摘要:欧姆定律是在学生已经认识电压、电流、电阻的基础上来研究这三者之间的关系。本节课是电学定律中最基本的定律,通过电学知识的学习,掌握分析电路特点的方法。
关键词:初中物理;教学案例;欧姆定律
一、课程目标
(一)理论层面
1.熟记欧姆定律的概念、公式以及对应单位。
2.掌握欧姆定律的变形方式,区别适用范围,找准限定条件,分清变量与不变量,利用欧姆定律解决实际问题。
(二)运用层面
1.学生利用欧姆定律的相关内容,读懂图像信息,获取有效的电流电压与电阻间的关系,确定正反比例,准确处理数据,感受欧姆定律实验的操作过程,体验变化特点。
2.探究实验过程,讨论变量与不变量对实验结果的影响,找准误差出现的原因,感受组间合作的重要性,提升学习兴趣。
3.更进一步地学会运用数学公式来表示物理规律的方法,感受这样做的好处。
(三)价值观层面
1.介绍并提出欧姆定律的发展历史以及电压、电流、电阻概念的来源,传递勇于探索、不言放弃的科学精神,提高学生的抗压能力,增强学生自我探究意识,建立科学发展观,内化创新价值取向,转变情感态度。
2.教学重点:欧姆定律所表达的意义以及数学表达式。
3.课前准备。复习上节课所学习的电流和电压,进一步熟悉他们的定义、测量工具和单位并上网查找关于欧姆的资料。
(四)教学过程
1.设置物理情境讨论,提出问题。
如图所示的电路图,通过哪些办法可以更改小灯泡的亮度?小组间进行讨论,然后进行交流,最后上前演示。同学们的方法:(1)接入不同的定值电阻;(2)接入不同的电源电压;(3)串联一个滑动变阻器实验验证:观察小灯泡的亮暗变化。教师:小灯泡时亮时暗说明了什么?学生:小灯泡的电流实大实小。教师:那么,什么决定小灯泡里的电流大小?鼓励学生大胆思考,大家思考一下究竟是什么因素决定电流的大小呢?
2.设计实验。
探究一:保证电阻阻值不变,确定电流、电压的内在联系。实验器材:直流电源、电压表、电流表、定值电阻15欧、开关、导线。
实验步骤:(1)按照画好的电路图,正确连接电路,保持开关断开状态;(2)将滑动变阻器滑片移到最左端,保证电阻最大,闭合开关,改变滑动变阻器滑片位置,使电压表示数为U0,记下电流表示数;(3)再次移动滑片,使电压表示为U1,记下电流表示数;(4)再次移动滑片,使电压表示为U2,在表中记下电流表示数;(5)断开开关,结合实验数据和操作过程,明确滑动变阻器的作用。
探究二:保持电源电压一定,明确电流、电阻间的规律。实验器材:直流电源、电压表、电流表、定值电阻(各一个)、开关、导线若干
实验步骤:(1)断开开关,按图1连接电路,先选用5欧的定值电阻;(2)将滑动变阻器调到最左端,闭合开关,调节滑片位置,当电压表示数为3V時,在表格内,记下电流表示数;(3)保持开关断开,将5欧电阻取下,接入10欧的定值电阻,继续调节滑片到最左端,闭合开关,再次调节滑动变阻器滑片位置,使电压表示为3V,在表格内,记下电流表示数;(4)保持开关断开,将10欧电阻取下,接入15欧的定值电阻,继续调节滑片到最左端,闭合开关,再次调节滑动变阻器滑片位置,使电压表示为3V,在表格内,记下电流表示数;(5)断开电路开关,整理实验数据,分析实验数据,得出结论。
在以上的实验中,可以发现,需要的器材比较多,步骤也比较麻烦,尤其探究二的实验,需要更换三次定值电阻,并且每次更换都必须重新调节变阻器的滑片,否则就不能保证电压不变,这对于学生来说无疑增加了困惑和难度。
3.整理归纳数据结果。
教师:依据以上两个关于电流、电阻和电压的实验,可以提出何种猜测假设?
学生:当电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。教师:我们之所以可以得出这个结论,是因为电流与电阻、电压之间的定量关系电流跟电压成正相关,电流与电阻负相关。教师:欧姆定律中三个单位的国际标准单位是什么?学生:伏特、欧姆、安培。教师:同学们有没有发现这些单位之间有何种共同点?学生:(经过小组间讨论)都是科学家的名字。教师:物理中使用科学家命名单位,是对科学家的纪念,使后人铭记对科学做出的巨大贡献。
板书:规范电流、电压、电阻的单位:
电流I:安培(A),电压U:伏特(V),电阻R:欧姆(Ω)。注意:在电流、电压、电阻对应于同一个导体的情况下,欧姆定律才成立。
4.巩固练习,强化记忆。
教师:同学们想一想,欧姆定律真的能这么简单的就被发现了吗?利用短短一节课的时间,就探究出欧姆定律的表达式和内容,能够表明物理定律是通过简单实验就可以被发现的吗?接下来,同学们跟随老师一起观看影片。
[视频]欧姆生平简介和欧姆定律建立过程
教师:观看了视频内容后,同学们认为定律的建立是一蹴而就的吗?
学生:科学探究的过程从来不是一蹴而就的,凝结了好几代科学家们的心血,基于大量的实验论证过程,才能得到一个实验结论。因此,欧姆定律的建立也是通过众多科学家的共同研究,苦尝数不清的实验失败,进行N+1次的实验,改正许多缺点才得出来的。欧姆是很坚强的人,遇到困难的时候也从不放弃,哪怕别人不理解他,他也不会畏缩。
二、结语
通过本节课程内容的讲解,学生了解了欧姆定律的建立过程,明确了定律概念,基本可以掌握运用定律解决问题的步骤。本节实验内容较多,需要学生的动手能力和自我探究能力,实验过程中,学生遇到问题能够在小组间进行讨论,增强解决问题的能力,增加与学生间的互动。物理是以实验为基础的学科,教师要充分把握这一特点,积极探索创新的教学模式,改变传统的知识传递方向,培养学生的探究意识,传递科学发展观。
参考文献:
[1]何雅涵.初中物理实验教学策略的研究[D].辽宁师范大学,2018.
[2]秦文佩.基于物理核心素养对人教版初中物理教材的研究[D].陕西师范大学,2018.
作者简介:王球(1980.08-),男,汉族,江苏铜山人,本科,一级教师,研究方向:初中物理教育。
(责编 杨 菲)