高中物理歐姆定律學習的問題與解題思路

黃祟純

【摘要】物理作為高中一門實驗性較強，題型復雜的學科，使我們很多高中生都為之頭痛。根據老師的建議，通過學習歐姆定律的內容與分析所遇到的問題，找到了利用歐姆定律解題的思路及技巧，為我們學習高中物理電學內容奠定了一定基礎。

【關鍵詞】物理；歐姆定律；問題；解題思路

歐姆定律是高中物理電學部分的核心內容，也是高考的重難點內容，同時歐姆定律掌握的好壞會直接影響我們的考試成績，因此要多用時間將這塊知識進行鞏固，以取得更高的分數。

1在歐姆定律的學習中常遇到的問題

1.1歐姆定律的使用范圍問題

在電路的實驗過程中，我會出現忽略導線，電子元件與電源自身的電阻，將整個電路視為純電阻電路的問題。而歐姆定律通常只適用于導電金屬和導電液體，對于氣體、半導體、超導體等特殊電路元器件不適用，但我們知道，白熾燈泡的燈絲是金屬材料鎢制成的，也就是說線性材料鎢制成的燈絲應是線性元件，但實踐告訴我們燈絲顯然不是線性元件，因此這里的表述就不正確，本人為了弄清這里的問題，向老師進行了請教并查閱了相關資料，許多資料上說歐姆定律的應用有“同時性”與“歐姆定律不適用于非線性元件，但對于各狀態下是適合的”。但我自身總覺得這樣的解釋難以接受，有牽強之意，即個人理解為既然各個狀態下都是適合的，那就是適合整個過程。

1.2線性元件的存在問題

通過物理學習我們會發現材料的電阻率ρ會隨其它因素的變化而變化（如溫度），從而導致導體的電阻實際上不可能是穩定不變的，也就是說理想的線性元件并不存在。而在實際問題中，當通電導體的電阻隨工作條件變化很小時，可以近似看作線性元件，但這也是在電壓變化范圍較小的情況下才成立，例如常用的炭膜定值電阻，其額定電流一般較小，功率變化范圍較小。

1.3電流，電壓與電阻使用的問題

電流、電壓、電阻的概念及單位，電流表、電壓表、滑動變阻器的使用，是最基礎的概念，也是我最容易混淆的內容。電流表測量電流、電壓表測量電壓、變阻器調節電路中的電流，而電流、電壓、電阻的概念是基本的電學測量儀器，另外，歐姆定律只是用來研究電路內部系統，不包括電源內部的電阻、電流等，在學習歐姆定律的過程中，電流表、電壓表、導線等電子元器件的影響常常是不考慮在內的，而對于歐姆定律的公式I=UR，I、U、R這三個物理量，則要求必須是在同一電路系統中，且是同一時刻的數值。

2歐姆定律學習中需要掌握的內容

本人在基于電學的基礎之上，通過對歐姆定律的解題方式進行分析，個人認為我們需掌握以下內容：了解產生電流的條件；理解電流的概念和定義式I=q/t，并能進行相關的計算；熟練掌握歐姆定律的表達式I=U/R，明確歐姆定律的適用條件范圍，并能用歐姆定律解決相關的電路問題；知道什么是導體的伏安特性，什么是線性元件與非線性元件；知道電阻的定義和定義式R=U/I；能綜合運用歐姆定律分析、計算實際問題；需要進行實驗、設計實驗，能根據實驗分析、計算、統計物理規律，并能運用公式法和圖像法相結合的方法解決問題。

3歐姆定律的解題思路及技巧

3.1加深對歐姆定律內容的理解

在歐姆定律例題分析中，我們比較常見的問題是多個變量的問題，以我自身為例，由于物理理解水平有限，且電壓、電流、電阻的概念比較抽象，所以學習難度較大，但我通過相關教學短片的學習，將電阻比喻成“阻礙電流通行的路障，電阻越大路越不好走，電阻越小通過速度則快”的方式，明白了電阻是導體自身的特有屬性，其大小是受溫度、導體的材料、長度等各方面因素影響的，與其兩端的電壓跟電流的大小無關，并且明白了電阻不會隨著電流或者電壓的大小改變而改變。同時我們每一個人都知道對于不同的習題，解決步驟都是不相同的，雖同一問題會有不同的解題方法，但總是離不開歐姆定律這個框架。因此對于一些與電學有關的知識，我一般會利用歐姆定律解決電生磁現象與電功率計算問題。例如：某人做實驗時把兩盞電燈串聯起來，燈絲電阻分別為R1=30Ω，R2=24Ω，電流表的讀數為0.2A，那么加在R1和R2兩端的電壓各是多少？我可以根據兩燈串聯這一關建條件，與U=IR得出：U1=IR1=0.2A×30Ω=6V，U2=IR2=0.2A×24Ω=4.8V，故R1和R2兩端電壓分別為6V、4.8V的結論。

3.2利用電路圖進行進行計算

在解有關歐姆定律的題時，以前直接把不同導體上的電流、電壓和電阻代入表達式I=U/R及導出式U=IR和R=U/I進行計算，并把同一導體不同時刻、不同情況下的電流、電壓和電阻都代入歐姆定律的表達式及導出式進行計算，因此經常混淆，不便于分析問題。通過后期老師給予我的建議，在解題前我都會先根據題意畫出電路圖，并在圖上標明已知量、數值和未知量的符號，明確需分析的是哪一部分電路，這部分電路的連接方式是串聯還是并聯，以抓住電流、電壓、電阻在串聯、并聯電路中的特征進行解題。同時，我還會注意開關通斷引起電路結構的變化情況，并且回給“同一段電路”同一時刻的I、U、R加上同一種腳標，其中需注意單位的統一與電流表、電壓表在電路中的連接情況，以及滑動變阻器滑片移動時電流、電壓、電阻的變化情況。

3.3利用電阻進行知識拓展

本著從易到難的原則，我們可從一個電阻的問題進行計算，再擴展到兩個電阻、三個電阻，逐漸拓寬我們的思路，讓自己找到學習的目標以及方法。比如遇到當定值電阻接在電源兩端后電壓由U1變為U2，電路中的電流由I1增大到I2，這個定值電阻是多少的問題時，我們可利用歐姆定律的概念ΔU=ΔI·R得到電阻的值，而當難度增加由一個電阻變為兩個電阻時，定值電阻與滑動變阻器串聯在電壓恒定的電源兩端，電壓表V1的變化量為ΔU1，電壓表V2的變化量為ΔU2，電流表的示數為ΔI，在這樣的問題上可將變化的問題轉化為固定的關系之間的數值，就可簡化許多變量問題的計算。當變量變為三個電阻時難度會進一步的增大，我起初認為這是一項不可能完成的任務，所以放棄了這類題，而在經過詢問成績優秀的同學時，才知道可將三個電阻盡量化為兩個電阻，通過電壓表與電流表的位置將電阻進行合并，以此簡化題目。

4總結

簡言之，歐姆定律是物理教材中最為重要的電學定律之一，是電學內容的重要知識，也是我們學習電磁學最基礎的知識。當然，對于歐姆定律的學習與解題方法，自然不止以上所述方法，因而在具體的學習中，我們要立足于自身實際學習情況來進行方法的選取，突破重難點知識，以找到更好的解題思路。

參考文獻：

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