首頁(yè) > 精品范文 > 歐姆定律的推導(dǎo)過(guò)程
時(shí)間：2023-10-08 15:32:41
序論：寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇?dú)W姆定律的推導(dǎo)過(guò)程范文，愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。
《閉合電路歐姆定律》是高中物理電學(xué)部分中各種電路的基礎(chǔ)內(nèi)容，同時(shí)也是高中物理電路部分的重點(diǎn)內(nèi)容，深刻理解并掌握本節(jié)內(nèi)容對(duì)今后電路學(xué)習(xí)具有極大的幫助。在高中物理課堂教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展中，為了有效提高《閉合電路歐姆定律》教學(xué)設(shè)計(jì)的有效性，下面本文首先簡(jiǎn)單分析了《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上提出創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì)為方法的課堂教學(xué)實(shí)踐，以供參考。
高中物理《閉合電路歐姆定律》教學(xué)主要是圍繞定律的推導(dǎo)和定律的應(yīng)用這兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)的。教材在設(shè)計(jì)中意在從能量守恒的觀(guān)點(diǎn)推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律，從理論上推出路端電壓隨外電阻變化規(guī)律及斷路短路現(xiàn)象，將實(shí)驗(yàn)放在學(xué)生思考與討論之中。為了有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，我們特提出在《閉合電路歐姆定律》教學(xué)中創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì)。
1.《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)分析
《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面：一是，經(jīng)進(jìn)閉合電路歐姆定律的理論推導(dǎo)過(guò)程，體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的具體應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生推理能力；二是，了解路端電壓與電流的U-I圖像，培養(yǎng)學(xué)生利用圖像方法分析電學(xué)問(wèn)題的能力；三是，通過(guò)路端電壓與負(fù)載的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)探究物理規(guī)律的科學(xué)思路和方法；四是，利用閉合電路歐姆定律解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。高中物理《閉合電路歐姆定律》教學(xué)主要是圍繞定律的推導(dǎo)和定律的應(yīng)用這兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)的，其中涉及到了“電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”、“用電勢(shì)推導(dǎo)電壓關(guān)系”、“焦耳定律”以及“歐姆定律”等諸多內(nèi)容，這些內(nèi)容之間具有一定的聯(lián)系， 只要能夠?yàn)槠錁?gòu)建一個(gè)完善的體系，將這些知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，就能夠得出閉合電路的歐姆定律。以建構(gòu)主義教學(xué)思想為基礎(chǔ)，采用創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)于提高課堂教學(xué)有效性具有積極意義。
2.創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì)具體實(shí)踐
首先，通過(guò)問(wèn)題的提出激發(fā)學(xué)生的求知欲。例如：將一個(gè)小燈泡接在已充電的電容器兩極，另一個(gè)小燈泡在干電池兩端，會(huì)觀(guān)察到什么現(xiàn)象？并展示生活中的一些電源，演示手搖發(fā)電機(jī)使小燈泡發(fā)光和利用紐扣電池發(fā)聲的音樂(lè)卡片實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)行思考這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。通過(guò)觀(guān)察學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)手搖發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程，停止搖動(dòng)就沒(méi)有電能，燈泡就不會(huì)亮，而干電池、蓄電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，其化學(xué)能能夠?yàn)楦呻姵靥峁┏掷m(xù)供電的功能，因此小燈泡能夠持續(xù)發(fā)光。然后教師再在這個(gè)基礎(chǔ)上提出問(wèn)題：什么是電源的電動(dòng)勢(shì)？之后指出電源電動(dòng)勢(shì)的概念，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)電源的正負(fù)極，并畫(huà)出等效的電路圖，利用學(xué)生已知的知識(shí)，如電勢(shì)相當(dāng)于高度，電勢(shì)差則相當(dāng)于高度差，這樣學(xué)生就能夠很好的對(duì)電勢(shì)差以及電源電動(dòng)勢(shì)的內(nèi)電壓和外電壓等概念進(jìn)行理解了。
其次，在教學(xué)中可采用類(lèi)比、啟發(fā)、多媒體等多種方法進(jìn)行教學(xué)。教師在課堂教學(xué)匯總可借助于多媒體播放flash課件， 借助于升降機(jī)舉起的高度差或者兒童滑梯兩端的高度差，幫助學(xué)生更好的理解電源電動(dòng)勢(shì)。另外還可以從能量的角度引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行理解，例如小花去買(mǎi)衣服，共有100元，其中10元用于打車(chē)，90元用于買(mǎi)衣服，在這里，100元就相當(dāng)于電源的電動(dòng)勢(shì)，車(chē)費(fèi)相當(dāng)于內(nèi)電壓（必要的無(wú)用功），買(mǎi)衣服的費(fèi)用就相當(dāng)于外電壓（有用功），從而使學(xué)生掌握內(nèi)外電壓的本質(zhì)屬性。
最后，要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)是提出問(wèn)題的基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生觀(guān)察要細(xì)致人微，要善于從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，直觀(guān)、形象的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能激發(fā)學(xué)生思考?？梢宰寣W(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究路端電壓與外電阻（電流）的關(guān)系，得出路端電壓與外電阻（電流）的關(guān)系，再?gòu)睦碚撋线M(jìn)行分析。然后演示電動(dòng)勢(shì)分別為3V和9V（舊）的電源向一個(gè)燈泡供電實(shí)驗(yàn)，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)習(xí)進(jìn)行討論，解釋現(xiàn)象原因。通過(guò)這種方式能夠讓學(xué)生很容易就明白流過(guò)燈泡的實(shí)際電流不僅與電源的電動(dòng)勢(shì)有關(guān)，還與電路中的總電阻有關(guān)，從而順理成章的得出閉合電路歐姆定律，完成課堂教學(xué)任務(wù)。
3.總結(jié)語(yǔ)
一、寓培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度于學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作之中
歐姆定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，因此在教學(xué)“歐姆定律”一節(jié)時(shí)，教師必須在學(xué)生對(duì)“電流與電壓、電阻”之間關(guān)系進(jìn)行猜想假設(shè)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，精心組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo)學(xué)生：（1）根據(jù)電路圖準(zhǔn)確連接電路；（2）仔細(xì)檢查電路及電表、滑動(dòng)變阻器等連接是否準(zhǔn)確；（3）在確認(rèn)無(wú)誤時(shí)，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并認(rèn)真觀(guān)察、精確記錄數(shù)據(jù)；（4）明確滑動(dòng)變阻器在兩次實(shí)驗(yàn)中的作用：使定值電阻兩端電壓成整數(shù)倍變化和保持電阻兩端電壓不變；（5）分析實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)差異原因，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，直至準(zhǔn)確。對(duì)于在實(shí)驗(yàn)中怕麻煩、湊數(shù)據(jù)的學(xué)生及時(shí)用科學(xué)家尊重事實(shí)、刻苦鉆研及時(shí)教育他們，端正他們態(tài)度，幫助他們用實(shí)驗(yàn)得出準(zhǔn)確結(jié)果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生得到了歐姆定律實(shí)驗(yàn)所需要的數(shù)據(jù)，也培養(yǎng)了學(xué)生觀(guān)察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)事求是、客觀(guān)、細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，從而激發(fā)學(xué)生勤奮求真的熱情。
二、寓培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)方法于分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論之中
在得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后，就著手組織學(xué)生分析數(shù)據(jù)、歸納出結(jié)論。在引導(dǎo)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生回憶“探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素”的實(shí)驗(yàn)方法，并要學(xué)生用之中方法研究電流跟電壓、電阻兩個(gè)因素的關(guān)系，即（1）固定電阻不變時(shí)，研究電流跟電壓的關(guān)系；（2）固定電壓不變時(shí)，研究電流跟電阻的關(guān)系。最后將兩次結(jié)論綜合起來(lái)，應(yīng)用數(shù)學(xué)函數(shù)知識(shí)得出電流跟電壓、電阻的關(guān)系。接著，根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)組織討論，并分析歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論。（1）分析“研究電流跟電壓關(guān)系”表格：電流隨電壓增大而增大，且電壓增大幾倍電流也增大幾倍。得出結(jié)論1：當(dāng)電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比。（2）分析“電流與電阻關(guān)系”表格：電流隨電阻的增大而減小，且電阻增大幾倍，電流就減小到原來(lái)的幾分之一。得出結(jié)論2：當(dāng)電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比。歸納結(jié)論1、2，即得歐姆定律。在整個(gè)研究、分析、抽象，歸納過(guò)程中，使學(xué)生潛移默化地學(xué)會(huì)了：（1）研究問(wèn)題的方法――控制變量法；（2）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合――分析――抽象――歸納的處理方法，從而學(xué)到了由特殊、個(gè)別推到一般的邏輯推理方法。這些方法都是學(xué)生終生受益的科學(xué)研究方法。在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論――歐姆定律后，教師接著就組織學(xué)生用他們已學(xué)過(guò)的數(shù)學(xué)知識(shí)推導(dǎo)歐姆定律的計(jì)算公式：（1）把電流與電壓成正比表達(dá)成I∝U；（2）把電流與電阻成反比表達(dá)成I∝1/R，把（1）、（2）結(jié)合起來(lái)得出計(jì)算公式：I=U/R；通過(guò)公式推導(dǎo)使學(xué)生了解到不同學(xué)科之間的聯(lián)系，它不僅開(kāi)闊了學(xué)生的視野，也可使學(xué)生學(xué)到物理公式常用的科學(xué)的數(shù)學(xué)方法。
三、寓培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思想于理解、應(yīng)用定律之中
對(duì)于實(shí)驗(yàn)定律――歐姆定律，在理解其內(nèi)容時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生討論：能不能把定律敘述的導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比、與導(dǎo)體兩端電阻成反比改敘述成導(dǎo)體兩端電壓與導(dǎo)體電流成正比、導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體電流成反比？讓學(xué)生在討論中明白：敘述定律時(shí)只能按課本那樣敘述，否則是錯(cuò)誤的。這是因?yàn)槭挛飪?nèi)部矛盾的雙方有主有次，這里電壓、電阻是矛盾的主要方面，是事物變化的依據(jù)，對(duì)事物變化起決定作用的；而電流則是矛盾的次要方面，它是隨電壓、電阻變化而變化的，在事物變化中處于服從地位；這樣使敘述在討論中理解了定律，在理解定律過(guò)程中獲得了一次科學(xué)的認(rèn)識(shí)教育。
在講解定律公式的應(yīng)用時(shí)，如教師通過(guò)P111教材例1的講解，強(qiáng)調(diào)了定律的應(yīng)用是有條件的，即（1）同體性：只能適用于同一段電路中的電流、電壓以及電阻之間的關(guān)系的運(yùn)算；（2）同時(shí)性；（3）計(jì)算時(shí)數(shù)字代入單位必須是國(guó)際單位制中主單位。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到真理是有局限性的，是離不開(kāi)特定條件的。又如教師通過(guò)課本例2講解，強(qiáng)調(diào)了定律的應(yīng)用性，即通過(guò)歐姆定律可以求出導(dǎo)體的電阻值，也就是可用伏安法測(cè)未知電阻，使學(xué)生體會(huì)到：理論的實(shí)踐性以及理論與實(shí)踐的一致性。此外取平均值可以減小實(shí)驗(yàn)誤差；表格可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論1等。
四、寓培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神于介紹科學(xué)家的事例之中
結(jié)合課本中“信息庫(kù)”介紹，使學(xué)生了解德國(guó)的物理學(xué)家歐姆發(fā)現(xiàn)了電路中遵循的基本“交通規(guī)則”，但他幼年家貧，曾中途輟學(xué)，后全憑自己努力，完成學(xué)業(yè)。他為了得到歐姆定律，花費(fèi)了十年心血。當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件非常差，他自制了測(cè)電流的電流扭秤，花五年時(shí)間才找到電壓穩(wěn)定的電源。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期細(xì)致的研究，終于取得了成果。在教學(xué)中把歐姆的對(duì)學(xué)習(xí)勤奮刻苦，對(duì)科學(xué)知識(shí)的執(zhí)著追求，在科學(xué)研究道路上勇于探索、百折不撓的獻(xiàn)身精神及對(duì)人類(lèi)社會(huì)的貢獻(xiàn)，展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生從中接受了熱愛(ài)科學(xué)、追求真理的科學(xué)接受教育。
教育者在實(shí)施科學(xué)素養(yǎng)教育時(shí)不是生硬的說(shuō)教，應(yīng)有機(jī)結(jié)合教材適時(shí)適量地滲透；科學(xué)素養(yǎng)教育是素質(zhì)教育的核心，在實(shí)施時(shí)教師還應(yīng)當(dāng)有意識(shí)、有目的地進(jìn)行，同時(shí)聯(lián)系教材中其他素質(zhì)教育因素如能力、智力、科學(xué)美等全方位地開(kāi)展，并做到主、次得當(dāng)，這就需要安排好教學(xué)過(guò)程和節(jié)奏，從而使素質(zhì)教育得到全面培養(yǎng)。
【參考文獻(xiàn)】
知識(shí)目標(biāo)
1．鞏固串聯(lián)電路的電流和電壓特點(diǎn).
2．理解串聯(lián)電路的等效電阻和計(jì)算公式.
3．會(huì)用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算.
能力目標(biāo)
1．培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力和研究問(wèn)題的方法.
2．培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力.
情感目標(biāo)
激發(fā)學(xué)生興趣及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，加強(qiáng)思想品德教育.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)從解決兩只5Ω的定值電阻如何得到一個(gè)10Ω的電阻入手引入課題，從實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論.串聯(lián)電路總電阻的計(jì)算公式是本節(jié)的重點(diǎn)，用等效的觀(guān)點(diǎn)分析串聯(lián)電路是本書(shū)的難點(diǎn)，協(xié)調(diào)好實(shí)驗(yàn)法和理論推導(dǎo)法的關(guān)系是本書(shū)教學(xué)的關(guān)鍵．
教法建議
本節(jié)擬采用猜想、實(shí)驗(yàn)和理論證明相結(jié)合的方式進(jìn)行學(xué)習(xí).
實(shí)驗(yàn)法和理論推導(dǎo)法并舉，不僅可以使學(xué)生對(duì)串聯(lián)電路的總電阻的認(rèn)識(shí)更充分一些，而且能使學(xué)生對(duì)歐姆定律和伏安法測(cè)電阻的理解深刻一些．
由于實(shí)驗(yàn)法放在理論推導(dǎo)法之前，因此該實(shí)驗(yàn)就屬于探索性實(shí)驗(yàn)，是伏安法測(cè)電阻的繼續(xù)．對(duì)于理論推導(dǎo)法，應(yīng)先明確兩點(diǎn)：一是串聯(lián)電路電流和電壓的特點(diǎn)．二是對(duì)歐姆定律的應(yīng)用范圍要從一個(gè)導(dǎo)體擴(kuò)展到幾個(gè)導(dǎo)體（或某段電路）計(jì)算串聯(lián)電路的電流、電壓和電阻時(shí)，常出現(xiàn)一個(gè)“總”字，對(duì)“總”字不能單純理解總和，而是“總代替”，即“等效”性，用等效觀(guān)點(diǎn)處理問(wèn)題常使電路變成簡(jiǎn)單電路．
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
1．引入課題
復(fù)習(xí)鞏固，要求學(xué)生思考，計(jì)算回答
如圖所示，已知，電流表的示數(shù)為1A，那么
電流表的示數(shù)是多少？
電壓表的示數(shù)是多少？
電壓表的示數(shù)是多少？
電壓表V的示數(shù)是多少？
通過(guò)這道題目，使學(xué)生回憶并答出串聯(lián)電路中電流、電壓的關(guān)系
（1）串聯(lián)電路中各處的電流相等．
（2）串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓之和．
在實(shí)際電路中通常有幾個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體組成電路，幾個(gè)導(dǎo)體串聯(lián)以后總電阻是多少？與分電阻有什么關(guān)系？例如在修理某電子儀器時(shí)，需要一個(gè)10的電阻，但不巧手邊沒(méi)有這種規(guī)格的電阻，而只有一些5的電阻，那么可不可以把幾個(gè)5的電阻合起來(lái)代替10的電阻呢？
電阻的串聯(lián)知識(shí)可以幫助我們解決這個(gè)問(wèn)題．
2．串聯(lián)電阻實(shí)驗(yàn)
讓學(xué)生確認(rèn)待測(cè)串聯(lián)的三個(gè)電阻的阻值，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證．指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)．按圖所示，連接電路，首先將電阻串聯(lián)入電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表的讀數(shù)為一整數(shù)（如3V），電流表的讀數(shù)為0．6A，根據(jù)伏安法測(cè)出.
然后分別用代替，分別測(cè)出．
將與串聯(lián)起來(lái)接在電路的a、b兩點(diǎn)之間，提示學(xué)生，把已串聯(lián)的電阻與當(dāng)作一個(gè)整體（一個(gè)電阻）閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓示數(shù)為一整數(shù)（如3V）電流表此時(shí)讀數(shù)為0．2A，根據(jù)伏安法測(cè)出總電阻．
引導(dǎo)學(xué)生比較測(cè)量結(jié)果得出總電阻與、的關(guān)系.
再串入電阻，把已串聯(lián)的電阻當(dāng)作一個(gè)整體，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為一整數(shù)（如3V）電流表此時(shí)示數(shù)為0．1A，根據(jù)伏安法測(cè)出總電阻．
引導(dǎo)學(xué)生比較測(cè)量結(jié)果，得出總電阻與的關(guān)系：.
3．應(yīng)用歐姆定律推導(dǎo)串聯(lián)電路的總電阻與分電阻的關(guān)系：
作圖并從歐姆定律分別求得
在串聯(lián)電路中
所以
這表明串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和．
4．運(yùn)用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算
例一把的電阻與的電阻串聯(lián)起來(lái)接在6V的電源上，求這串聯(lián)
電路中的電流
讓學(xué)生仔細(xì)讀題，根據(jù)題意畫(huà)出電路圖并標(biāo)出已知量的符號(hào)及數(shù)值，未知量的符號(hào)．
引導(dǎo)學(xué)生找出求電路中電流的三種方法
（1）（2）（3）
經(jīng)比較得出第（3）種方法簡(jiǎn)便，找學(xué)生回答出串聯(lián)電路的電阻計(jì)算
解題過(guò)程
已知V，求I
解
根據(jù)得
答這個(gè)串聯(lián)電路中的電流為0.3A.
強(qiáng)調(diào)歐姆定律中的I、U、R必須對(duì)應(yīng)同一段電路.
例二有一小燈泡，它正常發(fā)光時(shí)燈絲電阻為8.3，兩端電壓為2.5V.如果我們只有電壓為6V的電源，要使燈泡正常工作，需要串聯(lián)一個(gè)多大的電阻？
讓學(xué)生根據(jù)題意畫(huà)出電路圖，并標(biāo)明已知量的符號(hào)及數(shù)值，未知量的符號(hào).
引導(dǎo)學(xué)生分析得出
（1）這盞燈正常工作時(shí)兩端電壓只許是2.5V，而電源電壓是6V，那么串聯(lián)的電阻要分擔(dān)的電壓為
（2）的大小根據(jù)歐姆定律求出
（3）因?yàn)榕c串聯(lián)，通過(guò)的電流與通過(guò)的電流相等.
（4）通過(guò)的電流根據(jù)求出.
解題過(guò)程
已知，求
解電阻兩端電壓為
電路中的電流為
一、滑動(dòng)變阻器的變動(dòng)對(duì)電流電壓的影響
圖1例1（2011年山東臨沂）如圖1所示的電路，電源電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，下列分析正確的是（）
（A） 燈泡變亮，電流表的示數(shù)變大
（B） 燈泡變暗，電流表的示數(shù)變小
（C） 燈泡亮度不變，電流表的示數(shù)變大
（D） 燈泡亮度不變，電流表的示數(shù)變小
解析：滑片移動(dòng)時(shí)可知滑動(dòng)變阻器接入電阻的變化，則由歐姆定律可得出電路中電流的變化，由電流變化可知燈泡的亮度變化.當(dāng)滑片向右移動(dòng)時(shí)，接入電阻變小，故電路中總電阻減小，因電壓不變，由歐姆定律I=U/R 可得，電流增大，故電流表示數(shù)變大，燈泡的實(shí)際功率變大，故亮度變大.（A）正確.
答案：（A）
點(diǎn)撥：本題屬于電路的動(dòng)態(tài)分析，此類(lèi)題可先分析局部電阻的變化，再將滑動(dòng)變阻器和定值電阻視為整體進(jìn)行分析，得出總電阻的變化，最后由歐姆定律分析電流的變化.此類(lèi)題目也屬于歐姆定律的常規(guī)題目，體現(xiàn)了電學(xué)中整體法的應(yīng)用.
圖2例題延伸：如圖2所示，電源電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，則（）
（A）通過(guò)燈L的電流變小，變阻器兩端的電壓變小
（B） 通過(guò)燈L的電流變大，變阻器兩端的電壓變大
（C） 燈L兩端的電壓變小，通過(guò)變阻器的電流變小
（D） 燈L兩端的電壓變大，通過(guò)變阻器的電流變小
解析：滑動(dòng)變阻器的滑片右移，變阻器接入電路中的電阻增大，電路中的總電阻增大，則電流減小，同時(shí)燈L分得的電壓也減小，則變阻器分得的電壓就變大.
答案： （C）
點(diǎn)撥：本題考查滑動(dòng)變阻器的原理、電阻對(duì)電路中電流的影響以及串聯(lián)電路的分壓原理，考查學(xué)生分析問(wèn)題的能力.
二、滑動(dòng)變阻器與電表的測(cè)量目標(biāo)問(wèn)題
例2（2011年山東聊城）如圖3所示，閉合開(kāi)關(guān)S，使滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)，則（ ）
（A） 電流表示數(shù)變小（B） 電壓表示數(shù)變大
（C） 電壓表示數(shù)不變（D） 燈泡變亮
解析：從圖中可以看出，這是一個(gè)串聯(lián)電路，即滑動(dòng)變阻器與小燈泡串聯(lián)，電壓表測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓.當(dāng)滑片向左移動(dòng)時(shí)，其阻值減小，電路中的總電阻減小，故在電源電壓不變的情況下，電流中的電流變大，通過(guò)小燈泡的電流變大，小燈泡變亮，（A）項(xiàng)錯(cuò)誤，（D）項(xiàng)正確；由于滑動(dòng)變阻器的阻值減小，故它分得的電壓也減小，（B）、（C）兩項(xiàng)錯(cuò)誤.
答案：（D）
點(diǎn)撥：判斷電路中的電表示數(shù)變化情況時(shí)，應(yīng)首先明確電路的連接方式及電表的測(cè)量對(duì)象，然后根據(jù)歐姆定律及串并聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)進(jìn)行分析.
圖3圖4例題延伸： 如圖4所示電路，電源兩端電壓保持不變.閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，下列判斷正確的是 （ ）
（A） 電壓表V1示數(shù)變小，電壓表V2示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小
（B） 電壓表V1示數(shù)變大，電壓表V2示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小
（C） 電壓表V1示數(shù)變小，電壓表V2示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小
（D） 電壓表V1示數(shù)變大，電壓表V2示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大
解析：從題圖可知，電路為串聯(lián)電路，電壓表V1測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電壓表V2測(cè)定值電路R2兩端的電壓.閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，變阻器連入電路的電阻變大，電路中電流變小，定值電阻R2兩端的電壓變小，即電壓表V2的示數(shù)變小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知，變阻器兩端的電壓變大，即電壓表V1的示數(shù)變大，答案為（B）.
答案：（B）
點(diǎn)撥：本題考查串聯(lián)電路和歐姆定律的知識(shí)，解此類(lèi)題的關(guān)鍵是明確電壓表所測(cè)的對(duì)象，弄清各用電器之間的關(guān)系，熟記串聯(lián)電路的分壓原理.
三、滑動(dòng)變阻器與伏安法實(shí)驗(yàn)探究
例3（2011年浙江紹興）小敏用如圖5甲所示的電路圖，研究通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系，電源電壓恒為6 V.改變電阻R′的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，保持R兩端的電壓不變，記下相應(yīng)的4次實(shí)驗(yàn)的電流和電阻值，描繪在乙圖中.
圖5 （1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，移動(dòng)變阻器滑片時(shí)，眼睛應(yīng)注視（選填序號(hào)）；
（A） 變阻器滑片（B） 電壓表示數(shù)（C） 電流表示數(shù)
（2）在丙圖中，用筆線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，將電壓表正確連入電路.
（3）實(shí)驗(yàn)中，他所選擇的變阻器是（選填序號(hào)）
（A） 10 Ω，0.5 A（B） 20 Ω，1 A（C） 50 Ω，2 A
（4）乙圖中陰影部分面積表示的科學(xué)量是.
（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如果出現(xiàn)了電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近6 V，電路發(fā)生的故障可能是.
解析：探究電壓一定時(shí)，電流與電阻的關(guān)系時(shí)，在不斷的改變定值電阻的同時(shí)，必須不斷的移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，使得電壓表的示數(shù)是一個(gè)定值，故在移動(dòng)滑片的同時(shí)，眼睛觀(guān)察電壓表的示數(shù)；通過(guò)電流與電阻的圖像中可以看出保持電壓表的示數(shù)是2 V，故電壓表接入電路中時(shí)，所選的量程應(yīng)該是0～3 V的，且并聯(lián)在電阻兩端；陰影部分為電壓值；滑動(dòng)變阻器型號(hào)的選擇應(yīng)該與定值電阻的阻值差不多，故所選型號(hào)為“10 Ω，0.5 A”的；如果電路中出現(xiàn)電流表的示數(shù)為零，說(shuō)明在電路中出現(xiàn)了斷路，電壓表有示數(shù)說(shuō)明是電阻R處出現(xiàn)了斷路.
圖6答案：（1）（B）
（2）如圖6所示 （3）（C） （4）電壓 （5）電阻R處有斷路
點(diǎn)評(píng)：此題從實(shí)物圖的連接、滑動(dòng)變阻器型號(hào)的選擇、故障的分析等方面較為綜合的考查了學(xué)生，從中加強(qiáng)了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，是一道不錯(cuò)的電學(xué)中考題.
圖7例4（2011年四川綿陽(yáng)）如圖7所示是測(cè)量小燈泡電阻和電功率的實(shí)驗(yàn)電路圖，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，電流表、電壓表的示數(shù)變化情況是（ ）
（A） 增大、增大 （B） 增大、減小
（C） 減小、增大 （D） 減小、減小
解析：當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，電阻R的阻值減小，電路中的總電阻減小，根據(jù)歐姆定律I=U/R可知電路中的電流增大，即電流表的示數(shù)增大.同樣根據(jù)歐姆定律推導(dǎo)公式U=IR可得出燈泡兩端的電壓增大，即電壓表的示數(shù)也增大，所以（B）（C）（D）均是錯(cuò)誤的.
答案：（A）
點(diǎn)撥：本題考察的是綜合運(yùn)用歐姆定律的知識(shí)，這也是初中物理的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，也是同學(xué)們?nèi)菀壮鲥e(cuò)的地方，在套用公式時(shí)容易“張冠李戴”.
四、滑動(dòng)變阻器與電阻的匹配問(wèn)題
圖8例5（2011年南京）小華用如圖8所示的電路探究電流與電阻的關(guān)系.已知電源電壓為6 V，滑動(dòng)變阻器R2的最大電阻為20 Ω，電阻R1為10 Ω.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將滑動(dòng)變阻器滑片移到某一位置時(shí)，讀出電阻R1兩端電壓為4 V，并讀出了電流表此時(shí)的示數(shù).緊接著小華想更換與電壓表并聯(lián)的電阻再做兩次實(shí)驗(yàn)，可供選擇的電阻有15 Ω、30 Ω、45 Ω和60 Ω各一個(gè)，為了保證實(shí)驗(yàn)成功，小華應(yīng)選擇的電阻是 Ω和 Ω.
解析：為了探究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)保持4 V電壓，當(dāng)所換電阻為45 Ω和60 Ω時(shí)，無(wú)論如何調(diào)節(jié)，所換電阻兩端的電壓都超過(guò)4 V，故45 Ω和60 Ω電阻不可以.
關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)；純電阻與非純電阻；電路分析
在直流電路中，通過(guò)電阻的電流產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化是能量計(jì)算的重點(diǎn)知識(shí)，但由于不能夠正確區(qū)分純電阻與非純電阻，導(dǎo)致求解中出現(xiàn)問(wèn)題，特別含有電動(dòng)機(jī)的相關(guān)計(jì)算。下面以電動(dòng)機(jī)為例，來(lái)解決純電阻與非純電阻應(yīng)用中的區(qū)別與聯(lián)系。
一、過(guò)程再現(xiàn)及分析
含有電動(dòng)機(jī)電路，有電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)時(shí)，線(xiàn)圈消耗電能，產(chǎn)生其他形式能量（內(nèi)能、機(jī)械能等），該能量轉(zhuǎn)化過(guò)程為電流做功的過(guò)程，即消耗電功W=UIt，電流通過(guò)線(xiàn)圈產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt，那么，兩者之間有何關(guān)系呢？
解決方案：假如Q=W，則UIt=I2Rt，推導(dǎo)出I=，即歐姆定律，而歐姆定律是需在純電阻情況下才成立的。
分析：根據(jù)歐姆定律的適用條件，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即電功等于電熱，此時(shí)由歐姆定律適用的電路叫做純電阻電路；歐姆定律不適用的電路叫做非純電阻電路。
問(wèn)題設(shè)計(jì)1：電機(jī)在受阻不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，電壓、電流和電阻的存在的何種關(guān)系，消耗的電能和產(chǎn)生的電熱有何關(guān)系？
問(wèn)題設(shè)計(jì)2：電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)下，電壓、電流和電阻的關(guān)系有何特點(diǎn)，消耗的電能和產(chǎn)生的電熱有何關(guān)系？
問(wèn)題設(shè)計(jì)意圖：明確辨別純電阻電路與非純電阻電路。
問(wèn)題設(shè)計(jì)3：進(jìn)一步探究電機(jī)在受阻不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，電壓、電流和熱功率、總功率的有何關(guān)系？
探究結(jié)果：在純電阻電路中，熱功率在總功率中所占比重大，純電阻電路產(chǎn)生的電熱近似等于消耗的電功，即W=Q。
問(wèn)題設(shè)計(jì)4：探究電動(dòng)機(jī)在正常轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，電壓、電流和熱功率、總功率之間有何關(guān)系？
探究結(jié)果：在非純電阻電路中，熱功率在總功率中所占比重小。根據(jù)能量守恒，W=E+Q，即電動(dòng)機(jī)消耗的電能等于產(chǎn)生的機(jī)械能及產(chǎn)生的熱量的總和。
二、例題分析
工地經(jīng)常用電動(dòng)機(jī)提升重物，其裝置如圖所示，電動(dòng)機(jī)兩端電壓為5V，電路中的電流為1A，物體A重20N，電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的電阻為r=1Ω。求：
（1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，線(xiàn)圈電阻消耗的熱功率為多少？
（2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸入功率和輸出功率各是多少？
（3）如果接上電源后，線(xiàn)圈被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？
解析：電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，其電路為非純電阻電路，其中消耗的電功率一部分轉(zhuǎn)化為線(xiàn)圈的熱功率，另一部分轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率。
（1）電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈上消耗的熱功率為
P熱=I2r=12×1W。
（2）電動(dòng)機(jī)的輸入功率為消耗的電功率
P入=UI=5×1W=5W
電動(dòng)機(jī)的輸出功率
P出=P入-P熱=5W-1W=4W。
（3）線(xiàn)圈被卡住后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)可視為純電阻，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流
I==5A
電動(dòng)機(jī)消耗的電功率
P=UI=5×5W=25W
電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率
P內(nèi)=I2R=52×1W=25W
小結(jié)：由例題中不難看出U、R、P三個(gè)物理量的數(shù)值并不滿(mǎn)足歐姆定律，而根據(jù)對(duì)電路能量轉(zhuǎn)化分析，解決有關(guān)純電阻電路和非純電阻電路的問(wèn)題，就比較清楚了。
從上面的實(shí)驗(yàn)探究與例題可見(jiàn)，含有電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中的能量的計(jì)算，關(guān)鍵是要正確區(qū)分是純電阻還是非純電阻電路，其能量關(guān)系是：電流通過(guò)非純電阻時(shí)，E總=Q熱+E其他；電流通過(guò)純電阻時(shí)，E總=Q熱。
參考文獻(xiàn)：
2.理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其運(yùn)用.
能力目標(biāo)
知道科學(xué)研究方法常用的方法等效替代法和控制變量法在本節(jié)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用方法.
情感目標(biāo)
通過(guò)對(duì)焦耳生平的介紹培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)，勇于克服困難的信念.
教學(xué)建議
教材分析
教材從實(shí)驗(yàn)出發(fā)定性研究了電熱與電流、電阻和時(shí)間的關(guān)系，這樣做的好處是體現(xiàn)物理研究問(wèn)題的方法，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生能更好地體會(huì)的一些科學(xué)研究的方法，避免了一開(kāi)始就從理論上推導(dǎo)給學(xué)生造成理解的困難和對(duì)純電阻電路的理解的困難.在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上再去推導(dǎo)學(xué)生更信服.同時(shí)啟發(fā)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面學(xué)習(xí)物理知識(shí).
做好實(shí)驗(yàn)是本節(jié)課的關(guān)鍵.
教法建議
本節(jié)課題主題突出，就是研究電熱問(wèn)題.可以從電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量入手，可以舉例也可以讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)親身體驗(yàn).然后進(jìn)入定性實(shí)驗(yàn).
對(duì)焦耳定律內(nèi)容的講解應(yīng)注意學(xué)生對(duì)電流平方成正比不易理解，可以通過(guò)一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)幫助他們理解.推導(dǎo)中應(yīng)注意條件的交代.定律內(nèi)容清楚后，反過(guò)來(lái)解決課本中在課前的問(wèn)題.
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
提問(wèn)：
(1)燈泡發(fā)光一段時(shí)間后，用手觸摸燈泡，有什么感覺(jué)?為什么?
(2)電風(fēng)扇使用一段時(shí)間后，用手觸摸電動(dòng)機(jī)部分有什么感覺(jué)?為什么?
學(xué)生回答：發(fā)燙.是電流的熱效應(yīng).
引入新課
(1)演示實(shí)驗(yàn)：
1、介紹如圖9-7的實(shí)驗(yàn)裝置，在兩個(gè)相同的燒瓶中裝滿(mǎn)煤油，瓶中各裝一根電阻絲，甲瓶中電阻絲的電阻比乙瓶中的大，串聯(lián)起來(lái)，通電后電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量使煤油的溫度升高，體積膨脹，煤油在玻璃管里會(huì)上升，電流產(chǎn)生的熱量越多，煤油上升得越高.觀(guān)察煤油在玻璃管里上升的情況，就可以比較電流產(chǎn)生的熱量.
2、三種情況：
第一次實(shí)驗(yàn)：兩個(gè)電阻串聯(lián)它們的電流相等，加熱的時(shí)間相同，甲瓶相對(duì)乙瓶中的電阻較大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多.
第二次實(shí)驗(yàn)：在兩玻璃管中的液柱降回來(lái)的高度后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，加大電流，重做實(shí)驗(yàn)，讓通電的時(shí)間與前次相同，兩次實(shí)驗(yàn)比較甲瓶前后兩次煤油上升的高度，第二交煤油上升的高，表明：電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多.
第三次實(shí)驗(yàn)：如果加長(zhǎng)通電的時(shí)間，瓶中煤油上升越高，表明：通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量越多.
(2)焦耳定律
英國(guó)物理學(xué)家焦耳做了大量的實(shí)驗(yàn)于1840年最先精確地確定電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比.跟通電時(shí)間成正比，這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律.
焦耳定律可以用下面的公式
表示：Q=I2Rt
公式中的電流I的單位要用安培(A)，電阻R的單位要用歐姆(Ω)，通過(guò)的時(shí)間t的單位要用秒(s)這樣，熱量Q的單位就是焦耳(J).
例題一根60Ω的電阻絲接在36V的電流上，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量.
解：I=U/R=36V/60Ω=0.6A
Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J
在一定的條件下，根據(jù)電功公式和歐姆定律公式推導(dǎo)出焦耳定律公式如果電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，其電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒(méi)有同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，也就是電流所作的功全部用來(lái)產(chǎn)生熱量.那么，電流產(chǎn)生的熱量Q就等于電流做的功W，即Q=W.W=UIt，根據(jù)歐姆定律U=IR推導(dǎo)出焦耳定律Q=I2Rt，
(3)總結(jié)
在通電電流和通電時(shí)間相同的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多.
在電阻和通電時(shí)間相同的條件下，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多，進(jìn)一步的研究表明產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比.
在通電電流和電阻相同的條件下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量越多.
探究活動(dòng)
【課題】“焦耳定律”的演示
【組織形式】學(xué)生分組或教師演示
【活動(dòng)方式】
1.提出問(wèn)題
2.實(shí)驗(yàn)觀(guān)察
3.討論分析
【實(shí)驗(yàn)方案示例】
1.實(shí)驗(yàn)器材：干電池四節(jié)，玻璃棒，若干電阻絲，蠟燭，火柴棒.
2.制作方法
把同一根電阻絲分別繞在玻璃棒的兩端，繞線(xiàn)匝數(shù)比例為1∶8，兩線(xiàn)圈相距5cm左右，然后在這兩個(gè)線(xiàn)圈上滴上同樣多的蠟，使線(xiàn)圈被蠟均勻地包住.點(diǎn)著火柴立即吹滅，靠其余熱將兩根火柴桿粘在兩個(gè)線(xiàn)圈上，如圖1所示.
圖1
3.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)用兩節(jié)干電池給玻璃棒上的電阻絲通電，可看到匝數(shù)多的線(xiàn)圈(電阻大)上的火柴桿比匝數(shù)少的線(xiàn)圈(電阻小)上的火柴桿先掉.這就表明：在電流強(qiáng)度和通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量就越多.
關(guān)鍵詞：虛擬仿真實(shí)驗(yàn) ； 初中物理； 教學(xué)應(yīng)用
一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)概述
目前，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中因?qū)嶒?yàn)儀器價(jià)格昂貴、制作復(fù)雜、構(gòu)造精密所限，學(xué)生不能真實(shí)參與到理解實(shí)驗(yàn)思想理念、練習(xí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)儀器、熟悉儀器性能構(gòu)造的實(shí)踐中去，而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)則可以代替實(shí)際實(shí)驗(yàn)，提供全開(kāi)放性、高綜合性的平臺(tái)和提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)供學(xué)生計(jì)算分析。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)用多媒體課件開(kāi)發(fā)工具，通過(guò)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的圖形、圖像、文字、數(shù)據(jù)等，它具有快捷、易學(xué)、簡(jiǎn)單、直觀(guān)等優(yōu)點(diǎn)，能使老師根據(jù)教學(xué)計(jì)劃制作實(shí)驗(yàn)課件，模擬實(shí)驗(yàn)情境，展現(xiàn)教學(xué)意圖，有效提升物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量并幫助教師探索新的教學(xué)方法和模式。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)改善傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原因如下：其一是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)真實(shí)展現(xiàn)了物理實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)和過(guò)程，構(gòu)建了活靈活現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)畫(huà)面；其二是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為教學(xué)主體，使學(xué)生主動(dòng)積極的參與到物理實(shí)驗(yàn)課程中，激發(fā)了其學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的熱情和興趣，使其在實(shí)驗(yàn)課程中發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)的問(wèn)題并及時(shí)糾正調(diào)整；其三是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?chuàng)新性的整合學(xué)生的理論知識(shí)，使其知識(shí)模塊結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化，“溫故而知新”，在知識(shí)的不斷學(xué)習(xí)和理解中，動(dòng)態(tài)的掌握知識(shí)、理解知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)；其四是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谖锢韺?shí)驗(yàn)課程中營(yíng)造真實(shí)性、直觀(guān)性、開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)生通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)下的探究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)、觀(guān)察實(shí)驗(yàn)、歸納總結(jié)的學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)律、探究實(shí)驗(yàn)問(wèn)題、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)意識(shí)的學(xué)習(xí)精神，全面提升學(xué)生的文化素質(zhì)和技能水平。與此同時(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)仍然存在著缺陷，其不可否認(rèn)的提升了教學(xué)效率和避免了實(shí)驗(yàn)誤差，但因?yàn)槠淠M性、理想化的操作缺少了實(shí)際實(shí)驗(yàn)的可操作性和真實(shí)感，不能真正鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力。
二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)應(yīng)用
1.利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)探究電路短路問(wèn)題
電路短路問(wèn)題是初中物理教學(xué)中的重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)通過(guò)虛擬電學(xué)工具箱，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)于短路問(wèn)題的理解和認(rèn)識(shí)，保障解決變式問(wèn)題和實(shí)際問(wèn)題的能力。以下為實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)演示：
實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)1：觀(guān)察電源短路現(xiàn)象
第一步通過(guò)虛擬電學(xué)工具箱提供的電源、電表、開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)絲等組件，使用鼠標(biāo)拖動(dòng)組成一個(gè)短路電路；第二步將電源兩極直接與開(kāi)關(guān)兩端相連并打開(kāi)開(kāi)關(guān)，（提問(wèn)學(xué)生“將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？”）觀(guān)察現(xiàn)象；第三步連接電流表（提問(wèn)學(xué)生“將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？”）觀(guān)察現(xiàn)象。通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示，第二步中會(huì)出現(xiàn)“干電池短路”的警告語(yǔ)，第三步則會(huì)出現(xiàn)電流表超出最大值的現(xiàn)象。這一環(huán)節(jié)的虛擬實(shí)驗(yàn)使學(xué)生體驗(yàn)電源短路并了解電源短路會(huì)造成極大電流出現(xiàn)并燒毀電源、引發(fā)火災(zāi)的事故。
實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)2：電源短路后的保護(hù)措施
第一步在已短路的電路（連接電流表）中串聯(lián)保險(xiǎn)絲并打開(kāi)開(kāi)關(guān)（提問(wèn)學(xué)生“將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？”）觀(guān)察現(xiàn)象；第二步得出結(jié)論，即保險(xiǎn)絲斷裂，電流表數(shù)值歸零。這一環(huán)節(jié)的虛擬實(shí)驗(yàn)使學(xué)生認(rèn)識(shí)串聯(lián)保險(xiǎn)絲是防止電源短路的措施之一，同時(shí)在條件允許的情況下可展示閘刀開(kāi)關(guān)、空氣開(kāi)關(guān)等防止短路的組件。
實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)3：認(rèn)識(shí)用電器短路現(xiàn)象
第一步組建串聯(lián)電源與燈泡和并聯(lián)電源與燈泡的電路，先打開(kāi)串聯(lián)開(kāi)關(guān)，后打開(kāi)并聯(lián)開(kāi)關(guān)（提問(wèn)學(xué)生“將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？”）觀(guān)察現(xiàn)象；第二步觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，即串聯(lián)開(kāi)關(guān)打開(kāi)后兩只燈泡均發(fā)光，打開(kāi)并聯(lián)開(kāi)關(guān)后一只燈泡熄滅，另一只亮度增強(qiáng)；第三步向?qū)W生提出“為什么一只燈泡熄滅了而另一只卻變亮了？”、“熄滅的燈泡被燒毀了嗎？”“這種操作是否安全？”等問(wèn)題并鼓勵(lì)思考。這一環(huán)節(jié)的虛擬實(shí)驗(yàn)使學(xué)生認(rèn)識(shí)用電器串聯(lián)時(shí)，若其中某一用電器短路，則整體電路電流增大、可能燒毀其他用電器或者其他用電器使用不正常。
實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)4：并聯(lián)電路的短路現(xiàn)象
第一步組件兩組并聯(lián)電源與燈泡的電路，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，（提問(wèn)學(xué)生“將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？”）觀(guān)察現(xiàn)象；第二步觀(guān)察現(xiàn)象并得出結(jié)論，即并聯(lián)電路中，若其中某一用電器短路，則其他用電器都不正常工作同時(shí)燒毀保險(xiǎn)絲。這一虛擬實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生發(fā)散到多個(gè)用電器并聯(lián)短路時(shí)的結(jié)論，即并聯(lián)電路短路情況下所有用電器均不工作；家用電器一般并聯(lián)使用并安裝保險(xiǎn)絲，同時(shí)需要合理避免電器短路。
2.利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)探究閉合電路中的歐姆定律
歐姆定律是初中物理教學(xué)中的基本定律之一，是拓展電學(xué)知識(shí)和分析電路的基礎(chǔ)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)通過(guò)虛擬電學(xué)工具箱，設(shè)計(jì)閉合電路中歐姆定律的推導(dǎo)演示環(huán)節(jié)如下：
實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)1：推導(dǎo)前的猜想與假設(shè)
第一步利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中的虛擬電學(xué)工具箱，演示出不同電壓下小燈泡的亮度現(xiàn)象；第二步演示出相同電壓不同電阻下小燈泡的亮度現(xiàn)象；第三步提問(wèn)如“電流的變化可能與哪些因素有關(guān)？”“電壓不變，電阻增大，電流有什么變化”等并給出結(jié)論，即電阻相同，電壓增大的情況下電流變大；電壓相同，電阻增大的情況下電流變小。
實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)2：探究電阻相同情況下電流與電壓的關(guān)系
保持電阻不變，通過(guò)改變電池個(gè)數(shù)增大電壓值，觀(guān)察電流的變化情況并記錄，得出結(jié)論和規(guī)律。即：在電阻保持不變的情況下，電流隨著電壓的增大而增大并且始終保持電壓和電流的比值不變，得出R=U/I的結(jié)論公式。
實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)3：探究電壓相同情況下電流與電阻的關(guān)系
保持電壓不變，通過(guò)改變電阻的個(gè)數(shù)增大電阻值，觀(guān)察電流的變化情況并記錄，得出結(jié)論和規(guī)律。即：在電壓保持不變的情況下，電流隨著隨著電阻的增大而減小并且始終保持電阻和電流的乘積不變，得出U=IR的結(jié)論公式。
三、 小結(jié)
新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求：“物理課程應(yīng)改變過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳承的傾向，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識(shí)?！彼栽诔踔形锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，以學(xué)生為教學(xué)主體，通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的展示，使學(xué)生形成模塊化、系統(tǒng)化的知識(shí)體系，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際操作中，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣和熱情。
參考文獻(xiàn)：
[1]戶(hù)永清：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究[J]，達(dá)縣師范高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2005年02期
[2]賀曉華；李強(qiáng)：虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用淺析[J]，職業(yè)教育研究，2007年09期