谈初中物理的电压概念

浅谈初中物理的电压概念

广东省广宁县石涧中学 谢东华

摘要：电压的概念是初中物理教学中的难点之一，其原因在于对初中学生而言，无论是他们所掌握的物理基础知识，还是他们对物理学的认知能力，都不可能一下子就能接受如此抽象、如此深奥的电压定义的。很多物理教师在教学过程中对此也进行了多方面的探讨。本人在教学中也作过多种尝试，主要是通过对比法来引入电压的；则先通过讲述现行的课本是用什么方法、又是如何来引入这个概念的，而我又是通过什么方法来进行引入的。从中可以让我们进行对比，看一看那一种方法使学生更容易掌握，更容易理解。

关键词：类比引入法 电位差

作为一名扎根山区的初中物理教师，在缺乏现代化教育平台的条件下，应如何指导学生去理解好电压的概念，的确不是一件容易的事。下面，本人就将自己在十多年教学实践中，对电压概念的理解、认识拿出来与大家一起交流，探讨。

在我市现行的粤教、沪科版的初中物理教材中引入电压概念的方法主要有以下二种思路。

１．由水位差类比引入：要想使水管中的水流动，水管两端水位的高低（水位差）应要不相同。其中，水位差也称为水压，水压是形成水流的原因。与水流相类似，要想使电荷在导体中定向移动形成电流，电路两端就必须有电压。

２．由电压的作用引入：电源是提供电压的装置，电压是使电路形成电流的原因。

但是，每一种思路都既有它的道理，也有它的不足。第一种思路是以水压去类比电压，试图以深入浅出的形象方式来引电压。但随之而来的问题是会使教师陷入无法自圆其说的尴尬境地。因为水的流动和电荷的定向移动从形成的机制上看是完全不同的，有水位差不一定能形成水流，但导体两端有电压必将形成电流。相反，水的流动是否一定要有水位差呢？其实也不然，水平放置的水管只要在两端有个压力差，水流还是能够形成的。但电路两端如果没有电压的话，则电路中一定不会产生电流。更何况用了抽水机之后，水还能从水位低处流向水位高的地方，但要使电流从电位低处流到电位高处，这在初中物理中是不可能的，因为初中不讨论电源电动势。如果在教学中学生提出以上的问题，教师将无法向学生解释清楚。而且简单地这样作类比，往往在学生的思想中会形成一种错误的理解，即导线只有竖放才能形成电流，且电流的方向是从高处流到低处。于是，就使学生有了一种“电线架得越高，其电压就越高；电线架得越低，其电压就越低。”的错误认识。第二种思路只点明了电压的作用，但并没有讲明电压是什么。这将会导致学生在概念上的混乱，也就是说，无法正确区分物理概念、物理意义或作用，后果将是十分严重的。并且，在后面再提到电压时，为什么总是说两点之间的电压就很难说清楚了。

那么，应如何在教学中准确地的把握教材的精神实质，既能给学生建立正确的概念，又能使学生易于接受和理解呢？这的确是值得我们去认真探究的。

在教学过程中，我是这样尝试引入电压概念的。

１．首先，按照课本用同学们都熟知的水位差是形成水流的原因的经验事实，指出水位差也叫水压后，进而再说明电路与它相类似，电位差是形成电流的原因，电位差也可以叫做电压。

２．什么是电位差呢？这不能简单地从看得见的水位高低去认同，而要从更普遍的意义上去定义“高”、“低”。比如，地球表面各个不同部位上空，哪些点相对是高位置，哪些点

相对是低位置呢？这就要涉及到如何去定义位置高低的问题了。因为重力的方向是竖直向下的，人们一般这样定义：沿着重力的方向位置是逐点降低的，背着重力的方向位置是逐点升高的。就是说，位置的高低是根据重力的方向来确定的。

３．在初中的物理教材中，我们是把正电荷的定向移动方向规定为电流方向。也就是说，对于一些与电荷有关的电压问题，都可以归纳为用正电荷来讨论。比如，在一个通路上有一个正电荷Q，它受到了电源正极上正电荷的排斥力和电源负极上负电荷的吸引力，方向都向右；或者说正电荷在这里受静电力的方向是从左指向右，按照用重力的方向定义位置高低的方法，可以说，从左到右，电位是逐点降低的，或者说，左端电位比右端电位高。可见在电路上的左右两端之间存在电位差，也就是说存在电压。

４．电压是电路中形成电流的原因。实质上是电荷之间的相互作用力推动自由电荷做定向移动形成电流的。而电源的作用只是通过“化学力”做功，把流到负极的正电荷再搬回到正极，从而维持了电路两端有一个稳定的电位差。因此，我们说电源是提供电压的装置，或者说电源是把化学能转化为电能的装置。

实践证明，经过这样处理后，学生在接受电压概念时就比较自然，顺利，易于理解。个别学生在以后学习或应用中，即使出现一些模糊或错误，也不难澄清和纠正。比如，有学生提出下面的有关问题，我们就很容易向学生解释清楚了。

在一条通电的直导线上，用电压表并联在该导线上不同的两点，为什么电压表的读数为零呢？

大家都知道：导线是导体，是有电阻的，但是一般来说导线的电阻都很小，可以忽略不计。持别是在电路图中，我们认为导线的电阻为零。这样导线画得长些、短些、直些、弯些都是没有关系的，从“短些”方面来看，电路图的直线部分可以缩短为一个点，即通电导线上不同的两个点可以看作是同一个点，相当于把电压表连接在同一个点上，当然也就没有电压了。

当同学们学过欧姆定律之后，再给予这样的解释：因为U=IR，虽然I>0，但R=0，所以U=0。既然通电导线上不同的两点间的电压为零，当然电压表的读数也为零。

类似的例子还有站立在高压电线上的鸟为什么不会触电呢？是不是因为鸟的爪是绝缘的，不容易导电的呢？而在实际生活中，学生还会提出很多与电压概念有关的疑问。如人碰到了零线为什么不会触电？什么是跨步电压触电？什么是高压电弧触电？等等。由于学生理清了电压的概念，所有以上这些与电压有关的问题都会变得易于理解和接受了。

参考文献：

《义务教育课程标准实验教科书》九年级物理上册