欧姆定律的实质范文

导语：如何才能写好一篇欧姆定律的实质，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：物理定律；教学方法；多种多样

关键词：是对物理规律的一种表达形式。通过大量的观察、实验归纳而成的结论。反映物理现象在一定条件下发生变化过程的必然关系。物理定律的教学应注意：首先要明确、掌握有关物理概念，再通过实验归纳出结论，或在实验的基础上进行逻辑推理（如牛顿第一定律）。有些物理量的定义式与定律的表式相同，就必须加以区别（如电阻的定义式与欧姆定律的表式可具有同一形式R＝U/I），且要弄清相关的物理定律之间的关系，还要明确定律的适用条件和范围。

（1）牛顿第一定律采用边讲、边讨论、边实验的教法，回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识；培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确：牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态，不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的涵义，引入了惯性的概念，是研究整个力学的出发点，不能把它当作第二定律的特例；惯性质量不是状态量，也不是过程量，更不是一种力。惯性是物体的属性，不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时，应使学生理解和使用常用的措词：“物体因惯性要保持原来的运动状态，所以……”。教师还应该明确，牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系，但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时，常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。

（2）牛顿第二定律在第一定律的基础上，从物体在外力作用下，它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达：物体的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应请注意：公式F＝Kma中，比例系数K不是在任何情况下都等于1；a随F改变存在着瞬时关系；牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系，以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。

（3）万有引力定律教学时应注意：①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程，卡文迪许测定万有引力恒量的实验，海王星、冥王星的发现等物理学史料，对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比（平方反比定律），减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式，只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也发现了它的局限性。

（4）机械能守恒定律这个定律一般不用实验总结出来，因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理，在外力和非保守内力都不作功或所作的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化，就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量，用它来解决问题时，就可以不涉及状态变化的复杂过程（过程量被消去），使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件（只有系统内部的重力和弹力做功）。这个定律不适用的问题，可以利用动能定理或功能原理解决。（5）动量守恒定律历史上，牛顿第二定律是以F＝dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来，主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相，就目前中学的实验条件来说，多数难以做到。即使做得到，要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出，再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律，也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题，相互作用的物体的所有动量都在一条直线上，所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误，应该使他们明确，在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化，表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以不过程物理量，使问题大大地简化。若物体不发生相互作用，就没有守恒问题。在解决实际问题时，如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大，就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用，系统中有多少物体在相互作用，相互作用的形式如何，只要系统不受外力的作用（或某一方向上不受外力的作用），动量守恒定律都是适用的。

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一、电磁学的发展历程

人类很早就认识了磁现象和电现象，我国在战国末期就发现了磁铁矿吸引铁的现象，在东汉初期就有带电的琥珀吸引轻小物体的记载。但是，人类对电磁现象的系统研究，却是在欧洲文艺复兴之后开展起来的，到19世纪才建立了完整的电磁学理论。在电磁学发展过程中，涌现了无数科学家通过科学假说、实验验证、理论分析等研究过程，一步步对自然规律进行揭示。其中比较典型的有：1785年库仑定律的发现，使电学进入了定量研究阶段，真正成为一门科学；1820年奥斯特电流磁效应的发现，揭示了电流能够产生磁场；1821年安培的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质；1831年法拉第电磁感应定律的发现，进一步揭示了电和磁的密切联系；19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论，并成功预言了电磁波的存在，1888年赫兹的实验证实了麦克斯韦的电磁场理论，从而电磁学发展到了顶峰。

二、电磁学的知识结构和知识规律

1.知识结构

2.知识规律

“电场”一章是学好电磁学的基础和关键，基本概念多，且抽象，如电场强度、电场线、电势和电势能等。教材从电荷在电场中受力和电场力做功两个角度研究电场的基本性质，许多知识要在力学知识的基础上学习。

“恒定电流”一章是在初中基础上的充实、扩展和提高，重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律，电路的等效处理方法和实验的设计是本章的重点。

“磁场”一章阐明了磁与电的统一性，用研究电场的方法进行类比，可较好地解决磁场和磁感强度的概念。由安培力导出洛仑兹力，由洛仑兹力导出带电粒子在匀强磁场中的运动规律等，因此，分析推理是本章的特点。

“电磁感应”一章的重要物理规律是法拉第电磁感应定律和愣次定理，这部分知识中，能量守恒定律是将各知识点串起来的主线。由于楞次定律较抽象，要通过实验进行分析、归纳，需加强学生的抽象思维能力。

“交变电流”和“电磁波”是在电场和磁场基础上结合电磁感应的理论和实践。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律，同时也把波动理论从机械波推到电磁波，从而对物质的波动性的认识提高了一步。

三、电磁学的研究方式：“场”和“路”

电荷周围存在电场，每个带电粒子都被电场包围着，运动电荷的周围除了电场还存在磁场，磁体的周围也存在磁场。现在的科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点，并证明了电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在，电磁场是物质的一种形式，是物质相互作用的特殊方式，也是电磁运动的实质。教材中以场为主线，主要有电场、磁场和电磁场。电场强度和电势是描述电场性质的两个重要物理量。磁感强度是描述磁场性质的重要物理量。电磁感应规律是反映电场和磁场间密切联系的一种物理现象。麦克斯韦从理论上指出了变化的电场和磁场总是相互联系的，一个不可分割的统一体，这就是电磁场。库仑定律、安培定律和法拉第电磁感应定律为建立麦克斯韦理论，提供了基础和实验规律。

电路知识具有广泛的实用价值，以路为主线，主要有直流电路、交流电路（包括振荡电路）。欧姆定律是从实验中总结出来的一条重要规律，是解决电路问题的重要依据。要会分析电路的连接方式（串联或并联）及等效处理方法，电功和电功率的计算，不仅能解决直流电路问题，还可以解决交流电路的问题。

四、电磁学问题的解决途径：“力”和“能”

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例1如图1所示，电源电压保持不变，当滑动变阻器的滑片在某两点间滑动时，电压表的示数在7.2V～10V范围内变化，电流表的示数在0.2A～0.48A范围内变化，求电源电压U和定值电阻R1的值。

分析电路在两种状态下，电流表、电压表示数的对应关系不能搞错。当电流小时，R1两端电压小，R2两端电压大，此时R2阻值也大。因此，当电压表示数是10V时，电流表示数是0.2A。

一、解题方法比较

大多数同学习惯从整体上用欧姆定律公式解题，即将三个基本量合用于一个式子。

（一）列方程组法

在此题目中，无法找到“同一状态”下，与所求量U或R1在同一段电路中对应的另两个量的具本数值，由此想到用列方程组的方法解之。

建立方程组就是利用一定的关系，在不同状态下将所求量与对应的已知量组织在一起。下面是几种列方程组的方法。

1.表示电路中不变的量。

不管滑片如何滑动，引起怎样的变化，在电路中总存在着不变的量（往往就是所求的量），可用变化的量表示这些不变的量。

（1）电阻器R1的阻值不变

（2）电源电压U不变

②U=0.2R1+10U=0.48R1+7.2

2.利用电路中不变的关系。

不变的关系就是电路三个基本物理量间的关系，根据电路的特点和方程中应包括所求量的要求，建立方程组有以下三种方法。

（1）电阻关系。

在串联电路中电阻的关系是：R=R1+R2，为了简化方程组，可先计算出变阻器在两种状态下的阻值（用电压表和电流表对应的示数计算，分别是50Ω和15Ω）。

（2）电流关系。

在串联电路中电流处相等，即I=I1=I2。但在本题中只需用与所求量有关的部分，即I=I1。R2的阻值可先求出。

（3）电压关系。

在串联电路中电压的关系是：U=U1+U2，建立的方程组与方程组②相同。

3.表示已知量。

用所求量表示已知量的数值，可将它们组织在一起，从而建立方程组。

（1）表示电流

（2）表示电压

⑥7.2=U-0.48R110=U-0.2R1

由上可知，列方程组的方法很多，列出的方程组形式各异，但每个方程组都可通过数学变形而相通。但解方程组②和⑥要简单一些，因其与另外几个方程组相比，可省去去分母的麻烦。

（二）比例法。

克服思维定势的影响，若将欧姆定律分而用之，即分别利用其中的两个比例关系，反而能更好地体现定律的实质，使解题过程更简洁。

1.电压相同时，电流与电阻成反比。

利用这一反比例关系，一定要注意其前提条件是“电压相同”。分析题意知，电路中只有电源电压（即总电压）不变，因而电流应与总电阻成反比。可先用对应电压、电流值求出R2的阻值。

2.电阻相同时，电流与电压成正比。

同样，利用这一正比例关系，也要注意其前提条件：电阻相同。由题意知，电路中只有定值电阻R1的阻值不变，因而可用“R1中电流与R1两端电压成正比”例方程。

（三）比差法。

在比例法的基础上，能不能再次“由分到合”是很多同学思考的问题。能否由欧姆定律整体使用而求解呢？

仔细推敲欧姆定律内容：当电阻不变时，电流与电压成正比。当电压发生变化时，电流发生相同比例的变化。即电压的差值与电流差值的比值（导体的电阻）是不变的，以下面推导佐证之。

因此，可以用比差法――电压差值和电流差值的比，求出定值电阻，继而求出其他相关量。实际的电路问题，基本上是通过改变开关的状态，或滑动变阻器滑片的位置来改变电阻，从而改变某部分电路的电压和电流，故此方法适用性较强。

本题中电路仅分成两部分，一部分电压增大值就是另一部分电压的减少值，即ΔU1=ΔU2。

纵观三类方法的解题过程，一般来说，比差法较为简洁，为首选方法，其次是比例法，再次是列方程组法。

但它们的理解难度则依次降低，运用比差法则还需经过简单的推导。但我们应不惜“多费一些功夫”，努力理解和使用简单方法，因为我们都懂得“磨刀不误砍柴功”的道理。

二、巧用条件，善用“比”的形式解题

运用“比”的方法解题，可省去很多解方程组的繁琐步骤，提高解题速度。只要巧妙利用问题中的条件，大多数这类问题中构造“比”式是比较容易的。

例2如图2所示，电源电压保持不变，当滑动变阻器的滑片P滑至a端时，电流表的示数是0.6A，当滑片P滑至b端时，电压表的示数是6V，R2的最大阻值是30Ω，求电源电压U和定值电阻R1的值。

分析只要着意从“比”式入手，便可知晓题中条件的应用方法。

1.比例法。

需先计算出滑片P滑至b端时的电流值：

以下可用两种比例关系解题：

2.比差法。

需计算出通过定值电阻R1的电流变化值及两端电压变化值。

ΔI=I-I′=0.6A-0.2A=0.4A。

ΔU=U-（U-U2）=U2=6V。

善于用“比”的形式解题，但不是说每一个问题都一定要用这个方法，因为我们需要通过一定的过程来构造“比”式。若能根据一定关系，直接利用已知条件，列出简单的方程组（如例1中②和⑥方程组），也不失为好方法。

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一、电磁学教材的整体结构

电磁运动是物质的一种基本运动形式．电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用．其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象，电磁辐射和电磁场等．为了便于研究，把电现象和磁现象分开处理，实际上，这两种现象总是紧密联系而不可分割的．透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系，才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学．对此，应从以下三个方面来认真分析教材．

1．电磁学的两种研究方式

整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行，这两种方式均在高中教材里体现出来．只有明确它们各自的特征及相互联系，才能有计划、有目的地提高学生的思维品质，培养学生的思维能力．

场的方法是研究电磁学的一般方法．场是物质，是物质的相互作用的特殊方式．中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来，静电尝恒定电尝恒定磁尝静磁尝似稳电磁尝迅变电磁场等，组成一个关于场的系统，该系统包括中学物理电学部分的各章内容．

“路”是“场”的一种特殊情况．中学教材以“路”为线的大骨架可理顺为：静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等．

“场”和“路”之间存在着内在的联系．麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律，是以“场”为基础的．“场”是电磁运动的实质，因此可以说“场”是实质，“路”是方法．

2．物理知识规律物

理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律，以及它们的相互联系．

物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验，掌握了充分可靠的事实之后，进行分析和比较找出它们相互之间存在着的关系，并把这些关系用定律的形式表达出来．物理定律的形成，也是在物理概念的基础上进行的．但是，物理定律并不是绝对准确的，在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性，因此其适用范围有一定的局限性．

第二册第一章“电潮重要的物理规律是库仑定律．库仑定律的实验是在空气中做的，其结果跟在真空中相差很小．其适用范围只适用于点电荷，即带电体的几何线度比它们之间的距离小到可以忽略不计的情况．

“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律．欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的，对金属导电、电解液导电适用，但对气体导电是不适用的．欧姆定律的运用有对应关系．电阻是电路的物理性质，适用于温度不变时的金属导体．

“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性，用研究电场的方法进行类比，可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念．

“电磁感应”这一章，重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律．在这部分知识中，能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线．本章以电流、磁场为基础，它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面，是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础．电磁感应的重点和核心是感应电动势．运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的．

“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践，进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场，对场的认识又上升了一步．麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律，同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步．

3．通过电磁场在各方面表现的物质属性，使学生建立“世界是物质的”的观点

电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的．大量实验证明在电荷的周围存在电场，每个带电粒子都被电场包围着．电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用．运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种唱—磁场．磁体的周围也存在着磁场．磁场也是一种客观存在的物质．磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用．现在，科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点，并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在，电磁场是物质的一种形态．

运动的电荷（电流）产生磁场，磁场对其它运动的电荷（电流）有磁场力的作用．所有磁现象都可以归结为运动电荷（电流）之间是通过磁场而发生作用的．麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象，得出结论：任何变化的磁场能够在周围空间产生电场，任何变化的电场能够在周围空间产生磁场．按照这个理论，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一场，这就是电磁场．电磁场由近及远的传播就形成电磁波．

从场的观点来阐述路．电荷的定向运动形成电流．产生电流的条件有两个：一是存在可自由移动的电荷；二是存在电场．导体中电流的方向总是沿着电场的方向，从高电势处指向低电势处．导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例，即导体中形成电流时，它的本身要形成电场又要提供自由电荷．当导体中电势差不存在时，电流也随之而终止．

二、以“学科体系的系统性”贯穿始终，使知识学习与智能训练融合于一体

1．场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题．第一章“电潮是学好电磁学的基础和关键．电场强度、电势、磁尝磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念．电场线，磁感线是形象地描述场分布的一种手段．要进行比较，找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解．

2．电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用．在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别，比如，场不是力，电势不是能等．场中不同位置场的强弱不同，可用受场力者受场力的大小（方向）跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度．在电场中用电场力做功，说明场具有能量．通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能，离开了电场就谈不上电荷的电势能了．

3．认真做好演示实验和学生实验，使“潮抽象的概念形象化，通过演示实验是非常重要的措施．把各种实验做好，不仅使学生易于接受知识和掌握知识，也是基本技能的培养和训练．安排学生自己动手做实验，加强对实验现象的分析，引导学生从实验观察和现象分析中来发展思维能力．从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看，应着力培养学生的独立实验能力和自学能力，使知识的传授和能力的培养统一在使学生真正掌握科学知识体系上．

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【关键词】探究式兴趣实验设计

我国新一轮基础教育改革已经进入到实验阶段，现阶段我们使用的《义务教育课程标准实验教科书》注重科学探究，强调以物理知识和技能为载体，让学生经历科学探究的过程，学习科学探究的方法，培养科学探究精神、实践能力、创新意识。因此，在物理课程中增设物理“探究活动”的内容是非常必要的。

1.探究式教学活动

探究式教学是指在教师引导下，学生通过对问题的独立研究来发现、获取知识的教学。其特点是要求学生通过对问题的研究，获得经验或知识，以发展自己的创造才能；学生活动在教学中处于主要地位，教师处于辅导地位；以学生的独立研究和作业为基本方式；总是从问题开始或通过分析资料提出假设，进行推导与实验以解决问题。探究式教学易激起学生的求知欲，引起兴趣，提高学生独立思考、分析、解决问题的能力。

2.初中学生学习物理的兴趣特点

把握住初中学生对物理学习的兴趣状况和特点，对于激发和强化他们的兴趣具有重要意义，初中学生的兴趣大体有三种：一是对学习只是直接兴趣，他们只满足于被新奇的物理现象所吸引，希望看到鲜明、生动的物理现象和实验，但这种现象只停留在现象本身，并未产生探索这些物理现象原因的需要。二是对物理有操作兴趣，他们要求通过自己的活动对自然现象和实验结果施加影响，如我曾对我校初中二年级两个班做过调查。当提供玩具电机，根据自愿的原则号召学生自己动手做小电扇，结果93﹪的学生都做了，这说明他们对动手操作具有浓厚的兴趣。三是对物理具有因果认识的兴趣，他们的兴趣中心已由了解怎样改变现象发展到进一步探求现象变化的原因，理解它的实质，也就是对事物的因果关系特别感兴趣。

鉴于上述分析，初中学生学习物理的兴趣主要是直接兴趣和操作兴趣，其特点是新奇、具体、操作、实践。因而在初中物理教学中重视观察思考和物理实验，不仅是物理学科本身特点的需要，也是适应学生的学习心理、培养学习兴趣的需要。

3.如何在探究活动中培养学生的兴趣

物理教学中，为了培养学生的学习兴趣，就必须挖掘物理学本身的潜力，充分利用初中学生好动的特点，加强操作，在活动中传授知识，让学生在参与中进行学习，进而产生学习的兴趣。所以探究性活动以探究式实验为主，它的主要目的是学生通过观察归纳认识物理规律、训练实验技能，它具有让学生“发现”的意义，即让学生通过实验现象的分析和归纳，总结出一定的物理规律。

3.1探究式演示实验

演示实验具有直观性强，具体形象等优点，它是教师根据教学内容，为了便于学生的理解和知识掌握而在课堂教学中进行的一种实验，把用语言不能解释清楚的物理问题展现在学生面前，便于学生的理解，而且演示实验可以活跃课堂气氛，学生对之兴趣浓厚。如上序言课时，我们为教学准备了丰富的演示实验，给学生留下了深刻的印象。比如，我演示了“当烧瓶中水烧开的水停止沸腾后，往烧瓶上浇冷水，烧瓶中的水又重新沸腾”、“向倒置的漏斗中吹气时，里边的乒乓球不会下落”的实验，所有的学生都很好奇，对这些现象都很感兴趣。

3.2探究式学生实验

学生除了喜欢看教师演示以外，更喜欢自己动手操作。在实验中，既满足了学生的好奇心、好动性，也巩固加深了所学知识，还使学生积极参与学习，从而唤起他们学习的兴趣。有些学生甚至能在实验课中进行创造性的学习，并且发挥他们充分的想象力。另外，学生实验还可以培养学生的学习态度和方法。实验必须在一定规则下进行，学生在学习中不仅懂得了知识，而且掌握了学习方法，所以组织得好的学生实验，可以促进学生的发展，也满足和培养了学生的兴趣。

4.如何设计探究性活动来培养学生的兴趣呢？可以从以下几个方面来考虑。

4.1从实验原理设计活动

方法：教师提出需要学生研究的问题学生设计实验实验验证得出结论填写报告

如物理教材的“测量小灯泡的电阻”这一课。教师可先提出问题：“电流可以用电流表测量，电压可以用电压表测量，那么用什么方法测量电阻呢？”让学生分析，在学生学习了欧姆定律之后，自然会想到先测出导体两端的电压和通过导体的电流，再通过欧姆定律来计算电阻，这样就得出了用伏安法测电阻的实验原理。然后根据实验原理设计实验，画出电路图，进行实验。这样设计实验可以使学生能够更好地运用欧姆定律，加深对欧姆定律的理解，激发学生的兴趣。

4.2从实验过程步骤出发设计活动

方法：教师对实验步骤提出建议学生选择对比实验分析对比结果得出结论填写报告

如上述实验中，在学生明白实验原理的情况下。教师可以对实验过程提出建议：“当把电流表内接和外接时，两种方法测得的结果一样吗？”让学生选择对比实验，有的实验组用内接法，有的实验组用外接法，实验完后对比实验结果，讨论使用在什么情况下使用内接法结果更准确一些，什么情况下使用外接法结果更准确一些，最后得出结论。

在教学过程中，鼓励学生在实验中使用不同的方法，通过对比实验来研究哪种方法能达到最佳的实验效果。这样提高了学生的兴趣，学生的积极性、主动性得到充分体现。

4.3从学生容易出错的角度设计活动

方法：教师针对教材中某些“不许”、“不能”、“注意”等内容提出质疑要求解释为什么学生实验得出结论

如在学习电流表时，课本上有这样的警示：“任何情况下都不能使电流表直接连到电源的两极！”针对这一警示对学生提出质疑：为什么不能把电流表直接接到电源的两极？让解释为什么，然后指导学生用试触法把电流表接到两节干电池的两端。这样学生通过观察电流表的指针摆动，会得出：“当把电流表直接接到电源两极时，通过电流表的电流会很大”的结论。这样会损坏电流表，甚至会引起火灾。

通过这一设计，培养学生对物理有因果认识的兴趣，还能养成学生批判地吸收教科书上知识的习惯，培养学生的发现问题，并积极探索解决的精神，更能培养学生的逻辑思维能力。

参考文献

[1]课程教材研究所 物理课程教材研究开发中心.义务教育课程标准实验教科书.北京：人民教育出版社，2003.

[2]山西省教育科学院研究院 山西省教育学会.物理教学理论与实践.2005（第25卷第11期）.

[3]阎金铎，田世昆.初中物理教学通论.北京：高等教育出版社，1989.

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关键词：物理 电工 电磁学 学习

一、认识中学电磁学整体结构

电磁学包括静电现象、电流现象、磁现象，中学物理的重要组成部分，电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用，其具体内容包括电磁辐射和电磁场等。电现象和磁现象，这两种现象总是紧密联系而不可分割的，在学习时应透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系，不能孤立地、分散地学习。对此，应从以下三个方面来认真分析。

1. 电磁学的两种研究方式。

整个电磁学的研究是以“场”和“路”两个途径进行的，这两种方式均在高中教材里体现出来。只有明确它们各自的特征及相互联系，才能有计划、有目的地增强思维能力。

场的方法是研究电磁学的一般方法。场是物质，是物质的相互作用的特殊方式。中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来：静电场、恒定电场、恒定磁场、静磁场、迅变电磁场等，组成一个关于场的系统，该系统包括中学物理电学部分的内容。

“路”是“场”的一种特殊情况。中学物理以“路”为线的大骨架可理顺为：静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等。

“场”和“路”之间存在着内在的联系。麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律，是以“场”为基础的。“场”是电磁运动的实质，因此可以说“场”是实质，“路”是方法。

2. 物理知识规律。

物理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律，以及它们的相互联系。

物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验，掌握了充分可靠的事实之后，进行分析和比较，找出它们相互之间存在着的关系，并把这些关系用定律的形式表达出来。物理定律的形成也是在物理概念的基础上进行的。但是，物理定律并不是绝对准确的，在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性，因此其适用范围有一定的局限性。

库仑定律是重要的物理规律。库仑定律的实验是在空气中做的，其结果跟在真空中相差很小。其适用范围只适用于点电荷，即带电体的几何线度比它们之间的距离小到可以忽略不计的情况。欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的，对金属导电、电解液导电适用，但对气体导电是不适用的。欧姆定律的运用有对应关系。电阻是电路的物理性质，适用于温度不变时的金属导体。

“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性，用研究电场的方法进行类比，可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念。

“电磁感应”这一章，重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律。在这部分知识中，能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线。本章以电流、磁场为基础，它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面，是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础。电磁感应的重点和核心是感应电动势。运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的。

“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践，进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场，对场的认识又上升了一步。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律，同时也把波动理论从机械波推进到电磁波，而对物质的波动性的认识提高了一步。

3. 通过电磁场在各方面表现的物质属性，在学习中建立“世界是物质的”的观点。

电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的。大量实验证明在电荷的周围存在电场，每个带电粒子都被电场包围着。电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用。运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种场――磁场。磁体的周围也存在着磁场。磁场也是一种客观存在的物质。磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用。现在，科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点，并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在，电磁场是物质的一种形态。

运动的电荷（电流）产生磁场，磁场对其它运动的电荷（电流）有磁场力的作用。所有磁现象都可以归结为运动电荷（电流）之间是通过磁场而发生作用的。麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象，得出结论：任何变化的磁场能够在周围空间产生电场，任何变化的电场能够在周围空间产生磁场。按照这个理论，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一场，这就是电磁场。电磁场由近及远的传播就形成电磁波。

从场的观点来阐述路。电荷的定向运动形成电流。产生电流的条件有两个：一是存在可自由移动的电荷；二是存在电场。导体中电流的方向总是沿着电场的方向，从高电势处指向低电势处。导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例，即导体中形成电流时，它的本身要形成电场又要提供自由电荷。当导体中电势差不存在时，电流也随之而终止。

二、以“学科体系的系统性”贯穿始终，使知识学习与实验融合于一体

1. 场的客观存在及其物质性是电磁学学习中一个极为重要的问题。

场是学好电磁学的基础和关键。电场强度、电势、磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念。电场线、磁感线是形象地描述场分布的一种手段，要进行比较，找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解。

2. 电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用。

认识场和受场作用这两类问题的联系与区别，比如场不是力、电势不是能等。场中不同位置场的强弱不同，可用受场力者受场力的大小（方向）跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度。在电场中用电场力做功，说明场具有能量。通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能，离开了电场就谈不上电荷的电势能了。

3. 认真做好演示实验，使场抽象的概念形象化。

演示实验是非常重要的措施。把各种实验做好，不仅易于接受知识和掌握知识，也是基本技能的培养和训练。自己动手做实验，加强对实验现象的分析，从实验观察和现象分析中来发展思维能力。从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看，应着力培养独立实验能力和自学能力，使知识的传授和能力的培养统一在使自己真正掌握科学知识体系上。

4. 培养综合运用所学物理知识去分析和解决问题的能力。

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一、获得足够的感性认识

物理规律具有三个显著特点：第一，物理规律是观察、实验、思维相结合的产物；第二，物理规律反映了有关物理概念之间的必然联系。任何物理规律，都是由一些概念组成的，通过语言逻辑或数学逻辑表达概念之间的联系和关系；第三，任何物理规律具有近似性和局限性。反映物理现象和物理过程的发生、发展和变化的物理规律，只能在一定的精度范围内足够真实但又是近似地反映客观世界。物理规律不仅具有近似性，而且由于物理规律总是在一定范围内发现的，或在一定的条件下推理得到的，并在有限领域内检验的，所以，物理规律还具有局限性。也就是说，物理规律总有它的适用范围和成立条件。由此可见，作为近似反映物理对象、物理现象、物理过程在一定条件下发生、发展和变化规律的物理规律的建立，离不开观察实验和数学推理，也离不开物理思维，是三者相结合的产物。丰富的感性认识是建立物理规律的基础。

学习物理规律是对已有的物理规律的一个有组织的学习过程，它虽不像物理史上建立物理规律那样曲折漫长，但也是极其复杂的，需要在一定的背景知识指导下，对感性认识进行思维加工。获得足够的感性认识是学习物理规律的基础，也是在物理规律教学中培养学生思维能力的基础。在物理教学中，教师要指导学生通过观察实验，分析学生生活中熟知的典型事例，或从对学生已有知识的逻辑展开中提出问题，激发学习兴趣，创造便于探索规律的良好的环境，提供探索物理规律所必须的感性材料，提供进一步思考问题的线索和依据，为研究物理规律提供必要的感性认识。

二、探索物理规律的思维方法

在获得足够的感性认识的基础上，教师要指导学生探索物理规律，根据建立物理规律的思维过程和学生的认知特点，选择适当的途径，对感性材料进行思维加工，认识研究对象、现象之间的本质的、必然的联系，概括出物理规律。这是在物理规律教学中培养学生思维能力的关键。 中学生在建立物理规律时，常用的思维方法有四种：

第一，实验归纳。实验归纳即直接从观察实验结果中分析、归纳、概括而总结出物理规律的方法。具体的做法有：第一，由对日常生活经验或实验现象的分析归纳得出结论。如掌握蒸发快慢的条件、电磁感应定律等；第二，由大量的实验数据，经归纳和必要的数学处理得出结论。如掌握力矩的平衡条件、胡克定律、光的反射定律、气体的实验定律等；第三，先从实验现象或对事例的分析中得出定性结论，再进一步通过实验寻求严格的定量关系，得出定量的结论，如掌握液体内部的压强、牛顿第三定律、光的折射定律等；第四，在通过实验研究几个量的关系时，先分别固定某些量，研究其中两个量的关系；然后加以综合，得出几个量的关系。如掌握欧姆定律、牛顿第二定律、焦耳定律等等；第五，限于条件，无法直接做实验时，可通过分析前人的实验结果，归纳出结论。例如掌握光电效应公式。

第二，理论分析。理论分析就是利用已有的物理概念和物理规律，通过物理思维或数学推理，得出新的物理规律的方法。常见的有理论归纳和理论演绎两种。理论归纳就是利用已有的物理概念和物理规律，经归纳推理，得出更普遍的物理规律的思维方法。例如，能的转化和守恒定律的学习和掌握，就可利用理论归纳的方法。能的转化和守恒定律是在科学各分支学科长期发展的基础上，经许多人系统的研究和总结后，于19世纪中期形成的自然界的一条基本规律。学习和掌握这一规律不可能由某一实验归纳来完成，可以根据科学史上建立这一规律的过程，对有关规律进行归纳而得到。19世纪中期以前，在力学方面，建立了动能、势能、机械能等概念和机械能守恒定律：在热学方面，人们建立了热量的概念，并广泛研究了热与机械功的相互转化问题，得到热力学第一定律；在电学方面，英国物理学家焦耳对电流热效应 进行了定量的研究，建立了焦耳定律；化学反应中建立了能量守恒。学生可以对所学的这些实验规律进行归纳总结，从而掌握能的转化和守恒定律；理论演绎就是利用较一般的物理规律，经演绎推理，推导出特殊的物理规律的思维方法。例如，在学习了能的转化和守恒定律后，可以推断出判定感应电流方向的规律——楞次定律。又如，学习理想气体实验定律，既可用实验归纳法，也可以用理论演绎法，从理想气体状态方程演绎出玻意耳定律、盖?吕萨克定律和查理定律。若将实验归纳和理论演绎结合起来，有助于理想气体实验定律的理解。

第三，类比。类比是根据两个(或两类)对象在某些属性上相似而推出它们在另一属性上也可能相似的一种推理形式。其具体过程是：通过对两个不同的对象进行比较，找出它们的相似点，然后以此为依据，把其中某一对象的有关知识或结论推移到另一对象中去。类比方法在物理学中获得了广泛的运用。首先，类比是提出物理假说的重要途径；其次，在物理学研究中广泛运用着的模型化方法，实质上包含着类比方法的应用。学生在学习物理规律时，可以遵循建立物理规律的程序和原则，通过类比的思维方法，加深对物理规律的理解，同时提高思维能力。

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一、获得足够的感性认识

物理规律具有三个显著特点：第一，物理规律是观察、实验、思维相结合的产物；第二，物理规律反映了有关物理概念之间的必然联系。任何物理规律，都是由一些概念组成的，通过语言逻辑或数学逻辑表达概念之间的联系和关系；第三，任何物理规律具有近似性和局限性。物理现象和物理过程的发生、发展和变化的物理规律，只能在一定的范围内，足够真实但又是近似地反映客观世界。物理规律不仅具有近似性，而且由于物理规律总在一定范围内发现，或在一定的条件下推理得到，并在有限领域内检验。因此，物理规律具有局限性。也就是说，物理规律总有它的适用范围和成立条件。由此可见，作为近似反映物理对象、物理现象、物理过程，在一定条件下发生、发展和变化的物理规律的建立，离不开观察实验和数学推理，也离不开物理思维，是三者相结合的产物。丰富的感性认识是物理规律建立的基础。

二、掌握规律建立的思维方法

在获得足够的感性认识的基础上，教师要指导学生探索物理规律，根据物理规律建立的思维过程和学生的认知特点，选择适当的途径，对感性材料进行思维加工，认识研究对象、现象之间的本质的、必然的联系，概括出物理规律。这是在物理规律教学中，培养学生思维能力的关键。 中学生在建立物理规律时，常用的思维方法有以下四种。

1.实验归纳。实验归纳是直接从观察实验结果中，分析、归纳、概括、总结出物理规律的方法。具体的做法有：第一，由对日常生活经验或实验现象的分析、归纳，得出结论，如蒸发快慢的条件、电磁感应定律等。第二，由大量的实验数据，经归纳和必要的数学处理，得出结论，如共点力的平衡条件、胡克定律、光的反射定律等。第三，先从实验现象或对事例的分析中得出定性结论，再进一步通过实验，寻求严格的定量关系，得出定量的结论，如牛顿第三定律、光的折射定律等。第四，在实验研究几个量的关系时，先分别固定某些量，研究其中两个量的关系；再加以综合，得出几个量的关系，如欧姆定律、牛顿第二定律、焦耳定律，等等。第五，限于条件，无法直接做实验时，可分析前人的实验结果，归纳出结论，例如光电效应公式。

2.理论分析。理论分析就是利用已有的物理概念和物理规律，通过物理思维或数学推理，得出新的物理规律的方法。常见的有理论归纳，就是利用已有的物理概念和物理规律，经归纳推理，得出更普遍的物理规律的思维方法。

3.类比。类比是根据两个（或两类）对象在某些属性上相似，而推出它们在另一属性上也可能相似的一种推理形式。具体过程：对两个不同的对象进行比较，找出它们的相似点，然后以此为依据，把其中某一对象的有关知识或结论运用到另一对象中去。类比方法在物理学中获得了广泛的运用。首先，类比是提出物理假说的重要途径；其次，在物理学研究中，广泛运用的模型化方法，实质上包含类比方法的应用。学生在学习物理规律时，可以遵循物理规律建立的程序和原则，通过类比的思维方法，加深对物理规律的理解，同时提高思维能力。

当然，在带领学生探索和研究具体的物理规律时，不一定要按照历史上物理规律建立的过程来进行，教师可以根据教学要求、学生的年龄特征、知识基础、能力水平、学校情况、教学内容、自身特点等，来确定用什么方法。

三、排除学习规律的思维障碍

与学习物理概念一样，学生在学习物理规律时，也存在着思维障碍，大体上有以下几种。在物理规律教学中，要排除这些思维障碍。

1.感性认识不足。物理规律是观察、实验和思维相结合的产物，通过观察、实验，获得对自然界物质的存在、构成、运动及其转化的感性认识。感性认识不仅是物理思维的材料、建立规律的条件，而且是用来检验各种物理理论真伪是非的标准，是理解物理规律的基础。如果没有足够的、能够把有关的现象及其之间的联系鲜明地展示出来的实验，或学生日常生活中所熟悉的、亲身感受过的事例作为基础，学生就很难理解物理规律的来龙去脉、基本含义、适用条件，等等，从而影响对物理规律的掌握和运用，造成学习物理规律的思维障碍。

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关键词 思维导图；学与教；新课程

中图分类号：G632 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）15-0011-02

高中物理新课程倡导教学规范转型与学习方式转变，旨在提高学生的学习能力与思维能力。对第一线的教育工作者而言，要求既做探究者，也做践行者。笔者通过研究“思维导图”的功能，运用“学与教”策略，落实新课程教学理念，收效良好。

1 “学与教”策略

思维导图 思维导图是英国心理学家Tony Buxen于1970年提出的，是基于对脑神经生理科学与心理学的研究，类比自然万物放射情形而形成的关于放射性思维及其图形表达的成果。思维导图运用线条、符号、数字、逻辑、节律、色彩、词汇和图像，按照一套简单、自然、基本、易被大脑接受的规则，运用从中心发散出来的结构，把一些枯燥无味的信息变成容易记忆的、有高度组织的图形。

理论和实践都表明：恰当地运用“思维导图”，能提高学习效率，促进学生认知结构的建构与优化，有利于学生转变学习方式；同时，恰当运用思维导图，能促进学生多向联想、纵横迁移，有效改变线性思维，促进创新能力培养；再就是运用思维导图能有效促进课堂合作交流，提高教学效益，并能有效促进现代教育技术特别是“大数据”在教学中的运用，促进教学方式的转变。

可视化功能

1）直观化、结构化：运用思维导图可以使抽象的知识与思维过程变得直观形象，同时又呈现出结构化的特点，并揭示它们之间的本质联系。

2）深度化、本质化：运用思维导图使不可见的知识与思维甚至隐性的知识与思维显性化，将显性知识与思维生动化，可以帮助学习者深度发掘知识与思维的内涵，展现本质特征。

3）高效化、优质化：运用思维导图可以对知识与思维进行优化，并高效获取与习得，重要的是还可以用来习得新的知识和发展能力。

“学与教”策略 这里称为“学与教”，而不是“教与学”，是由于“学与教”构建的逻辑顺序。首先，基于认知心理学的研究成果，确定学生学习某一类型知识的认知心理过程；再确定为了实现学生认知心理过程而需要开展的学生学习活动；最后确定为了使学生学习活动顺利达成所需要的教学活动。是基于对学生学习心理过程分析而得出的，有着鲜明的特征，是基于学的教，而不是为了教的学。

1）思维导图作为学习策略，能帮助学生从“学会”到“会学”，有效促进学习方式转变。首先，通过引导学生绘制思维导图，包括概念形成过程、物理规律建立过程、物理问题求解过程以及物理实验等，促进学生主动学习；其次，通过思维导图，激活原有知识、同化新知识，使学生获取知识、存贮知识、提取知识更便捷高效，促进有效学习；同时，运用思维导图，促进学生建立知识的内在联系，促进知识的组块、形成整体，促进学生构建和优化知识结构；再就是运用思维导图，能有效帮助学生，管理监控学习信息与学习过程，促进学生学会学习。

2）思维导图作为教学策略，能促进教学方式转变与提高教学效益。正如Mayer所说：“学生从文字和图片中学习比单独从文字中学习效果更好。”教学中运用思维导图，通过教学内容与方式的可视化，有效促进知识的同化与迁移、应用，激发教学方式的创新；能有效促进交流与合作，包括师生之间、生生之间、师生与教学内容之间的交流与合作；能有效监控教学过程，有利于“学与教”的反馈和生成，有效促进教学方式转变；有利于发挥现代信息技术对“学与教”的作用，特别是发挥“大数据”对教育教学的功能，促进教学规范转型。

2 策略实施

优化认知结构 思维导图的高度组织化、网络化与结构化特征，能有效促进学生的知识概括水平与包容范围的发展。反过来，知识的概括水平越高，包容范围越广，越有利于认知识结构的建立与优化。在教学实践中，笔者运用思维导图，通过知识的“联系与区分”“联系与区别”“关联与提升”等来提高学生的知识概括水平与包容范围，来建构与优化学生的认知结构。

1）促进“联系与区分”，就是运用思维导图帮助学生对一个单元或一章节物理知识进行联系与区分、比较与整理，使其成为清晰、稳定的“认知结构”。如“曲线运动”单元涉及的物理概念多，物理关系比较复杂，大多数学生很难把握知识的内在联系，也难以建立相应的认知结构。为此，笔者和学生一起绘制“曲线运动”一章的思维导图（图1），帮助学生建立“曲线运动”的认知结构。

2）促进“联系与区别”，就是运用思维导图搞清本章与前面相关知识之间的联系与区别。以曲线运动为例，通过绘制曲线运动与以前所学知识之间的思维导图，包括直线运动与曲线运动的不同点、直线运动公式的适用条件、曲线运动的研究方法。从受力分析、力的合成与分解的角度理解合力、分力提供向心力，从牛顿运动定律角度理解向心力与向心加速度之间的关系，将圆周运动问题解决纳入运动定律的范畴，进一步促进学生认知结构图的优化。

3）促进“关联与提升”（主要用于期末复习或高三复习阶段），就是通过思维促进应用“认知结构”解决实际问题，使学生认知结构得到更深层次的整理与提升。以曲线运动为例，在前面两个环节的基础上，通过思维导图再建立“曲线运动”与“机械能守恒”“带电粒子运动”“磁场中粒子”的关联，并进一步指导学生习得区分“电场中粒子的运动”和“磁场中粒子的运动”的方法，达成认知结构的拓展与优化。

促进创新思维

1）“学与教”过程中促进创新思维。由于思维导图是一种围绕某一主题组织起来的知识表征和贮存方式，又是一种树冠状网络式的发散结构，而产生创新思维的重要条件就是建立合适的图式，因此，在“学与教”过程中运用思维导图能激活学生原有的认知结构，使学生产生多向联想，发散思维，促进创新思维。

【案例1】进行“闭合电路欧姆定律”的“学与教”时，通过“部分电路欧姆定律”思维导图激活原有的认知结构，在组织与优化原认知结构的基础上构建新的思维导图，引导学生创新思维，使学生习得闭合电路欧姆定律并建立新的认知结构。如图2所示，在整个过程中，电源是一个桥梁。从能量角度讲，电源是一个能量转换装置，把其他形式能转换为电能，这种本领用电动势来表征，电源电动势是路端电压的提供者，它的大小等于开路时的外电路两端的电压；电源又有自身的电阻（内阻），因此，顺着电流方向通过一个电源，电势升高E，由于电源内阻的存在，电势又降低Ir。通过旧新思维导图的激活，互相促进，帮助学生完成新的认知结构的建立。

2）物理问题求解过程中促进创新思维。现代认知心理学认为，任何一个问题求解都可以分为三种状态，即初态、终态和中间过程。初态是解题的已知条件，终态是解题所要达到的终极目标。求解物理问题，实质上就是人或系统寻找一个状态系统，使问题从初态顺利地到达终态的过程。从另一方面来说，就是分析问题制订方案实施求解。但无论如何，思维导图对于求解物理问题都有得天独厚的优势。

分析物理问题时，运用思维导图，能引导学生从问题最初状态出发，生成思路，确定子目标，架起从初态到终态的“桥梁”，激发创新构想，促进创新思维。

制订解决方案时，运用思维导图，更容易发现为达成从每个子目标到下一子目标，需要增加哪些辅助手段，需要建立哪些联系，从而更快地推进问题求解与探索过程。

实施求解方案时，运用思维导图可以不断地发现问题、提出问题、解决问题，步步推进，最终实现解题思路的导通与实施。同时，运用思维导图还有助于对求解过程的监控，随时做出调整与纠正，并发现新的思路与解法。

【案例2】（2009年上海高考题）小球由地面竖直上抛，上升最大高度为H，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面。在上升到离地面高度为h时，小球动能是所在处势能的2倍；到达最高点后再下落至离地面高度为h处时，小球的势能是动能的2倍，则h等于多少？

【解答此题】首先，在理解题意的基础上，确定题目的目标与条件。此题的目标是上升过程中，小球动能是所在处势能的2倍的高度；下落到同位置时，小球的势能是动能的2倍时，则h等于多少？运用思维导图，依据条件，确定达成总目标需要建立几个子目标，需要确定几个物理状态及物理过程。运用思维导图能清晰表达题目所述物理情境。如图3所示，从抛出点（状态I）到高度为h处（状态II），再到最高点（状态III），又返回到高度为h处（状态IV ），并把受力分析与状态物理量简明标在思维导图上。绘制好的思维导图增强了题意的理解与解决问题方案的选择与调控。

上述思维导图所呈现的过程，如果只用文字来表述，不只是显得冗长，难以理解，还影响解决策略与方案等。

而运用思维导图很快可以得到：

状态I至状态II时：2mgh=1/2mv12

状态II至状态III：-（mg+f）（H-h）=0-1/2mv12

状态III到状态IV：（mg-f）（H-h）=1/2mv22

已知条件：mgh=2×1/2mv22

联立求解，就可得到答案：4H/9

同时，本题目还可以在上述思维导图的基础上，选用牛顿第二定律结合V-t图来求解。

更重要的是，运用思维导图，有利于构建生态型“学与教”的情境，促进“学与教”创新思维。就是师生一起在原思维导图的基础上，进行变式设计，呈现新的情境，从而激发学生去寻找原图式为何不能解决的原因，修正或提升原有思维导图，使其适应层次变化。变式可以是递进式或反递进式的，一方面促进学生对思维导图运用的养成训练，把绘制与运用思维导图的钥匙交给学生；另一方面促进创新思维能力的提高。

比如，改进的题目情境为：

1）如果本题中，上升到H/2时，重力势能为mgh/2，动能为多大？

2）上升过程中，小球的重力势能与动能相等的位置离地面高度比H/2大还是小？还是一样？

3）下降过程中，小球的重力势能与动能相等的位置离地面高度比H/2大还是小？还是一样？

4）把小球在竖直方向有阻力上抛改为沿有摩擦力的斜面上滑，问题又会怎么样？

如此实现情境的变化，促进学生创新思维能力的培养。

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关键词 电磁感应；能量问题；归类

在电磁感应现象中，能量都遵循守恒定律。因此电磁感应过程中的能量转换，便可以通过楞次定律和能量守恒定律进行分析，从而使复杂的电磁感应问题转化为简单的能量问题。对于解决能量问题，可以从功和能这2个方面进行。例如，在磁场中，安培力会对通电导体棒产生作用力，如果这时安培力所做的功为正功，那么安培力就是将电能转化为其他形式的能量；如果安培力做的是负功，在这种情况下，就是其它的形式的能量转化为电能。

1.从能量角度分析电磁感应现象

电磁感应又称磁电感应现象，具体是指闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会有感应电流产生。这种利用磁场产生电流的现象就是电磁感应现象。电磁感应现象实质就是能量转化的过程，在这个过程中，可以将其他形式的能转化为电能，同时，我们需要注意的是，这不是创造电能的过程，因为能量既不会凭空产生也不会凭空消失。

楞次定律的实质就是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，也可以说楞次定律就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。换句话说，能量守恒定律是产生感应电流所要必须遵守的。从磁场与导体所做的相对运动来看，当其发生相对运动时，此时感应电流的磁场一定是与其相反的方向，二者之间是相互阻碍的关系。从磁通量的方面来看，感应电流的磁场也一定是阻碍感应电流的磁通量变化的。

例1：将两根金属导轨平行放在倾斜角为30。的斜坡上，导轨接有阻值为10Ω的电阻，导轨本身的电阻忽略不计，匀强磁场与斜坡垂直，磁感应强度为0.5T。质量为0.1kg，不计电阻的金属棒ab由静止释放，沿导轨下滑，假如导轨的长度足够，导轨宽2m，金属棒在下滑的过程中接触良好，当金属棒下滑3m高的时候，速度恰好为最大的速度2m/s，求这个过程中所产生的热量。

解析：当金属棒的速度达到最大时，对其受到的力进行分析，mgsin 0=F安+f。由法拉第电磁感应定律我们可以知道：E=BLV，根据闭合电路的欧姆定律I=E/R，F寄=ILB=（B2L2v）/R=0.2N。f=gsin 0-F安=0.3N。下滑的过程需要能动定理来进行计算mgh-f*（h/sin 0）W=0.5mv2。由此可以解得w=1J所以产生的热量为lJ。根据Q=W=1J。

这道例题就是典型的能量转换问题，做好能量分析才是这道题的解题关键。同时同学们还要把这部分知识与电路知识相结合。只有将这些知识点灵活运用才能提高解题的准确率。

2.能量转化与做功间的关系

在处理电磁感应的问题时，要注意电磁感应中所涉及到的能量问题其实就是不同形式间的能量相互转换，而并非是能量创造过程，这时就需要我们对电磁感应的问题有一个正确的认识，我们可以从做功和能量间的转化入手，这也是正确认识电磁能量问题的重点所在。在力学中，能量最终会转化为功，例如，在机械能转化为电能的过程中，就是安培力在做功，当安培力做正功的时候，就会将电能转化为机械能，相反，当安培力做负功的时候，那么这个时候安培力就会将机械能转化为电能。在这两个能量相互转化的过程中，重点是对安培力做的功分析清楚，一旦对安培力做功分析失误的话，就会导致整个问题出现失误。其实解决这一类问题的关键就是认识和区分电磁感应过程中的能量转换，最终还是要对能量和做功之间的关系有着明确和深刻的认识。

对于其他能量转化为电能问题的分析，需要在电磁感应的整个过程中，对其维持感应电流存在的过程进行探索，当导体还没有达到稳定的情况下，借助外力所做的功和克服安培力所做的功都会消耗掉其中的一部分，经过消耗之后，最终都会转化成为产生感应电流的电能或者是转化为热量。另一部分用来增加导体做功的能，则会全部都转化成电能。

3.电磁感应中的能量问题归类整理

3.1解题思路分析

解决这类问题首先可以从能量转化开始，也就是说首先要分析能量转化的关系与做功问的关系或者是分析能量转化与守恒定律之间的关系，在分析这些能量转化的时候，还要注意应用能量守恒定律。大致的分析思路是这样的：第一步，做好受力分析，并确定这些力做的什么功。第二步，分析哪些能量进行了转化以及哪些功做出了能量转化。最后一步，根据这能量转化找到相应的公式，从而进行计算。一般的能量转化规律为其他形式的能通过做功来发生转化，当安培力做功为负功时，能量转化为电能，当电能通过电流做功时，这时候会进一步转化为内能。

3.2常见的解题方法分析

第1N方法是学生要知道在活动中减少的能应该等于电磁感应活动产生的能，就是Q=E。第2种方法就是通过功与能量的关系进行转换，也就是说克服安培力所做的功就是电磁感应过程中所产生的能，就是Q=-W。第3种就是电流所做的功，Q=2IRt。

3.3常见的问题分类

常见的问题主要分为2大类。一种问题是导体受外力的作用，所产生的能量问题，通常想要解决这一类问题一般都会使用焦耳定律。另外一种问题是导体的自由运动问题，解决这一类问题主要是通过分析能量的转化，一般这种问题会通过法拉第电磁感应定律解决、电路电流的计算问题，还需对能量守恒定律和做功有一定的认识。