关于初中物理“电压”的教学

电压是初中电学中的重要概念之一,是学习和理解其他电学概念和规律的基础。但是,电压的概念比较抽象,学生难以理解,这是因为: “电压”无法用直观方法加以演示;电压概念本身的内涵较深,在不具备电场和电场力做功等知识时,要理解电压、把握其本质是不可能的, 因而,电压教学是初中电学教学的难点之一。

一、电压概念的教学要明确要求,讲究方法,在电压作用的具体 化和电压单位的感性化上下功夫

电压教学的关键是要明确电压概念的教学要求。《九年义务教育初中物理教学大纲》规定:“知道电压及其单位”,“知道干电池、家庭电路的电压值”。这就是说初中电压教学的重点并非电压概念的本质含义,而应是电压的作用。因此,在教学过程中,应在电压作用的具体化和电压单位的感性化上下功夫,教学过程可分三个层次。

第一结构层次:通过将电压和水压作适当类比,同时应采取水路模型和电路模型或图示对比的方法,加强直观教学。例:“水路”和“电路”的比较

水路

电路

组成

水泵(保持一定水压) 水管(传输水流)

水轮机(利用水能的设备)

阀门(控制水流的开关)

电源(保持一定电压) 导线(传输电流)

灯泡(用电器)

开关(控制电流的阀门)

要点

水泵 → 水压→ 水流

电源 → 电压 → 电流

说明

“电压”和“水压”之间有本质区别,“电压”并非“电的压力”。

从而使学生明确:只有存在水压作用,当阀门打开时才有水流通过; 同样,当有电压作用时,接通电键,就有电流通过。水压是水流形成的原因,电压则是电流形成的原因。

第二结构层次:直接给出电压的单位及有关单位换算关系后,可出示一些电源(实物),如干电池、蓄电池、钮扣电池、层积电池等以及有关用电器,介绍上面标注的电压值,再介绍家庭电路电压值、高压输电电压值以及人体的安全电压值等。其目的在于:一是使电压单位感性化;二是引导学生区分电源的电压和用电器上电压的不同含义,即前者是对整个电路起作用的电压,后者只是对用电器起作用的电压。

第三结构层次:通过电压表的使用以及测出电灯两端电压值的操作,进一步加深学生对电压及其单位的感性认识。

二、用类比(或比喻)法讲授“电压”的优点和不足

现行初中教材中,通常用水流类比电流,用水压类比电压,这样借助大家熟悉的有关水压的认识来说明电压这样一个抽象的概念,是利用了知识的正迁移作用,因而形象、直观、较易于理解和接触。这样类比的根据是水流和电流有许多相似的特性,如它们都是物质的迁移过程,

水量和电量在迁移过程都各自守恒、且都要受到阻力等等。

用类比法讲电压,只能从一个侧面说明概念的某些特性,并不完善深刻,其不足之处在于:

  1. 概念的建立不够严谨,仅用类比法很难揭示电压的本质属性。但对初中教学,有初步了解,能知道就行。

  2. 类比法得出的结构有或然性。水流和电流类比,仅有某些类似的特征,并非所有的特征都能一一对应。例如,水压是指水的压力或压强, 本质属力的范畴;电压则是在两点间移动单位正电荷时电场力所做的功,本质属功或能的范畴。用水压类比电压只是作用效果上相似,并非本质上相似。

在教学中为使概念形象化,便于学生想象、理解,用类比(或比喻) 来讲解新概念是完全可以的。但是,在引进新概念时,应在适当时机揭示概念的本质,并把新概念跟用来作类比(比喻)的例子进行必要的对比。对于电压概念本质的进一步揭示,在日后的教学中可结合“电源正、负极上电荷的积累、形成电压”以及学过电功等概念后,反过来解释“电压单位——1 伏的物理意义”等来加以深化。

三、关于“怎样测量电压”的教学

由于双量程电流表的读数和使用已经学过,对于双量程电压表的读数和使用,可引导学生自学教材(上海科技出版社出版)有关内容后, 仿照“怎样测量电流”的模式进行自学和操作练习。

对比和归纳是学习本章知识的一种重要方法。在本节教学结束前, 可引导学生将电流表和电压表的使用方法加以对比,找出共同点和不同点,以便更好地掌握有关知识和技能,使学生逐步学会自己整理知识。

(贾克钧 文)