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造成学生电学学习困难有两个重要原因:一是电学公式多,易记混淆;二是不会从众多公式中选择正确的公式来解题.那么怎样才能快速地记住这么多的电学公式?怎样选择正确恰当的公式来解题呢?本文将分别就这两大问题介绍一些方法与技巧,希望能给学生解决这一学习难题提供帮助.
1 巧找规律,牢记公式——在电学公式上为学生减负
我们发现学生在记忆电学公式时,往往没有理解公式的意义,不注意这些公式之间的内在联系和规律,而简单地采用死记硬背的方法记忆,结果容易出现记忆困难,记忆效率低,遗忘得快,容易将公式记混淆等现象.怎么牢记所有的电学公式呢?首先就要在理解的基础上去记忆,理解每个公式的内涵,再找出各个公式之间的联系和规律并加以巧记,才能做到牢记在心.[JP]
首先,我们来看一下初中物理都有哪些基本的电学公式?
这样一写,学生不仅立马提高了公式记忆的兴趣,而且还能弄清每个电学物理量的大小关系,知道“辈分”更高的物理量应该等于“辈分”更低的物理量相乘,如W=Pt,P=UI,U=IR等,而“辈分”更低的物理量就应该等于“辈分”更高的物理量除以另一物理量,如P=W/t,I=P/U,R=U/I等,学生再也不会出现类似W=P/t,P=U/I,U=I/R这样的低级错误了.
我们再来找找这些电学公式的内在联系:我们发现电功W和电热Q的公式完全一样(当然这里我们假设全是电热器,即是纯电阻电路),记住了电功W就记住了电热Q,这样公式就可以少记一行(在黑板上擦掉一行).再看,电功率P的公式中没有时间t(在W/t中有一个t都是除以t),而电功W和电热Q的公式中都有时间t,因为一个用电器消耗电能(产生电热)的多少肯定与时间长短有关.这样只要记住了电功率P的公式自然就知道电功W和电热Q的公式,这样公式就又可以少记忆一行(再在黑板上擦掉一行).最后再看U=IR,I=U/R,R=U/I这三个公式其实都是由同一个欧姆定律公式I=U/R推导出来的,因此这三个公式只要记住了欧姆定律公式I=U/R就行了(再擦掉二个);而公式I=P/U是由P=UI推导出来的,R=U2/P是由P=U2/R推导出来的(又擦掉二个).经过这样的梳理,以上的6行公式不就只剩下电功率P的四个公式P=UI=I2R=U2/R=W/t,欧姆定律公式I=U/R和公式I=Q电/t了吗?公式得到大大的精减,减轻了记忆的负担,提高了记忆的效率,而且记忆的效果很好.
2 如何选择恰当正确的公式
把公式记熟,是学好电学的第一步,接下来就是如何选择恰当正确的公式.在教学实践中我们发现,公式的选择甚至比公式的记忆更让学生迷惑.有很多这样的学生,公式早已背得滚瓜烂熟,但在具体的应用中却不会选择恰当正确的公式来分析解决问题,学生除了有不注意“同一导体”“同一时刻”而乱代入数据的错误之外,另一个主要问题就是不知道怎样从众多的公式中选择恰当正确的公式进行解答.要正确地选择恰当的公式,我们一般按下列的思维过程进行提问思考:(1)谁与谁相比?(2)比哪个物理量?(3)它(们)中有哪些(个)物理量是相同的(不变的)?(4)一个公式中一般都少不了相同的量和“核心”R.为什么把电阻R称为“核心”呢?因为对于电热器,不管是串联电路还是并联电路,电阻R都决定了其它电学物理量的大小:串联电路中,电阻R更大的导体什么都更大(I除外),什么比都等于电阻之比(特例I1∶I2=1∶1);并联电路中,电阻R更大的导体什么都更小(U除外),什么比都等于电阻之比的倒数(特例U1∶U2=1∶1);所以两导体(或同一导体的前后两次情况)相比时,若其电压U相同,则公式中一般都有U和R两个物理量,如P=U2/R,Q=U2/Rt等形式;若其电流I相同,则公式中一般都有I和R两个物理量,如P=I2R,Q=I2Rt等形式.下面我们来看几个具体例子.
例1 电炉工作时,电炉丝热得发红,而与它相连的导线却不怎么热,这是为什么?
分析 我们按照上述四个问题的步骤来分析.(1)谁与谁相比?很明显,这里是电炉丝与导线相比;(2)比哪个物理量?因为一个“热得发红”,一个“却不怎么热”,可知是比较它们产生的电热Q;(3)它们有哪些物理量是相同的?由于电炉丝与导线是串联的(学生在这里最容易搞错,认为电炉在家庭电路中是并联的,这是没有弄清“谁与谁相比”这个问题,这里是电炉丝与导线相比而不是电炉丝与其它家用电器相比),所以通过它们的电流是相等的;(4)由于电流相等,所以选择的公式中就应该有电流I和电阻R,即选择公式Q=I2Rt来比较它们产生的热量Q.因此答案表述为“因为电炉丝与导线是串联的,所以通过它们的电流I相等,而电炉丝的电阻比导体的大得多,由公式Q=I2Rt可知,在相同时间内,电阻大的电炉丝产生的热量Q更多,所以会有此现象”.
例2 白炽灯灯丝断了,重新搭接灯丝后,其亮度往往比原来更亮,为什么?
分析 我们仍按照上述四个步骤来分析.(1)谁与谁相比?这里是白炽灯自己与自己相比(灯丝搭接前与搭接后);(2)比哪个物理量?因为灯光的亮度由其实际功率决定,当然就是比较其实际功率P了;(3)它有哪些物理量是不变的?不管灯丝搭接前还是搭接后,灯泡都是接在220 V的家庭电路中工作,所以是其两端电压U不变;(4)由于其电压U不变,所以选择的公式中就应该有电压U和电阻R,即选择P=U2/R来说明其实际功率P的变化情况.最后整理答案表述为“因为灯丝搭接后其长度变短,电阻变小,而其两端电压是不变的(仍为220 V),由公式P=U2/R可知,其实际功率将变大,所以灯泡将变亮”.
类似的例子还有很多,只要我们按照上述的思维过程进行解题分析,一般都能轻松地解决问题.
总之,我们要学会善于总结和归纳,找到电学公式之间的规律再加以巧记,才会记得轻松,记得牢固;学会正确选择公式的方法与思路,才能选择最恰当的公式进行解题.只有这样,才能更好地解决各类电学问题,才能轻松地学好电学,学好物理.
1 巧找规律,牢记公式——在电学公式上为学生减负
我们发现学生在记忆电学公式时,往往没有理解公式的意义,不注意这些公式之间的内在联系和规律,而简单地采用死记硬背的方法记忆,结果容易出现记忆困难,记忆效率低,遗忘得快,容易将公式记混淆等现象.怎么牢记所有的电学公式呢?首先就要在理解的基础上去记忆,理解每个公式的内涵,再找出各个公式之间的联系和规律并加以巧记,才能做到牢记在心.[JP]
首先,我们来看一下初中物理都有哪些基本的电学公式?
这样一写,学生不仅立马提高了公式记忆的兴趣,而且还能弄清每个电学物理量的大小关系,知道“辈分”更高的物理量应该等于“辈分”更低的物理量相乘,如W=Pt,P=UI,U=IR等,而“辈分”更低的物理量就应该等于“辈分”更高的物理量除以另一物理量,如P=W/t,I=P/U,R=U/I等,学生再也不会出现类似W=P/t,P=U/I,U=I/R这样的低级错误了.
我们再来找找这些电学公式的内在联系:我们发现电功W和电热Q的公式完全一样(当然这里我们假设全是电热器,即是纯电阻电路),记住了电功W就记住了电热Q,这样公式就可以少记一行(在黑板上擦掉一行).再看,电功率P的公式中没有时间t(在W/t中有一个t都是除以t),而电功W和电热Q的公式中都有时间t,因为一个用电器消耗电能(产生电热)的多少肯定与时间长短有关.这样只要记住了电功率P的公式自然就知道电功W和电热Q的公式,这样公式就又可以少记忆一行(再在黑板上擦掉一行).最后再看U=IR,I=U/R,R=U/I这三个公式其实都是由同一个欧姆定律公式I=U/R推导出来的,因此这三个公式只要记住了欧姆定律公式I=U/R就行了(再擦掉二个);而公式I=P/U是由P=UI推导出来的,R=U2/P是由P=U2/R推导出来的(又擦掉二个).经过这样的梳理,以上的6行公式不就只剩下电功率P的四个公式P=UI=I2R=U2/R=W/t,欧姆定律公式I=U/R和公式I=Q电/t了吗?公式得到大大的精减,减轻了记忆的负担,提高了记忆的效率,而且记忆的效果很好.
2 如何选择恰当正确的公式
把公式记熟,是学好电学的第一步,接下来就是如何选择恰当正确的公式.在教学实践中我们发现,公式的选择甚至比公式的记忆更让学生迷惑.有很多这样的学生,公式早已背得滚瓜烂熟,但在具体的应用中却不会选择恰当正确的公式来分析解决问题,学生除了有不注意“同一导体”“同一时刻”而乱代入数据的错误之外,另一个主要问题就是不知道怎样从众多的公式中选择恰当正确的公式进行解答.要正确地选择恰当的公式,我们一般按下列的思维过程进行提问思考:(1)谁与谁相比?(2)比哪个物理量?(3)它(们)中有哪些(个)物理量是相同的(不变的)?(4)一个公式中一般都少不了相同的量和“核心”R.为什么把电阻R称为“核心”呢?因为对于电热器,不管是串联电路还是并联电路,电阻R都决定了其它电学物理量的大小:串联电路中,电阻R更大的导体什么都更大(I除外),什么比都等于电阻之比(特例I1∶I2=1∶1);并联电路中,电阻R更大的导体什么都更小(U除外),什么比都等于电阻之比的倒数(特例U1∶U2=1∶1);所以两导体(或同一导体的前后两次情况)相比时,若其电压U相同,则公式中一般都有U和R两个物理量,如P=U2/R,Q=U2/Rt等形式;若其电流I相同,则公式中一般都有I和R两个物理量,如P=I2R,Q=I2Rt等形式.下面我们来看几个具体例子.
例1 电炉工作时,电炉丝热得发红,而与它相连的导线却不怎么热,这是为什么?
分析 我们按照上述四个问题的步骤来分析.(1)谁与谁相比?很明显,这里是电炉丝与导线相比;(2)比哪个物理量?因为一个“热得发红”,一个“却不怎么热”,可知是比较它们产生的电热Q;(3)它们有哪些物理量是相同的?由于电炉丝与导线是串联的(学生在这里最容易搞错,认为电炉在家庭电路中是并联的,这是没有弄清“谁与谁相比”这个问题,这里是电炉丝与导线相比而不是电炉丝与其它家用电器相比),所以通过它们的电流是相等的;(4)由于电流相等,所以选择的公式中就应该有电流I和电阻R,即选择公式Q=I2Rt来比较它们产生的热量Q.因此答案表述为“因为电炉丝与导线是串联的,所以通过它们的电流I相等,而电炉丝的电阻比导体的大得多,由公式Q=I2Rt可知,在相同时间内,电阻大的电炉丝产生的热量Q更多,所以会有此现象”.
例2 白炽灯灯丝断了,重新搭接灯丝后,其亮度往往比原来更亮,为什么?
分析 我们仍按照上述四个步骤来分析.(1)谁与谁相比?这里是白炽灯自己与自己相比(灯丝搭接前与搭接后);(2)比哪个物理量?因为灯光的亮度由其实际功率决定,当然就是比较其实际功率P了;(3)它有哪些物理量是不变的?不管灯丝搭接前还是搭接后,灯泡都是接在220 V的家庭电路中工作,所以是其两端电压U不变;(4)由于其电压U不变,所以选择的公式中就应该有电压U和电阻R,即选择P=U2/R来说明其实际功率P的变化情况.最后整理答案表述为“因为灯丝搭接后其长度变短,电阻变小,而其两端电压是不变的(仍为220 V),由公式P=U2/R可知,其实际功率将变大,所以灯泡将变亮”.
类似的例子还有很多,只要我们按照上述的思维过程进行解题分析,一般都能轻松地解决问题.
总之,我们要学会善于总结和归纳,找到电学公式之间的规律再加以巧记,才会记得轻松,记得牢固;学会正确选择公式的方法与思路,才能选择最恰当的公式进行解题.只有这样,才能更好地解决各类电学问题,才能轻松地学好电学,学好物理.