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【物理教学】初中物理电学规律的创新应用  

2014-02-07 06:52:38|  分类: 物理教学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【物理教学】初中物理电学规律的创新应用





 

 

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【物理教学】初中物理电学规律的创新应用











初中物理电学规律的创新应用
安徽省固镇县仲兴中学 张文标


  在九年义务教育阶段,物理课程标准中的过程与方法目标内容明确规定:学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律,尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。

 

  如何在教育教学过程中激发学生的主观能动性,渗透决定论的思想,并以此作为实现目标的一种手段,本人进行了艰苦探索。八年级学生思想还比较单纯,思辨能力有待提高,在八年级物理的电学学习过程中,循序渐进,分层、分阶段引入主要矛盾决定事物发展的方向,决定事物发展的主要方面,这对于学生科学世界观的形成大有帮助。当然,要根据学生的年龄特点适当放宽要求,力求达到培养决定论的相关意识,绝不单纯追求科学的严密性。

 

  一、结构规律的创新应用

 

  探究串联电路电流的规律这一节课,重点是培养学生的科学探究能力和积极参与意识,对探究出来的规律,分析得不像以前那样到位。对此,我刻意引导学生强化结构意识,既然串联电路中各点的电流都相等,电流相等是由什么因素决定的?学生经过很认真的讨论后得出结论:是串联电路的这种结构决定了各处的电流都相等。

 

  此后,探究并联电路电流的规律就放手让学生自己去做,探究能力得到提高自然不在话下,学生的结构决定论意识得到了强化。这只是初步告捷,在第二学期的探究串、并联电路的电压规律过程中,仍需要进一步引导。同时,在练习上可有针对性地作安排,比如把解题条件适当隐藏,要求学生通过对结构决定论的尝试应用,发现这个电流或电压,以此加深学生对结构决定论的认识和理解。

 

  探究串、并联电路电阻的规律是一个不可跳过的难点,实验是主要的学习方法,理论推导只能作为课外活动的个别兴趣,根据电路结构作简单说明显然是不可或缺的,再次引入结构决定论是必然的选择,这不仅很好的降低了难度,有益于难点的突破,而且对于培养学生的综合应用能力大有裨益。

 

  假如学生对结构决定论形成了较深的认识,不妨安排学生课下探究串联电路上电压的分配规律及并联电路上电流的分配规律,因为在串联电路中各处的电流是相等的,根据欧姆定律,在电流相等时,导体两端分配的电压与导体的电阻成正比;在并联电路中,各支路两端的电压相等,同样,根据欧姆定律,在电压相等时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。配上相应的练习如:1.两只电阻R1、R2串联,已知R1:R2=5:1,那么,这两只电阻两端的电压之比是_____,通过它们的电流之比是_____。2.两只电阻R1、R2并联,已知R1:R2=4:3那么,这两只电阻两端的电压之比是_____,通过它们的电流之比是_____。使学生初步掌握结构决定论的应用。

 

  二、属性规律的创新应用

 

  在科学探究的基础上,教师引导学生归纳出决定导体电阻的大小因素是:导体的材料、长度、横截面积以及温度。这些都是导体本身的因素,所以,要特别强调导体电阻的大小是导体本身的一种属性,与其它因素无关。导体电阻的大小是否改变,只能看导体的材料、长度、横截面积和温度是否有变化,换句话说,要想改变导体电阻的大小,只能从导体的材料、长度、横截面积或温度入手,改变其中一个或多个因素(包括等效改变),而其它因素(电压或电流)的变化不会对导体的电阻产生直接的影响。

 

  学习欧姆定律之后,可安排适当练习例如:有一根导线,如果在它两端加12伏电压,通过它的电流是0.4安,那么,它的电阻是__欧;如果这根导线两端加18伏电压,通过它的电流是__安;如果这根导线两端的电压为零,通过它的电流是__安,它的电阻是__欧姆。以此提高学生对属性决定论的认识。至此,导体电阻大小的改变似乎变得不可能,因为,制成品电阻器不论是材料、长度还是横截面积都已定型,而温度的影响又可忽略不计。然而,滑动变阻器的学习有效地打破了学生的思维定势,通过改变接入电路中电阻线的长度,从而改变电阻的大小,让学生看到了属性决定论的动态变化,再次提高了他们对属性决定论的认识。

 

  探究串并联电路电阻的规律时,导体电阻的大小是导体本身的一种属性可作为猜想的依据,让学生对属性决定论有一种初步应用意识。在归纳出串并联电路电阻的规律之后,它还可以作为兴趣活动话题,比如引导学生讨论:电流表串联在电路中、电压表与被测电路并联的物理原理是什么?(取决于电表内阻)电流表自身的电阻很小,串联接入电路测量时,它几乎不会影响被测量的电路,这同时也是绝不允许它与被测电路并联的原因,若错误的把电流表与被测用电器并联必然造成短路;电压表内阻很大,是实验室中被测用电器电阻的几十倍甚至上百倍,那是不可以串联在电路中的,否则用电器将无法工作,根据串联电路电压的分配规律,电压表几乎分得全部的电源电压,电流却几乎为零。让电压表与被测电路并联恰恰将它对被测电路的影响降到了最低。若再配上相关的实践性练习,纠错性练习,学生对属性决定论的认识就可以获得阶段性提高。

 

  三、安全规律的创新应用

 

  在家庭电路与安全用电这一节,学生第一次体验到安全第一的意义,教材这么早就安排安全用电知识,且每章都以安全用电作总结,也是与时俱进,强调安全生产,以人为本的具体体现,还可消除学生潜在的急功近利、片面追求效果的伪科学意识。

 

  电能表是测量电功的仪表,其额定电流指的是正常工作时的最大电流;保险丝的额定电流也是指其正常工作时的最大电流;滑动变阻器上也标有允许通过的最大电流……使用它们的前提条件就是保证安全;安全电压是在综合考虑我国的环境、人种特点、实际生产生活状况做出的强制性规定,只有不高于36伏特的电压才是安全的;电压表、电流表都有规定的量程,超过量程就将损坏这些测量仪器。

 

  这部分内容反映了社会生活的需要,例如李刚家的电能表标有“220V 10A”字样,他家同时使用的家用电器的总功率不能超过_____W。如果他家现有的家用电器的总功率为2kW,他想在装些电灯照明,至多可以再装_____盏40W 的电灯。适当而全面的实践性练习,学生头脑中的安全决定论意识逐渐加深,积极地影响着世界观的形成。

 

  安全决定操作的例子还有:在连接电路时,开关应处于断开状态,有滑动变阻器的电路,滑片应放在阻值最大处;检修电路时应切断电源……例如:小明家购买了一条电热褥,使用后发现发热效果不好,他想把电热丝抽出一段剪去后再通电使用,小强说:“你的办法有危险,应该再购一根相同的电热丝穿到电热褥内与原来的电热丝并联后使用。”请分析一下:(1)他们的改进方法是否都能起到增加发热的效果?(2)小强的说法是否正确?小明的方法是否有危险?显然,他们的做法都能起到增加发热的效果。小明的方法使电热丝的热功率增大,但散热面减小,热量不能及时地散出,会有危险;电热褥的设计制造是按一定的安全规则进行的,随意拆装,加大其发热功率,没有安全保障,小强的说法也是错误而危险的。可见,安全决定了他们的改进是错误而不可取的。

 

  四、物理规律的综合应用

 

  在实践中,往往需要综合考虑多种因素的共同作用,这就有一个分层决定的问题。例如:分别标有“10V  10W”和“8V  4W”的两只小灯泡,(1)把它们串联在电路中时,两端允许加的最高电压是多少?(2)若把它们并联在电路中,电路中的总电流最大是多少?通常情况下,一般不考虑温度对电阻的影响,属性决定论让我们看到了解决这个问题的前提条件;这个问题的潜在要求就是应符合安全的规定,即安全决定选择。如何选择,这是由串并联电路的特点决定的,即结构决定论指向了选择的结果。(1)串联电路各处的电流都相等,因此,允许通过的电流只能是0.5A,在此基础上,进一步利用串联电路电压的规律,就不难得出电路两端可加的最高电压是13V。(2)并联电路各支路两端的电压相等,为了安全,电压只能取8V,结合欧姆定律,求出对应的电流,即电路中允许通过的最大电流是1.3A。

 

初中物理电学规律的创新应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

  在一些特殊的实验条件下,多个安全因素的共同限定,更需要我们去分层决定,例如:在如图所示的电路中,电源电压是U=4.5V,定值电阻R=5Ω,滑动变阻器的名牌标志是“20Ω 1A”电压表的量程是“0~3V”,电流表的量程是“0~0.6A”请确定滑动变阻器的取值范围。首先,必须保证电流表、电压表、滑动变阻器都在正常工作的范围内,其次,根据串联电路的电流规律明确电路中的最大电流是0.6A,滑动变阻器会有一个对应的最小值R变=2.5Ω,最后,根据串联电路电压的规律、电阻的规律确定滑动变阻器对应与电压表示数是3V 时的电阻值R变=10Ω,这就是它的最大取值。

 

  这样,找出分层决定的规则,就可以避免处理复杂问题时的茫然性和盲目性,可稳步推进解决方案,使复杂的问题简单化,这也是综合素质提高的一种表现。

 

  电学中的决定论以特有的方式揭示了电现象中的部分规律,它为学生学习电学、应用电学提供了一种较为有效的方法,对发展学生的抽象概括能力和逻辑思维能力具有一定的帮助。但它不是万能的,还需要广泛结合其他方法特别是物理学中的观察与实验,以实现学习能力的提高。













 

 

 

2010年6月22日 - 馨雅居温馨苑欢迎你

 

 

 


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