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如何深入淺出通俗易懂地講透電壓概念
惠州工程技術(shù)學(xué)校 尹清華 2015/4/4 9:51:06
摘要: 電壓是電學(xué)中的重要概念之一，是學(xué)習(xí)和理解其他電學(xué)知識(shí)的重要基礎(chǔ)。但是，電壓的概念比較抽象，由于無(wú)法用直觀方法來(lái)演示，是電學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)之一，本文就電壓這個(gè)物理量的教學(xué)方式進(jìn)行初步探析。
關(guān)鍵詞：電學(xué) 電壓 教學(xué)方法
1 引言
大學(xué)里學(xué)了四年高深的數(shù)學(xué)、物理、電學(xué)知識(shí)，畢業(yè)后頭十年從事的是專業(yè)課教學(xué)，幾乎每天都接觸到電壓這個(gè)物理量，也幾乎每天都要測(cè)電壓，但從沒(méi)想過(guò)到底什么是電壓。因?yàn)殡妷旱慕忉屧趯I(yè)基礎(chǔ)課里才有解釋，自從上了”電工電子“這門專業(yè)基礎(chǔ)課之后，看到書中的定義，才發(fā)現(xiàn)其實(shí)我也不明白什么是電壓。經(jīng)過(guò)摸索和比較，找到一種通俗易懂的講解方法。電壓教學(xué)首先就要明確其教學(xué)要求，由于電壓的概念抽象，在學(xué)生無(wú)法理解電場(chǎng)及電場(chǎng)做功時(shí)，很難講清楚電壓的概念，所以在初中電壓教學(xué)時(shí)，要著重強(qiáng)調(diào)電壓的作用，而并非強(qiáng)調(diào)電壓概念的本質(zhì)含義，這樣就可以列舉生活中的實(shí)例來(lái)對(duì)電壓課程進(jìn)行直觀的講解。因此，在電壓教學(xué)時(shí)應(yīng)在電壓作用的具體化和電壓?jiǎn)挝坏母行曰舷鹿Ψ�，不斷改進(jìn)電壓教學(xué)方式，讓學(xué)生更容易掌握該部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容。
2、電壓教學(xué)方式探析
首先書上是這樣定義電壓的：電壓U 是電場(chǎng)推動(dòng)1庫(kù)倫正電荷從A點(diǎn)到B點(diǎn)所做的功。若電場(chǎng)推動(dòng)q庫(kù)侖正電荷從A點(diǎn)到B點(diǎn)做功W，則 U = ；以上解釋對(duì)于我們數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)好的人來(lái)說(shuō)，易于理解，但是坐在講臺(tái)下的中專一年級(jí)學(xué)生，他們只認(rèn)識(shí)定義里的字，不知道是什么意思。據(jù)我觀察，他們主要是因?yàn)榕欢妶?chǎng)及其做功的含義。所以我花絕大部分時(shí)間來(lái)解釋什么是電場(chǎng)，什么叫做功。
第一個(gè)方式就是就地取材，演示推動(dòng)桌子，然后問(wèn)他們不接觸桌子能使桌子移動(dòng)嗎？他們爭(zhēng)相回答：不能！我暫不作評(píng)判，引入另外三種物理現(xiàn)象：（1）拿在手上的粉筆，松開手之后會(huì)往下掉；（2）磁鐵之間會(huì)相互吸引或排斥；（3）電荷之間也會(huì)相互排斥或吸引。對(duì)于第一種現(xiàn)象學(xué)生從小到大，時(shí)時(shí)處處見的多了，我問(wèn)他們粉筆為什么往下掉，他們都知道是地球引力，我追問(wèn)“沒(méi)看到地球拉它呀，怎么就往下掉呢？你們剛才不是說(shuō)，不接觸物體，不能讓物體移動(dòng)嗎？”給他們幾分鐘思考。接著追問(wèn)，磁鐵之間也沒(méi)接觸呀，怎么也會(huì)移動(dòng)呢？然后告訴學(xué)生答案：原來(lái)地球周圍有一種物質(zhì)叫引力場(chǎng)，是引力場(chǎng)接觸到粉筆，給粉筆施加了引力，使粉筆往下掉。同樣，磁鐵周圍有磁場(chǎng)，磁場(chǎng)接觸到另外一個(gè)磁鐵，就對(duì)它施加引力或排斥力。電荷周圍有一種東西叫電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)接觸到另外一個(gè)電荷，也對(duì)這個(gè)電荷施加引力或排斥力�？梢�，地球周圍、磁鐵周圍、電荷周圍都存在一種神秘物質(zhì)，叫場(chǎng)，它是實(shí)實(shí)在在存在的，雖然看不見、摸不著，就好像空氣也很抽象，看不見、也摸不著，但空氣確實(shí)存在。
我對(duì)學(xué)生說(shuō)，如果你們還不相信電場(chǎng)、磁場(chǎng)是實(shí)實(shí)在在的物質(zhì)，那我再舉一個(gè)例子，你們不會(huì)再懷疑了。你每天與親戚朋友用手機(jī)通話，聲音怎么就傳到他們耳朵里啦？沒(méi)看到用導(dǎo)線傳呀？學(xué)生聽到之后，大部分人不明白，有那么一兩個(gè)課外知識(shí)比較豐富，說(shuō)出是電磁波吧？！我馬上接口解釋下去，“對(duì)了，是電磁波把聲音傳出去的，而電磁波就是電場(chǎng)與磁場(chǎng)的組合體。講到這兒，學(xué)生就接受電場(chǎng)這種東西了，接下去解釋做功就好辦了。
做功就是對(duì)物體用了力，又使物體在力的方向上移動(dòng)了。簡(jiǎn)單地說(shuō)，用了力，又使物體移動(dòng)了。比如，推動(dòng)桌子、說(shuō)話、吃飯、洗衣、拖地這些都是做功。
再往下解釋：做功要付出什么呢？學(xué)生馬上能想到要付出能量，我又補(bǔ)充道：做功要消耗能量，做了多少功，就要消耗多少能量。比如，你把一桶水從一樓提到2樓，做了100焦耳的功，那就要消耗你體內(nèi)100焦耳的能量。繼續(xù)引申給學(xué)生聽：有能量才能做功，做功的時(shí)候一個(gè)物體獲得能量，另外一物體付出能量或者消耗能量。到此，電壓這個(gè)物理量就可以解釋給學(xué)生聽了，他們能看得懂電壓的定義。先可舉例給他們聽：
電場(chǎng)甲推動(dòng)3庫(kù)倫正電荷從A點(diǎn)到B點(diǎn)，消耗了90焦耳的能量，同時(shí)3庫(kù)倫正電荷獲得了90焦耳的能量，那它推動(dòng)1庫(kù)倫正電荷從A點(diǎn)到B點(diǎn)，又要消耗多少焦耳的能量？
學(xué)生稍加思考就能算出來(lái)“30焦耳”，這不就是
嗎，也就是UAB= , W就是電場(chǎng)做的功，電場(chǎng)消耗的能量，q就是電荷量。最后，再舉幾個(gè)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單的例子讓學(xué)生去練習(xí)就可以了，大部分都會(huì)做，達(dá)到了預(yù)期的效果。
第二種方式就是通過(guò)將電壓和水壓作適當(dāng)類比，同時(shí)應(yīng)采取水路模型和電路模型或圖示對(duì)比的方法，加強(qiáng)直觀教學(xué)。例：“水路”和“電路”的比較水路電路水泵（保持一定水壓） 電源（保持一定電壓）水管（傳輸水流） 導(dǎo)線（傳輸電流）水輪機(jī)（利用水能的設(shè)備） 燈泡（用電器）組成閥門（控制水流的開關(guān)） 開關(guān)（控制電流的閥門）要點(diǎn)水泵保持®水壓形成水流電源（未完，下一頁(yè)）
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