发布时间：2023-09-06 17:05:09
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的欧姆定律本质样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
我们可以从以下几个方面加以区别理解。
一、它们描述的对象不同。电动势是电源具有的，是描述电源将其它形式的能转化为电能的本领的物理量；电压是针对一般电路中的两个点而说的，即某段电路两端的电压。
二、二者做功的力不同。电动势是反映电源非静电力做功特性的，它的数值大小等于电源非静电力从电源负极向正极移送单位正电荷所做的功，电动势W/q中的W就是非静电力所做的功，即电动势E是与非静电力做功相联系的。电压是电场中两点间的电势差值，是反映电场力做功本领的物理量，电场力在电场中移动单位正电荷所做的功就是电势差，公式电压U=W/q中W 是电场力做的功，可见电压U是与电场力做功相联系的。
三、物理意义不同。电动势是描述电源转化其它形式能量本领的量度，在闭合电路中某种非静电力作用在被移动的电荷上， 增加了电荷的电势能，在此其他形式的能如化学能、太阳能、机械能等转化为电能。不同的电源这种由非静电力做功转化为电能的本领不同，所以电动势也不同。而电压是电势能变化的量度，即是描述将电势能转化为其它形式的能量的多少，电压在数值上等于移动单位正电荷电场力做的功。它们都反映了能量的转化，但转化的过程是不一样的。
四、在给定电路中变与不变不同。对于一个给定的电源，电动势是常量，与外电路是否接通无关，也与外电路的组成情况无关，一节普通干电池不管新旧，它的电动势永远是1.5伏。而电路中的电压是变量，随外电路电阻的改变而改变，如并联支路数目增减，电阻变化时将引起电路各部分电流，电压重新分配，电压将发生变化。
关键词：经典理论 量子力学 联系
中图分类号：O413.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）08（a）-0143-02
量子力学于20世纪早期建立以来，经过飞速的发展，逐渐成为现代物理学科中不可分割的一部分。量子力学是现代量子理论的核心，它的发展不仅关乎人类的物质文明，还使人们对量子世界的认识有了革命性的进展[1]。
但是，量子力学并不是一个完备的理论，其体系中还存在许多问题，特别是微观与宏观，即经典理论与量子力学的联系。为解决这些迷惑，历史上相关科学家提出了很多实验与理论。该文旨在以量子力学发展史上提出的几个实验为例，对其进行简单分析，以展示经典理论与量子力学的联系。
1 问题的提出
1935年3月，爱因斯坦等人在EPR论文中提出了“量子纠缠态”的概念，所谓的“量子纠缠态”是以两个及以上粒子为对象的。在某种意义上，“量子纠缠态”可以理解为是把迭加态应用于两个及以上的粒子。若存在两个处于“量子纠缠态”的粒子，那这两个粒子一定是相互关联的，用量子力学的知识去理解，只要人们不去探测，那么每个粒子的状态都不能够确定。但是，假如同时使这两个粒子保持某一时刻的状态不变，也就是说，使两个粒子的迭加态在一瞬间坍缩，粒子1这时会保持一个状态不再发生变化，根据守恒定律，粒子2将会处于一个与粒子1状态相对应的状态。如果二者相距非常遥远，又不存在超距作用的话，是不可能在一瞬间实现两个粒子的相互通信的。但超距作用与当今很多理论是相悖的，于是，这里就形成了佯谬，即“EPR佯谬”。
同年，薛定谔提出了一个实验，后人称之为“薛定谔的猫”。设想把一只猫关在盒子里，盒中有一个不受猫直接干扰的装置，这套装置是由其中的原子衰变进行触发，若原子衰变，装置会被触发，猫会立即死去。于是，量子力学中的原子核衰变间接决定了经典理论中猫的生死。由量子力学可知，原子核应该处于一种迭加态，这种迭加态是由“衰变”和“不衰变”两个状态形成的，那么猫应该也是处在一种迭加态，这种迭加态应该是由“死”与“生”两个状态形成的，猫的生死不再是一个客观存在，而是依赖于观察者的观测。显然，这与常理是相悖的[2]。
这两个佯谬的根源是相同的，都是经典理论与量子理论之间的关系。
2 近代研究进展
2.1 验证量子纠缠的存在
华裔物理学家Yanhua Shih[3]曾做过一个被称为“幽灵成像”的实验，其实验过程及现象大致可以描述为：假设存在一个纠缠光源，这个光源可以发出两种互为纠缠的光子，通过偏振器使两种光子相互分离，令第一束光子通过一个狭缝，第二束不处理，然后观察两束光的投影，结果发现第二束光的投影形状与第一束光通过的狭缝形状完全相同。
人们发现，如果仅仅使用经典理论，实验现象是无法解释的，必须应用量子理论，才能解释“幽灵成像”的现象。这个实验也恰好验证了“量子纠缠”现象的存在。
2.2 量子世界中的欧姆定律
欧姆定律是由德国物理学家Ohm于19世纪早期提出来的，它是一种基于观察材料的电学传输性质得到的经验定律，其内容是：在同一电路中，导体中的电流跟导体两端所加的电压成正比，跟导体自身电阻成反比，即 （U指导体两端电压；R指导体电阻；I指通过导体的电流）。
18世纪二、三十年代，人们认为经典方法在宏观领域是正确的，但是在微观领域将会被打破。Landauer公式给出了纳米线电阻的计算方法，即（h为普朗克常量；e为电子电量；N为横波模式数量）；而在宏观中，（为材料的密度；l为样品的长度；s为样品的横截面积）。由此发现，在宏观领域，样品的电阻是随着样品的长度增加而增加的，而在微观领域，样品的电阻与样品的长度没有关系。
Weber[4]等人制备了原子尺度的纳米线并进行观察，实验发现，在微观领域，欧姆定律也是满足的。Ferry[5]认为样品的电阻是由多种机理所导致的，而他最后得到的结果正是由于多种机理的相互叠加。经过分析，他认为欧姆定律何时开始生效取决于纳米线中电子耗散的力度，力度越大说明开始生效时的尺度越小。但这也同时引发了另一个问题的思考：低温条件下，欧姆定律是仍然成立的，也就是说经典理论仍然成立，但往往是希望在低温下研究比较纯粹的量子效应。低温条件下欧姆定律的成立要求在进行实验研究时，必须花费更多的精力来使得经典理论与量子理论分离开。
2.3 生活中的量子力学――光合作用与量子力学
Scholes等[6]从两种不同的海藻中提取出了一种名为捕光色素复合体的化学物质，并在其正常的生活条件下，通过二维电子光谱术对其作用机理进行了分析研究。他们首先使用了飞秒激光脉冲模拟太阳光来激发这些蛋白，发现了会长时间存在的量子状态。也就是说，这些蛋白吸收的光能能够在同一时刻存在于不同地点，而这实际上是一种量子迭加态。由此可见，量子力学与光合作用是有很大联系的。
3 结语
从近几年来量子力学的基本问题和相关的实验研究可以看出，虽然经典理论与量子理论的联系仍然是一个悬而未决的问题，但是当代科学家已经能够通过各种精妙的实验逐步解决历史遗留的一个个谜团，使得微观领域的单个量子的测量与控制成为可能，并且积极研究宏观现象的微观本质，将生活与量子力学逐渐的联系起来。对于“经典理论与量子力学的联系”这一专题还需要进行不断研究，使量子力学得到进一步完善与发展。
参考文献
[1] 孙昌璞.量子力学若干基本问题研究的新进展[J].物理，2001，30（5）：310-316.
[2] 孙昌璞.经典与量子边界上的“薛定谔猫”[J].科学，2001（3）：2，7-11.
[3] Shih Y. The Physics of Ghost Imaging[J].2008.
[4] Weber B， Mahapatra S， Ryu H， et al. Ohm's law survives to the atomic scale[J].Science，2012，335（6064）：64-67.
关键词：技校 电工基础课 教学改革 抽象枯燥 直观化
技校电工基础课程教学打破旧的教学观念，改革创新以学生为主体的教学模式，把抽象枯燥的理论知识直观化是对技校电工基础实施教学改革的指导思想。探索新的教学方法，让学生真正掌握所学的知识，培养成合格的技术工人才是改革的目的。
一、电工基础课程教学的现状及弊端
电工基础课是电工专业学生的一门专业基础课，这门课程的理论性很强，而且相对来说有些抽象。对于刚刚接触电工理论的中技学生而言，如何将难懂的，看不见摸不着的知识讲得通俗易懂，激发学生的兴趣，一直是教师颇费脑筋的问题。
现在，电工基础课程有些概念过于抽象，学生不容易理解。万事开头难，只有头开好了，学生觉得好学、好玩，才会慢慢喜欢这门课程，故课本上有些概念没必要说得那么专业。毕竟，中技学生主要是以实习为主不是搞研究，对于理论课的内容，只要学生按照自己的思维方式把它消化吸收就可以了。
二、电工基础课程教学方法改革的几种设想
笔者以第一章《电路的基本知识和基本定律》内容谈谈教学改革问题。
1.关于§1-2电流
电流这个概念，课本上是这样说的，“电荷的定向流动称为电流”。课本上的这一定义毫无问题，但是，电荷是微观的东西，说一根导线通电有电荷定向流动形成电流，肉眼是看不见的。如何使抽象的电荷形象化，加深学生对电流概念的理解呢？我们通过实际电工教学摸索，认为这一章中的多数概念用水来做比喻很恰当，能让学生比较容易地接受电流概念。当然，虽然以水为例讲解电的概念，在道理上有相通的地方，但本质上不同，这一点还应该向学生说明。教师可以对学生解释说：水流的形成是水（分子）的定向流动，同理，电流的形成是电荷的定向流动，这样，用水做对比，学生马上就明白了。之后，趁热打铁，再用水流方向来对电流方向进行类推，也就不难了。再有，电流大小，课本上是这样定义的“一定时间内通过导体横截面的电荷量的多少”。对于“一定时间”和“导体横截面”学生都能理解，因为不抽象，但对于“电荷量”即电量的理解，有点费劲。电量，顾名思义，电荷的数量，但是，它看不见，1库仑电量怎样理解呢？若以水流大小为例，单位时间内通过水管横截面的水量叫水流大小或水流强度。这里，水管比喻为导体，水量比喻为电量，则这样之后，也能加深对电流大小的理解。
2.关于§1-3电压与电位
“电压”的概念，课本上是这样说的，“电场力把单位正电荷从电场中的a点移动到b点所做的功称为两点间的电压”。我们觉得，没必要这样去对学生讲，只需这样去讲，“水压是对水（分子）的压力，而电压是对电荷的压力”就可以了。
对于“电位”概念的理解，课本是这样说的，“如果在电路中任选一点为参考点，那么电路中某点的电位就是该点到参考点之间的电压”。电位这个概念比电压更难理解。 我们仍然以水位为例，通过以水位参考点的不同，某点水位高度值也发生变化，让学生理解电位的概念。比如，若以地面为参考点，a点水位为5米，b点水位为2米，若以地面以上5米为参考点，则a点水位为0米，b点水位为-3米；若以地面以下5米为参考点，则a点水位为10米，b点水位为7米。在这里，由于水位参考点选取的不同，各点水位值也发生了变化，并且有正水位、零水位、负水位。然后向学生说明，电位的概念和水位有相似之处，在电路中，由于参考点选取的不同，各点电位值也发生变化，并且有正电位、零电位、负电位，这样对比，使学生形象地明白了电位的概念。继续趁热打铁，不管水位的参考点如何变化，任意两点比如a、b之间的水位的压力差值是不变的，总是3米，因为参考点是人为选定的，显然参考点不能影响水位的压力差值，进而也形象地说明了电压与电位差的关系即任意两点电（水）压等于两点之间的电（水）位差。
3.关于§1-4电动势
“电动势”，课本上是这样说的，“在电源内部，电源力将单位正电荷从电源负极移动到正极所做的功叫做电源的电动势”。我们是这样给学生解释的，水在自然压力即重力下，由高水位处流向低水位，若想由低水位处流向高水位，必须借助于外力。同理，正电荷在电压的作用下，由高电位流向低电位，若想由低电位流向高电位，必须借助于外力即电源力才能实现，即“电荷”在电源力作用下有从高电位运“动”到低电位的趋“势”简称电动势。这样，学生也好理解一些。
4.关于§1-6欧姆定律
欧姆定律内容如下：对于不含电源电路，当在电阻两端加上电压时，电阻中就有电流流过，流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，与电阻成反比。对于该定律，我们可采用的启发式和对比式方法教学。水流是由于水（分子）的定向流动，那么，为什么水要定向流动，因为受到了压力才定向流动；那么，为什么必须施加压力才能让水定向流动呢，因为水受到了阻力；（最后总结）显然水流大小与水压成正比，而与水受到的阻力成反比。对比，则电流是由于电荷的定向流动，那么，为什么电荷要定向流动，因为受到了压力即电压才定向流动；那么，为什么必须施加电压才能让电荷定向流动呢，因为电荷受到了阻力即电阻；最后总结，显然电流大小与电压成正比，而与电荷受到的阻力即电阻成反比，这就是欧姆定律。这样，一步一步地把欧姆定律明白地讲了出来，学生也很容易接受，之后，再理论联系实际，马上再通过一个实验来验证欧姆定律，最终使学生深入地理解这个重要定律。
5.关于§1-8电功与电功率
关于电功的概念，我们不用采取课本上的推导讲解，可以采取拟人化，即将电荷比喻为人。我们知道，人干活，显然人多，力气大，时间长，干的活多，不妨理解为做功；同理，电荷干活的时候，在电压（力）作用下，电荷运动干活做功，显然电压力（U）越大，电荷越多即I，时间t越长，电荷干活做功越多，从而推出电功W的定义电功多少与电压U、电流I、时间t成正比，即W=UIt。再通过欧姆定律推出W=I2Rt=（U2/R）t，电功概念理解之后，电功率就好理解了，由于人干活的效率与时间成反比。同理，电功率就是电荷干活的效率，故也应与时间成反比，则电功率P=UI=I2R=U2/R。
物理规律是指客观事物内部固有的、本质的联系和发展的必然趋势，是事物现象中相对统一，相对静止，相对稳定的方面。规律表现为若干概念之间的内在联系，它反映了有关物理量之间在特定条件下的相互制约关系。物理规律的发现，往往体现了物理的思维方法和研究方法。
在物理教学中，重视对学生“物理思维方法”的培养，对学生整体思维素质的提高起着积极的作用。在初中物理教学中，应着重应培养以下几种思维方法：
1、理想化的思维方法
人们为了科学研究，通常需要建立一种理想化的模型，抛开具体事物中的无关因素和次要因素，抓住影响事物的主要因素，从而使物理问题得到简化。理想化的方法是科学家们常用的一种思维方法。教学中我们应充分利用好教材，向学生渗透这种思维方法，从而使学生逐步认识科学家们为简化实际问题所采用的这种思维方法。
2、类比思维方法
许多物理规律的建立，都采用了类比的思维方法。在物理教学中，我们也应重视对学生进行类比思维方法的训练，使学生逐步领会这一思维方法。
例如，在功率、电功率的教学中，为了反映做功快慢的情况，我们均可采用类比方法，仿照速度的概念建立，能较容易地引导学生形成功率、电功率的概念。又如在惯性的教学中，为了帮助学生认识惯性是物体的固有属性这一知识，我也采用了类比方法进行教学：一个正常健康人具有劳动能力（假定成立），正常健康人在参加劳动时具有劳动能力，在休息时也具有劳动能力。物体的惯性正如正常健康人的劳动能力，物体无论是否处于静止或匀速直线运动状态，都具有保持静止或匀速直线运动状态的性质，也就是一切物体任何时候都具有惯性。运用类比方法能帮助学生深刻理解惯性概念，起到较好的效果。
3、分析与综合的思维方法
任何事物和现象，都是由许多要素、许多属性组成的统一体。分析就是以事物的整体与部分为客观基础，为了从总体上把握事物的性质以及运动规律，就必须了解其各个组成部份和要素的性质、特点和相互联系。综合是把事物各个部分、侧面做为基础，分析以综合为前提。分析与综合所关心和强调的面不同，但都是重要的思维方法。掌握分析与综合的方法，训练分析与综合的思维方法，提高分析与综合的能力，是中学物理科学方法教育的最主要内容。因此，教师应充分重视对学生进行分析与综合思维方法的训练。
例如，《欧姆定律》的教学中、为了探索电流、电压、电阻这三个相互关联的物理量之间的关系，就采取了先分析后综合的思维方法。先保持其中一个物理量不变，研究其余两个物理量之间的变化关系；再保持另外一个物理量不变，研究剩余的两个物理量之间的变化关系。通过实验在得出：“保持电阻不变时，电流跟电压成正比；保持电压不变时，电流跟电阻成反比”结论的基础上，再综合得出了欧姆定律。在教学中，教师因充分认识到引导学生领会探索电流、电压、电阻三者变化关系的思维方法，这比学生知道欧姆定律的结论更为重要。
又如，在《电阻》一节的教学中，我也采用了分析与综合的思维进行教学。由于导体可以用不同的材料制成长度不同或横截面积不同的导体。教师首先提出问题；导体的电阻是否跟材料、长度、横截面积都有关呢？接着引导学生思考如何探索上述问题，通过讨论学生较容易想到采用如同探究《欧姆定律》类似的控制变量的方法进行探索。再通过实验在分别得出结论的基础上，再综合得出导体的电阻跟材料、长度、横截面积的关系。采取上述方法进行教学，以便学生有更多机会接受分析与与综合思维的训练。
4、抽象与概括的思维方法
抽象是在人脑中把事物的本质属性抽出来的过程。概括是在人脑中把抽象出来的事物的本质属性加以综合，推广到同类事物的过程。抽象与概括也是形成概念与规律的常用思维方法。例如，惯性概念的形成，为了使学生在感性认识的基础上进行分析，我们首先精选了如下两个典型事例：
（1）玻璃杯盛半杯水，上面盖一块塑料板，板上放一只鸡蛋。当用小棒猛击塑料板，塑料板离杯飞出，鸡蛋却稳稳地落入杯中。以此引导学生认识静止的物体（鸡蛋）具有保持静止的性质，我们把这种性质叫做惯性。
（2）两块长方体木块A、B一起沿着水平面向右作匀速直线运动，当木块B突然停止时，能观察到木块A仍能继续向前运动致使出现滑离木块B。 引导学生认识运动的物体（木块A）具有保持原来运动状态的性质， 我们把这种性质也叫做惯性。
在抽象出静止或匀速直线运动的物体都具有保持原来状态的性质（惯性）的基础上，把这些共特征概括起来得出：物体保持静止或匀速直线运动状态的性质叫做惯性。在教学中教师引导学生概括知识时，应在学生已有知识经验的基础上，上升到科学的概括，才能使学生正确理解和掌握教材的基本概念、基本理论。由于一切概念、规律、公式都是抽象和概括的结果，因此，在教学中教师应重视对学生进行抽象与概括这一思维方法的训练。
当然，知识不等同于能力，能力的形成需要一个过程，而这个过程就是学生主动探究的过程，反映在物理学科上，就渗透在物理概念和规律的形成过程中.通过学生的主动探究过程达到能力的培养和提高。通常所说的物理学科能力，就是在实际物理场景中进行识模、建模，并运用科学的思维方法，以数学工具为手段联系生活实际解决问题的能力。在能力提高的过程中，不仅包含着科学研究方法的获取，还包含科学思维的培养，一旦形成，不仅将有利于学科内部知识的同化，还将促进不同学科之间，知识和能力的相互融合，这个过程是良好思维品质形成的重要渠道，因此在加强物理学科能力的培养过程中，运用研究性学习的方法和态度来进行指导，注重知识的获取过程，通过过程达到能力的提高。当然，研究性学习不仅仅包含课题研究类、项目设计类，更多的形式表现为课堂教学过程。如果偏离课堂教学过程，一味地讲究活动的形式，无论调查报告写了多少，选择了多少对象，出了多少科技制作都是偏离了研究性学习的宗旨，多多少少走了杜威倡导的实用性教育的弯路。研究性学习的课堂具有明确的研究目标和研究目的，是为达到某种结果而精心设计的课堂，不是对学生提出的所有问题都进行研究，向外扩展与发散不是无限制的，也不是随机性地确定研究对象，更不是将所有的课堂都搞成活动研究课。校本课程的开发注重社会、自然和生活实际，立足于教材，以解决问题为形式，以教材中蕴含的科学方法和学科思想为核心，注重学生在知识获取过程中的情感体验，以及良好思维品质的培养，尤其是注重思维的深刻性、灵活性和发散性。
在解决问题的过程中，学生些许的创新以及崭新的思维方式都应予以展露，这将极大地满足学生心理的体验，在任何课堂中，这个过程都是具体可操作的。在科学史上，我们所说某些物理思想之伟大，就是因为它的出现超出了那个特定的历史条件，巧妙解决了现实问题，对后来规律的发现和解决新问题具有深远的指导意义，所以在科学史上成为一个里程碑。同样，学生创新性的思维火花一旦点燃，将对研究性学习实践的活动开展起到积极的作用。所以在课堂教学过程中应注重发现学生的创新性思维并对其予以肯定，也应将创新性思维作为教学过程情感目标的重点。
在研究性学习的课堂教学中，如何在学习前人解决该问题的方法时，又不压抑学生思维的创新；如何展示前人的思路，揭示蕴含的思想，将负载着的深刻学科思想剖析出来，又让学生在学习过程中自身的能力得以提高，这应当是研究性学习课堂和研究性活动过程中重点思考的问题。所以说立足于教材，站在课程论的角度上，识别出各种能力依赖的载体，同时也揭示出思维方法的顺承性与阶段性，将有助于学生能力的提高，把方法论蕴含在知识的形成过程中，使知识与方法相互依存，相互渗透，促进能力的提高。不但方法论的教学有所依托，能力的培养也不再显得空洞，物理思想不再是游离于教材之外的说教，两者合情合理地被同化和吸收，达到“润物细无声”完美融合的境界。形式与内容的完美统一，才能展示出物理学科固有的和谐之美。
为此，在研究性学习的课堂中，通过研究性的方法，使学生从不同的角度认识到物理概念所反映和揭示的物理本质，认识一类物理现象的本质属性。认识到揭示物理现象的物理概念、反映物理过程的物理规律，是构成物理大厦的基石，所以说只有正确理解物理概念，才能深化对物理规律的理解；反过来，也只有深刻理解物理规律，才能真正掌握相关物理概念。在开展研究性学习的课堂教学中，注重概念形成的阶段性，不能将一个庞大的对象列入研究的目标，注重研究对象的具体性，目标的指向性和阶段性，不应脱离学生已有的知识经验，这样既有研究的兴趣，又有可持续性研究的可能。在概念规律的教学过程中，既要点播到位，引申有度，合理把握概念、规律形成的过程，注意概念形成的阶段性和层次性，从而促进能力的培养和提高，又要使学生在研究性活动中亲身感受与领悟。所以说观察物理现象，引导学生用研究的态度分析物理过程，掌握一系列的相关概念，揭示概念之间的动态关系，掌握所遵循的物理规律。具体讲，是以原有的思想和教学模式来对待“研究性学习”中的教师观、学生观，还是以研究性的态度对待新型的教学观，说到底就是以培养什么人才作为教学的最终目的。用旧的观念对待新的课程观所起到的负面影响，远大于用旧观念对待旧课程观形成的危害。因此，在新课程即将实施的今天，用研究性学习的态度对待教与学，已是每位教育工作者必须首先定位和思考的问题。
一、温故而知新
伏安法测电阻是基于学生对欧姆定律知识的应用，能有效训练学生对知识与技能的掌握，应用的不仅仅是欧姆定律这个知识，还要应用电压表、电流表、滑动变阻器等一系列常见的电学器材进行简单的操作和测量.因此，在本节的教学过程中，我们可以通过一系列的问题达成温故而知新的效果，启发学生对伏安法测电阻本质原理的掌握和应用.
问题1 欧姆定律的内容是什么？公式是什么？有几个变式？
问题2 如果想测量一个定值电阻的阻值大小你准备怎么测量？原理是什么？
问题3 结合这个原理，你准备怎么设计电路图和表格来测量相应的物理量，从而求出电阻的大小？
分析 本处的问题能循序渐进，从上一节课的欧姆定律内容着手，让学生在巩固复习的过程中达成对公式R=U/I新认知和新应用，并对电压表和电流表的组合应用构建新认知，有效的启发了学生的原有知识的巩固和拓展，并且通过问题3来激发学生进一步思考和分析，由于三个问题具有明显的梯度性，直接促使每个层面的学生都能参与到相应问题的思考之中，确保了每个学生都一定的思维兴趣和思维深度.
二、启发而提升
学生参与到实验设计的过程，基本都能想法用电压表测量未知定值电阻的电压，用电流表测量未知电阻的电流，从而设计出如图1所示的电路图.鉴于学生的实际设计，我们还需要通过问题和实际的调控来提升学生对测量固定物理量的掌握和应用情况.具体可以采用以下类似的问题来启发并引导学生的思维，促使学生能力的提升.
问题1 通过同学们的思考，可以采用如图1所示的方法来测量未知电阻Rx的值，测量一个固定不变的电阻值时，这种方法有什么缺陷？
问题2 这种方法既然存在较大的误差，你有什么好的方法来减小误差呢？
问题3 改变电电源或者滑动变阻器，你觉得哪个更方便一些呢？
基于学生的实际设计情况，如果学生之中有同学设计出如图2所示的电路图，我们可以把问题2和问题3进行变动，变成下面的问题：
问题4 还有同学有其他的设计方法吗？展示一下，交流一下，并说说你这样设计的理由和优点？
分析 基于学生已经参与的测量设计，我们可以充分结合学生已经设计出来的电路图和测量步骤来启发学生如何减小测量固定值时的误差，如何结合已学的物理器材来减小测量值的误差，教师通过问题的形式来提升学生，不仅从知识与技能的复习角度上满足了学生的需求，还从知识与技能的连贯性、递进性、对比性等角度满足了学生的能力提升，同时给学生思维和思维成果展示的机会，充分促使学生综合物理素养的提升.
三、反问而突破
如果把伏安法测定值电阻比作学生的军事演练的话，那么伏安法测小灯泡电阻就是学生的实战对抗，学生既要依托于伏安法测定值电阻来思考如何采用伏安法来测量小灯泡的电阻.而教师有必要通过我们的教学行为让学生深度领悟伏安法测电阻的方法与技能，并能通过亲身体验来区分伏安法测定值电阻和小灯泡电阻的本质差异所在.所以我们可以根据以下几个教学行为和问题链来达成以上的目的.
首先让学生按照他们自己的设计思路进行伏安法测小灯泡电阻的实验，并进行数据的采集和计算，这个实验的过程，很大程度是为了巩固学生对伏安法测定值电阻的知识与操作两个层面的掌握深度.而学生收集来的数据及后续的数据分析正是我们要突破的重点环节，也是学生能力提升的关键之处.
其次通过反问、追问、质问等形式来完成关键重点内容的突破.问题如下：
问题1 各个小组一起展示你们的测量数据吧？并一起交流？
问题2 你们测量小灯泡的数据对比刚才测量定值电阻的数据是否存在一定的差异？
问题3 这些差异是误差吗？
问题4 就大家的分析，这些数据之间的差异不是误差的话，我们能不能通过求这些数据的平均值来减小我们测量电灯泡的误差？
问题5 你能分析一下，小灯泡的电阻随电压变化的根本原因是什么吗？
问题6 由此可见，我们在伏安法测量定值电阻和小灯泡电阻时，能采有相同的方法吗？在两次测量过程中，滑动变阻器的作用一样吗？
一、新知导入环节巧妙运用，以思维导图构建学生思维情景
物理学是一门严谨的学科，而物理概念又是从实际生活中概括而来的，有着严格的界定."亚里士多德错觉"告诉我们，日常生活的习惯和经历往往会让我们产生一些肤浅的、感性的经验，而这些经验有时会与科学的物理概念相违背，这就不可避免的为学生的学习带来了一定的阻碍.如果教师在讲授的过程中没有充分考虑到学生的前概念而展示新概念给学生看，这样从表面看，学生在课堂上接受了新概念，但在解决问题的时候又会按照自己头脑中的前概念去处理.这时，若是引入思维导图，则可以很好的解决此类问题.
整个中学物理大致上可以分为热学、电磁学、力学、光学、声学等几个大的部分，每一部分既相互区别又相互关联.以声学为例，声学一块在初中物理苏科版中涉及很多，但笔者经过近几年的教育教学实践后总是觉得声学是初中物理的难点之一，而令人费解的是声学领域中初中学生能够接触到并感兴趣的例子尤其多.如回音、超音速飞机、趴在地上听敌人数量的例子等等.这些例子一旦讲出来学生的兴趣都会非常浓厚，但是在实际教学到对应的知识的时候，如声音的介质种类以及对声音传播的影响、声音产生的原理、声音在空气中传播的速度等问题的时候，学生在前后联系上存在很大的问题.尤其是在声音的特征一节中涉及到声音的音调和响度两者的区别的时候，以及在人耳听不到的声音再引入频率的问题的时候，有很多学生在接受上明显存在问题.于是笔者立刻联想到了思维导图，并手绘了一个思维导图，在声音的新课导入的时候用于创设情景.学生在看了思维导图之后既唤醒了自己的潜在知识，而且又能更好的接受新概念. 从实际效果来看，使用思维导图引入的课，效果明显好于不使用思维导图的情况.
二、课堂分析环节巧妙运用，以思维导图促进概念系统形成
物理知识是人类认识物质运动的基础条件，也是学习物理的直接对象，在物理学中，物理现象、物理概念以及定律等共同构成了物理知识.物理概念反映的是物理现象的一些共同点和本质属性，是对于人们头脑中意识的抽象概括.物理现象只有经过物理概念的概括才能被学生吸收，这也是学习物理规律的基础所在.就这点来说，物理概念在思维导图的引领下进行有效联系，在整个学生思维中物理学体系构建上占有举足轻重的作用和地位.比如在初中物理中，学好力学可以促进学生物理思维的初步搭建以及为高中物理的力学部分的学习打下坚实的基础，还可以通过对力学部分的学习，使自身分析问题、解决问题的能力提升一个档次.另外力学问题跟同学们的生活实际联系又异常紧密，通过对力学知识点一个个的学习中，对力学问题一个个的解答中逐步培养起学生仔细观察的能力、提出问题的能力，使学生产生对物理学的兴趣越来越浓厚.
而初中物理力学的知识架构中纷繁复杂，合力、分力、平衡力、非平衡力、速度、方向等等因素同时抛出，让一些思维能力尚未完全发展的学生一下难以接受.笔者就针对上述部分设计出了如图2的思维导图.在教学过程中适时抛出，促进学生练习思维导图，逐步的让知识在大脑中结构化、系统化.
三、难点突破环节巧妙运用，以思维导图提升分析理解能力
在初中的物理学中，已经开始重视对学生的概念教学了.但是仍有很多学生觉得物理概念理解困难，难以背诵和应用；物理规律虽然容易背诵，但是却很难有效的运用；部分学生也反映在课堂上能够听懂，但在课后的习题中却很难融会所学的知识.学生对物理概念的理解困难使得学生对整个物理学的学习都产生了恐惧.我们从认知心理学的角度出发，不难发现出现上述情况的原因主要在这样几个方面.
1.学生对于物理概念的理解是松散而零星的，没有形成完整的知识体系，因而对于物理概念的理解和记忆就会出现困难.
2.学生没有经历过认知的冲突过程，认知性知识是学生解决实际问题的基础和关键.因此，思维导图的使用能够增加学生的结构意识，更重要的是能够帮助学生提高分析和解决物理问题的实际能力. 例如，初中物理的欧姆定律内容，不仅仅是中考的重要考点，也是教学的重点和难点.这部分重点内容是：欧姆定律表达式及其所揭示的物理意义、欧姆定律表达式的变形和应用 、伏安法测电阻的实验技能，与这些重点内容相关的考点很多，如电阻的关系、欧姆定律实验的电路图的设计、实物图的连接、探究电流与电压、电阻的关系时实验所得数据的分析等等都是常见却困难的考点.很多学生由于基础知识掌握本不牢靠，加之知识的运用能力稍弱，于是常常会出现卡壳的现象，也知道如何做，就是找不到那把钥匙.在这种情况下往往只要把已知知识点进行简单梳理，根据知识脉络梳理出问题的解决思路并可最终解决.例如这样的一道题目：有一定值电阻，如果在它两端加12 V的电压，通过它的电流是0.4 A，那么它的电阻是Ω；如果在这个电阻器两端加15 V的电压，那么通过它的电流是A，它的 电阻是Ω.象这种欧姆定律的综合运用题目考察的比较活.笔者在一些同学解题卡壳的时候请这部分同学绘制欧姆定律的思维导图如图3.结果很多同学在按照思维导图操作之后能迎刃而解.
综上所述，我们从学生课后学习的角度出发，思维导图的引进是对传统学习的一种创新和革命.这种方式给学生提出了新的学习要求，也是一种更为有效的学习方式，增加了学习的乐趣，学生的学习效率也在这种轻松的环境下得以提高.在进一步的研究中，我们发现要更加重视对物理教学内容的分析和实践，要不断创新教学手法，积极推广思维导图在初中物理学中的作用.
四、教学反馈环节巧妙运用，以思维导图检验教学实际效果
如今，一些传统的手段是无法检测学生现有的知识结构的，只有通过学生的思维导图，教师才可以较为准确而全面的了解学生对于知识的掌握和理解.同时，学生也可以对比自己的思维导图和专业性的思维导图，这有助于学生的自我检测.在物理学中，物理思维导图是准确描述学生对于概念的理解的一种形式，具有很高的层次性.在制作思维导图的过程中，学生要考虑很多方面，比如概念的分类、延伸和概念之间的逻辑关系等.通常情况下，思维导图的制作都是从普通概念出发，再逐步延伸到一些特殊的概念，像重力弹力之类的；注重概念之间的联系才能深入理解概念.学生在制作思维导图的时候，需要认真地考虑定律和公式之间的内在联系，要注重概念和公式之间的推理演变.总而言之，用物理思维导图来指导学生的评价不仅仅可以促进学生回顾构建知识；同时也让学生掌握了一定的分析思维能力.从整体的高度去回看所学知识，这样取得的效果往往是事半功倍的.
一、在差异中找共性，让同一物理思维的火花在不同的地方碰撞
初中物理实验的方法很多，它包括：控制变量法，类比法，转换法，图像法，等效替代法等。学生在实验操作，设计，解题的过程中，如果不加以留意，不加以区分，往往张冠李戴。事实上，物理实验的每一种处理方法都能体现物理的思维，它对学生深刻理解物理概念，定理，乃至培养学生知识的创造性，迁移性都有不可小觑的作用。归纳，整理，再加以提炼，在差异中找共性，是避免学生模糊理解的行之有效的方法。现举一二实例加以说明。
1.“转换法”在物理实验中的妙用
所谓“转换法”即有的物理量不便于直接测量，有的物理现象不便于直接观察，通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的方法。在苏科版初中物理教材中，我们可以找到很多具有“转换法”思想的实验。如（1）在研究电热的功率与电阻关系的实验中，电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测和比较，而我们通过转换为让煤油吸热，观察煤油温度变化情况，从而推导出那个电阻放热多。（2）在研究电功与电流，电压，通电时间关系的实验中，我们可以直接测出电流，电压，通电时间，但我们无法测出电功的多少。而我们通过转换为小灯泡发光的亮暗程度加以比较，从而知道哪个小灯泡消耗的电能多，即电功大。（3）在研究小球的动能与质量，速度关系的实验中，为了比较出小球动能的大小，通过转换为小球推动纸盒的距离远近，再加以比较，得出小球动能的大小。（4）在研究声音是由于物体的振动而产生的实验中，我们选用音叉，乒乓球的目的，就是让音叉微小的振动通过转换为与音叉紧靠的乒乓球的振动加以体现。这样促使学生思维得以发散，转换的思维方法得到训练，解实验题的能力也随着提高了。
2.“图像法”在物理实验中的活用
图象是一个数学概念，用来表示一个量随另一个量的变化关系，很直观。由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况，因此图象在物理中有着广泛的应用。在实验中，运用图象来处理实验数据，探究内在的物理规律，具有独特之处。（1）如在探究固体熔化时温度的变化规律和水的沸腾情况的实验中，就是运用图象法来处理数据的。它形象直观地表示了物质温度的变化情况，通过描点、连线绘出图象就能准确地把握住晶体和非晶体的熔化特点、水沸腾的特点。（2）在重力大小跟质量的关系等实验中运用到图象法，图像上直观地呈现出重力与质量的正比例关系。（3）在探究物质的密度是物质的特性时，可以设计坐标图，体积-密度，质量-密度的关系是一根水平线，最终发现同种物质的密度与质量，体积无关。这样把数形结合、图形与文字结合起来处理数据、描述物理规律，能很好地促进学生处理数据，分析数据的能力，从而达到快速领会题意，正确解题的效果。
二、在共性中找差异，让存异的思维加深对事物的多样性的认识
物理实验的很多地方，有他们的相似性，但在相似的背后却有着本质的区别。学生如果不加以区分，眉毛胡子一把抓，机械地学习，不动脑子的记忆，往往陷入出题者精心设计的陷阱。在平常的实验或解题中，学生应该自行归纳，总结，找出共性中的差异，加深对同一事物的多样性的剖析，从而在解物理实验题时，达到游刃有余的境界。现举一二实例加于说明。
1.“多次测量”的意义差异在物理实验中的凸显
初中物理实验的绝大部分都用到多次测量，细数一下，有以下实验：测量物体的长度；测量物体运动的平均速度；测量物质的密度；研究物体重力与质量的关系；研究杠杆平衡条件；研究欧姆定律；伏安法测定值电阻等。对于学生来说，搞清楚不同实验中多次测量的不同意义，就要深入了解实验，对比，归纳，总结。通常情况下，多次测量数据，最终通过测得的数据，计算某个数据的平均值时，一般为了减小实验的误差，使数据更接近于真实值。如测量物体的长度；测量物体运动的平均速度；测量物质的密度；伏安法测定值电阻。而对于通过测得的数据，要归纳，总结出某个定律，结论时，一般是为了寻找普遍规律，避免结论的偶然性。如研究物体重力与质量的关系；研究杠杆平衡条件；研究欧姆定律。所以，学生在做实验题时要有甄别性，切忌机械答题，盲目而动。
2.“滑动变阻器”的使用差异在物理实验中的呈现