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复杂电学计算题的“三步疗”教法_物理电学计算题

时间:2019-01-09 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

   [摘要] 本文试图结合学生有关解电学计算题方面的学习现状,剖解学生不能正确解复杂电学计算题的原因,寻找使每一位学生对复杂电学计算题不再畏惧,进而掌握其解题方法并熟练、正确应用的一条途经。
   [关键词] 三步疗法“把好脉”“开药方”“用对药”
  
   一、目前学生电学计算题学习中的怪现象及原因探析
   笔者曾搞过这么一次调查:任意抽取班内的10位学生来完成以下两题。
   【例1】(作业本中的一个习题)某手电筒小灯泡两端的电压是2.5伏,用电流表测得流过的电流是250毫安,这个小灯泡的电阻是多少?
   【例2】(练习卷中常见的习题)某航模中有一如图所示的配件,内由电压恒定的电源和一个定值电阻R1串联组成,密封在一个盒子内,只露出两个接线柱A、B。若将一电流表直接接在A、B两接线柱上,电流表的示数为2.0安;若将一只阻值为12Ω的定值电阻R2与电流表串联后接在A、B两接线柱上,电流表的示数为0.5安。求:(1)电源电压为多少伏? (2)电阻R1的阻值为多少欧?
   最终两题完成的质量是根本不同的。例1有9位学生做对;而例2则只有1位学生做对,其余9位本题或“抛荒”,或死套公式、乱做一通。简单电学题“人人会做”,而复杂电学题则“无人可解”,我们的学生到底怎么啦?
   探究出现这一截然相反怪现象的原因,可以发现:并不是因为我们的学生不了解欧姆定律,也并不是因为我们的学生没有掌握串、并联电路的特点,而是因为在平时的教学中,教师很少及时指导学生将所学知识总结,或虽然总结了但总结得不彻底,未能将知识及时深化并巩固,致使学生题目做了一题又一题,专题学了一个有一个,但还是不知道解电学题的基本注意点,还是没有找到解较复杂电学题的基本方法和步骤,最后留在脑海中的只是一些公式,以致遇到具体问题时只好“张冠李戴”、死套公式也就不足为奇了。
   二、“三步疗法”教会学生解较复杂的电学计算题
   如何教会学生解较复杂的电学计算题呢?笔者经多年的教学实践摸索,总结出“三步疗法”来破解以上“瓶颈”,让学生知其然,更知其所以然,收到了很好的教学效果。
   事实上,纠正学生的错误就如同老中医给病人治病一样,首先要“把好脉”,找出病因,然后才能“有的放矢”地“开出药方”,进而根据药方“用对药”,从而实现“药到病除”之功效。
   我为了让学生真正学会串并联电路的计算,掌握解电学题的基本方法和步骤,就是根据这个道理按以下三个步骤来指导学生学习的。
   第一步:“把好脉”,即分析解电学题时的常见错误原因并寻找相应的对策。为此,我安排了以下两个“貌似神离“的练习题。
   【例3】如图所示,电源电压为10V,闭合开关S后电流表、电压表的示数分别为0.5A和6V。
   (1)通过R1的电流I1是______A。
   (2)小王同学在求R2的电阻值时,解题过程如下:根据欧姆定律有:R2=U/I=6V/0.5A=12Ω。请你指出小王同学在解题过程中存在的错误,分析该错误的产生原因,并提出避免此类错误的方法。
   通过学生的讨论、争论,最后意见趋于一致:题中的错误是:R2两端的电压并不是6V(实际应是4V);产生这一错误的原因主要是“张冠李戴”,没有对应于同一导体R2,即违背了“同体性”原则;而避免此类错误的一种好方法是画出电路图、分析电路后,将有关的已知量、待求量标于电路图相应的导体上,如右图所示。解题时,若求R2的电阻,则必须用标于这个导体R2上的一些量来求解〔若发现所需的条件尚不足,如本题中尝缺R2两端的电压U2这一条件,则可根据这种电路的相应特点(本题中即串联电路的电压特点)先求得该条件〕,以做到对应于同一导体R2。
   【例4】如右图所示,断开开关S时电压表的示数分别为6V;闭合开关S时电流表、电压表的示数分别为0.5A 和10V。在求R2的电阻值时,三位同学的解题过程分别如下:
   甲:R2=U/I=6V/0.5A=12Ω
   乙:R2=U/I=10 V/0.5A=20Ω
   丙:R2=U/I=(10V-6V)/0.5A=8Ω
   请你判断这三位同学的解题过程是否正确,错误的请分析其产生原因,并提出避免此类错误的方法。
   当获知这三位同学的解题过程均是错误时,很多同学不禁惊呆了,因为他们实在搞不明白R2还有什么别的求法(姑且不论是否正确)。经过慢慢分析才逐渐明白:本题有两种情况:断开开关S时R1与R2相串联,其电路如图一所示;闭合开关S时R2被短路,其电路如图二所示。当有电流经过R2即图一这种情况时,R2两端的电压既不是6V,也不是10V,故甲和乙的解题过程都是错误的;R2两端的电压应是U2=U总-U1=10V-6V =4V,但此时流过R2的电流并不是0.5A(这两种情况中惟有电源电压及定值电阻的阻值是保持不变的,电流的大小在不同情况下已发生了改变),故丙的解题过程也是错误的。
   通过以上分析,学生才最终认识到:上面这三位同学的错误主要是由于没有与同一种情况相对应,即违背了“同时性“原则;而避免此类错误的一种好方法是每一种情况均按上题总结的方法去解题,这样才能做到与每一种情况相对应。
   第二步:“开药方”,即总结出正确解复杂电学题的基本方法和步骤。经过学生的充分酝酿,你一言、我一语地不断补充和完善,最终我们总结出解较复杂电学题的基本步骤为针对电路的每一种情况,分别按以下三个步骤进行。
   步骤1:画电路图并分析电路。在这一步中,应分析清楚是串联电路还是并联电路,有无某一导体被短路或开路,电压表、电流表分别测哪里的电压或电流,变阻器的有效电阻是哪一部分等。
   步骤2:将已知量、待求量分别标于电路图相应的导体上。在这一步中应强调:前后两种情况间是有联系的,很多量一般都发生了改变,但同一电源的电压及定值电阻的阻值是保持不变的,故这些也应作为后一种情况中的已知条件。
   步骤3:根据串并联电路的有关特点具体求解。一般解题过程是“由总到分”,即一般先求得总的量(总电压、总电流、总电阻等),然后去求某一导体上的电压、电流或电阻。
   第三步:“用对药”,即将归纳出的解电学题的基本方法、步骤应用于实际的习题训练中。知识总结后还需及时强化巩固,否则仍有可能“前功尽弃”,“煮熟的鸭子又飞走了”;但强化巩固并不意味着搞“题海战术”,而是要结合学生的实际情况,精选或自编一些习题,尽可能地做到“有的放矢”,切中要害,努力实现“做一题,明一理”乃至“数理”,从而收到事半功倍、轻负高质之功效。
   通过以上三步,由浅入深,由易到难,步步深入,环环相扣,结果就会使学生不仅知其然,更知其所以然,从而将应用正确解题方法变为一种自觉的行动,就会使学生的知识、能力有一个较大的飞跃、一个质的变化。
   总之,只要我们能给学生的错误“把好脉”,对因治疗,是完全可以开出正确的“药方”,进而“用对药”,治疗好学生的“顽症”的。电学知识的教学中是如此,其它很多知识的教学也同样如此!
  
   [参考文献]
   王瑜《给物理教师的101条建议》[M](南京师范大学出版社2005第一版)
  
  (作者单位:浙江省上虞市崧厦镇二中)

标签:电学 教法 三步 计算题