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關鍵詞：物理選修3-1；焦耳定律；歐姆定律；純電阻電路
人民教育出版社普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1課本對焦耳定律的引入過程如下：
電流通過白熾燈、電爐等電熱元件做功時，電能全部轉化為導體的內能，電流在這段電路中做的功W等于這段電路發出的熱量Q，即
Q=W=UIt
由歐姆定律
U=IR
代入上式后可得熱量Q的表達式
Q=I2Rt
即電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比，這個關系最初是焦耳用實驗直接得到的，我們把它叫做焦耳定律。
這里用公式推導的方式得出了焦耳定律的公式和內容，筆者認為不太恰當，理由如下：
第一，焦耳定律是焦耳通過大量實驗總結出來的規律，科學實驗是自然規律最直接的反映，科學理論正確與否必須接受實驗的檢驗，正如課本上所說焦耳定律是焦耳用實驗直接得到的，焦耳定律本身就是一個實驗規律，這是焦耳通過大量實驗總結得到并經過無數次實驗驗證了的實驗結論，我們不應該淡化科學實驗在焦耳定律建立過程中所起的巨大作用，公式推導的方式掩蓋了焦耳定律的真實面目。
第二，這里Q=W應用了能量轉化與守恒定律來推導焦耳定律，而實際情況是焦耳本人是在得出焦耳定律后，又進行了長期的、大量的、精確的科學實驗，在大量實驗事實面前焦耳提出了能量轉化和守恒定律.并且電流通過導體時所做的電功和導體發出的電熱相等是焦耳得出能量轉化與守恒定律的重要實驗基礎.由此看來，用能量轉化和守恒定律來推導焦耳定律是不符合科學發展的實際歷程的。
第三，上述推導過程用到了歐姆定律，歐姆定律的表達式應該為[I=UR]，不應該用U=IR，另外，歐姆定律是只能在純電阻電路中才適用的規律，用歐姆定律來推導焦耳定律會使學生認為焦耳定律也只適用于純電阻電路，對電動機等非純電阻元件求電熱不適用的錯誤認識.學生一旦建立這樣的錯誤認識再來糾正是比較困難的.
基于以上考慮，筆者認為引入焦耳定律的過程可以做一些調整.建議設計“電流通過電學元件時產生的電熱與誰有關？”的探究實驗（或者介紹焦耳所做的實驗）.通過探究實驗得出Q=I2Rt，即焦耳定律.然后結合能量轉化與守恒定律在純電阻電路中電流做功全部轉化為電熱W=Q，即UIt=I2Rt，可以得到[I=UR]。由此可見歐姆定律是能量轉化與守恒定律在純電阻電路中的具體反映和內在要求.
這樣設計的好處是還原了人們認識自然規律的實際歷程，體現出了科學實驗在科學理論建立過程中的巨大作用，使人們認識到焦耳定律是一條實驗規律，物理學科是一門實驗科學，能真實反映自然規律.通過探究實驗的設計我們可以引導學生像科W家那樣設計實驗方案，探究、總結得出規律，使學生在實驗中體會科學實驗對自然科學的重要意義，也能使學生獲得科學研究的方法.
關鍵詞：是對物理規律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意：首先要明確、掌握有關物理概念，再通過實驗歸納出結論，或在實驗的基礎上進行邏輯推理（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），且要弄清相關的物理定律之間的關系，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“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識；培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確：牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態，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，是研究整個力學的出發點，不能把它當作第二定律的特例；慣性質量不是狀態量，也不是過程量，更不是一種力。慣性是物體的屬性，不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時，應使學生理解和使用常用的措詞：“物體因慣性要保持原來的運動狀態，所以……”。教師還應該明確，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，但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時，常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
（2）牛頓第二定律在第一定律的基礎上，從物體在外力作用下，它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。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論推廣為一般的表達：物體的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意：公式F＝Kma中，比例系數K不是在任何情況下都等于1；a隨F改變存在著瞬時關系；牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系，以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
（3）萬有引力定律教學時應注意：①要充分利用牛頓總結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、冥王星的發現等物理學史料，對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比（平方反比定律），減少學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，也發現了它的局限性。
在物理復習的整個知識體系中，電學知識板塊兒尤為重要。一是：它占整個三式合一理化試題物理部分的40%左右，即70分中的近30分屬于物理電學試題。二是：電學知識在生產實踐中的重要作用已凸顯出來。而要學生全面掌握、領會初中階段電學知識，對于相當一部分初中生來說具有較大的難度。從教以來我聽過一些初中電學復習課：有的先把所要用到的電學公式板書在黑板上，再講典型例題，接著練習；有的則通過學生作題中所反饋的問題對知識進行補充強調，再練習；有的直接強調萬變不離其宗，讓學生多看教材，然后講例題等。復習中講例題沒錯，但選擇的例題過多，又無代表性，既延長了復習時間，又不能使學生的知識得到升華。久而久之，學生疲勞，老師厭煩。要使復習課在短時間內生動、奏效，應選擇恰當的例題，在講例題的基礎上，對知識進行歸納和升華。
復習課，一要體現“從生活走向物理，從物理走向社會”，教學方式多樣化等新課程理念；二要體現“知識與技能、過程與方法以及情感態度和價值觀”三維目標的培養；三要優化學生的認知結構，讓學生在教師的引導、幫助下，把學到的知識歸納起來，從而便于提練和記憶。所以對電學的復習要從學生喜聞樂見的小電器起步，從典型例題入手進行歸納總結。
例1：如圖-1是一個玩具汽車上的控制電路。小明對其進行測量和研究發現：電動機的線圈電阻為1Ω，保護電阻R為4Ω。當閉合S后，兩電壓表的示數分別為6V和2V，則電路中的電流為?搖 ?搖?搖?搖A，電動機的功率為?搖?搖 ?搖?搖W。（這是陜西師范大學出版社出版，經陜西省中小學教材審定委員會2008年審定通過的《物理課堂練習冊》中的一道題）
學生通常按下列方法計算電路中的電流：
R中的電流：I=U/R=2V/4Ω=0.5A，
電動機中的電流：I=U/R=4V/1Ω=4A，
由此得第一空電路中的電流就有兩個值0.5A和4A。
于是第二空的對應值為：P=UI=4V×0.5A=2W與P=UI=4V×4A=16W。這就存在兩個問題：
1.根據歐姆定律計算出兩個串聯元件中的電流不相等，與串聯電路中電流的特點相矛盾。
2.由串聯分壓原理得：U:U=R∶R=1∶4，得：
①當U=2V時，U=8V，得到U+U=2V+8V=10V≠U源；
②當UM′=4V時，U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U，這與串聯電路中的電壓關系相矛盾。
對此，應找出題中所涉及的知識點，分析這些知識點間的聯系，那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先，應對歐姆定律有深入的理解。
例2：如圖2所示電路（R≠R≠R）。引導學生分析如下：
1.對電路狀態的分析。
（1）當S、S、S都閉合時，R與R并聯，并聯后作為一個整體再與R串聯。A測R中的電流，V測R或R兩端電壓。
（2）當S、S閉合S斷開時，則由圖-2演變為圖-2（a）到（b）。
R與R串聯，R處于斷開狀態，A測整個電路中的電流。
（3）當S、S閉合S斷開時，則由圖2演變為圖-2（c）到（d）。
R與R串聯，R處于斷開狀態，V測R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個量間的關系。
（1）歐姆定律中的I、U、R三個量是針對同一個用電器或者同一部分電路而言的，即必須滿足“同一性”。
當圖-2中的S、S、S都閉合時，A測R中的電流為I，V測R兩端電壓為U。此時能否用U與I的比值來計算R或R阻值呢？（即R=U/I）。
如果R=R時，由于R與R并聯，所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U，即U=U=U。根據R=U/I得R=U/I，R=U/I。這樣計算出的R2的值雖然是正確的，但屬于不正確的方法得出了正確的結果，實屬偶然巧合。
若R≠R時，那么R=U/I，若再按R=U/I來計算R的電阻值就沒有上述的巧合了。因為電壓相等是并聯電路電壓的特點，R、R中的電流是不相等的。上述中錯誤地認為R、R中電流相等。這里的電壓是R兩端電壓，而電流是R中的電流，電壓與電流是兩個不同電阻（或用電器，或電路）的對應量，也就違背了“同一性”。
這就告訴我們，在應用歐姆定律解題時，一定要遵循“同一性”原則，切忌“張冠李戴”，電學中的所有公式都不能違背“同一性”原則。如：W=UIt、Q=IRt、P=UI等。
（2）歐姆定律中的I、U、R三個量必須是同一狀態、同一時刻存在的三個物理量，即必須滿足“同時性”。
在圖-2中，當S、S閉合時，R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小是否相等？
在圖-2中，當S、S閉合S斷開時，不難看出，R與R串聯：I=I=I則I=U源/（R+R）；當S、S閉合S斷開時，R與R串聯：I=I=I，則I=U/（R+R）。因為R+R≠R+R所以U源/（R+R）≠U源/（R+R），即兩次電流不相等。S、S閉合時，R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小不相等，這是因為S、S閉合時與S、S閉合時電路狀態不同，R是在不同的狀態下工作，不是同一時間內電流的大小，電流不相等。
在利用公式計算的過程中，不能用第一狀態下的量值與第二狀態下的量值代入關系式計算。如：要計算R的電阻值，就不能用第一狀態下R兩端的電壓值與第二狀態下R中的電流的比值來計算R的電阻值。在計算電流、電壓時，也不能這樣處理。
因此在利用公式計算時，帶值入式的物理量必須是同一狀態下的物理量，必須滿足“同時性”。
（3）歐姆定律中的I、U、R三個量的單位必須同一到國際單位制，即I―A、U―V、R―Ω。即應滿足“統一性”。
除各物理量的主單位外，還應記住常用單位及其單位換算關系，將常用單位換算為國際單位制單位，在利用其它電學公式計算時也要統一單位。
如：電功的公式W=UIt中，各物理量的對應單位:U－V、I－A、t－S；這樣W的單位才是J。電熱的公式Q=IRt中：I―A、R―Ω、t―S；這樣Q的單位才是J。電功率的公式P=UI中：U－V、I－A，這樣P的單位才是W。
我們要確定歐姆定律的適用條件。
1.歐姆定律只對一段不含電源的導體成立，即只適用于純電阻電路。因此，歐姆定律又稱為一段不含源電路的歐姆定律。
例1中涉及到電磁轉換的知識，電動機工作時實質上也是一個發電機。電動機工作時，其閉合線圈切割磁感線會產生感應電流，所產生的感應電流對流過電動機線圈中的電流有一定影響。
實際上圖1相當于一個“RL”串聯電路，總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數和，即U≠U+U。但得到的電流有效值的關系I=U/Z與直流（或部分）電路的歐姆定律相似，各元件上的分電壓與該元件的阻抗（Z）成正比。
雖然電動機工作時產生的阻抗目前初中階段無法計算出來，但無論電動機工作時產生的阻抗為多少，電路中的電流都等于電阻R中的電流，即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。電動機兩端的實加電壓等于總電壓（電源電壓）減去電阻R兩端的電壓，即U=U-U=6V-2V=4V。則電動機的功率為：P=UI=4V×0.5A=2W。
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上述分析說明，電阻R所在的這部分電路與電動機所在的這部分電路有著本質的不同。從能量轉化的角度看：電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉化為熱能；而電動機所在的這部分電路電能只有少部分轉化為熱能，大部分轉化為機械能。前者屬于純電阻電路，后者屬于非純電阻電路。
歐姆定律只適用于純電阻電路，即用電器工作的時候電能全部轉化為內能的電路。例如電熨斗、電暖氣、電熱毯、電飯鍋、熱得快等。而電動機、電風扇，等等，除了發熱外，還對外做功，所以這些是非純電阻電路，歐姆定律不再適用。由歐姆定律導出的公式也只適用于純電阻電路（如：W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。）
2.歐姆定律適用于金屬導體和通常狀態下的電解質溶液；但是對于氣態導體（如日光燈管中的汞蒸氣）和其它一些導電元器件，歐姆定律不成立。歐姆定律對某一導體是否適用，關鍵是看該導體的電阻是否為常數。當導體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數時，其電阻叫線性電阻或歐姆電阻，歐姆定律對它成立；當導體的電阻隨電壓、電流變化時，其電阻叫非線性電阻，如：電子管、晶體管、熱敏電阻等，歐姆定律對它不成立。
3.歐姆定律只有在等溫條件下，即導體溫度保持恒定時才能成立。當導體溫度變化時，歐姆定律對該導體不成立，因為電阻是溫度的函數。
在講解歐姆定律的應用時，常舉白熾燈的例子，實際上白熾燈的鎢絲在溫度變化很大時電阻具有非線性，隨著電流的增大，鎢絲的溫度升高很多，其電阻也隨著變化。對非線性電阻，歐姆定律不成立，但是作為電阻定義的關系式R=U/I仍然成立，只不過對非線性電阻，R不再是常量。
綜上所述，例1中第一空電路中的電流有兩個值0.5A和4A，一個是在純電阻電路（電阻R）中用歐姆定律算出的電流0.5A。另一個是用歐姆定律計算在非純電阻電路（含電動機的電路）中的電流為4A，顯然不對。
通過對例1的全面、透徹的分析，我們對電學知識得到了進一步升華：（1）判斷電路的連接方式；（2）判斷電表的作用；（3）利用歐姆定律解決實際問題時必須注意“三性”；（4）復習了電功率、焦耳定律等相關電學公式；（5）歐姆定律的適用范圍。
學生能夠領悟到，復習不是為了解題，而是要掌握知識的前后聯系，優化知識結構；仔細觀察，認真分析；發散思維，以點帶面；舉一反三，融會貫通。這樣，從而體現出知識與技能、過程與方法，以及情感態度和價值觀的培養。
參考文獻：
［1］王較過.物理教學論.陜西師范大學出版社，2003.
［2］閻金鐸，田世坤.初中物理教學通論.高等教育出版社，1989.
［3］梁紹榮等.普通物理學―電磁學高等教育出版社，1988.
本節課在全章中的作用和地位也是重要的，它一方面起到復習初中知識的作用，另一方面為學習閉合電路歐姆定律奠定基礎．本節課分析實驗數據的兩種基本方法，也將在后續課程中多次應用．因此也可以說，本節課是后續課程的知識準備階段．
通過本節課的學習，要讓學生記住歐姆定律的內容及適用范圍；理解電阻的概念及定義方法；學會分析實驗數據的兩種基本方法；掌握歐姆定律并靈活運用．
本節課的重點是成功進行演示實驗和對實驗數據進行分析．這是本節課的核心，是本節課成敗的關鍵，是實現教學目標的基礎．
本節課的難點是電阻的定義及其物理意義．盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經接觸過，但學生由于缺乏較多的感性認識，對此還是比較生疏．從數學上的恒定比值到理解其物理意義并進而認識其代表一個新的物理量，還是存在著不小的思維臺階和思維難度．對于電阻的定義式和歐姆定律表達式，從數學角度看只不過略有變形，但它們卻具有完全不同的物理意義．有些學生常將兩種表達式相混，對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清，要注意提醒和糾正．
根據本節課有演示實驗的特點，本節課采用以演示實驗為主的啟發式綜合教學法．教師邊演示、邊提問，讓學生邊觀察、邊思考，最大限度地調動學生積極參與教學活動．在教材難點處適當放慢節奏，給學生充分的時間進行思考和討論，教師可給予恰當的思維點撥，必要時可進行大面積課堂提問，讓學生充分發表意見．這樣既有利于化解難點，也有利于充分發揮學生的主體作用，使課堂氣氛更加活躍．
通過本節課的學習，要使學生領會物理學的研究方法，領會怎樣提出研究課題，怎樣進行實驗設計，怎樣合理選用實驗器材，怎樣進行實際操作，怎樣對實驗數據進行分析及通過分析得出實驗結論和總結出物理規律．同時要讓學生知道，物理規律必須經過實驗的檢驗，不能任意外推，從而養成嚴謹的科學態度和良好的思維習慣．
為了達成上述教學目標，充分發揮學生的主體作用，最大限度地激發學生學習的主動性和自覺性，對一些主要教學環節，有以下構想：1．在引入新課提出課題后，啟發學生思考：物理學的基本研究方法是什么（不一定讓學生回答）？這樣既對學生進行了方法論教育，也為過渡到演示實驗起承上啟下作用．2．對演示實驗所需器材及電路的設計可先啟發學生思考回答．這樣使他們既鞏固了實驗知識，也調動他們盡早投入積極參與．3．在進行演示實驗時可請兩位同學上臺協助，同時讓其余同學注意觀察，也可調動全體學生都來參與，積極進行觀察和思考．4．在用列表對比法對實驗數據進行分析后，提出下面的問題讓學生思考回答：為了更直觀地顯示物理規律，還可以用什么方法對實驗數據進行分析？目的是更加突出方法教育，使學生對分析實驗數據的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認識．到此應該達到本節課的第一次，通過提問和畫圖象使學生的學習情緒轉向高漲．5．在得出電阻概念時，要引導學生從分析實驗數據入手來理解電壓與電流比值的物理意義．此時不要急于告訴學生結論，而應給予充分的時間，啟發學生積極思考，并給予適當的思維點撥．此處節奏應放慢，可提請學生回答或展開討論，讓學生的主體作用得到充分發揮，使課堂氣氛掀起第二次，也使學生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象．6．在得出實驗結論的基礎上，進一步總結出歐姆定律，這實際上是認識上的又一次升華．要注意闡述實驗結論的普遍性，在此基礎上可讓學生先行總結，以鍛煉學生的語言表達能力．教師重申時語氣要加重，不能輕描淡寫．要隨即強調歐姆定律是實驗定律，必有一定的適用范圍，不能任意外推．7．為檢驗教學目標是否達成，可自編若干概念題、辨析題進行反饋練習，達到鞏固之目的．然后結合課本練習題，熟悉歐姆定律的應用，但占時不宜過長，以免沖淡前面主題．
1．注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數規則進行介紹．
2．注意正確規范地進行演示操作，數據不能虛假拼湊．
3．注意演示實驗的可視度．可預先制作電路板，演示時注意位置要加高．有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上，使全體學生都能清晰地看見．
【摘 要】隨著高中新課程改革的深入發展，教育教學大環境也隨之悄然發生著。人們的教育理念發生了很大的變化，不僅改變了“老師教學生學，教師為主導”的片面教學觀，還開始注重應用更好的引導方式來引導學生，倡導學習方式的多元化。哲學家狄德羅說過：“有了真正的方法，還是不夠的；還要懂得運用它。至于如何去運用，這要我們不斷從學習和反思中獲取方法，做高效型教師，打造高效課堂。為此，根據我校實施“271”課程改革的大環境結合自己的教學實踐和經驗，推出了這種高中物理“合作討論探究式小組學習法”，旨在轉變教學過程中教師的教學行為和學生的學習方式。
關鍵詞 高效課堂；高中物理的“有效教學”；物理教學；小組合作討論探究式學習
在高中物理教學的課堂上，教師教得辛苦，學生學得痛苦。高耗低效，缺乏策略，成為教與學的阻礙。因此，教師應當充分利用好每一堂，特別是在新授內容的公式和規律的推導，教師要不斷的有層次的向學生提出引導問題，有目的的引導學生去一層一層破解物理實質，讓學生通過與小組成員合作討論對新授進行的發散探究，學生因為自己積極參與了問題討論，對問題的認識自然也就更深一個層次了這也就達到了深化知識目標目的。一堂好的物理課必然是一堂高效率的課堂教學，如何抓住課堂，開展高中物理的“有效教學”探索實踐活動，這正是本文所要研究的內容。下面我們就于《閉合電路的歐姆定律》課題為例題探討“271”討論探究式學習高中物理的主要過程。
第一，教師課前要向學生詳細解讀教學目標：教學目標要明了，目標性強，教學前一定要讓學生明確知道我們這節課的目標，學習起來才不會盲目，不會被動，也便于學生對學習的自我評價。
《閉合電路的歐姆定律》教學目標（部分展示）：（1）經歷閉合電路歐姆定律的理論推導過程，體驗能量轉化和守恒定律在電路中的具體應用，從而理解電源的電動勢等于內、外電路上電勢降落之和。（2）熟練掌握閉合電路歐姆定律的兩種表達式及其適用條件。
第二，預習自學、自主探究：這個環節最具挑戰性的，必須保證學生有足夠的興趣，全身心地投入進去，所以預習案和探究案要精心設計，按照學生學習的最初狀態，讓興趣和創造的欲望引領學生自主學習。學生以預習案和探究案為學習“路線圖”，預習自學，解決了傳統課堂學生被動學習、盲目學習的問題。
《閉合電路歐姆定律》預習案（部分展示）：分為①知識點預習②知識點應用預練
①知識點預習（部分展示）：
閉合電路是由哪幾部分組成的_______，電動勢E、外電壓U外與內電壓U內三者之間的關系________。電動勢等于電源_______時兩極間的電壓。用電壓表接在電源兩極間測得的電壓U外_______E。
第三，提出質疑，探究案二次探究：在自主學習的基礎之上，學生通過完成探究案上的訓練題目，檢驗自學效果，提出質疑。質疑的過程，實際上是一個積極思維的過程，是發現問題，提出問題的過程，質疑是創新的開始，也是創新的動力，創新來自質疑。該過程教師當適時的發揮引導作用，引領學生朝著目標研究、比較、創新。學生在探究案的引領下進行二次探究，對教材和知識的把握也提升到一個新的層次，很好地解決了傳統課堂學生缺乏獨立思考、深入探究的問題。
通過你的自主學習，你還有哪些疑惑？①疑惑點：________ ②疑惑內容：________
《閉合電路歐姆定律》探究案（部分展示）：
探究：閉合電路的能量轉化
某閉合電路，外電路有一電阻R，電源是一節電池，電動勢為E，內電阻r，當電鍵閉合后，電路電流為I。①整個電路中在t時間內電能轉化為什么能？各是多少？
(外電路中電流做功產生的熱為：E外=I2Rt；內電路中電流做功產生的熱為：E內=I2rt)
②電路中電能是什么能轉化來的？在電源內部是如何實現的？(是有化學能轉化而來的，依靠非靜電力做功實現的。電池化學反應層非靜電力做的功：W=Eq=EIt)
根據能量守恒定律可以得到怎樣的一個等式：
（1）W=E外+E內（2）EIt=I2Rt+I2rt
（3）E=IR+Ir=U內+U外 或者（4）I=E/(R+r)
第四，①分組合作，討論解疑：這個環節是高效課堂的重要組成部分，是課堂走向自主的基礎。運用分組合作學習,在小組中學生能主動操作、觀察、思考、討論,學生參與教學活動的機會增多;分組合作學習有助于學生提高口頭表達能力。在學習小組中學生相互啟發、相互幫助、共同解決問題。這樣更能能培養學生之間團結、協調的合作意識,提高學生的人際交往能力。②展示點評、拓展提升：這個過程可以讓學生充分發揮初生牛犢不怕虎的精神，在黑板上展示疑難，展示困惑，展示方法，提高學生的思維水平和表達能力。
分小組討論，展示點評：
(1)(2)兩式反映了閉合電路中的什么規律？（能量守恒）
(3)式反映了閉合電路中的什么規律？（因消耗其他形式的能量而產生的電勢升高E，通過外電路R和內電路r而降落。外電路電勢降低，內電路電勢升中有降）
(4)式反應了閉合電路中的什么規律？（電流與那些因素有關，這就是閉合電路的歐姆定律）
①內容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比，這個結論叫做閉合電路的歐姆定律。②公式：I=E/(R+r)③適用條件：外電路是純電阻的電路。④根據歐姆定律，外電路兩端的電勢降落為U外=IR，習慣上成為路端電壓，內電路的電勢降落為U內=Ir，代入E=IR+Ir得E=U內+U外該式表明，電動勢等于內外電路電勢降落之和。
通過這樣一次自主探究一次小組合作探究過程，學生通過功能關系的分析建立閉合電路歐姆定律學生應該感到熟悉并且容易理解，已經可能夠嫻熟地從做功的角度認識并理解電動勢的概念了。
關鍵詞：歐姆定律；教學設計；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 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）6-0073-6
1 教學內容分析
（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《歐姆定律》，教材首先回顧了初中學過的電阻的定義式及歐姆定律，然后重點闡述了導體的伏安特性，并分別描繪了小燈泡、半導體二極管的伏安特性曲線，對比了它們的導電性能。
（2）《課程標準》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、半導體二極管的I-U特性曲線，對比它們導電性能的特點。
2 教學對象分析
（1）學生在初中已經學習過的電阻的測量、電壓的調節等電路的相關基礎知識，為本節實驗方案設計打下了基礎；
（2）初中已經學習過的歐姆定律基礎知識，為歐姆定律的深化理解起了鋪墊作用；
（3）學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 教學目標
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“導體伏安特性曲線”描繪的全過程，進一步熟知科學探究的各環節；
（2）通過描繪導體伏安特性曲線，體會圖線法在物理學中的作用；
（3）初步掌握傳感器、DIS（數字化信息系統）的操作和使用方法。
3.3 情感態度與價值觀
（1）通過使用傳感器和DIS（數字化信息系統），增強數字化、信息化科學意識；
（2）通過與同學的討論、交流、合作，提高學生主動與他人合作的意識；
（3）通過多媒體教學網絡廣播系統共享實驗結果，享受分享和成功帶來的喜悅、提高學生合作共享意識。
4 教學重點
（1）線性元件與歐姆定律
（2）線性伏安特性曲線的理解與應用
5 教學難點
（1）實驗方案的設計與電路連接、DIS（數字化信息系統）的使用；
（2）非線性伏安特性曲線的理解與應用。
6 教學策略設計
6.1 《課程標準》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、半導體二極管的I-U特性曲線，對比它們導電性能的特點。
這是采用傳統的教學手段一課時不可能實現的教學目標！而采用傳感器和DIS（數字化信息系統）獲取導體的伏安特性曲線，利用現代化信息技術，不僅大大提高了課堂教學效率，而且增強了學生數字化、信息化科學意識。
6.2 本節課設計了四個探究環節
（1）探究環節一：描繪金屬導體（合金絲繞成的5 Ω、10 Ω電阻）伏安特性曲線
該環節包括實驗設計、電路連接、數據收集、數據的圖線法處理，得出金屬導體的伏安特性曲線是“過原點的直線”的實驗結論。其中，包含了科學探究的“提出問題、設計實驗、數據收集、分析論證、結論評估”諸多環節，使學生進一步熟知科學探究的各環節。
（2）探究環節二：線性元件與歐姆定律
（3）探究環節三：描繪小燈泡（二極管）的伏安特性曲線
（4）探究環節四：非線性元件與非線性伏安特性曲線的理解與應用
其中，環節一、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，又能自然總結出線性元件、非線性元件的概念和特點。
6.3 本節課采用小組合作形式
使學生通過與同學的討論、交流、合作，提高學生主動與他人合作的意識；通過多媒體教學網絡廣播系統共享實驗結果，享受分享和成功帶來的喜悅，提高學生合作共享意識。
7 教學設備
25組描繪導體伏安特性曲線器材、“友高”數字化實驗系統、多媒體教學網絡廣播系統、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如此神奇的功能呢？那就要求設計者對各元件的性能非常了解，而導體的伏安特性就是其中一項重要的性能。
【學生】
觀察、思索、好奇、興奮。
【設計說明】
激發學生研究導體伏安特性的興趣。
新課教學
探究環節一：描繪金屬導體伏安特性曲線
（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。
【學生】
熟悉小組成員，選出小組長。
【設計說明】
小組合作。
（二）設計實驗
（1）方案設計
【教師】
導體的伏安特性曲線――用橫軸表示電壓U，縱軸表示電流I，畫出的I-U圖線叫做導體的伏安特性曲線。
注意解決三個問題：
①如何測量導體的電流、電壓？
②如何改變導體的電流、電壓？
③怎樣描繪導體的伏安特性曲線？
【學生】
分組討論：
①達到實驗目的所需的實驗器材；
②畫出實驗電路圖、概述實驗方案。
【設計說明】
①提高學生的實驗設計能力；
②利用學生在初中已經學習過的電阻的測量、電壓的調節等電路的相關基礎知識。
（2）方案論證
【學生】
小組長說明實驗器材。
【教師】
展示實驗器材實物圖（圖1）。
【學生】
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
【教師】
在數字化時代，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”數字化實驗系統替代手工記錄和坐標紙來完成此實驗探究（圖3）。
【學生】
閱讀《描繪導體伏安特性曲線》操作指南。
【設計說明】
采用傳感器和DIS，提高效率，完成傳統實驗器材不可能完成的任務。
（三）數據收集
（1）分組實驗
【學生】
分組實驗：1、2組10 Ω電阻；3、4組5 Ω電阻，同組成員相互協作。
【教師】
①指導學生打開軟件、實驗模板、傳感器調零，按操作指南要求收集數據、保存實驗，暫不關閉等待分享實驗數據（圖4）。
②巡回指導。
④利用多媒體網絡廣播系統了解各組實驗進度情況。
（2）成果分享
【教師】
通過廣播系統向全體同學展示4個小組的實驗結果。
【學生】
觀察、對比。
【設計說明】
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，又能自然總結出線性元件的概念。
（四）結論評估
【教師】
請分析兩圖線的異同。
【學生】
（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。
探究環節二：線性元件與歐姆定律
（一）線性元件
【教師】
（1）金屬導體的伏安特性曲線是通過坐標原點的直線，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？
【學生】
觀察、思考后回答。
（2）通過同一線性元件的電流強度與加在導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）。
【學生】
觀察、思考后回答。
（3）電壓一定時，通過導體的電流強度與導體本身的電阻成反比。
【教師】
線性元件這兩大特點你聯想到哪條規律？
【學生】
齊答：歐姆定律。
【設計說明】
線性元件與歐姆定律兩知識點自然銜接。
（二）歐姆定律
【教師】
內容：通過導體的電流強度跟加在導體兩端的電壓成正比，跟導體本身的電阻成反比。
適用范圍線性元件金屬導體電解液純電阻電路
【學生】
回顧、歸納。
【教師】
情感教育：介紹歐姆及其實驗裝置（圖6），闡述原創性實驗的開拓性及對科學發展的重大影響！
【學生】
好奇、興奮。
探究環節三：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。
【學生】
更換器材、連接電路（圖7）。
（二）數據收集
（1）分組實驗
【學生】
分組實驗：1、2組二極管；3、4組小燈泡，同組成員相互協作。
【教師】
①指導學生打開軟件、實驗模板、傳感器調零，按操作指南要求收集數據、保存實驗，暫不關閉等待分享實驗數據。
②巡回指導。
③利用多媒體網絡廣播系統了解各組實驗進度情況。
（2）成果分享
【教師】
通過廣播系統向全體同學展示4個小組實驗結果。
【學生】
觀察、對比。
【設計說明】
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，又能自然總結出非線性元件的概念。
（三）結論評估
【教師】
請分析兩圖線的異同（圖8）。
【學生】
（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小；鎢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）屬于金屬導體，但其伏安特性曲線為何呈現曲線？（圖9）
【學生】
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，呈現線性。
探究環節四：非線性元件
（一）非線性元件的概念
【教師】
（1）氣態導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。
【學生】
觀察、思考。
【設計說明】
實驗與知識點自然銜接。
（二）非線性伏安曲線的理解與應用
（1）跟蹤練習――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――非線性伏安曲線的應用
【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，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度。
【學生】
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度為I = 0.22 A。
【設計說明】
拓展學生解題思路，增強學生圖線法解決問題的意識！
課堂小結
【教師】
引導學生回顧、歸納總結。
知識小結：線性元件、歐姆定律、非線性元件。
方法小結：實驗探究、圖線法、數字化。
【設計說明】
比知識更重要的是方法！
作業布置
【教師】
（1）課本P48頁2、3、4題。
（2）請你設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）網上查閱歐姆定律的發現歷程。
【設計說明】
三道作業分別對應“知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀”三維目標。
參考文獻：
中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2016）12-0057
《歐姆定律》作為重要的物理規律，不僅是電流、電阻、電壓等電學知識的延伸，還揭示了電流、電壓、電阻這三個重要的電學量之間的必然聯系，是電學中最基本的物理規律，是分析解決電路問題的金鑰匙。在利用歐姆定律進行計算時，強調電流、電壓、電阻這三個物理量的同時性和同一性；加強學生對于這些問題的理解，對于后續課程測量電阻、電功、電功率的學習，起到良好的促進作用。因此，對于電學中的第一個規律的學習，教師應該注重學生學習能力的培養。
一、在教學中發現學生容易存在的問題分析
1. 進行電學實驗探究時，往往要求學生設計電路圖，很多學生在設計時不能一次將電路圖設計完整。
2. 從學生做題情況來看，學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. 在運用歐姆定律進行計算時，對于復雜一點的電路，如電路中的用電器不止一個時，學生往往容易將公式寫出，數據生搬硬套，亂算一通。這樣的習慣對于后續課程――電功、電功率的計算也產生了不良的影響。
針對學生的以上問題，筆者認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用不夠熟練，但電路分析有待加強。（3）對于各個物理量之間的因果關系沒有弄清楚。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、結合教科版教材，如何在教學中培養學生的學習能力
筆者認為，結合教材情況以及學生的學習情況，我們可以在以下幾個地方做好細節處理，讓學生養成良好的學習習慣，培養學生學習能力的目的。
1. 實驗設計：分步探究，嘗試錯誤，完善設計，培養學生養成縝密的思維能力
在第一課時的教學中，教學重點在于如何通過實驗探究得出電流與電壓、電阻之間的關系。教師在提出電流大小與什么因素有關的問題時，學生根據以往的學習經驗，猜想出電壓、電阻會影響電流的大小。教師應引導學生用控制變量法探究它們之間具體有什么關系。從而將所探究的問題分為兩個小課題來進行，即電流與電壓的關系和電流與電阻的關系。在進行第一個小課題：探究電流與電壓的關系時，學生在設計電路圖的時候，容易根據自己的經驗將電流表、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節是最方便的。這時才設計出準確的電路圖。學生根據之前所學的串聯分壓的知識，很容易理解當滑動變阻器的阻值發生變化的時候，電路中定值電阻兩端的電壓會發生變化，而電流也會隨之發生改變。同樣，設計好的電路圖也可以用于第二個課題的探究。這種不斷地讓學生對問題作出反應，不斷調整自己的設計方案，最后走向完善，這樣做符合學生的認知規律。
2. 重視實驗探究的過程，培養學生的動手能力以及發現問題后尋找解決方法的能力
對于兩個課題的實驗，必須由學生自己在教師的引導下完成。絕不能因為趕教學進度而由教師代勞，讓學生只是簡單記下數據，分析數據得出規律。學生只有在實驗過程中才會發現問題。如課題二：在電壓不變時，探究電流與電阻的關系中，學生就會發現沒有移動滑動變阻器，而將定值電阻改變時，電壓表的示數也會隨之發生改變。那如何保證電壓表的示數不變呢？學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律可循？學生通過自己的實驗，才會發現其中的規律。有了這樣的經驗以后，進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，在后續課程測電阻、測電功率的學習中，也就較為輕松了。
3. 對于實驗結論的得出，要把握其中的因果關系，培養了學生的邏輯思維能力
雖然在之前的學習中，學生已經認識到了電壓是形成電流的原因。同時也認識到了導體對電流有阻礙作用，也即是導體存在電阻這樣的觀念。但是放到歐姆定律的學習中，尤其是對公式R=U/I的理解上，學生容易認為電阻與電壓成正比，電阻與電流成反比，也就是認為電壓和電流的大小會改變電阻的大小。學生會單純從數學的角度來理解物理公式，而不能把握三者之間的因果關系。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，讓學生分析的根本目的。教師應該要進行提問，由學生來思考變形公式的意義，可以培養學生的邏輯思維能力。對于物理規律的理解，要引導學生理解規律所反映的邏輯關系。
4. 對于歐姆定律內容的學習要注意抓住關鍵字詞，培養學生閱讀能力
物理規律（包括定律、定理、原理、公式等）反映了物理現象、物理過程在一定條件下必然發生、發展和變化的規律，反映了物質運動變化的各個因素之間的本質聯系，揭示了物理事物本質屬性之間的內在聯系，是物理學科結構的核心。整個中學物理是以為數不多的基本概念和基本規律為主干的一個完整體系，物理基本概念是基石，基本規律是中心，基本方法是紐帶。要使學生掌握學科的基本結構，就必須讓學生學好基本規律。
縱觀整個初中物理，可以將物理規律分為以下三類：
1.實驗規律
物理學中的很多規律都是在觀察和實驗的基礎上，通過分析歸納總結出來的。我們把它們叫做實驗規律。如杠杠平衡原理、歐姆定律、阿基米德原理等。
2.理想規律
有些物理規律不能直接用實驗來證明，但是具有足夠數量的經驗事實。如果把這些經驗事實進行整理分析，抓住主要因素，忽略次要因素，推理到理想的情況下，總結出來的規律，這樣的規律我們把它叫做理想規律，如牛頓第一定律、真空不能傳聲等。
3.理論規律
有些物理規律是以已知的事實為根據，通過推理總結出來的，我們把它叫做理論規律。如并聯電路中電阻大小的計算等。
怎樣才能搞好規律教學呢？
1 聯系新舊知識、收集事實依據，學會研究物理規律的方法
物理規律本身反映了物理現象中的相互聯系、因果關系和有關物理量間的嚴格數量關系。因此在物理規律的教學中必須將原來分散學習的有關概念綜合起來。只有用聯系的觀點來引導學生研究新課題提出新問題才能激發學生新的求知欲與新的興趣。另一方面物理規律本身總是以一定的物理事實為依據的。因此學生學習物理規律也必須在認識、分析和研究有關的物理事實的基礎上來進行。尤其是初中學生他們的抽象思維能力不強理解和掌握物理規律更需要有充分的感性材料為基礎。
2 建立思維方法，理解物理規律
初中階段所研究的物理規律一般著重于用文字語言加以表達即用一段話把某一規律的物理意義表述出來，有些規律還用公式加以表達。對于物理規律的文字表述要認真加以分析，使學生真正理解它的含義而不是讓學生去死記結論。例如牛頓第一定律這一理想規律的教學就可采用“合理推理法”，即在實驗的基礎上進行推理想象，由有摩擦的情況推想到無摩擦時的運動情況，最后把這一規律的內容表述出來。在理解時要弄清定律的條件是“物體沒有受到外力作用”。還要正確理解“或”這個字的含義，“或”不是指物體有時保持勻速直線運動狀態有時保持靜止狀態，而是指如果物體原來是靜止它就保持靜止狀態，如果物體原來是運動的它就保持勻速直線運動狀態；許多理論物理規律的內容可以用數學形式表達出來就是公式。要使學生從物理意義上去理解公式中所表示的物理量之間的數量關系而不能從純數學的角度加以理解。例如：對于歐姆定律的表達式應當使學生理解這一公式表達了電流的強弱決定于加在導體兩端電壓的大小和導體本身電阻的大小，即某段電路中電流的大小與這段電路兩端的電壓成正比與這段電路中的電阻成反比，公式中的I、U、R三個物理量是對同一段電路而言的。把公式進行變換得到電阻的定義式R=U/I。如果不理解公式的物理意義就可能得出“電阻與電壓成正比”這一錯誤的結論。
3 明確物理規律的適用條件和范圍
每一個物理規律都是在一定的條件下反映某個物理現象或物理過程的變化規律，而規律的成立是有條件的。因此每一規律的適用條件和范圍也是一定的。學生只有明確規律的適用條件和范圍才能正確地運用規律來解決問題才能避免亂用規律、亂套公式的現象。例如，歐姆定律I=U/R，適用于金屬導體，不適用于高電壓的液體導電，不適用于氣體導電，不適用于含源電路或含有非線性元件的電路。而且I、U、R必須是同一段電路上的三個物理量。
4 認清關系，加以區別
物理規律總是與許多物理概念緊密聯系在一起的，與某些物理規律也是互相關聯的，應當使學生把物理規律與同它相關的物理概念和物理規律之間的關系搞清楚。如：牛頓第一定律與物體的慣性雖有聯系但二者有本質的區別不能混為一談。在教學中經常發現學生把慣性與運動狀態等同起來，把物體不受外力作用保持原來的運動狀態說成是“保持物體的慣性”。我們知道慣性是物體的固有屬性，物體無論是靜止還是運動、是否受力，任何時候都有慣性。而牛頓第一定律是一個反映這些客觀事實的物理規律，兩者不能混為一談。
1.1 貼近生活。各種家用電器的大量使用，為物理教學提供了豐富的感性材料。如電壓、電流、電磁爐等，學生在日常生活中，觀察和接觸的電現象和應用電的知識的事例，恰當地利用學生已有的感性認識及生活經驗，通過舉例引導學生提取儲存在頭腦中的印象。教師在課堂上應密切聯系生活實際，注意身邊的科學，如學生普遍對現代電子信息技術比較感興趣，教師可以針對這一問題，有意識地講述物理知識在電子信息技術中的重要作用等。以日常生活中的電學概念教學，可以增加學生學習的主動性。
1.2 注重實驗。物理學是一門以實驗為基礎的自然學科，物理規律和理論是以實驗為基礎并驗正的。在物理學里，某些性質不同的物理現象都是要通過實驗來驗證的，運用演示實驗或學生親自做實驗來獲得感性認識，容易更好的集中學生的注意力，培養學生的觀察力，激發學生的學習興趣。新穎的實驗往往更能吸引學生注意，恰當地將教材中的實驗加以發展、變化，可以增加學生的好奇心和求知欲。采用演示教學法，在整個教學過程中，教師邊演示、邊提問、邊解答，學生邊觀察，邊考慮問題，把抽象的理論變得具體、生動。使學生在愉悅的教學環境中，深深感受到學習的趣味性和有用性。
1.3 利用多媒體課件模擬演示。物理概念和原理是比較抽象的，有些現象在傳統的實驗中也是無法展示的，所以僅靠形象、表象和想象對初學者來說是不容易理解和掌握的。但是，利用多媒體課件可以較好地解決這一難點。例如“電流”概念比較抽象，可以利用多媒體模擬電路中電流的流動，看到正電荷從正極向負極運動，這樣將電流轉換成電荷的流動，讓本來看不見的電流變成動態的畫面，將課本中不動的圖形變為電荷不斷流動的動畫。遵循學生的思維由淺入深、由表及里，從具體到抽象，由現象到本質的循序漸進的思維過程，可以比較容易地解決這一教學難點。加深學生對電流的感觀認識，從而為建立電流概念打下基礎。
1.4 在公式分析。講解公式時，注重公式推理、得出過程，注重公式的使用條件，主要學習公式的如何使用。這是物理式正確使用的前提，前期學不好，后期無法正確應用。中職學生在初中物理中已學過的部分電路歐姆定律，它只適用于電路中某個導體或某一部分電路的電壓、電流和電阻三者之間的關系。《電工基礎》中引入了全電路歐姆定律新知識，進一步完善電路中內、外電路的電流、電壓（電動勢）和電阻間的關系，使知識由“部分電路”向“全電路”深化和發展。教學中可以充分利用部分電路歐姆定律的概念和相關知識，引入全電路歐姆定律的概念。如在課本電路中，將全電路分解為外電路和內電路兩部分，在外電路中，根據部分電路歐姆定律可知負載R兩端的電壓降為：U=IR.在內電路中，電源電動勢E與內阻r的電壓降Ur和電源端電壓的關系是：U=E-Ir。在全電路中，負載兩端電壓U與電源端電壓U相等，且內外電路電流相等，則可得：I=E/R+r即為全電路歐姆定律。通過實例的講解，注意強調部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律兩種概念的共同點、不同點以及相互聯系，使學生對新知識能進一步理解和掌握。
2 提高基礎學力，促進科學素養可持續發展
學力，是指通過學習獲得的能力。物理教育在提高學生科學素養的同時，還要提高學生的學力水平，并使更多的學生對物理產生興趣。學力是教育的內核，是學校課程設計的前提。任何一門學科教學的目標大體有四個組成部分：①知識、理解；②技能；③思考力、判斷力；④關系、動機、態度。前兩部分為顯性學力，后兩部分為隱形學力。就猶如浮在水面上的冰山，浮出水面的僅僅只是冰山一角，而更多的、隱匿在水面下的才是支撐浮出水面部分的基礎，四部分做為一個整體反映了一種學力觀。
在中學電學知識中，電路問題是其中的核心內容之一。準確把握電路問題的處理方法，既是強化恒定電流復習的關鍵所在，又是提高電學知識綜合應用能力的重要途徑。本文就十大電路的分析方法作探討。
1.有線性電阻的電路
線性電阻是指電阻阻值不隨通過它的電流變化而變化的用電器。求解由線性電阻組成的電路問題，關鍵是弄清線性電阻的串、并聯情況，注意有效進行電路等效簡化，靈活應用閉合電路的歐姆定律和串并聯電路的特點。
2.有非線性電阻的電路
非線性電阻是指電阻阻值不穩定，隨著通過的電流的變化而變化的用電器，如“小燈泡”、“半導體二極管”等。求解含有非線性電阻的電路問題，關鍵是確定非線性電阻兩端的電壓和通過的電流大小的實際值。一般方法是作出非線性電阻的伏安特性曲線和除了非線性電阻外其余部分電路的伏安特性曲線，兩條曲線的交點即為非線性電阻兩端的實際電壓U和通過的電流I。
3.動態電路
動態電路是指電路中因某個電阻阻值的變化、或者電路中開關的閉合與斷開等因素，引起電路中電流、電壓的變化的電路。求解此類問題的基本思路：從引起阻值變化的這部分電路入手，由電阻的串、并聯特點判斷總電阻R的變化情況，再由閉合電路的歐姆定律判斷I和U的變化情況，最后由部分電路歐姆定律確定各部分電路的相關物理量的變化情況。
4.有電動機的電路
電動機是非純電阻性用電器，它消耗的電能，一部分轉化為機械能，另一部分轉化為熱能。在高中階段，含有電動機的電路，歐姆定律不適用，一般選用能量守恒定律解題。
5.有電容器的電路
在恒定電路中，當電容器處于充電、放電狀態時，電路處于不穩定狀態。當電容器充、放電結束后，電路趨于穩定，此時，電容器相當于一個電阻無窮大的電路元件，與電容器串聯的電路處于斷路狀態。求解含有電容器的電路問題，關鍵在于弄清電路結構，準確確定電容器兩極板間的電壓，有時還要分析電容器兩極板極性的變化。
6.有故障的電路
電路故障主要有斷路和短路兩種。有故障的電路分析方法有電表檢測法和假設分析法。
電表檢測法一般使用電壓表檢測：（1）斷路故障檢測法。先用電壓表與電源并聯，若有電壓，再依次與某電路（或某用電器）并聯；當電壓表指針偏轉時，則這部分電路（或該用電器）發生斷路。（2）短路故障檢測法。先用電壓表與電源并聯，若有電壓，再依次與某電路（或某用電器）并聯；當電壓表示數為零時，則這部分電路（或該用電器）發生短路。
假設分析法。通過對某電路（或某用電器）假設發生斷路或短路故障，依據電路知識，結合電路結構，分析和判斷可能出現的情況，對照題設條件確定可能發生的故障。
7.與電磁感應相聯系的電路
在磁場中做切割磁感線運動的導體或磁通量發生變化的回路會產生感應電動勢，將這部分導體或回路等效為電源，再與其他的電阻構成閉合電路，即為與電磁感應相聯系的電路。求解這類與電磁感應相聯系的電路問題，關鍵要明確哪部分是等效電源，明確電路的連接情況，然后熟練應用法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律等規律求解。
8.與電場相聯系的電路
與電場相聯系的電路一般通過電路中接平行板電容器、帶電的電容器會產生電場、帶電粒子在電場中運動等聯系起來。求解這類問題的關鍵是弄清電容器兩端的電壓與電路中哪部分電路或哪個電阻兩端的電壓相等，再注意熟練應用閉合電路的歐姆定律和動力學規律。
9.與磁場相聯系的電路
與磁場相聯系的電路一般涉及平行板電容器，通過在平行板電容器中加上磁場，從而將磁場與電路聯系起來。求解這類問題的關鍵是弄清帶電粒子在電容器內的磁場和電場中的運動情況，弄清電容器兩端的電壓與哪部分電路兩端的電壓相等，再靈活選用有關電路、電場和磁場的知識求解。
1.電流：自由電荷的定向移動形成電流。I也流是標量，但有方向，我們規定正電荷的定向移動方向是電流的方向。電流的定義式為單位為A。
2.電壓：當在導體兩端加上一定電壓后，在導體中將產生一定的電場，自由電荷在靜電力的作用下做定向移動，形成電流。
3.電阻：電流通過導體時受到導體的阻礙作用。電阻的定義式為R，決定式，單位為Ω
4.部分電路歐姆定律：導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比。其表達式為I=，適用范圍有金屬導電和電解液導電（對氣體不適用）和純電阻電路。
5.電路：在串聯電路中有，并聯電路中有
例1 根據經典理論，金屬導體中電流的微觀表達式為I=nvSe，其中n為金屬導體中單位體積內的自由電子數，v為導體中自由電子沿導體定向移動的速率，S為導體的橫截面積，e為自由電子的電荷量。如圖1所示，兩段長度和材料完全相同、各自粗細均勻的金屬導線ab、bc，圓形橫截面的半徑之比為rab：rbc=l：4，串聯后加上電壓，則（）。
A.兩導體內的自由電子定向移動的速率之比為vab：vbc=l：4
B.兩導體內的自由電子定向移動的速率之比為vab：vbc=4：1
C.兩導體上的電壓之比為Uab：Ubc=4：1
D.兩導體上的電壓之比為Uab：Ubc=16：1
解析：兩段導體串聯，根據串聯電路的特點可知，電流處處相等，即Iab=Ibc再由金屬導體中電流的微觀表達式I=nvSe，得，選項A、B錯誤。根據歐姆定律，得U=IR，所以。又有，得，選項c錯誤，D正確。答案為D。
點評：導體兩端加電壓后，在導體中會形成電場，自由電荷在靜電力作用下做定向移動而形成電流，金屬導體中電流的微觀表達式I=nvSe就是由導體中電流推導而出的。串聯在電路中的每段導體分得的電壓跟電阻成正比。
例2 對于電阻的概念和電阻定律，下列說法正確的是（）。
A.由可知，導體的電阻與導體兩端的電壓成正比，與流過導體的電流成反比
B.由可知，導體的電阻與導體的長度成正比，與導體的橫截面積成反比
c.由可知，導體的電阻率與導體的橫截面積成正比，與導體的長度成反比
D.導體的電阻率只由材料的種類決定，與溫度無關
解析：電阻是由導體本身決定的，跟電流、電壓無關，所以選項A錯誤，B正確。電阻率主要決定于導體的材料，還跟溫度有關，所以選項C、D錯誤。答案為B。
點評：電阻是用比值法定義的，即電阻等于電壓與電流的比值。而電阻的大小是由決定的，其中p為電阻率，主要決定于導體的材料，還與溫度有關。
二、閉合電路分析是綜合
1.電源：電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電能的裝置。（l）電動勢是非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值，即，單位為V1（2）電源內部也是由導體組成的，也有電阻，叫做內電阻，是反應電源性能的一個重要參數。
2.閉合電路：（1）閉合電路歐姆定律是指閉合電路中的電流與電源的電動勢成正比，與內、外電阻之和成反比，其表達式為，只適用于純電阻電路；（2）路端電壓與電流的關系為U=E-Ir，此式適用于一切電路；（3）路端電壓與外電阻的關系為U=，此式只適用于純電阻電路。當外電路斷開時，有1=0，U=E；當外電路短路時，有。
例3 一節干電池的電動勢為1.5V，一節鉛蓄電池的電動勢為2V。所以（）。
A.干電池在1s內將1.5J的化學能轉變為電能
B.蓄電池將化學能轉變為電能的本領比干電池的要大
C.無論接不接人外電路，一節干電池兩極間的電壓都為2V
D. g節蓄電池每通過IC電荷量，電源把2J的化學能轉變為電能
解析：電動勢的物理含義是電源搬運IC的電荷量做功（把其他形式的能轉化為電能）的大小，顯然，選項A錯誤，B、D正確。當電源接人外電路時，兩端電壓隨外電阻的變化而變化，選項C錯誤。答案為BD。
點評：電動勢是比較難理解的物理量，它是非靜電力做功與電荷量的比值，而不是非靜電力做功與時間的比值。當外電路接通時，隨外電路電阻的變化，電流、路端電壓也隨之改變。
例4 如圖2所示，在A、B兩點間接有電動勢E=4V，內電阻r=lΩ的直流電源，電阻R1、R2、R3的阻值均為4Ω，電容器的電容C=30μF，電流表的內阻不計，求：
（l）電流表的讀數；
（2）電容器所帶的電荷量；
（3）斷開電源后.通過電阻R2的電荷量。
解析：當開關S閉合后，因為電容器的電阻無窮大，可以以去掉，而電阻R1、R2被電流表短路，所以外電路可以簡化為電流表和電阻R3串聯。
（1）根據歐姆定律可得，電流表的讀數I=
（2）電容器接在電源兩端，其電壓為路端電壓，即U=IR3=3.2V，因此電容器帶電荷量Q=UC=
（3）斷開開關S后，電容器相當于電源，因為電流表內阻不計，外電路是電阻R1、R2并聯后與R3巾聯，所以通過電阻R1和R2的電荷量之比為又有，解得
點評：電容器中間有電介質，電流不能通過其中，在電路中表現為斷路，而理想電流表的內阻為零，在電路中表現為短路，在電路分析時要充分利用這些特點。
三、動態電路分析是熱點
1.基本規律：（l）當外電路中任何一個電阻增大（或減小）而其他電阻不變時，電路的總電阻一定增大（或減小）；（2）若開關的通、斷使串聯的用電器增多時，電路中的總電阻增大，若開關的通、斷使并聯的支路增多時，電路的總電阻減小；（3）在如圖3所示的分壓電路中，滑動變阻器可視為由兩段電阻構成，其中一段R并與用電器并聯，另一段R串與并聯部分串聯，A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致。
2.分析思路：
例5 在如圖4所示的電路中，Rc為定值電阻，閉合開關S。當滑動變阻器R的滑片P向右移動時，下列判斷正確的是（）。
A.電壓表V1、電流表A的讀數都增大
B.電壓表V1與電流表A讀數的比值保持不變
C.電壓表V2與電流表A讀數的比值保持不變
D.電壓表V2、電流表A讀數變化量的比值保持不變
解析：當滑動變阻器R的滑片P向右移動時，接人電路的阻值變大，總電阻變大，回路中的總電流減小，電流表A的讀數減小，選項A錯誤。巾歐姆定律得。顯然，選項B錯誤，c正確。而選項D正確。答案為CD。
點評：根據動態電路分析的一般思路，靈活運用部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律即可順利求解本題。
例6 在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發現，設計了一種報警裝置，電路如圖5所示。M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻Rm發生變化，導致S兩端電壓U增大，裝置發出警報，此時（）。
A.Rm變太，且R越大，U增大越明顯
B.RM變大，且R越小，U增大越明顯
C.RM變小，且R越大，U增大越明顯
D.Rm變小，且R越小，U增大越明濕
解析：根據題述可知，傳感器接觸到藥液時其電阻Rm發生變化，導致S兩端電壓U增大，因此Rm變小。又因為R與Rm并聯，所以R越大，U增大越明顯。答案為C。
點評：通常情況下對動態電路進行分析是通過電阻的變化確定電壓的變化，而該題是利用電壓的變化來確定電阻的變化。
四、功和功率的計算是難點
1.純電阻電路的電功和電熱：電流通過純電阻電路時，它所消耗的電能全部轉化為內能，電功等于電熱，電功率等于熱功率。數學表達式為w=Q=Pt
2.非純電阻電路的電功和電熱：當電路中含有電動機、電解槽等時，該電路為非純電阻電路。在非純電阻電路中，消耗的電能除轉化成內能外，還轉化成機械能、化學能等。在非純電阻電路中，電功大于電熱，即；電功率大于熱功率，即在計算電功和電功率時只能用定義式W=UIt和P=UI，在計算電熱和熱功率時只能用定義式Q=
3.電路中的功率與效率：電源的總功率P=EI，電源的輸出功率P=UI，電源的內耗功率電源的效率
4.電源的最大輸出功率：對于純電阻電路有P=，當外電路電阻等于內電路電阻（R=r）時，電源的輸出功率最大，且，此時電源的效率η=50%。
例7 如圖6所示，電源電動勢E=6V，內阻r=2Ω，定值電阻R1=R2=12Ω，電動機M的內阻R3=2Ω。當開關S閉合電動機轉動穩定后，電壓表的讀數U1=4V。若電動機除內阻外其他損耗不計，求：
（1）電路的路端電壓U2；
（2）電動機輸出的機械功率P；
（3）電源的效率η。
解析：（1）設干路電流為I，對全電路，有E=成立。設通過R1和電動機的電流為I1，通過R2的電流為I2，對R3、R2，歐姆定律適用，有I1=。由并聯電路的特點得即，解得
（2）電動機的輸入功率，轉化為機械功率P和通過其內阻生熱的功率。根據能量守恒定律得。代人數據得
（3）電源的效率83.3%。
點評：對于含有電動機、電解槽等非純電阻的電路，在分析和討論時務必注意歐姆定律是不適用的。
五、圖像問題討論是提升
1.在恒定電流問題中，為了更加直觀地反映某元件的電壓和電流的關系，我們常常選用伏安（U-I）特性曲線來描繪。它們主要有兩種：一是電阻元件對應的伏安特性曲線，簡稱“電阻線”，如圖7甲所示，其對應的電阻R的大小等于tanα；另一種是電源元件對應的伏安特性曲線，簡稱“電源線”，如圖7乙所示，其對應的電源內阻r的大小等于tanα，電動勢E為直線在U軸上的截距。
2.在純電阻電路中，我們常用功率與外電阻的圖像來反映它們之間的變化規律，如圖8所示，電源的總功率，電源的輸出功率，電源的內耗功率
例8 某種材料的導體的U-I圖像如圖9所示，圖像上A點和坐標原點連線與橫軸成a角，A點的切線與橫軸成β角。關于導體的下列說法中正確的是（）。
A.在A點，導體的電阻大小等于tanα
B.在A點，導體的電阻大小等于tanβ
C.導體的電阻隨電壓U的增大而增大
D.導體的電功率隨電壓U的增大而增大
解析：由歐姆定律得，由圖得在A點有，故導體的電阻隨電壓U的增大而增大，在A點，導體電阻的大小等于tana，選項A、C正確，B錯誤。由圖可知隨著電壓的增大，電流也增大，所以導體的電功率增大，選項D正確。答案為ACD。
點評：根據部分電路歐姆定律可以確定U-I圖像的幾何意義。在解決恒定電流的某些問題時，巧妙地應用電阻線、電源線進行分析，不僅可以避免運用數學知識列式進行復雜的運算，而且可以獲得直觀形象、一目了然的效果。
側9 電池甲和乙的電動勢分別為E1和E2，內阻分別為r1和r2。若用甲、乙兩電池分別向某個電阻R供電，則在這個電阻上所消耗的電功率相同。若用甲、乙兩電池分別向某個電阻R'供電，則在R'上消耗的電功率分別為P1和P2。已知E>E2，R'>R，則（）。
解析：依題意作出電池甲和乙（E1>E2）及電阻R的伏安特性曲線。因為兩電池分別接R時，R消耗的電功率相等，所以這三條線必相交于一點，如圖l0所示。由圖可知a1>a2，所以，r1>r2。作R'的伏安特性曲線，因為R'>R，所以R'的伏安特性曲線應在R的上方。由圖可知，當甲電池接R'時，；當乙電池接R'時。因為，所以。答案為AC。
點評：在U-I直角坐標系中作出電源的伏安特性曲線，再在此坐標系中作出電阻R的伏安特性曲線，則兩條線的交點就表示了該閉合電路所工作的狀態。此交點的縱、橫坐標的比值表示外電阻R1縱、橫坐標的乘積即為外電阻所消耗的功率。
跟蹤訓練
l.一個T形電路如圖11所示，其中電阻。另有一測試電源，電壓為lOOV，則（）。
A.當c、d端短路時，a、b之間的等效電阻是40Ω
B.當a、b端短路時，c、d之間的等效電阻是40Ω
C，當a、b兩端接通測試電源時，c、d兩端的電壓為80V
D.當c、d兩端接通測試電源時，a、b兩端的電壓為80V
2.將一電動勢為E、內阻為r的電池與外電路連接，構成一個閉合電路。用R表示外電路的電阻，I表示電路中的電流，U表示路端電壓，則下列說法正確的是（）。
A.由U=IR可知，外電壓隨I的增大而增大
B.由U=Ir可知，路端電壓隨I的增大而增大
C.由U=E-Ir可知，電源的輸出電壓隨電流I的增大而減小
D.由可知，回路中電流隨外電阻R的增大而減小
3.在如圖12所示的閃光燈電路中，電源的電動勢為E，電容器的電容為C。當閃光燈兩端電壓達到擊穿電壓U時，閃光燈中才有電流通過并發光，當閃光燈正常工作時，會周期性短暫閃光，則可以判定（）。
A.電源的電動勢E一定小于擊穿電壓U
B.電容器所帶的最大電荷量一定為CF
C.閃光燈閃光時，電容器所帶的電荷量一定增大
D.在一個閃光周期內，通過電阻R的電荷量與通過閃光燈的電荷量一定相等
4.如圖13所示，電源的電動勢E=12V，內阻r=3Ω，Ro=1Ω，直流電動機的內阻Ro'=1Ω。當調節滑動變阻器R1時可使甲電路的輸出功率最大，當調節滑動變阻器R2時可使乙電路的輸出功率與甲電路相同也最大，且此時電動機剛好正常工作（額定輸出功率Po=2W），則使電路輸出功率最大的R1和R2的值分別為（）。
A.2Ω，2Ω
B.2Ω，1.5Ω
C.1.5Ω，1.5Ω
D.1.5Ω，2Ω
5.如圖14所示，直線①表示某電源的路端電壓與電流的關系圖像，曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關系圖像，則下列說法中正確的是（）。
A.電源的電動勢為50V
B.電源的內阻為
