“歐姆定律”探究式教學模式剖析

梁天漢

摘要：“歐姆定律”作為初中物理知識體系中一個尤為重要的定律概念，需要學生重點掌握與運用。本文結合筆者多年教學經驗，基于“歐姆定律”，深入剖析探究式教學模式的應用策略。

關鍵詞：“歐姆定律”；探究式教學；應用

教學過程乃為一雙邊活動，即學生“學”與教師“教”的有機融合。針對物理規律教學，基于物理規律形成全程而言，教師需善于為學生提供直觀、全面且豐富的感性材料，然后通過觀測與開展定量實驗，營造一個更加貼合的物理情景，這樣方能更好、更加有效的調動學生的積極性與主動性，才能使學生從起初的感性認識升華為理性認識。

一、歐姆定律及公式概述

歐姆定律即為導體當中的電流，與位于導體兩端的電壓之間形成正比關系，而與導體電阻則呈反比關系。歐姆定律乃為一條與電路相關的重要定律，無論何段電路，如若知道電阻、電壓與電流三個物理量當中的兩個，便能夠運用歐姆定律，將第三個量計算出來。數學表達式：I=U/R。在此公式當中，I表示安培，U表示伏特，R表示歐姆，單位不能亂用或錯用。此外，公式還直接折射出三個量之間的關系，乃是針對相同一段電路來講的，比如經某段電路的電流，由此段電路自身電阻與電路兩端電壓所決定。

二、“歐姆定律”教學中探究式方法的引入

1、靈活引入，找尋問題，激發求知欲。

第一，演示實驗。把一個燈泡串聯于新、舊兩節電池，發現燈泡存在不同的亮度。至此，提出相應問題：為何電池使用一段時間之后，小燈泡就不太亮了呢？誰可以說出新舊電池存在哪種差別？大多數學生的回答為：電池沒電了。對于新電池而言，其電壓為1.5V。而舊電池的電壓會相對變小（由此得知，學生在認識電源上，仍然處于初中水平）。

第二，學生實驗。運用電壓表，對新、舊電池兩端電壓進行測量，最終結果得知，均為1.5V，此結果會讓學生感到好奇，教室中頓時熱鬧起來，都想指導到底怎么回事。

2、理論分析，實驗研究，解決問題。

第一，讓學生自己做實驗，然后與教師分析緊密融合起來，最終得出“閉合電路歐姆定律”。依據學生實驗所得結果，新、舊電池的兩端均為1.5V的電壓，此時，教室將電動勢概念引出。對于電源電動勢來講，其由電源自身性質所決定，與其它因素之間不存在直接關聯。針對相同種類的電池，其電動勢均為1.5V，而蓄電池的電動勢均為2V。學生實驗：依據電路圖原理，連接電路，將電鍵閉合，對電池兩端的電壓進行測量，結果約為1.4V，此時，學生會感到疑惑，減少的電壓跑到哪了？教師首先讓學生明確內電阻、外電阻、內電路及外電路的定義，并指出減少的電壓即為內電壓。為了能夠讓學生更加真切的知曉電壓的存在，引導學生選用能夠調節的內阻蓄電池，然后依據電路圖，進行電路連接，將滑線變阻器相應阻值給予改變，然后對內、外電壓進行測量，并記錄下來。學生依據所記錄的內容，從中可知曉：當外電壓減小時，那么內電壓便會增大，而當外電壓增大時，則內電壓便會減小，但內電壓與外電壓相加之和為2V。由此可知，電源電動勢與內外電壓之和對等，即E =U內+ U外。

然后，教師積極引導學生，首先了解電路，對內、外電壓關系進行分析。設定電源沒有內阻r=0，此種電源即為理想電源，那么內阻上，便無電勢降低，于電源內部，則從負極至正極，在電勢上呈現升高趨勢，熟知與電源電動勢相等，對于外電阻，則沿著電流方向，出現有電勢降低，也就是外電壓。但不管電流怎樣改變，由于內阻上不存在電壓降，外電壓保持不變，與電源電動勢對等。針對有內阻電源，可以與一個電動勢為E的理想電源等效，并且還可與一個阻值為r的電阻形成串聯。除此之外，電源內部從負極至正極，出現電勢升高狀況，在數值上，依然是電源電動勢，另外，于內阻上，存在電勢降U內（U內=Ir），此時，對于外電壓U外來講，便會與電動勢電動勢內阻上的電勢降U內相等，即可得出：U外 =E- U內。這樣一來，學生便能夠比較清晰的知曉電動勢數值上與內、外電壓之間所存在的關系，便能夠將閉合電路歐姆定律推導出來，即：E=U內+U外。基于此公式，得出U內=Ir，U外=IR，將其帶入上述公式，可得出E=IR+Ir，電流I=E/（R+r）。基于公式，可知曉閉合電路電流與電源電動勢形成正比關系，與內、外電路電阻和形成反比關系。

第二，理論推導，實驗觀察，掌握恒定電流的處理方法。為了能夠更加明確知曉外電阻與電壓之間的關系，可引導學生進行如下實驗：當滑線變阻器在阻值上出現增大狀況時，外電壓所存在的變化；當滑線變阻器在阻值上出現減小時，外電壓的變化情況等。

完成實驗后，隨機選取兩組同學就實驗結果進行概括與闡述，在全班范圍內形成統一認識。結果可知，伴隨外電阻的變化，外電壓隨之而出現變化，即R增大，則U外增大，若R減小，則U外減小。若外電路處于斷開時，那么外電壓與電源電動勢對等，即U外=E。教師提出問題：可以運用剛才學到的閉合電路歐姆定律理論，將外電壓隨外電阻變化的規律推導出來嗎？

對于外電壓而言，其表達為U外=EIr，針對某個電源來講，內阻與電動勢乃是一定的，通過閉合電路歐姆定律可得知，當外電阻R增大，那么電流減小，若U內減小，則U外增大。當斷開外電路時，則R會變得無限大，I為0時，則U內也為0，U外=E。

經上述實驗與理論分析，學生便可較清晰的理解電動勢與閉合電路歐姆定律，有較好的教學效果。此外，還需要讓學生明確，盡管外電壓在數值上與電源電動勢相等，但電源性質決定著電動勢，而內電壓與電動勢共同決定著外電壓，也就是U外=E- U內，其僅為電源的輸出電壓，二者不可混淆。

三、結語

綜上，通過開展上述實驗與理論分析，學生能夠從中更加清晰的知曉閉合電路歐姆定律，通過教師引導與學生自主實驗相結合，不僅能夠提升學生知識掌握程度，還能加深其知識印象，在對定律更好理解的基礎上，擴散思維，發散思想，延伸知識廣度，幫助學生更好的獲取知識。

參考文獻

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