初高中衔接视角下的初中电学概念分析——以内阻为例.pdf
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1、55美眉 2023.07 下教研与美育教学研究初高中衔接视角下的初中电学概念分析以内阻为例吴颖(无锡市侨谊实验中学,江苏无锡214000)摘要:电路元件内阻在中考考察范围之内。通过分析人教版高中物理教材和苏科版物理教材中电阻的教学内容、教学目标,发现初中教学存在内容不足、深度不够的问题,并根据问题提出几点衔接的建议。关键词:初中物理;内阻;教学一、问题的提出(一)(无锡市 2018 年中考物理试卷第 26 题,有删减)某小组同学准备探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”。实验器材有:干电池 2 节,滑动变阻器(20,1A)、电流表、电压表、开关各一个,不同阻值的定值电阻及导线若干,图 1是他
2、们连接的实验电路。图 1验证中的规律(“当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比”),该小组的同学选择了 5、10、20 的定值电阻,准备分别接入图甲电路,测量电流进行探究,有同学提议:既然探究时需要保持电阻两端电压不变,图甲中可以不用连接滑动变阻器和电压表。他们按照提议分别将三只电阻由小到大连入电路。闭合开关后,读出电流表示数分别为 0.42A、0.24A、0.13A,发现无法验证中的规律。于是,他们计划仍按图甲进行探究,分析测量数据后,选定准备加在电阻两端的电压值 U。为确保完成验证,则这个电压值 U 的范围为。A.1.5V U 3VB.1.3V U 2.1VC.1.3V U
3、2.6V D.2.1V U 2.6V对此题解答的过程中发现,当接入电路的定值电阻阻值分别为 5、10、20 时,两端的电压分别为 2.1V、2.4V、2.6V,无法保持导体两端电压一定的前提条件。这是因为干电池电源具有一定的内阻,内电阻的分压导致电源输出的路端电压发生变化。而在初中教学范围内,电源是没有内阻的理想模型,因此想要解答这道题,学生必须要对电源内阻这一“超纲”内容有所了解。(二)(无锡市 2017 年中考物理试卷第 26 题,有删减)小明和小华测量定额电压为 2.5 V 的小灯泡的额定功率,如图2 所示:图 2小明和小华观察电流表和电压表均标有电阻值,请教老师后得知这是电表的电阻,为
4、了在接好的图甲中较准确地测量出小灯泡的电功率,他们对电压表的负接线柱应该接在 C56美眉 2023.07 下教研与美育教学研究处还是 D 处进行了探究,他们将开关闭合,移动滑动变阻器的滑片灯泡便发光,不添加器材。请你说出接下来的操作及判断方法。操作:如何判断:将电压表的负接线柱分别接在 C 处和 D 处,影响的是电流表和电压表对测量灯的电流和电压的分流分压效果。在此题的情境中,电流表和电压表都不是理想模型,它们都是遵从串并联规律的电阻。学生解答本题需要对电流表分压以及电压表分流具有一定的理解,并懂得如何判断到底是电流表分压作用大,还是电压表分流作用大。初中教学范围内,电压表和电流表都是没有电阻
5、的理想模型,也没有分压分流的电路模型,本题对于学生的考查深度超出了考纲的要求。由此引发笔者的思考:中考题中接连出现了内阻问题,超出了一般的中考范围。中考是初中和高中的对接,目的是选拔优秀的学生进入高中,那么在平时的教学中,需要对学生教授多少超出范围的内容,才更好与高中衔接,满足中考的要求?二、初中、高中物理电路元件内阻的衔接概况以及差异无锡地区初中采用苏科版教材,高中采用人教版教材,因此本文选用义务教育教科书 物理(苏科版)(九年级上册)第十四章欧姆定律及普通高中课程标准实验教科书物理 3第十一章电路及其应用作为分析材料,探究如何做好电路内阻教学的衔接。(一)学情分析初中学生平时生活中接触过大
6、量电子产品,但是在学习物理电学之前从未接触过电路的原理,对他们而言,学习电路是在学习全新的概念。通过类比,学生能够理解“导体对于电流具有阻碍作用”,也能够理解“电流为了克服电阻的阻碍做功,导致电阻发热”,在此基础上,实验时让学生关注电源发热的现象,可以让学生迁移理解“电源内部也存在电阻”,由此引出“一切电路元件都具有一定的阻值”,让学生明白电压表、电流表也具有一定阻值,会对电路造成影响。但是初中学生才学习到欧姆定律,吸收尚要一定的时间,并且初中学生能量观念尚未完全形成,对于微观世界了解不够深入,让学生从微观视角、功能转换角度理解电源、电表内阻较为困难。对于高中学生,由于实际情况中内阻不可避免,
7、他们应当在题目或者实验中多次遇到需要把内阻考虑进来的情况,内阻概念对于他们而言呼之欲出。对于内阻,他们应当有一个模糊的概念模型,只需教师加以提炼,点明电路元件都有内阻即可。学生在学习电路之前学习过微观电子,也具备了初步的能量观,能够从多个角度理解电路元件的内阻。(二)教材内容初中物理教材对于电阻的介绍分布于第十四章“欧姆定律”,分别介绍了电阻是什么(概念、性能)、电阻如何影响电路(变阻器)、电阻与电流电压的关系(欧姆定律及应用),从纯电阻电路出发,将电源、电流表、电压表视为理想模型,不考虑其对纯电阻的分流和分压。而对于电源、电流表和电压表,教材于“电路初探”一章内强调其供电、测量的作用,并未提
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