山东省博兴第二中学
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换位思考,让学生建构知识

时间:2016-2-27 10:11:43 点击:

  核心提示: 这次课例研讨课,内容是《闭合电路欧姆定律》。评课环节中,听课的专家对这节课做出了几点评价:优点:1、课堂创新性程度较高,说明备课充分、用心,说明集体备课的效果显著。2、课堂实验较多,体现学科精...


 
这次课例研讨课,内容是《闭合电路欧姆定律》。评课环节中,听课的专家对这节课做出了几点评价:优点:1、课堂创新性程度较高,说明备课充分、用心,说明集体备课的效果显著。2、课堂实验较多,体现学科精神。3、课堂流畅、环节全面、紧凑。不足:对教学内容挖掘不够,一些细节问题考虑不全、不深。课本中的黑体字部分是重点内容,体现设计者的用意,但上课时忽略,没有给学生讲透。对个别概念混淆,例如:负载与电阻,在学生遇到认知错误时,无法给与说明。最后例题中的演示实验与实际状况不符,容易给学生以后的学习种下错根。投影中的电路图的节点应该画黑点突出等问题。
我是这节课的执教老师,面对专家的意见,我是非常赞同的。对教学内容的认识肤浅不到位,导致几个知识点讲解不透,还给学生以后的学习造成了一定的隐患,这是我非常惭愧的。在准备这节课的过程中,实验带来的难度是非常大的,我们组在准备上费了很多的功夫,所以实验部分还是非常成功的。但对于教材内容的一些细节没有深究,这是不应该的。在专家的指导下,我清醒地认识到,一节课的成功,不仅要有华丽的课堂结构和形式,更应该有教师扎实的学识和完善正确的系统知识为基石,否则,课堂就会成为花架子。
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。
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、小组合作,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。
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。在创新的同时,也要注意知识形成的过程,不仅要有华丽的外表,更要有扎实的内容为学生进步的基石。除了努力学习,我别无捷径可走。
 
附件一:教学设计
闭合电路欧姆定律教学设计
付立军
教学目标
(一)知识目标
1、知道电动势的定义
2、理解闭合电路欧姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意义,并能熟练地用来解决有关的电路问题
3、 知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和
4、理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,知道这种关系的公式表达和图线表达,并能用来分析、计算有关问题
(二)能力目标
1、培养学生分析解决问题能力,会用闭合电路欧姆定律分析外电压随外电阻变化的规律
2、通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律,培养学生用多种方式分析问题能
(三)情感目标
 1、通过外电阻改变引起电流、电压的变化,树立学生普遍联系观点
2、通过分析外电压变化原因,了解内因与外因关系
3、通过对闭合电路的分析计算,培养学生能量守恒思想
 教学设计思路:
1、电源电动势的概念在高中是个难点,是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础,在处理电动势的概念时,可以根据教材,采用不同的讲法。从理论上分析电源中非静电力做功从电源的负极将正电荷运送到正极,克服电场力做功,非静电力搬运电荷在两极之间产生电势差的大小,反映了电源做功的本领,由此引出电动势的概念;也可以按本书采取讨论闭合电路中电势升降的方法,给出电动势等于内、外电路上电势降落之和的结论。教学中不要求论证这个结论。教学中给出一个比喻(儿童滑梯),帮助学生接受这个结论。
需要强调的是电源的电动势反映的电源做功的能力,它与外电路无关,是由电源本生的特性决定的。
、闭合电路欧姆定律的得出以及路端电压与外电阻的关系,是一个难点。要作好演示实验,使学生有明确的感性认识,然后用公式加以解释。
教学过程设计
分组实验引 入新课: 分组讨论少了的电压,去了哪里?
1、认识闭合电路
情境引入:
问题1:最简单的闭合电路是由哪几部分组成的?
 
问题2:在闭合电路中电流如何流向及电源在闭合电路中起什么作用?
根据电路图分析电流形成的原因以及电源在电路中所起的作用.
 
 
 
 
 
 
 
电源的工作过程类似于如图所示的抽水机的工作过程。
 
 
 
 
 
 
 
 
电源的作用不是产生电荷,而是将其他形式的能转化为电能,将堆积在负极的正电荷移到正极,在电源的两极产生并维持一个恒定的电势差(电压),从而在电路中形成恒定的电流。
 
分析:电荷的定向移动形成电流。
在外电路中,在静电力的作用下,正电荷由电源正极移动到负极,电流方向由正极流向负极,沿电流方向电势降低。
在电源内部(即在内电路中),通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极,所以电流方向为负极流向正极。
内电路与外电路中的总电流是相同的。
 
电源:是把其他形式的能转化为电能的装置。
电动势:1)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。
        2)电源的电动势在数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压。
        3)符号与单位:符号:E    单位:伏特(V)
2、闭合电路欧姆定律
闭合电路欧姆定律的推导过程:
由以上分析可知:闭合电路外电路和内电路两部分,如图所示。
问题1:电源电动势与外电路电压及内电路电压有什么关系呢?
方法一:实验法
实验装置如图所示:
(1)其中,电压表V1示数为电源的外电压U,V2示数为电源的内电压U
(2)测量过程和方法:
①S1闭合,S、S2断开时,V1示数为电源电动势E。
②S1、S、S2闭合,V1示数为电源的外电压U,V2示数为电源的内电压U
(3)结论:改变滑动变阻器R的阻值,多测几组电压,均满足
U=IRU=Ir, 可得:
闭合电路电势
方法二:理论推导法
(1)在外电路中沿电流方向电势降低。
(2)在内电路中,一方面,存在内阻,沿电流方向电势也降低;另一方面,沿电流方向存在电势“跃升”--BC DA化学反应层。
 
问题2:依据上面得到的结果,推导出闭合电路中的电流I与电动势E、内电阻r、外电阻R的关系式?
               
闭合电路欧姆定律:上式表明,闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比,这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。
3、路端电压与外电阻的关系
分组实验,探究路端电压和外电阻的关系
总结定性的结果:外电阻越大,路端电压越高
理论推导:
(1)外电阻增大,电路中的电流减小,内电压减小,外电压增大
(2)外电阻减小,电路中的电流增大,内电压增大,外电压减小
思考:当短路时呢?
当外电阻等于零时呢?
学生讨论为什么晚上用电高峰灯不如凌晨亮?
4、当堂练习检测
5、小组小结,教师总结本节课的重点难点
6、布置作业
 
附件二:学案设计
 
课题
2.7 闭合电路的欧姆定律
学习目标
1通过预习能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式,能说出电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
2、通过实验理解路端电压与负载的关系,说出这种关系的公式表达和图线表达,并能用来分析、计算有关问题。
3、通过分析和实验掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。说出电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
4、熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。
5、通过讨论理解闭合电路的功率表达式,说出闭合电路中能量的转化
学习重、难点
重点1、推导闭合电路欧姆定律,应用定律进行有关讨论。
2、路端电压与负载的关系
难点 路端电压与负载的关系
学法指导
通过图像来分析实验。
课前预习
一、闭合电路的欧姆定律
1.闭合电路:只有用导线把电源、用电器连成一个____________电路,电路中才有电流.用电器、导线组成____________,电源内部是__________.在外电路中,正电荷在恒定电场的作用下由____________移向____________;在电源内部,非静电力把正电荷从____________移到________.电路中________定向移动的方向就是电流的方向.在外电路中沿电流方向____________降低.
2.能量转化和守恒:在闭合电路中,非静电力做的功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和.
3.闭合电路的欧姆定律:
(1)内容:闭合电路的电流跟电源的________成正比,跟内、外电路的________之和成反比 .
(2)公式表示:①I=;②E=I(R+r);③E=U+U内.
(3)适用条件:①②两式适用于________电路,③式适用于一切电路.
二、路端电压与负载的关系
1.路端电压:就是________,也可以理解为电源两极间的电压.
2.负载:电路中,消耗电能的元件常常称为负载.负载变化时,电路中的电流就会变化,路端电压也随之变化.
3.路端电压随负载的变化:U=E-Ir,或U=E-r.
(1)当R增大时,U______________;(2)R减小时,U__________;(3)当r=0时,U不随________的变化而变化,这种电源称为理想电源;(4)当R=0时,这种情况叫________,I=,由于电源内阻一般很小,故电路中的电流会很大,会导致烧毁电源甚至引起火灾,绝对不允许将电源正负极用导线直接连在一起;(5)当R→∞时,这种情况叫________,此时路端电压等于________.
 
预习评价
1.一电池外电路断开时的路端电压为3 V,接上8 Ω的负载后路端电压降为2.4 V,则可以判定电池的电动势E和内电阻r为( )
A.E=2.4 V,r=1 Ω                     B.E=3 V,r=2 Ω
C.E=2.4 V,r=2 Ω                     D.E=3 V,r=1 Ω
2. 如图7所示,电源电动势为E,内阻为r.当逐一闭合开关,接入灯泡增多时,以下说法正确的是( )
图7
A.灯少时各灯较亮,灯多时各灯较暗
B.灯多时各灯两端的电压较低
C.灯多时通过电源的电流较大
D.灯多时通过各灯的电流较大
3. 如图8所示,A灯和B灯都未正常发光,当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时,两灯亮度的变化是( )
图8
A.A灯变亮,B灯变亮
B.A灯变暗,B灯变亮
C.A灯变暗,B灯变暗
D.A灯变亮,B灯变暗
4.如图9所示为某一电源的U-I曲线,由图可知( )
图9
A.电源电动势为2 V
B.电源内电阻为 Ω
C.电源短路时电流为6 A
D.电路路端电压为1 V时,电路中电流为5 A
 
课堂学习流程设计
用案人自我创新
【课程导学】
一、闭合电路的欧姆定律
[问题情境]
用电压表分别测量新干电池和旧干电池两极的电压(近似等于电动势),你有什么发现?若将新干电池和旧干电池分别对同一规格的小灯泡供电,灯泡的亮度有何不同?怎样解释这一现象?
1.闭合电路由哪两部分组成?
 
2.推导:闭合电路的欧姆定律.
 
 
 
 
 
[要点提炼]
1.在外电路中,沿电流方向电势______________.
2.闭合电路的欧姆定律:
 [问题延伸]
电源两端的电势差可以这样理解,把电源看做两部分,一部分是理想的电源,电动势为E,另一部分是电源的内电阻r,沿着电流的方向,经过理想电源电势就升高一个电动势E,经过内电阻电势就降低一个Ir,则电源两极间的电压为______________.
二、路端电压与负载的关系
[问题情境]
大家几乎都注意过这种现象,傍晚是每一天的用电高峰时段,灯光较暗,而夜深人静时,若打开灯的话,灯光特别亮;在家用电器使用中,如夏季打开空调后,你会发现灯泡会变暗,而关掉空调后灯泡又会马上亮起来,这是为什么呢?
1.什么是负载?
 
2.试分析:当外电阻R增大时,路端电压如何变化?
 
 
 
 
 
[要点提炼]
1.路端电压与外电阻的关系:当外电阻增大时,路端电压______;当外电阻减小时,路端电压______.
2.路端电压与电流的关系
图1
对纯电阻电路有:U=E-Ir,对给定的电源,电动势和内电阻为定值,所以路端电压与电流是线性关系,如图1所示,图象表达:U轴截距是________________,I轴截距等于__________,直线的斜率等于____________.
3.外电路断开时,路端电压等于____________,外电路短路时,电路中的电流等于____________(表达式).
 
【范例精析】
例1如图所示,电源的电动势是6V,内电阻是0.5 ,小电动机M的线圈电阻为0.5 ,限流电阻R0为3 ,若电压表的示数为3V,试求:
⑴电源的功率和电源的输出功率
⑵电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率
解析⑴在串联电路中,电压表读R0两端的电压,由
欧姆定律得I=
电源的总功率:P=EI=6W
由能量转化和守恒定律得:P输出=P-Pr=6-12×0.5=5.5W
⑵电源的输出功率为电动机和限流电阻获得功率之和,
P输出=PM+PO 
PO=I2RO=3W
PM= P输出- PO=5.5-3=2.5W
有PM=P+PMr
得P机=PM-PMr=2.5-I2r=2.5-0.5=2W
例2如图所示的电路中,R1和R2是定值电阻,在滑动变阻器R的滑动片P从下端a逐渐滑到上端b的过程中,电阻R1上消耗的电功率        
A、一定是逐渐减小
B、有可能逐渐减小
C、有可能先变小后变大
D、一定是先变小后变大
解析R1为定值电阻,由P1=I2R1可知R1消耗功率由干路电流I决定,而干路电流的变化则由R、R2部分电路总电阻变化引起,设该部分的总电阻为RP,则
RP=
由极限定理可得:Rap+R2+RPb=R+R2=定值
(Rap+R2)=RPb,(Rap+R2)·RPb=最大值
此时RP最大。
讨论R≤R2P在向上移动过程中,RP一定减小。
由闭合电路欧姆定律I= 一定增大,R1消耗变大。
若R>R2,则P在向上移动过程中,RP先变大,当取得最大值后,RP再减小,这样回路中电流先变小,再变大,R1消耗的功率也先变小,再变大。
答案C
例3如图所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=10Ω,R2的阻值未知,R3是一个滑动变阻器,在其滑片从最左端滑至最右端的过程中,测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图所示,其中图线上的A、B两点是滑片在变阻器两个不同的端点时分别得到的。求:
⑴电源的电动势和内电阻;
⑵定值电阻R2的阻值;
⑶滑动变阻器R3的最大值;
⑷上述过程中R1上得到的最大功率以及电源的最大输出功率。
解析⑴由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir
将图象中A、B两点的电压和电流代入和得
E=16+0.2r      E=4+0.8r
联立解得E=20V    r=20
⑵当R3的滑键自左向右滑时,R3阻值变小,使电路总电阻变小,而总电流变大。由此可知,图线上的A、B两点是滑键分别位于最左端和最右端时所得到的。当滑键位于最右端时,R3=0,R1被短路,外电路总电阻即为R2,故由B点的U、I值可求出R2
R2=
⑶当滑键在最左端时,其阻值最大,并对应着图线上的A点,故由A点的U、I值可求出此时外电路总电阻,再根据串、并联电路的规律可求出R3的最大值。
R=
又R=
代入数值解得滑动变阻器的最大值R3=300
⑷当R1消耗的功率最大时,它两端电压最大,由UR1=E-I(R2+ r)知,这时电路的总电流I应最小,故应把滑动变阻器的阻值调到最大,再结合上面求出的有关数据,便不难得出R1消耗的最大功率。
当R3=300 时,I=
此时R1两端的电压为:U1=I·
则R1消耗的最大功率为P1m=
又当R=r时,电源输出功率最大,即有
Pm=
 
 
达标检测
A
1、若用E表示总电动势,U表示外电压,U/表示内电压,R表示外电路总电阻,r表示内电阻,I表示总电流强度,考察下列各关系式
⑴U/=IR   ⑵U /=E-U   ⑶E=U+Ir    ⑷I=E/(R+r)    ⑸U=ER/(R+r)    ⑹U=E+Ir
上述关系式中成立的是(   
A、⑴⑵⑶⑷  B、⑵⑶⑷⑸  C、⑶⑷⑸⑹  D、⑴⑶⑸⑹
2、下列关于闭合电路的说法中,错误的是(     
A、电源短路时,电源的内电压等于电动势
B、电源短路时,路端电压为零
C、电源断路时,路端电压最大
D、电源的负载增加时,路端电压增大
3、单位电荷绕闭合电路一周,如外电路是纯电阻电路,外电路中产生的热量仅决定于(    
A、电流强度的大小,且与电流强度的平方成正比
B、电源电动势的大小,且与电动势的大小成正比
C、路端电压的大小,且与路端电压的大小成正比
D、各部分电阻值的大小,且与电阻值成反比
4、如图所示A灯与B灯的电阻相同,当滑动变阻器R的滑动片P向上滑动时,两灯亮度变化是(   
A、A灯变亮,B灯变亮           B、A灯变暗,B灯变亮
C、A灯变暗,B灯变暗           D、A灯变亮,B灯变暗
5、在图所示的电路中,R2为定值电阻,R1为滑动变阻器,当滑动变阻器的滑片P向左滑动时(    
A、A、电流表示数变大,电压表示数变小 
B、B、电流表示数变小,电压表示数变大
C、C电流表和电压表示数都变小      
D、D电流表和电压表示数都变大
6、如上图所示的电路中,调节滑动变阻器,电压表的读数由6V变为5V,电流表读数的变化量为0.5A,则下列说法中正确的是:(   
A、A、电流表的读数变小了,电源的内阻为10Ω
B、B、电流表的读数变大了,电源的内阻为20Ω
C、C、电流表的读数变大了,电源的内阻为2Ω
D、由于不知道电流表的具体读数,因此无法计算电源的内阻
7、电动势为3V、内电阻为1的电源只给一个额定电压为3V的小灯泡供电,若小灯泡两端的实际电压为2.5V,忽略温度对灯泡电阻的影响,则此时小灯泡的实际功率是   W,小灯泡的额定功率是   
8、如图所示电路,当变阻器滑动触头向下滑动时,请讨论电路中各电流表、电压表的示数的变化情况,其中:
电流表A1的读数将             
电流表A2的读数将             
电流表A3的读数将            
电压表V1的读数将            
电压表V2的读数将            
电压表V3的读数将            
9、如图所示,电源电动势E=10V,内电阻r=2,R1=28,R2=30,R3=60,电容C=4×10-8F,试求:
⑴开关S断开和闭合时电容器所带电量之比
⑵开关S闭合后通过R3的电量
 
10、有一电动势为30V、内电阻为1的电源,将它与一盏额定电压为6V、额定功率为12W的小灯泡及一台线圈电阻为2的电动机串联成闭合电路,小灯泡恰好正常发光,求电动机的输出功率。
 
 
 
 
11、手电筒的两节干电池用了很久后,小灯泡只能发出很微弱的光了。把这两节干电池取出来,用电压表测量,每一节干电池两端的电压都很接近于1.5V,把它们装入电子钟里,电子钟能正常工作,试用闭合电路欧姆定律来解释这个现象。
 
 
B
1、如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑动触点向下移动时,各灯的亮度变化情况是:(   
A、A、B、C三灯都变亮
B、A、B灯变亮,C灯变暗
C、A灯变亮, B、C灯变暗
D、A、C灯变亮,B灯变暗
2、在如图所示的电路中,开关S闭合后,和未闭合开关S前相比较三个电表的读数变化情况是:(    
A、V变大、A1变大、A2变小
B、V变大、A1变小、A2变大
C、V变小、A1变大、A2变小
D、V变小、A1变小、A2变大
3、一个电源对外电路负载电阻R供电,电源电动势为E,内阻为r,要让负载电阻R获得尽可能大的电压,R和r的大小关系为     ;要使R中的电流尽可能大,R和r的大小关系为     ;要使R消耗的功率尽可能大,R和r的大小关系为     
4、如图所示电路,变阻器R1的最大值为4Ω,此时它的有效电阻为2Ω,定值电阻R2=6Ω,电源内阻r=1Ω。当开关闭合时,电源消耗的总功率为16W,输出功率为12W,这时灯正常发光。求:
⑴电灯的电阻;
⑵当开关断开时,要使灯仍能正常发光,R1的滑片应当移到什么位置?并求出此时电源的输出功率和电源的效率?
 
 
 
 

作者:付立军 来源:网络
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