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關(guān)鍵詞:靜電場(chǎng);直流電;電流方向;電壓方向;基爾霍夫定律
靜電場(chǎng)是電荷周圍存在的一種特殊形式的物質(zhì),電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)電場(chǎng)的任何一點(diǎn)來(lái)說(shuō),放在這點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力跟它的電荷的比值,總是一個(gè)常量,可以用來(lái)表示電廠的強(qiáng)弱叫做這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,它的方向規(guī)定為正電荷所受電場(chǎng)力方向。除了用電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱及方向外,電場(chǎng)線也用來(lái)形象表示電場(chǎng)強(qiáng)弱及方向。電場(chǎng)線是在電場(chǎng)中畫(huà)出的一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線,并且使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致;電場(chǎng)強(qiáng)度越大的地方,電場(chǎng)線越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越小的地方,電場(chǎng)線越疏,沿著電場(chǎng)線的方向是電勢(shì)降落的方向。
在復(fù)雜電路的某一段電路或一個(gè)電路元件的分析與計(jì)算時(shí),可事先假定一個(gè)電流的方向,這個(gè)假定的方向叫做電流的“參考方向”。我們規(guī)定:若電流的“參考方向”與實(shí)際方向相同,則電流值為正值,即I>0;若電流的“參考方向”與實(shí)際方向相反,則電流值為負(fù)值,即I<0。和分析電流一樣,有時(shí)很難對(duì)電路或元件中電壓的實(shí)際方向做出判斷,必須對(duì)電路或元件中兩點(diǎn)之間的電壓任意假定一個(gè)方向?yàn)?“參考方向”,在電路中一般用實(shí)線箭頭表示,箭頭所指的方向?yàn)閰⒖挤较?。?dāng)電壓的“參考方向”與實(shí)際方向一致時(shí),電壓值為正,即U>0;反之,當(dāng)電壓的“參考方向”與實(shí)際方向相反時(shí),電壓值為負(fù),即U<0。電流與電壓有了參考方向后,電流與電壓就有了正負(fù)。
電流與電壓參考方向,在應(yīng)用基爾霍夫定律解決復(fù)雜電路計(jì)算中,貫穿始終。
歐姆定律是分析與計(jì)算電路的基礎(chǔ)。如果電阻元件上的電壓與通過(guò)它的電流參考方向相同,歐姆定律可表示為U=IR,如果電阻元件上電壓的參考方向與電流的參考方向不同時(shí),則歐姆定律可表示為U=-RI。除了歐姆定律,分析與計(jì)算電路還離不開(kāi)基爾霍夫電流定律和電壓定律。基爾霍夫電流定律應(yīng)用于節(jié)點(diǎn),基爾霍夫電壓定律應(yīng)用于回路。
基爾霍夫電流定律是用來(lái)確定連接在同一節(jié)點(diǎn)上的各個(gè)支路電流之間的關(guān)系的。由于電流的連續(xù)性,電路中任何一點(diǎn)(包括節(jié)點(diǎn))均不能堆積電荷。因此“任何一瞬時(shí),流入任一節(jié)點(diǎn)的支路電流之和恒等于流出該節(jié)點(diǎn)的支路電流之和”,這就是基爾霍夫電流定律的基本內(nèi)容。
基爾霍夫電壓定律是用來(lái)確定回路中的各段電壓之間的關(guān)系?!霸谌我换芈分?,從任何一點(diǎn)出發(fā)以順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蜓鼗芈费幸恢?,回路中各段電壓的代?shù)和等于零”,這就是基爾霍夫電壓定律的基本內(nèi)容。為了應(yīng)用基爾霍夫電壓定律,必須選定回路的參考方向,當(dāng)電壓的參考方向與回路的循行方向一致時(shí)取正號(hào),反之取負(fù)號(hào)。列方程時(shí),不論是應(yīng)用基爾霍夫定律或歐姆定律,首先都要在電路圖上標(biāo)出電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)的參考方向;因?yàn)榉匠淌街械恼?fù)號(hào)是由它們的參考方向決定的,若參考方向選得相反,則會(huì)相差一個(gè)負(fù)號(hào)。
如圖所示電路中,已知R1=10Ω,R2=5Ω,R3=5Ω,Us1=12v,Us2=6V。
求:R1、R2、R3所在支路電流I1、I2、I3。
解:1.先假定各支路電流的參考方向,如圖所示。
2.根據(jù)KCL列出節(jié)點(diǎn)電流方程,由節(jié)點(diǎn)A得到I1+I3-I2=0。
3. 選定回路的繞行方向就是電勢(shì)降落的方向,如圖所示。
4. 根據(jù)KVL列出兩個(gè)網(wǎng)孔的電壓方程。
網(wǎng)孔AdcBbA:-I2R2-I3R3+Us2=0;其中I2R2、I3R3為負(fù)是因?yàn)殡娏髋c電壓參考方向相反,歐姆定律用負(fù)的。
網(wǎng)孔AbBaA:I1R1+I2R2-Us1=0;其中Us1為負(fù)是因?yàn)樗妷旱姆较蚺c循行方向相反。
代入電路參數(shù),得方程組:
I1+I3-I2=0
-6=-5I2-5I3
12=10I1+5I2
解方程組,得:I1=0.72A,I2=0.96A,I3=0.24A。
從基爾霍夫定律的應(yīng)用中可以看到,電流、電壓的方向問(wèn)題就是解題的對(duì)錯(cuò)問(wèn)題,足以見(jiàn)證電流、電壓方向的重要性。如果沒(méi)有靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線的形象講解,學(xué)生就很難看出電流與電壓實(shí)際方向的一致性,那么,歐姆定律正負(fù)公式推出就難講述,歐姆定律講不好,基爾霍夫定律就很難講,更別說(shuō)應(yīng)用基爾霍夫定律解決實(shí)際問(wèn)題了。所以,靜電場(chǎng)內(nèi)容是是直流電內(nèi)容講解的前提和基礎(chǔ),兩章內(nèi)容密不可分。
參考文獻(xiàn):
1.《大學(xué)物理教程》.山東大學(xué)出版社.
學(xué)生在進(jìn)入高中階段學(xué)習(xí)了閉合電路歐姆定律以后,知道了利用伏安法測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的基本思路,但他們沒(méi)有深層次研究在伏安法基礎(chǔ)上所派生出來(lái)的很多種測(cè)量方法.當(dāng)學(xué)生在常規(guī)的伏安法的基礎(chǔ)上猛地接觸到?jīng)]有電壓表或電流表,取而代之的是電阻箱等電學(xué)儀器時(shí)總感不適應(yīng),難度太大.如何從思維的抽象上升到思維的具體,如何把伏安法知識(shí)靈活應(yīng)用起來(lái),這是學(xué)生認(rèn)識(shí)水平的需要,也是教師在教學(xué)中不可回避的問(wèn)題.
1 建構(gòu)模型,提出問(wèn)題
(1)在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的電路如圖1所示.
提出問(wèn)題:在不考慮系統(tǒng)誤差時(shí),依據(jù)什么原理測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻?
教師引導(dǎo)學(xué)生從閉合電路歐姆定律的基本表達(dá)式出發(fā),總結(jié)出測(cè)量原理.
本質(zhì)是采用伏安法原理,測(cè)出電流I和電壓U.I、U應(yīng)滿足的函數(shù)表達(dá)式.
過(guò)利用電壓表測(cè)得的電壓U和電流表測(cè)出的電流I作為已知數(shù),在閉合電路歐姆定律的基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式,利用計(jì)算法和圖象法這兩種方法中的其中一種都可以得到需要測(cè)量的值.
設(shè)計(jì)意圖 探究始于問(wèn)題,作為復(fù)習(xí)課,學(xué)生已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ),選擇典型的問(wèn)題作為切入后,構(gòu)建模型,通過(guò)解決問(wèn)題的過(guò)程復(fù)習(xí)所學(xué)知識(shí)點(diǎn),將學(xué)生從抽象的概念中引入到具體的實(shí)踐中,是一種直觀的,既能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的做法,避免干巴巴的重復(fù),又能使學(xué)生在實(shí)際中得到鍛煉.
解決問(wèn)題都有自己的規(guī)律,要通過(guò)典型試題找到解決問(wèn)題的基本思路,避免就題論題,無(wú)法提高學(xué)生的能力.
2 變換儀器,總結(jié)規(guī)律
2.1 教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式引導(dǎo)
通過(guò)上述試題,學(xué)生能夠解決當(dāng)電路中有電壓表和電流表的前提下,測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的問(wèn)題,那么如果在實(shí)驗(yàn)器材中缺少電壓表或電流表,或者所給的電壓表或電流表不符合題意需要時(shí),我們能不能用其他的儀器等效代替呢?
為了回答這個(gè)問(wèn)題,我們先來(lái)看如下試題:
某班舉行了一次物理實(shí)驗(yàn)操作技能比賽,其中一項(xiàng)比賽為用規(guī)定的電學(xué)元件設(shè)計(jì)合理的電路圖,并能較準(zhǔn)確地測(cè)量一電池組的電動(dòng)勢(shì)及其內(nèi)阻.
設(shè)計(jì)意圖 上述試題的求解過(guò)程從本質(zhì)上來(lái)看,仍舊是伏安法,只是其電壓表是利用電流表和合適的定值電阻等效代替而已,只要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)清這個(gè)本質(zhì),試題就變得很簡(jiǎn)單了.
2.2 教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出解題的思維
(1)遵循本質(zhì)的思維.電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻的測(cè)定實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)室采用的是伏安法,其本質(zhì)是建立了路端電壓與總電流之間的函數(shù)關(guān)系.
(2)等效替代的思維.缺少電壓表時(shí),可以用已知電阻的電流表和合適的定值電阻相串聯(lián)來(lái)代替.同樣的,在缺少電流表時(shí),可以用已知電阻的電流表和合適的定值電阻并聯(lián)來(lái)代替.
(3)數(shù)學(xué)分析的思維.建立起函數(shù)表達(dá)式與相關(guān)圖象的對(duì)應(yīng)關(guān)系,就通過(guò)截距和斜率得到需要測(cè)定的物理量.
在以上分析結(jié)論的過(guò)程中啟發(fā)我們基本思維:
(1)閉合電路歐姆定律為基礎(chǔ);(2)等效代替法的思維;(3)確立測(cè)量值之間的函數(shù)關(guān)系并畫(huà)出圖象.
設(shè)計(jì)意圖 學(xué)生在考慮電學(xué)實(shí)驗(yàn)試題時(shí),頭腦中出現(xiàn)的信息往往是最基本的伏安法測(cè)定電阻的模型,只能就題論題,試題稍作變動(dòng),就無(wú)所適從.在伏安法的基礎(chǔ)上,通過(guò)等效替代法創(chuàng)設(shè)一類問(wèn)題的情景,幫助學(xué)生找到解決問(wèn)題的基本思維、基本規(guī)律.這種解決問(wèn)題的方法,可以遷移到其他更深層次,綜合性更強(qiáng)的問(wèn)題上面,為后期解決復(fù)雜問(wèn)題奠定基礎(chǔ),明確方向.
3 層層深入,拓寬思維
師:如果在測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的試驗(yàn)中,沒(méi)有電壓表,只有電流表和電阻箱,以上總結(jié)的規(guī)律還有存在的價(jià)值嗎?
思維整合 實(shí)際上,無(wú)論是伏安法測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻的問(wèn)題,還是缺少電壓(流)表,利用其它電學(xué)儀器等效代替的問(wèn)題,只要學(xué)生能認(rèn)清實(shí)驗(yàn)的原理,明確了等效替代的本質(zhì),即:仍舊按照伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的思路,在做圖象時(shí),通過(guò)公式變型找到測(cè)量值所滿足的基本關(guān)系式(重點(diǎn)表現(xiàn)形式為一次函數(shù))即可.
【關(guān)鍵詞】課堂教學(xué)優(yōu)勢(shì);課堂教學(xué)資源;課堂教學(xué)管理;課堂教學(xué)評(píng)價(jià);創(chuàng)新教學(xué)
“創(chuàng)新是不斷進(jìn)步的靈魂”。在新技術(shù)革命的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)面前,教育要?jiǎng)?chuàng)新機(jī)制,教師要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)。而如何將創(chuàng)新精神貫徹落實(shí)到日常教學(xué)實(shí)踐中去,增強(qiáng)素質(zhì)教育的可操作性,發(fā)揮課堂教學(xué)的資源優(yōu)勢(shì),提高教育教學(xué)質(zhì)量,結(jié)合《電工基礎(chǔ)》教學(xué),我認(rèn)為可以從以下兩個(gè)方面入手。
1.從整體上全面把握教材,教會(huì)學(xué)生輕松學(xué)習(xí)
《電工基礎(chǔ)》是職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校許多專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課?!峨姽せA(chǔ)》的主要內(nèi)容是分析直流電路、磁與電磁、正弦交流電路、三相正弦交流電路、非正弦周期電路等。由于電路和現(xiàn)象種類繁多,結(jié)構(gòu)各異,解題方法也各不相同,教師應(yīng)該結(jié)合專業(yè)要求、企業(yè)需要和學(xué)生實(shí)際整合教學(xué)內(nèi)容,教會(huì)學(xué)生輕松學(xué)習(xí)。我總結(jié)了四個(gè)方面的知識(shí)包。
1.1 掌握電路的兩個(gè)定律及三個(gè)元件的電壓電流關(guān)系。
電路的兩個(gè)定律是指歐姆定律和基爾霍夫定律,三個(gè)定律是指電阻元件、電容元件和電感元件。兩個(gè)定律和三個(gè)元件的電壓電流關(guān)系是分析計(jì)算各種電路的基本依據(jù),所以要熟練掌握歐姆定律、基爾霍夫定律以及電阻、電容、電感這三個(gè)元件的電壓電流定律。掌握歐姆定律,不僅要掌握部分電路的,還要掌握全電路的。掌握基爾霍夫定律,不僅要掌握電壓定律,還要掌握電流定律。在正弦交流電路中,要注意掌握電阻、電感、電容這三個(gè)元件的電壓電流相量之間、有效值之間、相位之間的關(guān)系。
1.2 掌握磁與電磁的兩手定則及三個(gè)定律。
磁與電磁的兩手定則,是指左手定則和右手定則,三個(gè)定律是指磁路歐姆定律、楞次定律和電磁感應(yīng)定律。兩手定則及三個(gè)定律是學(xué)習(xí)電磁學(xué)的基礎(chǔ),也是學(xué)習(xí)交流電路的基本條件,所以必須掌握運(yùn)用左手定則、右手定則、磁路的歐姆定律、楞次定律和電磁感應(yīng)定律。明確左手定則是判斷通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向的依據(jù),右手定則是判斷導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流方向的依據(jù),磁路歐姆定律是定性分析磁路的依據(jù),楞次定律是判斷線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流方向的依據(jù),電磁感應(yīng)定律是確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的依據(jù)。
1.3 掌握分析線性電阻電路的三大類方法。
由線性電阻、獨(dú)立電源組成的電路叫線性電阻電路。分析線性電阻電路有三大類方法:等效變換法、網(wǎng)絡(luò)方程法、網(wǎng)絡(luò)定理法,這三大類方法同樣適用于正弦交流電路、三相正弦交流電路、非正弦周期電路。所以,掌握分析線性電阻電路的三大類方法是至關(guān)重要的。
等效變換法就是利用等效網(wǎng)絡(luò)的互換,將電路簡(jiǎn)化來(lái)分析計(jì)算。要重點(diǎn)掌握電流源和電壓源的定義、串聯(lián)和并聯(lián)的概念以及等效條件。在解題時(shí)要正確畫(huà)出等效電路圖,可先把電路中尚未進(jìn)行等效變換的部分按照原樣畫(huà)出,再找出等效網(wǎng)絡(luò)所接的端紐,然后在端紐間換上等效網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行分析計(jì)算。
網(wǎng)絡(luò)方程法就是選擇一些未知量為未知數(shù),列出方程組進(jìn)行求解,它包括節(jié)點(diǎn)法、網(wǎng)孔法和支路法。要重點(diǎn)掌握它們分別以什么為未知數(shù),需要列幾個(gè)方程,怎樣列方程,列出的方程有何規(guī)律可循。
網(wǎng)絡(luò)定理法就是應(yīng)用疊加定理和戴維寧定理來(lái)解題。用疊加定理分析線性電阻電路時(shí),首先要畫(huà)出每一獨(dú)立電源單獨(dú)作用下的電路圖,然后求出每一獨(dú)立電源單獨(dú)作用下的結(jié)果,最后疊加。用戴維寧定理解題時(shí),首先將電路分為待求支路和有源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分,然后求出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和等效電阻,畫(huà)出等效電路,最后根據(jù)等效電路求解。
1.4 掌握各種類型電路的定義,選用正確的解題方法。
《電工基礎(chǔ)》分析的電路有直流電路、正弦交流電路、三相正弦交流電路、非正弦周期電路。
直流電路是電流和電壓的大小和方向都不隨時(shí)間變化的電路,它分為簡(jiǎn)單直流電路和復(fù)雜直流電路兩種。簡(jiǎn)單直流電路用歐姆定律和電阻串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)的知識(shí)來(lái)進(jìn)行分析計(jì)算。復(fù)雜直流電路用基爾霍夫定律和等效變換法、網(wǎng)絡(luò)方程法和網(wǎng)絡(luò)定理法來(lái)計(jì)算。正弦交流電路是電流和電壓的大小和方向都隨時(shí)間接正弦規(guī)律變化的電路。分析和計(jì)算正弦交流電路,主要是確定電阻、電容、電感電路中電壓與電流之間的數(shù)值關(guān)系、相位關(guān)系及功率。三相正弦交流電路是由三相電源供電的正弦交流電路。要掌握線電壓和相電壓的關(guān)系,線電流和相電流的關(guān)系,特別是負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)時(shí)電壓和電流的關(guān)系。非正弦周期電路是電流和電壓的大小和方向隨時(shí)間不按正弦規(guī)律做周期性變化的電路。分析非正弦周期電路,要應(yīng)用正弦交流電路的基本定律,把非正弦周期電路轉(zhuǎn)化為正弦交流電路和線性電阻電路來(lái)分析計(jì)算。
2.從層次上進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新,努力提高教學(xué)效果
《電工基礎(chǔ)》是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程,它的目的和任務(wù)是使學(xué)生獲得電工技術(shù)方面的基本理論,基本知識(shí)和基本功技能,為學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及今后的工作打下必要的基礎(chǔ)。如何使學(xué)生獲得這些理論、知識(shí)和技能,培養(yǎng)他的分析能力、運(yùn)算能力和創(chuàng)新能力,我認(rèn)為應(yīng)從以下四個(gè)層次進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新。
2.1 進(jìn)行教學(xué)方法創(chuàng)新,以思維訓(xùn)練為主線,引導(dǎo)學(xué)生在主體活動(dòng)中發(fā)展創(chuàng)新個(gè)性。
教師是創(chuàng)新教育的操作者,必須樹(shù)立教學(xué)就是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、提高自主探索學(xué)習(xí)能力的教學(xué)觀念,注重開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力因素與非智力因素,促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的持續(xù)協(xié)調(diào)全面發(fā)展。在《電工基礎(chǔ)》教學(xué)實(shí)踐中,我體會(huì)到教師在作教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)教學(xué)內(nèi)容安排既要源于教材,又要不囿于教材,強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容的可研究性,注重充實(shí)教學(xué)內(nèi)容的信息量,增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際生活的聯(lián)系,豐富學(xué)生的直觀感受。要改變現(xiàn)有教材中對(duì)知識(shí)點(diǎn)的陳述性排列結(jié)構(gòu)為小課題探索研究性矩陣結(jié)構(gòu),強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)的建立過(guò)程教學(xué),將平鋪直敘、權(quán)威定論式描述方法改變?yōu)檎撟C求解、層層剝筍、曲徑通幽、引人入勝的問(wèn)題研討方法。把教學(xué)的著重點(diǎn)放在啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生尋找發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以探究解決問(wèn)題的思路、方法上來(lái),變學(xué)生被動(dòng)接受教材權(quán)威論斷性知識(shí)點(diǎn)的繼承性學(xué)習(xí)為學(xué)生主動(dòng)探索、發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、總結(jié)規(guī)律的開(kāi)拓性學(xué)習(xí)。
如我在設(shè)計(jì)“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”定性研究磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的教案時(shí),積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維,充分發(fā)揮空間想象力并通過(guò)猜想提出自己的觀點(diǎn),創(chuàng)新設(shè)計(jì)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)不動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)、導(dǎo)體不動(dòng)的實(shí)驗(yàn),獨(dú)自進(jìn)行驗(yàn)證并評(píng)價(jià)觀點(diǎn)。把操作研究和理論研究結(jié)合起來(lái),自主探索發(fā)現(xiàn)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的規(guī)律,讓學(xué)生分享創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)的成功樂(lè)趣,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。
在“感應(yīng)電流的方向”這一節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)中,我沒(méi)有直接給學(xué)生介紹陳述性的知識(shí)答案,而是努力創(chuàng)設(shè)“望梅止渴”的情境教學(xué),把“梅子”(知識(shí)點(diǎn))打扮得引人注目一些,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)心理需求,吸引學(xué)生主動(dòng)進(jìn)入教學(xué)環(huán)境,啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生在列舉磁鐵插入線圈或拔出線圈時(shí)會(huì)遇到幾種情況,分析比較各種情況下產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向的異同,從而加深對(duì)所學(xué)理論的理解。
2.2 進(jìn)行教學(xué)手段創(chuàng)新,將多媒體計(jì)算機(jī)引進(jìn)課堂,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新認(rèn)識(shí)。
教學(xué)手段是多種多樣的,原有的教學(xué)手段諸如掛圖、幻燈片、錄像帶等曾經(jīng)在課堂教學(xué)中發(fā)揮了重大的作用?,F(xiàn)在隨著計(jì)算機(jī)的普及,我把多媒體技術(shù)引進(jìn)課堂,更便于創(chuàng)設(shè)情景,促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)識(shí)活動(dòng)。由于它能夠?qū)崿F(xiàn)文字、圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)的結(jié)合,使原來(lái)抽象、乏味的知識(shí)變得形象、生動(dòng)起來(lái),從而引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)造性思維和想象力去理解事物的本來(lái)面貌,培養(yǎng)其創(chuàng)新認(rèn)識(shí),特別在認(rèn)知微觀世界方面,它能發(fā)揮非常巨大的作用,激發(fā)學(xué)生的求知欲望和學(xué)習(xí)興趣。
比如在“電動(dòng)勢(shì),閉合電路歐姆定律”這一節(jié)教學(xué)中,電動(dòng)勢(shì)的形成是學(xué)生最難接受的知識(shí)點(diǎn)。僅僅依靠教師的口頭敘述和傳統(tǒng)掛圖,學(xué)生普遍感到難以理解。非靜電力移動(dòng)正電荷這一難點(diǎn),通過(guò)一個(gè)程序控制正電荷在電源兩極間移動(dòng)的速度和數(shù)目,運(yùn)用電路動(dòng)畫(huà)的手段,逼真地模仿出電源兩極建立電場(chǎng)的全過(guò)程。正電荷運(yùn)動(dòng)的立體動(dòng)畫(huà),形象生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生面前,加深了學(xué)生對(duì)微觀世界的創(chuàng)新認(rèn)識(shí)和真實(shí)理解。
通過(guò)多媒體教學(xué),化解了教學(xué)難點(diǎn)。既節(jié)省了板書(shū)和畫(huà)圖時(shí)間,又使得抽象的概念具體化,微觀的物質(zhì)宏觀化,靜態(tài)的效果動(dòng)態(tài)化,平面的圖形立體化,從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新認(rèn)識(shí),提高了課堂的教學(xué)質(zhì)量。
2.3 進(jìn)行教學(xué)管理創(chuàng)新,滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求,引導(dǎo)學(xué)生在自主活動(dòng)中激活創(chuàng)新思維。
在《電工基礎(chǔ)》教學(xué)中,我充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用。不僅在教學(xué)過(guò)程中穿插企業(yè)對(duì)職專生的要求和當(dāng)前就業(yè)形勢(shì)的分析,讓學(xué)生重分認(rèn)識(shí)到隨著就業(yè)形勢(shì)的嚴(yán)峻,社會(huì)對(duì)職業(yè)的挑戰(zhàn)將更加復(fù)雜多變,職專生要有關(guān)注自身未來(lái)前途命運(yùn)發(fā)展的危機(jī)感,從而增強(qiáng)進(jìn)取意識(shí)和開(kāi)拓精神;教育學(xué)生要胸懷愛(ài)國(guó)之志,增強(qiáng)勤奮學(xué)習(xí),努力成才的緊迫感。并且列舉本校優(yōu)秀畢業(yè)生的自主成才的具體事例,從而激勵(lì)學(xué)生增強(qiáng)創(chuàng)業(yè)成才的自信心。
我在課堂上保證學(xué)生有 10分鐘左右的自主探索學(xué)習(xí)時(shí)間,做到啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生在活動(dòng)中自主學(xué)習(xí),在師生、生生互動(dòng)交流中相互學(xué)習(xí),與課本中的教學(xué)內(nèi)容建立直接的聯(lián)系,從思維辨別中感悟?qū)W習(xí)。以思維訓(xùn)練為目的,采用分組合作學(xué)習(xí),讓學(xué)生能夠通過(guò)多種學(xué)習(xí)方式激活自己的創(chuàng)新思維。積極鼓勵(lì)學(xué)生大膽暴露自己的思維過(guò)程,及時(shí)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新觀點(diǎn)及合理想法進(jìn)行評(píng)價(jià)。允許學(xué)生采取逆向?qū)W習(xí)法,從質(zhì)疑中學(xué)習(xí),從體驗(yàn)中學(xué)習(xí),從論辯中學(xué)習(xí)。
通過(guò)上述方式組織課堂教學(xué),平時(shí)言談上唯唯諾諾、精神上恍恍惚惚、思想上閉門造車的學(xué)生少了,教師與學(xué)生間的相互信任增加了,課堂氣氛活躍了,教學(xué)效率提高了。
2.4 進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)創(chuàng)新,重視學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)與非智力因素的評(píng)價(jià),走出單一以分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)的誤區(qū),用發(fā)展的眼光多角度評(píng)價(jià)學(xué)生。
更新傳統(tǒng)的以掌握知識(shí)量的多少及考試成績(jī)作為唯一的學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量好差的絕對(duì)靜態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),代之以學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、進(jìn)取精神、課堂協(xié)作、學(xué)習(xí)行為表現(xiàn)、自主探索能力、成績(jī)上升幅度等發(fā)展過(guò)程的多角度、多層次的相對(duì)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。力求全面地、客觀地、科學(xué)地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)。
我在《電工基礎(chǔ)》課教學(xué)中,以課堂教學(xué)在多大程度上給學(xué)生提供了個(gè)發(fā)展和思維能力發(fā)展為評(píng)估依據(jù),發(fā)揮評(píng)價(jià)的正確導(dǎo)向作用。在做學(xué)科成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)時(shí),將課堂上學(xué)生主動(dòng)參與協(xié)作學(xué)習(xí)時(shí)的行為表現(xiàn)、自主探索的學(xué)習(xí)習(xí)慣、是否積極完成作業(yè)等作出定性評(píng)價(jià),按照 20-30 %的比例納入考試總成績(jī),作為平時(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)行為表現(xiàn)成績(jī)分?jǐn)?shù),以解除一部分學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差的學(xué)生在心理上的后顧之憂,改變?cè)瓉?lái)的“辛勤耕耘者未必有好收獲”為“辛勤耕耘者一定有好回報(bào)”。讓理論基礎(chǔ)較差、學(xué)習(xí)態(tài)度端正的學(xué)生獲得一定的發(fā)展?jié)摿Ψ只蚪處煹男睦砥诖l(fā)展分,從而保護(hù)一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)上進(jìn)心,通過(guò)優(yōu)化學(xué)生的非智力因素促進(jìn)學(xué)生智力因素的發(fā)展。
“教學(xué)有法,教無(wú)定法”,時(shí)代呼喚創(chuàng)新人才,教育擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重任,在《電工基礎(chǔ)》課教學(xué)中我努力給學(xué)生營(yíng)造一個(gè)平等、民主、活潑的學(xué)習(xí)氛圍,用自己的語(yǔ)言教會(huì)學(xué)生輕松學(xué)習(xí),取得了較好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
[關(guān)鍵詞]物理教學(xué)電磁學(xué)電磁場(chǎng)電路
物理教材中所闡述的內(nèi)容主要是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),這些理論是建立在牛頓時(shí)空觀的基礎(chǔ)上,以力學(xué)、電磁學(xué)為重點(diǎn)。本文就電磁學(xué)部分的教學(xué)談?wù)勛约旱挠^點(diǎn)。
一、電磁學(xué)的知識(shí)體系
電磁運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的一種基本運(yùn)動(dòng)形式。電磁學(xué)的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應(yīng)用,其具體內(nèi)容包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象、電磁輻射和電磁場(chǎng)等。為了便于研究,把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開(kāi)處理,實(shí)際上,這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。透徹分析電磁學(xué)的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系,才能使孤立的、分散的教學(xué)變成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué)。對(duì)此,應(yīng)從以下三個(gè)方面來(lái)認(rèn)真分析教材。
1.電磁學(xué)的兩種研究方式
整個(gè)電磁學(xué)的研究可分為以“場(chǎng)”和“路”兩個(gè)途徑進(jìn)行。只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計(jì)劃、有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。
場(chǎng)是物質(zhì)的相互作用的特殊方式。電磁學(xué)部分完全可用場(chǎng)的概念統(tǒng)一起來(lái),靜電場(chǎng)、恒定電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)等,組成一個(gè)關(guān)于場(chǎng)的體系。
“路”是“場(chǎng)”的一種特殊情況。物理教材以“路”為線的框架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等。
“場(chǎng)”和“路”之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。麥克斯韋方程是電磁場(chǎng)的普遍規(guī)律,是以“場(chǎng)”為基礎(chǔ)的,“場(chǎng)”是電磁運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì),因此可以說(shuō)“場(chǎng)”是實(shí)質(zhì),“路”是方法。
2.認(rèn)識(shí)物理規(guī)律
規(guī)律體現(xiàn)在一系列物理基本概念、定律、原理以及它們的相互聯(lián)系中。
物理定律是在對(duì)物理現(xiàn)象做了反復(fù)觀察和多次實(shí)驗(yàn),掌握了充分可靠的事實(shí)之后,進(jìn)行分析和比較,找出它們相互之間存在的關(guān)系,并把這些關(guān)系用定律的形式表達(dá)出來(lái)。物理定律的形成,也是在物理概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。
“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律。歐姆定律是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的,對(duì)金屬導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電適用,但對(duì)氣體導(dǎo)電是不適用的。歐姆定律的運(yùn)用有對(duì)應(yīng)關(guān)系,電阻是電路的物理性質(zhì),適用于溫度不變時(shí)的金屬導(dǎo)體。
“磁場(chǎng)”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性,用研究電場(chǎng)的方法進(jìn)行類比,可以較好地解決磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。
“電磁感應(yīng)”這一章,重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。在這部分知識(shí)中,能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是將各知識(shí)點(diǎn)串起來(lái)的主線。本章以電流、磁場(chǎng)為基礎(chǔ),它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的重要方面,是進(jìn)一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ)。電磁感應(yīng)的重點(diǎn)和核心是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。運(yùn)用楞次定律不僅可判斷感應(yīng)電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的基礎(chǔ)上結(jié)合電磁感應(yīng)的理論和實(shí)踐,進(jìn)一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場(chǎng),對(duì)場(chǎng)的認(rèn)識(shí)又上升了一步。麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論總結(jié)了電磁場(chǎng)的規(guī)律,同時(shí)也把波動(dòng)理論從機(jī)械波推進(jìn)到電磁波而對(duì)物質(zhì)的波動(dòng)性的認(rèn)識(shí)提高了一步。
3.通過(guò)電磁場(chǎng)所表現(xiàn)的物質(zhì)屬性,使學(xué)生建立“世界是物質(zhì)的”的觀點(diǎn)
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。大量實(shí)驗(yàn)證明,在電荷的周圍存在電場(chǎng),每個(gè)帶電粒子都被電場(chǎng)包圍著。電場(chǎng)的基本特性就是對(duì)位于場(chǎng)中的其它電荷有力的作用,運(yùn)動(dòng)電荷的周圍除了電場(chǎng)外還存在著磁場(chǎng)。磁體的周圍也存在著磁場(chǎng),磁場(chǎng)也是一種客觀存在的物質(zhì)。磁場(chǎng)的基本特性就是對(duì)處于其中的電流有磁場(chǎng)力的作用。科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明電磁場(chǎng)可以脫離電荷和電流而獨(dú)立存在,電磁場(chǎng)是物質(zhì)的一種形態(tài)。
運(yùn)動(dòng)的電荷(電流)產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)對(duì)其它運(yùn)動(dòng)的電荷(電流)有磁場(chǎng)力的作用,所有磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷(電流)之間是通過(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生作用的。麥克斯韋用場(chǎng)的觀點(diǎn)分析了電磁現(xiàn)象,得出結(jié)論:任何變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng),任何變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。按照這個(gè)理論,變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的,形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一場(chǎng),這就是電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)的傳播就形成電磁波。轉(zhuǎn)從場(chǎng)的觀點(diǎn)來(lái)闡述路。電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流,產(chǎn)生電流的條件有兩個(gè):一是存在可自由移動(dòng)的電荷;二是存在電場(chǎng)。導(dǎo)體中電流的方向總是沿著電場(chǎng)的方向,從高電勢(shì)處指向低電勢(shì)處。導(dǎo)體中的電流是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的特例,即導(dǎo)體中形成電流時(shí),它的本身要形成電場(chǎng)又要提供自由電荷,當(dāng)導(dǎo)體中電勢(shì)差不存在時(shí),電流也隨之而終止。
二、以知識(shí)體系貫穿始終,使理論學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練相融合
1.場(chǎng)的客觀存在及其物質(zhì)性是電學(xué)教學(xué)中一個(gè)極為重要的問(wèn)題。電場(chǎng)部分是學(xué)好電磁學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映電、磁場(chǎng)是物質(zhì)的實(shí)質(zhì)性概念。電場(chǎng)線、磁感應(yīng)線是形象地描述場(chǎng)分布的一種手段。
2.電磁場(chǎng)的重要特性是對(duì)在其中的電荷、運(yùn)動(dòng)的電荷、電流有力的作用。在教學(xué)中要使學(xué)生認(rèn)識(shí)場(chǎng)和受場(chǎng)作用這兩類問(wèn)題的聯(lián)系與區(qū)別,比如,場(chǎng)不是力,電勢(shì)不是能等。場(chǎng)中不同位置場(chǎng)的強(qiáng)弱不同,可用受場(chǎng)力者受場(chǎng)力的大?。ǚ较颍└涮卣魑锢砹康谋戎祦?lái)描述場(chǎng)的強(qiáng)弱程度。在電場(chǎng)中用電場(chǎng)力做功,說(shuō)明場(chǎng)具有能量。通常說(shuō)“電荷的電勢(shì)能”是指電荷與電場(chǎng)共同具有的電勢(shì)能,離開(kāi)了電場(chǎng)就談不上電荷的電勢(shì)能了。
1 試題再現(xiàn)
2016年全國(guó)高考理科綜合試卷Ⅰ物理第24題,為必做題,原題如下:如圖1,兩固定的絕緣斜面傾角均為θ,上沿相連.兩細(xì)金屬棒ab(僅標(biāo)出a端)和cd(僅標(biāo)出c端)長(zhǎng)度均為L(zhǎng),質(zhì)量分別為2m和m;用兩根不可伸長(zhǎng)的柔軟導(dǎo)線將它們連成閉合回路abdca,并通過(guò)固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上,使兩金屬棒水平.右斜面上存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于斜面向上,已知兩根導(dǎo)線剛好不在磁場(chǎng)中,回路電阻為R,兩金屬棒與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,重力加速度大小為g,已知金屬棒ab勻速下滑.求:
(1)作用在金屬棒ab上的安培力的大??;
(2)金屬棒運(yùn)動(dòng)速度的大小.
2 分析解答
2.1 常規(guī)解法――動(dòng)力學(xué)規(guī)律的應(yīng)用
此解法再現(xiàn)了解決電磁感應(yīng)綜合問(wèn)題的能量轉(zhuǎn)化與守恒思想的靈活運(yùn)用,彰顯了解決電磁感應(yīng)綜合問(wèn)題中動(dòng)力學(xué)思想與能量思想,物理現(xiàn)象與物理學(xué)本質(zhì)的一致貫通性,突出了能力培養(yǎng).
3 試題點(diǎn)評(píng)
導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)問(wèn)題是綜合性較強(qiáng)的問(wèn)題,它涉及的知識(shí)面很廣,有動(dòng)力學(xué)(運(yùn)動(dòng)學(xué)、物體平衡、牛頓定律)、能量的(能量守恒定律)、動(dòng)量(動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律)和電磁學(xué)的(安培力、閉合?路歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、電流的定義、電功率等)內(nèi)容,并且要求學(xué)生具備很高的分析問(wèn)題的能力,既能考查學(xué)生所學(xué)過(guò)的知識(shí)掌握情況,又能考查學(xué)生的綜合素質(zhì).因此,一直是高考的熱點(diǎn)問(wèn)題,更是高中物理電磁感應(yīng)部分的常見(jiàn)題型.2016年全國(guó)高考理科綜合試卷Ⅰ物理第24題有如下亮點(diǎn):
3.1 試題背景新(兩個(gè)金屬棒分別放在兩個(gè)斜面上)
沒(méi)有照搬“發(fā)電機(jī)”問(wèn)題中的動(dòng)力源是某一恒力作用這一經(jīng)典模型,而是將經(jīng)典“發(fā)電機(jī)”模型進(jìn)行“揚(yáng)棄”,創(chuàng)新“發(fā)電機(jī)”動(dòng)力源為兩個(gè)物體(導(dǎo)體棒)組成的系統(tǒng)所受的合外力.
3.2 試題設(shè)計(jì)新穎
該試題不落俗套,這無(wú)疑增加了試題難度,但只要學(xué)生對(duì)動(dòng)力學(xué)、能量、電磁感應(yīng)等各部分基礎(chǔ)知識(shí)掌握的比較系統(tǒng)、扎實(shí),就能應(yīng)對(duì)此類電磁感應(yīng)問(wèn)題,在高考理科綜合應(yīng)試中,定能思路清晰,從容應(yīng)對(duì),考出好成績(jī).
3.3 試題難度適中
試題考察知識(shí)點(diǎn)較豐富,知識(shí)覆蓋面較廣,難度把握較合理.試題涉及動(dòng)力學(xué)、平衡條件、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、安培力、閉合電路歐姆定律、機(jī)械功率與電功率、能量守恒定律等均為高中物理的主干知識(shí)、重點(diǎn)知識(shí)、基礎(chǔ)知識(shí).
3.4 試題代表高考改革與課程改革大勢(shì)
第24題源自物理教科書(shū),但又不拘泥于物理教科書(shū),緊緊圍繞物理教科書(shū),密切關(guān)注高中物理主干知識(shí)、重點(diǎn)知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí),強(qiáng)化物理基本知識(shí)和基本方法的考察力度,既考查了學(xué)生的知識(shí),又考查了學(xué)生的能力,體現(xiàn)了高考理綜物理試題在新課改環(huán)境下的創(chuàng)新,體現(xiàn)了高考改革與物理課程改革精神.
4 教學(xué)啟示
4.1 強(qiáng)化基本知識(shí)教學(xué)
教科書(shū)是知識(shí)的本源所在,它提供給學(xué)生以最科學(xué)、最準(zhǔn)確、最系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)知識(shí),教科書(shū)的編排最符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,因此,教科書(shū)是高考命題的主要參考,高考物理備考復(fù)習(xí)必須重視學(xué)生對(duì)教科書(shū)的認(rèn)真研讀.要注重對(duì)基本知識(shí)的理解,注重知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系,并做到靈活運(yùn)用,讓學(xué)生將抽象問(wèn)題形象化,在高考中應(yīng)對(duì)各種干擾,解決各種迷惑性物理問(wèn)題.