时间：2022-10-20 12:34:01
初中生在学习了电功和焦耳定律之后，物理老师就应该引导学生，尝试运用所学的物理知识，构建欧姆定律成立条件的理论模型。
一、建模的理论基础及过程
1.电功知识
学生在电功知识的学习过程中，已经知道电流做功的过程实质上就是电能不断转化为其它形式的能的过程，同时知道了电流做功的多少即电功的大小，跟下面这三个因素的大小有关：电压U、电流I、时间t，计算公式为W=UIt，并且，对运用这个公式计算出的结果，学生们也能理解成电能转化为其它形式能之和的一个总量。
2.焦耳定律
电流通过导体会产生热量，这个热量的多少，跟电流I、电阻R、时间t有关，计算公式为Q=I2Rt，这就是焦耳定律。由这个定律计算出的数值，物理老师要引导学生把它理解为仅是电流做功转化为内能的一部分，为下面进行欧姆定律成立条件的理论模型构建做好铺垫。
3.引线搭桥之一
老师：当电流通过电扇时，电流在做功过程中会将电能转化为哪些形式的能呢？
学生：机械能和内能。
老师：此时电功W与内能Q谁大谁小呢？
学生：电能W大于内能Q，即W>Q。
老师：将上式W>Q中的W和Q，分别用公式W=UIt，Q=I2Rt进行替换，不就成了UIt>I2Rt吗？请同学们注意观察这个不等式它是不是一个最简式？
学生：不是。
老师：请同学们化简，并研究一下化简后所得的新的不等式会给我们怎样的启示？
学生：不等式两边同时约去It这个正数值，不等号的方向仍不会改变，即U>IR，这与我们前面学习过的欧姆定律I=不相符合。这就表明前面我们所学的欧姆定律，其成立是有条件限制的，这个限制条件为什么教科书的前前后后都没有说明呢？难道说我们找到了一个教科书上应该有的却不曾有的“新发现”？同学们兴奋不已，教室里的气氛顿时活跃了起来。
老师：同学们，你们的分析是有根有据的，做出欧姆定律成立是有条件的，判断也是正确的。因为我们所依据的物理公式W=UIt、Q=I2Rt，电扇工作时电能转化为机械能和内能的物理事实，以及运用不等式进行变形的数学知识都正确无疑。
老师：接下来我们就自然要追问：什么条件下U=IR呢？这个条件也就是欧姆定律成立的限制条件，请同学们再接再厉。
4.引线搭桥之二
老师：当电流通过哪种或哪类用电器做功时，它们两端的U才会等于流过的电流I与其自身的电阻R的乘积呢？请从电能转化的角度，列举实例进行分析。
学生：电流通过电饭煲、电水壶、电熨斗等用电器做功时，电能会全部转化为内能，即有W=Q。再将此式中的W和Q，分别用公式W=UIt，Q=I2Rt进行替换，得UIt=I2Rt，最后化简得U=IR。
老师：请同学们在你们的笔记本上写出这个理论的推导过程，好吗？
学生：对电饭煲、电水壶、电熨斗有W=Q
UIt=I2Rt 则U=IR
电能全部转化为内能的用电器，欧姆定I=就一定成立。
二、建模的功效
1.正确理解和区分电功或电热计算公式的多样性
对于电能全部转化为内能的用电器来说，U=IR，W=UIt都成立，因此，在计算电功W=UIt公式的四个量中，除时间t这一个物理量外，其它的三个物理量电压U、电流I、电阻R，任一个量可由公式U=IR用另外两个量求出，所以，可推出W=UIt=I2Rt=t三个计算公式，同理可得Q=UIt=I2Rt=t。而对于电扇、电动机等这类用电器，由于U>IR，计算电功只能用W=UIt，计算电热只能用Q=I2Rt了。
2.减轻学生在学习过程中理解和记忆知识所造成的心理负担，增强学生学习物理知识的理论水平和理解能力
比起借用“纯电阻”这个初中学生根本模糊不清的物理概念来理解和区分电功和电热计算公式的多样性来说，学生少吃了一知半解的亏，并且能在老师的引导下，从自己所理解的电功和电热的计算公式中，经历发现两者的区别和联系的数理推导过程，于自然的融合中，增强了学生的理论水平，深化了学生理解知识的能力。
3.为初中教师钻研教材、用好教材提供了一种方向
目前，初中物理新课程改革不断出新，但多半是实验素材、实验方法、情景模式的革新，在严密理论知识中探寻改革之路的不多。本文的理论探寻摈弃了用“纯电阻”本位的概念性教法，从学生熟知的电能量转化中，演绎出电功与电热的区别和联系，提出欧姆定律成立是有条件的物理问题，会为学生高中电感等知识的学习提供认知上的心理基础。
（作者单位：江苏泰州市特殊教育学校）