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初中物理中怎样认识电压概念?(我见过的最好的方法)

初中物理中怎样认识电压概念?(我见过的最好的方法)
我相信,无数的初中生,虽然能做关于电压的题,但他们脑中始终有一个问题:“电压究竟是什么?”
一般的初中物理课本或老师,怎么对学生讲解电压?或者说,怎么引入和解释电压概念?
说“电压是产生电流的原因”?
不妥(这种模糊的说法在物理学中没有用)。因为我们同样可以说,电荷受到的电力是产生电流的原因,或说电场是产生电流的原因。而电力、电场、电压并不是同一个东西。
用水压类比电压?
也不妥。因为,只有先从正面认识了电压,看出它与水压的类似性,这个类比才有意义。
说“电压是电势差”?
更坏了。因为初中生根本不知道电势是什么。教师难道要学生先学完高中物理,再回来学初中物理吗?这是荒谬的。教学必须避免这种做法。
最后,学生只能满足于“电压就是电压表测出的东西”。这当然是不好的。
下面这本课本,是世界上最优秀(优秀这个词太弱了)的初中物理课本之一。实际上,我没见过比它更优秀的课本。他引入电压的方式,让我拍案叫绝(它无数地方都让人拍案叫绝)。是不是好消息?
坏消息:一般的老师没法直接采用它的方法。因为缺少它前面的基础。它是一套严密的系统。
尽管我们不能直接采用,但不妨看一下它用的方法。
在引入电压之前,它已引入电流概念和电路中流过的电荷的概念。还引入了热量概念。
注意,它每引入一种概念时,都要介绍测量相应的物理量的方法。脱离测量方法的物理概念就是耍赖皮。
所以,它介绍了(而且反复应用了)测量物体吸收或放出的热量的方法。
接着,它开始研究:接到电源(8节手电电池)上的电热器(就是一个电阻器)产生的热量,与流过的电荷的数量有什么关系?
(流过的电荷数量等于电流表读数与通电时间的乘积。)
多次进行实验,每次实验使用不同规格的加热器。
发现:加热器产生的热量与流过的电荷成正比。(结论1)
容易算出,单位电荷流过加热器时产生的热量。(重要的量1)
然后,把电池数量改成7节、6节、5节、4节,重复上面的实验。
发现:单位电荷流过加热器时产生的热量与电池的节数成正比。(结论2)
我们的注意力来到电池的节数(重要的量2)。有一种仪器可以测量电池的节数!
电压表这时候登场。
把电压表接到电源上,实验表明:电压表读数与电池的节数成正比。(结论3)
把结论3与结论2结合,得出:单位电荷流过加热器时产生的热量与电压表读数成正比。(结论4)
电压的意义出来了!
电压表示单位电荷流过电阻器时产生的热量。(或者说,决定单位电荷流过电阻器时产生的热量多少的因素)
(正比怎么变成了表示?因为,只要是正比,通过选择单位,就可以变成相等。)
随着学习的进行,电压的意义还可以变得更丰富。但在这个阶段(这个情境),电压就表示单位电荷流过电阻器时产生的热量。
为什么说这种引入电压的方法好?
因为
1.它很明确;
2.它建立在已有的知识与实验的基础之上。
实际上,所有的物理概念,都应用这种方式引入。我见过的初中物理课本中,只有那一本做到了这样(做到这点非常难。不这样做呢?不要太简单)。

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