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近年来,拜读各地中考或模拟电学实验试题,大开眼界、收获匪浅。然而某些试题的参考答案,觉得很有探讨的必要。现借贵刊一角,仅就日常教学或试题中所涉及电学实验的结论,简述如下浅见,用以跟同行进行交流,并期望得到各位师长指教。
电学实验结论,通常都是分析表中数据和图像等得出的。因受篇幅所限,仅举两例如下:
例1.某同学在“探究欧姆定律实验”时设计如下所示的表格(我市教育学院中教部物理室规定:凡是画图像或探究成比例的实验,必须“全程、六点、等距”地测取6组对应的数据)。
分析表中测取的数据,能得出哪些结论?“会记录实验数据,知道简单的数据处理方法”和“有初步的信息处理能力”等,都是新课标规定的教学要求。教会学生能从全方位、多角度地分析表中测取的数据是十分重要的:
1.横行分析:
横行分析表格中的数据,不仅可以得出“当电阻一定时,导体中的电流跟它两端的电压成正比”、绘出图1所示的图像,而且不论分析哪段导体上6组对应的数据,均可以得出下列重要的实验结论:
⑴同一段导体在通常条件下,它两端的电压跟通过它的电流之比,是一个固定的值、即“R=U/I=定值”!我们认为,强调“R=U/I=定值”这条电学结论的意义有:
①能简明、准确、完整的“表达出某段导体中的I跟U与R之间的定量关系”!正如西德5—9(10)年级(国民学校)物理课本(塞尔肖夫—乌劳贝尔著、安文铸译,文化教育出版社1982.7.第1次印刷本)P189里写的:“在一个通电导体上的电压和导体中的电流强度之比是一个固定的值(常数),这个关系叫欧姆定律”。
②在日常教学中,人们总把“R=U/I”、说成是公式“I=U/R”的变形式。从上面的分析可知:“R=U/I”与“I=U/R”同样都是实验结论表达式、是并列关系!“R=U/I=定值”,更是医治“∵I=U/R,∴R=U/I(因受欧姆定律表述的误导):R跟U成正比、R跟I成反比”错误观点的灵丹妙药。
③承认“R=U/I”是一条独立的科学结论,就为伏安法测电阻提供一条简明的原理:可以直接书写“R=U/I”。
⑵对同一段导体,它两端的电压,等于导体中的电流与其电阻的乘积;导体中的电流,等于它两端的电压除以其电阻;导体的电阻,等于它两端的电压与其电流的比值。即“U=IR、I=U/R和R=U/I”,都是由分析实验数据得出的三个并列的公式、均可以直接引用!
2.竖列分析:
竖列分析表格中的数据,不仅可以得出“当电压一定时,导体中的电流跟它的电阻成反比”、绘出图2所示的图像和上述多条电学结论,而且还能发现:由于R=U/I=定值,当U一定时,某段导体U/I的值大、对应的I值小,说明该导体对电流的阻碍作用大;而导体不同,U/I的值通常不等。所以“在物理学里,可以用导体两端的电压,跟通过它的电流的比值来表示这段导体的电阻”,即“R=U/I”可以称作“电阻定义式”或“电阻表达式”(不叫“电阻定律式”),进而给出定义电阻单位“1Ω=1V/A”的依据;……
例2.摘引2011年苏州中考物理22题:从下图中所示的电阻A、B的I-U图像可知,电阻值较大的是Ω。若将A和B两电阻并联接在电压为2V电源上,则干路中的电流是A,此时电路总电阻值是Ω。赋分答案为:10;0.6和3.33。
在教学中我们引导学生:通过分析该图像,除了会计算电阻(取电压坐标的U值,除以对应电流坐标的I值)、会计算电功率(略)和会组成串联(从电流坐标取I值、再找电压坐标对应的U值)、并联电路(从电压坐标取U值、再找电流坐标对应的I值)以外:重点引导学生总结如下电学规律:
⑴不论对于A或B均有:导体中的电流,当电阻一定时,跟它两端的电压成正比;
⑵分析A和B有:导体中的电流,当电压一定时,跟导体的电阻成反比;
⑶由⑴和⑵可得科学表述欧姆定律的内容是:“导体中的电流,当电阻一定时,跟它两端的电压成正比;当它两端的电压一定时,跟导体的电阻成反比”。我们决不赞同“不说前提条件、只讲实验结果”的常规欧姆定律的表述!
⑷在并联电路中,电流和电功率等的分配,均跟并联导体的电阻成反比;
⑸在串联电路中,电压和电功率等的分配,均跟串联导体的电阻成正比;
⑹不论对于A或B均有:当导体的电阻一定时,导体消耗电能的功率(电功率是表示电流做功快慢的物理量,是不能被消耗的!今后不要再说“消耗的电功率”),跟通过它的电流的平方成正比!其公式是P=I2R;
⑺不论对于A或B均有:当导体两端的电压一定时,导体消耗电能的功率,跟导体的电阻成反比!其公式是P=U2/R;……
“我国教学改革的课程标准,不仅把‘科学探究’作为一种方法,而且作为课程内容,足见其意义重大”!我们认为:科学探究的根本目的,并非只是为了便于教师讲授知识的需要,更不只是为了验证课文里编写的结论内容是否正确,而是在培养学生“爱探究”和“会探究”的同时,更应该鼓励师生在探究中做到:有所发现、有所创新、有所突破、有所前进!这才是科学探究的真正内涵!因此,如何教会学生总结课文里没有编写的结论内容,则是我们日常教学中的着眼点之一。以上谬误难免,敬请各位师长斧正。
电学实验结论,通常都是分析表中数据和图像等得出的。因受篇幅所限,仅举两例如下:
例1.某同学在“探究欧姆定律实验”时设计如下所示的表格(我市教育学院中教部物理室规定:凡是画图像或探究成比例的实验,必须“全程、六点、等距”地测取6组对应的数据)。
分析表中测取的数据,能得出哪些结论?“会记录实验数据,知道简单的数据处理方法”和“有初步的信息处理能力”等,都是新课标规定的教学要求。教会学生能从全方位、多角度地分析表中测取的数据是十分重要的:
1.横行分析:
横行分析表格中的数据,不仅可以得出“当电阻一定时,导体中的电流跟它两端的电压成正比”、绘出图1所示的图像,而且不论分析哪段导体上6组对应的数据,均可以得出下列重要的实验结论:
⑴同一段导体在通常条件下,它两端的电压跟通过它的电流之比,是一个固定的值、即“R=U/I=定值”!我们认为,强调“R=U/I=定值”这条电学结论的意义有:
①能简明、准确、完整的“表达出某段导体中的I跟U与R之间的定量关系”!正如西德5—9(10)年级(国民学校)物理课本(塞尔肖夫—乌劳贝尔著、安文铸译,文化教育出版社1982.7.第1次印刷本)P189里写的:“在一个通电导体上的电压和导体中的电流强度之比是一个固定的值(常数),这个关系叫欧姆定律”。
②在日常教学中,人们总把“R=U/I”、说成是公式“I=U/R”的变形式。从上面的分析可知:“R=U/I”与“I=U/R”同样都是实验结论表达式、是并列关系!“R=U/I=定值”,更是医治“∵I=U/R,∴R=U/I(因受欧姆定律表述的误导):R跟U成正比、R跟I成反比”错误观点的灵丹妙药。
③承认“R=U/I”是一条独立的科学结论,就为伏安法测电阻提供一条简明的原理:可以直接书写“R=U/I”。
⑵对同一段导体,它两端的电压,等于导体中的电流与其电阻的乘积;导体中的电流,等于它两端的电压除以其电阻;导体的电阻,等于它两端的电压与其电流的比值。即“U=IR、I=U/R和R=U/I”,都是由分析实验数据得出的三个并列的公式、均可以直接引用!
2.竖列分析:
竖列分析表格中的数据,不仅可以得出“当电压一定时,导体中的电流跟它的电阻成反比”、绘出图2所示的图像和上述多条电学结论,而且还能发现:由于R=U/I=定值,当U一定时,某段导体U/I的值大、对应的I值小,说明该导体对电流的阻碍作用大;而导体不同,U/I的值通常不等。所以“在物理学里,可以用导体两端的电压,跟通过它的电流的比值来表示这段导体的电阻”,即“R=U/I”可以称作“电阻定义式”或“电阻表达式”(不叫“电阻定律式”),进而给出定义电阻单位“1Ω=1V/A”的依据;……
例2.摘引2011年苏州中考物理22题:从下图中所示的电阻A、B的I-U图像可知,电阻值较大的是Ω。若将A和B两电阻并联接在电压为2V电源上,则干路中的电流是A,此时电路总电阻值是Ω。赋分答案为:10;0.6和3.33。
在教学中我们引导学生:通过分析该图像,除了会计算电阻(取电压坐标的U值,除以对应电流坐标的I值)、会计算电功率(略)和会组成串联(从电流坐标取I值、再找电压坐标对应的U值)、并联电路(从电压坐标取U值、再找电流坐标对应的I值)以外:重点引导学生总结如下电学规律:
⑴不论对于A或B均有:导体中的电流,当电阻一定时,跟它两端的电压成正比;
⑵分析A和B有:导体中的电流,当电压一定时,跟导体的电阻成反比;
⑶由⑴和⑵可得科学表述欧姆定律的内容是:“导体中的电流,当电阻一定时,跟它两端的电压成正比;当它两端的电压一定时,跟导体的电阻成反比”。我们决不赞同“不说前提条件、只讲实验结果”的常规欧姆定律的表述!
⑷在并联电路中,电流和电功率等的分配,均跟并联导体的电阻成反比;
⑸在串联电路中,电压和电功率等的分配,均跟串联导体的电阻成正比;
⑹不论对于A或B均有:当导体的电阻一定时,导体消耗电能的功率(电功率是表示电流做功快慢的物理量,是不能被消耗的!今后不要再说“消耗的电功率”),跟通过它的电流的平方成正比!其公式是P=I2R;
⑺不论对于A或B均有:当导体两端的电压一定时,导体消耗电能的功率,跟导体的电阻成反比!其公式是P=U2/R;……
“我国教学改革的课程标准,不仅把‘科学探究’作为一种方法,而且作为课程内容,足见其意义重大”!我们认为:科学探究的根本目的,并非只是为了便于教师讲授知识的需要,更不只是为了验证课文里编写的结论内容是否正确,而是在培养学生“爱探究”和“会探究”的同时,更应该鼓励师生在探究中做到:有所发现、有所创新、有所突破、有所前进!这才是科学探究的真正内涵!因此,如何教会学生总结课文里没有编写的结论内容,则是我们日常教学中的着眼点之一。以上谬误难免,敬请各位师长斧正。