过课本中本节的"想想议议",使学生知道:
①电流表的电阻很小(有的只有零点几欧),因此实验中绝对不允许直接把电流表按到电源的两极上。否则,通过电流表的电流过大,有烧毁电流表的危险。
②电压表的电阻很大(约几千欧),把电压表直接连在电源的两极上测电压时,由于通过电压表的电流很小,一般不会烧毁电压表。
4.布置作业
课本本节后的练习1、4。
(四)说明:通过例题,要领会培养学生在审题基础上画好电路图,按规范化要求解题。
第四节电阻的串联
(一)教学目的
1.通过实验和推导使学生理解串联电路的等效电阻和计算公式。
2.复习巩固串联电路电流和电压的特点。
3.会利用串联电路特点的知识,解答和计算简单的电路问题。
(二)教具
学生实验:每组配备干电池三节,电流表、电压表、滑动变阻器和开关各一只,定值电阻(2欧、4欧、5欧各一只)三个,导线若干。
(三)教学过程
1.引入新课
(1)阅读本节课文前的问号中提出的问题,由此引出本节学习的内容。
板书:〈第四节电阻的串联〉
(2)问:什么叫串联电路?画出两个定值电阻串联的电路图。(同学回答略,板演电路图参见课本图8-7)
(3)问:串联电路电流的特点是什么?举例说明。
学生回答,教师小结,在板演电路图上标出I1、I2和I。
板书:〈1.串联电路中各处的电流相等。I1=I2=I。〉
(4)问:串联电路的总电压(U)与分电压(U1、U2)的关系是什么?举例说明。
学生回答,教师小结,在板演电路图上标出U1、U2和U。
板书:〈2.串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和。U=U1+U2。〉
(5)几个已知阻值的电阻串联后,总电阻和各电阻之间有什么关系?这是本节课学习的主要内容。
2.进行新课
(1)实验:测R1和R2(R3)串联的总电阻。
问:实验的方法和原理是什么?
答:用伏安法测电阻。只要用电压表测出R1和R2串联电阻两端的总电压放用电流表测出通过串联电阻的电流,就可以根据欧姆定律逄出R1和R2串联后的总电阻。
要求学生设计一个测两个定值电阻(R1=2欧、R2=4欧)串联总电阻的实验电路。如课本图8-5所示。
进行实验:
①按伏安法测电阻的要求进行实验。
②测出R1(2欧)和R2(4欧)串联后的总电阻R。
③将R1和R3串联,测出串联后的总电阻R′。将实验结果填在课文中的结论处。
讨论实验数据,得出:R=R1+R2,R′=R1+R3。实验表明:串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和。
(2)理论推导串联电路总电阻计算公式。
上述实验结论也可以利用欧姆定律和串联电路的特点,从理论上推导得出。
结合R1、R2的串联电路图(课本图8-6)讲解。
板书:〈设:串联电阻的阻值为R1、R2,串联后的总电阻为R。
由于U=U1+U2,
因此IR=I1R1+I2R2,
因为串联电路中各处电流相等,I=I1=I2
所以R=R1+R2。〉
请学生叙述R=R1+R2的物理意义。
解答本节课文前问号中提出的问题。
指出:把几个导体串联起来,相当于增加了导体的长度,所以总电阻比任何一个导体的电阻都大,总电阻也叫串联电路的等效电阻。
板书:〈3.串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和。R=R1+R2。〉
口头练习:
①把20欧的电阻R1和15欧的电阻R2串联起来,串联后的总电阻R是多大?(答:35欧)
②两只电阻串联后的总电阻是1千欧,已知其中一只电阻阻值是700欧,另一只电阻是多少欧?(答:300欧。)
(3)练习
例题1:
出示课本中的例题1投影幻灯片(或小黑板)。学生读题并根据题意画出电路图(如课本图8-7)。标出已知量的符号和数值以及未知量的符号。请一名学生板演,教师讲评。
讨论解题思路,鼓励学生积极回答。
小结:注意审题,弄清已知和所求。明确电路特点,利用欧姆定律和串联电路的特点求解。本题R1、R2串联,所以I=I1=I2。因U1、U2不知,故不能求出I1或I2。但串联电路的总电压知道,总电阻R可由R1+R2求出,根据欧姆定律I=U/R可求出电流I。
板书:〈例题1:
已知:U=6伏,R1=5欧,R2=15欧。
求:I。
解:R1和R2串联,
R=R1+R2=5欧+15欧=20欧。
电路中电流:I=U/R=6伏/20欧≈0.3安。
答:这个串联电路中的电流是0.3安。〉
例题2:
出示课本中例题2的投影片,学生读题,画电路图(要求同例题1)。
讨论解题思路,鼓励学生积极参与。
①问:此题中要使小灯泡正常发光,串联一个适当电阻的意义是什么?
答:小灯泡正常发光的电压是2.5伏,如果将其直接连到6伏的电源上,小灯泡中电流过大,灯丝将被烧毁。给小灯泡串联一个适当电阻R2,由于串联电路的总电压等于各部分电路电压之和,即U=U1+U2。串联的电阻R2可分去一部分电压。R2阻值只要选取合适,就可使小灯泡两端的电压为2.5伏,正常发光。
②串联的电阻R2,其阻值如何计算?
教师引导,学生叙述,分步板书(参见课本例题2的解)。
本题另解:
板书:〈R1和R2串联,由于:I1=I2,
所以根据欧姆定律得:U1/R1=U2/R2,
整理为U1/U2=R1/R2。〉
3.小结
串联电路中电流、电压和电阻的特点。
4.布置作业
本节后的练习:1、2、3。
(四)说明
1.本节测串联电路总电阻的实验,由于学生已学习了伏安法测电阻的知识,一般掌握较好,故实验前有关要求的叙述可从简。但在实验中教师要加强巡回指导。
2.从实验测出串联电阻的总电阻和运用欧姆定律推导出的结果一致。在此应强调实践和理论的统一。在推导串联电阻总电阻公式时,应注意培养学生的分析、推理能力。
3.解答简单的串联电路计算问题时要着重在解题思路及良好的解题习惯的培养上下功夫。
第五节电阻的并联
(一)教学目的
1.使学生知道几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻的阻值都小。
2.复习巩固并联电路电流、电压的特点。
3.会利用并联电路的特点,解答和计算简单的电路问题。
(二)教具
每组配备干电池二节,电压表、电流表、滑动变阻器和开关各一只,定值电阻2只(5欧和10欧各一只),导线若干条。
(三)教学过程
1.复习
问:请你说出串联电路电流、电压和电阻的特点。(答略)
问:请解答课本本章习题中的第1题。
答:从课本第七章第一节末所列的数据表可以知道,在长短、粗细相等条件下,镍铬合金线的电阻比铜导线的电阻大;根据串联电路的特点可知,通过铜导线和镍铬合金中的电流一样大;根据欧姆定律得U=IR,可得出镍铬合金导线两端的电压大于铜导线两端的电压。
问:请解本章习题中的第6题。(请一名学生板演,其他学生自做,然后教师讲评。在讲评中要引导学生在审题的基础上画好电路图,按规范化要求求解。)
2.引入新课
(1)请学生阅读本节课文前问号中所提出的问题,由此提出本节学习的内容。
板书:〈第五节电阻的并联〉
(2)问:并联电路中电流的特点是什么?举例说明。
学生回答,教师小结。
板书:〈1.并联电路的总电流等于各支路中电流之和。即:I=I1+I2。〉
(4)问:并联电路电压的特点是什么?举例说明。
学生回答,教师小结。
板书:〈2.并联电路中各支路两端的电压相等。〉
(5)几个已知阻值的电阻并联后的总电阻跟各个电阻之间有什么关系呢?这就是本节将学习的知识。
3.进行新课
(1)实验:
明确如何测R1=5欧和R2=10欧并联后的总电阻,然后用伏安法测出R1、R2并联后的总电阻R,并将这个阻值与R1、R2进行比较。
学生实验,教师指导。实验完毕,整理好仪器。
报告实验结果,讨论实验结论:实验表明,几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻都小。
板书:〈3.几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻都小。〉
问:10欧和1欧的两个电阻并联的电阻小于多少欧?(答:小于1欧。)
(2)推导并联电路总电阻跟各并联电阻的定量关系。(以下内容教师边讲边板书)
板书:〈设:支路电阻分别是R1、R2;R1、R2并联的总电阻是R。
根据欧姆定律:I1=U1/R1,I2=U2/R2,I=U/R,
由于:I=I1+I2,
因此:U/R=U1/R1+U2/R2。
又因为并联电路各支路两端的电压相等,即:U=U1=U2,
可得:1/R=1/R1+1/R2。
表明:并联电路的总电阻的倒数,等于各并联电阻的倒数之和。〉
练习:计算本节实验中的两个电阻(R1=5欧,R2=10欧)并联后的总电阻。
学生演练,一名学生板演,教师讲评,指出理论计算与实验结果一致。
几个电阻并联起来,总电阻比任何一个电阻都小,这是因为把导体并联起来,相当于增加了导体横截面积。
(3)练习
例题1:请学生回答本节课文前问号中提出的问题。(回答略)
简介:当n个相同阻值的电阻并联时总电阻的计算式:R=R''''/n。例题1中:R′=10千欧,n=2,所以:R=10千欧/2=5千欧。
例题2.在图8-1所示电路中,电源的电压是36伏,灯泡L1的电阻是20欧,L2的电阻是60欧,求两个灯泡同时工作时,电路的总电阻和干路里的电流。(出示投影幻灯片或小黑板)
学生读题,讨论此题解法,教师板书:
认请此题中灯泡L1和L2是并联的。(解答电路问题,首先要认清电路的连接情况)。在电路图中标明已知量的符号和数值以及未知量的符号。解题要写出已知、求、解和答。
(过程略)
问:串联电路有分压作用,且U1/U2=R1/R2。在并联电路,全国公务员共同天地中,干路中电流在分流点分成两部分,电流的分配跟电阻的关系是什么?此题中,L1、L2中电流之比是多少?
答:(略)
板书:〈在并联电路中,电流的分配跟电阻成反比,即:I1/I2=R2/R1。〉
4.小结
并联电跟中电流、电压、电阻的特点。
几个电阻并联起来,总电阻比任何一个电阻都小。
5.布置作业
课本本节末练习1、2;本章末习题9、10。
参看课本本章的"学到了什么?,根据知识结构图写出方框内的知识内容。
(四)说明
1.关于并联电路总电阻的计算,教学大纲,全国公务员共同天地上未做要求,建议对基础较差的班级不增加这部分教学内容。
欧姆定律的表述篇2
1实验准备
教师预先将全班学生5人1组,分成若干组,每组实验桌面上放置的仪器有:电源(6 V)、滑动变阻器(0~20 Ω)、电阻箱、定值电阻R0(20 Ω)、阻值约10 Ω的定值待测电阻Rx各1个,电流表、电压表各1只,开关、导线若干等。
首先,引导学生回顾电阻的相关知识,如:电阻的定义、符号、单位,影响电阻大小的因素;滑动变阻器改变电路电阻的原理、连接方法、元件符号;电阻箱的符号及其连接和读数方法。
其次,引导学生回顾一个实验,即伏安法测电阻,复习伏安法测电阻的原理,电路图如图1所示。学生依据电路图连接实物,着重指出实验注意事项,认真讨论滑动变阻器在电路中的作用。
2合作探究
在此基础上,引导学生动手操作、实验测量,并依据欧姆定律,实际计算出Rx的阻值。
教师接着问:“如果现实中缺少电流表,该如何测量未知电阻Rx呢?”
学生马上想到“串联电路电流处处相等”,于是就会想到如图2所示的设计方案。
学生代表解释说:“如图2所示,先用电压表测出R0两端的电压U0;再测出Rx两端电压Ux。先依据I=U0/R0,计算出通过R0的电流I,由于R0与Rx串联,故通过R0的电流也就是通过Rx的电流,利用欧姆定律:
Rx=Ux/Ix=Ux/(U0/R0)=UxR0/U0。
待阐述完毕,各组根据该同学的讲述,选择桌面上的仪器,实际操作。教师适时点拨,利用滑动变阻器,再测量两组数据,实现多次测量求平均值从而减少误差的目的,并与已测得的Rx比较,验证该办法的正确性。
教师又问:“若缺少电压表呢?”
学生马上想到利用“并联电路各支路两端电压相等”来完成实验。
各组学生积极投入到设计实验中。不一会儿,有学生发言:如图3所示,先用电流表测出通过R0的电流I0,再用电流表测出通过Rx的电流Ix,由于R0与Rx并联,根据欧姆定律和并联电路的特点,推算出:Rx=Ux/Ix=U0/Ix=I0R0/Ix。
接着,教师见学生探究的积极性高,乘胜追问道:“上述方法我们都进行了两次测量,并利用了串、并联电路特点,利用欧姆定律测出了Rx的值。下面大家开动脑筋,能否仅连接一次测量出Rx的值呢?”
学生都积极投入探索之中,教师适时巡视点拨,一会儿功夫,探究成果便出来了。
学生1:如图4所示,开关S闭合时,Rx短路,电路中仅有R0工作,故电流表此时的示数是通过R0的电流即I合。根据欧姆定律,电源电压为:U=I合R0;当S断开时,电流表的示数是通过Rx和R0的电流,即I断,故此时电源电压为:
U=I断(R0+Rx)
由于前后电源电压不变,有:
I合R0=I断(R0+Rx),
所以Rx=R0(I合-I断)/I断。
学生2:如图5所示,当开关S闭合时,电路中仅Rx工作,电压表的示数为Rx两端电压U合;当S断开时,R0与Rx串联,电压表的示数为Rx,此时分得的电压为U断,根据串联电路特点,此时R0分得的电压为U0=U合-U断,故通过R0的电流为:I0=(U合-U断)/R0。
即此时通过Rx的电流,故Rx的值为:
Rx=U断R0/(U合-U断)
学生3:如图6所示,当开关S断开时,电流表的示数是通过R0的电流I断;当S闭合时,R0与Rx并联,电流表的示数是Rx与R0的总电流I合;由于电源电压不变,根据并联电路特点与欧姆定律得:
Rx=U/(I合-I断)=R0I断/(I合-I断)
学生4:如图7所示,由于R0为滑动变阻器,且阻值为0~20 Ω,所以,当滑片P在a端时,电流表的示数是通过Rx的电流Ia;当滑片P滑到b端时,电流表的示数是通过Rx与R0的电流Ib;由于电源电压不变,故有:IaRx=Ib(Rx+R0最大)。
所以Rx=IbR0最大/(Ia-Ib)。
学生5:如图8所示,开关S闭合后,滑片P在a端时,电压表的示数为Rx两端电压,即电源电压为Ua;当滑片P滑至b端时,由于Rx与R0串联,此时电压表的示数仅为Rx分得的电压Ub,根据串联电路特点和欧姆定律得:Rx=UbR0最大/(Ua-Ub)。
教师分析、表扬后,接着问:“你们能否利用电阻箱测出未知电阻Rx?”学生很快讨论、设计出实验方案,并积极发言。
学生6:如图9所示,把开关S接a点时,读出此时电流表的示数为I;再把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I,读出此时电阻箱的示数R0。因为(R0+Rx)I=(R0+R)I,所以Rx=R0。
教师总结说:“电路计算题关键是根据电路中开关的断开和闭合,正确判断电流的流向,从而得出用电器的串、并联情况,然后根据串、并联电路特点和欧姆定律灵活解决电学有关计算问题。同学们只要掌握方法,牢记规律,一定没有解决不了的问题。”
3结束语
一节合作探究实验课,紧紧围绕“电阻”的相关知识,让学生分组探究,有效地复习了欧姆定律和串、并联电路特点,并实际操作,反复验证,对本章节的“一定律”、“两规律”、“一实验”作了详尽回顾,既培养了学生自主探究、分组协作的能力,又激发了学生的创新意识,并体验了成功的快乐。
欧姆定律的表述篇3
一、教材分析
《欧姆定律》一课,学生在初中阶段已经学过,高中必修本(下册)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。这就决定了本节课的教学目的和教学要求。这节课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。
本节课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基础。本节课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,本节课是后续课程的知识准备阶段。
通过本节课的学习,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.
本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析。这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础。
本节课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高一物理和高二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
根据本节课有演示实验的特点,本节课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。
通过本节课的学习,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总结出物理规律。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。这样使他们既巩固了实验知识,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同学上台协助,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教育,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,进一步总结出欧姆定律,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总结,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。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.定义电阻及总结欧姆定律时,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总结.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.
欧姆定律的表述篇4
第一种,学生观看视频
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.
再次,以多媒体教学手段取代物理实验,会影响学生实验技能和各种能力的发展,不利于学生学习情感、态度、价值观的培养.
物理课堂教学既要重视学生的物理知识技能目标的教学,又要重视学生的过程与方法目标的教学,还要重视学生的情感、态度、价值观目标教学.让学生在掌握物理概念规律的同时,感悟实验原理,迁移实验方法,获得实验技能,发展实验能力,培养学生积极的学习情感,形成正确的学习态度,体味知识的价值.在操作上,教师应注重创设问题情境,引导学生自主发现并提出问题,进行猜想,鼓励学生自行设计实验方案,按照正确的方法进行操作研究,正确归纳和分析实验数据、现象,交流和讨论实验结论,科学评价实验过程.鼓励学生把学到的知识应用于生产生活实际,从而在解决问题的同时培养学生的创新思维和实际操作能力.而多媒体教学手段把实验过程以现成的方式呈现给学生,虽然教给了学生知识,却忽视了学生的主体能动作用,忽视了学生的亲身体验和探究过程,使物理教学的过程、方法目标及情感、态度、价值观教学目标得不到有效落实,不利于学生的全面发展.上述第一、第二种教学法虽然通过多媒体教学方式也能对教师给出的电流、电压、电阻实验数据进行分析归纳得到结论,但学生没有亲自动手操作,缺乏动作思维过程,不能获得直接的感性认识,其结论缺乏可信度,学生仍然是被动的知识接受者,由此对欧姆定律的理解也不透彻.而第三种教学法中教师指导学生分组实验探究,让学生亲手连接电路,调节滑动变阻器改变电压、电阻大小,观察记录电流、电压、电阻数据变化,师生分析归纳电流与电压、电阻之间的关系,共同建构欧姆定律,共同交流实验错误、误差的产生原因,这样做学生不仅获得电路连接、电流和电压表以及滑动变阻器的使用技能,又获得了物理实验探究的快乐与体验,同时还激发了学生学习物理知识的兴趣、情感,培养了学生的实践能力.这样的实验效果就会更好,就会有利于教学目标的全面落实.
欧姆定律的表述篇5
物理是以实验为基础的学科,不论是理科综合能力测试还是单学科的高考,都十分重视实验能力的考查。近年来高考物理中的实验题已从侧重于考查实验的原理、器材选择、步骤、数据处理、得出结论、误差的定性原因等即考查实验仪器的使用、基本操作等最基础的实验能力,向着更侧重于考查对实验原理的理解、实验方法的灵活运用等更高层次的能力要求转变,从常见的学生分组实验、演示实验及课后小实验的考查向更高层次的设计性实验考查过渡。高考实验题的设计性实验常见于电学实验中,而电阻测量的设计性实验更是其重点、热点,对学生而言当然也是难点。本文拟就如何突破这一难点做些讨论. 一、千变万变,原理不变
纵观近几年高考中的电阻测量设计性实验题目,立意新颖、灵活多变。为了应对这种实验,总结了不少方法,如“伏伏法”、“安安法”,名目繁多,不一而足。其实不论题目多么新颖,不论怎么变化,须知万变不离其宗,这个“宗”就是实验原理。原理是实验的总纲、灵魂,设计性实验也概莫能外。高考理科综合能力测试《考试大纲》对设计性实验题目的考查有具体明确的要求:“能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题”。设计性实验考题都是根据现行教学大纲和考试大纲,立足于课本,在已学实验(包括学生分组实验、演示实验及课后小实验)的基础上演变而来的,是建立在对所学实验原理的深入理解的基础上的。具体到电阻的测量,其实验原理最主要的应是两个,一是部分电路欧姆定律(即所谓伏安法),二是闭合电路欧姆定律,兹分述于后:
⑴伏安法。设待测电阻阻值为Rx.若测得Rx两端的电压为U,通过Rx的电流为I,则由其定义可得Rx=U/I。此处应注意“测”的含义,例如,电压U既可用电压表直接测得,也可由其他方式算出即间接测得。电流亦然。
⑵闭合电路欧姆定律。将待测电阻Rx做为某一电源的外电路或外电路的一部分,利用闭合电路欧姆定律测量,这当然也是间接测得的。
二、方案选择,应看条件
电阻测量设计性实验之所以难,对很多学生来说,不是不知道有哪些实验原理,而是不清楚对一个具体的实验应该用哪个原理。实际上,在一道具体的实验题目中实验原理的选择受实验器材、实验精度的要求等多种因素的制约。如考虑用伏安法测电阻时,一般而言应有电压表、电流表。若只有两个电流表,没有电压表,并不意味着无法用伏安法。只要满足一定条件,实验仍然能够完成。前面说过,只要能算出待测电阻两端的电压即可。在什么情况下可以“算出”?这就需要注意电压表、电流表的一些指标。一般来说,电压(流)表应看三个指标即满偏电压、满偏电流和内阻,由于电表此时满足部分电路欧姆定律,故三个指标中只有两个是独立的,利用任意两个指标可由欧姆定律求出第三个指标。这也说明电表可扮演三种角色,例如一个电压表,既是一个电压表(测内阻RV两端的电压),又是一个定值电阻(阻值为内阻RV),同时还能反串电流表(“测”通过RV的电流).能否“测出”通过RV的电流,就取决于其内阻是否已知。故若题目明确说明其电表的内阻是多少,则可考虑让此电表反串另一种电表的角色(当然,可能还须考虑其偏转角度是否满足精确的要求或是否会超出其量程)。但若题目只是说此电表的内阻约为多少,则不能反串。题目给出这个条件通常是用来考虑用外接法还是内接法的,此时应另寻他法。若考虑用闭合电路欧姆定律测电阻时,则应注意电源的两个指标即电源的电动势E和内阻r。如果电动势E和内阻r未知,则应做待测量加以考虑。
欧姆定律的表述篇6
一切的根源:欧盟的《汽车空调系统指令》
随着人们对于环保理念的重视日渐加深,汽车行业作为一个全球性的大产业自然需要以身作则、将环保的思想注入产品的方方面面,并与时俱进地更新相关零部件,以满足越来越严苛的环保规定。
2006年5月,为了防止全球气候变暖、达到京都协议中承诺的目标,统一欧洲内部市场,欧洲议会和欧盟理事会制定了关于汽车空调系统排放物的指令,要求各成员国以这个指令为指导,结合自己国内的情况,在2008年1月4日之前将其转变为本国的法律法规和政府规定,并开始实施。指令规定对于客车和轻型商用车将从2007年1月1日起逐步禁止汽车空调系统温室效应气体(俗称氟化气体)的排放,2016年结束。禁止的过程中将会分两个阶段:1. 2007年1月1日起,不能再允许汽车空调系统使用的氟化的温室气体的全球变暖指数超过150的欧共体标准或国家标准,除非空调系统的单个蒸发器系统泄漏率不超过每年40克氟化温室气体,或两个蒸发器的泄漏率不超过每年60克氟化的温室气体。2. 从2011年1月1日起所有新批准型号汽车将禁止使用含有全球变暖潜值(GWP)超过150氟化气体的空调系统,从2017年1月1日起所有新出厂的车辆将禁止使用含有全球变暖潜值(GWP)超过150氟化气体制冷剂的空调系统,违反规定的新车将不予注册、销售或使用。由于这一指令的强制性要求,原有的车载空调系统制冷剂R134a从2011年起禁止被新车使用,而到目前为止,根据欧盟所制定的新规,符合要求的制冷剂只有霍尼韦尔与杜邦生产的R1234yf制冷剂。一旦该制冷剂能全面取代原有的R134a,这两家公司将会垄断全球的汽车空调制冷剂市场。
起因:戴姆勒指出新型制冷剂易燃
2012年12月,路透社发表文章称,奔驰测试员模仿实际情况在奔驰B级旅行车的空调管路上制造了一点泄漏,制冷剂以及空调压缩机的机油混合物发生泄漏并喷洒至该车的涡轮增压发动机中,接触到发动机发热的表面后,液体立刻起火,并瞬间释放出刺激性的有毒气体。致命的氟化氢气体在挡风玻璃表面凝结,并在其表面上覆盖上一层乳白色的薄膜。该项测试最终确定这些被释放的R1234yf制冷剂在特定情况下将有可能被点燃,产生的火焰则可能扩散并引燃其余的可燃物。负责此次测试的戴姆勒高级工程师Stefan Geyer说:“这一发现难以置信,实验室最精细的仪器都没有测试出这样的危险,而我们的一次无意之举竟然发现该制冷剂可以导致汽车起火。”霍尼韦尔公司和杜邦公司的工程师对此均表示震惊。在过去两年中,他们花费了几百万美金对新产品做过测试,没有发现起火现象。根据奔驰调查结果显示,包括大众等13家主要汽车制造商也做过同样测试,并发现R1234yf在2/3的车辆正面撞击中十分易燃。基于这项测试结果,戴姆勒明确表示拒绝使用该制冷剂并宣布召回已经加注此制冷剂的车辆。
交锋:多个势力“大乱斗”
尽管对这些制造商的测试结果感到震惊,该制冷剂的生产厂商霍尼韦尔和杜邦依旧表示,戴姆勒的测试夸大了新型制冷剂的危险性。他们认为,汽车引擎盖下方有着很多其它易燃材料,戴姆勒拒绝使用新型环保制冷剂只是为了节约成本。然而在当时,至少有2家德国和奥地利试验单位已经就R1234yf的安全性提出了警告。
由于制冷剂争端在业界产生了不小的影响,今年年初,曾对新型制冷剂R1234yf进行过研究的美国汽车工程师协会(SAE)再次成立项目研究小组,旨在对该制冷剂在汽车中的使用进行再次研究。而他们在今年6月表示,戴姆勒所做的模拟碰撞测试是“不切实际的”。 他们在报告中指出,戴姆勒在测试中模拟了一种极易起火的极端条件,却忽略了在现实碰撞中会降低火灾发生概率的因素。因此,汽车因该制冷剂泄露而起火的概率微乎其微,属于可以被接受的范畴。SAE的报告甚至尖锐地指出,“人们因遇到飞机失事而致死的机率比由R1234yf泄露起火而致死的机率高两万倍”。
作为《汽车空调系统指令》的制定方,欧盟曾表示,R1234yf的使用将被强制执行,但并未提到对违反该条例的汽车制造商会有什么处罚。然而由于戴姆勒对制冷剂新规的不配合,欧盟也采取了相应的措施。据欧洲媒体今年3月的消息,欧盟文件表示,所有不符合欧盟法律的奔驰车型将被禁止在欧盟地区销售。与此同时,欧盟工业和企业委员会专员安东尼奥・塔亚尼(Antonio Tajani)公开宣称,如果欧盟成员国不遵守规定,他将对其进行侵权诉讼。
争端升级:欧洲国家纷纷禁售奔驰汽车
自从争端爆发,戴姆勒对欧盟的警告一直采取不配合的态度,令欧盟委员会及多个成员国十分不满。而在这种风口浪尖之际,德国环境署于今年2月份向欧盟提交议案,希望允许德国汽车制造商于2015年年底之前完成欧盟法律规定的汽车空调用制冷剂采用环保制冷剂的强制要求。而原本今年是欧盟《汽车空调系统指令》要求的开始淘汰R134a作为空调制冷剂在整车中使用的最后期限。德国环境署这一提案一旦被批准,意味着德国汽车制造商制冷剂替代的期限将被延长。很明显,虽然并未表明,但德国政府已经做出了支持本国汽车制造商的姿态,这更使得制冷剂争端愈演愈烈,直到7月份,这一争端终于达到了高潮。
今年的7月对于戴姆勒公司来说可谓“四面楚歌”。刚刚进入7月,欧盟就有消息称,由于制冷剂存在争议,法国已经采取行动,拒绝注册在6月12日以后生产的奔驰A系列、B系列和CLA车型。若法国政府这一行动得到法律许可,戴姆勒每年可能损失2.9万辆的销量,相当于全球销量的2%。欧盟工业事务主管安东尼奥・塔亚尼随后发表声明支持法国政府这一举动,并称目前欧洲市场上戴姆勒所生产的汽车并不符合标准。他向德国政府施压,要求其针对未能强制戴姆勒遵守欧盟规定而作出解释。欧盟的这一声明一时间造成了一边倒的态势,欧盟28个成员国代表在与欧盟汽车技术委员会的会谈中一致同意所有在欧盟销售的汽车必须采用新型制冷剂,奔驰新车遭到禁售的范围似乎将进一步扩大,戴姆勒一时间陷入了“四面楚歌”的境地。
然而戴姆勒也并非任人摆布的羔羊,该公司一名发言人表示,其所生产的汽车得到了德国机动车辆管理局(KBA)的批准,在整个欧洲地区是合法的,因此任何人都不应阻止这些车辆进行注册。法国国内也有一家法庭认为法国政府没有准确地遵循欧盟安全法规,并要求法国政府尽快解除针对奔驰新车的禁令。但法国政府仍未妥协,法国生态与交通部在26日了一项声明,声称根据欧盟相关法规,将继续禁止奔驰A级、B级和CLA级新车在法国进行销售,直到戴姆勒遵循欧盟法规,采用新型制冷剂。戴姆勒随即宣布将法国政府,并强硬表示,“(法国政府禁售奔驰新车)这种做法匪夷所思,并不能适用于这种情况,因为在欧洲的公路上几乎所有的新车和二手车都使用了安全的R134a制冷剂,而且会持续到2016年底”。
峰回路转:德国政府支持戴姆勒
正在戴姆勒四面楚歌深陷泥潭之时,事情又出现了转机。今年以来一直在为本国汽车制造商争取利益的德国政府在8月19日了官方声明,并向安东尼奥・塔亚尼递交了一份长达9页的意见说明,对戴姆勒表达了支持。德国交通部一名发言人表示:“德国政府认为戴姆勒的行为符合法律规定。”
随后不久,戴姆勒一方又获得了新的支持力量――丰田汽车于8月26日宣布,鉴于安全性方面的原因,该公司已经在欧洲地区弃用了新式R1234yf空调制冷剂,并重新启用了旧式的R134a制冷剂。而在此之前,戴姆勒是唯一一家拒绝逐步弃用旧式的R134a式制冷剂的车企。就此,丰田发言人表示,由于新式制冷剂在德国引发争端,考虑到顾客的安全性问题,该公司已经在三款车型中采用了旧式制冷剂,这三款车型分别为普锐斯Plus、GT86以及雷克萨斯GS。丰田称其对于新型制冷剂的安全性“很有信心”,但该公司不希望被拖入因制冷剂所引发的争端中。
最终,戴姆勒诉诸法律的行动得到了回报。8月底,法国最高行政法院做出判决,废除了法国政府针对多款梅赛德斯-奔驰新车的禁令,并下令相关机构恢复对上述奔驰车型进行注册。但值得注意的是,法国最高行政法院作出的判决只是临时性的,该法院还需针对该案进行审查,在未来数月中才会做出最终判决。据了解,尽管之前欧盟多个成员国均同意欧盟提出的所有在欧盟销售的汽车必须采用新型制冷剂的要求,但到目前为止法国是欧盟地区唯一一个对采用旧式制冷剂的新车禁令的国家。
戴姆勒针对上述判决声明称:“我们希望法国监管机构能够在48小时内重新开始对我们的车型进行注册,从而使欧洲所有汽车制造商之间的平衡得以恢复。”
评论:如此大动干戈的实质是什么?
今年以来,德国车企在德国政府的支持下不断挑战欧盟标准。从年初的2020年欧洲汽车二氧化碳排放标准草案到近期刚刚告一段落的制冷剂纠纷,无不见到德国车企与德国政府的活跃身影。他们与欧盟在这些问题上不惜大动干戈,难道真的是从环保和安全的方面考量吗?他们真的为了环保和安全,不惜禁售所造成的经济损失?答案或许并非如此。
今年上半年,默克尔成功阻止了欧盟对欧产车实施新的排放限制,并坚称严格的排放限制会严重危害德国的汽车工业、影响德国汽车行业的就业稳定。
当时德国所为就曾经被行业内斥为自私和无担当的表现。而在此之前,德国作为世界汽车强国之一,也曾经数度对欧盟尾气标准持强硬反对态度。德国每每在欧盟规定可能影响到本国豪车企业利益的时候百般寻求拖延之法,究其原因,自然是为了借拖延实施期限来保护本国车企,并为他们的相关新技术开发制造更多的缓冲时间。另外,近年来受欧债危机的冲击,德国本土的平均车龄已经达到8.7年新高,较经济危机之前多出整整一年。尽管德国车企纷纷使出浑身解数大规模开展海外业务以填补欧洲市场的下滑,但它们在本土汽车销售量迟迟未能提振,这必然令整个产业链承受了巨大的压力。因此,由于标准变严而导致的成本上升在这种背景下可谓是雪上加霜,自然会被在世界汽车行业拥有庞大势力的德国车企联合抵制。
而这一次制冷剂事件,德国需要打破的还有国外公司对制冷剂行业的垄断。事实上,制冷剂一事背后牵扯的是数十亿美元的制冷剂市场的商业版图。一旦新型制冷剂被欧盟成功强制执行,其制造厂商――美国霍尼韦尔和杜邦将垄断价值数十亿美金的制冷剂市场,德系车企对该制冷剂的抗拒和德国政府要求推迟新型制冷剂执行时间的做法正与德系车企在研发基于二氧化碳的空调系统有关。目前二氧化碳系统还未开发成功,德国方面自然不甘心制冷剂这块大蛋糕让美国公司独吞,便借奔驰的一次安全测试出现的安全隐患发难,以便为自己的二氧化碳空调系统的研发提供缓冲时间。
而法国政府在纠纷中“身先士卒”地对奔驰的新车禁令,其本质很可能是为了保护本国车企。众所周知,以标致雪铁龙为代表的法国车企近年来经济压力巨大,甚至濒临破产。法国政府则尽其所能积极对其进行援助,甚至提出为标致雪铁龙寻找投资银行。而德国车企此次对欧盟制冷剂规定的不配合态度对法国来说是正中下怀,一旦在法国成功禁售德系车,势必会给法国车企留出更多的市场份额,助其恢复元气。据了解,法国政府的这种保护主义也曾有先例:2012年,由于韩系车在法国本土市场销量猛增,法国政府就不顾贸易自由的基本准则,公开主张对现代汽车进行不公正行为调查,要求欧盟采取紧急措施、加大进口限制力度。
由此可见,制冷剂风波如此大动干戈,表面上看是出于环保、安全等方面的考量,而实际上各方势力均是为了自己的利益而战。德方是为了打破垄断和降低成本,法方则是为了保护本国车企。在这时,包括新型制冷剂在内的一系列新技术是否真的有安全隐患,对于他们来说已经无关紧要了。
链接
其它汽车厂商态度:
通用:坚持使用新型制冷剂
尽管已经知晓霍尼韦尔和杜邦两家供应商提供的R1234yf制冷剂在测试中发生起火,通用汽车坚持使用这款制冷剂。通用制冷剂工程师Curt Vincent表示:“我们对新型制冷剂进行了碰撞测试、计算机仿真以及热分析实验,并未观察到任何危险迹象。”Vincent与霍尼韦尔副总裁Terrence Hahn均指出,R1234yf制冷剂不存在安全性问题。
欧宝:新型制冷剂安全可靠
通用汽车旗下欧宝于今年4月表示,他们与德国技术监督协会(TüV Rheinland)进行合作,对一辆采用R1234yf制冷剂的Mokka车型进行了一项碰撞测试,该车的空调系统在碰撞中遭到损毁,并在发动机歧管附近发生泄漏,但并没有导致起火。据此,欧宝认为R1234yf制冷剂安全可靠,并表示近期内不会出现其它可以代替它的制冷剂。
大众:弃用霍尼韦尔制冷剂
据路透社报道,今年3月,大众决定仿效戴姆勒,拒绝使用由美国霍尼韦尔及杜邦公司开发的R1234yf新型空调制冷剂,并计划推出基于二氧化碳的新型空调系统。大众集团发言人拒绝透露该公司将于何时开始使用基于二氧化碳的空调系统,指出这一进度与竞争对手有关,并确定该公司今年不会推出基于二氧化碳的空调系统。
丰田:在欧洲市场重新启用旧式制冷剂
欧姆定律的表述篇7
关键词:电动势;电压;电流;电阻;功率
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)12-0060-3
1 P于闭合电路欧姆定律
1.定律内容:在外电路为纯电阻的闭合电路中,电流的大小跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比。
2.定律的得出:仔细分析人教版和教科版教材,他们给出定律的过程是相同的。在电源外部,电流由电源正极流向负极,在外电路上有电势降落,习惯上称为路端电压或外电压U,在内电路上也有电势降落,称为内电压U';在电源内部,由负极到正极电势升高,升高的数值等于电源的电动势。理论和实践证明电源内部电势升高的数值等于电路中电势降低的数值,即电源电动势E等于外电压U和内电压U'之和,即E=U+ U'=U+Ir。若外电路为纯电阻,则U=IR,所以E=IR+Ir,I=
从教学实际看,上述给出定律的方法很多同学并不能理解,只能生硬的接受,这给学生对定律的理解和运用带来困难。在教学中笔者尝试从能量角度推导定律,效果较好,过程如下:从能量转化观点看,闭合电路中同时进行着两种形式的能量转化:一种是把其他形式的能转化为电能,另一种是把电能转化为其他形式的能。
设一个正电荷q,从正极出发,经外电路和内电路回转一周,其能量的转化情况如下:
在外电路中,设外电路的路端电压为U,那么正电荷由正极经外电路移送到负极的过程中,电场力推动电荷所做的功W=qU,于是必有qU的电能转化为其他形式的能量(如化学能、机械能等)。在内电路中,设内电压为U',那么正电荷由负极移送到正极的过程中,电场力所做的功W=qU',于是必有qU'的电能转化为内能。若电源电动势为E,在电源内部依靠非静电力把电量为q的正电荷从负极移送到正极的过程中,非静电力做的功W=qE,于是有qE的其他形式的能(化学能、机械能等)转化为电能。
因此,根据能量转化和守恒定律,在闭合电路中,由于电场力移送电荷做功,使电能转化为其他形式的能(qU+qU'),应等于在内电路上由于非静电力移送电荷做功,使其他形式的能转化成电能(qE),因而qE=qU+qU',即E=U+U'。若外电路为纯电阻R,内电路的电阻为r,闭合电路中的电流强度为I,则U=IR,U'=Ir,代入上式即得I=
E/(R+r)。
3.定律的理解:不论外电路是否为纯电阻,E=U+ U'=U+Ir总是成立的,只有当外电路为纯电阻时,才能成立。闭合电路欧姆定律的适用条件跟部分电路欧姆定律一样,都是只适用于金属导电和电解液导电。
2 不同的物理量间的图像关系以及对图像的理解(以外电路为纯电阻为例)
图像1 电路中的总电流与外电阻的关系即I-R图像
图像2 外电压与外电阻的关系即U-R图像
由闭合电路欧姆定律可得:
分析可得:R增大,U增大;R减小,U减小,但不成线性关系。R0,U0; R∞,UE。故U-R图像如图2所示。当外电路短路(R=0),外电压为0;当外电路开路R∞,外电压等于电动势E,即若题目中告诉某一电源的开路电压,则间接告诉了电动势E的值。
图像3 外电压与总电流的关系即U-I图像
由闭合电路欧姆定律可得:U=E-U'=E-Ir。
分析可得:由于E、r为定值,故U与I成线性关系,斜率为负,故图像应如图3所示。当I=0,U=E,即图像的纵截距表示电动势;当 此时外电路短路,此电流即为短路电流,即横截距表示短路电流。斜率k=-r,即斜率的绝对值表示内电阻。
由上述分析可知,若给出了U-I图像,则由图像就可以知道电源电动势E和内阻r这两个重要的参量。若将不同电源的U-I图像画在同一个图中,如图4所示,则可以比较不同电源的电动势和内阻的大小。由图4可知E1=E2、r1
图像4 电源的输出功率与外电阻的关系,即P-R图像
图像5 电路中的功率与总电流的关系,即P-I图像
与闭合电路相关的功率有3个:电源的总功率、电源内部的热功率、电源的输出功率。
由P=IE可知P与I成正比,图像应为过原点的一条倾斜的直线。
由P=I2r可知图像应为顶点过原点的关于纵轴对称的开口向上的抛物线的一半。
由P=P-P=IE-I2r可知图像应为过原点的开口向下的抛物线的一部分。
若将3个功率与电流的关系图像画在同一图像中,则分别对应着图6中的图线1、2、3。
利用图线1可求电动势E,利用图线2可求内阻r,需要特别注意的是:此图像中3条图线不能随意画。“1”“2”交点说明此时P=P,即P=0,外电路短路,电流最大,此状态下图线“3”与横轴交点值一定是“1”“2”交点对应的横坐标值,否则就是错误的。“2”“3”交点的含义为P=P,此状态下R=r,则“2”“3”交点对应的横坐标一定为 ,若不是则错误。还必须注意的是“2”“3”的交点一定是“3”的最高点,因为R=r时,P最大,若不是这样则此图画错了。
案例 在图7(a)所示电路中,R0是阻值为5 Ω的定值电阻,R1是一滑动变阻器,在其滑片从最右端滑至最左端的过程中,测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图7(b)所示,其中图线上的A、B两点是滑片在变阻器的两个不同端点时分别得到的,讨论以下问题:
问题1 滑片从最右端滑至最左端的过程中,电流表示数如何变化?
分析:滑片从最右端滑至最左端的过程中,由电路结构可知外电阻R变小,由I-R图像可知电流表示数变大。
问题2 滑片从最右端滑至最左端的过程中,电压表示数如何变化?
分析:滑片淖钣叶嘶至最左端的过程中,由电路结构可知外电阻R变小,电压表测量的是外电压,由U-R图像可知电压表示数变小。
问题3 电源电动势和内阻各为多大?
分析:图7(b)给出的是外电压与电流的关系,由图可求得斜率绝对值为20,将图线延长与纵轴相交,可得纵截距为20,由U-I图像的物理含义可知电源电动势E=20 V,内阻r=20 Ω。
问题4 滑片从最右端滑至最左端的过程中,电源的输出功率如何变化?最大输出功率为多少?
分析:由题目所给条件可求得R1的最大阻值为75 Ω,滑片从最右端滑至最左端的过程中,外电阻的变化范围为80 Ω~5 Ω,由P-R图像可知P先变大再变小。调节过程中可以满足R=r,则当R1的有效阻值为15 Ω时,电源输出功率达最大 ,即为5 W。
问题5 若在上述条件下,仅将R0的阻值改为30 Ω,滑片从最右端滑至最左端的过程中,电源的输出功率如何变化?电源的最大输出功率为多少?
分析:滑片从最右端滑至最左端的过程中,外电阻的变化范围为105 Ω~30 Ω,由P-R图像可知P一直变小。由于无法满足R=r,则电源输出功率不可能为,则当R与r最最接近即R1=0 Ω时电源输出功率最大,计算可得为4.8 W。
与闭合电路欧姆定律应用相关的题目较多,题型多种多样,解决这类题目的关键是要搞清电路结构,搞清电表的测量对象,分清已知量与未知量,再运用相应规律求解则可。当然,这也不是一蹴而就的,只有多做、多练、多思考才能达到较好的效果。在解答闭合电路问题时,部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律经常交替使用,这就要求我们认清研究对象是全电路还是某一段电路,是这一段电路还是另一段电路,以便选用对应的欧姆定律,并且要注意每一组物理量(I、U或I、E、R、r)的对应关系是对同一研究对象的,不可“张冠李戴”。
参考文献:
[1]徐琪,李飞跃.“闭合电路欧姆定律”教学设计[J].物理教学探讨,2015,33(9):4―8.
欧姆定律的表述篇8
关键词:数学推理;科学探究;问题情境;科学方法;理论联系实际
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2017)1-0019-3
人教版高中物理选修3-1第二章第七节《闭合电路的欧姆定律》是电学知识的核心内容,其中包含了许多科学思想方法,是学生学习和体会科学思想方法的好素材。作为一节典型的规律探究课,本节内容较抽象,学生在学习时,对电源内电路认识模糊,难以理解电源有内阻;对内外电路的电压与电源电动势的关系及路端电压与负载关系感到疑惑,对其中蕴含的科学方法未能深刻领会。“如何有效突破这些教学难点?”“如何设计好闭合电路欧姆定律的探究过程,有效实施三维目标教学?”一直是广大物理教师研究的重要课题,本文试图通过对本节课的教材、教法的分析,探究形成学生认知困难的主要原因以及在本节课中如何有效实施探究教学,培养学生的核心素养。
1 教材、教法分析
人教版教材是把《闭合电路的欧姆定簟钒才旁诘缭础⒌缍势、欧姆定律、串并联电路、焦耳定律和导体的电阻之后来学习的。很显然,这种安排的意图是在承接“从做功角度认识电动势”的基础上,引导学生从功能关系角度来建立闭合电路的欧姆定律,体现了循序渐进的教学原则。顺应这种构想,教材对本节内容以如下方式呈现:先直接给出闭合电路的概念,然后从功能关系出发, 根据能量守恒,理论推导出闭合电路的欧姆定律和U+U=E,再根据闭合电路的欧姆定律,理论分析路端电压与负载的关系。这种呈现方式的好处是:既充分体现了功和能的概念在物理学中的重要性,又有利于学生从理论角度理解闭合电路的欧姆定律。从教材体系来看这种呈现方式具有一定的合理性和科学性。
笔者曾多次参与“闭合电路的欧姆定律”的观摩教学,领略了执教老师们的各种处理方法,比较有代表性的是以下两种教法:
第一种教法是沿用原教材的思路,采用比较传统的方式,注重理论探究,先从理论上推导得出闭合电路欧姆定律的数学表达式,再应用定律讨论了路端电压随外电路电阻的变化规律,最后引导学生运用规律解题,把立足点放在训练学生的解题能力上。
第二种教法注重突出实验的地位,发挥实验在探究教学中的作用。利用实验创设悬念,引入课题,设计探究实验,让学生在实验中总结归纳出内外电压之间的关系,再利用教材中的图2.7-3实验探究路端电压与负载的关系。
根据课后反馈发现,沿用原教材思路设计的教学,效果并没有达到设计者想象的结果,究其原因,主要有以下几个方面:
1.教材中的闭合电路的欧姆定律是从理论角度得出的,注重于数学推理,比较抽象,缺乏令人信服的探究实验,学生无直接经验感知和相应的认知过程,难以形成深刻的理解。
2.教材对闭合电路,特别是内电路的建构过于直接,无感知过程,学生对教材中为了突出闭合电路而提供的闭合电路中电势高低变化的模型图难以理解,加之学生对部分电路的欧姆定律印象深刻,对电源内部的电路无直观印象,对电源也有内阻心存疑虑,难以突破初中形成的“路端电压不随外电路变化”的思维定势。
3.教材是利用纯电阻电路中的能量守恒关系推导得到IR+Ir=E和U+U=E,这种处理方式,会让学生对U+U=E的普适性产生怀疑:非纯电阻电路还适用吗?
4.作为一节规律探究课,本节课包含了许多科学思想方法,教材过于注重理论推导,忽视了实验探究,淡化了猜想、类比、比较、分析等多种科学思想方法教育,这对培养学生的探究能力和体验研究物理问题的方法是不利的,也不利于提高课堂教学的有效性。
第二种“通过设计多个实验来进行实验探究”的处理方法,调动学生学习的主动性和积极性,学生能获得更直观的认识,有效地突破一些教学难点,但由于本节知识点多,思维量大,设计过多的实验(特别是设计繁杂的分组实验)势必会分散学生的注意力,干扰学生的正常思考,挤压学生思考和实践应用的时间,影响了学生主体作用的发挥,效果同样不尽如人意。
2 教学建议
2.1 尊重学生的认知规律,科学设计探究过程
从物理学史来看,欧姆定律是基于实验而发现的,并非演绎推理的结果,教材通过功能关系分析来建立闭合电路的欧姆定律。这种处理方法带来的负面影响是学生缺乏感性认识,没有参与知识发现过程中的情感体验,难以形成深刻的理解,课堂上学生学习的积极性也不高。规避这种负面影响的方法就是在教学设计时,应当尊重学生的心理特点和认知规律,科学地设计探究过程,让学生在亲身探究中理解定律,体验方法。基于这种指导思想,笔者在教学设计时,先用两节新电池和内阻较大的9 V电池组分别给灯泡供电,产生了与学生日常生活经验相矛盾的现象来设置“悬念”――引入新课。然后,引导学生针对“引入实验”中的现象展开探究,让学生在实验探究中分析、思考、归纳,得出电源内电压和外电压之间的关系。接着再引导学生利用功能关系,从理论角度来推导、探究,让实验得出结论在理论上获得支撑。最后,引а生利用所学规律解决引入实验和实际生活中的问题。这种在引入实验为基础的“实验和理论推导相互结合的探究过程”的设计,既避免了设计过多的实验,又让学生亲身体验了探究的过程,加深了对知识的理解,深刻领会到物理学科的严谨性和流畅性,感受到物理的探究之美和应用之美。同时,又能激发学生的学习热情,使物理课堂教学产生无穷的乐趣,进而实现高效的物理课堂教学。
2.2 合理创设问题情境,引导学生质疑探究
作为一节规律探究课,本节课的重点是如何落实探究教学,让学生在探究中理解闭合电路的欧姆定律,感知科学探究的过程和方法。在探究教学中,问题是探究的起点,没有问题就不可能有探究,正是在问题的驱动下,学生才能积极思考,从而产生探究欲望。这就需要教师在深入挖掘规律形成过程的基础上,精心创设问题情境,以问诱思,引导学生融入到探究学习的情境中去。例如:在构建“闭合电路”概念时,用两节新电池和内阻较大的9 V电池组分别给灯泡供电后,可设置如下问题情境:“为什么灯泡接到电动势为9 V的电池时,亮度反而暗了?难道电池坏了?”“为什么电池与灯泡接通时两端的电压变小?减小的电压哪儿去了?”“电池有内阻?可能吗?”“我们来看看电池(触摸电池),电池变热了,什么原因导致工作的电池会变热?”学生在问题的引领下观察、实验、体验,由此认识到“电源内部也有电阻和电流”“电源内部电流的通路,称为内电路”。这种以问题启发学生思考,以实验引导学生体验来构建闭合电路的方法,既弥补了教材对内电路建构的非直观性,也让学生经历了在质疑中分析、探究的过程,学生对闭合电路的认识潜移默化、水到渠成,远比直接灌输效果好。
在引导学生从能量角度验证实验探究结果时,设置如下问题情境:“刚才我们通过实验探究了闭合电路中的电流规律,这个结论可靠吗?”“如果我们能从理论上找到依据,是不是更可靠?如何从理论上来分析呢?”“从能量角度行吗?”“内、外电路在时间 t 内消耗多少电能? ”“这些能量从何而来?”学生在上述问题的引导下,发现也可以从能量角度来推导得出与实验相同的结果。
在引导学生探究路端电压与负载的关系时,设置以下问题情境:“实验表明,灯泡变暗是由于路端电压变小的缘故,你们能说说路端电压与什么有关吗?”“它们之间具体的关系是什么?”“如何设计实验来研究呢?”“从实验数据中能得出什么结论?”“能从理论上分析为什么会发生这样的变化吗?”“如果外电阻断开,路端电压为多少?外电阻短路,路端电压又为多少?”“谁能说说路端电压随外电阻变化的根本原因是什么?”在这一个个问题的引领下,学生从实验探究到理论分析两个方面找到了路端电压与外电阻的关系,不仅体验了科学探究过程,提高了理论分析和实验探究的能力,也养成了乐于探索、勤于动手的好习惯。
2.3 注重渗透科学方法教育,加深对规律本质的认识
作为一根主线,科学探究法贯穿在整个课堂教学过程中,教学中要注意尊重学生的心理特点和认知规律,强化科学探究法的显性教育:以引入实验为线索,引导学生经历“观察实验、提出问题、猜想假设、设计实验、分析论证”等过程,领会科学探究的方法。
“闭合回路中的电势变化”抽象而难以理解,突破这一难点的最重要的方法就是“比法”。教材试图以图1的模型来形象地说明这个问题,但这种模型对学生来说还是比较抽象,难以理解。笔者用如图2所示的“电梯加滑梯”模型和闭合电路加以类比,来说明闭合电路中的电势高低变化情况。这样的方法,既简单又源于学生的生活经验,学生容易接受,教学中应注意引导学生体会类比法的作用。
“演绎推理法”在“闭合电路欧姆定律的推导”和“路端电压与负载的关系推导”中两次用到,教学中要注意借助问题情境,把规律的探究以一个个问题的形式呈现出来,让学生在问题的引领下经历演绎、推理过程,构建对“闭合电路的欧姆定律”和“路端电压与负载关系”的正确理解,体验演绎推理过程中获得成功的愉悦。
另外,本节课中,要特别注意引导学生在了解路端电压与负载电阻的关系的基础上,通过极限法分析和理解电路断路时的路端电压和短路电流的现实意义,体会极限法在物理学习中的作用和意义,有效地训练学生突破思维定势,培养创造性的思维能力。
2.4 注重理论联系实际,物理与生活的联系
研究和学习物理最重要的方法就是理论联系实际,将理论和实际、物理与生活联系起来,可以帮助学生更透彻地理解所学的物理知识,培养学生的创造性思维和逻辑思维能力。欧姆定律与生产、生活联系密切,教学设计时,应注意还原知识的产生背景,注重将知识应用于实际生活。例如:新课引入可以从生活现象来提出问题,引发学生思考探究;在得出路端电压与外电阻R的关系后,引导学生通过将R推向两个极端情况的分析,来理解实际中“为什么电源开路时路端电压就等于电源的电动势”及“为什么电源不能用导线直接相连”;在学完了本节知识后,可引导学生用本节课所学知识分析解决新课引入及生产、生活中的实际问题。让学生充分地感知从生活走进物理、从物理回到生活的过程,培养学生利用物理知识分析解决实际问题的能力,建构对知识(尤其是难点知识)的正确理解,从而真切地感受所学物理知识的实用性,充分理解物理学科对时展的深远意义。
参考文献:
[1]杨东升,臧国东.“闭合电路的欧姆定律”教学设计[J].中学物理教学参考,2015,41(10):42-43 .
本文链接:http://www.vanbs.com/v-141-3222.html欧姆定律的表述范文8篇
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