時間：2023-07-28 17:05:41
序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇歐姆定律的適用范圍范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
關(guān)鍵詞：是對物理規(guī)律的一種表達(dá)形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化過程的必然關(guān)系。物理定律的教學(xué)應(yīng)注意：首先要明確、掌握有關(guān)物理概念，再通過實驗歸納出結(jié)論，或在實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯推理（如牛頓第一定律）。有些物理量的定義式與定律的表式相同，就必須加以區(qū)別（如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R＝U/I），且要弄清相關(guān)的物理定律之間的關(guān)系，還要明確定律的適用條件和范圍。
（1）牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法，回顧“運(yùn)動和力”的歷史。消除學(xué)生對力的作用效果的錯誤認(rèn)識；培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學(xué)時應(yīng)明確：牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài)，不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義，引入了慣性的概念，是研究整個力學(xué)的出發(fā)點，不能把它當(dāng)作第二定律的特例；慣性質(zhì)量不是狀態(tài)量，也不是過程量，更不是一種力。慣性是物體的屬性，不因物體的運(yùn)動狀態(tài)和運(yùn)動過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實際問題時，應(yīng)使學(xué)生理解和使用常用的措詞：“物體因慣性要保持原來的運(yùn)動狀態(tài)，所以……”。教師還應(yīng)該明確，牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系，但當(dāng)我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學(xué)問題時，常?？梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈?dāng)好的慣性系。
（2）牛頓第二定律在第一定律的基礎(chǔ)上，從物體在外力作用下，它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達(dá)：物體的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時還應(yīng)請注意：公式F＝Kma中，比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1；a隨F改變存在著瞬時關(guān)系；牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系，以及與運(yùn)動學(xué)、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
（3）萬有引力定律教學(xué)時應(yīng)注意：①要充分利用牛頓總結(jié)萬有引力定律的過程，卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗，海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬有引力跟質(zhì)點間的距離的平方成反比（平方反比定律），減少學(xué)生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式，只適用于計算質(zhì)點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
二、牛頓第二定律。在第一定律的基礎(chǔ)上，從物體在外力作用下，它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達(dá)：物體的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時還應(yīng)注意公式F＝Kma中，比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1；a隨F改變存在著瞬時關(guān)系；牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系，以及與運(yùn)動學(xué)、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬有引力定律。教學(xué)時應(yīng)注意：①要充分利用牛頓總結(jié)萬有引力定律的過程，卡文迪許測定萬有引力常量的實驗，海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬有引力跟質(zhì)點間的距離的平方成反比（平方反比定律），減少學(xué)生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式，只適用于計算質(zhì)點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
四、機(jī)械能守恒定律。這個定律一般不用實驗總結(jié)出來，因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理，在外力和非保守內(nèi)力都不做功或所做的總功為零的條件下推導(dǎo)出來。高中教材是用實例總結(jié)出來再加以推廣。若不同形式的機(jī)械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，就沒有守恒問題。機(jī)械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量，用它來解決問題時，就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過程（過程量被消去），使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件（只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功）。這個定律不適用的問題，可以利用動能定理或功能原理解決。
五、動量守恒定律。歷史上，牛頓第二定律是以F＝dP/dt的形式提出來的。所以有人認(rèn)為動量守恒定律不能從牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)出來，主張從實驗直接總結(jié)。但是實驗要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相，就目前中學(xué)的實驗條件來說，多數(shù)難以做到。即使做得到，要在課堂里準(zhǔn)確完成實驗并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運(yùn)動定律導(dǎo)出，再安排一節(jié)“動量和牛頓運(yùn)動定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律，也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動量的問題，相互作用的物體的所有動量都在一條直線上，所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤，應(yīng)該使他們明確，在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化，表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用，就沒有守恒問題。在解決實際問題時，如果質(zhì)點系內(nèi)部的相互作用力遠(yuǎn)比它們所受的外力大，就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用，系統(tǒng)中有多少物體在相互作用，相互作用的形式如何，只要系統(tǒng)不受外力的作用（或某一方向上不受外力的作用），動量守恒定律都是適用的。
歐姆定律是初中物理電學(xué)部分的核心內(nèi)容，也是中考中考點的重點內(nèi)容、難點內(nèi)容。歐姆定律掌握的好壞直接影響學(xué)生的考試成績，要多用時間將這塊知識夯實，才能取得高考的勝利。
一、明確歐姆定律的內(nèi)容
1、實驗思想和方法
歐姆定律在教材上是通過在“控制變量法”的實驗思想基礎(chǔ)上歸納總結(jié)出來的：即在控制電阻不變，得到通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比;控制導(dǎo)體兩端的電壓不變，得到通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。由此得到了電路中電流與電壓、電阻之間的關(guān)系。
2、歐姆定律的表達(dá)式
由實驗總結(jié)和歸納出歐姆定律：通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。
表達(dá)式為：I=U/R;I的單位是安（A），U的單位是伏（V），R的單位是歐（Ω）;導(dǎo)出式：U=IRR=U/I
注意表達(dá)式中的三個物理量之間的關(guān)系式是一一對應(yīng)的關(guān)系，即具有同一時間，同一段導(dǎo)體的關(guān)系。
3、歐姆定律的應(yīng)用條件
（1）.歐姆定律只適用于純電阻電路;
（2）.歐姆定律只適用于金屬導(dǎo)電和液體導(dǎo)電，而對于氣體、半導(dǎo)體導(dǎo)電一般不適用;
（3）.歐姆定律表達(dá)式I=U/R表示的是研究不包含電源在內(nèi)的“部分電路”;
（4）.歐姆電律中“通過”的電流I、“兩端”的電壓U及“導(dǎo)體”的電阻R都是同一個導(dǎo)體或同一段電路上對應(yīng)的物理量，不同導(dǎo)體之間的電流、電壓和電阻間不存在上述關(guān)系。
4.區(qū)別I=U/R和R=U/I的意義
歐姆定律中I=U/R表示導(dǎo)體中的電流的大小取決于這段導(dǎo)體兩端的電壓和這段導(dǎo)體的電阻。當(dāng)導(dǎo)體中的U或R變化時，導(dǎo)體中的I將發(fā)生相應(yīng)的變化?？梢?，I、U、R都是變量。另外，I=U/R還反映了導(dǎo)體兩端保持一定的電壓，是導(dǎo)體形成持續(xù)電流的條件。若R不為零，U為零，則I也為零;若導(dǎo)體是絕緣體R可為無窮大，即使它的兩端有電壓，I也為零。因此，在歐姆定律I=U/R中，當(dāng)R一定時I與U成正比;當(dāng)U一定時I與R成反比。
R=U/I是歐姆定律推導(dǎo)得出的，表示一段導(dǎo)體兩端的電壓跟這段導(dǎo)體中的電流之比等于這個導(dǎo)體的電阻。它是電阻的計算式，而不是它的決定式。導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，因此，在導(dǎo)出式R=U/I中R與I、U不成比例。
對于給定的一個導(dǎo)體，比值U/I是個定值;而對于不同的導(dǎo)體，這個比值是不同的。不能認(rèn)為導(dǎo)體的電阻跟電壓和電流有關(guān)。
二、歐姆定律的應(yīng)用
在運(yùn)用歐姆定律，分析、解決實際問題，進(jìn)行有關(guān)計算時應(yīng)注意以下幾方面的問題：
1.要分析清楚電路圖，搞清楚要研究的是哪一部分電路。這部分電路的連接方式是串聯(lián)，還是并聯(lián)，這是解題的關(guān)鍵。
2.利用歐姆定律解題時，不能把不同導(dǎo)體上的電流、電壓和電阻代入表達(dá)式I=U/R及導(dǎo)出式U=IR和R=U/I進(jìn)行計算，也不能把同一導(dǎo)體不同時刻、不同情況下的電流、電壓和電阻代入歐姆定律的表達(dá)式及導(dǎo)出式進(jìn)行計算。為了避免混淆，便于分析問題，最好在解題前先根據(jù)題意畫出電路圖，在圖上標(biāo)明已知量的符號、數(shù)值和未知量的符號。同時要給“同一段電路”同一時刻的I、U、R加上同一種腳標(biāo);不能亂套公式，并注意單位的統(tǒng)一。
3.要搞清楚改變和控制電路結(jié)構(gòu)的兩個基本因素：一是開關(guān)的通、斷情況;二是滑動變阻器連入電路中的阻值發(fā)生變化時對電路的影響情況。因此，電路變化問題主要有兩種類型：一類是由于變阻器滑片的移動，引起電路中各個物理量的變化;另一類是由于開關(guān)的斷開或閉合，引起電路中各個物理量的變化。解答電路變化問題的思路為：先看電阻變化，再根據(jù)歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點來分析電壓和電流的變化。這是電路分析的基礎(chǔ)。
三、典型例題剖析
例1 在如圖所示的電路中，R=12Ω，Rt的最大阻值為18Ω，當(dāng)開關(guān)閉合時，滑片P位于最左端時電壓表的示數(shù)為16V，那么當(dāng)滑片P位于最右端時電壓表的示數(shù)是多少？
解析：分析本題的電路得知是定值電阻R和滑動變阻器Rt 串聯(lián)的電路，電壓表是測R兩端電壓的。當(dāng)滑動變阻器的滑片P位于最左端時電壓表的示數(shù)為6V，說明電路中的總電壓（電源的電壓）是6V，而當(dāng)滑動變阻器的滑片P位于最右端時，電壓表僅測R兩端的電壓，而此時電壓表的示數(shù)小于6V。
滑片P位于變阻器的最右端時的電流為I=U1R+Rt=6V12Ω+18Ω=0.2A。此時電壓表的示數(shù)為U2=IR=0.2A×12Ω=2.4V。
例2 如圖所示，滑動變阻器的滑片P向B滑動時，電流表的示數(shù)將;電壓表的示數(shù)將。（填“變大”、“變小”或“不變”）如此時電壓表的示數(shù)為2.5V，要使電壓表的示數(shù)變?yōu)?V，滑片P應(yīng)向端滑動。
圖1
分析：根據(jù)歐姆定律I=UR，電源電壓不變時，電路中的電流跟電阻成反比。此電路中滑動變阻器接入電路的電阻是AP段，動滑片P向B滑動時，AP段變長，電阻變大，所以電流變小。電壓表是測Rx兩端的電壓，根據(jù)Ux=IRx可知，Rx不變，I變小，電壓表示數(shù)變小。反之，要使電壓表示數(shù)變大，滑片P應(yīng)向A端滑動。
答案：變小;變小;A。
物理概念是物理知識的核心內(nèi)容.著名科學(xué)家錢學(xué)森曾說過：“學(xué)習(xí)理科的關(guān)鍵是概念清，多練習(xí).”學(xué)生的物理概念是否清楚對學(xué)好物理至關(guān)重要.學(xué)習(xí)物理概念需要重視物理概念的形成過程.學(xué)習(xí)物理概念需要知道為什么要引入它，它是如何定義的，定義式是什么，單位是什么，如何測量（或測定），有什么應(yīng)用等.例如：密度是一個十分重要的物理概念，學(xué)習(xí)它要重視以下過程：在物理學(xué)中為了比較相同體積的不同物質(zhì)的質(zhì)量一般不同的特性引入了密度，單位體積的某種物質(zhì)的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度，定義式是ρ=m/V，國際單位是kg/m3，常用單位是g/cm3，測密度的方法很多，但基本方法是測質(zhì)量，測體積，再利用密度公式計算出密度，應(yīng)用有求密度，求質(zhì)量，求體積等等.速度、壓強(qiáng)、功率、比熱容、電功率等等都是重要的物理概念，望廣大師生重視其形成過程.
2學(xué)習(xí)物理規(guī)律需要重視規(guī)律的形成過程
物理規(guī)律是物理知識中的最核心內(nèi)容，多數(shù)是從物理事實的分析中直接概括出來的，學(xué)習(xí)物理規(guī)律更需要重視物理規(guī)律的形成過程.要知道物理規(guī)律的實驗基礎(chǔ)、基本內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式、適用范圍、應(yīng)用等等.例如：歐姆定律是電學(xué)中最重要的規(guī)律之一，學(xué)習(xí)它，我們要知道歐姆定律的實驗基礎(chǔ)，歐姆定律是研究電流與電壓、電阻的關(guān)系，首先要用到控制變量法，電阻一定，研究電流與電壓的關(guān)系，電壓一定，研究電流與電阻的關(guān)系.電阻一定，可找一定值電阻（R=5 Ω），研究電流與電壓的關(guān)系，實際上要看電壓變，電流變不變，若變，如何變.如何改變定值電阻兩端的電壓呢？方法一：可以改變電源的電壓，方法二：可以通過滑動變阻器來改變定值電阻兩端的電壓.通過探究實驗得出電阻一定時，電流與電壓成正比.電壓一定，可找一穩(wěn)壓電源，也可通過滑動變阻器來保持電阻兩端的電壓不變，研究電流與電阻的關(guān)系，實際上是看電阻變，電流變不變，若變，怎么變？改變電阻，還要知道它的值，可以逐次更換定值電阻（5 Ω、10 Ω、15 Ω），移動滑動變阻器，保持電阻兩端的電壓（U=3 V）不變，從而測出相應(yīng)的電流值.分析實驗數(shù)據(jù)得出，電壓一定時，電流與電阻成正比.
歐姆定律的基本內(nèi)容是：通過導(dǎo)體的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比.數(shù)學(xué)表達(dá)式為I=U/R，歐姆定律是在金屬導(dǎo)體做實驗的基礎(chǔ)上，總結(jié)出來的，一定適用于金屬導(dǎo)體，對于其它的導(dǎo)體是否適用，要用實驗驗證，通過實驗證明，歐姆定律還適用于電解液導(dǎo)電，不適用于氣體導(dǎo)電，可見歐姆定律的適用范圍是適用于金屬導(dǎo)體，電解液導(dǎo)電，不適用于氣體導(dǎo)電.應(yīng)用有三方面：（1）求電流，（2）求電壓，（3）求電阻.解題時要注意I、U、R三個物理量的對應(yīng)性、同時性、統(tǒng)一性，即對應(yīng)于同一導(dǎo)體、同一段電路，同一時刻、同一狀態(tài)，單位要統(tǒng)一于國際單位.
3學(xué)生實驗需要重視實驗過程
學(xué)習(xí)物理要以觀察、實驗為基礎(chǔ)，觀察自然界中的物理現(xiàn)象，進(jìn)行學(xué)生實驗，能夠使學(xué)生對物理事實獲得具體的明確認(rèn)識，這種認(rèn)識是理解物理概念和規(guī)律的必要的基礎(chǔ).學(xué)生實驗需要重視實驗過程，如要了解每個學(xué)生實驗的實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗方法、需要測量的物理量、實驗器材、實驗步驟、實驗記錄、實驗結(jié)論、必要的誤差分析等等都應(yīng)該清楚.
4科學(xué)探究需要重視探究過程
科學(xué)探究就是讓學(xué)生模擬科學(xué)家的工作過程，按照一定的科學(xué)思維程序探索學(xué)習(xí)的過程，從中學(xué)習(xí)科學(xué)方法、發(fā)展科學(xué)探究所需要的能力、增進(jìn)對科學(xué)探究的理解，體驗探究過程的心理感受.科學(xué)探究需要重視探究過程.科學(xué)探究的過程是一個創(chuàng)造的過程，而創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)造性思維.因此，探究實質(zhì)是一個思維的過程，這個思維的過程是模擬科學(xué)工作者進(jìn)行科研的思維程序來進(jìn)行的，這種思維程序就是學(xué)生科學(xué)探究的程序步驟.即提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作.
5做物理習(xí)題需要重視解題過程
學(xué)習(xí)物理要求概念清，多練習(xí).可見做物理習(xí)題很重要，做題可以幫助我們鞏固所學(xué)的知識，檢驗學(xué)習(xí)效果，錘煉思維的靈活性，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生觀察、實驗?zāi)芰?，分析概括能力，運(yùn)用物理知識解決簡單的實際問題的能力，以及創(chuàng)新精神和實踐能力.物理題型很多，如填空題、選擇題、實驗題、探究題、簡答題、計算題、作圖題、推理題等等.無論是做何種題型的物理習(xí)題，都需要重視解題過程.不同的題型，有不同的解題要求，不同的解題方法，不同的解題過程.一般來說，無論是做何種物理習(xí)題，都要正確理解題意，正確審題；明確相應(yīng)的物理過程，物理情景，建立物理模型；運(yùn)用相應(yīng)的物理概念、物理規(guī)律，直接得出結(jié)果或結(jié)論.稍微有點靈活性，有點難度的題目，要分清層次，理清思路，找出聯(lián)系，或進(jìn)行物理公式變換或公式推導(dǎo)，或運(yùn)用數(shù)學(xué)思想（如列方程、列方程組）求解.最后就是檢查.
6學(xué)習(xí)物理需要重視有的物理量是過程量
物理學(xué)所研究的許多問題，都直接涉及到某一物理現(xiàn)象發(fā)生的整個過程，或者是過程中的某些狀態(tài).因此，相應(yīng)地就引人了許多關(guān)于描述某些物理過程的過程量和用來描述某些特定的物理狀態(tài)的狀態(tài)量.
中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2016）12-0057
《歐姆定律》作為重要的物理規(guī)律，不僅是電流、電阻、電壓等電學(xué)知識的延伸，還揭示了電流、電壓、電阻這三個重要的電學(xué)量之間的必然聯(lián)系，是電學(xué)中最基本的物理規(guī)律，是分析解決電路問題的金鑰匙。在利用歐姆定律進(jìn)行計算時，強(qiáng)調(diào)電流、電壓、電阻這三個物理量的同時性和同一性；加強(qiáng)學(xué)生對于這些問題的理解，對于后續(xù)課程測量電阻、電功、電功率的學(xué)習(xí)，起到良好的促進(jìn)作用。因此，對于電學(xué)中的第一個規(guī)律的學(xué)習(xí)，教師應(yīng)該注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。
一、在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生容易存在的問題分析
1. 進(jìn)行電學(xué)實驗探究時，往往要求學(xué)生設(shè)計電路圖，很多學(xué)生在設(shè)計時不能一次將電路圖設(shè)計完整。
2. 從學(xué)生做題情況來看，學(xué)生不容易弄清楚控制變量法的作用。在歷年中考題中，常有這樣的題目：在探究電流與電阻的關(guān)系時，如將電路中的定值電阻從5歐姆換成10歐姆，將怎樣保證電壓不變？如何移動滑動變阻器？此類題目的得分率不高。
3. 在運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行計算時，對于復(fù)雜一點的電路，如電路中的用電器不止一個時，學(xué)生往往容易將公式寫出，數(shù)據(jù)生搬硬套，亂算一通。這樣的習(xí)慣對于后續(xù)課程――電功、電功率的計算也產(chǎn)生了不良的影響。
針對學(xué)生的以上問題，筆者認(rèn)為原因主要出在以下幾個地方：（1）對問題的分析缺乏全面的考慮。（2）對于控制變量法的應(yīng)用不夠熟練，但電路分析有待加強(qiáng)。（3）對于各個物理量之間的因果關(guān)系沒有弄清楚。沒有理解到電阻或電壓的變化引起了電流的變化。（4）沒有理解歐姆定律的同時性和同一性。
二、結(jié)合教科版教材，如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
筆者認(rèn)為，結(jié)合教材情況以及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，我們可以在以下幾個地方做好細(xì)節(jié)處理，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的目的。
1. 實驗設(shè)計：分步探究，嘗試錯誤，完善設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成縝密的思維能力
在第一課時的教學(xué)中，教學(xué)重點在于如何通過實驗探究得出電流與電壓、電阻之間的關(guān)系。教師在提出電流大小與什么因素有關(guān)的問題時，學(xué)生根據(jù)以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，猜想出電壓、電阻會影響電流的大小。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生用控制變量法探究它們之間具體有什么關(guān)系。從而將所探究的問題分為兩個小課題來進(jìn)行，即電流與電壓的關(guān)系和電流與電阻的關(guān)系。在進(jìn)行第一個小課題：探究電流與電壓的關(guān)系時，學(xué)生在設(shè)計電路圖的時候，容易根據(jù)自己的經(jīng)驗將電流表、電壓表接入電路，而沒有接入滑動變阻器。
教師不必及時指出不足，可以進(jìn)行展示以后，再提問怎樣改變電路中定值電阻兩端的電壓？這時學(xué)生可能會想到要用改變電源電壓的方法，但是這樣做不夠方便。如果用滑動變阻器來調(diào)節(jié)是最方便的。這時才設(shè)計出準(zhǔn)確的電路圖。學(xué)生根據(jù)之前所學(xué)的串聯(lián)分壓的知識，很容易理解當(dāng)滑動變阻器的阻值發(fā)生變化的時候，電路中定值電阻兩端的電壓會發(fā)生變化，而電流也會隨之發(fā)生改變。同樣，設(shè)計好的電路圖也可以用于第二個課題的探究。這種不斷地讓學(xué)生對問題作出反應(yīng)，不斷調(diào)整自己的設(shè)計方案，最后走向完善，這樣做符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。
2. 重視實驗探究的過程，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力以及發(fā)現(xiàn)問題后尋找解決方法的能力
對于兩個課題的實驗，必須由學(xué)生自己在教師的引導(dǎo)下完成。絕不能因為趕教學(xué)進(jìn)度而由教師代勞，讓學(xué)生只是簡單記下數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)得出規(guī)律。學(xué)生只有在實驗過程中才會發(fā)現(xiàn)問題。如課題二：在電壓不變時，探究電流與電阻的關(guān)系中，學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)沒有移動滑動變阻器，而將定值電阻改變時，電壓表的示數(shù)也會隨之發(fā)生改變。那如何保證電壓表的示數(shù)不變呢？學(xué)生才會自己去想辦法通過移動滑動變阻器來完成。那滑動變阻器的移動是否有規(guī)律可循？學(xué)生通過自己的實驗，才會發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。有了這樣的經(jīng)驗以后，進(jìn)行理論分析問題也就變得容易了。而具備了動手能力及解決問題的能力后，在后續(xù)課程測電阻、測電功率的學(xué)習(xí)中，也就較為輕松了。
3. 對于實驗結(jié)論的得出，要把握其中的因果關(guān)系，培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力
雖然在之前的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識到了電壓是形成電流的原因。同時也認(rèn)識到了導(dǎo)體對電流有阻礙作用，也即是導(dǎo)體存在電阻這樣的觀念。但是放到歐姆定律的學(xué)習(xí)中，尤其是對公式R=U/I的理解上，學(xué)生容易認(rèn)為電阻與電壓成正比，電阻與電流成反比，也就是認(rèn)為電壓和電流的大小會改變電阻的大小。學(xué)生會單純從數(shù)學(xué)的角度來理解物理公式，而不能把握三者之間的因果關(guān)系。也就是電流變化引起了電阻變化還是電阻變化引起了電流變化？這也是我們之前做實驗的過程中，讓學(xué)生分析的根本目的。教師應(yīng)該要進(jìn)行提問，由學(xué)生來思考變形公式的意義，可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。對于物理規(guī)律的理解，要引導(dǎo)學(xué)生理解規(guī)律所反映的邏輯關(guān)系。
4. 對于歐姆定律內(nèi)容的學(xué)習(xí)要注意抓住關(guān)鍵字詞，培養(yǎng)學(xué)生閱讀能力
About linear, nonlinear element and pure resistance, impure resistor’s discussion
Zhang Feng
【Abstract】Linear, the mis alignment and the pure resistance, the impure resistor’s concept is separately from two different angles the classification which carries on to the electricity component, between them not direct relation.
【Key words】Linear element; Nonlinear element; Pure resistance; Impure resistor; Ohm’s law
在歐姆定律一章的教學(xué)過程中常常會遇到有些資料或者一線教學(xué)的教師，對線性、非線性元件及純電阻、非純電阻元件和歐姆定律的適用關(guān)系出現(xiàn)一些概念上的混亂。所以在此我們就這個問題做一些專門的討論。
人們對通過導(dǎo)體的電流與電壓關(guān)系的實驗研究中，發(fā)現(xiàn)溫度變化不大時，常見的金屬導(dǎo)體中所通過的電流與其兩端所加的電壓是成正比的，即電壓與電流的比值是確定的；而對不同的金屬導(dǎo)體這個比值是不同的?？磥黼妷号c電流的比值可以反映導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，于是物理學(xué)中將其比值定義為導(dǎo)體的電阻。但是在后來的研究中發(fā)現(xiàn)也有一些導(dǎo)體所通過的電流與加在其兩端的電壓并不成正比，于是人們把電壓與電流成正比的導(dǎo)體材料叫做線性元件（伏安特性曲線是直線），而把不成正比的導(dǎo)體材料叫做非線性元件。實驗表明常見的線性元件除金屬外還有電解質(zhì)溶液。而常見的氣態(tài)導(dǎo)體、半導(dǎo)體材料都是非線性元件。
我們知道物理學(xué)中的歐姆定律是實驗定律，其內(nèi)容表述是：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，而跟導(dǎo)體的電阻成反比。這是由于歐姆當(dāng)初實驗是用常見的金屬導(dǎo)體來做實驗所得出的該結(jié)論。由此看來歐姆定律是只對線性元件而言的，或者說歐姆定律的適用范圍只是線性元件。需要注意的是I=U/R這個公式對非線性元件仍然是成立的，對非線性元件I=U/R是在某一個工作狀態(tài)下所對應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系。
人們對用電器工作中能量轉(zhuǎn)化問題的研究中，注意到有一類用電器所消耗的電能是全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的，即電流做功用來全部產(chǎn)生焦耳熱。所以電流所做的功W=UIt和焦耳實驗定律中得到的電熱Q=IR2t二者是相等的，即UIt=IR2t?；喌玫経/I=R，可以理解為這種用電器對電流的阻礙作用全部來自于電阻，所以這種用電器被稱之為純電阻元件。相反，有些用電器所消耗的電能并沒有全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即電流所做的功是大于所產(chǎn)生的焦耳熱的，由UIt>IR2t可化簡得到U/I>R，可以理解為這種用電器對電流的阻礙作用不純粹來自于電阻而是還有其它的阻礙作用(將來可由反電動勢、感抗、容抗等概念予以解釋），所以這種用電器被稱之為非純電阻元件。
所以對純電阻元件，其電壓、電流、電阻之間還是具有等量關(guān)系的，U/I=R I=U/R U=IR都是成立的。而對非純電阻元件因為U/I>R，所以I，U，R之間也就不再具有等量關(guān)系了。
總之，線性、非線性元件與純電阻、非純電阻元件的概念是分別從兩個不同的角度對電學(xué)元器件所進(jìn)行的分類，他們之間無直接的聯(lián)系。純電阻元件可能是線性的也可能是非線性的，而對非純電阻元件則通常都是非線性的，當(dāng)然從概念上講也不排除將來會發(fā)現(xiàn)或人為合成出線性的非純電阻元件。非線性元件不適用于歐姆定律是由于電流與電壓不成正比；非純電阻元件不適用于歐姆定律則是對電流的阻礙作用不僅有電阻還有感抗或容抗等作用，所以U/I>R。
下面我們來看兩個涉及線性、非線性元件與純電阻、非純電阻元件的電學(xué)問題;
例題1. 要描繪某電學(xué)元件(最大電流不超過6 mA，最大電壓不超過7 V)的伏安特性曲線，設(shè)計電路如圖1-1所示。圖中定值電阻R為1 kΩ，用于限流；電流表量程為10 mA，內(nèi)阻約為5 Ω；電壓表(未畫出)量程為10 V，內(nèi)阻約為10 kΩ；電源電動勢E為12V，內(nèi)阻不計。
(1)實驗時有兩個滑動變阻器可供選擇：
a.阻值0~200 Ω，額定電流0.3 A
b.阻值0~20 Ω，額定電流0.5 A
本實驗應(yīng)選用的滑動變阻器是(填“a”或“b”)。
(2)正確接線后，測得數(shù)據(jù)如下表：
a. 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，電壓表是并聯(lián)在M與(填“O”或“P”)之間的。 b.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，在圖1-2中畫出該元件的伏安特性曲線。
(3)畫出待測元件兩端電壓UMO隨MN間電壓UMN變化的示意圖(無需數(shù)值)。
【答案】(1)a (2)a. P b.見解析中圖1-4
(3)見解析中圖1-5
【解析】(1)由于電源內(nèi)阻不計，所以若使用變阻器b時，流過其電阻絲的電流(觸頭右側(cè)部分)I＞12/20 A=0.6 A＞0.5 A，會燒毀變阻器，故只能用變阻器a。 (2)a. 由題表格數(shù)據(jù)知，被測元件的電阻R=U/I在不同電壓下都在1 kΩ以上，與電壓表內(nèi)阻很接近，故為減小實驗誤差，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，即電壓表應(yīng)接在M與P兩點之間。b. 以縱軸表示電流，以橫軸表示電壓建立坐標(biāo)系，在縱軸上以5小格(1大格)表示1 mA，在橫軸上以5小格(1大格)表示1 V，將表格中各組數(shù)據(jù)對應(yīng)的點描繪在坐標(biāo)系中，然后用平滑的曲線將描出的各點連接起來，即得伏安特性曲線。 (3)UMO隨MN間電壓UMN的變化如圖1-5所示。
例題2 抽油煙機(jī)是現(xiàn)代廚衛(wèi)不可缺少的用具，下表是“惠康牌”家用抽油煙機(jī)說明書中的主要技術(shù)參數(shù)表．用多用表測量得兩只電動機(jī)的線圈電阻均為R＝90 Ω.若保險絲的熔斷電流是保險絲允許通過的電流的1.5倍，啟動時電動機(jī)當(dāng)作純電阻處理，則
(1)這種抽油煙機(jī)保險絲的熔斷電流不得低于多少？
(2)兩電動機(jī)每分鐘消耗的電能為多少？
(3)兩電動機(jī)每分鐘所做的有用功是多少？
(4)這種油煙機(jī)的機(jī)械效率是多少？
思維引導(dǎo) 電動機(jī)啟動過程和工作過程有何不同？啟動過程中電功的作用是什么？工作過程中電功分為幾部分？電動機(jī)的有用功部分是做什么工作？效率的計算方法是什么？
解析 (1)電動機(jī)啟動時通過的電流大于正常工作時的電流，所以保險絲的熔斷電流應(yīng)以啟動時通過的電流來確定．I＝UR×2＋P燈U＝5.1 A．所以保險絲的熔斷電流至少：I′＝1.5I＝7.7 A.
(2)兩電動機(jī)每分鐘消耗的電能E＝2Pt＝22 200 J
(3)電動機(jī)所做的有用功是用于排風(fēng)的，故兩電動機(jī)每分鐘所做的有用功為：
W＝PΔV＝300×15 J＝4 500 J
關(guān)鍵詞：歐姆定律；教學(xué)設(shè)計；傳感器；DIS 線性元件；非線性元件；伏安特性；屏幕廣播
中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）6-0073-6
1 教學(xué)內(nèi)容分析
（1）教材分析：“人教版”高中物理（選修3-1）第二章《恒定電流》中的第3節(jié)《歐姆定律》，教材首先回顧了初中學(xué)過的電阻的定義式及歐姆定律，然后重點闡述了導(dǎo)體的伏安特性，并分別描繪了小燈泡、半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線，對比了它們的導(dǎo)電性能。
（2）《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求：①觀察并嘗試識別常見的電路元器件，初步了解它們在電路中的作用；②分別描繪電爐絲、小燈泡、半導(dǎo)體二極管的I-U特性曲線，對比它們導(dǎo)電性能的特點。
2 教學(xué)對象分析
（1）學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過的電阻的測量、電壓的調(diào)節(jié)等電路的相關(guān)基礎(chǔ)知識，為本節(jié)實驗方案設(shè)計打下了基礎(chǔ)；
（2）初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過的歐姆定律基礎(chǔ)知識，為歐姆定律的深化理解起了鋪墊作用；
（3）學(xué)生具備了一定的探究能力、邏輯思維能力和歸納演繹能力。
3 教學(xué)目標(biāo)
3.1 知識與技能
（1）了解線性元件及其特點；
（2）理解歐姆定律及其適用條件；
（3）了解非線性元件及其特點。
3.2 過程與方法
（1）通過親歷“導(dǎo)體伏安特性曲線”描繪的全過程，進(jìn)一步熟知科學(xué)探究的各環(huán)節(jié)；
（2）通過描繪導(dǎo)體伏安特性曲線，體會圖線法在物理學(xué)中的作用；
（3）初步掌握傳感器、DIS（數(shù)字化信息系統(tǒng)）的操作和使用方法。
3.3 情感態(tài)度與價值觀
（1）通過使用傳感器和DIS（數(shù)字化信息系統(tǒng)），增強(qiáng)數(shù)字化、信息化科學(xué)意識；
（2）通過與同學(xué)的討論、交流、合作，提高學(xué)生主動與他人合作的意識；
（3）通過多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)共享實驗結(jié)果，享受分享和成功帶來的喜悅、提高學(xué)生合作共享意識。
4 教學(xué)重點
（1）線性元件與歐姆定律
（2）線性伏安特性曲線的理解與應(yīng)用
5 教學(xué)難點
（1）實驗方案的設(shè)計與電路連接、DIS（數(shù)字化信息系統(tǒng)）的使用；
（2）非線性伏安特性曲線的理解與應(yīng)用。
6 教學(xué)策略設(shè)計
6.1 《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求
（1）觀察并嘗試識別常見的電路元器件，初步了解它們在電路中的作用；
（2）分別描繪電爐絲、小燈泡、半導(dǎo)體二極管的I-U特性曲線，對比它們導(dǎo)電性能的特點。
這是采用傳統(tǒng)的教學(xué)手段一課時不可能實現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)！而采用傳感器和DIS（數(shù)字化信息系統(tǒng)）獲取導(dǎo)體的伏安特性曲線，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，不僅大大提高了課堂教學(xué)效率，而且增強(qiáng)了學(xué)生數(shù)字化、信息化科學(xué)意識。
6.2 本節(jié)課設(shè)計了四個探究環(huán)節(jié)
（1）探究環(huán)節(jié)一：描繪金屬導(dǎo)體（合金絲繞成的5 Ω、10 Ω電阻）伏安特性曲線
該環(huán)節(jié)包括實驗設(shè)計、電路連接、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)的圖線法處理，得出金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線是“過原點的直線”的實驗結(jié)論。其中，包含了科學(xué)探究的“提出問題、設(shè)計實驗、數(shù)據(jù)收集、分析論證、結(jié)論評估”諸多環(huán)節(jié)，使學(xué)生進(jìn)一步熟知科學(xué)探究的各環(huán)節(jié)。
（2）探究環(huán)節(jié)二：線性元件與歐姆定律
（3）探究環(huán)節(jié)三：描繪小燈泡（二極管）的伏安特性曲線
（4）探究環(huán)節(jié)四：非線性元件與非線性伏安特性曲線的理解與應(yīng)用
其中，環(huán)節(jié)一、三均采用兩組差異化的實驗器材――合金絲繞成的5 Ω與10 Ω電阻，小燈泡與二極管。這樣設(shè)計，既提高了實驗效率，又使實驗具有了普遍性。而通過尋找兩組不同曲線的異同，又能自然總結(jié)出線性元件、非線性元件的概念和特點。
6.3 本節(jié)課采用小組合作形式
使學(xué)生通過與同學(xué)的討論、交流、合作，提高學(xué)生主動與他人合作的意識；通過多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)共享實驗結(jié)果，享受分享和成功帶來的喜悅，提高學(xué)生合作共享意識。
7 教學(xué)設(shè)備
25組描繪導(dǎo)體伏安特性曲線器材、“友高”數(shù)字化實驗系統(tǒng)、多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)、多媒體課件展示、實物投影儀、半波全波整流、濾波線路板。
8 教學(xué)過程
引入新課
【教師】
實物投影：整流、濾波線路板，介紹元件、功能。
引入課題：該線路板為何能實現(xiàn)如此神奇的功能呢？那就要求設(shè)計者對各元件的性能非常了解，而導(dǎo)體的伏安特性就是其中一項重要的性能。
【學(xué)生】
觀察、思索、好奇、興奮。
【設(shè)計說明】
激發(fā)學(xué)生研究導(dǎo)體伏安特性的興趣。
新課教學(xué)
探究環(huán)節(jié)一：描繪金屬導(dǎo)體伏安特性曲線
（一）提出問題
【教師】
（1）今天我們就首先探究金屬導(dǎo)體（合金絲繞成的5 Ω、10 Ω電阻）的伏安特性。
（2）劃分四個研究小組，每組六臺電腦。
【學(xué)生】
熟悉小組成員，選出小組長。
【設(shè)計說明】
小組合作。
（二）設(shè)計實驗
（1）方案設(shè)計
【教師】
導(dǎo)體的伏安特性曲線――用橫軸表示電壓U，縱軸表示電流I，畫出的I-U圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。
注意解決三個問題：
①如何測量導(dǎo)體的電流、電壓？
②如何改變導(dǎo)體的電流、電壓？
③怎樣描繪導(dǎo)體的伏安特性曲線？
【學(xué)生】
分組討論：
①達(dá)到實驗?zāi)康乃璧膶嶒炂鞑模?/p>
②畫出實驗電路圖、概述實驗方案。
【設(shè)計說明】
①提高學(xué)生的實驗設(shè)計能力；
②利用學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過的電阻的測量、電壓的調(diào)節(jié)等電路的相關(guān)基礎(chǔ)知識。
（2）方案論證
【學(xué)生】
小組長說明實驗器材。
【教師】
展示實驗器材實物圖（圖1）。
【學(xué)生】
小組長投影實驗電路、簡述實驗方案。
【教師】
展示實驗電路（圖2）。
（3）方案改進(jìn)
【教師】
在數(shù)字化時代，我們利用電壓傳感器、電流傳感器替代電壓表、電流表，利用“友高”數(shù)字化實驗系統(tǒng)替代手工記錄和坐標(biāo)紙來完成此實驗探究（圖3）。
【學(xué)生】
閱讀《描繪導(dǎo)體伏安特性曲線》操作指南。
【設(shè)計說明】
采用傳感器和DIS，提高效率，完成傳統(tǒng)實驗器材不可能完成的任務(wù)。
（三）數(shù)據(jù)收集
（1）分組實驗
【學(xué)生】
分組實驗：1、2組10 Ω電阻；3、4組5 Ω電阻，同組成員相互協(xié)作。
【教師】
①指導(dǎo)學(xué)生打開軟件、實驗?zāi)０?、傳感器調(diào)零，按操作指南要求收集數(shù)據(jù)、保存實驗，暫不關(guān)閉等待分享實驗數(shù)據(jù)（圖4）。
②巡回指導(dǎo)。
④利用多媒體網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)了解各組實驗進(jìn)度情況。
（2）成果分享
【教師】
通過廣播系統(tǒng)向全體同學(xué)展示4個小組的實驗結(jié)果。
【學(xué)生】
觀察、對比。
【設(shè)計說明】
采用兩組差異化的實驗器材，既提高了實驗效率，又使實驗具有了普遍性。而通過尋找兩組不同圖線的異同，又能自然總結(jié)出線性元件的概念。
（四）結(jié)論評估
【教師】
請分析兩圖線的異同。
【學(xué)生】
（1）兩圖線均為過原點的直線――線性元件。
（2）兩圖線的斜率不同――電阻值不相等。
探究環(huán)節(jié)二：線性元件與歐姆定律
（一）線性元件
【教師】
（1）金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線是通過坐標(biāo)原點的直線，具有這種伏安特性的元件稱為線性元件。
那么，線性元件有什么特點呢？
【學(xué)生】
觀察、思考后回答。
（2）通過同一線性元件的電流強(qiáng)度與加在導(dǎo)體兩端的電壓成正比。
【教師】
展示兩個電阻的伏安特性曲線（圖5）。
【學(xué)生】
觀察、思考后回答。
（3）電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度與導(dǎo)體本身的電阻成反比。
【教師】
線性元件這兩大特點你聯(lián)想到哪條規(guī)律？
【學(xué)生】
齊答：歐姆定律。
【設(shè)計說明】
線性元件與歐姆定律兩知識點自然銜接。
（二）歐姆定律
【教師】
內(nèi)容：通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度跟加在導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體本身的電阻成反比。
適用范圍線性元件金屬導(dǎo)體電解液純電阻電路
【學(xué)生】
回顧、歸納。
【教師】
情感教育：介紹歐姆及其實驗裝置（圖6），闡述原創(chuàng)性實驗的開拓性及對科學(xué)發(fā)展的重大影響！
【學(xué)生】
好奇、興奮。
探究環(huán)節(jié)三：描繪二極管小燈泡伏安特性曲線
（一）提出問題
【教師】
下面我們分四小組、兩大組分別描繪二極管和小燈泡的伏安特性曲線。
【學(xué)生】
更換器材、連接電路（圖7）。
（二）數(shù)據(jù)收集
（1）分組實驗
【學(xué)生】
分組實驗：1、2組二極管；3、4組小燈泡，同組成員相互協(xié)作。
【教師】
①指導(dǎo)學(xué)生打開軟件、實驗?zāi)０?、傳感器調(diào)零，按操作指南要求收集數(shù)據(jù)、保存實驗，暫不關(guān)閉等待分享實驗數(shù)據(jù)。
②巡回指導(dǎo)。
③利用多媒體網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)了解各組實驗進(jìn)度情況。
（2）成果分享
【教師】
通過廣播系統(tǒng)向全體同學(xué)展示4個小組實驗結(jié)果。
【學(xué)生】
觀察、對比。
【設(shè)計說明】
采用兩組差異化的實驗器材，提高了實驗效率，而通過尋找兩組不同圖線的異同，又能自然總結(jié)出非線性元件的概念。
（三）結(jié)論評估
【教師】
請分析兩圖線的異同（圖8）。
【學(xué)生】
（1）兩圖線均為曲線――二極管為非線性元件。
（2）兩圖線的彎曲方向不同――二極管的電阻隨電壓升高而減?。绘u絲的電阻隨電壓升高而增大。
（四）知識點辨析
【教師】
鎢絲（小燈泡燈絲）屬于金屬導(dǎo)體，但其伏安特性曲線為何呈現(xiàn)曲線？（圖9）
【學(xué)生】
因為燈絲溫度變化范圍過大。
【教師】
動畫：手工繪制鎢絲伏安特性曲線。
可以看出：曲線起始端溫度變化很小，呈現(xiàn)線性。
探究環(huán)節(jié)四：非線性元件
（一）非線性元件的概念
【教師】
（1）氣態(tài)導(dǎo)體和二極管的伏安特性曲線不是直線，這種元件稱為非線性元件。
（2）對非線性元件，歐姆定律不適用。
（3）非線性元件的電阻除了由材料本身決定外，還與加在其兩端的電壓有關(guān)。
【學(xué)生】
觀察、思考。
【設(shè)計說明】
實驗與知識點自然銜接。
（二）非線性伏安曲線的理解與應(yīng)用
（1）跟蹤練習(xí)――非線性伏安曲線的理解
【教師】
①小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖10所示，P為圖線上一點，PN為圖線在P點的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說法中正確的是（ ）
（2）拓展練習(xí)――非線性伏安曲線的應(yīng)用
【教師】
②一小燈泡的伏安特性曲線如圖11所示，將該燈泡與一個R=6 Ω的定值電阻串聯(lián)，接入輸出電壓U=3 V的恒壓電源，如圖12所示，試求通過小燈泡的電流強(qiáng)度。
【學(xué)生】
解析：在小燈泡的伏安特性曲線中做出U=3-6I 的圖線（圖13）。
從兩圖線的交點求出通過小燈泡的電流強(qiáng)度為I = 0.22 A。
【設(shè)計說明】
拓展學(xué)生解題思路，增強(qiáng)學(xué)生圖線法解決問題的意識！
課堂小結(jié)
【教師】
引導(dǎo)學(xué)生回顧、歸納總結(jié)。
知識小結(jié)：線性元件、歐姆定律、非線性元件。
方法小結(jié)：實驗探究、圖線法、數(shù)字化。
【設(shè)計說明】
比知識更重要的是方法！
作業(yè)布置
【教師】
（1）課本P48頁2、3、4題。
（2）請你設(shè)計一套描繪二極管完整伏安特性曲線（含正、反向電壓）的方案。
（3）網(wǎng)上查閱歐姆定律的發(fā)現(xiàn)歷程。
【設(shè)計說明】
三道作業(yè)分別對應(yīng)“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀”三維目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
我今天要說的類比教學(xué)法應(yīng)屬于講授法中的一種常用方法，講授法的特點就是通過教師的語言，適當(dāng)輔以其他手段（利用實物、掛圖、類比、演示實驗等），使學(xué)生掌握知識，啟發(fā)學(xué)生思維，發(fā)展學(xué)生能力。講授法要求物理教師通過各種直觀演示，或以生動形象的事例喚起學(xué)生已有的感性認(rèn)識，系統(tǒng)地講解物理知識，揭示事物的矛盾，講解問題的關(guān)鍵、要害，教給學(xué)生處理問題的方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，學(xué)會掌握物理知識的特點。類比的教學(xué)法就是把學(xué)生不容易理解的問題通過類比后變得容易理解，把學(xué)生容易混淆的知識點通過類比變得清晰，把學(xué)生難于記憶的知識通過類比后變得容易記憶，通過比較、分析、綜合、概括、推理等思維過程和形式，把科學(xué)的客觀性、邏輯性與一些藝術(shù)手法結(jié)合起來，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的過程中，掌握發(fā)現(xiàn)問題、處理問題、解決問題的方法，從而發(fā)展學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
在中學(xué)物理的教學(xué)中，能夠應(yīng)用類比方法教學(xué)的地方很多，如講靜電力學(xué)的問題時，我們就可以用類比的方法，通過學(xué)生已知的“重力勢能”來類比“電勢能”。在重力場中，物體因受重力作用而相對于某點（參考點）具有重力勢能，而在電場中，電荷因受電場力作用而相對于某點（參考點）具有電勢能；在重力場中，物體在重力作用下從高處向低處移動時，重力做功，對同一物體，高度差越大，重力做功越多。與此類似，電荷在電場中移動時，電場力做功，同一個電荷從一點移動到另一點時，電場力做功越多，就說這兩點間的電勢差越大，從而講清楚“電勢差”（即電壓）的概念；另外，說“電勢”和說“高度”一樣，得選一個高度的起點，即電勢零點和高度的起點是可類比的，選好高度的起點就可以測量物體的高度了，如選海平面為高度的起點，就可以測量各地的海拔高度，選人的腳底為高度的起點就可以測量人的身高等等，同理，選了電勢零點即可用電勢差（電壓）測量電場中各點電勢的高低了。
在學(xué)生剛接觸“電壓”這一概念時是比較抽象和難于理解的，電壓即“電位差”，如果用“水位差”來類比不就可以把抽象的問題變得形象化了嗎？，以U形管為例，當(dāng)兩端水位高度一致時，U形管中的水是不會流動的，只有當(dāng)兩端的水位高度不一致時，即有水位差時，U形管中的水才會流動，且水流方向是從高水位端流向低水位端。同理，在電路中，沒有電位差就不會形成電流，在電阻電路中，電流方向也總是從高電位端流向低電位端；在特殊情況下，水流可以從低水位端流向高水位端，如抽水機(jī)抽水時，那是外力對水做了功。類似的，電流也可以從低電位端流向高電位端，如電源內(nèi)部，那是非靜電力做功的結(jié)果。相似嗎？
在講庫侖定律時，我們常把萬有引力定律拿來對比講解，因為庫侖定律的公式和萬有引力的公式真是有著驚人的相似，庫侖力和萬有引力的大小都與兩個物體之間距離的二次方成反比，與兩個物體的質(zhì)量或電荷量的乘積成正比，力的方向都在兩個物體的連線上。利用這種相似性的類比，可以使學(xué)生更好地記住這兩個公式，這種相似性也可以啟發(fā)人們思考這樣的問題：庫侖力和萬有引力之間有沒有內(nèi)在聯(lián)系？從更深層次上看，會不會是同一種相互作用的不同的表現(xiàn)呢？從而激發(fā)學(xué)生的求知欲。
在講到磁路歐姆定律時，我們往往用電路歐姆定律來類比，因為磁路和電路也有很多相似之處，如電路有電阻，磁路有磁阻；電路有電動勢，磁路有磁動勢；電路有電流，磁路有磁通；電路中的電流跟電動勢成正比，而磁路中的磁通跟磁動勢成正比；電路中電流跟電阻成反比，而磁路中磁通跟磁阻成反比；磁路歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：磁通=磁動勢?M磁阻。電路歐姆定律：電流=電動勢?M電阻。可見他們非常相似，故教學(xué)時宜采用類比的方法進(jìn)行教學(xué)。
學(xué)生理解能力的形成，是個循序漸進(jìn)的過程，是從不自覺到有目的地自覺進(jìn)行的.在初中兩年的物理教學(xué)中，老師對學(xué)生的理解能力要有正確的預(yù)估，備課時設(shè)計的教學(xué)過程要在學(xué)生理解能力的“最近發(fā)展區(qū)”，不可過高也不能過于低，才可能實現(xiàn)真正意義上的高效課堂.
理解是一種積極思維活動的心理過程，理解能力是認(rèn)識物理現(xiàn)象的前提.相對其他科目來說，很多同學(xué)反映物理比較難學(xué)難懂.往往上課聽了，概念公式也背了，類似的題目練了，到解決實際問題時還是腦子一片模糊，究其原因主要是理解能力不足，沒有弄清事物的意義，影響了他們的學(xué)習(xí)效果.主要存在的問題有：（1）實驗教學(xué)中的問題.對實驗探究不能明確探究目的，不會設(shè)計實驗與制定計劃；（2）概念教學(xué)中的問題.不能從物理現(xiàn)象和實驗中歸納科學(xué)規(guī)律，對同一概念的幾種表達(dá)形式鑒別能力差；（3）規(guī)律教學(xué)中的問題.不理解物理規(guī)律的確切內(nèi)涵和外延，包含其適用條件及在簡單情況下的應(yīng)用.以上這些問題的存在直接影響著教學(xué)質(zhì)量的提高.
2培養(yǎng)學(xué)生理解能力的三點方法
2.1在物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
在進(jìn)行實驗探究時，可以設(shè)置問題串引導(dǎo)學(xué)生的思維.問題設(shè)計是很重要的一個教學(xué)技巧，教師可以通過問題來引導(dǎo)、促進(jìn)學(xué)生思維過程.教師務(wù)必注意引導(dǎo)學(xué)生思考探究目的是什么，如何進(jìn)行設(shè)計實驗與制定計劃，應(yīng)該準(zhǔn)備哪些實驗器材？哪些物理量需要測[HJ1.9mm]量？筆者相信學(xué)生經(jīng)過多次訓(xùn)練，在主動尋求途徑解決問題時才理解了整個實驗.否則，學(xué)生們要么不知道要做什么，要么就是被動地記錄一堆數(shù)據(jù)而已.
例1[HT]探究“物質(zhì)吸熱或放熱規(guī)律”的實驗教學(xué)時，設(shè)置問題串引導(dǎo)學(xué)生的思維.
（1）探究的問題是物質(zhì)吸熱與物質(zhì)的種類、物質(zhì)溫度的變化、物質(zhì)質(zhì)量的關(guān)系，要采用什么方法研究？
（2）設(shè)計實驗以前，先要解決一個問題，就是怎樣比較物質(zhì)吸熱的多少？物質(zhì)要吸熱，必須要給它加熱，加熱越多，則物質(zhì)吸熱就越多.加熱的多少怎樣比較？
（3）利用生活經(jīng)驗說明物質(zhì)吸熱的多少與溫度變化、質(zhì)量有什么關(guān)系？物質(zhì)吸熱與物質(zhì)的種類有什么關(guān)系？怎樣設(shè)計實驗探究？引導(dǎo)學(xué)生答出取相同質(zhì)量的水和煤油，升高相同的溫度，比較吸熱的多少.（同時師生共同設(shè)計表格）
（4）更進(jìn)一步地，提問取相同質(zhì)量的水和煤油，加熱相同的時間，比較升高的溫度，可以嗎？思維上清楚了，學(xué)生實施觀察和思考就有效了很多.
2.2在物理概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
循序漸進(jìn)地要求學(xué)生從物理現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)中歸納科學(xué)規(guī)律，敢于表達(dá)并對同一規(guī)律進(jìn)行不同形式的表達(dá)，通過實驗與思維過程的結(jié)合提升理解能力.想讓學(xué)生主動建構(gòu)獲得概念，應(yīng)該注重概念的來龍去脈：為什么要研究這個問題，怎樣進(jìn)行研究，通過研究得到怎樣的結(jié)論，物理量的物理意義是什么以及這個物理量有什么重要的應(yīng)用等.
例2[HT]密度這個概念的建立是重點也是難點，初二新授課時學(xué)生能直觀地體會到體積相同的不同物質(zhì)質(zhì)量不同.但是傳統(tǒng)的講授式教學(xué)直接用“比值法”定義密度概念，初中生接受起來會有一定的難度.要體現(xiàn)以教師為主導(dǎo)學(xué)生為主體的課改理念，就要引導(dǎo)學(xué)生對各組實驗數(shù)據(jù)討論，去發(fā)現(xiàn)“同一物質(zhì)的體積增大幾倍，它的質(zhì)量也增大幾倍”，“同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積比值一定”，“物質(zhì)的質(zhì)量和體積成正比”，“不同種類的物質(zhì)，質(zhì)量跟體積的比值是不同的”，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生用圖像法處理數(shù)據(jù)畫出[TP2CW01.TIF，Y#]如圖1所示的m-V圖像.雖然各抒己見，但教師務(wù)必給予每個人及時表揚(yáng).師生進(jìn)一步共同總結(jié)，區(qū)別物質(zhì)的一種辦法：質(zhì)量跟體積的比值.可見單位體積的質(zhì)量反映了物質(zhì)的一種特性，密度就是表示這種特性的物理量.學(xué)生通過體驗理解物理方法，對于學(xué)習(xí)后續(xù)物[HJ1.85mm]理知識具有很好的遷移價值.
2.3在物理規(guī)律教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
利用圖示法能形象地表達(dá)物理規(guī)律，直觀地敘述物理過程，鮮明地表示各物理量之間的關(guān)系，幫助學(xué)生弄清物理條件過程，把握概念條件.理解物理規(guī)律[JP2]的確切含義，包含其適用條件及在簡單情況下的應(yīng)用.
一、物理現(xiàn)象觀察法物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，初中物理要求學(xué)生具有的觀察能力主要是：有目的地觀察，明了觀察對象的主要特征及其變化的條件。觀察物理現(xiàn)象應(yīng)該做到：
1.激發(fā)主動性
學(xué)生應(yīng)激發(fā)自己對物理現(xiàn)象觀察和學(xué)習(xí)物理知識的興趣，主動性和自覺性，助力物理意識。
2.明確觀察目的
要明確具體的觀察目的，觀察中心，觀察條件和范圍。
3.準(zhǔn)確記錄
觀察時，要準(zhǔn)確記錄物理現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展和終結(jié)全結(jié)論，寫出觀察報告。
二、物理實驗法物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)。物理實驗不僅要了解它提供的實驗結(jié)果，更重要的是掌握實驗的構(gòu)思方法和研究物理問題的思路。物理實驗可分為;觀察實驗、驗證實驗、探索性實驗、模擬實驗和思想實驗等。實驗學(xué)習(xí)應(yīng)該注意：
1 .樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度
要一絲不茍地進(jìn)行實驗，實事求是地記錄，不放過任何一個現(xiàn)象變化和細(xì)節(jié)。
2.構(gòu)思方法技巧
實驗構(gòu)思的主要方法有：(1)放大與擴(kuò)展;(2)間接觀察后再作推論;(3)模擬類比(4)思想實驗(理想實驗) 如：伽俐略的斜面實驗中，在水平面上依次鋪上毛巾、棉布、木板、玻璃板，測量其小車滑行的距離，再得出結(jié)論：平而越光滑，小車運(yùn)動的距離越遠(yuǎn);根據(jù)實驗事實推理;若平面完全光滑，小車將運(yùn)動到無窮遠(yuǎn)，即一直運(yùn)動下去不會停下來，由此總結(jié)出“慣性定律”。
3.實驗要求
進(jìn)行物理實驗時，要了解物理實驗的目的，會正常使用儀器，會作必要的記錄，會根據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論，會寫簡單的實驗報告和進(jìn)行簡單的誤差分析。
三、物理概念學(xué)習(xí)法一個物理概念，它是某類型物理現(xiàn)象的概括;是物理知識的核心內(nèi)容之一。學(xué)習(xí)物理概念應(yīng)該注意：
1.歸納概括
就是將物理進(jìn)行分類比較，將同一類型的物理現(xiàn)象的共性找出來，概括并能說明這一類型的物理現(xiàn)象的本質(zhì)特征。例如;“質(zhì)量”概念，各個物體的物質(zhì)組成不同，但“物體所含物質(zhì)的多少”就是物體的共性，即質(zhì)量，與物體的形狀，所處的狀態(tài)，地理位置和溫度無關(guān)。
2.實例聯(lián)系
抽象概念的理解是困難的，如果把“概念”放在實例中去記憶，去理解，就要簡單得多，也就要容易區(qū)分相關(guān)因素和無關(guān)因素，找出共同特征。如“蒸發(fā)”概念，對應(yīng)水在任何溫度下都能蒸發(fā)，且需吸熱，就能夠很快地對“蒸發(fā)”概念理解透徹。
3.內(nèi)涵與外延
不能將物理概念任意外推，如果這樣就會導(dǎo)致概念與事實不相容的矛盾。例如：“慣性”這個概念，它說明一切物體都具有的保持其原來的運(yùn)動狀態(tài)性質(zhì)，物質(zhì)運(yùn)動靜止，不是因為物體是否受力，而是物體具有“慣性”。受力與否，是決定物體運(yùn)動狀態(tài)變化與否的必要條件。兩千多年前，古希臘科學(xué)家亞里斯多德認(rèn)為：“力是維持物體運(yùn)動的原因”，他之所以錯誤，就是沒有概括出物體運(yùn)動的本質(zhì)特征。
四、物理定律學(xué)習(xí)法物理概念和物理規(guī)律是物理知識的核心內(nèi)容，是物理課中的基礎(chǔ)知識，物理定律是通過歸納大量事實和實驗中認(rèn)識的客觀規(guī)律后形成的科學(xué)結(jié)論。如牛頓第一定律、歐姆定律、焦耳定律、阿基米德原理等。學(xué)習(xí)物理定律應(yīng)該注意：
1.準(zhǔn)確理解物理定律的物理意義
知道物理定律的內(nèi)容，理解其實質(zhì)，能用準(zhǔn)確的語言表述，能聯(lián)想一個實例。
2.明確物理定律的適用條件
物理定律是客觀規(guī)律的總結(jié)，但它并不一定在任何條件下都成立。因此，不能忽視物理定律所適用的范圍和條件。如：熱平衡方程“Q吸=Q放”的成立條件是：系統(tǒng)與外界無熱交換。若系統(tǒng)與外界有熱交換，則只能在不計一切熱損失的條件下才能成立。
3.弄清各物理量間的相互聯(lián)系
弄清各物理量間的相互聯(lián)系，透徹理解各概念;知道定律的建立(或帳號)過程，重視各部分知識間的聯(lián)系，把前后概念連貫起來，從而使知識系統(tǒng)化、條理化。
4.建立物理定律所對應(yīng)的模型
對每一個物理定律，都應(yīng)記住它所對應(yīng)的模型或典型范例。要了解它的研究對象，研究對象的運(yùn)動狀態(tài)等。如：“反射定律”的典型范例是平面鏡成像。
5.記住物理定律所對應(yīng)的典型實驗
物理定律的基礎(chǔ)是物理實驗，應(yīng)將物理定律與相應(yīng)的典型實驗對應(yīng)起來，有利于對物理定律的理解和深化。如：“阿基米德原理”所對應(yīng)的典型實驗就是“排液法”測浮力，“歐姆定律”所對應(yīng)的典型實例就是研究“電壓與電流強(qiáng)度的關(guān)系”實驗。
五、物理公式學(xué)習(xí)法物理公式(含物理定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式)是物理學(xué)成熟的重要標(biāo)志.從定性到定量的研究，使物理現(xiàn)象從經(jīng)驗升華到科學(xué)。物理公式一般可分為三大類：
1.定義式
它是對一類問題的概括性表達(dá)式。表示某一物理概念的意義。使用這類公式，不能簡單地從數(shù)學(xué)角度看，而應(yīng)透過數(shù)學(xué)表達(dá)式這個現(xiàn)象，去領(lǐng)會它的物理實質(zhì)。如密度p=m/V，絕不能認(rèn)為密度與質(zhì)量M成正比，與體積V成反比，密度是物質(zhì)自身的特性，由物質(zhì)的種類決定，與物體的質(zhì)量和體積無關(guān)。同理，電阻的定義R=U/I也是如此，電阻R由組成電阻的材料、長度、橫截面積來決定。
2.物理定律、規(guī)律、原理表達(dá)式
它揭示了這一類物理現(xiàn)象在運(yùn)動變化過程中所遵循的法則，使用時，要特別注意這類表達(dá)式的運(yùn)用范圍和條件。例如：液體壓強(qiáng)公式P=≥gh，它表達(dá)了液體在內(nèi)部各處產(chǎn)生的壓強(qiáng)所遵循的規(guī)律，它的適用范圍是：靜止液體，應(yīng)特別注意的是，h是從液體上表面往卜測量的深度，而不是通常意義上所說的高度。