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摘要:導學案教學引起許多中學效仿,但實際中真正該如何實施,各地根據學生的學情有所不同。本文以《閉合電路的動態分析》為例,闡述筆者在高二物理學科的導學案教學方式。
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關鍵詞:導學案教學;閉合電路的動態分析;高二物理
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2014)2(S)-0031-3
閉合電路的動態分析,所用到的知識包括閉合電路的歐姆定律,部分電路的歐姆定律以及串、并聯電路的特點。這類問題所用知識點較多,邏輯思維嚴密,是考察學生邏輯思維能力常用的一類習題,也是高考的重難點。講授的時間,一般放在高二上學期恒定電流中閉合電路的歐姆定律之后,可作為一個小專題來講。
1 結合專業實際特點利用以下手段促進課程改革
1.1 貼近生活。各種家用電器的大量使用,為物理教學提供了豐富的感性材料。如電壓、電流、電磁爐等,學生在日常生活中,觀察和接觸的電現象和應用電的知識的事例,恰當地利用學生已有的感性認識及生活經驗,通過舉例引導學生提取儲存在頭腦中的印象。教師在課堂上應密切聯系生活實際,注意身邊的科學,如學生普遍對現代電子信息技術比較感興趣,教師可以針對這一問題,有意識地講述物理知識在電子信息技術中的重要作用等。以日常生活中的電學概念教學,可以增加學生學習的主動性。
1.2 注重實驗。物理學是一門以實驗為基礎的自然學科,物理規律和理論是以實驗為基礎并驗正的。在物理學里,某些性質不同的物理現象都是要通過實驗來驗證的,運用演示實驗或學生親自做實驗來獲得感性認識,容易更好的集中學生的注意力,培養學生的觀察力,激發學生的學習興趣。新穎的實驗往往更能吸引學生注意,恰當地將教材中的實驗加以發展、變化,可以增加學生的好奇心和求知欲。采用演示教學法,在整個教學過程中,教師邊演示、邊提問、邊解答,學生邊觀察,邊考慮問題,把抽象的理論變得具體、生動。使學生在愉悅的教學環境中,深深感受到學習的趣味性和有用性。
1.3 利用多媒體課件模擬演示。物理概念和原理是比較抽象的,有些現象在傳統的實驗中也是無法展示的,所以僅靠形象、表象和想象對初學者來說是不容易理解和掌握的。但是,利用多媒體課件可以較好地解決這一難點。例如“電流”概念比較抽象,可以利用多媒體模擬電路中電流的流動,看到正電荷從正極向負極運動,這樣將電流轉換成電荷的流動,讓本來看不見的電流變成動態的畫面,將課本中不動的圖形變為電荷不斷流動的動畫。遵循學生的思維由淺入深、由表及里,從具體到抽象,由現象到本質的循序漸進的思維過程,可以比較容易地解決這一教學難點。加深學生對電流的感觀認識,從而為建立電流概念打下基礎。
1.4 在公式分析。講解公式時,注重公式推理、得出過程,注重公式的使用條件,主要學習公式的如何使用。這是物理式正確使用的前提,前期學不好,后期無法正確應用。中職學生在初中物理中已學過的部分電路歐姆定律,它只適用于電路中某個導體或某一部分電路的電壓、電流和電阻三者之間的關系。《電工基礎》中引入了全電路歐姆定律新知識,進一步完善電路中內、外電路的電流、電壓(電動勢)和電阻間的關系,使知識由“部分電路”向“全電路”深化和發展。教學中可以充分利用部分電路歐姆定律的概念和相關知識,引入全電路歐姆定律的概念。如在課本電路中,將全電路分解為外電路和內電路兩部分,在外電路中,根據部分電路歐姆定律可知負載R兩端的電壓降為:U=IR.在內電路中,電源電動勢E與內阻r的電壓降Ur和電源端電壓的關系是:U=E-Ir。在全電路中,負載兩端電壓U與電源端電壓U相等,且內外電路電流相等,則可得:I=E/R+r即為全電路歐姆定律。通過實例的講解,注意強調部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律兩種概念的共同點、不同點以及相互聯系,使學生對新知識能進一步理解和掌握。
2 提高基礎學力,促進科學素養可持續發展
學力,是指通過學習獲得的能力。物理教育在提高學生科學素養的同時,還要提高學生的學力水平,并使更多的學生對物理產生興趣。學力是教育的內核,是學校課程設計的前提。任何一門學科教學的目標大體有四個組成部分:①知識、理解;②技能;③思考力、判斷力;④關系、動機、態度。前兩部分為顯性學力,后兩部分為隱形學力。就猶如浮在水面上的冰山,浮出水面的僅僅只是冰山一角,而更多的、隱匿在水面下的才是支撐浮出水面部分的基礎,四部分做為一個整體反映了一種學力觀。
3 結合學生、學校或專業的特定環境和特點,開展適合專業特點和學生實際的校本課程開發,是培養學生專業素養的必要補充
《導體的電阻》是新課標物理選修3-1的第二章《恒定電流》第六節的內容,它是電學的基本規律之一,本節內容安排在部分電路歐姆定律知識之后,起到了承上啟下的作用,部分電路的歐姆定律是研究導體兩端電壓、流過的電流等外界條件與導體電阻的數量關系而非決定關系;電阻定律是研究導體材料、長度、橫截面積等自身條件與電阻的決定關系。學生在初中已經定性研究了導體材料、長度、橫截面積等自身條件與電阻的決定關系,本節在此基礎上通過實驗分析進行定量描述的研究,同時突出了“電阻率”這一物理概念,這部分知識與現代科技、生活、生產等有著密切聯系。本節課以問題為主線,通過同手實驗、觀察分析,輔助以多媒體進行教學。
2.教學目標
2.1知識目標
(1)通過探究“導體電阻與其影響因素的定量關系”這個實驗,探究導體電阻與長度、橫截面積、材料的關系,體會控制變量法在科學研究中的重要作用。
(2)通過邏輯推理,探究導體電阻與長度、橫截面積的定量關系。
(3)通過運算,知道電阻率的的物理意義及電阻定律的內容和表達式。
(4)通過“加熱日光燈絲,觀察歐姆表示數變化”這個實驗,了解電阻率與溫度的關系。
2.2能力目標
(1)經歷實驗探究或邏輯推理探究導體電阻與其影響因素的定量關系的過程,使學生進一步掌握控制變量的科學方法。
(2)通過探究活動,培養學生科學思維的能力和合作交流的能力。
2.3情感目標
(1)通過對各種材料電阻率的介紹,加強學生安全用電的意識。
(2)培養實事求是、嚴謹認真的科學態度。
(3)讓學生在自主學習中體會成功的喜悅,激發求知欲望,增強學習興趣.
3.教學重難點
重點:電阻定律;
難點:電阻率。
4.器材準備
電壓表,電流表,直流電源,滑動變阻器,電阻絲示教板,酒精燈,電阻絲(一根),多用電表。
5.教學流程
環節一 舊知鏈接,多媒體展示問題。
(1)電阻的定義式:,電阻是反映的物理量。
(2)n個阻值同為R的電阻串聯,電路的總電阻為,n個阻值同為R的電阻并聯,總電阻為。
設計意圖:復習舊知,為學習新知識熱身。
環節二提出問題,引入新課。
(師)問題1、為了改變電路中的電流,應該如何操作?
根據歐姆定律可知,只要增加導體兩端的電壓或降低倒導體的電阻即可。
(師)問題2、給定一個導體,如何測量它的電阻?(學生自己設計電路)
從上述問題可以看出,導體的電阻與兩端的電壓以及通過導體的電流無關,那么導體的電阻與導體的哪些因素有關呢?
設計意圖:通過問題引導學生思考導體的電阻究竟跟什么因素有關,激發學生學習興趣
環節三 新課教學,分組實驗、探索定律。
(1)影響電阻的因素可能有哪些呢:(材料、長度、橫截面積、溫度……)
(2)解決辦法——控制變量法 引導學生設計表格。
(3)實驗探究:
A、引導學生設計實驗電路圖(教師投影打出)。
B、出示電阻定律示教板、說明板上的幾種金屬材料。
C、引導學生連接電路,并說明注意事項。
D、依次對四種金屬材料的電阻進行測量。
E、對數據進行分析:
定性觀察——R與長度、橫接面積有關。
設計意圖:通過自己設計實驗,小組合作動手做實驗,測量數據,通過比較電阻與長度、橫截面積的關系,初步得出電阻與長度、橫截面積的關系,培養學生動手實驗能力和數據分析能力。
(4)邏輯推理探究:
分組活動:A、理論探討電阻R與長度L的關系 n個電阻串聯。
B、理論探討電阻與橫截面積的關系n個電阻并聯。
投影展示電路圖
設計意圖:通過理論探討得出分析導體的電阻與和它的長度的關系、與它的橫截面積的關系
(5)實驗:探究導體電阻與材料的關系(投影展示):
A、根據以上分析,我們可以等式的形式寫出用導體長度l、導體橫截面積S表示電阻R的關系式,比例系數用一常量表示,此等式為_____________。
B、已知上述試驗中,導體長度l=50cm,直徑d=0.50mm,橫截面積S=1/4πd2=1.96×10-7m2,根據上述實驗數據,分別計算上面四個導體的比例系數,并填入填入表格。
C、分析上述比例系數的物理意義:
設計意圖:通過對實驗數據的分析,得出比例系數即是電阻率,并使學生清楚的知道不同物體的電阻率不同,從而得出電阻定律的表達式。
環節四 總結規律,深化理解。
由學生總結電阻定律:
(1)內容:同種材料的導體的電阻R跟它的長度L成正比,跟它的橫截面積S成反比;導體電組與構成它的材料有關。這就是電阻定律。
(2)公式:R=ρ
教師指出:式中ρ是比例常數,它與導體的材料有關,是一個反映材料導電性能的物理量,稱為材料的電阻率。
電阻率ρ:
(1)電阻率是反映材料導電性能的物理量。
(2)單位:歐·米(Ω·m)
[投影]幾種導體材料在20℃時的電阻率
學生思考:
(1)金屬與合金哪種材料的電阻率大?
(2)制造輸電電纜和線繞電阻時,怎樣選擇材料的電阻率?
設計意圖:通過對電阻率的學習,讓學生認識到電阻率在實際生活中的應用。
環節五、電阻率與溫度的關系。
演示實驗:將日光燈燈絲(額定功率為8W)與演示用歐姆表調零后連接成下圖電路,觀察用酒精燈加熱燈絲前后,歐姆表示數的變化情況。
學生總結:當溫度升高時,歐姆表的示數變大,表明金屬燈絲的電阻增大,從而可以得出:金屬的電阻率隨著溫度的升高而增大。
教師:介紹電阻溫度計的主要構造、工作原理。如圖2.6-5所示。
圖2.6-5 金屬電阻溫度計
學生思考:錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化極小,怎樣利用它們的這種性質?
設計意圖:鞏固知識,強化訓練。
環節六:自主完善,意義構建。
讓學生自己總結這節課學習的內容和方法,找出學習過程中,理解不透徹,容易混淆的地方進行小組合作學習
一、明確知識板塊,抓住重難點和易錯點
蘇科版九年級物理由八章內容組成,現將每章的知識要點和重難點及易錯點呈現如下,供同學們參考.
第十一章 簡單機械與功
知識要點:杠桿五要素、杠桿的平衡條件、杠桿的分類與作圖、滑輪和滑輪組及其他簡單機械、功和功率、機械效率與測量.
重難點及易錯點:杠桿的作圖(特別是最小力的畫法);杠桿平衡條件的實驗探究及應用(特別是動力變化的判斷);功與功率的計算;機械效率的計算(特別是三種功的判斷與改變滑輪組所掛重物時的機械效率)和機械效率大小變化及影響因素的分析.
第十二章 機械能和內能
知識要點:動能、重力勢能、彈性勢能及相互轉化、內能、熱量、比熱容、熱值、熱機.
重難點及易錯點:動能、重力勢能、彈性勢能影響因素實驗探究及相互轉化的判斷;內能、熱量、溫度的辯證關系判斷;比熱容的應用分析;熱機的工作過程;能量轉化判斷及效率的計算.
第十三章 電路初探
知識要點:電路的基本組成及作用、三種電路、電路圖、串并聯電路的特點、電路連接與設計及故障分析、電流與電流表、電壓與電壓表.
重難點及易錯點:利用串并聯電路的特點進行電路的連接方式判斷;故障分析及電路設計;串并聯電路的電流、電壓特點及應用;電流表與電壓表的量程選擇判斷.
第十四章 歐姆定律
知識要點:電阻、變阻器、半導體與超導體、歐姆定律及應用.
重難點及易錯點:影響導體因素的實驗探究;電流與電壓、電阻關系的實驗探究;伏安法測電阻及特殊測量方法(如一表法、等效替代法);動態電路物理量變化的分析與計算及電路故障的分析.
第十五章 電功和電熱
知識要點:電能與電能表、電功與電功率、電熱與電熱器、家庭電路與安全用電.
重難點及易錯點:電能表參數的含義與應用(如測電能及測電功率);影響電功因素的實驗探究;影響電熱因素的實驗探究;多擋電熱器的問題計算;測量電功率的常用方法與特殊方法;燈泡亮度與電功率關系;家庭電路故障的分析排查;非純電阻電路的問題計算(如含電動機電路).本章是電學中的重點,通常問題的綜合性較強.
第十六章 電磁轉換
知識要點:簡單磁現象、電流的磁場與安培定則、電磁現象的應用(電磁鐵、繼電器、揚聲器與話筒)、磁場對電流的作用與電動機、電磁感應與發電機.
重難點及易錯點:磁現象分析與作圖;影響電流磁場的強弱及方向因素的實驗探究;影響感應電流的大小及方向因素的實驗探究;電動機與發電機的能量轉化及工作原理圖的識別.
第十七章 電磁波與現代通信
知識要點:人類特有的3種信息、信息傳播的5次巨大變革、電磁波、現代通信.
重難點及易錯點:電磁波特性的實驗探究;電磁波波長、波速、頻率、周期的關系及計算(特別是圖像題).
第十八章 能源與可持續發展
知識要點:能源的分類、核能、太陽能、能量轉化與守恒規律、能源與可持續發展.
重難點及易錯點:能源的分類判斷;核電站的能量轉化;人類利用太陽能的3種方式及能量轉化;能量轉化與轉移實例的判斷;能源可持續發展策略.
二、九年級物理學習與復習對策
1.細讀教材,關注重點
同學們在物理學習中,一定要注意仔細閱讀教材,因為教材是課堂學習的根本依據,也是中考命題的依據之一.閱讀教材時要特別注意以下幾個內容:①物理概念和規律形成的過程及伴隨的科學方法.在最近幾年的中考物理試題中,此類題目的分值要占到10%左右.在初中物理教材中,物理規律形成的過程經常采用“控制變量法”.如:速度、密度、壓強、比熱容等概念的形成過程,歐姆定律、影響液體蒸發快慢的因素、影響電阻大小的因素、液體內部壓強的規律等物理規律的得到等,都是采用“控制變量法”來進行研究的.②教材中的實例分析(包括各類插圖、生活及有關科技發展的實例等).③各種實驗的原理、研究方法、過程.④相關的物理學史.
2.整理知識內容,歸類掌握
中考物理試題中的各知識點的覆蓋率較高,最近幾年都在80%左右,但以下10個重點知識點的覆蓋率則為100%:比熱容和熱量的計算、光的反射定律和平面鏡成像特點、凸透鏡成像規律、串并聯電路的特點、歐姆定律、電功率、力的概念、密度、壓強、二力平衡.同學們要對每個部分中的知識,按知識結構進行歸類、整理,形成各知識點之間的聯系,做到基本概念牢固掌握,基本理論相互聯系.如:在對速度這一知識進行復習時,就可以把研究這一物理概念的思想方法遷移到密度、壓強、功率、比熱容等其他物理概念的形成過程中去,舉一反三,即要做到“書越讀越厚(知識內容多)——書越讀越薄(概括整理、總結)——知識越來越豐富”,這樣才能在考試時思維敏捷,得心應手.
3.勤于思考,勇于探究,加強實驗探究能力的訓練
物理是一門以實驗為基礎的學科.教材和歷年各地的中考試題中都十分注重對實驗探究能力的考查.近幾年來,中考物理中實驗考查的分值在逐年上升,而從試題內容上看,已從單純的記憶型逐步向實驗探究設計轉型.因此,同學們在學習中要多加強訓練.在實驗過程中,同學們尤其要注意題目中提供的信息,明確實驗目的、實驗原理、實驗器材的作用和選擇、實驗操作步驟,重視對實驗現象的觀察分析和對實驗結果的分析歸納.
4.關注實際生活,做個有心人
近幾年的中考試題中有五大類熱點問題:①估計、估算題主要涉及同學們實際生活中與所學知識直接相關的實際事例.②動態、故障分析.③科學方法題主要考查物理概念、規律形成過程中的思想方法.④情景信息題,即在考題中提供較多的情景信息,要求同學們根據題目要求,從中篩選出有用的信息.⑤開放性試題(包括結果開放、條件開放、過程開放等),即同學們在研究過程中可以多角度、多方面地進行研究的方法.手段可以多種多樣,沒有固定的模式和定勢,研究的結果也不唯一,表達的形式可以豐富多彩.特別要注意的是,要解決好第①類問題,同學們平時就應該學會關注實際生活,做個有心人.做到關注自己,如體重、身高、密度、體積、正常步行速度、正常體溫、站立時對地面的壓力和壓強等;關注周圍,如課桌多高、一層樓多高、一只雞蛋質量多大、家用電器功率多大、小轎車速度多少、保溫瓶容積多大、指甲刀及自行車所涉及的物理知識等;關注生活中的一些常見現象,如露水和霜的形成、為什么冬天水管容易破裂等;關注科學技術及社會,如溫室效應、城市熱島效應、光污染、人工降雨、航空航天、西氣東輸、西電東送、南水北調等.
三、提高復習效率的策略
理清了學習與復習的基本思路及對策,有利于把握復習方向,而要提高復習效率同學們則應注意以下問題:
1.不要盲目使用資料
總復習階段同學們有相當多的各類復習資料,如何合理有效地使用復習資料,就顯得非常重要.目前,大部分復習資料所存在的主要缺陷是:題型過于陳舊,缺乏創新理念,常常會把物理學習引入了死胡同;或者過于追求新奇,把物理復習引上歪路.所以,任何資料在使用時都要加以分析、選擇,以避免浪費精力和時間.
2.切忌大量重復勞動
不少同學和家長認為,題目一定要多做,才能熟能生巧、觸類旁通.其實,在有限的時間內做大量的題目,并不是明智之舉.因為,同類型的題做過了多次,就沒有新鮮感,也就缺少解決問題的欲望,并且題做得太多,會讓人鈍化,產生錯覺.所以,同學們應當對已經熟悉思路的題一帶而過,把主要精力集中在有疑惑的問題上.另外,應把所做練習中的各類題型進行分析、比較、歸類,發現其中的異同點,掌握解決問題的方法.只有掌握了方法,才能在解決問題時多角度地理解題意,拓寬解決問題的思路和方法.
3.防止身心過度疲勞
在最后沖刺階段,適度緊張是必要的,但過度疲勞則絕對不會有好的效果,因此,同學們要因人而異地合理安排進度和時間,將自己的學習和復習安排與老師的復習計劃同步協調,這樣才能提高復習的效率.
4.不要忽視心理調節
建構主義認為:知識不可能以實體的形式存在于個體之外,盡管通過語言賦予了知識一定的外在形式,且獲得了較為普遍的認同,但這并不意味著學習者對這種知識有同樣的理解.真正的理解只能由學習者自身基于自己的經驗背景而建構起來,取決于特定情境下的學習活動過程.否則,就不叫理解,而是被動的復制式的學習.因此,學生不是簡單被動地接收信息,而是主動地建構知識的意義,這種建構是無法由他人來代替的.
學生理解能力的形成,是個循序漸進的過程,是從不自覺到有目的地自覺進行的.在初中兩年的物理教學中,老師對學生的理解能力要有正確的預估,備課時設計的教學過程要在學生理解能力的“最近發展區”,不可過高也不能過于低,才可能實現真正意義上的高效課堂.
理解是一種積極思維活動的心理過程,理解能力是認識物理現象的前提.相對其他科目來說,很多同學反映物理比較難學難懂.往往上課聽了,概念公式也背了,類似的題目練了,到解決實際問題時還是腦子一片模糊,究其原因主要是理解能力不足,沒有弄清事物的意義,影響了他們的學習效果.主要存在的問題有:(1)實驗教學中的問題.對實驗探究不能明確探究目的,不會設計實驗與制定計劃;(2)概念教學中的問題.不能從物理現象和實驗中歸納科學規律,對同一概念的幾種表達形式鑒別能力差;(3)規律教學中的問題.不理解物理規律的確切內涵和外延,包含其適用條件及在簡單情況下的應用.以上這些問題的存在直接影響著教學質量的提高.
2培養學生理解能力的三點方法
2.1在物理實驗教學中培養學生的理解能力
在進行實驗探究時,可以設置問題串引導學生的思維.問題設計是很重要的一個教學技巧,教師可以通過問題來引導、促進學生思維過程.教師務必注意引導學生思考探究目的是什么,如何進行設計實驗與制定計劃,應該準備哪些實驗器材?哪些物理量需要測[HJ1.9mm]量?筆者相信學生經過多次訓練,在主動尋求途徑解決問題時才理解了整個實驗.否則,學生們要么不知道要做什么,要么就是被動地記錄一堆數據而已.
例1[HT]探究“物質吸熱或放熱規律”的實驗教學時,設置問題串引導學生的思維.
(1)探究的問題是物質吸熱與物質的種類、物質溫度的變化、物質質量的關系,要采用什么方法研究?
(2)設計實驗以前,先要解決一個問題,就是怎樣比較物質吸熱的多少?物質要吸熱,必須要給它加熱,加熱越多,則物質吸熱就越多.加熱的多少怎樣比較?
(3)利用生活經驗說明物質吸熱的多少與溫度變化、質量有什么關系?物質吸熱與物質的種類有什么關系?怎樣設計實驗探究?引導學生答出取相同質量的水和煤油,升高相同的溫度,比較吸熱的多少.(同時師生共同設計表格)
(4)更進一步地,提問取相同質量的水和煤油,加熱相同的時間,比較升高的溫度,可以嗎?思維上清楚了,學生實施觀察和思考就有效了很多.
2.2在物理概念教學中培養學生的理解能力
循序漸進地要求學生從物理現象和實驗數據中歸納科學規律,敢于表達并對同一規律進行不同形式的表達,通過實驗與思維過程的結合提升理解能力.想讓學生主動建構獲得概念,應該注重概念的來龍去脈:為什么要研究這個問題,怎樣進行研究,通過研究得到怎樣的結論,物理量的物理意義是什么以及這個物理量有什么重要的應用等.
例2[HT]密度這個概念的建立是重點也是難點,初二新授課時學生能直觀地體會到體積相同的不同物質質量不同.但是傳統的講授式教學直接用“比值法”定義密度概念,初中生接受起來會有一定的難度.要體現以教師為主導學生為主體的課改理念,就要引導學生對各組實驗數據討論,去發現“同一物質的體積增大幾倍,它的質量也增大幾倍”,“同種物質的質量和體積比值一定”,“物質的質量和體積成正比”,“不同種類的物質,質量跟體積的比值是不同的”,進一步引導學生用圖像法處理數據畫出[TP2CW01.TIF,Y#]如圖1所示的m-V圖像.雖然各抒己見,但教師務必給予每個人及時表揚.師生進一步共同總結,區別物質的一種辦法:質量跟體積的比值.可見單位體積的質量反映了物質的一種特性,密度就是表示這種特性的物理量.學生通過體驗理解物理方法,對于學習后續物[HJ1.85mm]理知識具有很好的遷移價值.
2.3在物理規律教學中培養學生的理解能力
利用圖示法能形象地表達物理規律,直觀地敘述物理過程,鮮明地表示各物理量之間的關系,幫助學生弄清物理條件過程,把握概念條件.理解物理規律[JP2]的確切含義,包含其適用條件及在簡單情況下的應用.
例3[HT]歐姆定律是一條重要的電學定律,是貫穿整個電學的主線,全面正確地理解和透徹地掌握它是正確解答涉及電學問題的前提和基礎.該定律是利用控制變量法在實驗的基礎上歸納總結出來的,即控制電阻不變,得到通過導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比;控制導體兩端的電壓不變,得到通過導體中的電流跟導體的電阻成反比(如圖2),由此得到了公式I=U/R.