第十一章 电路及其应用 学情分析

第十一章《电路及其应用》学情分析
　　学生已经在初中学习了电流、电压、欧姆定律等物理概念和规律，本章在此基础上围绕着电源、电阻及串并联电路，对电路中相关物理量进行分析讨论。
　　（一）认知基础
　　学生在初中也学过直流电路知识，与初中不同的是，高中对此知识的学习最突出的就是它可以将所学过的静电场知识作为学习的基础，从而大大提升了高中内容的理论性，同时也为学生将电路与静电场建立联系提供可能。
　　在初中学习的伏安法测电阻的实验原理中，电流表和电压表被认为是理想表头，不考虑表头内阻对电路的影响。而实际情况是电流表串联在电路中会分一部分电压，电压表并联在电路中会分一部分电流，对实验的结果造成一定的影响，因此学生对这一部分的认识还需要进一步的提升。
　　（二）学科前概念
　　本章开始简要介绍恒定电场，使学生了解到静电场中的许多规律在恒定电场中也是适用的，为学生应用静电场知识分析电路问题清除认识上的障碍。学生在初中已经学过的欧姆定律，高中阶段也将不再重复，只出现图像问题。用伏安法测量定值电阻的实验中电流表的内外接在初中阶段是不讨论的，学生会误认为两种电流表的接法得到的结论是相同的，因此可以通过实验让学生直观的感受到两种方法的不同之处，同时为学生了解表头内阻在电路中的用途起了铺垫作用。电阻定律是本章的基本规律之一，初中时学生只知道定性结论，故电阻定律内容属于发展和提高的范畴，采用了实验探究的方法，增加了演示实验“电阻率与温度的关系”。本来学生会误认为定值电阻的电阻值就是恒定不变的，通过演示实验学生可以更加感性的认识到电阻率是随温度变化的，因此电阻值也会随着温度的变化而改变，从而使学生对电阻定律的认识更加全面。本章的主要内容是讨论电路，其外电路主要是串、并联电路，这部分知识在初中已经有所涉及，高中在此基础上，引领学生从更高的角度深化对串、并联电路规律的理解。
　　（三）认知关键点
　　对恒定电流的产生及定义式中电荷量q的理解比较困难。导体内的自由电荷以一定的平均速率定向运动，是因为既有向前的静电力做动力，又有碰撞阻碍其向前运动，而且导体内存在大量的自由电荷，才能形成恒定电流。这对学生而言比较抽象，学生的一个易错点是通过导体横截面的电荷量q的含义。什么是横截面？学生容易误认为“圆面”就是横截面，因此要引导学生依据垂直电流的方向去判定横截面。另外，当导体内同时有正、负 离子做定向移动时，怎么计算电荷量q的数值也是学生容易困惑的地方。
　　导体对电流的阻碍作用很复杂，跟长度、横截面积、材料、温度，甚至电压、光照等都有关系，那么用什么来量度呢？跟这些因素有什么定量关系呢？显然，学生一下子把它们都搞清楚是不可能的，只能一步一步从简单问题出发，逐渐深入。这其中用到的就是控制变量的方法。
　　在串、并联电路的总电阻与各部分电阻关系式的含义及电流表、电压表的改装原理的学习中，学生学习的难点是并联电路总电阻随支路电阻变化的关系及电流表、电压表的改装原理。学生在初中学过串、并联电路的电流、电压、电阻的关系，要把重点放在这些关系式是怎么得来的，不能直接给出结论，也不能直接应用。电流表及电压表的改装对于学生来说也是新的知识，可以采用先建立电路模型，后应用串、并联电路的知识进行分析，这体现物理学科的科学思维要素，立足于发展学生的思维能力。
　　对于长度的测量初中阶段只学习了用刻度尺测量长度的方法，进入高中后将会学习使用游标卡尺和螺旋测微器（千分尺）测量长度，而游标卡尺、千分尺无论是在测量原理、精度还是操作或读数上都比刻度尺要复杂得多（如游标卡尺就有3种，精度为0.1毫米、精度为0.05毫米、精度为0.02毫米）。