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《电源和电流》教学

 新用户65120Joi 2022-06-20 发布于山西

教参分析的难点:恒定电流的产生及定义式中q的理解。(不敢苟同,太笼统)

学生的认知难点:

  1. 电荷(研究对象)的不可见性。受力分析找不到正主,底虚。

  2. 纠结哪种电荷在做定向移动。是自由电子还是正电荷?实际和等效中纠结。

  3. 内外电路的认识。电源是内电路?以前没把电源当电路,如今电源拦你路。高中电路这一块的学习,实质上就是要做到里应外合、内外串通。

  4. 电源内部非静电力的认知。化学知识与推理能力的综合应用。

  5. 电路中电场线的分布规律。

  6. 电荷动态平衡模型。

  7. 运用上一章所学知识理解本章知识。

解决办法:

  1. 为了与电流方向协调,以“正”视听。实际中究竟何种电性的电荷做定向移动,具体问题具体分析。

  2. 电源的认识。教材中关于电源的说明:电源能提供持续的电势差,提供的途径是能把电子从A(电源正极)搬运到B(电源负极),图示方向是从电源内部。这个电源的解释我觉得等同于求对电源认知的最大心理阴影面积。学生只要读到这个地方,肯定要思考为什么电源有这种逆电场力方向搬用电荷的能力,上一章电容器学习中有的学生就对电源为何能将电荷搬运到两极板有疑问。而对电源这个能力的解释,是在下一章闭合电路欧姆定律一节内容进行的。本节内容的标题中就有电源,感觉在本节解释清楚电源较好,化学中关于原电池的原理还未学,但并不影响我们去做推理分析。能逆电场力搬运电荷,肯定在电场内部有一种我们未知的“隐形力”。不同电源,这种逆电场力不同,统一将其命名为非静电力,电源内部从对电荷的作用力来说,就是这两种力在龙争虎斗。电源这种对电荷改天逆命的装置就是人造装置的真实写照。此类装置的标配行为就是“反自然”行为,例子太多,随意列举。人类改造自然的伟大之处就是利用自然规律做反自然行为。

  3. 恒定电流的认识:电源中的非静电力认识清楚的前提下,就可对形成恒定电流做出相对合理的解释,断路时,电源内部的电荷在静电力与非静电力两股力量的共同作用下规规矩矩不做定向移动。连成通路时,外电路的主要力量为电场力,内紧外松,电荷的理性选择就是在外电路采取行动。电源两极只要有电荷流动,静电力就有被消弱的趋势,非静电力就趁机补位,只要接通电路,在静电力(内外都有)、非静电力(电源内部)、导体阻力(内外都有,电源也有电阻),三力作用下,电荷最终就到达了一种宏观上的相对平衡。

  4. 导体中电场线的分布。电荷不论在电源内外,都受到电场力的作用,而且达到了在任何位置都不增不减,不聚不散的完美状态,从电荷的运动及分布推断电场线的分布情况,只能与导体相平行,否则电荷就会无意识“碰壁”,这与静电平衡时电场线的分布有很大不同,动态循环起来后,宏观上整个电路的电荷分布是不变的,但这种不变来之不易,是一个个电荷及时补位所达到的奇妙效果。总感觉电荷比好多人智能多了,一个组织的管理机制也能如此设置,那就高明极了。

  5. 如若以上解释还有疑问,那最后的最后,只能类比。人造喷泉,水往低处流是自然行为,人造行为就搞成了水往高处喷,到了高处再进行往低处流的自然行为,往高处喷不是水的自然行为,只能通过“抽水机”这种逆重力设备把水喷向高处,电源是逆电场力往“高”喷电荷,抽水机是喷水,上升或下落中不可避免的有点其他阻力,和电荷受到导体的阻力可类比。

  6. 电流的强弱,应该是易于理解,难于计算。跟喷泉的流量可类比。学生的认知困难在于总想找一个“原始的零速起点”,类似于运动学中题目中已告物体做匀速直线运动,总想找一个从静止变到匀速的过程。本质上是一个审题问题,问2021的事,总要往2020上扯,点一下能开悟。至于有的权威人士说用电流表示电流的强弱不好,此电流非彼电流,我觉得大可不必在此纠结,都知道意思,习惯了就好。救人、救火、感冒药、老鼠药,都知道什么意思,好好用吧。理解了电流强弱的意思,计算中注意两点:一个是方法,“化流为固”。高中不学流体力学,好多看似流体的问题都是假流体,固体化了就行;再一个是清楚电荷量是计算时间段内参与定向移动的电荷量,可不是导体中所有的电荷量。


总的感觉,对电源内部的运作机制弄清楚,本节的问题就好化解,否则就有硬灌之感,所有知识点就无理可推,内容理解得憋屈。

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