高中物理教师必读：电路与电工欧姆定律的实践案例

物理学对于技术的发展和人类文明的进步起着重要的推动作用。在日常生活中，从交通工具、家用电器直到医疗设备等，物理学的技术应用已经深入到每个角落。在本模块中，学生要了解一些与技术直接相关的物理学知识；认识一些用科学知识解决技术问题的基本途径；在学习物理内容和技术应用过程中加深对科学技术的亲近感；体会科学与技术相互促进又相互制约的关系以及科学技术与社会发展的关系。

电磁现象和电磁规律是物理学研究的重要对象，同时也是应用最广泛的物理学内容之一。在本模块中，学生将学习与电路和电磁波相关的内容。

本模块划分为以下两个二级主题：

·电路与电工

·电磁波与信息技术

（一）电路与电工

1.知道闭合电路的欧姆定律。知道电源的电动势和内阻。观察常见电源，阅读说明书了解它们的主要特点。知道电池对环境的影响。

该《标准》对闭合电路的欧姆定律和电源电动势、内阻在概念上的要求是“知道”，即比较低的层次。应该注意以下三点。

第一，对常见电源要有比较多的了解。

例：通过实例了解电池的容量的概念。

第二，对路端电压要有比较深入的认识。

例：讨论在什么情况下能够以没有负载时的路端电压代表电源的电动势。

第三，尽管初中时学生已经知道电池对环境的影响，学习这个模块时还应该进行较深入的讨论。

2.通过实际操作学会使用多用电表。知道多用电表的原理。

选修2系列强调物理内容与技术实际的结合，强调学生操作能力的提高。多用电表是技术中和生活中最常用的电气仪表，学生应该能够比较熟练地使用。在学生实验中，要尽可能地利用多用电表。

对多用电表原理的要求是“知道”的层次，避免繁难的定量的练习。

例：关于测电阻的原理，可以简述如下。

多用电表内部装有电源。在用来测电阻时，电源与外电路接通，电流流过表头和被测电阻。电流的大小反映了电阻的大小，从表头上就可以读出电阻值。

《标准》中例4介绍的用多用电表测试大容量电容器的方法，是一种简单可靠的实用方法，学生应该掌握。测试时要注意使用高阻挡。利用这个方法还可以根据漏电的多少来判断电解电容器的正负极。

3.了解电场与电场强度，知道电容器的作用。

一方面，电容器是一种常用的电气（电子）元件，电场的知识主要是为学习电容器做准备；另一方面，场的概念是一个重要的科学概念，是物质存在的一种形式，学生有必要对场有一定的了解。教学中应该考虑到这两方面，恰当把握难度。

必要时，可以引入电势和电势差的概念，但也可以从“异号电荷相互吸引，从而在电容器的两极板间储存电荷”这个角度解释电容器的作用。

这条标准的重点在于电容器的作用，可以从电容器的储存电荷与能量及“隔直流、通交流”这样两个角度认识它的作用。

例：学习照相用闪光灯的原理和L形滤波器的原理。

4.了解磁场、磁感应强度和磁通量。通过实验认识安培力，会判断安培力的方向。

学生对于磁场和磁感应强度的理解并不困难；磁通量的概念比较抽象，在实践中却又经常用到，应该是教学的重点。可以形象地用“通过一个截面的磁力线的多少”来描述磁通量，不必过分追求概念的严密性。

可以通过实验同时引入磁感应强度和安培力的概念，也可以通过与电场的类比使学生认识磁感应强度，而后通过实验认识安培力。

例：学习左手定则。

5.通过实验认识洛仑兹力。了解电子束的磁偏转原理及其在科学技术中的应用。

关于洛仑兹力，《标准》要求实验演示或者是学生自己做实验，不能只把带电粒子流看做电流而直接得出洛仑兹力。

关于电子束在磁场中的偏转，注重它的物理原理，不必对电视显像管的偏转线圈等进行深入的分析。

6.通过实验认识感应电动势的产生条件以及影响感应电动势大小的因素。会判断直导线在磁场中运动时感应电流的方向。列举电磁感应现象在技术中的应用实例。

在感应电动势的产生条件中，强调磁通量的变化。学习影响感应电动势大小的因素时，可以给出法拉第电磁感应定律，但不必进行数字计算。关于感应电流方向的判断，只限于直导线运动的情况，不必涉及楞次定律。

例：学习右手定则。(www.xing528.com)

7.知道交变电流和三相交变电流。通过实验探究变压器的电压与匝数的关系。说明远距离输电的基本原理。

交变电流和三相交变电流是大规模应用电能的主要形式，是教学重点之一，《标准》对此的要求虽是“知道”的层次，但应注意要求不能过低。学生应该知道峰值、有效值、相电压、线电压这些概念，但只需明白它们的意义和相互关系，不必进行推导。

变压器的电压与匝数的关系可以很容易地从探究性实验得出，每个学生都应该做一做。

8.通过电能的应用，认识物理学对于技术、经济、社会发展的意义。

电能的应用使得能源和制造业可以分处于不同的地域，引发了第二次产业革命。可以通过具体的事例或学生对本地电力应用的调查来落实这条标准。

（二）电磁波与信息技术

1.了解电磁波及其发射、传播和接收原理。知道光的电磁本性和电磁波谱。举例说明电磁波在社会生活中的应用。

关于电磁波的发射，要抓住“按一定规律变化的电流，可以在空间激发变化的磁场；按一定规律变化的磁场，又可以在空间激发变化的电场……”这个要点。至于“按一定规律变化的电流”是怎样产生的，可以学习LC振荡电路，也可以不学。关于电磁波的接收，应该结合收音机、电视机等以方框图的形式学习，不必深入到技术细节中。

可以列举历史上的实验事实，例如赫兹实验，说明光的电磁本性。学习电磁波谱可以使学生对光和电磁波有统一的认识。

关于电磁波的应用，除了与信息相关的应用如通信、遥感外，不要忘记与能量相关的应用，如家中的微波炉、喷漆车间的远红外加热。

2.收集资料，了解移动通信的工作模式、常用术语和移动电话的常用功能。

中学物理课对移动通信的要求限于它的工作模式。学生应该认识到，两个移动电话不能直接接收对方发射的电磁波，通话必须经过基地台（基站）的转接。移动通信技术发展很快，学生应该通过自己的调查来了解最新的术语和功能。应该适当了解最新的商业术语，如“彩信”，以体会科学技术与社会生活的关系。

例：在城市郊区寻找移动通信基站的天线，在与基站距离不同时，检验通信效果。

例：同学间进行手机短信录入速度比赛。

3.通过实验或实例了解常见传感器的工作原理，了解传感器在生产、生活中的应用，体会传感器的应用给人们带来的方便。

对于传感器，以感性认识为主，不必给传感器下定义。要求能够在生产、生活中找到使用传感器的场合。

例：在居住的村庄、社区，在自己的学校发现应用传感器的场合。提出有实际价值的创意，使用传感器以给人们带来方便。

《标准》中例4涉及用传感器进行计算机实时测量、实时处理数据的实验，这是学科教学与信息技术相结合的方向之一，有条件的学校应该开展。

4.了解集成电路的发展及微电子技术对日常生活、经济、社会所产生的重大影响。

关于什么是集成电路，如果学生认识到，过去的电子电路是先制造一个个的晶体管、电容器、电阻器等元件，再把它们用导线连起来；而集成电路则是把这些元件直接做到一块单晶体上，这样就可以了。这条标准的重点是微电子技术的社会意义。学生可以自己收集资料，提出自己的看法，进行讨论。

5.初步了解电视、广播和电视机的工作模式，知道电视机的主要结构。了解电视、广播技术的新进展。

可以用方框图的形式给出工作模式。关于电视机，学生要知道，接收到的是射频信号，需要从中分离出视频和音频信号，如果是彩色电视，还要分离出色彩信号……只要明白以上内容的意义，不必了解其电路和技术细节。

关于电视机的结构，可以打开电视机的后盖（注意断开电源），让学生大致知道哪部分是起什么作用的。

例：分小组在商场和科普杂志中收集电视技术的新产品和新术语，在班上讲述，并回答同学们的提问。

6.初步了解家用电脑的组成。

这部分的要求与对电视机的要求相似，可以和信息技术课关于计算机结构的学习结合起来。

例：指出家用电脑中的光盘驱动器、软盘驱动器、电源盒、内存条等。

7.知道模拟信号与数字信号的区别。了解信息传播、处理和存储技术的发展。了解网络技术对经济、社会的影响，并能发表自己的见解。

能通过实例说明模拟信号与数字信号的区别即可，不要下定义。

信息传播、处理和存储技术的发展十分迅速，应该由学生自己调查，互相介绍。

关于信息技术对经济、社会的影响，主要是建立关注的意识，鼓励学生发表见解。

与电磁波和信息技术相关的小制作是很多的，这个二级主题后面的五个活动建议中，有三个是这样的制作。学习这个二级主题时应该进行一两个这方面的制作，可以从活动建议中选取，也可以因地制宜进行其他制作。