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欧姆定律教学反思(合集7篇)

时间:2023-07-31 16:42:11
欧姆定律教学反思

欧姆定律教学反思第1篇

本节课在这些方面能较好地体现我的教学理念:

一、实验教学,激发兴趣

物理学家爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”兴趣是学生学好物理知识的内在的、直接的动力。对初中学生来说,实验具有特别强烈的吸引力。很少有学生在教师做实验的时候精神不集中。实验调动学生各个感官的作用,并且使思维处于最积极的状态。本节《运用欧姆定律测量电阻》给了学生一个动手动脑、直接体验的机会,所有学生都为能进实验室亲自操作而兴奋不已。

二、注重细节,打好基础

俗话说:“细节决定成败。”《运用欧姆定律测量电阻》从实验原理到电路图的设计,从实验器材的准备到器材的连接,从连接过程中的开关断开,到电流表电压表的量程的选择,从实验表格的设计,到实验数据的处理,每一处细节都要留意,精心操作,才能出色地完成整个实验。大多数学生能够细心操作,这为物理实验学习打好扎实的基础,比课堂上纸上谈兵“做实验”效果好得多。

三、积极引导,鼓励创新

在按照教材上的设计,完成“伏安法测电阻”这一“规定动作”后,我没有鸣金收兵,而是继续发问引导:如果实验时电流表坏了,而我们手头上没有其他安培表,那实验还能最终完成吗?如果坏的是电压表呢?我积极引导,鼓励学生认真思考,开阔思路,勇于创新。终于,有一些学生陆陆续续地拿出了解决方案,其中有些方案颇有创意。

在收获成果的同时,我也清楚地看到了存在的问题:

1.准备不足,适得其反

学生听说要去实验室做实验,都很兴奋。尽管我课前布置了预习作业,但是仍然有少部分学生准备不足,到实验室里不熟悉操作流程,手忙脚乱。好不容易电路连接完成,一试就出故障,此时更是急得满头大汗,平时所学的简单电路故障排除方法也用不起来了……由此可见,同样是实验教学,学生有备而来,则能激发兴趣;如果准备不足,操作失误或迟迟得不出实验结论,还能激发兴趣吗?不但不能,甚至导致部分学生对物理实验产生恐惧感。

2.思路保守,创新不够

完成教材里“伏安法测电阻”这一“规定动作”后,我引导学生拓展思路,思考如何只用电流表或只用电压表来测出未知电阻的大小。部分学生思路保守,认为只有测出未知电阻两端的电压和通过电阻的电流才能根据欧姆定律的变形公式算出电阻的大小。而这两个数据,只能通过电压表和电流表分别测出,缺一不可。由此可见,我在以后的教学中要多引导学生拓展思路,否则学生缺乏创新意识。

3.没有严谨的科学态度

物理实验探究,需要务实求真,来不得半点虚假。在实验操作过程中,个别学生感觉自己的实验数据不够“理想”,就硬生生地编造了“理想化”的数据,这样处理过的结果“完美”了。我对这样的学生进行了严肃的批评教育,并要求其重做实验,重新测量。第二节物理课上,我又郑重其事告诫所有学生,应该向居里夫人等物理学家学习,学习他们严谨的科学态度。

欧姆定律教学反思第2篇

1 课题引入

课前我们已经按照导读单进行了预习,并进行了伏安法测电阻的实验,请大家在组长的带领下,讨论预习中遇到的问题,时间为3分钟.

2 交流讨论

(1)各组长汇报学习提出问题,并板书,学生可能提出的问题有:

电压表的量程选择时是不是一定要先试触大量程?

电流表的量程如何选呢?

为什么要求电阻的平均值?

为什么要用滑动变阻器?

利用一个电流表或一个电压表测电阻的题目不会做.

(2)师生共同解决上述问题.

3 进行实验

(1)课前我们已经学会了测量定值电阻的大小,现在老师要求你们测量小灯泡的电阻,测量定值电阻的实验方案是否需要修改?怎么修改?实验注意点是什么?

(2)老师启发:如果用滑动变阻器改变电流,灯丝的温度是否会改变?电阻是否会改变?那么电阻的差异是否就是误差?

(3)学生得出的修改方案.

在测定小灯泡的电阻时不能求平均值,必须将原来表格的最后一列删除.

(4)教师提问学生还有哪些实验注意点:

(连接电路时开关要断开、注意电流表和电压表的正负接线柱、滑动变阻器用法)

(5)学生进行实验,教师巡回指导.

(6)学生重新设计表格并建立坐标系处理实验数据.

(7)让一个学生将其中的一组数据绘成I—U图像,强调图像不会成一直线.

4 实验拓展

(1)如果小明在实验中,连接好电路后,闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,则可能是什么原因?

(2)学生分析,说明原因.

(3)教师要求学生拧下小灯泡,闭合开关,观察现象.

(4)如果小明在实验中,连接好电路后,闭合开关,若电流表有示数,电压表无示数,则可能是什么原因?

(5)学生分析,说明原因.

(6)教师要求学生将小灯泡短路,闭合开关,观察现象.

公开课的前一天,我试上了一下,发现了以下问题:

(1)导读单准备的还不够细,学生课前实验模块中没有给出较为详细的实验步骤,给学生课前小组合作实验带来的较大的障碍.

(2)部分内容难度较大,调查后发现课前导读单有两题很少有学生能正确完成.

(3)课中学生小组汇报课前小组合作学习出现的问题时,给学生的思考时间不是很充分.

(4)学生在分组实验时,耗时过长且实验数据的处理环节不是很好.

(5)由于课前导读单准备时,要求过高,对用单个电流表、电压表测量电阻学生掌握不是很好,课上尽管在这部分内容上花了较多的时间,课堂训练单反应出学生仍然没能真正掌握,而且还淡化了本节课的主题—伏安法测电阻.

③调节变阻器滑片使电压表指针指到合适的位置,读出电压表、电流表的示数,并将测量数据填入记录表格中.

④重复第三步实验步骤两次.

⑤计算出每次测得的电阻值,并求出电阻的平均值.

⑥断开开关.

实验步骤以填空的形式出现,一方面引导学生认真阅读步骤,另一方面在这一部分与原来的比较多了一个电路实物图的连接,这样可以让学生真正掌握伏安法测电阻的原理,同时也复习了电路图与实物图的转换连接.从效果来看,改进后学生对照实验步骤课前更容易完成伏安法测电阻的实验,也为课堂上学生迅速完成测定小灯泡的电阻奠定了基础.

其次,对于导读单上题目难度的设置,将原来难度较大的关于单个电流表或电压表测电阻的题目删去,减轻了学生课前的学习负担,另加了一题有关实验操作的题目,以突出本节课的主题—实验.

(2)关于课堂刚开始时的小组长汇报疑问的形式改进

由于小组长汇报课前小组合作学习出现的问题时,给学生的思考时间不是很充分.我做了如下改进,让6个小组长将课前出现的问题一一写在黑板上,这样全班所有学生对这些问题有了充分的考虑时间,实现了面向全体学生.这些问题可以由全班学生共同解决,有的问题可能刚上课学生无法解决,等本节内容结束时这些问题也就水到渠成了.

(3)关于课堂上的测量小灯泡电阻的教学设计改进

学生课堂分组实验耗时过长,我认真分析了原因:一方面,学生课前尽管做了伏安法测电阻实验,但学生主要的精力可能不是在实验操作上,而是在导读单最后单个电表测量电阻的具体题目上.这也使得学生在课堂上做测量灯泡电阻时不是很熟练.另一方面,学生对于实验数据的处理环节由于要自己画表格,记录数据,再根据实验所获得的数据建立坐标系,描点,最终得到灯泡的I—U图像,这样一整套的数据处理学生费时当然很多.第一个方面我已经在导读单上作了修改,突出了实验的主题,后来班级学生实验明显比前一个班要熟练,也缩短了实验时间.另外一方面对实验数据的处理为了能够让学生能迅速有效地处理好数据我多加了一张学生的课中实验

在完成实验单的同时学生对两个表格的的取舍有进一步巩固了小灯泡的电阻不能测量求平均值,知道小灯泡的电阻是随温度的变化而变化的,通过自己动手实验得出小灯泡的电阻随温度的升高而增大,学生印象深刻.

(4)关于实验拓展的改进

本节课的重点在实验,在课堂教学中,我还设计的电路故障分析这个环节,通过让学生先判断再实验验证的方法取得了很好的效果,不但使得学生有了感性认识,而且还使得学生对实验故障有了深刻的理解.

(5)关于特殊方法测量电阻的教学改进

关于单个电压表测量电阻值的问题,这个学生一开始是很难想出测量方法的,但我设计了一个简单计算题做了铺垫,题目如下:

这样,学生对单个电压表测量电阻的方法就很容易理解了,最后再将单个电流表测量灯泡的电阻留给学生课后思考.

欧姆定律教学反思第3篇

关键词:欧姆定律;教学思考;教学研究

一、在欧姆定律教学过程当中,学生经常会遇到的问题

物理学科作为一门科学类学科,其教学内容通常比较枯燥,部分学生表示学习比较费劲,如何能让学生彻底明白和消化欧姆定律,是教师需要考虑的问题。教师可制订相关学习计划,针对不同层次的学生制订适合的学习计划。教学中的重点:电流、电压、电阻等相关知识点,一定要重点讲解以便学生掌握,将理论知识与动手实践结合起来,让学生在实践中加强对实验中的仪器和知识点的把握。

二、让学生明白欧姆定律的主要内容即电流、电压、电阻三者之间的关系

欧姆定律作为初中物理电学的基础,在初中教学之中只涉及部分电路,只有充分掌握了欧姆定律才能进一步学习电学部分的相关理论分析和计算。欧姆定律即阐述电流、电压、电阻三者之间相互关联的关系,教师在实验当中引导学生自己推算出电压、电阻、电流三者之间的关系,从而引出欧姆定律,让学生的记忆更加清楚。演示实验完成后要让学生自己动手,加深理解。

掌握基础定律知识后,教师则应当引导学生分析三者之间变化的问题,即电流是随着电阻与电压的变化而改变。在欧姆定律例题分析中比较常见的问题是多个变量的问题分析,教师要引导学生分析,运用一不变二变的方法来进行问题分析。由于初中学生的理解水平有限,且电压、电流、电阻的概念比较抽象,教师可借助多媒体教学工具,利用相关教学短片帮助学生理解。将电阻比喻成“阻碍电流通行的路障,电阻越大路越不好走,电阻越小通过速度则快”,并且引导学生明白电阻是导体自身的特有属性,电阻的大小是受到温度、导体的材料、长度等各方面因素影响的,与其两端的电压跟电流的大小无关,电阻不会随着电流或者电压的大小改变而改变,只是运用电压和通过的电流比例数值表达起来比较方便。

很多学生在学习欧姆定律之后,错误地以为电阻是受电流与电压影响的。相关教师一定要及时纠正学生的错误理解,教师在做演示实验时,需要让学生明白研究方法。运用控制变量法来研究,如电阻不变,研究电流与电压之间的数量关系;电压不变,来分析电阻与电流之间的量变关系,并且要直接将实验方法演示给学生看,从而加深学生的理解。

三、让学生一带一,提高学生掌握程度

不同的学生对欧姆定律的掌握程度不尽相同,教师可将成绩优秀的学生与成绩较差的学生进行分组,形成学习氛围较好的学习小组。采取团体合作的方式来帮助学生学习,有些学生面对老师和面对同学学习效果也不同。学生相互之间的沟通比较方便,理解能力也大体相同,进步速度也相对较快,教师从一旁进行指导。让学生在掌握了基础的相关知识以后,教师再进行分析,让学生充分掌握后再进行巩固提高,能提高举一反三采取多方面思维的能力。学生之间相互讨论,也能形成良性的竞争式学习,另外树立学习的榜样,也能从心理上鼓励学生主动学习,帮助学生产生学习兴趣和学习积极性。并且让学生不定期进行交换学习,以促进学生的整体学习水平。这样既能促进学生相互之间学习进步,又能培养学生团结合作的精神。

总之,欧姆定律作为电学的基础,学生必须真正掌握该定律,教师在实际教学过程当中,应该对物理教学内容进行细化和具体化,让不同层次的学生群体都能充分掌握。此外,还要引导学生在思维方面和动手实践方面进行改进,并且从中归纳出一些行之有效的教学方法,从而让学生更好地掌握欧姆定律的基础理论,为以后的学习做好铺垫,提高相关教学任务的质量,在实际教学过程当中,注重培养学生的动手实践能力、案例分析和其他方面解决问题的能力,让学生能够掌握控制变量法。同时要培养学生积极探索事物本质的科学精神,切实提高学生的物理综合素质。

参考文献:

[1]宣小东.对现行教材中欧姆定律教学设计的一些思考[J].物理教学探讨,2005(3).

[2]许忠林.初中物理欧姆定律教学中常见的问题及对策研究[J].成才之路,2015(9).

[3]符东生.关于初中“欧姆定律”教学的思考[J].物理教学,2014(8).

[4]王存香.《欧姆定律》教学思考[J].数理化解题研究,2014(5).

欧姆定律教学反思第4篇

一、 课堂教学知识量大,学生难以吸收

初中物理“闭合电路欧姆定律”这一节教学内容有过多次变动,实验教材里的内容主要有两点:一是闭合电路欧姆定律;二是路端电压和负载的关系;此外还外加了路端电压和电流的关系。因为知识点较多,课堂教学量很大,所以课堂上时间紧,学生思考和参与实践都比较少,课堂上没有充分发挥学生的主体作用。从课后反馈的情况来看,学生掌握的情况并不是太好。

因此,针对这种情况,在该课的教学中,教师可以将这一节课的内容分成两节课来讲。第一节课讲闭合电路欧姆定律,在复习电动势、内阻等概念和规律的基础上,通过闭合电路欧姆定律的推导,引出闭合电路欧姆定律。然后对照比较简单的电路图,阐述能量转化的关系以及定律的使用范围等。紧接着通过例题的讲解和课堂训练,使学生对欧姆定律有个全面的认识。在引导学生理解电流和外电阻的关系时,教师演示实验,让学生有个直观的感受,然后再加上理论分析,让学生对物理知识的认知由感性到理性。第二节课讲路端电压和负载的关系,路端电压和电流的关系,在上一节欧姆定律的基础上,导出路端电压和负载的关系U=E1+rR,仍然是先进行演示实验,后进行理论分析,让学生对路端电压和负载的关系有一个从感性到理性的认识。最后讲路端电压和电流的关系U=E―IR,先观察实验,通过改变滑动变阻器的阻值,使电路中电流表和电压表的示数同时发生变化,学生会观察到电流变大时,路端电压变小,反之电流变小,路端电压变大,再利用公式进行分析,这样可给学生留下比较深的印象。

二、演示实验,可视性较差

在演示路端电压和负载(或电流)的关系时,学生要观察电流表、电压表指针的偏转情况,由于表盘小,颜色暗,放在桌面上又有些低,所以站在后面的同学看不清楚,影响了实验效果。针对这种情况,教师可以做如下改进。

在实验课堂上做演示实验时,一方面教师可以把仪器放在一个升降台上,把台子升起来,使全班学生都能看清楚;另一方面对有些演示实验,用投影仪把实验情况投影到大屏幕上,便于学生观察;此外,如果课堂人数较少,教师还可以将演示实验改为6组学生实验,真实性、可视性都会更好。这样不仅能够达到演示实验的预期效果,也能提高学生的动手能力和学习兴趣。

三、 学生活动少,主体作用没有很好体现

在“闭合电路欧姆定律”教学中,一方面是教学内容安排得比较多,为了在规定的时间内完成任务,必须按照设定好的节奏进行,课堂上并没有给学生留下较多思考和发散的时间;另一方面,教师思想保守,教学不够大胆,认为学生物理基础较差,害怕学生不发言,出现冷场情况,或者学生课堂发言不入主题而不好收场。针对这种情况,教师可以做如下改进。

对教学内容做了相应的调整以后,就可以给学生留有更多的思考时间和发表见解的机会,如果学生在课堂上不敢发言,教师可以鼓励、引导学生融入课堂教学活动,学生说错了正好可以纠正其错误,只要学生积极思考,积极参与,勇于发言,就要给予鼓励,这是培养学生良好思维习惯的大好时机。因为,在课堂教学中,任何层次的学生都可以与他互动起来,就看教师怎样引导,如何让学生互动。当然,在实验教学中,很多实验具有安全性和特殊操作性,对于这类实验教师要规范学生的实验行为。加强学生动手实验的目的就是为了充分发掘学生的好动性、探知性,让学生从自己的角度去思考问题,让学生在张扬个性的同时,拓展创新能力。

参考文献

[1]雷光锦.《闭合电路欧姆定律》教学设计[J].昭通师范高等专科学校学报,2011,1(25):111.

[2]谢建华.浅谈“闭合电路欧姆定律”的教学[J].内蒙古民族大学学报,2011,3(15):124-125.

欧姆定律教学反思第5篇

1.地位和作用

《欧姆定律及其应用》这一节在学生学习了电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法及电流与电压、电阻的关系之后才编排的。通过这一节的学习,要求学生初步掌握和运用欧姆定律解决实际电学问题的思路和方法,了解运用“控制变量法”研究物理问题的实验方法,为进一步学习电学内容打下一定的基础。

2.教学目标

(1)知识目标

理解掌握欧姆定律及其表达式,能用欧姆定律进行简单计算;根据欧姆定律得出串并联电路中电阻的关系;通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生的逻辑思维能力。

(2)技能目标

学习用“控制变量法”研究问题的方法,培养学生运用欧姆定律解决问题的能力。

(3)情感目标

通过介绍欧姆的生平,培养学生严谨细致的科学态度和探索精神,学习科学家献身科学、勇于探索真理的精神。通过欧姆定律的运用,帮助学生树立物理知识普遍联系的观点以及科学知识在实际中的价值意识。

3.重点和难点

重点:理解欧姆定律的内容及其表达式和变换式的意义,并且能运用欧姆定律进行简单的电学计算。

难点:运用欧姆定律探究串、并联电路中电阻的关系。

二、说学生

1.学生学情分析

在学习这节之前学生已经了解了电流、电压、电阻的概念,并且还初步学会了电压表、电流表、滑动变阻器的使用,具备了学习欧姆定律基础知识的基本技能。但对电流与电压、电阻之间的联系的认识是肤浅的、不完整的,没有上升到理性认识,需要具体的形象来支持。所以在本节学习中应结合实验法和定量、定性分析法。

2.知识基础

要想学好本节,需要学生应具备的知识有:电流、电压、电阻的概念,电流表、电压表、滑动变阻器使用方法,电流与电压、电阻的关系。

三、说教法

结合学生情况和本节特点本人采取以下几个教法:采用归纳总结法、采用控制变量法、采用定性分析法和定量分析法。

四、说教学过程

1.课题导入(采用复习设置疑问的方式,时间3分钟)

复习:电流是如何形成的?导体的电阻对电流有什么作用?

设疑思考:电压、电阻和电流这三个量之间有什么样的关系呢?通过简单的回顾、分析,使学生很快回忆起这三个量的有关概念,通过猜想使学生对这三个量的关系研究产生了兴趣,达到引入新课的目的。

2.展开探究活动,自主总结结论(时间37分钟)

根据上节探究数据的基础,让学生自主总结出两个结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。

为了进一步得出欧姆定律的内容,可采用以下几点做法:各小组在教师指导下,对实验数据进行数学处理,理解数学上“成正比关系”“成反比关系”的意思,从而引入欧姆定律的内容;让学生思考用一个什么样的式子可以将这两个结论所包含的意思表示出来,从而引入欧姆定律的表达式。

3.说明事项

在欧姆定律中有两处用到“这段导体”,其意思是电流、电压、电阻应就同一导体而言,即同一性和同时性。

向学生介绍欧姆的生平,以达成教学目标中的情感目标。学习科学家献身科学、勇于探索真理的精神,激发学生的学习积极性。

欧姆定律应用之一:通过课本第26页例题和第29页习题2和习题3,让学生自己先试做,然后教师再加以点评和补充,使学生理解掌握欧姆定律表达式及变形式的应用,达成教学目标的知识目标,充分体现了课堂上学生的自主地位。

应用欧姆定律解题时应注意以下几点问题:

(1)同一性

即公式中的U、I,必须针对同一段导体而言,不许张冠李戴。

(2)统一性

即公式中的U、I、R的单位要求统一(都用国际主单位)。

(3)同时性

即公式中的U、I,必须是同一时刻的数值。

(4)规范性

解题时一定要注意解题的规范性(即按照已知、求、解、答四个步骤解题)。

欧姆定律应用之二:探究串并联电路中电阻的关系。

(1)实验分析

在演示实验之前,要鼓励学生进行各种大胆的猜想,当学生的猜想与实验结果相同时,他会在实验中体验到快乐与兴奋,有利于激发学生的学习兴趣。

①演示实验

将两个电阻串联起来,让学生观察灯泡的亮度情况(变暗了),并说出原因(电路中的电流变小了,说明总电阻变大了)。

得出结论:串联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大。

②演示实验

将两个电阻并联起来,同样让学生观察灯泡的亮度情况(变亮了),并说出原因(路中的电流变大了,说明总电阻变小了)。

得出结论:并联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。

(2)定性分析

(提出问题)为什么串联后总电阻会变大?并联后总电阻会变小?

得出结论:电阻串联相当于导体的长度变长了,所以串联电阻的个数越多总电阻就越大;电阻并联相当于导体的横截面积变粗了,所以并联电阻的个数越多总电阻就越小。

(3)定量分析

利用欧姆定律公式以及前面学过的串并联电路中电流和电压的特点推导串并联电路中总电阻的关系得出结论:(1)电阻串联后的总电阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)电阻并联后的总电阻=+…+。

4.小结(4分钟)

(1)理解掌握欧姆定律的内容及其表达式

(2)运用欧姆定律解决有关电学的计算题以及探究串、并联电路中电阻的关系

5.布置作业(1分钟)

本节作业的布置主要是针对欧姆定律表达式及其变形公式的运用,并结合前面学习过的串并联电路中电流、电压的特点的一些常见题型加以知识的巩固。

作业:《课堂点睛》17页至18页的习题。

五、说板书设计

欧姆定律的内容: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。

欧姆定律的表达式:I

电阻的串联:R串=R1+R2+…+Rn

欧姆定律教学反思第6篇

关键词:欧姆定律;适用范围;微观机理;导电材料;能量转化

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)12-0039-2

人教版《普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1》《欧姆定律》一节内容围绕电阻的定义式、欧姆定律和伏安特性曲线三部分展开,图1为教材的两段文字,意思是当金属导体的电阻不变时,伏安特性曲线是一条直线,叫做线性元件,满足欧姆定律;“这些情况”的电流与电压不成正比,是非线性元件,欧姆定律不适用[1]。随后,教材举例小灯泡和二极管的伏安特性曲线,指出两个元件都是非线性元件。在遇到欧姆定律时,不论是年轻教师还是学生常常感到疑惑:欧姆定律适用范围究竟是金属和电解质溶液还是线性元件?小灯泡是金属,又是非线性元件,究竟是否满足欧姆定律?

[导体的伏安特性曲线 在实际应用中,常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,这样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。对于金属导体,在温度没有显著变化时,电阻几乎是不变的(不随电流、电压改变),它的伏安特性曲线是一条直线,具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。图2.3-2中导体A、B的伏安特性曲线如图2.3-3所示。

欧姆定律是个实验定律,实验中用的都是金属导体。这个结论对其他导体是否适用,仍然需要实验的检验。实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。也就是说,在这些情况下电流与电压不成正比,这类电学元件叫做非线性元件。]

1 欧姆定律的由来

1826年4月,德国物理学家欧姆《由伽伐尼电力产生的电现象的理论》,提出欧姆定律:在同一电路中,通过某段导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。欧姆实验中用八根粗细相同、长度不同的板状铜丝分别接入电路,推导出 ,其中s为金属导线的横截面积,k为电导率,l为导线的长度,x为通过导线l的电流强度,a为导线两端的电势差[2]。当时只有电导率的概念,后来欧姆又提出 为导体的电阻,并将欧姆定律表述为“导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。”

关于欧姆定律的m用范围,一直存在争议,笔者认为可以从不同角度进行陈述。

2 欧姆定律的适用范围

2.1 从导电材料看适用范围

欧姆当年通过对金属导体研究得出欧姆定律,后来实验得出欧姆定律也适用于电解质溶液,但不适用于气体导电和半导体元件。

从微观角度分析金属导体中的电流问题,金属导体中的自由电子无规则热运动的速度矢量平均为零,不能形成电流。有外电场时,自由电子在电场力的作用下定向移动,定向漂移形成电流,定向漂移速度的平均值称为漂移速度。电子在电场力作用下加速运动,与金属晶格碰撞后向各个方向运动的可能性都有,因此失去定向运动的特征,又回归无规则运动,在电场力的作用下再做定向漂移。如果在一段长为L、横截面积为S的长直导线,两端加上电压U,自由电子相继两次碰撞的间隔有长有短,设平均时间为τ,则自由电子在下次碰撞前的定向移动为匀加速运动,

2.2 从能量转化看适用范围

在纯电阻电路中,导体消耗的电能全部转化为电热,由UIt=I2Rt,得出 在非纯电阻电路中,导体消耗的电能只有一部分转化为内能,其余部分转化为其他形式的能(机械能、化学能等), 因此,欧姆定律适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路。

金属导体通电,电能转化为内能,是纯电阻元件,满足欧姆定律。小灯泡通电后,电能转化为内能,灯丝温度升高导致发光,部分内能再转化为光能,因此小灯泡也是纯电阻,满足欧姆定律。电解质溶液,在不发生化学反应时,电能转化为内能,也遵守欧姆定律。气体导电是因为气体分子在其他因素(宇宙射线或高电压等条件)作用下,产生电离,能量转化情况复杂,不满足欧姆定律。半导体通电时内部发生化学反应,电能少量转化为内能,不满足欧姆定律。电动机通电但转子不转动时电能全部转化为内能,遵从欧姆定律;转动时,电能主要转化为机械能,少量转化为内能,为非纯电阻元件,也不满足欧姆定律。

2.3 从I-U图线看适用范围

线性元件指一个量与另一个量按比例、成直线关系,非线性元件指两个量不按比例、不成直线的关系。在电流与电压关系问题上,线性元件阻值保持不变,非线性元件的阻值随外界情况的变化而改变,在求解含有非线性元件的电路问题时通常借助其I-U图像。

从 知导体的电阻与自由电子连续两次碰撞的平均时间有关,自由电子和晶格碰撞将动能传递给金属离子,导致金属离子的热运动加剧,产生电热。由 知导体的温度升高,τ减小,电阻增大。因此,导体的电阻不可能稳定不变。当金属导体的温度没有显著变化时,伏安特性曲线是直线,满足“电阻不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比”。理想的线性元件是不存在的,温度降低时,金属导体的电阻减小,当温度接近绝对零度时,电阻几乎为零。小灯泡的伏安特性曲线是曲线,是非线性元件,当灯泡电阻变化时,仍有I、U、R瞬时对应,满足欧姆定律 如同滑动变阻器电阻变化时也满足欧姆定律[3]。

2.4 结论

综上所述,从导电材料的角度看,欧姆定律适用于金属和电解质溶液(无化学反应);从能量转化的角度看,欧姆定律适用于纯电阻元件。对于线性元件,电阻保持不变,导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,欧姆定律适用。从物理学史推想,欧姆当年用八根不同铜丝进行实验,应该是研究了电压保持不变时,电流与电阻的关系,以及电阻保持不变时,电流与电压的关系。虽然都是非线性元件,小灯泡是金属材料,是纯电阻元件,满足欧姆定律,二极管是半导体材料,却不满足欧姆定律。因此,线性非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。

3 教材编写建议

“有了电阻的概念,我们可以把电压、电流、电阻的关系写成 上式可以表述为:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。这就是我们在初中学过的欧姆定律。”[1]笔者以为,欧姆定律的内容是 这个表达式最重要的意义是明确了电流、电压、电阻三个量的关系,而不是其中的正比关系和反比关系,教材没必要对欧姆定律进行正比反比的表述。

“实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。”教材已明确欧姆定律的适用范围,建议教材将线性元件和非线性元件的概念与欧姆定律的适用范围分开,同时明确线性、非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。

参考文献:

[1]普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[M].北京:人民教育出版社,2010.

欧姆定律教学反思第7篇

一、欧姆定律发现历程溯源

2.相同之处

欧姆定律适用于线性元件,如金属等,不适用于非线性元件,如气态导体等。

三、三点质疑

1.线性元件存在吗

材料的电阻率ρ会随其他因素的变化而变化(如温度),从而导致导体的电阻实际上不可能是稳定不变的,也就是说理想的线性元件并不存在。在实际问题中,当通电导体的电阻随工作条件变化很小时,可以近似看作线性元件,但这也是在电压变化范围较小的情况下才成立,例如常用的炭膜定值电阻,其额定电流一般较小,功率变化范围较小。

2.对所有非线性元件欧姆定律都不适合吗

在上述所有表述中都有欧姆定律适用于金属导体之说,又有欧姆定律适用的元件是线性元件之说,也就是说金属是线性材料,而我们知道,白炽灯泡的灯丝是金属材料钨制成的,也就是说线性材料钨制成的灯丝应是线性元件,但实践告诉我们灯丝显然不是线性元件,因此这里的表述就不正确,为了避免这种自相矛盾,许多资料上又说欧姆定律的应用有“同时性”,或者说“欧姆定律不适用于非线性元件,但对于各状态下是适合的”,笔者总觉得这样的解释难以让学生接受,有牵强之意,给教师的教造成难度,既然各个状态下都是适合的,那就是整个过程适合呀。

3.对欧姆定律适合的元件I与R一定成反比吗

I与R成反比必须有“导体两端的电压U相同”这一前提,在这一前提条件下改变导体的电阻R,那么通过导体的电流就会发生变化,因而导体的工作点就发生了变化,其制作材料的电阻率 ρ就随之变化,因此导致电阻又会发生进一步的变化,这样又会导致电流产生进一步的变化,所以实践中多数情况下I与R就不会成严格的反比关系,甚至相差很大。

四、两条教学对策

1.欧姆定律的表述需要改进

其实早就有一些老师对欧姆定律的表述进行过深入的分析,并结合他们自身长期的教学经验,已经提出了欧姆定律的表述的后半部分“I与R成反比”是多余的,应该删除,笔者也赞成这种做法,因为这种说法本身就是不准确的,这也是在上述三种大学普通物理教材中都没有出现这个说法的原因。

通过对欧姆定律发现历程的溯源,可知欧姆当时发现这一电路定律时也没有提出“反比”这一函数关系,只是定量地给出了一个等式,因此,笔者认为欧姆定律的现代表述有必要改进,既要传承欧姆当时的公式,也要符合实际情况,所以笔者认为欧姆定律应该表述为:通过导体的电流强度等于导体两端的电压与导体此时的电阻之比。

那么,为什么连“I与U成正比”也省去呢?当R一定时,I与U成正比是显然的,但如果在欧姆定律的表述中一旦出现“I与U成正比”的说法,学生就会很自然地想到“I与R成反比”,而这种说法是不对的,所以表述中最好不要出现“I与U成正比”和“I与R成反比”这两种说法。

2.线性还是非线性元件的区分不能以材料种类为判断标准

同样是金属材料,钨丝的伏安特性是非线性的,而一些合金材料导体的伏安特性却是非常接近理论线性,如标准电阻。所以我们在区分线性元件还是非线性元件时,不能以导体的材料种类作为判断的标准,而只能通过实验测定,得到I-U图象,以此来作为判断依据。