闭合电路欧姆定律的处理方案对比和思考

闭合电路欧姆定律是高中物理中处理电路问题所用的重要的定律，其表达式有多种，如：I=E1R+r、E=U外+U内、U=E-Ir等等.国内几种版本的教材中通常是先突破表达式E=U外+U内，然后再通过公式变形等手段推导得出其它表达式.下面笔者对比几种版本教材中的突破方法，并提出自己的突破方法，不当之处，请大家批评指正.

人教版2003年6月第1版高中物理（必修加选修）第二册中，在突破E=U外+U内时，引用了“电梯加滑梯”模型，如图1，并以该模型类比闭合电路.该模型能形象直观地反映出小孩在重力作用下，从高处由滑梯滑至低处，再从低处乘坐电梯（可以笼统认为小孩在“非重力”作用下）上升到高处，形成一个闭合环路.很明显此环路中小孩乘电梯上升的高度和他几次由滑梯下降的总高度相同.这样类比的优点：简单直观，对于经济发达地区学生而言很容易理解.不足之处：对于经济欠发达地区，不少学生从未见过电梯、滑梯这些东西，用这个模型教学之前，教师要先介绍什么是电梯、什么是滑梯等等.这显然出乎教材编写者的意料，也就达不到应有的编制目的了.

可能基于上述原因，人教版2004年5月第1版的高中物理选修3-1中，编者对本部分内容作了修改，从能量守恒角度推导出了闭合电路欧姆定律，并且改用了图2所示的模型类比闭合电路.但该模型显得太过抽象，让教师和学生看了感觉有点摸不着头脑，不知所云，反而不如图1所示的模型直观了.

教科版2006年7月第1版高中物理选修3-1中，在突破E=U外+U内时，直接给出一个简单的闭合电路模型，并把内阻画在电源内部，如图3，直接讲述了电流流过外电阻R时有电势降落U、流过内电阻r时也有电势降落U′……最后笼统地说“理论和实践可以证明……E=U+U′=U+Ir”.这样处理的优点：简洁、省时，对于基础较好的学生较为适合.不足之处：太过抽象，不适合广大的中等及以下的学生理解掌握.

粤教版2004年7月第1版高中物理选修3-1中，在突破E=U外+U内时，用的是原电池装置，如图4，直接用电压表V1测出外电压U外、用电压表V2测出内电压U内，然后从实验测出的数据中总结得出E=U外+U内.笔者在教研活动中也看到过上课教师利用此装置上过公开课.这样处理的优点：基于实验事实、直观，易让学生信服和理解.不足之处：（1）原电池的电解液较难配制，所花时间过多；（2）由实验数据往往得到的是E>U外+U内，这是因为连接的导线不是超导体，电压表无法测到其两端的电压，从而造成电压损失，此处容易让学生感到疑惑.

笔者在教学过程中是这样来突破的：先引用唐代大诗人李白《将进酒》中的一句诗“黄河之水天上来，奔流到海不复回”，接着一边问问题一边画示意图，如图5.

笔者问（下面简称“问”）：“黄河之水天上来”是什么意思？学生答（下面简称“答”）：“黄河里的水是从天上（云中）下雨下来的.”

问：从物理学角度解释一下，雨下来依靠什么力作用？还受到什么力作用？”答：依靠重力作用，还受到空气阻力的作用！

问：“奔流到海”呢？答：我国地势是西高东低，依靠重力作用，水往低处流，东流到海.

问：“黄河之水天上来”，那天上之水哪里来？答：海里来.海水吸收太阳的能量，水蒸汽从低处上升到高处.

问：水蒸汽上升，依靠的是重力作用吗？答：不是，是蒸发作用.

笔者总结说：“可以笼统地说是‘非重力’作用.当然水蒸汽上升过程中也受到空气阻力作用.这样就形成了一个‘水循环’，李白的认识不太正确.在这个水循环中，水蒸汽在‘非重力’作用下上升的高度等于水在重力作用下下降的高度.”学生普遍点头认可.接着笔者引导学生类比分析自由电荷在闭合电路中在静电力和非静电力作用下引起的电势升降及其关系，如图6.笔者指出：电源外部存在着从正极指向负极的静电场E1，自由电子在静电力作用下，从负极运动到正极，经过电阻时其电势降低，共降低了U外+U内；电源内部也存在着静电场E2，但在“非静电力”作用下自由电子从正极运动到负极，其电势升高，升高了E，显然存在“E=U外+U内”.通过和水循环的类比，学生较容易就理解掌握了这个公式.

这样突破的优点：所用知识点来源于每个学生的生活经验，下雨是几乎每个学生都遇到过的、水往低处流是常识；结合了学生在高中语文中学到的唐诗、在高中地理中学过的“水循环”知识，从不同角度解释了同一现象，大大激发了学生的学习兴趣.利用“水循环”类比闭合电路中的自由电荷循环，大多数中等及以下的学生易于接受.不足之处：有点费时，比较简单，对于优生而言显得过于嗦，效率不高.

综上所述，我们可以看出，对于“闭合电路欧姆定律”这个知识点，不同的教材有不同的处理方法，不同的编辑有不同的思考，各有优缺点.在教学过程中，我们教师的价值体现在对教材的处理上，是“用教材教”，而不是“教教材”；所以在备课时，教师要参考一本甚至几种版本的教材，紧紧抓住学习的主体――学生，根据学情选择或设计出适合的知识点处理方案.教学有法，教无定法.教法本无好坏之分，只有教学效果才有好坏之分.适合自己学生情况的教法，让学生“跳一跳摘到桃”，才是最好的教法，教学效果自然也不会差.