歐姆定律實驗在物理實驗教學(xué)中的意義

張森茂

【關(guān)鍵詞】 物理教學(xué)；歐姆定律實驗；意義

【中圖分類號】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 1004—0463（2017）15—0066—01

物理實驗教學(xué)的目的就是為了培養(yǎng)學(xué)生觀察和發(fā)現(xiàn)自然界中、生活中以及實驗中的各種物理現(xiàn)象，探究物理現(xiàn)象產(chǎn)生的原因以及引起變化的條件，歸納總結(jié)物理規(guī)律。物理實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣和學(xué)生科學(xué)能力的重要手段和方法，它對于學(xué)生的觀察能力、動手能力以及理性思維能力、學(xué)習(xí)科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)具有十分重要的意義。所以，重視實驗教學(xué)，就是重視學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)精神的培養(yǎng)。中學(xué)物理中歐姆定律的實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰瓦壿嫹治瞿芰Ψ矫婢哂胁豢商娲淖饔茫硪饬x十分突出。

一、歐姆定律實驗中，影響電流大小因素的實驗猜想的邏輯推理及意義

實驗猜想是探究實驗的重要方面。在實驗教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過已有的知識，通過對物理現(xiàn)象的觀察、猜想物理現(xiàn)象發(fā)生的原因以及物理變量之間的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探究的欲望。科學(xué)的猜想是探究實驗的動力，它是基于人們對事物的認(rèn)識，應(yīng)用思維遞推其中各因素存在的邏輯關(guān)聯(lián)，從而得出的假設(shè)結(jié)果。歐姆定律的實驗邏輯性非常嚴(yán)密，而實驗猜想是邏輯遞推的結(jié)果。因此，教學(xué)中應(yīng)通過復(fù)習(xí)電壓、電阻的物理意義，啟發(fā)學(xué)生得出影響電路中電流的因素，從而得出有意義的猜想。舉例如下：

1. 復(fù)習(xí)電壓和電阻的物理意義

電壓：是形成電流的原因，它使導(dǎo)體中的自由電荷進(jìn)行定向移動，從而形成電流。

電阻：是導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小。

2. 問題的提出與猜想

問題：電流與電壓有什么關(guān)系？猜想：電壓越大電流越大

問題：電流與電阻有什么關(guān)系？

猜想：電阻越大電流越小。

遞推：電路中的電流與電壓和電阻有關(guān)。

二、 歐姆定律實驗中的變量關(guān)系及數(shù)學(xué)模型的邏輯關(guān)系

在研究物理規(guī)律時，我們要確定主要變量之間的關(guān)系，就要排除其他變量的影響。在等同條件下研究一個變量與另一個變量的數(shù)理關(guān)系，從而建立對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，使物理問題變得簡潔而明了，這就是物理公式的意義。

在歐姆定理的實驗教學(xué)中，要研究電流（I）與電壓（U）的關(guān)系，就必須令電阻（R）不變。根據(jù)猜想，電流（I）與電壓（U）的關(guān)系應(yīng)該適合數(shù)模 y=f（x）=kx的形式；要研究電流（I）與電阻（R）的關(guān)系，必令電壓（U）為常數(shù)，根據(jù)猜想，電流（I）與電阻（R）的關(guān)系應(yīng)適合數(shù)模 y=f（x）=k/x的形式，所以在教學(xué)中明白應(yīng)變量與自變量的關(guān)系是建立歐姆定律I=U/R的關(guān)鍵。

三、 通過歐姆定律實驗，提高學(xué)生的實驗思維能力

通過實驗取得實驗數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)間的函數(shù)模型及圖象對于理解物理規(guī)律十分明確，也十分直觀。歐姆定律實驗對數(shù)據(jù)的處理具有非常典型的代表意義。可以用“比率”的實驗進(jìn)行分析。如，測量密度實驗，研究影響壓強因素的實驗等等。在實驗分析中，利用數(shù)模邏輯建立系統(tǒng)分析的方法，可以提高學(xué)生的實驗設(shè)計能力和對數(shù)據(jù)的處理能力，從而提升學(xué)生的科學(xué)實驗?zāi)芰Α?/p>

四、歐姆定律實驗對中學(xué)物理實驗的典型示范意義

歐姆定律是一個實驗定律，它的成立應(yīng)在一定的條件約束之內(nèi)。歐姆定律只適應(yīng)于最簡單的純電阻電路，且要盡量是溫度對電阻的影響足夠小，在穩(wěn)恒低壓的條件下歐姆定理的電流（I）與電壓（U）的線性關(guān)系才能成立。這是因為導(dǎo)體的電阻會隨溫度的變化而變化，而電流流過導(dǎo)體會產(chǎn)生熱效應(yīng)。

任何科學(xué)實驗中變量的控制都有一定的范圍和條件，作為教師應(yīng)該了解這一點。因此，在實驗教學(xué)中，教師應(yīng)給學(xué)生點明定律成立的條件。

歐姆定律實驗的典型示范意義在于它的探究過程的完整性。從問題的提出到猜想的邏輯推理。從實驗設(shè)計、實驗過程、數(shù)據(jù)處理以及自主探索，環(huán)環(huán)相扣，體現(xiàn)了知識的關(guān)聯(lián)性和啟發(fā)性。因此，對中學(xué)實驗教學(xué)具有典型的指導(dǎo)意義。

實驗教學(xué)是物理教學(xué)的靈魂。現(xiàn)在物理實驗教學(xué)中普遍存在應(yīng)付實驗的現(xiàn)象，把物理實驗“白板化”、“課件化”。許多教師在電子白板上回放實驗課件替代學(xué)生做實驗，或者有的教師讓學(xué)生依照課件的步驟重復(fù)實驗的過程。這樣教學(xué)會使學(xué)生在不知不覺中失去自主思考的過程，慢慢失去了對實驗探究的興趣，當(dāng)然也就失去了科學(xué)實驗的本來意義。因此，教師必須轉(zhuǎn)變觀念，認(rèn)識到實驗的重要性，并鼓勵學(xué)生自己動手做實驗。

編輯：謝穎麗