电流、电压、电阻是初中物理电学教学中的三大重要物理概念和物理量。学生掌握的好,将对后续课程的学习乃至将后来的科研产生重大影响,可以说受益终生。
新课标《物理》(人教版、八年级下)教材14页——18页安排了电阻的教学。本课有两大难点:①学生对电阻的概念难以理解②学生对“电阻是导体的固有属性”难以理解。教材的安排仅停留在感性认识上。这样安排是符合素质教育精神的,也考虑到了初中生的接受能力,是优点,但同时也是缺点:①增加了学生对电阻的大小的认识的难度,尤其是电阻的单位“欧姆”,学生对他本来就比较陌生,更不用说它有多大了。②不利于后续知识的学习。
我认为本课应该从理性和感性两方面加以阐述,务必讲清楚明白,不得含糊,否则学生对电学,尤其是欧姆定律等的学习将是一团糟。
对电阻的概念可以从微观上加以阐述。教材在上册第五章已就原子结构做了阐述,我们可以从以下两个方面来说说明电阻产生的微观机理,一促进学生对电阻概念的理解:①原子核与导体中的自由电荷的碰撞阻碍了自由电荷的定向移动。②固定电荷(原子核)对自由电荷的吸引阻碍了自由电荷的定向移动。
教材也没有就 “电阻”给出一个具体的定义,使学生对电阻的大小不够明了,也不利于培养学生严谨的思维方式。其实学生通过第五章的学习已经掌握了电流、电压的测量的基础知识,可以把伏安法测电阻的实验提前使用,通过表实验归纳,用公式“R=U/I”来定义“电阻”这个概念,简洁明了。
实验中通过调节滑动变阻器,改变R两端的电压,从而改变R中流过的电流的大小,每次对应记录入上表中,并求出U/I的值,只要稍加注意,实验会很成功的。从记录表中可以看出:I随U的增大而增大,但U/I不变,从而给出定义 “导体两端的电压U与电流I的比值不变,这个比值就叫这段导体的电阻”。这样安排的几大优点是:
1、该实验是一个非常重要的实验——伏安法测电阻。由此开始,通过后面第七章第一节、第二节、第三节多次做这个实验,多次加深,使学生对实验操作、电路图、实验方法、实验器材等熟记不忘,有利于学生掌握和实验操作考试。
2、给学生一个清晰的数字式的定义式,有利于学生弄明白“电阻”这个物理量,也有利于帮助学生理解“如果导体两端的电压是一伏特,通过的电流是一安培,那么该段导体的电阻就是一欧姆”这句话的意义,即定义式“R=U/I”中:U的单位是伏特,I的单位是安培,R的单位是欧姆,则1Ω=1V/1A。
3、从实验中得出:U随I变化,但U/I没变,这强有力的证明了 “导体的电阻是导体的固有属性,不随U、I的变化而变化。”比空洞的说教更有说服力,更符合“新课改”的精神,这也可在第七章第一节实验中再次得到印证以加深印象。至于如何印证,这里就不再赘述。
4、实验结论中“U随I变化”与第七章第一节知识相呼应,有承上启下的作用。做这个实验值得注意的是:电阻不能用小灯泡代替,否则由于流过灯泡的电流不同,发光强度和温度就不同,从而电阻发生了改变,而学生还没有电阻与温度的关系的知识,从而宣布实验“失败”。不过这个实验可以在后面用来很好的(效果明显)验证“电阻随温度的增加而增加”这句话。
值得一提的是新课标教材中有一个测小灯泡电阻的探究实验。该实验把几次不同电压下测得的小灯泡电阻加起来求平均值是不合适的。第一,小灯泡的电阻随着电压的变化引起的发光强度和温度的变化而变化,求平均值是没有意义的。第二,求平均值是为了减小误差,这里求平均值让学生误认为是为了减小误差,给学生一个误导。这里应改为测定值电阻的阻值。
在导体电阻的影响因素这一知识点上,告诉学生“R=ρS/L”这个公式很有必要:
一是可以进一步让学生明了电阻与材料、长度、横截面积的关系。
二是中考时的题大多数考初高中结合紧密的知识。公式R=ρS/L很有可能在一些信息题中出现,学生先了解一下公式,以防考试的时候束手无策。
(江油市武都初级中学 张远清)
U(v)I(A)U/I10.1101.50.151020.2102.50.251030.310
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