时间：2023-10-08 15:32:41
序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇欧姆定律的推导过程范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。
《闭合电路欧姆定律》是高中物理电学部分中各种电路的基础内容，同时也是高中物理电路部分的重点内容，深刻理解并掌握本节内容对今后电路学习具有极大的帮助。在高中物理课堂教学活动开展中，为了有效提高《闭合电路欧姆定律》教学设计的有效性，下面本文首先简单分析了《闭合电路欧姆定律》教学目标，并在此基础上提出创设“问题情境”的教学设计为方法的课堂教学实践，以供参考。
高中物理《闭合电路欧姆定律》教学主要是围绕定律的推导和定律的应用这两个问题展开的。教材在设计中意在从能量守恒的观点推导出闭合电路欧姆定律，从理论上推出路端电压随外电阻变化规律及断路短路现象，将实验放在学生思考与讨论之中。为了有效提高课堂教学质量和教学效果，我们特提出在《闭合电路欧姆定律》教学中创设“问题情境”的教学设计。
1.《闭合电路欧姆定律》教学目标分析
《闭合电路欧姆定律》教学目标主要有以下几个方面：一是，经进闭合电路欧姆定律的理论推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，培养学生推理能力；二是，了解路端电压与电流的U-I图像，培养学生利用图像方法分析电学问题的能力；三是，通过路端电压与负载的关系实验，培养学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法；四是，利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。高中物理《闭合电路欧姆定律》教学主要是围绕定律的推导和定律的应用这两个问题展开的，其中涉及到了“电动势和内阻”、“用电势推导电压关系”、“焦耳定律”以及“欧姆定律”等诸多内容，这些内容之间具有一定的联系， 只要能够为其构建一个完善的体系，将这些知识有机的结合起来，就能够得出闭合电路的欧姆定律。以建构主义教学思想为基础，采用创设“问题情境”的教学设计，对于提高课堂教学有效性具有积极意义。
2.创设“问题情境”的教学设计具体实践
首先，通过问题的提出激发学生的求知欲。例如：将一个小灯泡接在已充电的电容器两极，另一个小灯泡在干电池两端，会观察到什么现象？并展示生活中的一些电源，演示手摇发电机使小灯泡发光和利用纽扣电池发声的音乐卡片实验，使学生进行思考这些现象出现的原因。通过观察学生会发现手摇发电机是将机械能转化成电能的过程，停止摇动就没有电能，灯泡就不会亮，而干电池、蓄电池是将化学能转化成电能，其化学能能够为干电池提供持续供电的功能，因此小灯泡能够持续发光。然后教师再在这个基础上提出问题：什么是电源的电动势？之后指出电源电动势的概念，帮助学生认识电源的正负极，并画出等效的电路图，利用学生已知的知识，如电势相当于高度，电势差则相当于高度差，这样学生就能够很好的对电势差以及电源电动势的内电压和外电压等概念进行理解了。
其次，在教学中可采用类比、启发、多媒体等多种方法进行教学。教师在课堂教学汇总可借助于多媒体播放flash课件， 借助于升降机举起的高度差或者儿童滑梯两端的高度差，帮助学生更好的理解电源电动势。另外还可以从能量的角度引导学生对其进行理解，例如小花去买衣服，共有100元，其中10元用于打车，90元用于买衣服，在这里，100元就相当于电源的电动势，车费相当于内电压（必要的无用功），买衣服的费用就相当于外电压（有用功），从而使学生掌握内外电压的本质属性。
最后，要通过实验来引导学生进行探究。物理学是一门以实验为基础的科学，观察和实验是提出问题的基础，在实验教学中应鼓励学生观察要细致人微，要善于从实验中发现问题，直观、形象的实验现象能激发学生思考。可以让学生通过实验来探究路端电压与外电阻（电流）的关系，得出路端电压与外电阻（电流）的关系，再从理论上进行分析。然后演示电动势分别为3V和9V（旧）的电源向一个灯泡供电实验，引发学生学习的兴趣，让学习进行讨论，解释现象原因。通过这种方式能够让学生很容易就明白流过灯泡的实际电流不仅与电源的电动势有关，还与电路中的总电阻有关，从而顺理成章的得出闭合电路欧姆定律，完成课堂教学任务。
3.总结语
一、寓培养学生实事求是的科学态度于学生实验操作之中
欧姆定律是一个实验定律，因此在教学“欧姆定律”一节时，教师必须在学生对“电流与电压、电阻”之间关系进行猜想假设的基础上，引导学生设计实验方案，精心组织学生进行实验。在实验前指导学生：（1）根据电路图准确连接电路；（2）仔细检查电路及电表、滑动变阻器等连接是否准确；（3）在确认无误时，动手实验，并认真观察、精确记录数据；（4）明确滑动变阻器在两次实验中的作用：使定值电阻两端电压成整数倍变化和保持电阻两端电压不变；（5）分析实验中可能出现的数据差异原因，重复实验，直至准确。对于在实验中怕麻烦、凑数据的学生及时用科学家尊重事实、刻苦钻研及时教育他们，端正他们态度，帮助他们用实验得出准确结果。通过实验，使学生得到了欧姆定律实验所需要的数据，也培养了学生观察实验能力和实事求是、客观、细致的科学态度，从而激发学生勤奋求真的热情。
二、寓培养学生科学方法于分析实验数据和归纳出实验结论之中
在得出实验数据之后，就着手组织学生分析数据、归纳出结论。在引导时，引导学生回忆“探究影响导体电阻大小的因素”的实验方法，并要学生用之中方法研究电流跟电压、电阻两个因素的关系，即（1）固定电阻不变时，研究电流跟电压的关系；（2）固定电压不变时，研究电流跟电阻的关系。最后将两次结论综合起来，应用数学函数知识得出电流跟电压、电阻的关系。接着，根据学生实验数据组织讨论，并分析归纳实验结论。（1）分析“研究电流跟电压关系”表格：电流随电压增大而增大，且电压增大几倍电流也增大几倍。得出结论1：当电阻一定时，电流与电压成正比。（2）分析“电流与电阻关系”表格：电流随电阻的增大而减小，且电阻增大几倍，电流就减小到原来的几分之一。得出结论2：当电压一定时，电流与电阻成反比。归纳结论1、2，即得欧姆定律。在整个研究、分析、抽象，归纳过程中，使学生潜移默化地学会了：（1）研究问题的方法――控制变量法；（2）对实验数据的综合――分析――抽象――归纳的处理方法，从而学到了由特殊、个别推到一般的逻辑推理方法。这些方法都是学生终生受益的科学研究方法。在得出实验结论――欧姆定律后，教师接着就组织学生用他们已学过的数学知识推导欧姆定律的计算公式：（1）把电流与电压成正比表达成I∝U；（2）把电流与电阻成反比表达成I∝1/R，把（1）、（2）结合起来得出计算公式：I=U/R；通过公式推导使学生了解到不同学科之间的联系，它不仅开阔了学生的视野，也可使学生学到物理公式常用的科学的数学方法。
三、寓培养学生科学思想于理解、应用定律之中
对于实验定律――欧姆定律，在理解其内容时，引导学生讨论：能不能把定律叙述的导体的电流与导体两端电压成正比、与导体两端电阻成反比改叙述成导体两端电压与导体电流成正比、导体电阻与导体电流成反比？让学生在讨论中明白：叙述定律时只能按课本那样叙述，否则是错误的。这是因为事物内部矛盾的双方有主有次，这里电压、电阻是矛盾的主要方面，是事物变化的依据，对事物变化起决定作用的；而电流则是矛盾的次要方面，它是随电压、电阻变化而变化的，在事物变化中处于服从地位；这样使叙述在讨论中理解了定律，在理解定律过程中获得了一次科学的认识教育。
在讲解定律公式的应用时，如教师通过P111教材例1的讲解，强调了定律的应用是有条件的，即（1）同体性：只能适用于同一段电路中的电流、电压以及电阻之间的关系的运算；（2）同时性；（3）计算时数字代入单位必须是国际单位制中主单位。引导学生认识到真理是有局限性的，是离不开特定条件的。又如教师通过课本例2讲解，强调了定律的应用性，即通过欧姆定律可以求出导体的电阻值，也就是可用伏安法测未知电阻，使学生体会到：理论的实践性以及理论与实践的一致性。此外取平均值可以减小实验误差；表格可以得到实验结论1等。
四、寓培养学生的科学精神于介绍科学家的事例之中
结合课本中“信息库”介绍，使学生了解德国的物理学家欧姆发现了电路中遵循的基本“交通规则”，但他幼年家贫，曾中途辍学，后全凭自己努力，完成学业。他为了得到欧姆定律，花费了十年心血。当时的实验条件非常差，他自制了测电流的电流扭秤，花五年时间才找到电压稳定的电源。经过长期细致的研究，终于取得了成果。在教学中把欧姆的对学习勤奋刻苦，对科学知识的执著追求，在科学研究道路上勇于探索、百折不挠的献身精神及对人类社会的贡献，展现在学生面前，使学生从中接受了热爱科学、追求真理的科学接受教育。
教育者在实施科学素养教育时不是生硬的说教，应有机结合教材适时适量地渗透；科学素养教育是素质教育的核心，在实施时教师还应当有意识、有目的地进行，同时联系教材中其他素质教育因素如能力、智力、科学美等全方位地开展，并做到主、次得当，这就需要安排好教学过程和节奏，从而使素质教育得到全面培养。
【参考文献】
知识目标
1．巩固串联电路的电流和电压特点.
2．理解串联电路的等效电阻和计算公式.
3．会用公式进行简单计算.
能力目标
1．培养学生逻辑推理能力和研究问题的方法.
2．培养学生理论联系实际的能力.
情感目标
激发学生兴趣及严谨的科学态度，加强思想品德教育.
教学建议
教材分析
本节从解决两只5Ω的定值电阻如何得到一个10Ω的电阻入手引入课题，从实验得出结论.串联电路总电阻的计算公式是本节的重点，用等效的观点分析串联电路是本书的难点，协调好实验法和理论推导法的关系是本书教学的关键．
教法建议
本节拟采用猜想、实验和理论证明相结合的方式进行学习.
实验法和理论推导法并举，不仅可以使学生对串联电路的总电阻的认识更充分一些，而且能使学生对欧姆定律和伏安法测电阻的理解深刻一些．
由于实验法放在理论推导法之前，因此该实验就属于探索性实验，是伏安法测电阻的继续．对于理论推导法，应先明确两点：一是串联电路电流和电压的特点．二是对欧姆定律的应用范围要从一个导体扩展到几个导体（或某段电路）计算串联电路的电流、电压和电阻时，常出现一个“总”字，对“总”字不能单纯理解总和，而是“总代替”，即“等效”性，用等效观点处理问题常使电路变成简单电路．
教学设计方案
1．引入课题
复习巩固，要求学生思考，计算回答
如图所示，已知，电流表的示数为1A，那么
电流表的示数是多少？
电压表的示数是多少？
电压表的示数是多少？
电压表V的示数是多少？
通过这道题目，使学生回忆并答出串联电路中电流、电压的关系
（1）串联电路中各处的电流相等．
（2）串联电路两端的总电压等于各支路两端的电压之和．
在实际电路中通常有几个或多个导体组成电路，几个导体串联以后总电阻是多少？与分电阻有什么关系？例如在修理某电子仪器时，需要一个10的电阻，但不巧手边没有这种规格的电阻，而只有一些5的电阻，那么可不可以把几个5的电阻合起来代替10的电阻呢？
电阻的串联知识可以帮助我们解决这个问题．
2．串联电阻实验
让学生确认待测串联的三个电阻的阻值，然后通过实验加以验证．指导学生实验．按图所示，连接电路，首先将电阻串联入电路，调节滑动变阻器使电压表的读数为一整数（如3V），电流表的读数为0．6A，根据伏安法测出.
然后分别用代替，分别测出．
将与串联起来接在电路的a、b两点之间，提示学生，把已串联的电阻与当作一个整体（一个电阻）闭合开关，调节滑动变阻器使电压示数为一整数（如3V）电流表此时读数为0．2A，根据伏安法测出总电阻．
引导学生比较测量结果得出总电阻与、的关系.
再串入电阻，把已串联的电阻当作一个整体，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为一整数（如3V）电流表此时示数为0．1A，根据伏安法测出总电阻．
引导学生比较测量结果，得出总电阻与的关系：.
3．应用欧姆定律推导串联电路的总电阻与分电阻的关系：
作图并从欧姆定律分别求得
在串联电路中
所以
这表明串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和．
4．运用公式进行简单计算
例一把的电阻与的电阻串联起来接在6V的电源上，求这串联
电路中的电流
让学生仔细读题，根据题意画出电路图并标出已知量的符号及数值，未知量的符号．
引导学生找出求电路中电流的三种方法
（1）（2）（3）
经比较得出第（3）种方法简便，找学生回答出串联电路的电阻计算
解题过程
已知V，求I
解
根据得
答这个串联电路中的电流为0.3A.
强调欧姆定律中的I、U、R必须对应同一段电路.
例二有一小灯泡，它正常发光时灯丝电阻为8.3，两端电压为2.5V.如果我们只有电压为6V的电源，要使灯泡正常工作，需要串联一个多大的电阻？
让学生根据题意画出电路图，并标明已知量的符号及数值，未知量的符号.
引导学生分析得出
（1）这盏灯正常工作时两端电压只许是2.5V，而电源电压是6V，那么串联的电阻要分担的电压为
（2）的大小根据欧姆定律求出
（3）因为与串联，通过的电流与通过的电流相等.
（4）通过的电流根据求出.
解题过程
已知，求
解电阻两端电压为
电路中的电流为
一、滑动变阻器的变动对电流电压的影响
图1例1（2011年山东临沂）如图1所示的电路，电源电压保持不变，闭合开关，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列分析正确的是（）
（A） 灯泡变亮，电流表的示数变大
（B） 灯泡变暗，电流表的示数变小
（C） 灯泡亮度不变，电流表的示数变大
（D） 灯泡亮度不变，电流表的示数变小
解析：滑片移动时可知滑动变阻器接入电阻的变化，则由欧姆定律可得出电路中电流的变化，由电流变化可知灯泡的亮度变化.当滑片向右移动时，接入电阻变小，故电路中总电阻减小，因电压不变，由欧姆定律I=U/R 可得，电流增大，故电流表示数变大，灯泡的实际功率变大，故亮度变大.（A）正确.
答案：（A）
点拨：本题属于电路的动态分析，此类题可先分析局部电阻的变化，再将滑动变阻器和定值电阻视为整体进行分析，得出总电阻的变化，最后由欧姆定律分析电流的变化.此类题目也属于欧姆定律的常规题目，体现了电学中整体法的应用.
图2例题延伸：如图2所示，电源电压保持不变，闭合开关，将滑动变阻器的滑片向右滑动时，则（）
（A）通过灯L的电流变小，变阻器两端的电压变小
（B） 通过灯L的电流变大，变阻器两端的电压变大
（C） 灯L两端的电压变小，通过变阻器的电流变小
（D） 灯L两端的电压变大，通过变阻器的电流变小
解析：滑动变阻器的滑片右移，变阻器接入电路中的电阻增大，电路中的总电阻增大，则电流减小，同时灯L分得的电压也减小，则变阻器分得的电压就变大.
答案： （C）
点拨：本题考查滑动变阻器的原理、电阻对电路中电流的影响以及串联电路的分压原理，考查学生分析问题的能力.
二、滑动变阻器与电表的测量目标问题
例2（2011年山东聊城）如图3所示，闭合开关S，使滑动变阻器的滑片向左移动，则（ ）
（A） 电流表示数变小（B） 电压表示数变大
（C） 电压表示数不变（D） 灯泡变亮
解析：从图中可以看出，这是一个串联电路，即滑动变阻器与小灯泡串联，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压.当滑片向左移动时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，故在电源电压不变的情况下，电流中的电流变大，通过小灯泡的电流变大，小灯泡变亮，（A）项错误，（D）项正确；由于滑动变阻器的阻值减小，故它分得的电压也减小，（B）、（C）两项错误.
答案：（D）
点拨：判断电路中的电表示数变化情况时，应首先明确电路的连接方式及电表的测量对象，然后根据欧姆定律及串并联电路的电流、电压特点进行分析.
图3图4例题延伸： 如图4所示电路，电源两端电压保持不变.闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，下列判断正确的是 （ ）
（A） 电压表V1示数变小，电压表V2示数变大，电流表示数变小
（B） 电压表V1示数变大，电压表V2示数变小，电流表示数变小
（C） 电压表V1示数变小，电压表V2示数变小，电流表示数变小
（D） 电压表V1示数变大，电压表V2示数变大，电流表示数变大
解析：从题图可知，电路为串联电路，电压表V1测滑动变阻器两端的电压，电压表V2测定值电路R2两端的电压.闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，变阻器连入电路的电阻变大，电路中电流变小，定值电阻R2两端的电压变小，即电压表V2的示数变小，根据串联电路的电压规律可知，变阻器两端的电压变大，即电压表V1的示数变大，答案为（B）.
答案：（B）
点拨：本题考查串联电路和欧姆定律的知识，解此类题的关键是明确电压表所测的对象，弄清各用电器之间的关系，熟记串联电路的分压原理.
三、滑动变阻器与伏安法实验探究
例3（2011年浙江绍兴）小敏用如图5甲所示的电路图，研究通过导体的电流与导体电阻的关系，电源电压恒为6 V.改变电阻R′的阻值，调节滑动变阻器滑片，保持R两端的电压不变，记下相应的4次实验的电流和电阻值，描绘在乙图中.
图5 （1）实验过程中，移动变阻器滑片时，眼睛应注视（选填序号）；
（A） 变阻器滑片（B） 电压表示数（C） 电流表示数
（2）在丙图中，用笔线代替导线，将电压表正确连入电路.
（3）实验中，他所选择的变阻器是（选填序号）
（A） 10 Ω，0.5 A（B） 20 Ω，1 A（C） 50 Ω，2 A
（4）乙图中阴影部分面积表示的科学量是.
（5）实验过程中，如果出现了电流表示数为0，电压表示数接近6 V，电路发生的故障可能是.
解析：探究电压一定时，电流与电阻的关系时，在不断的改变定值电阻的同时，必须不断的移动滑动变阻器，使得电压表的示数是一个定值，故在移动滑片的同时，眼睛观察电压表的示数；通过电流与电阻的图像中可以看出保持电压表的示数是2 V，故电压表接入电路中时，所选的量程应该是0～3 V的，且并联在电阻两端；阴影部分为电压值；滑动变阻器型号的选择应该与定值电阻的阻值差不多，故所选型号为“10 Ω，0.5 A”的；如果电路中出现电流表的示数为零，说明在电路中出现了断路，电压表有示数说明是电阻R处出现了断路.
图6答案：（1）（B）
（2）如图6所示 （3）（C） （4）电压 （5）电阻R处有断路
点评：此题从实物图的连接、滑动变阻器型号的选择、故障的分析等方面较为综合的考查了学生，从中加强了学生综合能力的培养，是一道不错的电学中考题.
图7例4（2011年四川绵阳）如图7所示是测量小灯泡电阻和电功率的实验电路图，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表、电压表的示数变化情况是（ ）
（A） 增大、增大 （B） 增大、减小
（C） 减小、增大 （D） 减小、减小
解析：当滑动变阻器的滑片向左移动时，电阻R的阻值减小，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律I=U/R可知电路中的电流增大，即电流表的示数增大.同样根据欧姆定律推导公式U=IR可得出灯泡两端的电压增大，即电压表的示数也增大，所以（B）（C）（D）均是错误的.
答案：（A）
点拨：本题考察的是综合运用欧姆定律的知识，这也是初中物理的重点和难点内容，也是同学们容易出错的地方，在套用公式时容易“张冠李戴”.
四、滑动变阻器与电阻的匹配问题
图8例5（2011年南京）小华用如图8所示的电路探究电流与电阻的关系.已知电源电压为6 V，滑动变阻器R2的最大电阻为20 Ω，电阻R1为10 Ω.实验过程中，将滑动变阻器滑片移到某一位置时，读出电阻R1两端电压为4 V，并读出了电流表此时的示数.紧接着小华想更换与电压表并联的电阻再做两次实验，可供选择的电阻有15 Ω、30 Ω、45 Ω和60 Ω各一个，为了保证实验成功，小华应选择的电阻是 Ω和 Ω.
解析：为了探究电流与电阻的关系，应保持4 V电压，当所换电阻为45 Ω和60 Ω时，无论如何调节，所换电阻两端的电压都超过4 V，故45 Ω和60 Ω电阻不可以.
关键词：电动机；纯电阻与非纯电阻；电路分析
在直流电路中，通过电阻的电流产生的能量转化是能量计算的重点知识，但由于不能够正确区分纯电阻与非纯电阻，导致求解中出现问题，特别含有电动机的相关计算。下面以电动机为例，来解决纯电阻与非纯电阻应用中的区别与联系。
一、过程再现及分析
含有电动机电路，有电流通过电动机时，线圈消耗电能，产生其他形式能量（内能、机械能等），该能量转化过程为电流做功的过程，即消耗电功W=UIt，电流通过线圈产生的焦耳热Q=I2Rt，那么，两者之间有何关系呢？
解决方案：假如Q=W，则UIt=I2Rt，推导出I=，即欧姆定律，而欧姆定律是需在纯电阻情况下才成立的。
分析：根据欧姆定律的适用条件，电流通过电阻产生的电能全部转化为内能，即电功等于电热，此时由欧姆定律适用的电路叫做纯电阻电路；欧姆定律不适用的电路叫做非纯电阻电路。
问题设计1：电机在受阻不转动的情况下，电压、电流和电阻的存在的何种关系，消耗的电能和产生的电热有何关系？
问题设计2：电动机在转动的状态下，电压、电流和电阻的关系有何特点，消耗的电能和产生的电热有何关系？
问题设计意图：明确辨别纯电阻电路与非纯电阻电路。
问题设计3：进一步探究电机在受阻不转动的情况下，电压、电流和热功率、总功率的有何关系？
探究结果：在纯电阻电路中，热功率在总功率中所占比重大，纯电阻电路产生的电热近似等于消耗的电功，即W=Q。
问题设计4：探究电动机在正常转动的情况下，电压、电流和热功率、总功率之间有何关系？
探究结果：在非纯电阻电路中，热功率在总功率中所占比重小。根据能量守恒，W=E+Q，即电动机消耗的电能等于产生的机械能及产生的热量的总和。
二、例题分析
工地经常用电动机提升重物，其装置如图所示，电动机两端电压为5V，电路中的电流为1A，物体A重20N，电动机线圈的电阻为r=1Ω。求：
（1）电动机正常工作时，线圈电阻消耗的热功率为多少？
（2）电动机正常工作时，电动机输入功率和输出功率各是多少？
（3）如果接上电源后，线圈被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？
解析：电动机正常工作时，其电路为非纯电阻电路，其中消耗的电功率一部分转化为线圈的热功率，另一部分转化为电动机的机械功率。
（1）电动机线圈上消耗的热功率为
P热=I2r=12×1W。
（2）电动机的输入功率为消耗的电功率
P入=UI=5×1W=5W
电动机的输出功率
P出=P入-P热=5W-1W=4W。
（3）线圈被卡住后电动机不转时可视为纯电阻，通过电动机的电流
I==5A
电动机消耗的电功率
P=UI=5×5W=25W
电动机发热功率
P内=I2R=52×1W=25W
小结：由例题中不难看出U、R、P三个物理量的数值并不满足欧姆定律，而根据对电路能量转化分析，解决有关纯电阻电路和非纯电阻电路的问题，就比较清楚了。
从上面的实验探究与例题可见，含有电动机工作过程中的能量的计算，关键是要正确区分是纯电阻还是非纯电阻电路，其能量关系是：电流通过非纯电阻时，E总=Q热+E其他；电流通过纯电阻时，E总=Q热。
参考文献：
2.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用.
能力目标
知道科学研究方法常用的方法等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用方法.
情感目标
通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学，勇于克服困难的信念.
教学建议
教材分析
教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.
做好实验是本节课的关键.
教法建议
本节课题主题突出，就是研究电热问题.可以从电流通过导体产生热量入手，可以举例也可以让学生通过实验亲身体验.然后进入定性实验.
对焦耳定律内容的讲解应注意学生对电流平方成正比不易理解，可以通过一些简单的数据帮助他们理解.推导中应注意条件的交代.定律内容清楚后，反过来解决课本中在课前的问题.
教学设计方案
提问：
(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉?为什么?
(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉?为什么?
学生回答：发烫.是电流的热效应.
引入新课
(1)演示实验：
1、介绍如图9-7的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量.
2、三种情况：
第一次实验：两个电阻串联它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：电阻越大，电流产生的热量越多.
第二次实验：在两玻璃管中的液柱降回来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度，第二交煤油上升的高，表明：电流越大，电流产生的热量越多.
第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中煤油上升越高，表明：通电时间越长，电流产生的热量越多.
(2)焦耳定律
英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比.跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律.
焦耳定律可以用下面的公式
表示：Q=I2Rt
公式中的电流I的单位要用安培(A)，电阻R的单位要用欧姆(Ω)，通过的时间t的单位要用秒(s)这样，热量Q的单位就是焦耳(J).
例题一根60Ω的电阻丝接在36V的电流上，在5min内共产生多少热量.
解：I=U/R=36V/60Ω=0.6A
Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J
在一定的条件下，根据电功公式和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式如果电流通过导体时，其电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所作的功全部用来产生热量.那么，电流产生的热量Q就等于电流做的功W，即Q=W.W=UIt，根据欧姆定律U=IR推导出焦耳定律Q=I2Rt，
(3)总结
在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多.
在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多，进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.
在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多.
探究活动
【课题】“焦耳定律”的演示
【组织形式】学生分组或教师演示
【活动方式】
1.提出问题
2.实验观察
3.讨论分析
【实验方案示例】
1.实验器材：干电池四节，玻璃棒，若干电阻丝，蜡烛，火柴棒.
2.制作方法
把同一根电阻丝分别绕在玻璃棒的两端，绕线匝数比例为1∶8，两线圈相距5cm左右，然后在这两个线圈上滴上同样多的蜡，使线圈被蜡均匀地包住.点着火柴立即吹灭，靠其余热将两根火柴杆粘在两个线圈上，如图1所示.
图1
3.实验步骤
(1)用两节干电池给玻璃棒上的电阻丝通电，可看到匝数多的线圈(电阻大)上的火柴杆比匝数少的线圈(电阻小)上的火柴杆先掉.这就表明：在电流强度和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量就越多.
关键词：虚拟仿真实验 ； 初中物理； 教学应用
一、虚拟仿真实验概述
目前，初中物理实验教学中因实验仪器价格昂贵、制作复杂、构造精密所限，学生不能真实参与到理解实验思想理念、练习调整实验仪器、熟悉仪器性能构造的实践中去，而虚拟仿真实验则可以代替实际实验，提供全开放性、高综合性的平台和提供相关的实验实时数据供学生计算分析。虚拟仿真实验运用多媒体课件开发工具，通过计算机操作系统演示实验过程中的图形、图像、文字、数据等，它具有快捷、易学、简单、直观等优点，能使老师根据教学计划制作实验课件，模拟实验情境，展现教学意图，有效提升物理实验课程的教学质量并帮助教师探索新的教学方法和模式。虚拟仿真实验改善传统物理实验教学的原因如下：其一是虚拟仿真实验真实展现了物理实验的环节和过程，构建了活灵活现的实验画面；其二是虚拟仿真实验以学生为教学主体，使学生主动积极的参与到物理实验课程中，激发了其学习物理实验的热情和兴趣，使其在实验课程中发现理论知识的问题并及时纠正调整；其三是虚拟仿真实验能创新性的整合学生的理论知识，使其知识模块结构化、系统化，“温故而知新”，在知识的不断学习和理解中，动态的掌握知识、理解知识、应用知识；其四是虚拟仿真实验能在物理实验课程中营造真实性、直观性、开放性的实验环境，使学生通过虚拟网络下的探究性学习，培养学生自主设计实验、模拟实验、观察实验、归纳总结的学习能力，培养学生发现实验规律、探究实验问题、优化实验意识的学习精神，全面提升学生的文化素质和技能水平。与此同时，虚拟仿真实验仍然存在着缺陷，其不可否认的提升了教学效率和避免了实验误差，但因为其模拟性、理想化的操作缺少了实际实验的可操作性和真实感，不能真正锻炼学生的动手操作能力。
二、虚拟仿真实验的教学应用
1.利用虚拟仿真实验探究电路短路问题
电路短路问题是初中物理教学中的重点难点问题，虚拟仿真实验通过虚拟电学工具箱，增强了学生对于短路问题的理解和认识，保障解决变式问题和实际问题的能力。以下为实验环节演示：
实验环节1：观察电源短路现象
第一步通过虚拟电学工具箱提供的电源、电表、开关、保险丝等组件，使用鼠标拖动组成一个短路电路；第二步将电源两极直接与开关两端相连并打开开关，（提问学生“将会出现什么现象？”）观察现象；第三步连接电流表（提问学生“将会出现什么现象？”）观察现象。通过实验演示，第二步中会出现“干电池短路”的警告语，第三步则会出现电流表超出最大值的现象。这一环节的虚拟实验使学生体验电源短路并了解电源短路会造成极大电流出现并烧毁电源、引发火灾的事故。
实验环节2：电源短路后的保护措施
第一步在已短路的电路（连接电流表）中串联保险丝并打开开关（提问学生“将会出现什么现象？”）观察现象；第二步得出结论，即保险丝断裂，电流表数值归零。这一环节的虚拟实验使学生认识串联保险丝是防止电源短路的措施之一，同时在条件允许的情况下可展示闸刀开关、空气开关等防止短路的组件。
实验环节3：认识用电器短路现象
第一步组建串联电源与灯泡和并联电源与灯泡的电路，先打开串联开关，后打开并联开关（提问学生“将会出现什么现象？”）观察现象；第二步观察实验现象，即串联开关打开后两只灯泡均发光，打开并联开关后一只灯泡熄灭，另一只亮度增强；第三步向学生提出“为什么一只灯泡熄灭了而另一只却变亮了？”、“熄灭的灯泡被烧毁了吗？”“这种操作是否安全？”等问题并鼓励思考。这一环节的虚拟实验使学生认识用电器串联时，若其中某一用电器短路，则整体电路电流增大、可能烧毁其他用电器或者其他用电器使用不正常。
实验环节4：并联电路的短路现象
第一步组件两组并联电源与灯泡的电路，打开开关，（提问学生“将会出现什么现象？”）观察现象；第二步观察现象并得出结论，即并联电路中，若其中某一用电器短路，则其他用电器都不正常工作同时烧毁保险丝。这一虚拟实验可以使学生发散到多个用电器并联短路时的结论，即并联电路短路情况下所有用电器均不工作；家用电器一般并联使用并安装保险丝，同时需要合理避免电器短路。
2.利用虚拟仿真实验探究闭合电路中的欧姆定律
欧姆定律是初中物理教学中的基本定律之一，是拓展电学知识和分析电路的基础，虚拟仿真实验通过虚拟电学工具箱，设计闭合电路中欧姆定律的推导演示环节如下：
实验环节1：推导前的猜想与假设
第一步利用虚拟仿真实验中的虚拟电学工具箱，演示出不同电压下小灯泡的亮度现象；第二步演示出相同电压不同电阻下小灯泡的亮度现象；第三步提问如“电流的变化可能与哪些因素有关？”“电压不变，电阻增大，电流有什么变化”等并给出结论，即电阻相同，电压增大的情况下电流变大；电压相同，电阻增大的情况下电流变小。
实验环节2：探究电阻相同情况下电流与电压的关系
保持电阻不变，通过改变电池个数增大电压值，观察电流的变化情况并记录，得出结论和规律。即：在电阻保持不变的情况下，电流随着电压的增大而增大并且始终保持电压和电流的比值不变，得出R=U/I的结论公式。
实验环节3：探究电压相同情况下电流与电阻的关系
保持电压不变，通过改变电阻的个数增大电阻值，观察电流的变化情况并记录，得出结论和规律。即：在电压保持不变的情况下，电流随着随着电阻的增大而减小并且始终保持电阻和电流的乘积不变，得出U=IR的结论公式。
三、 小结
新课程标准的要求：“物理课程应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究的过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神，实践能力以及创新意识。”所以在初中物理实验教学中，可以结合虚拟仿真实验教学模式和传统实验，以学生为教学主体，通过实验环节的展示，使学生形成模块化、系统化的知识体系，将虚拟仿真实验中学到的知识运用到实际操作中，提高学生学习物理实验的兴趣和热情。
参考文献：
[1]户永清：在实验教学中引入虚拟实验技术的研究[J]，达县师范高等专科学校学报，2005年02期
[2]贺晓华；李强：虚拟实验技术在教学中的应用浅析[J]，职业教育研究，2007年09期