時間:2023-07-20 16:16:35
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇歐姆定律比值問題,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
一、教材分析
《歐姆定律》的內(nèi)容,在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中階段《物理》安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實驗再次增加感性認(rèn)識;體會物理學(xué)的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實驗數(shù)據(jù),得出實驗結(jié)論的兩種常用方法――列表對比法和圖象法;再次領(lǐng)會定義物理量的一種常用方法――比值法。這就決定了《歐姆定律》教學(xué)的教學(xué)目的和教學(xué)要求。教學(xué)不全是為了讓學(xué)生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學(xué)家的思維方法。
《歐姆定律》的內(nèi)容在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定了基礎(chǔ)。《歐姆定律》實驗中分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用。因此也可以說,《歐姆定律》是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段。
通過《歐姆定律》的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用?!稓W姆定律》內(nèi)容的重點是進(jìn)行演示實驗和對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這是教學(xué)的核心,是教學(xué)成敗的關(guān)鍵,是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)?!稓W姆定律》教學(xué)的難點是電阻的定義及其物理意義。盡管用比值法定義物理量在電場一章中已經(jīng)接觸過,但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識,對此還是比較生疏。從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度。對于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義。有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正。
二、關(guān)于教法和學(xué)法
《歐姆定律》教學(xué)采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法。教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動。在教材難點處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點撥,必要時可進(jìn)行大面積課堂提問,讓學(xué)生充分發(fā)表意見。這樣既有利于化解難點,也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過《歐姆定律》的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實驗設(shè)計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進(jìn)行實際操作,怎樣對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實驗結(jié)論和物理規(guī)律。同時要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣。
三、對教學(xué)過程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性,對一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:
1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起了承上啟下作用。
2.對演示實驗所需器材及電路的設(shè)計可先啟發(fā)學(xué)生思考回答。這樣既鞏固了他們的實驗知識,也調(diào)動他們盡早投入積極參與。
3.在進(jìn)行演示實驗時可請兩位學(xué)生上臺協(xié)助,同時讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動全體學(xué)生都來參與,積極進(jìn)行觀察和思考。
4.在用列表對比法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法,使學(xué)生對分析實驗數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識。到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲。
5.在得出電阻概念時,要引導(dǎo)學(xué)生從分析實驗數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義。此時不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點撥。此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提問請學(xué)生回答或展開討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象。
6.在得出實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出歐姆定律,這實際上是認(rèn)識上的又一次升華。要注意闡述實驗結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行,以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫。要隨即強調(diào)歐姆定律是實驗定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推。
7.為檢驗教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的。然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題。
四、授課過程中幾點注意事項
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹。
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊。
3.注意演示實驗的可視度??深A(yù)先制作電路板,演示時注意位置要加高。有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見。
4.定義電阻及歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂??砂央娮璧母拍罴岸x在歸納實驗結(jié)論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結(jié)論后。這樣學(xué)生就不易將二者混淆。
5.所編反饋練習(xí)題應(yīng)重點放在概念辨析和方法訓(xùn)練上,不能把套公式計算作為重點。
6.注意調(diào)控課堂節(jié)奏,避免單調(diào)枯燥。
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ).本節(jié)課分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用.因此也可以說,本節(jié)課是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段.
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用.
本節(jié)課的重點是成功進(jìn)行演示實驗和對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ).
本節(jié)課的難點是電阻的定義及其物理意義.盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經(jīng)接觸過,但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識,對此還是比較生疏.從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度.對于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義.有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正.
根據(jù)本節(jié)課有演示實驗的特點,本節(jié)課采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法.教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動.在教材難點處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點撥,必要時可進(jìn)行大面積課堂提問,讓學(xué)生充分發(fā)表意見.這樣既有利于化解難點,也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍.
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實驗設(shè)計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進(jìn)行實際操作,怎樣對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實驗結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律.同時要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣.
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性,對一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起承上啟下作用.2.對演示實驗所需器材及電路的設(shè)計可先啟發(fā)學(xué)生思考回答.這樣使他們既鞏固了實驗知識,也調(diào)動他們盡早投入積極參與.3.在進(jìn)行演示實驗時可請兩位同學(xué)上臺協(xié)助,同時讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動全體學(xué)生都來參與,積極進(jìn)行觀察和思考.4.在用列表對比法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育,使學(xué)生對分析實驗數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識.到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲.5.在得出電阻概念時,要引導(dǎo)學(xué)生從分析實驗數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義.此時不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點撥.此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請學(xué)生回答或展開討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)出歐姆定律,這實際上是認(rèn)識上的又一次升華.要注意闡述實驗結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié),以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力.教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫.要隨即強調(diào)歐姆定律是實驗定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推.7.為檢驗教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的.然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題.
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹.
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊.
3.注意演示實驗的可視度.可預(yù)先制作電路板,演示時注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見.
《歐姆定律》一課,學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中必修本(下冊)安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實驗再次增加感性認(rèn)識;體會物理學(xué)的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實驗數(shù)據(jù),得出實驗結(jié)論的兩種常用方法――列表對比法和圖象法;再次領(lǐng)會定義物理量的一種常用方法――比值法。這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求。這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學(xué)家的思維方法。
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ)。本節(jié)課分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用。因此也可以說,本節(jié)課是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段。
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用.
本節(jié)課的重點是成功進(jìn)行演示實驗和對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)。
本節(jié)課的難點是電阻的定義及其物理意義。盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經(jīng)接觸過,但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識,對此還是比較生疏。從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度。對于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義。有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正。
二、關(guān)于教法和學(xué)法
根據(jù)本節(jié)課有演示實驗的特點,本節(jié)課采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法。教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動。在教材難點處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點撥,必要時可進(jìn)行大面積課堂提問,讓學(xué)生充分發(fā)表意見。這樣既有利于化解難點,也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實驗設(shè)計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進(jìn)行實際操作,怎樣對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實驗結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律。同時要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣。
三、對教學(xué)過程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性,對一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起承上啟下作用。2.對演示實驗所需器材及電路的設(shè)計可先啟發(fā)學(xué)生思考回答。這樣使他們既鞏固了實驗知識,也調(diào)動他們盡早投入積極參與。3.在進(jìn)行演示實驗時可請兩位同學(xué)上臺協(xié)助,同時讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動全體學(xué)生都來參與,積極進(jìn)行觀察和思考。4.在用列表對比法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育,使學(xué)生對分析實驗數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識。到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲。5.在得出電阻概念時,要引導(dǎo)學(xué)生從分析實驗數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義。此時不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點撥。此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請學(xué)生回答或展開討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象。6.在得出實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)出歐姆定律,這實際上是認(rèn)識上的又一次升華。要注意闡述實驗結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié),以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫。隨即強調(diào)歐姆定律是實驗定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推。7.為檢驗教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的。然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題。
四、授課過程中幾點注意事項
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹。
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊。
3.注意演示實驗的可視度.可預(yù)先制作電路板,演示時注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見。
一、教材分析
“歐姆定律”一課,學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中選修教材安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實驗再次增加感性認(rèn)識;體會物理學(xué)的基礎(chǔ)研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實驗數(shù)據(jù),得出實驗結(jié)論的兩種常用方法——列表對比法和圖像法;再次領(lǐng)會定義物理量的一種常用方法——比值法。這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求。這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學(xué)家的思維方法。
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ)。本節(jié)課分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用。因此也可以說,本節(jié)課是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段。
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用。本節(jié)課的重點是成功進(jìn)行演示實驗和對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)。
本節(jié)課的難點是電阻的定義及其物理意義。盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經(jīng)接觸過,但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識,對此還是比較生疏。從教學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度。對于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從教學(xué)角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義。
二、關(guān)于教法和學(xué)法
根據(jù)本節(jié)課有演示實驗的特點,本節(jié)課采用以演示實驗為主的啟發(fā)式教學(xué)法。教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動。在教材難點處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點撥,必要時可進(jìn)行課堂提問,讓學(xué)生充分發(fā)表意見。這樣既有利于化解難點,又有利于發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實驗設(shè)計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進(jìn)行實驗操作,怎樣對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實驗結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律。同時要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須通過實驗的檢驗,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣。
三、對教學(xué)過程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性,對一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:
1. 在引入新課提出課題前,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么?這樣既對學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起承上啟下作用。
2. 對演示實驗所需器材及電路的設(shè)計可先啟發(fā)學(xué)生思考回答,這樣使學(xué)生既鞏固實驗知識,又調(diào)動學(xué)生積極參與。
3. 在進(jìn)行演示實驗時可請兩位學(xué)生上臺協(xié)助,同時讓其余學(xué)生注意觀察,也可調(diào)動全體學(xué)生都來參與,積極進(jìn)行觀察和思考。
4. 用列表對比法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出問題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育,使學(xué)生對分析實驗數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更深刻的認(rèn)識。到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖像使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲。
5. 在得出電阻概念時,要引導(dǎo)學(xué)生從分析實驗數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義。此時不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點撥。此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請學(xué)生展開討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對電阻的概念是如何建立的有深刻印象。
6. 在得出實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)歐姆定律,這實際是認(rèn)識上的又一次升華。要注意闡述實驗結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié),以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。
7. 為檢驗教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的。然后結(jié)合教材練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,時間不宜過長,以免沖淡主題。
四、授課過程中注意事項
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹。
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作。
3.注意湊示實驗的可視度。
4. 定義電阻及總結(jié)歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂。
例根據(jù)歐姆定律公式I=,可變形得到R=。對此,下列說法中正確的是()
A. 導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比
B. 導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體中的電流成反比
C. 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓為零時,導(dǎo)體的電阻也為零
D. 導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流無關(guān)
典型錯誤一根據(jù)R=,認(rèn)為導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,因此選擇A。
典型錯誤二根據(jù)R=,認(rèn)為導(dǎo)體的電阻與通過導(dǎo)體的電流成反比。因此選擇B。
錯因分析歐姆定律研究的是電流與電壓和電阻的關(guān)系,其變形式R=只是提供了計算電阻的一種方法,并不能理解為導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與通過導(dǎo)體的電流成反比。
正確答案因為導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體自身因素(材料、長度、橫截面積、溫度等)來決定的,而不受外因(導(dǎo)體兩端電壓和通過導(dǎo)體的電流)影響,所以應(yīng)選D。
易錯點二:對歐姆定律同一性和同時性的忽視
例有一個電鈴,它的電阻是10 Ω,在正常工作時,它兩端的電壓應(yīng)該是6 V。但我們手邊現(xiàn)有的電源電壓是8 V,要把這個電鈴接在這個電源上,并使它正常工作,應(yīng)怎么辦?
典型錯誤要把這個電鈴接在這個電源上,并使它正常工作,應(yīng)給它串聯(lián)一個電阻。
因為通過電鈴的電流I== A=0.6 A,
又因為電阻跟電鈴串聯(lián),
所以通過電阻的電流I=I=0.6 A,
因此,串聯(lián)一個電阻為R== Ω=13.3 Ω。
錯因分析造成錯解的原因是在應(yīng)用歐姆定律時,沒有注意同一性和同時性。錯解中的最后一步:R=中,U、I代入的數(shù)值是總電壓和總電流,求出的電阻R應(yīng)該是總電阻。
正確答案根據(jù)歐姆定律有:通過電鈴的電流I== A=0.6 A,
又因為電阻跟電鈴串聯(lián),
所以通過串聯(lián)電路的電流I=I=0.6 A,
因此,總電阻R== Ω=13.3 Ω。
又因為R=R+R,
所以串聯(lián)一個電阻為R=R-R=(13.3-10) Ω=3.3 Ω。
易錯點三:對控制變量法的誤解
例小剛用圖1所示電路探究“一段電路中電流跟電阻的關(guān)系”。在此實驗過程中,當(dāng)A、B兩點間的電阻由5 Ω更換為10 Ω后,為了探究上述問題,他應(yīng)該采取的唯一操作是()
A. 記錄電流表和電壓表的示數(shù)
B. 將變阻器滑片適當(dāng)向左移動
C. 將變阻器滑片適當(dāng)向右移動
D. 適當(dāng)增加電池的節(jié)數(shù)
典型錯誤電源電壓不變,改變電阻,記錄電流大小,從而找出電流跟電阻的關(guān)系,選A。
錯因分析沒有正確理解控制變量法。
正確答案在此實驗過程中,當(dāng)A、B兩點間的電阻由5 Ω更換為10 Ω后,為了探究“一段電路中電流跟電阻的關(guān)系”,必須保持A、B兩點間的電壓不變。此時由于總電阻變大,總電流變小,因此滑動變阻器兩端的電壓變小,由串聯(lián)電路電壓關(guān)系可知A、B兩點間(一段電路)的電壓變大。要想繼續(xù)實驗,接下來應(yīng)該使A、B兩點間的電壓減小到原來的值。將變阻器滑片適當(dāng)向右移動,使變阻器阻值增大,使電路電流減小。由U=IR可知,A、B兩點間的電壓才會變小,當(dāng)達(dá)到原來的電壓值時,停止移動滑片,記錄此時的電流值。應(yīng)選C。
易錯點四:對電路連接關(guān)系不清
例1如圖2所示,電路中的電源電壓保持不變。閉合開關(guān)后,將滑動變阻器的滑片P由圖中位置向a點移動的過程中,電表、、的示數(shù)變化正確的是()
A. 的示數(shù)減小,的示數(shù)減小,的示數(shù)增大
B. 的示數(shù)增大,的示數(shù)減小,的示數(shù)增大
C. 的示數(shù)增大,的示數(shù)減小,的示數(shù)減小
D. 的示數(shù)減小,的示數(shù)增大,的示數(shù)減小
典型錯誤滑動變阻器的滑片P由圖中位置向a點移動的過程中,滑動變阻器的阻值變大,根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的電流減小。根據(jù)U=IR可知,滑動變阻器兩端電壓減小,因此的示數(shù)減小,燈泡兩端的電壓增大。選擇D。
錯因分析電壓表測量的是滑動變阻器兩端電壓U。滑動變阻器的滑片P由圖中位置向a點移動的過程中,滑動變阻器的阻值R變大,但同時電流I變小,根據(jù)U=IR無法判斷滑動變阻器兩端電壓大小的變化。
正確答案由圖2可知這是一個串聯(lián)電路,電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓U,測量燈泡兩端的電壓U。滑動變阻器的滑片P由圖中位置向a點移動的過程中,滑動變阻器的阻值變大,根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的電流減小,因此的示數(shù)減小。再根據(jù)串聯(lián)電路中電流處處相等,通過燈泡的電流I=I,又燈泡的電阻R不變,根據(jù)U=IR可知,電壓U減小,因此的示數(shù)減小。由串聯(lián)電路電壓的關(guān)系,可知滑動變阻器兩端電壓U=U-U,因此的示數(shù)增大。應(yīng)選C。
例2如圖3所示電路中,閉合開關(guān)后,將滑動變阻器滑片P由a端向b端滑動過程中,圖3中電壓表和電流表的示數(shù)變化正確的是()
A. 電壓表示數(shù)不變,電流表示數(shù)變大
B. 電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大
C. 電壓表示數(shù)不變,電流表示數(shù)變小
D. 電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小
典型錯誤滑動變阻器滑片P由a端向b端滑動過程中,電阻變大。根據(jù)U=IR可知,電壓變大,因此電壓表示數(shù)變大。再根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的電流減小,選擇D。
錯因分析電路連接關(guān)系不清,沒有注意到滑動變阻器與R串聯(lián)后再與R并聯(lián)的關(guān)系。
正確答案滑動變阻器與R串聯(lián)后再與R并聯(lián),不管滑動變阻器阻值如何變化,都不會改變支路電壓。支路電阻的變化引起總電阻的變化,滑片P由a端向b端滑動過程中,滑動變阻器電阻變大,總電阻變大。根據(jù)歐姆定律公式I=,電路中的總電流減小,因此電流表示數(shù)減小。應(yīng)選C。
易錯點五:對伏安法測電阻原理的誤解
例小剛同學(xué)想用電流表、電壓表測量一段電阻絲R的電阻,他已連接了部分電路,如圖4(a)所示。請你接著完成下列步驟:
(1)當(dāng)電壓表示數(shù)為3.6 V時,電流表的示數(shù)如圖4(b)所示,這時電路中的電流是________A,電阻絲的電阻為_______Ω。并用筆畫線代替導(dǎo)線,將電路補畫完整。
(2)若將上面實驗中的定值電阻R換成小燈泡,在多次測電阻的過程中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時,電壓表與電流表示數(shù)的比值將________。
典型錯誤(1)題中連接圖時,滑動變阻器接線柱連入錯誤,電壓表、電流表正負(fù)接線柱及量程選錯,串、并聯(lián)錯誤。
錯因分析不清楚滑動變阻器及電表接入電路的要求。
正確答案滑動變阻器要保證“一上一下”兩個接線柱接入電路,有時還要考慮具體是下面哪一個接線柱接入電路。對于電表,要求電流從正接線柱流入負(fù)接線柱流出,且選擇符合題意的量程,保證電流表與被測對象串聯(lián),電壓表與被測對象并聯(lián)。(1)0.3;12;電路圖如圖5所示。
典型錯誤(2)由伏安法測電阻原理R=可知,電流與電壓成正比,因此電壓表與電流表示數(shù)的比值不變。
錯因分析當(dāng)電阻不變時,電流與電壓才成正比。電阻變化時,這種正比例關(guān)系就不成立了。
正確答案當(dāng)電壓增大時,燈絲溫度升高,其電阻增大。由R=可知,電壓表與電流表示數(shù)的比值就是電阻,所以電壓表與電流表示數(shù)的比值將增大。
易錯點六:不關(guān)注歐姆定律的適用范圍――純電阻電路
例有一臺標(biāo)有“220 V 1.1 kW”的電動機,線圈電阻為10 Ω,求它正常工作1 min放出的熱量。
典型錯誤由歐姆定律可知,
I== A=22 A,
再由焦耳定律得:
Q=I2Rt=222×10×60 J=2.904×105 J。
錯因分析歐姆定律只適用于純電阻電路。本題是含有電動機的非純電阻電路,求電流時不能使用I=。
1.電流:自由電荷的定向移動形成電流。I也流是標(biāo)量,但有方向,我們規(guī)定正電荷的定向移動方向是電流的方向。電流的定義式為單位為A。
2.電壓:當(dāng)在導(dǎo)體兩端加上一定電壓后,在導(dǎo)體中將產(chǎn)生一定的電場,自由電荷在靜電力的作用下做定向移動,形成電流。
3.電阻:電流通過導(dǎo)體時受到導(dǎo)體的阻礙作用。電阻的定義式為R,決定式,單位為Ω
4.部分電路歐姆定律:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。其表達(dá)式為I=,適用范圍有金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電(對氣體不適用)和純電阻電路。
5.電路:在串聯(lián)電路中有,并聯(lián)電路中有
例1 根據(jù)經(jīng)典理論,金屬導(dǎo)體中電流的微觀表達(dá)式為I=nvSe,其中n為金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù),v為導(dǎo)體中自由電子沿導(dǎo)體定向移動的速率,S為導(dǎo)體的橫截面積,e為自由電子的電荷量。如圖1所示,兩段長度和材料完全相同、各自粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線ab、bc,圓形橫截面的半徑之比為rab:rbc=l:4,串聯(lián)后加上電壓,則()。
A.兩導(dǎo)體內(nèi)的自由電子定向移動的速率之比為vab:vbc=l:4
B.兩導(dǎo)體內(nèi)的自由電子定向移動的速率之比為vab:vbc=4:1
C.兩導(dǎo)體上的電壓之比為Uab:Ubc=4:1
D.兩導(dǎo)體上的電壓之比為Uab:Ubc=16:1
解析:兩段導(dǎo)體串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知,電流處處相等,即Iab=Ibc再由金屬導(dǎo)體中電流的微觀表達(dá)式I=nvSe,得,選項A、B錯誤。根據(jù)歐姆定律,得U=IR,所以。又有,得,選項c錯誤,D正確。答案為D。
點評:導(dǎo)體兩端加電壓后,在導(dǎo)體中會形成電場,自由電荷在靜電力作用下做定向移動而形成電流,金屬導(dǎo)體中電流的微觀表達(dá)式I=nvSe就是由導(dǎo)體中電流推導(dǎo)而出的。串聯(lián)在電路中的每段導(dǎo)體分得的電壓跟電阻成正比。
例2 對于電阻的概念和電阻定律,下列說法正確的是()。
A.由可知,導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與流過導(dǎo)體的電流成反比
B.由可知,導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度成正比,與導(dǎo)體的橫截面積成反比
c.由可知,導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的橫截面積成正比,與導(dǎo)體的長度成反比
D.導(dǎo)體的電阻率只由材料的種類決定,與溫度無關(guān)
解析:電阻是由導(dǎo)體本身決定的,跟電流、電壓無關(guān),所以選項A錯誤,B正確。電阻率主要決定于導(dǎo)體的材料,還跟溫度有關(guān),所以選項C、D錯誤。答案為B。
點評:電阻是用比值法定義的,即電阻等于電壓與電流的比值。而電阻的大小是由決定的,其中p為電阻率,主要決定于導(dǎo)體的材料,還與溫度有關(guān)。
二、閉合電路分析是綜合
1.電源:電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。(l)電動勢是非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值,即,單位為V1(2)電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的,也有電阻,叫做內(nèi)電阻,是反應(yīng)電源性能的一個重要參數(shù)。
2.閉合電路:(1)閉合電路歐姆定律是指閉合電路中的電流與電源的電動勢成正比,與內(nèi)、外電阻之和成反比,其表達(dá)式為,只適用于純電阻電路;(2)路端電壓與電流的關(guān)系為U=E-Ir,此式適用于一切電路;(3)路端電壓與外電阻的關(guān)系為U=,此式只適用于純電阻電路。當(dāng)外電路斷開時,有1=0,U=E;當(dāng)外電路短路時,有。
例3 一節(jié)干電池的電動勢為1.5V,一節(jié)鉛蓄電池的電動勢為2V。所以()。
A.干電池在1s內(nèi)將1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>
B.蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿谋绢I(lǐng)比干電池的要大
C.無論接不接人外電路,一節(jié)干電池兩極間的電壓都為2V
D. g節(jié)蓄電池每通過IC電荷量,電源把2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>
解析:電動勢的物理含義是電源搬運IC的電荷量做功(把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能)的大小,顯然,選項A錯誤,B、D正確。當(dāng)電源接人外電路時,兩端電壓隨外電阻的變化而變化,選項C錯誤。答案為BD。
點評:電動勢是比較難理解的物理量,它是非靜電力做功與電荷量的比值,而不是非靜電力做功與時間的比值。當(dāng)外電路接通時,隨外電路電阻的變化,電流、路端電壓也隨之改變。
例4 如圖2所示,在A、B兩點間接有電動勢E=4V,內(nèi)電阻r=lΩ的直流電源,電阻R1、R2、R3的阻值均為4Ω,電容器的電容C=30μF,電流表的內(nèi)阻不計,求:
(l)電流表的讀數(shù);
(2)電容器所帶的電荷量;
(3)斷開電源后.通過電阻R2的電荷量。
解析:當(dāng)開關(guān)S閉合后,因為電容器的電阻無窮大,可以以去掉,而電阻R1、R2被電流表短路,所以外電路可以簡化為電流表和電阻R3串聯(lián)。
(1)根據(jù)歐姆定律可得,電流表的讀數(shù)I=
(2)電容器接在電源兩端,其電壓為路端電壓,即U=IR3=3.2V,因此電容器帶電荷量Q=UC=
(3)斷開開關(guān)S后,電容器相當(dāng)于電源,因為電流表內(nèi)阻不計,外電路是電阻R1、R2并聯(lián)后與R3巾聯(lián),所以通過電阻R1和R2的電荷量之比為又有,解得
點評:電容器中間有電介質(zhì),電流不能通過其中,在電路中表現(xiàn)為斷路,而理想電流表的內(nèi)阻為零,在電路中表現(xiàn)為短路,在電路分析時要充分利用這些特點。
三、動態(tài)電路分析是熱點
1.基本規(guī)律:(l)當(dāng)外電路中任何一個電阻增大(或減?。┒渌娮璨蛔儠r,電路的總電阻一定增大(或減?。唬?)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時,電路中的總電阻增大,若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時,電路的總電阻減??;(3)在如圖3所示的分壓電路中,滑動變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成,其中一段R并與用電器并聯(lián),另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián),A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致。
2.分析思路:
例5 在如圖4所示的電路中,Rc為定值電阻,閉合開關(guān)S。當(dāng)滑動變阻器R的滑片P向右移動時,下列判斷正確的是()。
A.電壓表V1、電流表A的讀數(shù)都增大
B.電壓表V1與電流表A讀數(shù)的比值保持不變
C.電壓表V2與電流表A讀數(shù)的比值保持不變
D.電壓表V2、電流表A讀數(shù)變化量的比值保持不變
解析:當(dāng)滑動變阻器R的滑片P向右移動時,接人電路的阻值變大,總電阻變大,回路中的總電流減小,電流表A的讀數(shù)減小,選項A錯誤。巾歐姆定律得。顯然,選項B錯誤,c正確。而選項D正確。答案為CD。
點評:根據(jù)動態(tài)電路分析的一般思路,靈活運用部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律即可順利求解本題。
例6 在輸液時,藥液有時會從針口流出體外,為了及時發(fā)現(xiàn),設(shè)計了一種報警裝置,電路如圖5所示。M是貼在針口處的傳感器,接觸到藥液時其電阻Rm發(fā)生變化,導(dǎo)致S兩端電壓U增大,裝置發(fā)出警報,此時()。
A.Rm變太,且R越大,U增大越明顯
B.RM變大,且R越小,U增大越明顯
C.RM變小,且R越大,U增大越明顯
D.Rm變小,且R越小,U增大越明濕
解析:根據(jù)題述可知,傳感器接觸到藥液時其電阻Rm發(fā)生變化,導(dǎo)致S兩端電壓U增大,因此Rm變小。又因為R與Rm并聯(lián),所以R越大,U增大越明顯。答案為C。
點評:通常情況下對動態(tài)電路進(jìn)行分析是通過電阻的變化確定電壓的變化,而該題是利用電壓的變化來確定電阻的變化。
四、功和功率的計算是難點
1.純電阻電路的電功和電熱:電流通過純電阻電路時,它所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電功等于電熱,電功率等于熱功率。數(shù)學(xué)表達(dá)式為w=Q=Pt
2.非純電阻電路的電功和電熱:當(dāng)電路中含有電動機、電解槽等時,該電路為非純電阻電路。在非純電阻電路中,消耗的電能除轉(zhuǎn)化成內(nèi)能外,還轉(zhuǎn)化成機械能、化學(xué)能等。在非純電阻電路中,電功大于電熱,即;電功率大于熱功率,即在計算電功和電功率時只能用定義式W=UIt和P=UI,在計算電熱和熱功率時只能用定義式Q=
3.電路中的功率與效率:電源的總功率P=EI,電源的輸出功率P=UI,電源的內(nèi)耗功率電源的效率
4.電源的最大輸出功率:對于純電阻電路有P=,當(dāng)外電路電阻等于內(nèi)電路電阻(R=r)時,電源的輸出功率最大,且,此時電源的效率η=50%。
例7 如圖6所示,電源電動勢E=6V,內(nèi)阻r=2Ω,定值電阻R1=R2=12Ω,電動機M的內(nèi)阻R3=2Ω。當(dāng)開關(guān)S閉合電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后,電壓表的讀數(shù)U1=4V。若電動機除內(nèi)阻外其他損耗不計,求:
(1)電路的路端電壓U2;
(2)電動機輸出的機械功率P;
(3)電源的效率η。
解析:(1)設(shè)干路電流為I,對全電路,有E=成立。設(shè)通過R1和電動機的電流為I1,通過R2的電流為I2,對R3、R2,歐姆定律適用,有I1=。由并聯(lián)電路的特點得即,解得
(2)電動機的輸入功率,轉(zhuǎn)化為機械功率P和通過其內(nèi)阻生熱的功率。根據(jù)能量守恒定律得。代人數(shù)據(jù)得
(3)電源的效率83.3%。
點評:對于含有電動機、電解槽等非純電阻的電路,在分析和討論時務(wù)必注意歐姆定律是不適用的。
五、圖像問題討論是提升
1.在恒定電流問題中,為了更加直觀地反映某元件的電壓和電流的關(guān)系,我們常常選用伏安(U-I)特性曲線來描繪。它們主要有兩種:一是電阻元件對應(yīng)的伏安特性曲線,簡稱“電阻線”,如圖7甲所示,其對應(yīng)的電阻R的大小等于tanα;另一種是電源元件對應(yīng)的伏安特性曲線,簡稱“電源線”,如圖7乙所示,其對應(yīng)的電源內(nèi)阻r的大小等于tanα,電動勢E為直線在U軸上的截距。
2.在純電阻電路中,我們常用功率與外電阻的圖像來反映它們之間的變化規(guī)律,如圖8所示,電源的總功率,電源的輸出功率,電源的內(nèi)耗功率
例8 某種材料的導(dǎo)體的U-I圖像如圖9所示,圖像上A點和坐標(biāo)原點連線與橫軸成a角,A點的切線與橫軸成β角。關(guān)于導(dǎo)體的下列說法中正確的是()。
A.在A點,導(dǎo)體的電阻大小等于tanα
B.在A點,導(dǎo)體的電阻大小等于tanβ
C.導(dǎo)體的電阻隨電壓U的增大而增大
D.導(dǎo)體的電功率隨電壓U的增大而增大
解析:由歐姆定律得,由圖得在A點有,故導(dǎo)體的電阻隨電壓U的增大而增大,在A點,導(dǎo)體電阻的大小等于tana,選項A、C正確,B錯誤。由圖可知隨著電壓的增大,電流也增大,所以導(dǎo)體的電功率增大,選項D正確。答案為ACD。
點評:根據(jù)部分電路歐姆定律可以確定U-I圖像的幾何意義。在解決恒定電流的某些問題時,巧妙地應(yīng)用電阻線、電源線進(jìn)行分析,不僅可以避免運用數(shù)學(xué)知識列式進(jìn)行復(fù)雜的運算,而且可以獲得直觀形象、一目了然的效果。
側(cè)9 電池甲和乙的電動勢分別為E1和E2,內(nèi)阻分別為r1和r2。若用甲、乙兩電池分別向某個電阻R供電,則在這個電阻上所消耗的電功率相同。若用甲、乙兩電池分別向某個電阻R'供電,則在R'上消耗的電功率分別為P1和P2。已知E>E2,R'>R,則()。
解析:依題意作出電池甲和乙(E1>E2)及電阻R的伏安特性曲線。因為兩電池分別接R時,R消耗的電功率相等,所以這三條線必相交于一點,如圖l0所示。由圖可知a1>a2,所以,r1>r2。作R'的伏安特性曲線,因為R'>R,所以R'的伏安特性曲線應(yīng)在R的上方。由圖可知,當(dāng)甲電池接R'時,;當(dāng)乙電池接R'時。因為,所以。答案為AC。
點評:在U-I直角坐標(biāo)系中作出電源的伏安特性曲線,再在此坐標(biāo)系中作出電阻R的伏安特性曲線,則兩條線的交點就表示了該閉合電路所工作的狀態(tài)。此交點的縱、橫坐標(biāo)的比值表示外電阻R1縱、橫坐標(biāo)的乘積即為外電阻所消耗的功率。
跟蹤訓(xùn)練
l.一個T形電路如圖11所示,其中電阻。另有一測試電源,電壓為lOOV,則()。
A.當(dāng)c、d端短路時,a、b之間的等效電阻是40Ω
B.當(dāng)a、b端短路時,c、d之間的等效電阻是40Ω
C,當(dāng)a、b兩端接通測試電源時,c、d兩端的電壓為80V
D.當(dāng)c、d兩端接通測試電源時,a、b兩端的電壓為80V
2.將一電動勢為E、內(nèi)阻為r的電池與外電路連接,構(gòu)成一個閉合電路。用R表示外電路的電阻,I表示電路中的電流,U表示路端電壓,則下列說法正確的是()。
A.由U=IR可知,外電壓隨I的增大而增大
B.由U=Ir可知,路端電壓隨I的增大而增大
C.由U=E-Ir可知,電源的輸出電壓隨電流I的增大而減小
D.由可知,回路中電流隨外電阻R的增大而減小
3.在如圖12所示的閃光燈電路中,電源的電動勢為E,電容器的電容為C。當(dāng)閃光燈兩端電壓達(dá)到擊穿電壓U時,閃光燈中才有電流通過并發(fā)光,當(dāng)閃光燈正常工作時,會周期性短暫閃光,則可以判定()。
A.電源的電動勢E一定小于擊穿電壓U
B.電容器所帶的最大電荷量一定為CF
C.閃光燈閃光時,電容器所帶的電荷量一定增大
D.在一個閃光周期內(nèi),通過電阻R的電荷量與通過閃光燈的電荷量一定相等
4.如圖13所示,電源的電動勢E=12V,內(nèi)阻r=3Ω,Ro=1Ω,直流電動機的內(nèi)阻Ro'=1Ω。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R1時可使甲電路的輸出功率最大,當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R2時可使乙電路的輸出功率與甲電路相同也最大,且此時電動機剛好正常工作(額定輸出功率Po=2W),則使電路輸出功率最大的R1和R2的值分別為()。
A.2Ω,2Ω
B.2Ω,1.5Ω
C.1.5Ω,1.5Ω
D.1.5Ω,2Ω
5.如圖14所示,直線①表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像,曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖像,則下列說法中正確的是()。
A.電源的電動勢為50V
B.電源的內(nèi)阻為
學(xué)生理解能力的形成,是個循序漸進(jìn)的過程,是從不自覺到有目的地自覺進(jìn)行的.在初中兩年的物理教學(xué)中,老師對學(xué)生的理解能力要有正確的預(yù)估,備課時設(shè)計的教學(xué)過程要在學(xué)生理解能力的“最近發(fā)展區(qū)”,不可過高也不能過于低,才可能實現(xiàn)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(rèn)識物理現(xiàn)象的前提.相對其他科目來說,很多同學(xué)反映物理比較難學(xué)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(xué)習(xí)效果.主要存在的問題有:(1)實驗教學(xué)中的問題.對實驗探究不能明確探究目的,不會設(shè)計實驗與制定計劃;(2)概念教學(xué)中的問題.不能從物理現(xiàn)象和實驗中歸納科學(xué)規(guī)律,對同一概念的幾種表達(dá)形式鑒別能力差;(3)規(guī)律教學(xué)中的問題.不理解物理規(guī)律的確切內(nèi)涵和外延,包含其適用條件及在簡單情況下的應(yīng)用.以上這些問題的存在直接影響著教學(xué)質(zhì)量的提高.
2培養(yǎng)學(xué)生理解能力的三點方法
2.1在物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
在進(jìn)行實驗探究時,可以設(shè)置問題串引導(dǎo)學(xué)生的思維.問題設(shè)計是很重要的一個教學(xué)技巧,教師可以通過問題來引導(dǎo)、促進(jìn)學(xué)生思維過程.教師務(wù)必注意引導(dǎo)學(xué)生思考探究目的是什么,如何進(jìn)行設(shè)計實驗與制定計劃,應(yīng)該準(zhǔn)備哪些實驗器材?哪些物理量需要測[HJ1.9mm]量?筆者相信學(xué)生經(jīng)過多次訓(xùn)練,在主動尋求途徑解決問題時才理解了整個實驗.否則,學(xué)生們要么不知道要做什么,要么就是被動地記錄一堆數(shù)據(jù)而已.
例1[HT]探究“物質(zhì)吸熱或放熱規(guī)律”的實驗教學(xué)時,設(shè)置問題串引導(dǎo)學(xué)生的思維.
(1)探究的問題是物質(zhì)吸熱與物質(zhì)的種類、物質(zhì)溫度的變化、物質(zhì)質(zhì)量的關(guān)系,要采用什么方法研究?
(2)設(shè)計實驗以前,先要解決一個問題,就是怎樣比較物質(zhì)吸熱的多少?物質(zhì)要吸熱,必須要給它加熱,加熱越多,則物質(zhì)吸熱就越多.加熱的多少怎樣比較?
(3)利用生活經(jīng)驗說明物質(zhì)吸熱的多少與溫度變化、質(zhì)量有什么關(guān)系?物質(zhì)吸熱與物質(zhì)的種類有什么關(guān)系?怎樣設(shè)計實驗探究?引導(dǎo)學(xué)生答出取相同質(zhì)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(shè)計表格)
(4)更進(jìn)一步地,提問取相同質(zhì)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(xué)生實施觀察和思考就有效了很多.
2.2在物理概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
循序漸進(jìn)地要求學(xué)生從物理現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)中歸納科學(xué)規(guī)律,敢于表達(dá)并對同一規(guī)律進(jìn)行不同形式的表達(dá),通過實驗與思維過程的結(jié)合提升理解能力.想讓學(xué)生主動建構(gòu)獲得概念,應(yīng)該注重概念的來龍去脈:為什么要研究這個問題,怎樣進(jìn)行研究,通過研究得到怎樣的結(jié)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(yīng)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(xué)生能直觀地體會到體積相同的不同物質(zhì)質(zhì)量不同.但是傳統(tǒng)的講授式教學(xué)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(xiàn)以教師為主導(dǎo)學(xué)生為主體的課改理念,就要引導(dǎo)學(xué)生對各組實驗數(shù)據(jù)討論,去發(fā)現(xiàn)“同一物質(zhì)的體積增大幾倍,它的質(zhì)量也增大幾倍”,“同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積比值一定”,“物質(zhì)的質(zhì)量和體積成正比”,“不同種類的物質(zhì),質(zhì)量跟體積的比值是不同的”,進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生用圖像法處理數(shù)據(jù)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(wù)必給予每個人及時表揚.師生進(jìn)一步共同總結(jié),區(qū)別物質(zhì)的一種辦法:質(zhì)量跟體積的比值.可見單位體積的質(zhì)量反映了物質(zhì)的一種特性,密度就是表示這種特性的物理量.學(xué)生通過體驗理解物理方法,對于學(xué)習(xí)后續(xù)物[HJ1.85mm]理知識具有很好的遷移價值.
2.3在物理規(guī)律教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
利用圖示法能形象地表達(dá)物理規(guī)律,直觀地敘述物理過程,鮮明地表示各物理量之間的關(guān)系,幫助學(xué)生弄清物理條件過程,把握概念條件.理解物理規(guī)律[JP2]的確切含義,包含其適用條件及在簡單情況下的應(yīng)用.
新課程下的中考的另一個特點,就是重視對實驗探究能力的考查,促使同學(xué)們用新視角重新思考實驗的過程,得到新的發(fā)現(xiàn)或收獲,設(shè)計有關(guān)“過程與方法”的試題,考查同學(xué)們提出問題、做出猜想和假設(shè)、設(shè)計研究計劃、分析處理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、學(xué)會評價的能力。
二、試題講析
例1 如圖l所示,電阻R1為12Ω,將它與R2串聯(lián)后接到8V的電源上,已知R2兩端的電壓是2V,請求出電路的總電阻。
講析 這是一道應(yīng)用歐姆定律的基礎(chǔ)題,解題的方法有兩種:一種是從歐姆定律出發(fā)的分析法;一種是從電路的基本性質(zhì)出發(fā)的綜合法。即:求總電阻可以將R2的值求出來再求R1和R2的和;也可以用總電壓除以總電流得總電阻;或根據(jù)電路的性質(zhì)建立相應(yīng)的關(guān)系式求解。
解法一:因為R1、R2串聯(lián),U1=U-U2=8V-2V=6V,I1=U1/R1=6V/12Ω=0.5A,I2=I1=0.5A,R2=U2/I2=2V/0.5A=4Ω,R總=R1+R2=12Ω+4Ω=16Ω.
解法二:因為R1、R2串聯(lián),I=I1=I2,則U/R1+R2=U-U2/R1,8V/R=8V-2V/12Ω,R總=16Ω.
解法三:因為R1、R2串聯(lián)I1=I2,則U1/R1=U2/R2變形得R1/R2=U1/U2,R/R1+R2=U-U2/U1+U2,U/R1+R2=U-U2/R1,R總=16Ω.
例2 如圖2所示,電源電壓不變,當(dāng)開關(guān)S閉合時,電表示數(shù)的變化情況是( ).
A.電流表、電壓表示數(shù)均變大
B.電流表、電壓表示數(shù)均變小
C.電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小
D.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大
講析 這是一道歐姆定律應(yīng)用題,要判斷電表的示數(shù)如何變化,關(guān)鍵是要知道電路中的電表示數(shù)變化的實質(zhì),當(dāng)開關(guān)s閉合后,電路的狀態(tài)由兩個電阻的串聯(lián)變?yōu)橹挥幸粋€電阻R2的電路;原來電流表測的是R1和R2串聯(lián)時的電流,現(xiàn)在R1和電流表被短路,電流表的示數(shù)為0,示數(shù)變??;電壓表原來測的是R2上的電壓,它是電源的一部分電壓,而現(xiàn)在的電路中只有R2,則U2=U源,示數(shù)變大,本題選C.
本題的問題是有些同學(xué)看不懂電路狀態(tài)變化的實質(zhì),死摳歐姆定律,電流或電壓的變化是與電路的變化有關(guān),但知道了現(xiàn)在的電路的變化特征就簡單多了,識別電路是我們解電學(xué)題的前提,如果電路的狀態(tài)不清,則應(yīng)用的電路性質(zhì)也就會出錯,這種能力要加強。
例3 在如圖3所示的電路中,電源電壓U=4.5V,且保持不變,電阻R1=4Ω,變阻器R2的最大阻值為15Ω,電流袁的量程為0~0.6A,電壓表的量程為0~3V,為了保護(hù)電表,變阻器接入電路的阻值范圍不能超出( ).
A.3.5Ω~8Ω
B.2Ω~3.5Ω
C.0~8Ω D.0~3.5Ω
講析 本題是歐姆定律的又一種應(yīng)用形式,是狀態(tài)電路中的變阻器的取值范圍問題,解這類題目的關(guān)鍵是從電路的狀態(tài)出發(fā),找出符合電路要求的電學(xué)關(guān)系式,題目中的兩個電表同時要滿足不超過量程的要求,即:串聯(lián)電路中的電流不大于0.6A,電阻R2兩端的電壓不少于3V,所以我們可以用歐姆定律,寫出符合電路要求的數(shù)學(xué)不等式組然后求解。
依題意,由歐姆定律可得
由①②兩式解得3.5Ω≤R2≤8Ω,所以應(yīng)選A.
本題與物理上其他題目一樣,關(guān)鍵是理清電路的特征,能寫出符合電路特點和要求的數(shù)學(xué)關(guān)系式,然后通過數(shù)學(xué)的手段解出結(jié)果,所以僅有基本知識是不夠的,更要練就解相關(guān)問題的技能。
例4 小明利用如圖4所示的裝置探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)?在兩個相同的燒瓶中裝滿煤油,瓶中各放置一根電阻絲,且R甲大于R乙,通電一段時間后,甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高,該現(xiàn)象能夠說明電流產(chǎn)生的熱量與下列哪個因素有關(guān)( )。
A.電荷量 B.電流 C.電阻 D.通電時間
講析 題目的表象是:甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高,這與哪些因素有關(guān)?煤油是因為受熱膨脹,液面上升的;相同條件下,甲中的液面升得高,說明甲瓶中的電阻產(chǎn)生的熱量多R甲和R乙是串聯(lián)在電路中的,則電流、通電時間以及電荷量(電流和通電時間的乘積)相等,A、B、D選項都不是影響因素;根據(jù)焦耳定律甲的電阻大,甲放出的熱量多,則電流產(chǎn)生的熱量與電阻的大小有關(guān),應(yīng)選C.
本題實際上探究的是焦耳定律的影響因素,使同學(xué)們能進(jìn)一步了解其內(nèi)容、理解它的應(yīng)用同時本題中也滲透了“控制變量法”的探究思想。
例5 一個電熱水壺,銘牌部分參數(shù)如下:額定電壓220V,額定功率模糊不清,熱效率為90%,正常工作情況下燒開滿壺水需要5min,水吸收的熱量為118800J,此時熱水壺消耗的電能為_______J,其額定功率為_______W,電阻是_________Ω.若實際電壓為198V,通過電熱水壺的電流是_________A,1min內(nèi)
電熱水壺產(chǎn)生的熱量是________J.(假設(shè)電阻不隨溫度改變)
講析水所吸收的熱量已知,電熱的利用率知道,則消耗電能可以由熱量的利用率求出;用電時間已知,消耗的電能已求,則由電功率的定義求電功率,電水壺的電阻由R2=U2額/P額求出,在實際電壓下的電流I=U/R,實際電壓下的電熱水壺所產(chǎn)生的熱量Q=IRt.
答案:132000 440 110 1.8 21384
本題是歐姆定律和焦耳定律應(yīng)用的基礎(chǔ)題,也是通過練習(xí)使同學(xué)們掌握基本知識的重要途徑,簡單的是這樣的填空題,復(fù)雜的可以演變成綜合應(yīng)用題;這些題目也是中考中同學(xué)們易失分的地方。
例6 CFXB型“220V 1100W”電飯煲的原理圖如圖5所示,它有高溫?zé)蠛蜖F飯、保溫兩擋,通過單刀雙擲開關(guān)S進(jìn)行調(diào)節(jié),R0為電熱絲,當(dāng)開關(guān)S接高溫?zé)髶鯐r,電路的功率為1100W,當(dāng)開關(guān)S接燜飯、保溫?fù)鯐r,電路的總功率為22W。
(1)電飯煲在高溫?zé)髾n時,開關(guān)S應(yīng)與哪個觸點連接?
(2)電熱絲R0的阻值多大?
(3)當(dāng)電飯煲在正常燜飯、保溫時電路中的電流多大?燜飯、保溫10rain,電熱絲R0產(chǎn)生的熱量為多少?
講析 電飯煲在高溫?zé)髶鯐r,電路中的功率是最大,在電壓一定時,要得到最大功率電路中的電阻應(yīng)最小,由圖5可知,當(dāng)R被短路時,電路中的電阻最小,電路中只有R0工作,則S應(yīng)合到2位置,高溫?fù)鯐r的功率已知,電壓為額定電壓,R0由R=U2/P等求得,當(dāng)電飯煲在正常燜飯、保溫時,電飯煲的熱功率最小,電路中的電阻最大,則R0和R串聯(lián),可求出此時的電流,再由Q=I2Rt求出R0產(chǎn)生的熱量,
答:(1)與觸點2連接。
(2)P=U2/R0,R0=U2/P=(220V)2/1100W=44Ω.
(3)P=IU,I=P/U=22W/22V=O.1A,Q0=I2R0t=(0.1A)2×44Ω×600s=264J.
本題是歐姆定律和焦耳定律應(yīng)用的綜合題,同學(xué)們要能綜合考慮影響電路發(fā)熱的因素,也就是理解焦耳定律定義公式(Q=I2Rt)和各種變形公式(Q=U2/R(t)、Q=UIt)的應(yīng)用,其中也涉及到歐姆定律的靈活應(yīng)用。
三、鞏固練習(xí)
1.如圖6所示電路中,R1=10Ω.當(dāng)開關(guān)S閉合時,電流表示數(shù)為0.2A,電壓表示數(shù)為4V.求:(1)電源電壓;(2)R2的阻值。
2.如圖7所示電路中,電源電壓恒定,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器,閉合開關(guān)S后,滑動變阻器滑片P自b向a移動的過程中(
)。
A.電流表A的示數(shù)變大,電壓表V2的示數(shù)與電流表A的示數(shù)之比變小
B.電流表A的示數(shù)變大,電壓表V2的示數(shù)與電流表A的示數(shù)之比變大
c.電壓表V1的示數(shù)不變,電路消耗的總功率變大
D.電壓表V2的示數(shù)變小,電路消耗的總功率變小
3.一只電爐的電阻為48.4Ω,接在電壓為220V的電路中工作,它的功率是w,電爐絲工作時熱得發(fā)紅,而連接電爐絲的導(dǎo)線卻不怎么發(fā)熱,其原因是
4.在一次科技小組的活動中,同學(xué)們按照如圖8所示的電路在AB之間接入一根細(xì)銅絲,閉合開關(guān)S后,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表的讀數(shù)保持3A不變,過了一會兒,細(xì)銅絲熔斷,在AB之間換接一根同長度的較粗的銅絲,再調(diào)節(jié)滑動變阻器到某一固定值,經(jīng)較長時間粗銅絲沒有熔斷,在此過程中,電流表的讀數(shù)保持3A不變小明同學(xué)針對所觀察到的現(xiàn)象提出了一個問題:造成細(xì)銅絲熔斷而粗銅絲沒有熔斷的原因是什么?(設(shè)電源電壓保持不變)
(1)你認(rèn)為造成細(xì)銅絲熔斷而粗銅絲沒有熔斷的原因是什么?(請簡述理由)
(2)若粗銅絲電阻為0.01Ω,求:在5s內(nèi)粗銅絲共產(chǎn)生的熱量。
(3)如果你家準(zhǔn)備安裝一臺“220V 1500W”的電熱水器,你應(yīng)用選用(較粗/較細(xì))的銅導(dǎo)線用作連接線比較安全。
5.如圖9所示電路,電源兩端電壓保持不變,當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開,滑動變阻器的滑片P移到B端時,燈L的電功率為PL,電流表的示數(shù)為I1;當(dāng)開關(guān)S1斷開、S2閉合時,燈L的電功率為R1',電流表的示數(shù)為,I2,已知PL:P'L=9:25.
(1)求電流表的示數(shù)I1與I2的比值;
(2)當(dāng)開關(guān)S1、S2又都斷開,滑動變阻器的滑片P在c點時,變阻器接入電路的電阻為Rc電壓表V1的示數(shù)為u1,電壓表V2的示數(shù)為U2,已知U1:U2=3:2,Rc的電功率為10W,這時燈L正常發(fā)光,通過閉合或斷開開關(guān)及移動滑動變阻器的滑片P,會形成不同的電路,在這些不同的電路中,電路消耗的最大功率與電路消耗的最小功率之比為3:1.求燈L的額定功率。
6.小明在研究性學(xué)習(xí)活動中,查閱到一種熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律如下表,并將該型號的熱敏電阻應(yīng)用于如圖10所示由“控制電路”和“工作電路”組成的恒溫箱電路中。
“控制電路”由熱敏電阻R1、電磁鐵(線圈阻值R0=50Ω)、電源U1、開關(guān)等組成,當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時,繼電器的銜鐵被吸合,右邊工作電路則斷開;
“工作電路”由工作電源U2(U2=10V)、發(fā)熱電阻R2(R2=50Ω)、導(dǎo)線等組成,問:
(1)工作電路工作時的電流為多大?電阻R2的發(fā)熱功率為多大?
(2)若發(fā)熱電阻R2需提供1.2×104J的熱量,則工作電路要工作多長時間(不計熱量的損失)?
第1節(jié) 歐姆定律公式應(yīng)用的對應(yīng)性和同時性
[重點考點]
歐姆定律是電學(xué)中重要的基本規(guī)律,是全章的核心,反映了電流、電壓和電阻三者的數(shù)量關(guān)系.掌握這一規(guī)律的應(yīng)用一定要注意I、U、R的同一性和同時性,即必須將同一個導(dǎo)體或同一段電路的電流、電壓、電阻代入公式進(jìn)行計算,在解題中,習(xí)慣上同一個導(dǎo)體的各個物理量符號的角標(biāo)用同一數(shù)字表示.另外,在同一部分電路中,由于開關(guān)的閉合或斷開以及滑動變阻器滑片的移動,都將引起電路的變化,從而導(dǎo)致電路中的電流、電壓、電阻的變化,因而公式中的三個量必須是同一時刻(同一狀態(tài))的值.
[中考常見題型]
例1 (2007年濟(jì)寧)在圖1所示的電路中,電源電壓保持不變,當(dāng)開關(guān)S閉合后,電流表的示數(shù)變化了0.1 A,電阻R=___Ω.
思路分析:當(dāng)開關(guān)斷開時,電路中只有電燈L,電流表測的是通過電燈的電流;當(dāng)開關(guān)閉合后,電燈和電阻并聯(lián),電流表測的是二者的總電流,所以電流表的示數(shù)變大.另外,不管開關(guān)是斷開還是閉合,流過電燈的電流不變,所以電流表示數(shù)變大的0.1 A即為流過電阻R的電流值.電阻R兩端的電壓和電源電壓6 V相等,由歐姆定律可以算出電阻R的阻值為60 Ω.
點評:本題的難點是找出通過電阻R的電流值.由于歐姆定律在電學(xué)中的重要地位,近幾年中招題的填空題中,都會出現(xiàn)關(guān)于歐姆定律公式的一個純粹的理論計算題,雖占分?jǐn)?shù)不多,但由于它是學(xué)習(xí)電功和電功率的重要基礎(chǔ),所以還需要特別關(guān)注.
第2節(jié) 比值問題
[重點考點]
在串聯(lián)電路中,電壓的分配和電阻成正比,且串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路電壓之和;在并聯(lián)電路中,電流的分配和電阻成反比,且總電流等于各支路電流之和.
[中考常見題型]
例2 如圖2所示電路中,當(dāng)開關(guān)S閉合,甲、乙兩表是電壓表時,示數(shù)之比U甲∶U乙=3∶2;當(dāng)開關(guān)S斷開,甲、乙兩表是電流表時,兩表的示數(shù)之比I甲∶I乙為().
A. 2∶1 B. 3∶1 C. 2∶3 D. 1∶3
思路分析:當(dāng)開關(guān)閉合,兩表都是電壓表時,兩電阻串聯(lián),甲表測兩電阻的總電壓,乙表測的是電阻R2兩端的電壓,它們的示數(shù)比是3∶2,可以認(rèn)為總電壓為3份,電阻R2占2份,那么,R1兩端的電壓占1份,它們的電壓比U1∶U2=1∶2,故電阻比R1∶R2=1∶2.
當(dāng)開關(guān)斷開,兩表都是電流表時,兩電阻并聯(lián),甲表測的是通過電阻R2支路的電流,乙表測的是并聯(lián)后的總電流.由于兩電阻并聯(lián)且R1∶R2=1∶2,則它們的電流比是2∶1,也就是乙表總電流占3份,甲表電流應(yīng)占1份,故甲、乙兩表的電流比I甲∶I乙=1∶3.選D.
點評:本題的難點是由于開關(guān)的閉合和斷開以及電表種類的變化,引起電路中電流的變化,但不管電路如何變化,不變的是R1、R2的阻值和電源電壓.所以,盡量找出電阻的關(guān)系是解決本題的突破口.還要注意,我們實驗室用的雙量程電表(不管是電流表還是電壓表),大量程的示數(shù)總是小量程示數(shù)的5倍,這個知識點也會出現(xiàn)在中招題中.
第3節(jié) 電表示數(shù)變化
[重點考點]
由于開關(guān)的開閉和滑動變阻器滑片的移動,使電路結(jié)構(gòu)或電路中的總電阻發(fā)生變化,從而引起電路中總電流及各電流和電壓的分配情況發(fā)生變化,導(dǎo)致電表的示數(shù)發(fā)生變化.這類題目涉及的知識點很多,如歐姆定律,串、并聯(lián)電路中電流、電壓、電阻的特點,電表的使用方法,電路結(jié)構(gòu)的判斷等,幾乎各地的中招卷都有這類題.解決此類問題時,首先要判斷出電路的結(jié)構(gòu),也就是電路的連接方式是串聯(lián)還是并聯(lián)(特別注意:在識別電路時,電壓表可看做斷路,電流表可看做導(dǎo)線),然后明確電流表或電壓表的位置等.
[中考常見題型]
例3 (2007年上海)在圖3所示的電路中,電源電壓保持不變.閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器的滑片P向右移動時,電流表A的示數(shù)將___(填“變小”、“不變”或“變大”),電壓表V與V2示數(shù)的差值跟電壓表V1示數(shù)的比值___(填“小于”、“等于”或“大于”)1.
思路分析:電路中兩電阻串聯(lián),電流表測干路中的電流,電壓表V1測定值電阻R1兩端的電壓,V2測滑動變阻器兩端的電壓,V測兩電阻串聯(lián)后的總電壓.當(dāng)滑片向右移動時,滑動變阻器連入電路的電阻值變大,電流表的示數(shù)變?。挥忠驗樵诖?lián)電路中,電壓的分配和電阻成正比,當(dāng)滑動變阻器的電阻變大時,它兩端的電壓就變大,即V2示數(shù)變大.電壓表V1和V2示數(shù)的和等于電源電壓不變,所以電壓表V與V2示數(shù)的差值就是V1的示數(shù),比值永遠(yuǎn)等于1.
第4節(jié) 電表的示數(shù)變化范圍
[重點考點]
為了保護(hù)用電器,電路中往往要串聯(lián)一個滑動變阻器,電表有一定的測量范圍,用電器也有自己的額定電壓和額定電流,那么,滑動變阻器連入電路中的電阻多大才安全呢?近幾年中招題也涉及這方面的考查.
[中考常見題型]
例4 如圖4所示的電路,電源電壓恒為9 V,小燈泡L上標(biāo)有“8 V3.2 W”字樣,滑動變阻器的最大阻值為40 Ω,電壓表量程為0~3 V,電流表量程為0~0.6 A.為了保護(hù)電路,滑動變阻器連入電路的阻值變化范圍應(yīng)是多少?
思路分析:題中有三個隱含條件:滑動變阻器兩端的電壓不能超過3 V;電路中的電流不能超過0.6 A;小燈泡兩端的電壓不能超過8 V.如果只注意保護(hù)電表而忽視小燈泡,就會得出錯誤的結(jié)論.
參考答案:燈泡正常發(fā)光時的電流IL===0.4 A<0.6 A.
所以電路中的最大電流應(yīng)為0.4 A.
燈泡的電阻RL== Ω=20 Ω.
此時電路中的最小總電阻R總===22.5 Ω.
所以滑動變阻器連入電路中的最小電阻為:
R最小=R總-RL=22.5 Ω-20 Ω=2.5 Ω.
為保護(hù)電壓表,應(yīng)有UR≤3 V,當(dāng)UR=3 V時,UL=6 V.由分壓原理得
滑動變阻器連入電路的最大值R最大=•RL=×20 Ω=10 Ω.
所以滑動變阻器的阻值變化范圍為2.5 Ω~10 Ω.
點評:此題很容易只注意保護(hù)電流表而忽視燈泡正常工作的條件,誤認(rèn)為電路中的最大電流為0.6 A,由此得出滑動變阻器連入電路中的電阻為0~10 Ω的錯誤答案.不少物理問題的部分條件并未明確給出,而是隱隱約約,含而不露,但他們常常又是解題的要點,因此對這類題目要注意審題,挖掘隱含條件,從題目中所敘述的物理現(xiàn)象或給出的物理情境及元件設(shè)備的參數(shù)、指標(biāo)中,挖掘出解答問題所需要的隱含在其中的條件,從而找出解決問題的突破口.
第5節(jié) 電路故障問題
[重點考點]
電路故障問題跟電表的示數(shù)變化題一樣,也是中招必考的知識點,多數(shù)出現(xiàn)在實驗題中.常見的故障有兩類:斷路和短路.當(dāng)電路中出現(xiàn)斷路或短路故障時,常用電壓表檢測,檢測方法是:選擇合適的量程,用電壓表與被測電路逐段并聯(lián).當(dāng)電壓表有示數(shù)時,表明電壓表和電源連通;當(dāng)電壓表沒有示數(shù)時,表明電壓表和電源沒有連通,或者與電壓表并聯(lián)的那段電路有短路現(xiàn)象.
[中考常見題型]
例5 (2007年蘭州)如圖5所示電路中,L1、L2是兩盞完全相同的燈泡.閉合開關(guān)S后,L1、L2均正常發(fā)光,過了一會兒兩燈突然同時熄滅,檢查時發(fā)現(xiàn):若用一根導(dǎo)線先后連接開關(guān)S的兩端和電阻R的兩端,電路均無變化,兩燈仍然不亮;若用電壓表測L2兩端b、c兩點間的電壓,電壓表的示數(shù)明顯高于L2的額定電壓.據(jù)此可以判斷().
A. L1的燈絲斷了B. L2的燈絲斷了
C. 開關(guān)S接觸不良D. 電阻R損壞了
思路分析:用導(dǎo)線先后連接在開關(guān)S的兩端和電阻R的兩端,電路均無變化,兩燈仍然不亮,說明開關(guān)和電阻R兩端點間沒有斷路.當(dāng)用電壓表并聯(lián)在b、c兩點時,電壓表有示數(shù),表明電壓表和電源構(gòu)成了通路,也說明了電燈L2沒有被短路.所以,只有b L2 c段斷開了.選B.
點評:用電壓表檢測故障時,最終電路常會變成圖6中的幾種情況,請注意區(qū)分:假定電源電壓為3 V,甲圖中電壓表的示數(shù)等于電源電壓3 V;乙圖中電燈不亮,在這里電燈僅起到一個“導(dǎo)線”的作用,電壓表的示數(shù)接近(可認(rèn)為是)電源電壓3 V;丙圖中電源被短路了,電壓表的示數(shù)為零,但當(dāng)電壓表和電源沒有接通時,它的示數(shù)也為零.
第6節(jié) 電學(xué)實驗
[重點考點]
探究電流與電壓、電阻的關(guān)系,電阻的測量和測量小燈泡的額定功率,這三個實驗之一可以說是年年必考的知識點,包括實驗原理、電路圖的連接、表格設(shè)計、滑動變阻器的作用和電表示數(shù)的讀取等,但對具體的實驗步驟考查不多.近幾年在實驗題中又融入電表的示數(shù)變化和電路故障問題的考查.這類考題屬于常規(guī)型題,很少有新穎的問題出現(xiàn).所以,同學(xué)們只要注重基礎(chǔ)知識點,就可以應(yīng)付自如了.
[中考常見題型]
例6 (2007年梅州)在探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系時,同學(xué)們設(shè)計了如圖7所示的電路圖,其中R為定值電阻,R′為滑動變阻器.實驗后,數(shù)據(jù)記錄在表1和表2中.
(1) 根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù),可得出如下結(jié)論:
由表1可得:___.
由表2可得:___.
(2) 在研究電流與電阻的關(guān)系時,先用5 Ω的定值電阻進(jìn)行實驗,使電壓表的示數(shù)為3 V,再換用10 Ω的定值電阻時,某同學(xué)沒有改變滑動變阻器滑片的位置,合上開關(guān)后,電壓表的示數(shù)將___(填“大于”、“小于”或“等于”)3 V,此時應(yīng)向___(填“右”或“左”)調(diào)節(jié)滑片,使電壓表的示數(shù)仍為3 V.
思路分析:根據(jù)表1可以看出,電阻一定時,電壓增加幾倍,電流也增加幾倍,即二者成正比.根據(jù)表2可以看出,電壓一定時,電阻是原來的幾倍,電流就是原來的幾分之一,即二者成反比.當(dāng)電路中的電阻R由5 Ω換成10 Ω時,根據(jù)串聯(lián)電路分壓的原理,10 Ω電阻兩端的電壓要大于原來的3 V,為了使它變小,應(yīng)讓滑動變阻器的電阻變大,以便分去更多的電壓.
參考答案:(1) 電阻一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比 電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比 (2) 大于
右
點評:此題有兩個易錯點,一是得出結(jié)論時,忘記條件;二是寫電流與電壓、電阻的關(guān)系時,容易顛倒,即一定要說電流與電壓成正比,不能說電壓與電流成正比,更不能說電阻與電流成反比.
例7 (2007年揚州)小紅和小明在做“用電流表和電壓表測電阻”的實驗.
(1) 請你幫助他們在實物連接圖(圖8甲)中,用筆畫線代替導(dǎo)線將所缺的導(dǎo)線補上.
(2) 小紅完成電路連接后就準(zhǔn)備閉合開關(guān),同伴小明提醒還有一處不妥當(dāng).你知道小明提醒的是什么嗎?答:___.
(3) 在某次測量中電流表的示數(shù)如圖8乙所示,則I=___A.
(4) 在實驗過程中,小紅突然發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù),而電壓表有示數(shù),且接近于電源電壓,則故障可能是:___.
思路分析:在使用有滑動變阻器的電路時,為了保護(hù)電路,都有“閉合開關(guān)前,把滑動變阻器的阻值調(diào)到最大”這一項.仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn),此電路中滑動變阻器目前接入的電阻最小,所以不妥.
參考答案:(1) 圖略. (2) 把滑動變阻器的滑片移到最左端(阻值最大的位置) (3) 0.5 (4) 電阻R斷路
第7節(jié) 歐姆定律與實際問題的綜合
[重點考點]
中考計算題中純粹的理論計算越來越少,與實際相結(jié)合的應(yīng)用型題目所占比重越來越大,這類題目的特點是題干較長,但一般涉及的物理知識和物理過程較簡單.歐姆定律與實際相聯(lián)系的題目不多,多數(shù)是電功率與實際問題聯(lián)系的問題.
[中考常見題型]
例8 (2007年梅州)圖9是某研究性學(xué)習(xí)小組自制的電子秤原理圖,它利用電壓表的示數(shù)來指示物體的質(zhì)量.托盤、彈簧上端和滑動變阻器的滑片固定在一起,托盤和彈簧的質(zhì)量不計,OA間有可收縮的導(dǎo)線,當(dāng)盤中沒有放物體時,電壓表的示數(shù)為零.已知電阻R0=5 Ω,滑動變阻器最大阻值為15 Ω,電源電壓U=3 V,電壓表的量程為0~3 V.現(xiàn)將1 kg的物體放在托盤中,滑片剛好指在距R上端處(不計摩擦,彈簧始終在彈性限度內(nèi)),請計算回答:
(1) 將1 kg的物體放在托盤中時,電壓表的示數(shù)為多少?
(2) 該電子秤能測量的最大質(zhì)量是多少?此質(zhì)量數(shù)應(yīng)標(biāo)在電壓表多少伏的位置上?
思路分析:電路是電阻R0與滑動變阻器的串聯(lián),電壓表測滑動變阻器兩端的電壓.
參考答案:(1) 當(dāng)滑片位于距R上端處時,R總=R0+=5 Ω+=10 Ω,此時電路中的電流I===0.3 A,則電壓表的示數(shù)UR=IR=0.3 A×5 Ω=1.5 V.
一、中學(xué)物理課堂教學(xué)新型設(shè)計分析
(一)設(shè)計物理教學(xué)方法的思路
1.結(jié)合哲學(xué)方法
結(jié)合哲學(xué)方法分為:質(zhì)變和量變法、否定和肯定法、內(nèi)容和形式法、本質(zhì)和現(xiàn)象法、相對和絕對法、原因和結(jié)果法、空間和時間法、統(tǒng)一和對立等法.
2.結(jié)合數(shù)學(xué)方法
結(jié)合數(shù)學(xué)方法:圖像法、函數(shù)法、幾何法、極限法等.
3.突出物理方法
物理有自身獨特的學(xué)習(xí)方法:觀察法、實驗法、守恒定律法、對稱法、化方法等.
4.思維方法
思維方法:判斷和推理法、綜合和分析法、分類和比較法、概括法、演繹和歸納法、具體和抽象法、類比法等.
(二)設(shè)計在物理課堂教學(xué)的作用
1.是科學(xué)教授物理的需要
通過物理科學(xué)的方法,讓學(xué)生更好理解物理知識.例如:某教師在講解電容和電場強度設(shè)計教案時,應(yīng)考慮電容和電場強度的定義,而它們是根據(jù)比值進(jìn)行定義的,通過比值可以將抽象的概念具體化、數(shù)字化,再聯(lián)合實驗,促進(jìn)學(xué)生更好地理解物理知識.
2.促進(jìn)中學(xué)生建立科學(xué)觀念
物理是科學(xué)學(xué)科,包含大量的科學(xué)觀念和概念,促進(jìn)學(xué)生建立正確的科學(xué)觀念,懂得從現(xiàn)象到本質(zhì)、從偶然到必然、從未知到已知.
例如:某物理老師講解《慣性定律》設(shè)計問題“靜止的小車啟動時,為什么小車上的木板向后倒?”“小車停止運動時,為什么小車上的木板會向前倒?”引導(dǎo)學(xué)生對實驗現(xiàn)象進(jìn)行全面思考,科學(xué)利用定律解決物理問題,促進(jìn)學(xué)生建立科學(xué)觀念.
二、學(xué)生的個體差異
為了了解學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)情況,筆者對某所學(xué)校學(xué)生的力學(xué)和電學(xué)進(jìn)行了調(diào)查.發(fā)放調(diào)查問卷143張,共收回137張,回收率是95.80%.數(shù)據(jù)顯示,力學(xué)中關(guān)于自行車下坡行駛時不可以用前閘剎車,77.20%的學(xué)生很清楚;15.20%的學(xué)生知道一些;6.70%的學(xué)生不太清楚;2.20%的學(xué)生完全沒聽過.電學(xué)中關(guān)于燈泡燈絲在開燈瞬間最容易被燒斷,66.30%的學(xué)生很清楚;22.80%的學(xué)生知道一些;9.80%的學(xué)生不太清楚;1.10%的學(xué)生完全沒聽過.
生活中物理學(xué)處處可見,但是調(diào)查顯示有些學(xué)生對生活中的物理現(xiàn)象缺乏了解,個體之間存在差異.因此教師應(yīng)將生活實際、學(xué)生的個體差異等因素和物理教學(xué)聯(lián)合起來,提高分析解決物理問題的能力.
三、新的教學(xué)方法
(一)注重物理生活化
結(jié)合生活實際教學(xué),以此吸引學(xué)生思考問題,讓學(xué)生感受到物理是兼?zhèn)鋵嵱眯浴⑷の缎缘目茖W(xué)學(xué)科.
例如:某教師講解《重力勢能》這節(jié)課結(jié)合生活實際提出“質(zhì)量不同的物體從同一高度下落,可以觀察到什么現(xiàn)象?”“質(zhì)量相同的物體從不同高度下落,又可以觀察到什么現(xiàn)象?”讓學(xué)生清楚觀察到質(zhì)量、高度與重力勢能之間的關(guān)系.
(二)物理教學(xué)方式要靈活
教學(xué)過程中,教師要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況靈活教學(xué).例如:某教師講解《歐姆定律》,首先分析歐姆定律的概念和應(yīng)用條件,如果學(xué)生接受情況較好,那么教師可以繼續(xù)根據(jù)歐姆定律解決實際問題;如果學(xué)生接受情況不好,教師可以做些實驗便于學(xué)生理解,還可以繪制伏安特性曲線.靈活教學(xué),幫助學(xué)生深刻理解物理定義.
(三)既要針對學(xué)生者整體又要尊重個體差異教學(xué)
物理課堂是輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的教育手段,教師要根據(jù)學(xué)生整體學(xué)習(xí)情況進(jìn)行教學(xué),綜合考慮學(xué)生知識基礎(chǔ)、接受知識能力、學(xué)習(xí)能力;也要尊重個體差異,降低一些學(xué)習(xí)要求,爭取讓所有學(xué)生都能在課堂上有所收獲.