欧姆定律在课堂教学中的运用_欧姆定律论文

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新课程呼唤好的课堂,“学生动起来,课堂活起来,效果好起来”已成为好课的标志.本文将从新课程的视角对一节探究课进行评析。

一、教学实录

授课年级:高二。

课题:人教版《物理》选修3-1第二章第三节《欧姆定律》。

师:在初中我们学过电阻的测量,请同学们回想一下并画出测量电路图。

(教师请一学生在黑板上画出电路图,如图1所示)

师:谁能简述一下实验过程及如何处理实验数据?

生:……为了减少误差,可多测量几组数据,取电阻的平均值。

师:关于实验数据的处理还有其他方法吗?

生:画U-I图象。

师:利用图象处理实验数据是物理实验中一种最常用的方法。请同学们再思考一下,该图象应是什么样的形状呢?

生:是一条过原点的倾斜直线。

(教师在黑板上定性画出U-I图象,如图2所示)

师:若我们通过实验得到了这样一条过原点的倾斜直线,你对该图线是如何理解的?

生:说明导体上的电压与电流的比值是不变的,这个比值反映了导体对电流的阻碍作用,我们把这个比值定义为导体的电阻。

生:该图线的斜率代表导体的电阻,斜率越大,表明电阻越大。

师:实验中除了画U-I图象外,还可以画什么图象?

生:还可以画I-U图象。

(教师在黑板上定性画出I-U图象,如图3所示)

师:图3所示的I-U图象与图2所示的U-I图象有何不同?

生:……

师:用纵坐标表示电流I,横坐标表示电压U,这样画出的I-U图象我们叫导体的伏安特性曲线。

师:刚才我们画出的无论是U-I图象还是I-U图象,电压都是从0开始变化的。若用图1所示的电路进行实验,待测电阻两端的电压能从0开始变化吗?

生:不能从0开始变化……

师:如何才能使待测电阻两端的电压从0开始逐渐增大呢?请同学们观察课本第46面图2,并分析此电路的特点。

(教师在黑板上画出电路图,如图4所示)

师:图4与图1相比有何不同?

生:图4中待测电阻与滑动变阻器的一部分电阻并联后再与变阻器另一部分电阻串联,而图1中待测电阻与滑动变阻器的一部分电阻是串联的。

师:闭合开关后,将滑动变阻器的滑动头从左向右滑动时,电压表的读数将如何变化?

生:从0逐渐增大到最大值U。

师:能否分析,电压为什么会从0逐渐增大到最大呢?

生:……

师:请同学们再思考一下,图4和图1相比,有何优点?

生:图4中待测电阻两端的电压可以从0开始逐渐增大。

生:图4中待测电阻上电压的变化范围较大。

生:……

师:通过刚才的分析,同学们对该电路已有了初步的认识。下面请利用图4所示的电路测绘小灯泡的伏安特性曲线,提供的器材有:稳压电源(提供3 V电压),额定电压为3 V的小灯泡1只,滑动变阻器2个(0~500Ω和0~10Ω),电压表0~3 V~15 V,电流表0~0.6 A~3 A,开关、导线等。请用0~500Ω的滑动变阻器进行实验。

师:哪位同学能说说你们的实验情况?

生:实验时发现了一个“奇怪”现象,当向右移动变阻器的滑动头时,电压表几乎没有示数,当滑到变阻器的右端附近时,电压表才有较大读数并且很快达到最大,因此实验无法完成。

师:为什么会出现如此“奇怪”的现象呢?请同学们对此进行探究并给予解释。

(学生探究、讨论、交流,教师巡视并给予指导,一段时间后提问)

师:其他同学是否还有不同的解释?

生:还可以通过计算来解释……

师:刚才两位同学分别定性和定量地解释了发生“奇怪”现象的原因,讲得很流畅、很清楚。其他同学还有疑问吗?

生:造成这种“奇怪”现象的原因是什么?

师:问得好!我想大多数的同学可能都会有类似的疑问,谁能解释一下?

生:刚才实验的“问题”出在滑动变阻器上,实验时要选用总阻值较小的滑动变阻器。

师:其他同学是否同意他的观点?

生:“总阻值较小的滑动变阻器”这句话有“问题”,“较小”是两个数比较的结果,若有多个滑动变阻器,我们该如何选择呢?做实验时总不能到实验室里选一个阻值最小的滑动变阻器吧!

师:说得好(全体鼓掌)!该同学通过分析和推理,得出“较小”不是两个滑动变阻器间的比较。有的同学可能已经猜出了本实验要用0~10Ω的滑动变阻器。但应如何选择滑动变阻器呢?

生:刚才发生“奇怪”现象的原因是由于滑动变阻器的总阻值远大于待测电阻值,导致远小于,致使待测电阻两端的电压一直很小。因此,该实验应满足:滑动变阻器的总阻值比待测电阻的阻值小或二者差不多。

师:这位同学对问题的思考非常深刻,分析得非常精彩!(全体鼓掌)

师:下面请同学们用0~10Ω的滑动变阻器继续完成该实验。

二、赏析

1.有效的教材处理

本节课教师没有利用演示实验画U-I图象,更没有举任何关于欧姆定律的典型例题。似乎没有“突出”欧姆定律的教学,“脱离”了教材,淡化了“重点”。但授课教师是在认真分析了学生的状况、潜心研读了“课标”后进行教学的。第一,《义务教育物理课程标准》明确要求“通过实验探究电流、电压和电阻的关系。理解欧姆定律,并能进行简单的计算”,说明通过初中阶段的学习,学生对欧姆定律已能理解。第二,经过高一年级的学习,学生能用图象分析导体电压与电流间的正比关系。因此不做演示实验而直接通过对欧姆定律的理论分析得出导体的U-I图象是可行的。第三,授课教师所在的学校(江苏省赣榆高级中学)是一所国家级示范高中,学生具有扎实的基础知识和良好的物理素养,对初中所学的欧姆定律及串、并联电路的知识掌握得较好,会用串联电路的分压原理求解相关的问题。第四,尽管教材只要求学生会根据其提供的电路图进行实验,并在括号内注明“其原理将在以后讨论,在此暂不涉及”的字样,但好奇心与探究欲还会驱使学生去研究电路,况且仅要求学生“知其然而不知其所以然”,也不利于探究能力的培养;而且在后续的章节中教材并没有对分压电路的原理进行讨论,只是在随后的第四节(串联电路和并联电路)的“问题与练习”中涉及分压电路,让学生说明其原理。因此,教师在综合考虑上述诸多因素的前提下,“舍弃”利用分压电路的演示实验得出导体的U-I图线及欧姆定律,将探究分压电路的原理及用分压电路进行小灯泡伏安特性曲线的描绘作为教学的重点。教师根据课标要求、教学内容、学生情况,等对教材进行创造性地“加工”和“改造”,折射出“用教材教而不是教教材”的新课程理念。

2.有效的问题设计

建构主义认为知识是个人经验的主观反映,学习是认知体凭借自己的经验主动建构的过程。在学习过程中,“问题”成为建构学习的载体。因此,问题设计成为教学设计的重要内容之一。本节课授课教师精心设计问题情境,搭建思考平台,所设问题环环相扣,逐步深入,形成有效的“问题”链。通过复习初中所学的欧姆定律及伏安法测电阻,回顾测量电阻的一般电路(限流电路),思考对实验数据的处理方法,根据伏安特性曲线中的电压从零开始变化,引发思考:限流电路可以使待测电阻的电压从零开始变化吗?如何才能使电压从零开始变化?引起思维冲突,从而引入对分压电路的分析和探究。在对分压电路的分析探究中,启发思考:其与限流电路相比有何不同?改变变阻器滑动头的位置时,电压表的读数如何变化及其原因?电路有何优点?使用阻值较大的滑动变阻器进行实验时,为何会出现“奇怪”的现象?等等。设计的一系列问题,不断引导学生由浅入深地感悟知识的生成过程和内在联系,激发了学生的探究欲望,有效地提升了学生的思维能力。

3.有效的互动生成

新课程倡导教学过程是师生围绕教学内容,通过对话、沟通和合作,产生交互影响,以动态生成的方式推进教学进程,共同完成教学任务,达成教学目标。本节课教师通过问答,启发学生思考,适时进行引导与点拨,使问题逐步深入并得到解决;通过小组实验与讨论,培养学生的思维能力和合作精神。在师与生交互作用、生与生合作交流的过程中,不断产生思维的碰撞、智慧的交融。如在对分压电路的分析中,通过师生的交互式问答,从理论上分析出待测电阻的电压可以从零开始逐渐变大,为进一步学习分压电路奠定了基础,同时也为后来不能使电压从零开始逐渐增大的实验埋下了“伏笔”,为学生产生心理上的认知冲突做好了预设,这种“交互式”问答十分有效;利用分压电路进行伏安特性曲线的描绘时,先用0~500Ω的滑动变阻器,为学生发现“问题”,产生疑惑,进而产生探究欲望铺设了台阶;在对分压电路原理的探究上,师生对“奇怪”现象的原因分析及分压电路中滑动变阻器的选择进行了很好的讨论,达到了预期目的。由于有效的互动,课堂上出现了精彩的“生成”。如学生对造成“奇怪”现象原因的猜想与思考等都在教师的预设之外,教师能及时捕捉生成性的信息,对此进行有效的回应,生成新的教学资源,动态地推动教学进程。

4.不足

分组实验时,部分优秀生控制了实验过程,其余学生成为“旁观者”;讨论时,学困生参与度不够,很少发表自己的意见或见解,教师对学困生的关注度不够。

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