欧姆定律发现过程例1

绝大部分老师在进行苏科版欧姆定律实验教学时常常有这样的一个困惑，定值电阻标有10欧姆，在进行实验时定值电阻的阻值却不准确，给欧姆定律实验带来了一些不必要的麻烦。我认为定值电阻不准确的原因是：定值电阻出厂时是很精确的，但是由于学校购置后存放在实验室的条件不好，另一方面定值电阻存放时间过长，现在实验室中的定值电阻还是八十年代的产品。所以有些定值电阻的接线柱上面已氧化，电阻线也发生了化学变化，常见的10欧姆的电阻只有8欧姆左右。学校的实验经费有限，不可能每年都购买新的定值电阻。另外在研究电流与电阻的关系时，要多次改变定值电阻的阻值，多次改变所连的电路，浪费了许多实验时间。为此我尝试用电阻箱来代替定值电阻进行实验，效果显著。一方面电阻箱电阻线在箱内，不易氧化。另一方面电阻箱内电阻的精确度高，一般实验室用的J2362-1电阻箱的误差为0.1欧姆，大大高于定值电阻的精确度。另外在进行研究电流与电阻的关系时，要多次改变定值电阻的阻值，利用电阻箱进行实验就不必重复拆线连线，节省了许多实验时间，大大提高了课堂效率，让学生在课堂上有更多的时间来提高自己的知识技能。

二、电源由干电池组改为学生电源

这个探究欧姆定律的实验在书本上用干电池组进行学生实验，但是使用时由于干电池使用时间较长，干电池内部会发生化学变化，干电池的电阻会发生变化，对实验的操作会产生影响。即使用了三节干电池，定值电阻两端的电压不一定达到3伏。另外从环保的角度分析，一学期电学内容的学习，学生至少要进行三次电学学生实验。如果大量使用干电池作为电源进行实验，一个中等规模的初级中学会产生一千多个废旧电池，一方面大量浪费了学校有限的办公经费，另一方面学校对废旧电池处理不当，对周围环境会产生严重影响。综合上述考虑，我认为用学生电源来替代干电池，学生电源干净污染少，还可以避免干电池内阻对实验的影响。当然学生电源并不是没有缺点，学生电源如果使用不当对人身安全有危险。我认为今后物理老师进行电学物理实验时，尽可能使用学生电源，只要安全措施恰当，学生电源是进行欧姆定律和其他电学实验最好的电源选择。

三、导线由接线端带叉口的导线改为两端是鳄鱼夹的导线

学生在进行欧姆定律实验时连七根线，学生在连接电路时，经常不能捏紧螺母，造成接触不良，实验效果较差，为了提高学生做欧姆定律实验的效率，我校在进行欧姆定律实验时，用鳄鱼夹来代替带叉口的导线。可节省连接导线的时间，我做过调查，学生用鳄鱼夹代替带叉口的导线连接电路后，连接欧姆定律实验电路图的时间大大的提高了。另一方面连接电路的成功率由原来的50％提高到80％左右，减少了一些不必要的检修时间。节省了实验操作时间，增加了学生进行探究的时间。另外为了提高实验的精确度鳄鱼夹最好用铜制，导线改用较粗的铜导线，在导线与鳄鱼夹连接处应用锡焊或银焊，这样导线与鳄鱼夹不易脱落。焊接处应加一根橡胶管加以保护，这样同学们在使用时不易折断，尽可能提高实验的成功率和精确度。有些老师认为实验存在误差可以证明实验的真实性，其实这种观点是不科学的，在以前实验环境较差、实验器材精确度不高，在这种情况下误差较大也是正常的。但是现在无锡地区经济基础较好，各校都在进行现代化实验改造或已经完成现代化实验改造。如果此时实验误差较大，这与物理老师的严谨，对科学的一丝不苟的精神是不相符的。

欧姆定律发现过程例2

1.《闭合电路欧姆定律》教学目标分析

《闭合电路欧姆定律》教学目标主要有以下几个方面：一是，经进闭合电路欧姆定律的理论推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，培养学生推理能力;二是，了解路端电压与电流的U-I图像，培养学生利用图像方法分析电学问题的能力;三是，通过路端电压与负载的关系实验，培养学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法;四是，利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。高中物理《闭合电路欧姆定律》教学主要是围绕定律的推导和定律的应用这两个问题展开的，其中涉及到了“电动势和内阻”、“用电势推导电压关系”、“焦耳定律”以及“欧姆定律”等诸多内容，这些内容之间具有一定的联系， 只要能够为其构建一个完善的体系，将这些知识有机的结合起来，就能够得出闭合电路的欧姆定律。以建构主义教学思想为基础，采用创设“问题情境”的教学设计，对于提高课堂教学有效性具有积极意义。

2.创设“问题情境”的教学设计具体实践

首先，通过问题的提出激发学生的求知欲。例如：将一个小灯泡接在已充电的电容器两极，另一个小灯泡在干电池两端，会观察到什么现象？并展示生活中的一些电源，演示手摇发电机使小灯泡发光和利用纽扣电池发声的音乐卡片实验，使学生进行思考这些现象出现的原因。通过观察学生会发现手摇发电机是将机械能转化成电能的过程，停止摇动就没有电能，灯泡就不会亮，而干电池、蓄电池是将化学能转化成电能，其化学能能够为干电池提供持续供电的功能，因此小灯泡能够持续发光。然后教师再在这个基础上提出问题：什么是电源的电动势？之后指出电源电动势的概念，帮助学生认识电源的正负极，并画出等效的电路图，利用学生已知的知识，如电势相当于高度，电势差则相当于高度差，这样学生就能够很好的对电势差以及电源电动势的内电压和外电压等概念进行理解了。

其次，在教学中可采用类比、启发、多媒体等多种方法进行教学。教师在课堂教学汇总可借助于多媒体播放flash课件， 借助于升降机举起的高度差或者儿童滑梯两端的高度差，帮助学生更好的理解电源电动势。另外还可以从能量的角度引导学生对其进行理解，例如小花去买衣服，共有100元，其中10元用于打车，90元用于买衣服，在这里，100元就相当于电源的电动势，车费相当于内电压（必要的无用功），买衣服的费用就相当于外电压（有用功），从而使学生掌握内外电压的本质属性。

最后，要通过实验来引导学生进行探究。物理学是一门以实验为基础的科学，观察和实验是提出问题的基础，在实验教学中应鼓励学生观察要细致人微，要善于从实验中发现问题，直观、形象的实验现象能激发学生思考。可以让学生通过实验来探究路端电压与外电阻（电流）的关系，得出路端电压与外电阻（电流）的关系，再从理论上进行分析。然后演示电动势分别为3V和9V（旧）的电源向一个灯泡供电实验，引发学生学习的兴趣，让学习进行讨论，解释现象原因。通过这种方式能够让学生很容易就明白流过灯泡的实际电流不仅与电源的电动势有关，还与电路中的总电阻有关，从而顺理成章的得出闭合电路欧姆定律，完成课堂教学任务。

欧姆定律发现过程例3

高中物理《闭合电路欧姆定律》教学主要是围绕定律的推导和定律的应用这两个问题展开的。教材在设计中意在从能量守恒的观点推导出闭合电路欧姆定律，从理论上推出路端电压随外电阻变化规律及断路短路现象，将实验放在学生思考与讨论之中。为了有效提高课堂教学质量和教学效果，我们特提出在《闭合电路欧姆定律》教学中创设“问题情境”的教学设计。

1.《闭合电路欧姆定律》教学目标分析

《闭合电路欧姆定律》教学目标主要有以下几个方面：一是，经进闭合电路欧姆定律的理论推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，培养学生推理能力；二是，了解路端电压与电流的U-I图像，培养学生利用图像方法分析电学问题的能力；三是，通过路端电压与负载的关系实验，培养学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法；四是，利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。高中物理《闭合电路欧姆定律》教学主要是围绕定律的推导和定律的应用这两个问题展开的，其中涉及到了“电动势和内阻”、“用电势推导电压关系”、“焦耳定律”以及“欧姆定律”等诸多内容，这些内容之间具有一定的联系， 只要能够为其构建一个完善的体系，将这些知识有机的结合起来，就能够得出闭合电路的欧姆定律。以建构主义教学思想为基础，采用创设“问题情境”的教学设计，对于提高课堂教学有效性具有积极意义。

2.创设“问题情境”的教学设计具体实践

首先，通过问题的提出激发学生的求知欲。例如：将一个小灯泡接在已充电的电容器两极，另一个小灯泡在干电池两端，会观察到什么现象？并展示生活中的一些电源，演示手摇发电机使小灯泡发光和利用纽扣电池发声的音乐卡片实验，使学生进行思考这些现象出现的原因。通过观察学生会发现手摇发电机是将机械能转化成电能的过程，停止摇动就没有电能，灯泡就不会亮，而干电池、蓄电池是将化学能转化成电能，其化学能能够为干电池提供持续供电的功能，因此小灯泡能够持续发光。然后教师再在这个基础上提出问题：什么是电源的电动势？之后指出电源电动势的概念，帮助学生认识电源的正负极，并画出等效的电路图，利用学生已知的知识，如电势相当于高度，电势差则相当于高度差，这样学生就能够很好的对电势差以及电源电动势的内电压和外电压等概念进行理解了。

其次，在教学中可采用类比、启发、多媒体等多种方法进行教学。教师在课堂教学汇总可借助于多媒体播放flash课件， 借助于升降机举起的高度差或者儿童滑梯两端的高度差，帮助学生更好的理解电源电动势。另外还可以从能量的角度引导学生对其进行理解，例如小花去买衣服，共有100元，其中10元用于打车，90元用于买衣服，在这里，100元就相当于电源的电动势，车费相当于内电压（必要的无用功），买衣服的费用就相当于外电压（有用功），从而使学生掌握内外电压的本质属性。

最后，要通过实验来引导学生进行探究。物理学是一门以实验为基础的科学，观察和实验是提出问题的基础，在实验教学中应鼓励学生观察要细致人微，要善于从实验中发现问题，直观、形象的实验现象能激发学生思考。可以让学生通过实验来探究路端电压与外电阻（电流）的关系，得出路端电压与外电阻（电流）的关系，再从理论上进行分析。然后演示电动势分别为3V和9V（旧）的电源向一个灯泡供电实验，引发学生学习的兴趣，让学习进行讨论，解释现象原因。通过这种方式能够让学生很容易就明白流过灯泡的实际电流不仅与电源的电动势有关，还与电路中的总电阻有关，从而顺理成章的得出闭合电路欧姆定律，完成课堂教学任务。

欧姆定律发现过程例4

罗姆人是一支来自印度西北部的游牧民族,“罗姆人”是他们对自己的称呼,他们还被称为茨冈人、波西米亚人、弗拉明戈人,而世人最熟悉的是“吉普赛人”(罗姆人视此称呼为蔑称)。自15世纪大规模迁入欧洲后,罗姆人分散在欧洲各地,一直与欧洲有着非常深的“宿怨”,被称为“活在欧洲境内却游离于社会之外”的人群。据史料记载,16世纪欧洲中部和东部处处充斥着对罗姆人的厌恶和歧视,当时的德国和瑞士已经从开始的怀疑发展到后来完全拒绝接受罗姆人。罗姆人平均教育水平极低,大多无固定职业,生活低下,经常被当做奴隶,甚至不得不靠、偷窃为生。第二次世界大战时,纳粹分子屠杀了超过一百万的罗姆人;受到迫害的犹太人获得了巨额战争赔款,而罗姆人则几乎没有获得任何赔款。

今年7月中旬,法国发生了多起警方与罗姆人之间的冲突,事件的导火索是警方在执行任务时击毙了一名故意撞翻路障并撞伤警官的22岁的罗姆人,紧接着在东南部的格勒诺布尔和圣艾尼昂等城市发生了多起由罗姆人组织策划的暴动,几十名罗姆人手持斧头围攻了警察局,焚烧了多辆汽车和多家商铺。

8月初,法国总统萨科齐召开紧急会议,以打击犯罪和维护社会秩序的名义,命令在三个月内取缔半数罗姆人的非法聚集地,撤销部分已取得法国国籍的罗姆人的国籍,“系统”清理并驱逐非法居留在法国、拥有犯罪记录的罗姆人。8月底,法国驱逐了近1000名罗姆人。大多数罗姆人被迫返回他们的老家罗马尼亚和保加利亚。法国政府对“自愿”离境的罗姆人将发放大人每人300欧元、小孩100欧元的资助,今年“自愿”离境的罗姆人数估计已达8300人。法国政府还对所有离境的罗姆人采取指纹鉴定措施,以防止他们再次进入法国。

欧盟拟采取法律行动

驱逐罗姆人绝非偶然。自从罗马尼亚和保加利亚于加入欧盟后,生活在这两个国家的罗姆人便开始大量流入法、德等富裕的欧盟成员国。早在2007年,意大利曾以打击犯罪为由,通过了对有犯罪记录的罗姆移民驱逐出境的紧急立法,有上千名罗姆人被驱逐出意大利。瑞典、丹麦、奥地利也实施过类似集体驱逐罗姆人的行动。2010年4月,德国内政部长梅齐埃与他的科索沃同行巴亚姆在柏林签署了一份“科索沃难民返乡”协议,商定将遣返塞尔维亚前科索沃省共1.4万名难民,其中包括1万名罗姆人。德国政府打算每年驱逐大约2500名罗姆人回科索沃。所以,法国的这次驱逐行动只不过是冰山一角。

法国的做法引起了国际社会的关注。欧洲媒体称法国的作法“令人回忆起盖世太保”,让欧洲“倒退了50年”。《纽约时报》也认为,法国正在背叛法律面前“人人平等”的原则。

8月24日,欧洲委员会的独立人权机构――反种族主义和不宽容委员会(ECRI)呼吁法国政府要注意国内民众出现的种族歧视和排外情绪,并对罗姆人在法国的境遇表示深切关注,希望法国政府能尊重欧盟人员的自由往来和自由定居的权利。9月8日召开的欧洲议会通过了一项特别决议,指责萨科齐的“反罗姆人运动”的做法是种族主义的表现,要求法国政府停止驱逐行动。否则会使作为欧洲政治核心领导国的身份蒙羞。9月14日,欧盟委员会负责司法事务的委员雷丁称:“公民仅因属于某个特定少数民族而被驱逐出欧盟的成员国,这种做法令我震惊。我想这是所有欧洲人在二战后都不愿再看到的。”舆论将法国驱逐罗姆人与流放犹太人相提并论。9月29日,欧盟委员会决定对法国驱逐罗姆人事件采取法律行动。法国将可能面临高额罚金的处罚,或者被到欧洲人权法院。还有一些人权机构,例如联合国消除种族歧视委员会(CERD)也认为法国的做法涉嫌种族歧视,违反国际法的义务,应当承担相应的国际责任。

虽然各界对法国的做法普遍采取了批评的态度,法国却一意孤行,态度十分强硬。萨科奇的幕僚。时任法国移民部长埃里克・贝松解释说:“驱逐行动的目的是打击非法移民和犯罪,没有针对某一个特定种族,也没有实施集体驱逐,他们中的大部分人是自愿遣返的。法国没有违反欧盟法律,包括公民的自由往来原则。”但是,一份被泄露的由法国内政部长签署的备忘录则指示各级部门官员要在三个月内系统拆除300个非法聚集地,罗姆人的宿营地为优先考虑的对象。虽然政府在极力澄清驱逐行动与罗姆人无关,但这份文件还是透露了法国的意图明显针对的是罗姆人。

法国对罗姆人的驱逐引发了两个方面的思考:法国是否能以打击本国非法移民为名违反欧盟公民的自由往来(Freedom of Movement)原则?驱逐行动是否构成针对罗姆人的种族歧视?

驱逐行动违反自由往来原则

欧盟公民的自由往来原则是欧盟的四大原则(货物、资本、服务、人员)之一,指的是欧盟公民可以到任何成员国暂时或永久地居住、工作、学习、生活或退休的权利。这使得欧盟内部行政职能和各成员国人员身份的承认程序大大简化,意在使欧盟公民自由进入其他成员国而不受任何限制或歧视。欧盟成员国于1958年签订的《罗马条约》第四十五条和欧洲议会与欧盟理事会第2004/38/EC指令中都规定了欧盟人员的自由往来原则。欧盟法律还规定:欧盟国家公民有权持有合法的护照或身份证件进入任何其他欧盟成员国而无需签证,并最长可合法居留3个月。随着2005年欧洲议会批准罗马尼亚和保加利亚于2007年1月1日正式加入欧盟,这两个国家已成为欧盟家族中的一员,那里的居民当然享有欧盟法律所规定的一切权利,其中包括公民的自由往来。

法国驱逐的正是从已成为欧盟成员国的罗马尼亚和保加利亚迁入法国的罗姆人,按照欧盟公民的自由往来原则,这些罗姆人作为欧盟的公民,可以到任何其他成员国合法地定居、工作、生活。问题在于,欧盟法规定了合法居留的最长期限为3个月,也就是说,3个月以后的居留政策由各成员国自行决定。根据法国移民法的规定,如果欧盟公民在法国居留满3个月以后,他们要想合法长期居留法国。必须申请办理欧盟公民居留证。申请过程需要提交有关就业、住宿、身份证明和其它社会保险费用等情况的证明。也就是说,对于想要长期定居法国的罗姆人来说,如果超过3个月未办理欧盟公民居留证,在法律上可被认定为非法移民,法国政府根据本国的法律进行驱逐是合法的。

虽然驱逐罗姆人在法国的法律框架下是合法的,法国根据本国法律自行决定本国事务,是行使的表现,本无可厚非;但与此同时,法国又是欧盟成员国之一,欧盟体制的强化使得本国受到一定的限制,欧盟法律保护公

民的自由往来权利,法国不应当违反欧盟的法律原则。而且罗姆人本来就是文明社会法律制度的受害者,不管是欧盟各机构,还是联合国都已经意识到应当给予罗姆人更多的人权保障,法国作为欧盟大国更应当首先承担起责任。事实上,公民的自由往来权利与人们的生活、工作息息相关,已经成为人权中最重要的一部分,同样需要国内法加以保障。随着欧盟一体化的进程逐渐扩大,整个欧洲将会迎来无国界的时代,鉴于罗姆人分布的广泛性、流动性,法国单方面驱逐罗姆人并不能根本解决问题。

在欧洲理事会的支持下,欧盟成员国于1950年缔结的《欧洲人权公约》(以下简称《公约》)是为保障欧洲人权与基本自由的国际条约。欧洲人权法院是根据《公约》第19条的规定成立运作的常设机构。《公约》第13条规定,当公约中规定的权利受到侵害时,若无法获得国内法院之有效救济,公民可以就此对该国提起独立的诉讼。这就意味着,当公民感觉权利受到缔约国的侵害时,皆可向人权法院提讼。在《公约》第十一号议定书正式施行以后,废除了个人向欧洲人权法院必须先向欧洲人权委员会申请的规定,允许个人可以直接向该法院提出诉讼。且所有的缔约国皆同意该法院对个人提起的诉讼具有管辖权。

《公约》第4号议定书第4条明确规定,禁止集体驱逐外国人。根据法院相关的判例解释,集体驱逐是指在未经合理、客观审查的基础上,针对某一群体的外国人采取的使之离开本国领土的方式或措施。法院对“集体”一词采取更为严格的标准,即政府对同一群体的每一个外国人所做出的类似驱逐决定并不能构成集体驱逐。这意味着,对同一群体的外国人进行的集体驱逐不仅要在总体上达到一定数量。也要在每一次驱逐的范围上达到一定规模。

2002年在欧洲人权法院审理的著名判例Conka v. Belgium案中,原告Conka是从捷克斯洛伐克逃到比利时的罗姆难民,当比利时法院对行为人的避难申请还尚未决定时,警方却提前把他送往布鲁塞尔机场附近的一个拘留中心,然后他被告知驱逐。这一次和他有相同遭遇的还有另外70名罗姆难民。第二年,比利时政府又以相同的手段驱逐了800多名罗姆难民。Conka通过欧洲罗姆人权中心(ERRC)的帮助,向欧洲人权法院比利时政府的驱逐违反了公约第4号议定书第4条的规定。结果法院认为比利时政府构成对罗姆难民的集体驱逐,最终每一名罗姆难民获得了1万欧元的损害赔偿。法国这次的驱逐行动在数量和规模上远远超过当年比利时集体驱逐的标准。由此可以推断,案件一旦被到欧洲人权法院,法国政府很可能面临败诉的风险。

应给予更多人权保障

法国驱逐罗姆人事件发生后,部分法国民众却对此表示理解和支持。一项数据表明,超过半数的民众表示赞成,认为政府的决策有助于解决社会治安问题。民众的这种情绪也影响到政府对外国人的移民政策。这是一个很危险的讯号:法国上至政府,下至百姓已经对罗姆人流露出敌视的民族主义情绪。一些管理移民事务的法国官员对于申请移民的“有色人种”采用更严格的审查方式,他们甚至通过举止和穿着等主观标准来拒绝申请者的申请。罗姆人的穿着、举止比较特殊,能一眼准确识别出哪一个是罗姆人。

欧姆定律发现过程例5

在电学的定律当中，欧姆定律是非常关键的一项，它贯穿于整个电学的始终。深入、系统和全面地理解欧姆定律是有效解决牵涉电学问题的基础和前提条件，针对欧姆定律的教学，教师需要做好如下的两个方面：

一、引导学生注重三个物理量之间的关系

“导体当中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比”，这就是欧姆定律。在此，教师应当引导学生注重三个物理量之间的关系。（1）欧姆定律强调电压与电阻决定了导体当中的电流，而不是由电源提供的电压，这跟电阻和电流是毫无关系的，电阻属于导体自身的性质，这跟电压和电流也是毫无关系的，因此是电压与电阻一起决定了电流。（2）注重计算关系。在公式：I= 当中，只要确定了任意的两个物理量，就可以对另外的一个物理量进行计算，这就需要引导学生熟练地掌握公式的变化。（3）注重这三个物理量一定要根据同一段的导体，比如，将R1与R2进行串联，接在30 V的电源上面，R1是10欧姆，经过R1的电流是0.2安，问R2的电阻与R2两端的电压是多少。教师在指导学生练习或者是讲解的时候，需要将电路图画出来，注明相应的物理量，突出需要注意的问题，以实现理想的教学效果。

二、拓展和应用欧姆定律

教师在讲解欧姆定律的时候，需要引导学生注重知识的应用和拓展。通过并、串联电路的电压和电流规律，对电阻规律进行推导，可以概括并联电路的规律是：（1）电流I=I1+I2；（2）电压U=U1=U2；（3）电阻 。可以概括串联电路的规律是：（1）电流I=I1=I2；（2）电压U=U1+U2；（3）电阻R=R1+R2，再应用电阻规律对一些实际问题进行解决。比如，教师在教学的过程中，可以提问学生下面的一些问题：为什么调节台灯的亮度按钮，灯泡能够变亮或者是变暗？为什么手电筒当中的电池使用时间长了之后，灯泡会变暗？这两个问题的原理是一样的吗？这样，学生就能够积极主动地探讨，纷纷发表自己的看法，课堂氛围顿时活跃起来。学生通过应用欧姆定律，对实际生活当中一些不好理解的问题进行了解释，从而调动了学生的学习兴趣。

总之，在初中物理教学当中，欧姆定律是非常重要的。教师一定要引起高度的重视，实施有效的教学策略，教授学生关于欧姆定律的知识。

欧姆定律发现过程例6

良好的开端是成功的一半,引入作为一堂课的开始,是课堂教学环节中必不可少且至关重要的部分.这一环节设计的优劣直接影响到一节课的深入程度、学生进入学习的状态、学生对本节课授课知识的兴趣多少等.对于初中学生,注意力本就不容易集中,那么一个好的引入就是引起学生的学习兴趣和带领学生积极思考并真正进入课堂的关键.欧姆定律的教学一直以来都是一个难点,若仅仅是公式,学生在刚学的时候很容易记住,但是对于欧姆定律的来源以及探究的过程总是模糊的,就算教师在课堂上有过演示实验,在部分学生看来都只是因为教材是这样安排的.但其实不然,这个探究实验正是欧姆定律得出的关键.可是学生理解不到位,可能是教学哪一步不够确切.比如其中一个设计点就是引入这个探究实验,在引入时创设情境,让学生能够回到当时欧姆在探究时的过程以及条件中,结合当时的条件可能做到的以及达到的情况,这样的引入或许会让学生感同身受,从而产生更加强烈的探究欲望,达到较好的教学效果.

1、 初中物理课堂引入

课堂引入是教学过程中最重要的环节之一,教学引入恰当,可以起到事半功倍的效果;作为课堂教学的第一步,是紧扣学生心弦,激发学生兴趣最关键的一步.一方面,课堂引入具有先行组织者的作用,美国着名心理学家奥苏贝尔从学习心理学的角度分析,“当人们在接触一个完全不熟悉的知识领域时,从已知的包摄性较广的整体知识中掌握分化的部分,比从已知的分化部分中掌握整体知识难度要低些.”比如在讲解“静摩擦力”这一节课时,由于前面学生已经掌握了摩擦力的相关知识,就可以将摩擦力作为先行组织者,将其作为上位概念,再将静摩擦力直接提出,并联系其与摩擦力之间的关系,学生很容易就理解了静摩擦力的概念.另一方面,课堂引入容易吸引学生的兴趣,集中学生的注意力,初中学生的注意力本就不容易集中,在刚上课的几分钟,学生可能还处在下课所经历事情的愉悦之中,这个时候就需要教师找到一种吸引他们注意力的方法.注意力是保证学生上课的首要条件,而兴趣又是影响学生注意力的关键,爱因斯坦也曾经说过,“兴趣是最好的老师,它可以激发人的创造性、好奇心、求知欲.”所以,教师在教学引入环节中能否调动学生的学习兴趣更为关键.

在初中物理课堂中教师常用的几种引入方法:

(1)实验引入法,物理作为一门实验科学,实验在教学中起着举足轻重的作用,在引入时采用实验的方式是中学物理教师常用的,运用一些有趣的小实验,可以快速把学生吸引到课堂中来,教师既可以采用演示实验的方法,也可以让学生参与实验过程.

(2)直观导入法,直观导入可以是视频、图片、实物等,某些物理现象不一定是发生在学生周围,那就可以通过图片或录像的方式为学生展现物理现象或物理情境,这样就显得更加直观,易激发学生的求知欲.

(3)讨论引入法,一般就是选取日常生活中的某一事例,对学生进行提问或者大家一起来辩论,在这个过程中不仅导入了本堂课所要学习的知识材料,同时也让学生积极地参与了这个过程,关键是借助生活中鲜明的例子学生更容易理解,更容易将注意力集中到课堂教学中来.

(4)问题激疑法,设置疑问是教师的一种有目的、有方向的思维导向.古人云:“不愤不启,不悱不发”,教师在教学过程中要善于提出问题,有意激疑启思,活跃思维,引导学生思考,在解决问题的过程中锻炼学生各方面的能力,激发学生的求知欲,促进学生积极地学习.

(5)复习引入法,这是最便捷的引入方法,往往是在与新课联系较为密切的时候使用,起着承上启下的作用,不仅有利于学生对前面知识的巩固,更能为新知识的学习做好铺垫.例如在做液体压强的复习题时,引出浮力的知识,浮力其实就是物体在液体中受到上下的压力差而产生的,学生联系前面知识能够快速地理解浮力产生的原因而不会感觉到陌生.

(6)故事引入法,一般的故事引入都是直接引用物理学家们的故事,用榜样的力量去感染学生,唤起他们的探索热情,通过了解前辈们的物理思想、实验方法和探索精神,能够激发学生的兴趣,提高课堂教学的效果,提升学生素养[2].比如在讲解牛顿第一定律时,先给学生介绍牛顿这个人的一生,学生会由于对牛顿这个人的崇拜而愿意对其所提出的相关知识进行了解.

(7)游戏引入法,在正式上课前让学生动手做一些简单的小游戏,从而引入新课,利用游戏结果激发学生的学习兴趣.比如在讲解摩擦力这一内容的时候,可以让学生进行拔河比赛,绳子是经过教师处理过的,所以一定会产生输赢,学生心有不甘,因此就可能产生对答案的探索欲望,激发他们的学习兴趣.

2 、欧姆定律教学引入文献分析

欧姆定律是整个初中电学的重难点之一,教师在设计的时候往往需要考虑接收者的认知情况以及他们的阶段性特点等等,首当其冲考虑的便是引入部分.以下是大部分教师在欧姆定律教学设计中常用的几种引入方式.

(1)复习引入

学生在接触欧姆定律之前已经掌握了电流、电压、电阻3个物理概念,有的教师则是充分的利用学生已经有的旧知识,引导学生探讨电流、电压、电阻之间存在的关系,自然而然的导入本节课的课题.

(2)实际问题引入

在物理教学中,教师不只是让学生掌握教材知识,更重要的是引导他们运用物理知识来解决实际问题,学生只有把书本中的知识运用到生活中,才能适应社会发展的需要.有的教师会由生活当中电流受电压、电阻变化的电路来进行提问(比如收音机的音量大小是由什么来进行控制的),然后引发学生进行思考.

(3)创设情境,导入新课

初中的学生最希望得到教师的认可,对于教师提出的问题一定会争先抢答,有的教师就会抓住学生的这一特点,设置与本节课相关的问题让学生来抢答.设置如下两个问题:实验中当电压一定的时候,电流随电阻的变化情况;当电阻一定的时候,电流随电压的变化情况.根据学生的回答情况,教师进一步提出,电流、电压、电阻之间是否存在某一数值关系,教师逐步引导学生进行猜想,进而探究三者的关系得出欧姆定律.

(4)通过实验引入主题

实验的创设是根据电流在电路中会受到哪些因素的影响而发生变化,有的教师会根据学生已经掌握的知识事先设计电路图,然后改变其中的电阻看电路中电流的变化情况,实验现象与学生前面所了解的不一致,通过继续进行实验对比解释才知道电流在电路中同时还会受到电压的影响,接下来就顺理成章地引入对电流与电压、电流与电阻关系的判断.

(5)由物理学史引入

新课标中三维目标中的情感态度与价值观明确规定,要求学生掌握物理学史,学习前人的科学态度与精神.有的教师会通过介绍欧姆这个人,让学生对其有一定的了解,再提出欧姆的杰出贡献---欧姆定律.

3、 总结

通过对欧姆定律教学设计的相关文献进行分析发现,在大部分文献中采用的都是惯用的物理引入法,而其中占比最大的就是实验引入法,由于在前面学生已经学习过电流、电阻、电压等,教师在这里就可以鼓励学生进行三者之间关系的探究实验.电压和电阻的影响因素,前面的定义已经说得比较清楚了,因此,现在最为疑惑的就是电流的影响因素,然后运用控制变量法分别探究电流与电压以及电流与电阻之间的关系,从而得出欧姆定律的表达式.这种方式学生比较容易接受,同时也会感兴趣.通过这个过程学生不仅能够学到物理知识,还能在这个过程中经历实验探究的步骤,从而加强实验探究的意识,与初中物理课程所倡导的培养学生的科学探究能力是符合的,因此,实验探究法引入欧姆定律总是作为欧姆定律教学引入的首选.

初中物理课程标准中明确指出要注重对学生情感态度与价值观的培养,但是情感态度与价值观的培养不是通过一节课就能够体现出来的,需要教师不断地进行潜移默化的影响,而在物理学里面最好的方式在笔者看来就是物理学史的渗入.物理学史具有问题情境性、目标指向性、运用灵活性等特点,物理学家们的物理思想、实验方法和探索精神等不仅能激发学生的学习兴趣、启发学生,还能够提高课堂的教学效果并且提升学生的素养[1].但是通过对文献的分析笔者发现在已有的教学设计当中,很多教师就是对欧姆的一生进行简要的介绍之后就直接提出本堂课我们要做的就是对欧姆的实验进行验证,学生或许会深刻地记住欧姆这个人,这样的引入也对学生的情感态度与价值观有所渗透,但是,学生的主动性就没有那么的明显,笔者曾经也用过这样的方式进行引入,得到的结果没有显着的不同,因此,笔者又设计了另外一种方式的物理学史引入.

由于学生前面已经学习了电流的知识,教师可以提问学生:(1)电流产生的原因是什么?(2)前面已经学习了电流,对于电流是否存在和其大小我们可以用什么来进行测量?电压是形成电流的原因,初二上学期就已经学过热量之间的传递,有温度差的两个热源之间是可以直接进行热量的传递,欧姆认为电流也应该具有和热传递相似的性质,既然热是受到温度差的驱动,那电流也应该受到某种驱动力而且应该是正比的关系,现在我们知道这个驱动力其实就是电压;对于电流的测量学生知道用电流表,接下来教师就可以对欧姆定律的发现历程进行介绍.当电流被发现后的很长一段时间电流表才出现,在电流表出现之前,能够检测电流的是一种叫检流计(原理就是电流的磁效应)的仪器,现在又一个问题了,只有检流计也没有办法去得知电流的大小.欧姆这个人最明显的特征就是善于思考,“既然检流计可以测量电流是否存在,在此基础上继续研究是否可以得到电流大小.”前人已经发明了静电计可用来测静电力(这是我们后面即将学到的)——库仑定律(静电力与距离的平方成反比),他就根据检流计的原理以及测静电力的扭秤相结合,制成了电流扭力秤,结构很简单,就是一个小磁针和一根直导线,当直导线通上电流之后,电流产生的磁场就会影响小磁针转过一定的夹角,并且发现扭转角度与电流强度成正比,通过角度还可以得出电流的大小.那么如果现在学生就有这样一个电流扭力秤,除了用它可以得出电流的大小,那还可以对其充分利用,进行实验的改造,在我们已有知识的基础上.有的学生肯定会想到电阻的大小与金属材料的关系,改变金属材料看所得电流的变化,这样又解决了电流与电阻之间的关系[3].这是在解决问题的过程中发现了电流、电压、电阻之间的关系,爱因斯坦曾经说过“提出一个问题往往比解决一个问题更加重要,提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看待问题,却需要创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步.”欧姆就是在不断发现问题的过程中得出了欧姆定律,这整个教学过程看上去没有物理知识,很多教师可能会觉得浪费时间再加上还有的是学生还没有学过的知识,其实不然,学生的接受能力远远比我们想象的要多,这样的介绍让学生明白欧姆定律其实就是一个电流的探究过程,其实是在这个过程中不断地创新思考,不断地提出新的问题,最后得出三者之间的关系I=UR.为了加强学生的理解,笔者建议这个引入过程可以将PPT、教师的描述、板书结合起来使用,效果可能会更好.

参考文献

欧姆定律发现过程例7

自制的多量程欧姆表是根据串联电路的欧姆定律制成。Arduino将电路中电压分配规律，转化为数字信号。通过数字的变化，反推出未知电阻的阻值。我们参照自制多量程欧姆表的电路图（如图1），来解析自制多量程欧姆表的原理。

5V为待测电阻Rx和已知电阻R1之间的总电压，V为电压表测得的阻值。因为串联电路的电流不变，所以根据公式可求得待测电阻的阻值为： 。

可见，要求得待测电阻的阻值，我们需要已知两个变量。一个是定值电阻，一个是A0端口电压。理论测量范围为0到无穷大。已知Arduino UNO可提供5V的电压，选择1KΩ定值电阻作为电路的已知电阻。Arduino UNO可以将电路中的0～5V电压转换成数字信号0～1023，且两者呈线性关系。例如，输入模拟信号管脚的电压为0V，转换之后的数字为0；模拟信号管脚电压为5V，转换之后的电压为1023。利用Mixly图形化编程软件，可以实现两者转换以及结果显示。图2为实际电路示意图。红色导线一端接入Arduino UNO板5V管脚，另一端作为测量电阻的引脚；1KΩ电阻一端接地，另外一端连接黑色导线作为测量电阻的引脚，同时连接蓝色导线接入A0管脚。

之前我们已经了解到A0端口的测量值和A0和GND之间电压V之间的换算关系为 ，将其代入到计算公式当中，可得A0数值和Rx的计算关系为： 。

改装：绘制欧姆表的表盘

上述的欧姆表只是一个最初的模型，测量的电阻值只能在电脑上显示。这样的欧姆表只是对其原理的一个展现，还不能成为一个独立的作品。为了使自制的欧姆表更贴近真实的欧姆表，我们可以对其做进一步改进，在图2连线的基础上，加入舵机。利用舵机角度的变化表示阻值的大小，制成指针式欧姆表。要解决的首要问题是，将测量到的电阻值转换成为舵机的角度。选择欧姆表的量程为0～10KΩ。已有舵机的旋转范围是0～180度，为了简化计算过程，我们设置舵机转动10度代表1KΩ，转动5度代表最小刻度0.5KΩ。现设置欧姆表量程为0～10KΩ，因此舵机转动的最大角度为100度。

使用直尺、半圆与圆规，在纸盒的表面画出欧姆表的刻度盘，用舵机在刻度盘上比对位置，使得舵机的转动轴和刻度盘的中心重合，以此来确定舵机的安装位置，并用笔标记。再按照舵机的尺寸，挖空纸盒表面，将舵机安装上去。舵机的三根引脚分别接Arduino UNO电源管脚、接地端与A1管脚。这样，一个独立欧姆表的连线和组装工作已经完成。图3为欧姆表刻度盘，图4为指针式欧姆表实际电路示意图。

玩转：学习小数变量的使用

程序的编写大致分为三个部分：第一个部分是对变量的定义，第二个部分是各个小程序的编写，第三个部分是用程序语句连接各个小程序，最终实现欧姆表的功能。

第一部分的程序是定义变量。变量分为整数、小数、布尔、字符和字符串。如果要给数字赋予一个变量，需要定义变量为整数变量或者小数变量。我们在这一制作过程中，需要进行比较精确的计算，计算的过程与结果必须以小数的形式呈现。因此，我们选择各个变量为小数变量。定义analog变量为小数变量，初始值为0。模拟端口A0的数值会赋予这个变量。同理，经过欧姆定律公式计算，得到的待测电阻数值用r来表示；r扩大10倍得到的数值赋予a，a与舵机旋转的角度有关系。图5为第一部分程序。

第二部分是各个小程序的编写。首先根据欧姆定律，编写待测电阻的计算程序。将模拟端口的A0数值赋予analog变量，再代入计算公式中。这里的计算公式与上述欧姆定律的计算公式一致。不同的是，总电压V原先是5V，现在是与5V对应的1023，而电压V1用变量analog表示。

名为“电阻”的程序被执行后，会得到待测电阻的精确数值。如果用舵机表示电阻值，电阻值的数值过小，需要进行放大。如待测电阻经过测量为5KΩ，如果舵机相应地转动5度，指针转动不明显。但将电阻值放大十倍为50，舵机转动50度，舵机转动明显，这样欧姆表的指示将更加精确。

所以，需要执行“舵机显示电阻”程序，程序内容为待测电阻数值扩大十倍。选择A1端口为舵机的信号输入端口，之后a与舵机转动的角度进行映射，建立对应关系。0～10KΩ放大十倍为0～100，放大的数值和舵机转动角度一一对应。图6为第二部分程序。

第三部分程序是要连接第二部分的程序（如图7）。

欧姆定律发现过程例8

在物理复习的整个知识体系中，电学知识板块儿尤为重要。一是：它占整个三式合一理化试题物理部分的40%左右，即70分中的近30分属于物理电学试题。二是：电学知识在生产实践中的重要作用已凸显出来。而要学生全面掌握、领会初中阶段电学知识，对于相当一部分初中生来说具有较大的难度。从教以来我听过一些初中电学复习课：有的先把所要用到的电学公式板书在黑板上，再讲典型例题，接着练习；有的则通过学生作题中所反馈的问题对知识进行补充强调，再练习；有的直接强调万变不离其宗，让学生多看教材，然后讲例题等。复习中讲例题没错，但选择的例题过多，又无代表性，既延长了复习时间，又不能使学生的知识得到升华。久而久之，学生疲劳，老师厌烦。要使复习课在短时间内生动、奏效，应选择恰当的例题，在讲例题的基础上，对知识进行归纳和升华。

复习课，一要体现“从生活走向物理，从物理走向社会”，教学方式多样化等新课程理念；二要体现“知识与技能、过程与方法以及情感态度和价值观”三维目标的培养；三要优化学生的认知结构，让学生在教师的引导、帮助下，把学到的知识归纳起来，从而便于提练和记忆。所以对电学的复习要从学生喜闻乐见的小电器起步，从典型例题入手进行归纳总结。

例1：如图-1是一个玩具汽车上的控制电路。小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为1Ω，保护电阻R为4Ω。当闭合S后，两电压表的示数分别为6V和2V，则电路中的电流为?摇 ?摇?摇?摇A，电动机的功率为?摇?摇 ?摇?摇W。（这是陕西师范大学出版社出版，经陕西省中小学教材审定委员会2008年审定通过的《物理课堂练习册》中的一道题）

学生通常按下列方法计算电路中的电流：

R中的电流：I=U/R=2V/4Ω=0.5A，

电动机中的电流：I=U/R=4V/1Ω=4A，

由此得第一空电路中的电流就有两个值0.5A和4A。

于是第二空的对应值为：P=UI=4V×0.5A=2W与P=UI=4V×4A=16W。这就存在两个问题：

1.根据欧姆定律计算出两个串联元件中的电流不相等，与串联电路中电流的特点相矛盾。

2.由串联分压原理得：U:U=R∶R=1∶4，得：

①当U=2V时，U=8V，得到U+U=2V+8V=10V≠U源；

②当UM′=4V时，U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U，这与串联电路中的电压关系相矛盾。

对此，应找出题中所涉及的知识点，分析这些知识点间的联系，那上面的矛盾就迎刃而解了。

首先，应对欧姆定律有深入的理解。

例2：如图2所示电路（R≠R≠R）。引导学生分析如下：

1.对电路状态的分析。

（1）当S、S、S都闭合时，R与R并联，并联后作为一个整体再与R串联。A测R中的电流，V测R或R两端电压。

（2）当S、S闭合S断开时，则由图-2演变为图-2（a）到（b）。

R与R串联，R处于断开状态，A测整个电路中的电流。

（3）当S、S闭合S断开时，则由图2演变为图-2（c）到（d）。

R与R串联，R处于断开状态，V测R两端电压。

2.欧姆定律中涉及I、U、R三个量间的关系。

（1）欧姆定律中的I、U、R三个量是针对同一个用电器或者同一部分电路而言的，即必须满足“同一性”。

当图-2中的S、S、S都闭合时，A测R中的电流为I，V测R两端电压为U。此时能否用U与I的比值来计算R或R阻值呢？（即R=U/I）。

如果R=R时，由于R与R并联，所以R两端电压U等于R两端电压U，即U=U=U。根据R=U/I得R=U/I，R=U/I。这样计算出的R2的值虽然是正确的，但属于不正确的方法得出了正确的结果，实属偶然巧合。

若R≠R时，那么R=U/I，若再按R=U/I来计算R的电阻值就没有上述的巧合了。因为电压相等是并联电路电压的特点，R、R中的电流是不相等的。上述中错误地认为R、R中电流相等。这里的电压是R两端电压，而电流是R中的电流，电压与电流是两个不同电阻（或用电器，或电路）的对应量，也就违背了“同一性”。

这就告诉我们，在应用欧姆定律解题时，一定要遵循“同一性”原则，切忌“张冠李戴”，电学中的所有公式都不能违背“同一性”原则。如：W=UIt、Q=IRt、P=UI等。

（2）欧姆定律中的I、U、R三个量必须是同一状态、同一时刻存在的三个物理量，即必须满足“同时性”。

在图-2中，当S、S闭合时，R中的电流大小与S、S闭合时R中的电流大小是否相等？

在图-2中，当S、S闭合S断开时，不难看出，R与R串联：I=I=I则I=U源/（R+R）；当S、S闭合S断开时，R与R串联：I=I=I，则I=U/（R+R）。因为R+R≠R+R所以U源/（R+R）≠U源/（R+R），即两次电流不相等。S、S闭合时，R中的电流大小与S、S闭合时R中的电流大小不相等，这是因为S、S闭合时与S、S闭合时电路状态不同，R是在不同的状态下工作，不是同一时间内电流的大小，电流不相等。

在利用公式计算的过程中，不能用第一状态下的量值与第二状态下的量值代入关系式计算。如：要计算R的电阻值，就不能用第一状态下R两端的电压值与第二状态下R中的电流的比值来计算R的电阻值。在计算电流、电压时，也不能这样处理。

因此在利用公式计算时，带值入式的物理量必须是同一状态下的物理量，必须满足“同时性”。

（3）欧姆定律中的I、U、R三个量的单位必须同一到国际单位制，即I―A、U―V、R―Ω。即应满足“统一性”。

除各物理量的主单位外，还应记住常用单位及其单位换算关系，将常用单位换算为国际单位制单位，在利用其它电学公式计算时也要统一单位。

如：电功的公式W=UIt中，各物理量的对应单位:U－V、I－A、t－S；这样W的单位才是J。电热的公式Q=IRt中：I―A、R―Ω、t―S；这样Q的单位才是J。电功率的公式P=UI中：U－V、I－A，这样P的单位才是W。

我们要确定欧姆定律的适用条件。

1.欧姆定律只对一段不含电源的导体成立，即只适用于纯电阻电路。因此，欧姆定律又称为一段不含源电路的欧姆定律。

例1中涉及到电磁转换的知识，电动机工作时实质上也是一个发电机。电动机工作时，其闭合线圈切割磁感线会产生感应电流，所产生的感应电流对流过电动机线圈中的电流有一定影响。

实际上图1相当于一个“RL”串联电路，总电压的有效值不等于各分电压有效值的代数和，即U≠U+U。但得到的电流有效值的关系I=U/Z与直流（或部分）电路的欧姆定律相似，各元件上的分电压与该元件的阻抗（Z）成正比。

虽然电动机工作时产生的阻抗目前初中阶段无法计算出来，但无论电动机工作时产生的阻抗为多少，电路中的电流都等于电阻R中的电流，即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。电动机两端的实加电压等于总电压（电源电压）减去电阻R两端的电压，即U=U-U=6V-2V=4V。则电动机的功率为：P=UI=4V×0.5A=2W。

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上述分析说明，电阻R所在的这部分电路与电动机所在的这部分电路有着本质的不同。从能量转化的角度看：电阻R所在的这部分电路是将电能全部转化为热能；而电动机所在的这部分电路电能只有少部分转化为热能，大部分转化为机械能。前者属于纯电阻电路，后者属于非纯电阻电路。

欧姆定律只适用于纯电阻电路，即用电器工作的时候电能全部转化为内能的电路。例如电熨斗、电暖气、电热毯、电饭锅、热得快等。而电动机、电风扇，等等，除了发热外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路，欧姆定律不再适用。由欧姆定律导出的公式也只适用于纯电阻电路（如：W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。）

2.欧姆定律适用于金属导体和通常状态下的电解质溶液；但是对于气态导体（如日光灯管中的汞蒸气）和其它一些导电元器件，欧姆定律不成立。欧姆定律对某一导体是否适用，关键是看该导体的电阻是否为常数。当导体的电阻是不随电压、电流变化的常数时，其电阻叫线性电阻或欧姆电阻，欧姆定律对它成立；当导体的电阻随电压、电流变化时，其电阻叫非线性电阻，如：电子管、晶体管、热敏电阻等，欧姆定律对它不成立。

3.欧姆定律只有在等温条件下，即导体温度保持恒定时才能成立。当导体温度变化时，欧姆定律对该导体不成立，因为电阻是温度的函数。

在讲解欧姆定律的应用时，常举白炽灯的例子，实际上白炽灯的钨丝在温度变化很大时电阻具有非线性，随着电流的增大，钨丝的温度升高很多，其电阻也随着变化。对非线性电阻，欧姆定律不成立，但是作为电阻定义的关系式R=U/I仍然成立，只不过对非线性电阻，R不再是常量。

综上所述，例1中第一空电路中的电流有两个值0.5A和4A，一个是在纯电阻电路（电阻R）中用欧姆定律算出的电流0.5A。另一个是用欧姆定律计算在非纯电阻电路（含电动机的电路）中的电流为4A，显然不对。

通过对例1的全面、透彻的分析，我们对电学知识得到了进一步升华：（1）判断电路的连接方式；（2）判断电表的作用；（3）利用欧姆定律解决实际问题时必须注意“三性”；（4）复习了电功率、焦耳定律等相关电学公式；（5）欧姆定律的适用范围。

学生能够领悟到，复习不是为了解题，而是要掌握知识的前后联系，优化知识结构；仔细观察，认真分析；发散思维，以点带面；举一反三，融会贯通。这样，从而体现出知识与技能、过程与方法，以及情感态度和价值观的培养。

参考文献：

［1］王较过.物理教学论.陕西师范大学出版社，2003.

［2］阎金铎，田世坤.初中物理教学通论.高等教育出版社，1989.

［3］梁绍荣等.普通物理学―电磁学高等教育出版社，1988.

欧姆定律发现过程例9

关键词：物理选修3-1；焦耳定律；欧姆定律；纯电阻电路

人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1课本对焦耳定律的引入过程如下：

电流通过白炽灯、电炉等电热元件做功时，电能全部转化为导体的内能，电流在这段电路中做的功W等于这段电路发出的热量Q，即

Q=W=UIt

由欧姆定律

U=IR

代入上式后可得热量Q的表达式

Q=I2Rt

即电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比，这个关系最初是焦耳用实验直接得到的，我们把它叫做焦耳定律。

这里用公式推导的方式得出了焦耳定律的公式和内容，笔者认为不太恰当，理由如下：

第一，焦耳定律是焦耳通过大量实验总结出来的规律，科学实验是自然规律最直接的反映，科学理论正确与否必须接受实验的检验，正如课本上所说焦耳定律是焦耳用实验直接得到的，焦耳定律本身就是一个实验规律，这是焦耳通过大量实验总结得到并经过无数次实验验证了的实验结论，我们不应该淡化科学实验在焦耳定律建立过程中所起的巨大作用，公式推导的方式掩盖了焦耳定律的真实面目。

第二，这里Q=W应用了能量转化与守恒定律来推导焦耳定律，而实际情况是焦耳本人是在得出焦耳定律后，又进行了长期的、大量的、精确的科学实验，在大量实验事实面前焦耳提出了能量转化和守恒定律.并且电流通过导体时所做的电功和导体发出的电热相等是焦耳得出能量转化与守恒定律的重要实验基础.由此看来，用能量转化和守恒定律来推导焦耳定律是不符合科学发展的实际历程的。

第三，上述推导过程用到了欧姆定律，欧姆定律的表达式应该为[I=UR]，不应该用U=IR，另外，欧姆定律是只能在纯电阻电路中才适用的规律，用欧姆定律来推导焦耳定律会使学生认为焦耳定律也只适用于纯电阻电路，对电动机等非纯电阻元件求电热不适用的错误认识.学生一旦建立这样的错误认识再来纠正是比较困难的.

基于以上考虑，笔者认为引入焦耳定律的过程可以做一些调整.建议设计“电流通过电学元件时产生的电热与谁有关？”的探究实验（或者介绍焦耳所做的实验）.通过探究实验得出Q=I2Rt，即焦耳定律.然后结合能量转化与守恒定律在纯电阻电路中电流做功全部转化为电热W=Q，即UIt=I2Rt，可以得到[I=UR]。由此可见欧姆定律是能量转化与守恒定律在纯电阻电路中的具体反映和内在要求.

这样设计的好处是还原了人们认识自然规律的实际历程，体现出了科学实验在科学理论建立过程中的巨大作用，使人们认识到焦耳定律是一条实验规律，物理学科是一门实验科学，能真实反映自然规律.通过探究实验的设计我们可以引导学生像科W家那样设计实验方案，探究、总结得出规律，使学生在实验中体会科学实验对自然科学的重要意义，也能使学生获得科学研究的方法.

欧姆定律发现过程例10

如图1，这是原欧姆表的仪表盘。表盘的量程为0～10KΩ。经过测试，发现0～1KΩ的电阻测量误差较大，需要进一步优化作品，增加0～1KΩ的精确度。一定要注意，这里的误差是指指针指示的误差，如果用串口监视器观察电阻值，就会发现串口显示的数值误差较小，一旦转换成舵机的变化角度，误差就很明显。

那么，如何解决这个问题呢？真实的指针式电压表或者电流表一般有两个量程，并且两个量程共用一个表盘。由此可以做出猜想，欧姆表的大小量程是否可以共用一个表盘呢？将0～1 KΩ放大到整个表盘上，是否能实现0～1KΩ小量程段的精确测量？

改装

首先对表盘进行改进，在同一个表盘标明两个量程。如图2，在原有的基础上，将1KΩ均匀分成10份。每一份表示0.1KΩ，最小刻度为0.05KΩ。这是欧姆表改进的第一步。

除了对表盘进行改进外，是否还需要改进原欧姆表的电路连接呢？上文已经提到，对0～1KΩ电阻测量时，串口监视器观测到的电阻值显示精确，但转换成为舵机显示的数值时误差较大，因此可以推断出，电阻的计算公式完全正确，但在电阻值对应舵机角度变化的程序编写上，需要进一步优化。因此，多量程欧姆表电路连接图与原有电路图相比，只增加红、绿LED灯。绿灯和红灯正极分别连接到2、3管脚，负极共地。红、绿LED灯因程序需要添加，下文会详述（如上页图3）。

玩转

重新编写程序，需要设置多量程欧姆表的量程为0～1KΩ与0～10 KΩ。当程序检测到电阻小于1KΩ时，r值放大100倍，与表盘100度对应；当检测到电阻大于1KΩ时，r值放大10倍，与表盘100度对应。这个程序仍会出现一个问题：观察者不知道舵机显示的阻值是大于1KΩ还是小于1KΩ。因此，有必要加入提示，我们为电路添加红绿灯，区分电阻大小。当检测到电阻大于等于1 KΩ时，红灯亮；当检测到电阻小于1KΩ时，绿灯亮。打开Mixly图形化编程，编写程序。

程序的编写大致分为三个部分：第一个部分是对变量的定义，第二个部分是各个小程序的编写，第三个部分是用程序语句连接各个小程序，实现多量程欧姆表的功能。

第一部分程序定义变量。定义analog变量为小数变量，初始值为0，模拟端口A0的数值会赋予这个变量。同理，经过欧姆定律公式计算，得到的待测电阻数值用r来表示：r扩大10倍得到的数值赋予a，a表示0～10KΩ电阻；r扩大100倍得到的数值赋予b，b表示0～1KΩ电阻（如图4）。

第二部分是各个小程序的编写。首先根据欧姆定律，编写待测电阻的计算程序。将模拟端口的A0数值赋予analog变量，再代入计算公式中。这里的计算公式与上述欧姆定律的计算公式一致。不同的是，总电压V原先是5V，现在是与5V对应的1023，而电压V1用变量analog表示。

名为“电阻”的程序被执行后，会得到待测电阻的精确数值r。程序如上页图5所示。

舵机显示0～1KΩ电阻测量值，首先将数值r放大100倍，之后与舵机旋转角度一一对应，同时绿灯亮，程序如上页图6所示。输出管脚2为高、3为低表示绿灯亮、红灯灭。

舵机显示0～10KΩ电阻测量值，首先将数值r放大10倍，之后与舵机旋转角度一一对应，同时红灯亮，程序如上页图7所示。输出管脚2为低、3为高表示绿灯灭、红灯亮。

第三部分程序，是用逻辑关系连接第二部分的程序。如果r小于1KΩ，执行“0～1KΩ程序”，如果r大于等于1KΩ，执行“0～10KΩ程序”。需要注意的是，要想使欧姆表能够及时复位，当不测量阻值，即analog变量等于0时，将指针旋转到10KΩ的位置。具体程序如上页图8所示。

最后，连接三部分程序，得到最终程序，如图9所示。