欧姆定律实验的改进

欧姆定律实验的改进（共10篇）

欧姆定律实验的改进 篇1

焦耳定律是九年级物理第十三章的一个重要内容, 也是本章的一个难点.因此, 焦耳定律实验的成败, 对于学生理解电流的热效应与哪些因素有关至关重要.北师大版九年级物理教材中“焦耳定律”的演示实验仍沿用了老教材用煤油做此实验, 在平底烧瓶中装满煤油, 把不同阻值的电阻丝放入瓶中, 给电阻丝通电后比较质量相同的煤油温度升高的情况, 判断哪个电阻产生的热量多.此实验中有以下不足.

1.由于瓶塞与瓶口、瓶塞与温度计之间存在缝隙, 一通电煤油受热膨胀就通过缝隙向外溢, 因而做实验很麻烦, 而且根本得不出电流通过导体产生的热量与电流、电阻与通电时间的关系, 效果一直不佳.

2.用煤油作为吸热膨胀物质欠佳, 由于注满烧瓶的煤油质量比较大, 吸收一定的热量后, 温度升高不大, 况且煤油的热膨胀系数较小, 即使用较细的玻璃管做实验, 液柱上升也缓慢, 耗时长.

3.煤油颜色浅, 在玻璃管中上升可见度低.

4.课前准备时需将两烧瓶注满煤油并且要调整两管中煤油高度相同, 不易操作.

因此我一直琢磨改进次试验, 结合自己的教学实践, 对此实验做了如下的改进3个定值电阻 (2个阻值为10 Ω, 1个阻值为5 Ω) 电压为3 V的电源, 2个最大阻值为15 Ω的滑动变阻器, 2块演示电流表, 1个开关, 3块外形相同刻有凹槽的红色蜡烛片.

二、 实验演示

1.电阻与电流热效应的关系.实验装置如图1 所示.

(1) 课前准备:将事先准备好的蜡烛片凹槽部分熔化后分别粘在5 Ω、10 Ω定值电阻上.

(2) 课堂实验操作步骤如下:

a.先利用投影或辅助黑板介绍改进后的装置, 说明实验目的及研究对象.

b.按图1连接实物并检查线路.

c.调节滑动变阻器的滑片在适当位置.

d.闭合开关给电阻加热, 观察哪一个蜡烛片先掉下来

e.指导学生分析实验现象.从蜡烛片掉下来的先后顺序可以看到, 当电流相等、通电时间相同时, 电阻较大的电阻上的蜡烛片先掉下来, 表明电阻越大电流产生的热量越多.

2.电流、通电时间与电流热效应的关系.实验装置如图2 所示.

(1) 课前准备:将事先准备好的蜡烛片凹槽部分熔化后分别粘在2个10 Ω的定值电阻上.

(2) 课堂实验操作步骤如下:

a.先利用投影或辅助黑板介绍改进后的装置, 说明实验目的及研究对象.

b.按图2连接实物并检查线路.

c.调节滑动变阻器的滑片在不同位置.

d.闭合开关给电阻加热, 观察电流表的示数, 观察哪一个蜡烛片先掉下来.

e.指导学生分析实验现象.从蜡烛片掉下来的先后顺序可以看到, 当电阻相同, 电流较大的电阻上的烛片先掉下来, 表明电流越大电流产生的热量越多;分析其中任意一个电阻, 若通电时间越长, 电流产生的热量越大, 表明通电时间越长, 电流产生的热量越多.通过上述实验结果分析比较, 便可得出焦耳定律的具体内容.

三、实验的优点

1.更换原吸热物质 (煤油) , 利用蜡烛片吸热熔化下落比液体直接吸热膨胀现象更明显, 省时, 并且省去实验后洗刷仪器的麻烦.

2.实验过程中蜡烛片是先后掉下来的对比性好, 能吸引学生的注意力, 缩短演示实验时间.

3.操作方便, 简化实验的难度.

欧姆定律实验的改进 篇2

关键词：机械能；守恒定律；实验改进

验证机械能守恒定律是高中物理必修课内容之一，课本对该实验的设计思路、步骤和过程均有考察。表面上看，实验设计完善精确，但深入分析可以发现，该实验装置漏洞多，缺乏科学性和操作性，依据课本无法完成实验操作。为此，本文对验证机械能守恒定律实验改进谈谈我个人看法和学习心得，提高实验可操作性和精确性。

一、实验存在的问题

图1为教材所示实验配图，打点计时器使用烧瓶夹固定，即使使用专用夹子也无法将打点计时器固定于铁夹上。电磁打点计时器和电火花计时器所受重力分别为2.7 N和2 N，实验要求电磁打点计时器与烧瓶夹的基础面上，难以计算烧瓶夹住计时器产生的相对压力，也难以稳定地固定打点计时器。而由于两种计时器的结构及功能，计时器只能固定于左下角，该固定位置容易导致烧瓶夹并非夹在离计时器重心位置，使计时器存在转动力矩，试验中容易随振动而向下转动。改用电火花计时器也无法规避该问题。

二、改进措施

使用铁夾底座面和烧瓶夹共同固定打点计时器，如图2所示。将打点计时器竖直放于铁架台底座面，连接线柱一侧贴近铁架台底座面，将铁架台立柱垂直夹角降至合适位置，使用烧瓶夹夹住计时器右上角，带孔一端伸出台面，将打点计时器底座调节至竖直状态。此时打点计时器受铁架台及烧瓶夹共同作用，可将计时器稳定地固定于底座面。该设计方式不仅可以稳定地固定打点计时器，还确保底座与运动纸带始终处于同一水平位置，实验操作也更加灵活方便。另外，试验中保证纸带舒展。纸带通常被卷成圆形，纸带的摩擦力增大。而电磁打点计时器的工作阻力应低于2.49×10-2 N，纸带摩擦力远远高于打点计时器的工作阻力。而且卷曲的纸带也容易导致计时器打点，导致迹点不清晰。因此，实验前应将纸带捋直，减小摩擦力，使“迹点”更清晰。还应选择质地软薄、韧性高的纸带，提高“迹点”的清晰度。

在物理课程改革背景下，物理实验安排设计应贴近实际，使实验仪器结构、性能更加符合学校实际情况，才能更有利于物理实验教学。否则更容易造成实验教学混乱，使实验教学无法发挥作用。

参考文献：

[1]吴含章.验证机械能守恒定律实验的创新设计[J].实验教学与仪器，2014（06）：31-33.

[2]刘玉震.“验证机械能守恒定律”实验的创新方案赏析[J].中学生数理化：高二高三版，2014（05）：26-27.

探讨动量守恒定律演示实验的改进 篇3

关键词：动量守恒,实验,改进

优化方案2009高考总复习一轮用书《物理》(教师用书、张学宪主编,现代教育出版社)第181页关于探讨动量守恒定律的演示实验大致如下:

一、实验:验证动量守恒定律

1、实验目的

验证碰撞中的动量守恒。

2、实验原理

因小球从斜槽上滚下后做平抛运动,由平抛运动知识可知,只要小球下落的高度相同,在落地前运动的时间就相同,则小球的水平速度若用飞行时间作时间单位,在数值上就等于小球飞出的水平距离。所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离,代入公式就可验证动量守恒定律。即

3、实验器材

斜槽、大小相等质量不同的小钢球两个,重锤线一条、白纸,复写纸,天平一台、刻度尺、圆规、三角板。

4、实验步骤

(1)先用天平测出两个小球的质量m1、m2。

(2)安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,并使斜槽末端点的切线水平,把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上,调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度,且碰撞瞬间,入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行,以确保正碰后的速度方向水平。

(3)在水平地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸。

(4)在白纸上记下重锤线所指的位置O,它表示入射球m1碰前的位置,如图2所示。

(5)先不放被碰小球,让入射球从斜槽上同一高度处滚下,重复10次,用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心就是入射球不碰时的落地点的平均位置P。

(6)把被碰球放在小支柱上,让入射小球从同一高度滚下,使两球发生正碰,重复10次,仿步骤(5)求出入射小球的落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。

(7)过O、N在纸上作一直线,直线上取OO'=2r,O'就是被碰小球碰撞时的球心投影位置(用刻度尺和三角板测小球直径2r)。

(9)整理实验器材放回原处。

5、注意事项

(1)斜槽末端点的切线必须水平。

(2)使小支柱与槽口间距离等于小球直径。

(3)认真调节小支柱的高度,使两小球碰撞时球心在同一高度上,球心连线与斜槽末端的延长线相平行。

(4)小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。

(5)入射小球的质量应大于被碰小球的质量。

(6)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。

对于上述关于探讨动量守恒定律的演示实验,笔者在操作过程中发现存在下列两方面的问题:

(2)实验器材落后且实验设计不理想:实验中采用多次使用刻度尺、三角板和圆规等实验工具,导致学生不易操作且测量过程中人为误差大,除此之外,实验装置末端采用小支柱设计,导致需测小球直径,使学生在做实验时极为不便。该实验设计违背易操作性原则。

6、实验改进

(1)改进实验仪器:(1)用外层弹性较好的橡胶包裹小钢球制成的弹性钢球代替原实验中的钢球;并采用两个质量和尺寸都相同的小弹性铁球代替质量不等但尺寸相同的两个小钢球;(2)在水平地面上用TDE-7型高精度位移传感器和电子感应装置代替白纸和复写纸;

(2)改进实验设计:将斜槽末端部分拆除支柱,将其改为长度是小球直径的光滑水平气垫导轨,并使其与圆弧斜槽末端相切。

二、改进后的实验:验证动量守恒定律

1、实验目的

验证碰撞中的动量守恒。

2、实验原理

质量都为m的两个小弹性铁球A和B发生正碰,若A碰前运动,B静止,由于弹性碰撞两弹性小球质量相等,两者碰撞前后交换速度,根据动量守恒定律应有:

因小球从斜槽上滚下后做平抛运动,由平抛运动知识可知,只要小球下落的高度相同,在落地前运动的时间就相同,则小球的水平速度若用飞行时间作时间单位,在数值上就等于小球飞出的水平距离,所以只需测出两球碰撞前后飞出的水平距离,代入公式就可验证动量守恒定律。即

式中和分别指入射小球A平抛运动的水平距离和碰撞后被碰小球平抛运动的水平位移。

主要测量的物理量:

入射小球A平抛运动的水平距离,碰撞后被碰小球的水平位移。

3、实验器材

斜槽和气垫导轨、大小相等质量相同的弹性小钢球两个,重锤线一条、电源一个、TDE-7型高精度位移传感器和电子感应装置各一台。

4、实验步骤

(1)安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,并使斜槽末端气垫导轨保持水平,把被碰小球放在斜槽末端气垫导轨边缘上,调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度,且碰撞瞬间,入射球与被碰球的球心连线与水平气垫导轨保持平行,以确保正碰后的速度方向水平。

(2)在水平地上放好电子感应装置,且连接好TDE-7型高精度位移传感器,将两仪器插上电源。

(3)在电子感应装置上记下重锤线所指的位置O,它表示气垫导轨末端边缘在电子感应装置上的投影,如图3所示。

(4)先不放被碰小球,让入射球从斜槽上同一高度处滚下,重复10次,由电子感应装置准确显示出入射小球不碰时的落地点的平均位置P。

(5)把被碰球B放在气垫导轨末端边缘处,让入射小球A从同一高度滚下,使两球发生正碰,重复10次,再由电子感应装置准确显示出被碰小球碰后的落地点的平均位置N。

(6)用TDE-7型高精度位移传感器精确测出线段和的长度并显示出来。观察线段和的长度是否相等,即看=是否成立。

(7)整理实验器材放回原处。

5、注意事项

(1)调整斜槽末端气垫导轨保持水平;

(2)将被碰小球放在斜槽末端气垫导轨边缘上,并让其静止,调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度,且碰撞瞬间,入射球与被碰球的球心连线与气垫导轨保持平行;

(3)小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放,可在斜槽适当高度处固定一挡板,使小球靠着挡板,然后释放小球;

(4)实验过程中实验桌、斜槽及气垫导轨、TDE-7型高精度位移传感器和电子感应装置不要动。

6、改进后的优点

玻—马定律实验演示仪的制作 篇4

1 准备器材

一次性注射器（20 ml）2支、厚铁片（8 cm×3 cm×0.1 cm）2块、厚铁片（4 cm×3 cm×0.1 cm）2块、粗铁丝3根（φ=4 mm，其中23 cm长的2根，10 cm长的1根）、PVC管管卡（图1）2个、小螺丝钉2个、小螺丝母10个、十字夹2个、铁架台1个、量程为10 kg（100牛）的弹簧秤1个、大铁钉（φ=0.4 cm、l=13 cm）2根、套扣用板牙、手摇钻、螺丝刀、小刀等。

2 制作过程

1）用板牙在长度为10 cm的粗铁丝的一端套出螺丝扣，并将其弯成一个圆环；用板牙分别在2根长度为23 cm的粗铁丝两端套出螺丝扣，备用。

2）如图2所示，用手摇钻在一块厚铁片的中心轴线上钻4个小孔，外侧两孔直径约为4 mm，内侧两孔直径约为2 mm；在另一块厚铁片的中心轴线上钻3个直径约为4 mm的小孔。

3）取下一个注射器的活塞拉杆，用手摇钻在注射器活塞拉杆的圆形端面上钻2个2 mm的小孔，用螺丝钉、螺丝母，将带有4个小孔的厚铁片固定在注射器活塞拉杆的圆形端面上方。

4）取下另一注射器的活塞拉杆，用小刀紧贴活塞将拉杆切掉，将切下的活塞放到注射器针管的底端。

5）分别将2根大铁钉插入2个PVC管管卡尾部圆孔内；将注射器针筒装在2个PVC管管卡内；将2块较小的厚铁片弯曲成半圆形，包裹在2个PVC管管卡尾管外侧；最后将其固定在铁架台的十字夹上。

6）用螺母将铁丝环固定在带有3个小孔的厚铁片中心孔内。

7）用带螺丝扣的粗铁丝将2个厚铁片连接起来，将带铁片的活塞装入铁架台的注射器针筒内，仪器制作完毕，如图3所示。

3 实验方法

注射器内封闭了一定质量的气体，针管下端的封闭活塞占去3 ml的体积。将弹簧秤挂在仪器下方的金属环内，用力向下拉动弹簧秤，注射器活塞随之向下移动，压缩气体，记录下活塞在注射器内某一位置时对应的弹簧秤上的示数；停止用力，活塞复位。再次用更大一些的力向下拉动弹簧秤，记下活塞的位置和弹簧秤的示数。以此类推，测量出多组数据，分析总结规律。实验参考数据如表1所示。

注射管量程20 ml，设注射器截面积为S=2.94×10-4 m2。

结论：分析实验数据可知，当温度保持不变时，一定质量的气体压强与体积的乘积保持不变——压强与体积成反比，此规律即为玻—马定律。

说明：实验过程中忽略了摩擦阻力及金属框架本身的重力产生的附加压力。

（作者单位：首都师范大学大兴附属中学）

欧姆定律实验的改进 篇5

电磁学对于学生来说,本来就由于缺少生活中的体验而显得较为陌生,更何况是抽象较难理解的法拉第电磁感应定律——磁通量是无法直接观察到的,磁通量的变化快慢也就更难理解了,因此学生在学习中觉得困难是很自然的。新教材尝试在这部分内容中引入DIS探究实验,帮助学生从较直观的实验现象入手,通过感受体验来逐渐掌握抽象的物理规律。

一、上海新教材目前的处理方法

新教材中采用的实验方案为:让装有磁铁和挡光片的小车以不同的速度靠近螺线管,途中经过一光电门传感器,可记录挡光时间△t,电压传感器记录此段时间螺线管中感应电动势的平均值E。通过利用小车末端的弹簧将小车以不同的速度从轨道的最右端弹出,就能得到一系列的感应电动势的平均值E和时间△t。然后将记录下的数据在中描点连线,得到一条基本过原点的直线。由于每次小车靠近过程中,螺线管中磁通量的变化量Δφ都相同,因此教材得到了E和成正比的结论(实验装置见图1)。

该实验有一定的缺陷:(1)该实验无法揭示感应电动势与磁通量变化之间的关系;(2)该实验采用控制变量法,只能分别说明感应电动势与时间、磁通量的变化量之间的大小关系,而磁通量变化率作为一个整体,如果生硬地将两个物理量拆开研究,不利于对物理本质的理解;(3)该实验的实验情景仍为切割,因此在揭示感生电动势时,即法拉第电磁感应定律描述的基本对象,仍有张冠李戴之嫌。

二、新实验仪器的探索和改进

1. 对新实验的初步设想

在初步实践后,我发现在实施探究实验中还遇到了一个难点——让学生猜想哪些因素会影响感应电动势的大小。因为学生在上此课前,已学习过“导体切割磁感线产生的感应电动势”的相关知识,因此在猜想“有哪些因素会影响感应电动势的大小”时,比较容易猜想导体运动的速度、磁感应强度等因素,很难联想到磁通量,更不用说磁通量的变化以及磁通量的变化快慢。先入为主的印象造成了学生对新问题的探究障碍。为解决这一问题,并根据对现行教材中实验的分析,我在教学设计时初步有了以下的设想:

(1)实验首先应排除导体切割的情况,无论是定性实验还是定量实验都应创设磁场强弱随时间变化的情景,帮助学生将感应电动势的大小与磁通量的变化快慢直接联系起来,排除“速度”对所研究问题的干扰;(2)在实验中,不将磁通量的变化与时间分开进行测量,而是抓住磁通量的变化快慢进行整体研究;(3)磁通量的大小虽无法直接测量,但可通过磁传感器测量磁感应强度,将测磁通量的变化快慢转化为测磁感应强度的变化快慢,这样既不影响对物理本质的理解,同时又具有可操作性。

2. 对实验方案的初步探索

在整个研究过程中,新教材主编张越老师给予我全面的指导和帮助。他在听了我的第一次试讲后,发现学生纠缠于切割与感生两种情况,如果没有直切主题的实验,知识的建立过程始终会发生逻辑的混乱,更不用说之后还要讨论和E=NBLv两者之间的关系。于是,在课后他向一起来听课的冯容士老师提出了设计新实验的要求和设计思路,得到了冯老师和陈开云老师的支持。陈开云老师在了解了我对实验的初步设想后,要求我用图线描绘出最终希望得到的结果。在我将画好的两根相关的Φ-t和E-t图线发给陈老师后的两天,陈老师给我传来了他做好的实验图线,该图线和我要求的实验结果几乎完全相同(见图2)。图中的B-t图线表明了磁场随时间先逐渐增强,后保持不变,最后突然减小;由此感应产生的感应电动势如E-t图线所示,当磁场强弱不发生变化时,不产生感应电动势,前后两段时间的B变化大小相同,△t越小,产生的E越大。这些图线充分说明了感应电动势的大小与磁感应强度的变化快慢有关,从而将物理量的变化快慢进行了整体的体现。

实验装置:实验采用可调节电流大小的学生电源给一个螺线管供电,使该螺线管内的磁场发生变化,放置在螺线管之上的一个小线圈因而产生电磁感应现象;与小线圈相连的电压传感器可记录下产生的感应电动势大小随时间的变化情况,即E-t图线;将一个磁传感器的探头插入螺线管内,可记录下螺线管内磁感应强度随时间的变化情况,即B-t图线。

这一实验装置简单,原理便于向学生说明,而且实验中产生的感应电动势完全是由磁场强弱变化引起的,摒弃了由于导体切割产生的电磁感应现象,便于直接说明问题,在课堂教学中能产生较好的效果。

3. 实验仪器的后续改进和完善

(1)在目前的实验仪器中,是由人手控制改变原电流的大小,由此变化产生的感应电动势大小变化剧烈。若改由机械控制输入电流大小变化,可控制其均匀变化,这样感应产生的电动势应该就是恒定的了,不仅易于观察理解,而且可以进行定量测量。

(2)若能定量测量产生的感应电动势E的大小以及磁感应强度的变化快慢,将实验数据用图像进行进一步研究,则离得到法拉第电磁感应定律就非常接近了。

带着这些改进意见,研发中心的教师们进行了研发,基本达到了理想的实验效果。目前,学生电源已能做到输出梯形、锯齿形、曲线等多种变化规律的电流,从而产生实验所需要的磁感应强度变化。

该实验仍有一个缺憾,就是线圈面积还无法改变。若能保持相同的,改变线圈面积,并测量出线圈面积改变后产生的感应电动势大小,得到E和S的定量关系,那么这样对定律的实验说明才是完整的。目前,实验装置和软件仍在进一步的修改完善中。

三、教学结构的改进处理

在确定了教学的主要内容是建立在探究实验基础上的规律学习之后,我根据张越老师、陆伯鸿老师的建议,对教学内容的组织结构做了相应的调整。

首先是引入实验的精心选择,我将一个线圈放在电磁炉上,线圈与一个40W的白炽灯泡相连,当打开电磁炉后,白炽灯泡发光。这一实验作为情景引入的优点有四:一是白炽灯泡发光强烈,实验现象明显,有很好的震撼效果;二是该电磁感应现象中没有导体切割运动,因此在后面引导学生猜想感应电动势大小与哪些因素有关时,排除了运动速度的干扰;三是从该实验出发,请学生先复习产生电磁感应现象的条件,然后进行猜想,再引导学生猜想感应电动势大小与磁通量变化之间有关系就显得较为自然;四是之后的探究实验的实验装置仍是由变化的磁场产生电磁感应现象,引入实验与探究实验情景相似,便于理解迁移。

其次是在完成实验探究法拉第电磁感应定律之后,我根据定律推导得出导体切割磁感线时感应电动势的计算式,让学生在推导过程中感受和E=BLv两者之间的关系,并理解平均感应电动势和瞬时感应电动势的区别。然后,还可通过定量硷证(该仪器装置也是研发中心的一个创新,本文中不做详细介绍),从而弥补拓展教材I中学习该部分知识时纯理论推导的缺憾。当然这部分内容也可根据课时调整放在下一节课中学习。

谈全电路欧姆定律的实验感性教学 篇6

明确教学目标是教师组织全电路欧姆定律教学的关键

掌握全电路欧姆定律对于学好《电工基础》这门课程来说至关重要。因为后续章节中多处电路的分析和计算要应用到这一定律。教学是一个教师与学生双向互动的过程, 作为教师, 要组织好全电路欧姆定律教学, 必须先明确教学目标, 做到心中有数, 才能更好地开展教学。

知识目标: (1) 理解电动势、内电阻、外电阻、内电压、外电压、端电压、内压降等物理量的物理意义; (2) 掌握全电路欧姆定律的表达形式, 明确在闭合电路中电动势等于内、外电压之和; (3) 掌握端电压与外电阻、端电压与内电阻之间的变化规律; (4) 掌握全电路欧姆定律的应用。

能力目标: (1) 通过实验教学, 培养学生的观察和分析能力, 使学生学会运用实验探索科学规律的方法; (2) 通过对端电压与外电阻、端电压与内电阻之间的变化规律的讨论, 培养学生的思维能力和推理能力。

理解各物理量的物理意义是学生掌握全电路欧姆定律的基础

全电路欧姆定律的难点在于概念较多, 且各物理量之间的关系复杂。因此, 首先, 应让学生准确理解各物理量的含义。

全电路是指含有电源的闭合电路, 如图1所示。其中, R代表负载 (即用电器, 为简化电路, 只画一个) , r代表电源的内电阻 (存在于电源内部) , E代表电源的电动势。整个闭合电路可分为内、外两部分, 电源外部的叫外电路 (图1中方框以外的部分) , 电源内部的叫内电路。外电路上的电阻叫外电阻, 内电路上的电阻叫内电阻。当开关S闭合时, 电路中就会有电流产生, , 该式表明:在一个闭合电路中, 电流强度与电源的电动势成正比, 与电路中内电阻和外电阻之和成反比, 这个规律称为全电路欧姆定律。

要理解这个定律, 要先理解以下几个物理量的物理意义:第一个是电动势, 它是指在电源内部, 电源力将单位正电荷从电源负极移到正极所做的功。这个概念比较抽象, 涉及知识面较广, 要使学生全面、深刻地理解它是有困难的。考虑到学生的接受能力和满足后续知识的需要, 需向学生讲清两个问题:一是电动势的值可用电压表测出——电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压;二是电动势的物理意义是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领, 是由电源本身的性质决定的。第二个是电源的端电压 (简称端电压) , 它是指电源两端的电位差 (在图1中指A、B两点之间的电压, 也等于负载R两端的电压) 。需要注意的是, 端电压与电动势是两个不同的概念, 它们在数值上不一定相等。第三个是内压降, 它是指当电流流过电源内部时, 在内电阻上产生的电压降。全电路欧姆定律也可表示为:“在闭合电路中, 电动势等于内、外电压之和。”

掌握各物理量的变化规律是掌握全电路欧姆定律的重点

全电路欧姆定律的难点在于各物理量之间的变化规律, 也是学生容易产生疑惑的地方。可以利用演示实验来验证各物理量之间的变化规律, 以增加学生的感性认识, 提高学生的逻辑推理能力。

第一, 验证电源内电阻的存在并计算其大小。对于电源的内电阻, 由于存在于电源的内部, 既看不见, 也摸不着, 学生对此存在质疑。为此, 可用图2进行实验, 不但可以证明内电阻的存在, 还可测出内电阻的大小。在图2中, 用1节1号干电池作电源, 电阻R为已知值 (可根据实际情况选定) 。开关闭合前, 记下电压表的读数U1 (此值即为干电池的电动势) , 开关闭合后, 记下电压表的读数U2, 发现U2比U1小 (见表1) , 就是因为电源内部存在内电阻的缘故。

根据公式可算出该电池的内电阻。再用不同型号的干电池 (如5号干电池、7号干电池) 进行重复实验, 发现它们的电动势虽然相等 (为了后面实验的需要, 尽量选用电动势相等的电池, 并保留这些电池) , 但内电阻不一定相同。

第二, 端电压U跟外电阻R的关系。

实验电路如图3所示, 用1节1号干电池作为电源, 移动滑动变阻器的滑动片, 观察电流表和电压表的读数变化, 并将它们的读数记录到表2中。通过观察发现:当滑动片从左向右移动时 (为保证实验设备安全, 滑动片不要移到最右端) , 电流表的读数慢慢变大, 电压表的读数慢慢变小;当滑动片从右向左移动时, 电流表的读数慢慢变小, 电压表的读数慢慢变大。由此得出结论:端电压随外电阻上升而上升, 随外电阻下降而下降。根据表2中的数据可绘成曲线 (如图4所示) , 即电源的端电压特性曲线。从曲线上可以看出:电源端电压随着电流的大小而变化, 当电路接小电阻时, 电流增大, 端电压就下降;当电路接大电阻时电流减少, 端电压就上升。

思考:如果滑动片移到最右端, 电压表、电流表的读数将为多少?

第三, 端电压与内电阻r的关系。

根据公式U=E-Ir分析可知:当电流I不变时, 内阻下降, 端电压就上升;内阻上升, 端电压就下降。实验电路同图3, 只需将电路中的电源用前面已测过内阻值的不同型号的电池代替即可, 观察电流表、电压表的读数, 上述结论即可得到验证。

应用规律, 解决实际问题

首先向学生提出问题:你是否注意到, 电灯在深夜要比晚上七八点钟亮一些?这个现象的原因何在?在回答这个问题之前, 可先通过实验验证这一现象的存在, 如图5所示。图中5个灯泡完全相同, 先将开关全合上, 使灯泡发光, 再逐个断开开关, 发现灯泡逐渐变亮, 原因分析:随着开关的断开, 外电阻增大, 导致干路电流减小, 使得内压降下降, 从而端电压增大, 即灯泡两端的实际电压增大, 故灯泡变亮了。上述问题也得到了解决。

在教学过程中, 如果尽可能地增加一些实验, 通过生活中的实验记录其数据并指导学生得出规律, 提高感性认识, 不但可以提高学生的学习兴趣, 也会提高教学效果。

摘要：通过对全电路欧姆定律公式中涉及的物理量进行逐一阐述, 以及实验对各物理量的变化规律进行验证, 本文明确提出了物理教学的关键、基础、重点以及应用规律, 并以案例说明增加学生的感性认识是提高教学效果的有效手段。

关键词：全电路,欧姆定律,实验教学,感性教学

参考文献

[1]李书堂.电工基础 (第4版) [M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2001.

[2]毕淑娥.电工与电子技术基础 (第2版) [M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2004.

欧姆定律实验的改进 篇7

该实验装置如图1所示,A、B是两个完全相同的单摆,

笔者认为该实验既然出现在教材上,我们还需要认真思考一下的,这个实验的原理比较清晰,误差来源少,是个好实验。但笔者认为,实验较难操作。如图1,把A拉开一定的角度θ,这个容易测量,但是第二幅图中的θ1,θ2应如何准确测量呢?实验过程很快,让我们来不及去记录A、B在最高点停留一瞬间的位置,我们真正要做好这个实验可以让它的过程变慢,让我们容易记录。

要让这种装置的过程变慢,有一种方法,用摄像头记录下整个实验的过程,再来进行分析,在这个实验中,为了使实验更为精确,可以把角度的测量换为长度的测量,具体操作是这样的,如图2所示,在图1的装置中,在其后面固定一个透明玻璃板,玻璃板上建立如图所示的直角坐标系,且坐标原点在悬点正下方小球静止时的中心,y坐标轴要有刻度,摄像头摆放在坐标轴的正对面,把小球A从一定的高度由静止释放,与小球B发生正碰,小球A向左运动,小球B向右运动,因为整个过程用摄像头记录下来并输入计算机,可以采用慢放式定格,读出小球A释放前的高度h1,小球A与B碰后所能到达的最大高度h1'和h2'。因为小球在最底部的速度大小为

笔者又作了进一步思考,在一些农村中学,怎么能保证有如此先进的设备供我们选择呢?这个课本上的实验难道会成为一个空谈吗?笔者又想出了一个方案,大家都知道,伽利略在研究自由落体运动规律的时候,由于当时计时仪器比较落后,就把这个实验放到了斜面上进行,且这个斜面与地面的夹角越小,用时就越长,这样用当时的计时仪器也就可以了。笔者受到伽利略这种思想的启发,我们可不可以让这个实验也在斜面上进行呢?这样,学生就能比较容易地“捕捉”到最高点了。

实验装置如图3所示,这个实验应该如何进行呢?笔者考虑到,如果用小球的话,小球会在倾斜的面上发生滚动,摆线拧起来,摆长缩短,A、B两球发生的不是正碰,或者有可能碰不到,笔者为了不让其滚动,用两个方形的铁块换掉两个小钢球,根据课本建议,我们可以在两个铁块要相撞的部位粘上胶布,使其能量损失大些。

欧姆定律实验的改进 篇8

“楞次定律”的探究过程蕴含着“抽象与概括、分析与综合、推理与判断”等最基本的科学思维方法, 是一节很有探究价值的教学内容。在教学中, 摆正教学理念、明确教学目标, 接下来, 就应该思考“怎么教”, 即教学策略。笔者结合自己两次“楞次定律”的教学实践, 阐述“还原规律探究过程”的教学策略对于发展学生科学思维能力的必要性, 以促进高中物理规律教学的创新。

一、“楞次定律”的第一次教学实践

1. 设计思路

“楞次定律”是高中物理选修3-2第一章的教学重点, 更是本章的教学难点。为了能够让绝大多数学生达成课堂教学目标, 同时也为了降低教师驾驭课堂的难度, 笔者设计了这样的教学流程:教师演示实验操作→学生观察并记录结果→学生在教师的引导下分析、归纳→得出“楞次定律”。

2. 过程简述

教师演示表1中预先设定好的四种实验操作, 要求学生仔细观察现象, 并把结果填入表1中。依据表1中的实验记录, 教师引导学生分析并归纳出“楞次定律”。

3. 教学反思

按照上述的流程进行教学, 过程一定是顺畅的, 结论的得出也是“水到渠成”的。表面上, 学生在课堂上也经历了实验探究, 学习的氛围也是热闹的, 但事实上, 学生的思维是冷却的。这是因为, 教师完全掌控着学生学习的每一个步骤和环节, 学生所有的学习活动都是“照单抓药”, 被动地完成教师精心安排的学习任务, 并没有经历真正的自主探究。从新课程的三维目标来看, 这一次教学实践仅仅达成了“知识与技能”的目标, 即学生只是知道了“楞次定律”的内容。其实, “楞次定律”的发现过程蕴含着丰富的科学思维方法, 对此, 在本次教学过程中, 学生是缺少体验与领悟的。因而, 绝大多数学生对于“楞次定律”的学习就会产生以下两个思维障碍。

思维障碍1:学生不明白教师为什么要选定表1中的四种操作来进行实验?

思维障碍2:学生会想, 确定感应电流I感的方向是我们的实验目的, 为什么要引入“感应电流的磁场B′”这个“中介”?学生还会问, 教师为什么会想到用“感应电流的磁场B′”这个“中介”来描述感应电流I感的方向与原磁通量变化ΔΦ0的关系?

二、“楞次定律”的第二次教学实践

1. 设计思路

本节课需要重点解决的问题是:如何从根本上解决学生可能产生的两个思维障碍?针对第一次教学实践, 笔者对“楞次定律”的教学进行了改进。第一, 将“演示实验”改为“分组实验”;第二, 采用了“还原实验探究‘楞次定律’的过程, 让实验探究与科学思维齐头并进”的教学策略。所谓“还原规律探究过程”是指把科学家进行科学探索的一些基本的科学思维方法转移到课堂教学中来, 让学生在课堂上经历与科学家发现规律相类似的科学探究过程。在教师的引导下, 通过与同学合作, 自己发现问题, 自己设计探究方案并解决问题, 领悟规律发现过程中的“大智慧”, 从而开启自己那扇思维之门, 进而发展自己的科学思维能力。

2. 教学过程

为了判断感应电流I感的方向, 教师事先要指导学生弄清线圈导线的绕向, 及电流的方向、指针摆动的方向与电流计的红、黑接线柱的关系。

教师:演示条形磁铁插入、拔出螺线管产生感应电流的实验, 引导学生观察现象的同时提出问题:感应电流I感的方向与哪些因素有关?

经过动手实验、交流讨论, 学生能够发现, 原磁场B0的方向和原磁通量变化ΔΦ0决定了感应电流I感的方向。

教师:我们应该用什么方法研究感应电流I感的方向与原磁场B0的方向和原磁通量变化ΔΦ0之间的关系呢?

学生:控制变量法。

教师:要求学生说明控制变量的具体做法。

经过交流讨论, 学生能够发现, 原磁场B0的方向与原磁通量变化ΔΦ0存在4种组合情况 (学生自然就不会产生思维障碍1) 。

教师:要求学生设计探究感应电流I感方向的实验现象记录表格。

学生:设计的表格如表2所示 (学生不会想到还要记录感应电流的磁场B′的方向) , 并按照表格进行实验、观察和记录。

教师:要求学生根据实验记录分析感应电流I感的方向、原磁场B0的方向和原磁通量变化ΔΦ0三者之间的关系。

学生:经过交流讨论后发现, 虽然感应电流I感直接是由原磁通量变化ΔΦ0而产生的, 但无法找到两者之间的某种确定的对应关系 (怎么回事呢?学生的思维得到了有效激发) 。

教师:因势利导, 引入“中介”———“感应电流的磁场B′”。演示图1所示的“铝环实验”并引导学生思考:铝环远离磁体说明两者之间的作用力表现为斥力, 铝环靠近磁体说明两者之间的作用力表现为引力, 请分析产生斥力与引力的原因。

学生:铝环中的感应电流产生的磁场会与条形磁体产生相互作用的斥力和引力。可以根据磁极间相互作用的规律 (同名磁极互相排斥, 异名磁极互相吸引) 判断出感应电流磁场的方向, 然后再根据安培定则判断出感应电流的方向。

教师:现在我们发现了一个既与原磁通量变化ΔΦ0有关又与感应电流I感有关的“中介”, 它就是“感应电流的磁场B′”, 我们可以利用这个“中介”联系并确定感应电流I感与原磁通量变化ΔΦ0的关系。 (学生自然就不会产生思维障碍2)

学生:在实验表格2中增加了“感应电流的磁场B′的方向”这一行, 根据自己的分析得出“楞次定律”。

3. 教学反思

第二次教学实践让学生完全参与到探究“楞次定律”中来, 采用类似真正的科学探究的方式, 还原了“楞次定律”的发现过程, 强调知识的自主建构、强调思维品质的丰富与优化、强调科学素养的培植。在学生无法找到感应电流I感与原磁通量变化ΔΦ0之间的某种确定的对应关系的时候, 教师并没有把“感应电流的磁场B′”这个“中介”生硬地“强加”给学生, 而是利用“铝环实验”自然引入。这样做, 既符合学生的认知规律, 又能满足学生逻辑思维的要求。“铝环实验”不但操作简便, 而且原理通俗易懂, 更重要的是, 学生对于“力和运动”的知识驾轻就熟, 这些优势为学生能够顺利得出“楞次定律”给予了很大的推动作用。

欧姆定律实验的改进 篇9

1.该器材只能探究光的反射定律中的两条内容

（1）反射光线、入射光线分居在法线两侧.

（2）反射角等于入射角；但无法探究反射光线、入射光线、法线在同一平面上，因为实验室配备的这套器材是一块完整的铁板，它无法向前、后翻折.

2.该器材比较笨重，因而作为演示实验器材使用起来不方便，同时可见度也不够好，不利于学生观察其实验现象.

3.该套实验器材价格比较贵，广大农村中小学由于经费比较紧张，可能无法配备……

鉴于以上种种原因，笔者自制了一个探究光的反射定律实验的教具，该教具克服了上述缺陷.下面，笔者来谈谈如何制作一个价格低廉、方便实用的光的反射定律的实验器材.

制作材料

平整的小木板2块，合页2个，白纸（A4纸）1张，胶水1瓶，量角器1个，铅笔1支，螺丝钉8枚.

制作步骤

1.取两块厚薄一样的平整小木板，用合页和螺丝钉将其固定，使其可以沿两块小木板中央的缝隙前后翻折；

2.在平整的小木板上用胶水粘贴好一张干净的白纸（A4纸）；

3.以两块小木板中央缝隙的底端为入射点，在两块小木板上的白纸两边用量角器分别画出30°、45°、60°角的几条射线.此射线分别作为入射光线和反射光线.这样一个方便实用的光的反射定律的实验器材就制作好了.

附图片如下：

操作过程

（1）将自制教具竖立放在一块平面镜上，先将教具摊开放置，使左右两块木板处在同一平面上，教具中央缝隙作为法线，缝隙底部与平面镜相交处作为入射点；

（2）将一支激光笔套入分光器中射出一束光束，让光束沿着教具木板白纸上的任意一条射线朝入射点的镜面上照射，学生观察其反射光线所在的位置.记下反射角与入射角的大小.

（3）将反射光线所在平面的那块木板向前、后翻折，学生观察该板面上是否还能看见其反射光线.

（4）重复2、3步骤，就能得出光的反射定律的内容.

教具优点

（1）制作材料易找，价格便宜，基本上不需要什么成本；

（2）教具制作过程简便，不需要什么技术，而且实用性强；

（3）教具小巧轻便，便于携带；既可作教师演示实验的教具，也可作学生分组实验教具；

（4）操作过程简单，容易操作，实验现象明显.

欧姆定律实验的改进 篇10

实验一:使条形磁铁N极垂直并插入a环

结果:a环向远离磁铁方向运动。

实验二:使条形磁铁N极垂直并插入b环

结果:b环不动。

实验三：将原来的条形磁铁换为强磁铁，使磁铁N极垂直并插入b环

结果：b环向远离磁铁方向运动。

为什么磁铁插入不闭合线圈时，线圈也会受磁场力而运动？为什么会出现这样的奇怪现象？

实验一和实验二的结果，应用楞次定律很容易做出解答，那么实验三的结果又该如何解释呢？

原来，变化的磁场在周围空间产生电场。在磁铁靠近并插入线圈过程中，线圈所在位置的磁场发生变化，因此线圈所在位置产生电场。闭合线圈中的电荷在电场力的作用下定向移动，形成了电流。闭合线圈中的电流受磁场力，在磁场力作用下闭合线圈运动，其运动的结果是阻碍磁通量的变化。

要使闭合电路中有电流，就必须有电源。磁通量发生变化的线圈就是电源，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与穿过线圈的磁通量变化率成正比。线圈不闭合时，仍有感应电动势产生。

电源有正极、负极。电源正极带正电，电势高；电源负极带负电，电势低。磁铁N极垂直并插入b环过程中，线圈有感应电动势产生，线圈两端有电势差，线圈两端分别带正、负电荷。在线圈两端分别积累正、负电荷的过程中，电荷在定向移动，形成了电流 (电源的充电电流) ，线圈中的电流受磁场力，在磁场力作用下线圈运动。因此，不闭合线圈磁通量变化时也会受磁场力。那么，在磁场不是很强情况下的实验二，在磁铁N极垂直并插入b环过程中，线圈有没有电流呢？可以肯定地回答，只要穿过线圈的磁通量变化，就有电流 (电源的充电电流，充电结束时电流消失) 。

既然实验二和实验三，线圈中都有电流，那为什么会出现两种不同的结果呢？主要原因是，磁场较弱时电流很弱，线圈受磁场力很小，不足以使线圈绕轴转动起来；磁场很强时电流较强，线圈受到的磁场力足以使线圈绕轴转动起来。