欧姆导体跟非欧姆导体-谈初中物理中由于导体概念的模糊而产生的错误

1欧姆导体和非欧姆导体谈初中物理中由于导体概念的模糊而产生的错误锦州渤大附中三年十班杜柏良（本讨论针对初中物理教科书北京师范大学出版社出版发行的2004年6月第一版及以后各版）导体分欧姆导体（线性元件）和非欧姆导体（非线性元件），两者不能串联进行计算，将非线性元件视同线性元件计算也是错的，一定要分别做出特性曲线后再在同一坐标里找到工作点，然后 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 电路 模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案 。对器件性能不清楚连接线路是盲目的，轻则损坏器件，重则损坏整机。初中物理没有非线性电阻的概念，象图12-1那样计算是有误的。在如上版本的初中物理教科书中都将白炽灯（非欧姆电阻）与定值电阻相串联而视同欧姆电阻来计算，以学生的经验及实验中如此算法属概念性错误。同时一道 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 中出现几种错误多年虽有小改，关键性错误没有改，严谨度有待提升。图一：学生在做电炉（线性电阻）和灯泡（灯丝非线性）的特性比较（2004年）原书75页例题如下：：一盏电订，灯炮电阻48欧，与一定值电阻串联后接到电源上，如图12-1，已知定值电阻的阻值24欧，电源两端电压18v，电压 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的示数为6v通过灯丝的电流原书 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ：应用欧姆定律解题时应注意，要求通过灯丝的电流就必须先弄清灯丝两端的电压和灯丝两端的电阻。本题给出了电源两端电压和电阻Ｒ的两端电压，因此我们可以根据串联电路电压特点先求岀灯丝两端电压。解：灯丝两端的电圧ＵＬ＝Ｕ－ＵＲ＝18-6＝12v根据欧姆定律可以求出通过灯丝的电流为：Ｉ１＝Ｕ１/Ｒｌ＝12/48＝0.25Ａ2学生注：这里错误有三：（1）分析不符合问题条件，既给出定值电阻24欧端电压6v可以直接求出电流了：即6伏/24欧＝0.25Ａ。此题到此结束。因为串联电路电流相等，所以0.25Ａ即为灯丝电流。再求灯丝两端电压计算灯丝电流就多此一举了，这种思维误导会使学生对串联电路性质的认知失去理性。仅求灯丝电流这题可以这样出：电源电压未知灯丝电阻未知与之串联的定值电阻24欧测得＿端电圧6伏，求流过灯丝的电流。（2）多条件：既然定值电阻和两端电压已知电流可求，如上面就没有必要给出电源电压和灯丝电阻了，多出两个条件不利于学生对直流电路的理性认知。如果那样在已知前提的锁定下电源电压和灯丝电阻可以任意选数了（3）灯泡的灯丝是非欧姆电阻是非线性元件，它在常温下的阻值与在额定电压下工作的阻值比较差13倍左右。我从小学到初一多次对白炽灯的灯丝温度特曲线进行测试统计证实这一点，不可忽视。这种现象不仅出现在教材上，也出现在各种参考书上。说它不符合欧姆定律是：不能用常温下的静态灯丝阻值计算它在不同电压下的功率；而只能在不同电压下测量电流求功率。2008年教材稍加改动，模式依然，见55页例题：如图12-1所示，将一只灯泡与一个定值电阻串联后接在电源的两端，灯泡恰好正常发光。已知，定值电阻的阻值是24欧，电源两端电压为18Ｖ，电压表的示数6Ｖ，求通过定值电阻的电流大小和灯泡正常发光时灯丝电阻。（1）灯泡正常发光求出的灯丝电阻是48欧，而同一题2004年给出的常温态（未接线路）也是48欧，怪了。（2）与正常发光无关。一通电，由于电子热运动使电阻增加，在发光状态下，灯丝电阻是常温下阻值得12-15倍。（3）本质上含有非线性元件的电路不能用计算法，计算也非常复杂，典型器件必须先做出特性曲线，然后再建立这曲线的数学模型，接着导出状态方程，给计算机编程。除非动态工作点范围小，如某型号的铂-铑-铂热电偶，从它的特性曲线上看，在1300度时，温度每变化一度，热电势点变化12微伏，这样就可以在工作点上小的范围内，做出切线，建立一个方程。这也是在特性曲线上，在工作点附近小范围建立切线方程，大范围就不能这样做了。小时候我喜欢电子技术和自动化，家里书多就随便翻看，外公怕我浪费时间就指点了我，我不明白仅记住了几个名词。但是要用图解法我还是知道的，多年都这样做了。3央视焦点访谈屏幕上有几个大字告诉我们：要用事实说话。4我的实验：灯泡和电炉的ｌ－Ｕ特性实验我的实验图四用同一电源同歩图五小灯泡的温度特性（表格略）5比较灯丝与电炉丝特性表一标称100瓦灯泡测试数据表二300瓦电炉丝的测试数据电压（伏）电流（安）电阻（欧）电压（伏）电流（安）电阻（欧）004000115200.15133200.17118400.19210400.37121600.225267600.44132800.26308800.621291000.293451000.751331200.323751200.871381400.344121400.991411600.374321601.11451800.394681801.231462000.4154822001.351482200.445002201.491486本来这种事情不该发生，表面上看这种题即普通又简单，教材审定的老师不会留心，我相信难题不会出错，谁都会关注。有一个故事，一个小孩问三位科学家：在池塘里有条装有石头的船，把船上的石头抛到水中时，水面是升高了还是降底了？三位科学家不假思索地说：升高了。所以答错的原因是因为对象是孩子才不假思索，或许石头是来自岸上吧！或者是船升高了吧！这时习惯上水涨船高的说法对吗？学生认为时代不同了，应与时俱进，教材内容的编写应该严谨，素质教育和科学精神都需要它。从个人的学习经历来讲，对物理和化学的兴趣培养是源于实验和生活中的实践，外加理论上的升华。学以致用很重要。在在锦州凯来少儿科普英语辅导站小朋友都能学会动手装，并不感觉困难，那两年锦州电视台曾两次分别到辅导站和我家里为我和小朋友录像每次都放了四场。我的学友并不多，多半是其他中学老师的孩子，也有几位物理老师听过课程后把子女送过来。因为课程并不针对考试，但是真的明白了原理还怕考试吗？也有人问我：杜柏良你学那些东西有啥用啊！是的，有些有用的东西并不考。但个人认为，学习并不是只为了考试，是为了能拓展我们的思维，在实践中发挥作用。适逢教育改革，学生认为如果能有内容详实、实验严谨、能够拓展新思维和开启想象力的课本，既使将来有些学生无力升髙中，也能培养一种好的素质，为将来的自学和工作打下基础。而现在“知识上的巨人，实践中的矮子”现象对社会人才的培养并非好的作用。目前市场中的有些产品反而更与时俱进，比如表妹玩儿的幼儿的“读书郎”，一盒教具中有多种组合的各种晶体管电路，只是没有欧姆定律和焦耳定律。小朋友都爱玩，普及面不小；而从小学到初中课本上连个三极管外形都没有。晶体管器件的应用从上个世纪六十年代就开始普及到现在己经五十多年了，家中外公保留的旧书有六十年代、七十年代的无线电杂志，内容有初学者园地，概念清晰，很易懂，至今也不落后。希望教材能彻底改革，让理论和实践可以相辅相成，改变目前有些学生“高分低能”的状况，让学习成为兴趣。初三学一年物理（电学）连个日光灯原理都没学过将来能干什么呢？参考资料：欧姆导体与非欧姆导体见牛津图解中学物理，43页。上教育出版社2007年8月。7后记：学生还有另外两篇关于物理方面的探讨文章，也希望可以得到老师和学术界人士的指导（一）实验证明焦耳定律的描述错误及片面性。（二）初中物理有关接地概念的错误。追述历史：所有的科学家都是通过无数次的实验最终得到了相关的结论，其对科学的态度和严谨性正是我们要学习的。欧姆为了金属导电规律的测定用了十年的时间在困难的条件下最终设计了电流扭秤；焦耳为他的研究花费了38年时间，而楞次不知道花费了多少岁月。而我们后人在仪器仪表充沛的条件下，是否可以继承这种精益求精的精神，让每一个课本中的题目和数据都可以更加严谨，经得起检验？小时候家庭的引导让我对于物理产生很大兴趣，由此也对书中的部分的内容产生困惑。初二后大量时间都用来学习电子技术，中考后的假期我集中时间学习微积分和单片机。这期间我在一本物理书上见到了焦耳－楞次定律的微分形式，它说明、在导体内某一点的热功率密度，既和该点的电场强度的平方有关，也和导体的电导率有关，它的大小等于二者的乘积，终于使焦耳定律回归本源。这正说明焦耳定律中Q＝I2Rt中Q与R成正比的描述错误。换一种说法，如用U2/R*t或其他合理的描述方式就不会产生错觉了。中考结束后我自学了单片机，在网上选择了哈工大郭天祥老师的教材，之所以这样选择是因为他编写这本书有大量的自身实验研究的基础，比较有趣好学，我上长白山旅游也带着它。高一上半年我就基本读完了，还学了Ｃ+语言，做了几个开发实验。有和现实生活相结合的实验作为基础的书籍、课本和教学更能引发学生的兴趣，开启思维。还一个多月就要参加髙考了，这方面的动手并没有停。在复杂的电路设计时就要用多层线路板要考虑输入、输出地、模拟信号及数字信号的地、参考点、电磁兼容等屏蔽问题的学习也得益于我当初对接地问题的学习积累。看到电视播出要进行教材改革的报导，今借五一假的机会将多年资料找出来整理，不知道学生意见有没有参考价值，不足之处也请各位老师多多指点。锦州渤大附中三年十班杜柏良2014年5月2日