欧姆定律的知识点模板(10篇)

时间:2023-07-19 16:56:03

导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇欧姆定律的知识点,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

欧姆定律的知识点

篇1

一、在欧姆定律教学过程当中,学生经常会遇到的问题

物理学科作为一门科学类学科,其教学内容通常比较枯燥,部分学生表示学习比较费劲,如何能让学生彻底明白和消化欧姆定律,是教师需要考虑的问题。教师可制订相关学习计划,针对不同层次的学生制订适合的学习计划。教学中的重点:电流、电压、电阻等相关知识点,一定要重点讲解以便学生掌握,将理论知识与动手实践结合起来,让学生在实践中加强对实验中的仪器和知识点的把握。

二、让学生明白欧姆定律的主要内容即电流、电压、电阻三者之间的关系

欧姆定律作为初中物理电学的基础,在初中教学之中只涉及部分电路,只有充分掌握了欧姆定律才能进一步学习电学部分的相关理论分析和计算。欧姆定律即阐述电流、电压、电阻三者之间相互关联的关系,教师在实验当中引导学生自己推算出电压、电阻、电流三者之间的关系,从而引出欧姆定律,让学生的记忆更加清楚。演示实验完成后要让学生自己动手,加深理解。

掌握基础定律知识后,教师则应当引导学生分析三者之间变化的问题,即电流是随着电阻与电压的变化而改变。在欧姆定律例题分析中比较常见的问题是多个变量的问题分析,教师要引导学生分析,运用一不变二变的方法来进行问题分析。由于初中学生的理解水平有限,且电压、电流、电阻的概念比较抽象,教师可借助多媒体教学工具,利用相关教学短片帮助学生理解。将电阻比喻成“阻碍电流通行的路障,电阻越大路越不好走,电阻越小通过速度则快”,并且引导学生明白电阻是导体自身的特有属性,电阻的大小是受到温度、导体的材料、长度等各方面因素影响的,与其两端的电压跟电流的大小无关,电阻不会随着电流或者电压的大小改变而改变,只是运用电压和通过的电流比例数值表达起来比较方便。

很多学生在学习欧姆定律之后,错误地以为电阻是受电流与电压影响的。相关教师一定要及时纠正学生的错误理解,教师在做演示实验时,需要让学生明白研究方法。运用控制变量法来研究,如电阻不变,研究电流与电压之间的数量关系;电压不变,来分析电阻与电流之间的量变关系,并且要直接将实验方法演示给学生看,从而加深学生的理解。

三、让学生一带一,提高学生掌握程度

不同的学生对欧姆定律的掌握程度不尽相同,教师可将成绩优秀的学生与成绩较差的学生进行分组,形成学习氛围较好的学习小组。采取团体合作的方式来帮助学生学习,有些学生面对老师和面对同学学习效果也不同。学生相互之间的沟通比较方便,理解能力也大体相同,进步速度也相对较快,教师从一旁进行指导。让学生在掌握了基础的相关知识以后,教师再进行分析,让学生充分掌握后再进行巩固提高,能提高举一反三采取多方面思维的能力。学生之间相互讨论,也能形成良性的竞争式学习,另外树立学习的榜样,也能从心理上鼓励学生主动学习,帮助学生产生学习兴趣和学习积极性。并且让学生不定期进行交换学习,以促进学生的整体学习水平。这样既能促进学生相互之间学习进步,又能培养学生团结合作的精神。

总之,欧姆定律作为电学的基础,学生必须真正掌握该定律,教师在实际教学过程当中,应该对物理教学内容进行细化和具体化,让不同层次的学生群体都能充分掌握。此外,还要引导学生在思维方面和动手实践方面进行改进,并且从中归纳出一些行之有效的教学方法,从而让学生更好地掌握欧姆定律的基础理论,为以后的学习做好铺垫,提高相关教学任务的质量,在实际教学过程当中,注重培养学生的动手实践能力、案例分析和其他方面解决问题的能力,让学生能够掌握控制变量法。同时要培养学生积极探索事物本质的科学精神,切实提高学生的物理综合素质。

参考文献:

[1]宣小东.对现行教材中欧姆定律教学设计的一些思考[J].物理教学探讨,2005(3).

[2]许忠林.初中物理欧姆定律教学中常见的问题及对策研究[J].成才之路,2015(9).

[3]符东生.关于初中“欧姆定律”教学的思考[J].物理教学,2014(8).

篇2

欧姆定律是电力计算的基础,在初中阶段我们只是简单地对欧姆定律做一些介绍,但是许多同学还是对于基本概念问题感到疑惑,如果学生在欧姆定律的基本概念上犯了错误的话,将会对于今后的学习生活带来更大的错误.欧姆定律的内容是,在同一段电路中,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,与电阻成反比.随着社会快速的发展,欧姆定律逐渐被人们看重,世人也逐渐明白欧姆定律的重要性.在初中物理中,老师主要建立学生对于欧姆定律的根本认知,让学生了解定律中的内涵,在变换知识重点时也可以迎刃而解.欧姆定律只适用于最简单的纯电阻电路,但是这在初中范围内已经十分实用了,不考虑在工作时的损耗,电能直接转化为内能.在解决欧姆定律的问题时要使用标准的国际单位制,单位使用伏(V)、安(A)、欧(Ω).例如在题目中对于欧姆定律的公式进行进一步的理解,在电流流过时改变长短、改变横截面积、改变导线的材质等方法,这些因素是否会改变导线的电流变成了学生和老师进行探讨的课题.根据公式,改变横截面积与改变导线的材质会使电流的大小改变.电阻的概念问题是学生学习的重点与难点,很多同学不知道电阻其实是导体本身的属性,取决于导体本身的材质与属性,电阻值只是为了计算时方便使用的一种计量单位与外加的电压与电流并没有什么关联,所以要改正学生所想的电阻随着电压改变的错误观点,要及时在学生的脑中建立正确的物理概念.

2.基本概念的应用问题

欧姆定律中的基础元件其实很简单就是导线中的电阻,欧姆定律中主要讨论的就是电压、电流与电阻三者之间的关系,要理解他们之间的关系,让学生理解电流随着电压与电阻的变化而变化,对于多个变量的问题要尽量将变量统一成为一个,这样方便学生对于事物的处理能力,在初中学习生活中要使学生尽量掌握这种方法帮助解决其他的物理问题,当学生掌握这些知识时,可以进一步地学习电学知识和简单的电力计算,这也是初中物理的重点知识.在基本元件使用时,学生要注意电阻在电路中是串联还是并联,在使用情况不同的场景下,电阻所起到的作用是一样的,但是电流与电压的关系却恰恰相反.在并联的情况下,每条支路的电流总和为从电源出来的电流,这条定律在现在大学的知识中依旧使用,只是变得更加高级———在一个节点流入和流出的电流之和为零;并联电路的电压都是相同的.在串联的情况下,回路中的电阻的电流都是相同的,电压根据电阻进行分压.在使用基础式子时,学生要理清串联与并联之间的关系,通过变量之间的关系才可以记住繁琐的知识点.在题目中我们经常看到通过改变支路的个数或者电阻的个数来讨论电流与电压的大小,经过这样的问题,我们要时刻保持警惕,清楚准确地了解并联与串联的关系导致电流电压的不同.

3.基本元件的使用问题

在初中物理知识中,主要使用的基本元件是电流表、电压表和变阻器,这些元件是最基本的,不仅仅要在题目中能分辨出它们,还要在现实生活中可以自在地使用这些元器件.这些内容是学生无法立即掌握的知识,要经过长时间的演示才可以让学生明白这些仪器的使用与操作.这项工作要直接将学习的内容建立在学生的头脑中,不要让学生对于这项实验有误解,不带有一丝疑问地学习下去,认真地做好演示.在研究方法上我们将选择在上述中说过的控制变量法,对于所拥有的三个变量进行限制:如固定电阻不改变,研究电流与电压的关系;固定电压不变,研究电流与电阻的关系,在这样的情况下我们才可以看清变量之间的实验关系.要直接在电源的正极开始,按照正极入、负极出的原则进行接线,要将线路连接起来形成一个闭合回路,电压表要并联在电阻上,这样不会使线路断路,不要忘掉电源和滑动变阻器在线路中的重要作用,可以根据真实的题目来进行连线.这时候电流表所显示出来的数为所接线路上的电流值,电压表所显现出来的数字为所并线路上的电压数值.

4.欧姆定律的变量问题

在初中物理的欧姆定律的讲解中,变化量的问题往往是难住学生与老师的一类的题型,难住学生使学生无法在知识中找到有效解决这类问题的方法,难住教师是因为教师因为这类题目过于繁琐,无法将这类知识有效地、系统地将学生教会,所以找出有效的方法教给学生是解决变量问题得分少的方法.本着从易到难的原则,先从一个电阻的问题讲起,再扩展到两个电阻、三个电阻的情况,在此基础上逐渐拓宽学生的思路,逐渐掌握所学知识,让学生找到学习的目标以及方法.当定值电阻接在电源两端后,电压由U1变为U2,电路中的电流由I1增大到I2,这个定值电阻是多少呢?很简单利用欧姆定律的概念就可以解出ΔU=ΔI•R,通过这个公式可以得到电阻的值.当难度增加时,由一个电阻变为两个电阻,定值电阻与滑动变阻器串联在电压恒定的电源两端,电压表V1的变化量为ΔU1,电压表V2的变化量为ΔU2,电流表的示数为ΔI,在这样的问题上将变化电阻上的电压与电流之比转化为定值电阻上电压与电流之间的关系就可以了,将变化的问题转化为固定的关系之间的数值,明显地简化了许多变量问题的计算.当变量变为三个电阻时,难度进一步的增大,大部分学生认为这是一项不可能完成的任务,大部分学生放弃了这类题,在遇到这类问题时我们要将三个电阻尽量化为两个电阻的问题,在这个问题上学生可以恢复自信心,跨过思维障碍.通过电压表与电流表的位置,将电阻进行合并,这样不管有多少电阻都可以化简为两个电阻,这样学生会感觉题目简单多了.

5.实验中遇到的问题

篇3

学生在初中的学习当中已经了解了一些串并联电路的知识,对于一些简单的电路图学生可以清楚地了解其中的串并联关系,但是一些学生只是简单地知晓在串联电路当中的电流是相等的等知识,而对实验操作当中的高低电势等知识却没有清楚的认识,同时也很少知道仪器的负极和正极该如何进行接。为了解决这些问题,因此在进行物理教学的时候,常常会需要对一些物理规律进行解析。比如可以强调在遇到有多条支路的电路时,可以选择一条比较容易的支路进行连接,其他支路可以逐渐连接到电路当中;在进行仪器联连接的时候,可以根据正极接高势,负极接低势的规律进行操作;在有电流流经的时候,电路所含有的电势会有不同程度的降低。这些内容具有一定的复杂性,老师需要进行重点强调,使学生进行分别记忆,不仅可以有效解放学生的固定思维,也可以有效提高学生的物理解题能力。

二、闭合电路欧姆定律

一些学生无法灵活运用闭合电路欧姆定律,这是由于学生只是记忆公司,而没有了解公式当中所蕴含的规律,因此在实际教学过程中,需要使学生掌握物理公式出现的原因,才能有效应用公式进行解决实际问题。尤其是在学习闭合电路欧姆定律的时候,需要对电源电动势进行准确理解。电动势是电源的特性之一,具有较强稳定性;在进行测量电动势大小的时候可以通过测量未接电源之前的电压,其数值是相同的;在测量电阻的时候,如果电路处于串联的状态,则总电阻则与多个电阻保持一致。如果电路处于并联的状态,则总电阻为各个电阻相加的数值。另外根据欧姆定律I=E/(R+r)可以了解到电阻、电压、电流变化的影响,并且从中可以了解到许多规律。比如在总电阻变大的时候,电路当中的电流减少,并且电压增加;在串联电路当中,电阻的变化和电流、电压是相反的;在并联电路当中,电阻的变化和电流、电压的变化是相同的。通过这些规律的学习,可以有效帮助学生进行灵活应用欧姆定律解决所遇到的物理问题。

三、电荷在磁场中的运动

篇4

德国学者沃尔夫冈•克莱默将游戏定义为一种由道具和规则构建的,游戏者主动参与并且在整个过程中包含竞争,充满变化的娱乐活动[1]。将游戏运用到教育中,主要是借助游戏的娱乐性和趣味性,使学习者可以在轻松的氛围中获得知识[2]。在游戏设计开发环节加入各种先进的电子、媒体技术,可以使游戏在表现形式上更加多样化,用户体验更加真实。使用多种媒体技术对游戏进行开发设计,可以让学习变得轻松愉快,可以实现“寓教于乐”的教育目标[3]。如学生学习欧姆定律这一内容时,传统的教学方法中,大多数教师都是照本宣科地进行理论讲解,容易使教学变得枯燥乏味。而使用多媒体技术可以把枯燥乏味的知识融入到游戏中,让学生在放松的情况下掌握相关的知识,因此研究教育游戏具有重要意义。

一、国内外教育游戏的研究现状

(一)国外研究现

状国外学者对教育游戏的研究开始于20世纪80年代初,初代教育游戏是将教学和电视游戏相结合,学习者在电视上进行游戏的同时掌握知识技能。随着计算机的普及和多媒体技术的发展,教育游戏的载体也逐步从电视发展为计算机,教育游戏软件的种类也更加丰富多样。国外教育游戏在理论方面也有一套完整的设计开发模式。如KRISTIAN将已有教育理论与游戏设计整合提出了体验式游戏模型,强调在教育游戏设计中加入即时反馈,以及根据学习者的技能水平为其提供相应的挑战的内容[4]。

(二)国内研究现状

我国学者最开始是致力于挖掘游戏的教育价值,之后有学者提出了娱教技术,才正式确定了游戏的教育地位。通过娱教技术,可以使学校教育在时空上得到扩展,将学习者日常生活的一些有趣的体验融入到传统的学校教育中,为学习者提供系统的学习生活情境[5]。目前我国物理游戏大多是以零散的单机游戏为主,需要玩家拥有一定的物理常识和体验才能过关。如在某个光学游戏中,玩家需要灵活运用入射角等于反射角这一光学物理知识,才能完成游戏任务,这些游戏虽然没有系统的对某个知识点进行教学,但深受学习者的喜爱。这也表明教育游戏终将成为未来教学新的突破口,游戏与教育相结合会逐步成为一种发展趋势,因此制作出更多、更好的教育游戏已经是教育的一个潮流[6]。基于以上分析,在《超级电工》游戏的设计制作中,要充分结合课程标准,使用娱教技术的相关理论进行设计开发,在发挥游戏娱乐性的基础上,更要注意对学习效果的检测,不然就会本末倒置[7]。

二、《超级电工》教学游戏开发设想

(一)课程内容

本游戏的教学内容是初中物理中的欧姆定律,所以在设计游戏时,考虑了如何将欧姆定律体现在游戏过程中,使游戏设计既符合欧姆定律的相关原理,又能与日常生活中的一些现象联系起来,使游戏既贴合课程标准,又具有趣味性。

(二)游戏内容

游戏设定为超级电工,任务是帮助主人修好电路点亮电灯。游戏给定电压值和电流值,选择适当的电阻连接,将电压减小到电灯的额定电压。电阻选择完成后拉下电闸,如果电压达到电灯额定值灯亮;如果电压小于额定值灯闪烁;如果电压大于额定值电灯爆炸。游戏过关可获得金币奖励,如果到游戏结束时间还没有选好电阻并拉下电闸主人会生气。

(三)游戏结构设计

游戏的结构初步设计为四个部分:主界面、游戏帮助、游戏关卡小提示。主界面:用一个简单的动画效果吸引学生眼球。介绍游戏规则,让学生了解游戏怎么玩,明白奖励制度。游戏关卡:设置游戏关卡主要目的是让学生通过游戏方式快速学习、记忆电阻和欧姆定律的相关公式,学生完成关卡会得到相应的金币奖励。小提示:用于辅助学生完成游戏任务,在学生忘记相关公式时可以点击小提示查看公式表,但是在点击小提示时会扣除一定的金币,如果金币数量不够则无法开启小提示。具体的游戏界面如图1所示。教育游戏的实质是利用游戏来激发学习者的兴趣,达到特定的教育目标[8]。针对于教育游戏的特性,笔者认为在游戏设计中应该注意两个环节,首先游戏设计必须按照相关课程标准进行设计,不可脱离理论知识;其次需要将教学目标完美融合到游戏场景、任务要素中[9]。

三、应用价值

本研究把初中二年级物理中的欧姆定律作为研究内容进行分析,根据国家课程标准的理论指导和技术手段及开发平台将其设计并制作成教育教学游戏,可体现出以下应用价值。首先,可以增强学习者学习物理的主动性。教学内容以游戏的方式呈现,设置多种难度不同的关卡,学习者可以通过体验游戏的不同关卡,来理解欧姆定律的基本内容,学习串并联情况下电阻总值的计算方法,在一种轻松的游戏氛围下自主学习,并且能通过玩游戏的方式来掌握欧姆定律。通过游戏探究闭合电路中电压和电阻之间的关系,并将所学的知识应用到生活中。其次,可以加强学习者学习效果。众所周知,人们对自己感兴趣的事物学习的主动性更强,学习效果会更明显。而把这些繁杂和抽象的物理电学方程式融入在游戏中,能使学生在体验游戏的过程中充分理解并掌握知识点,有效提高学习者的学习效果。

四、结语

在物理学习中繁多的定律公式学习起来是非常枯燥乏味的,但是如果在游戏中加入了教学内容,根据学生的心理特征设计制作出贴合科学教育目标的教育游戏,不仅能激发学习者的学习兴趣,还能提高学习者的学习效果。另外教育游戏是结合学习者的特点设计的,有一定的奖惩措施,能激发学习者的学习动力及学习的积极性和自主探索能力。

作者:曾思遥 单位:云南师范大学

参考文献:

[1]叶虹.校本教育游戏软件的设计研究[D].上海:上海师范大学,2004.

[2]刘艳,闫慧洁.我国教育游戏研究现状及存在的问题[J].教学研究,2009(12):10-12.

[3]程君青,朱晓菊.教育游戏的国内外研究综述[J].现代教育技术,2007,17(9):72-75.

[4]KRISTIANK.Digitalgame-basedlearning:towardsanexperientialgamingmodel[J].InternetandHigherEducation,2005(8):13-24.

[5]祝智庭,邓鹏,孙莅文.娱教技术:教育技术的新领地[J].中国电化教育,2005(5):11-14.

[6]陶翠婷.基于体验学习的初中物理教育游戏设计研究[J].陕西师范大学学报,2012(54):152-153.

[7]李伟,赵蔚,马杰.基于Flash+XML的中学物理教育游戏的设计和开发[J].中国电化教育,2013(318):86-90.

篇5

二、提高物理课堂效率

过去的物理教学课堂,单纯依靠板书来完成,物理老师进行板书会消耗大量的时间和精力,老师板书的时间可以多讲两到三个知识点。而电教媒体可以改善传统教学模式,可以大范围的展示知识脉络,让很多抽象知识更加的清晰直观,不仅增强课堂的趣味性,并且大大提升了物理课堂的效率,让很多知识的呈现方式更加简单明了。通过使用电教媒体,在教学过程中老师可以和同学达成互动,让更多的学生对高中物理产生浓厚的兴趣。

三、创设物理教学新情境

每当物理课堂进行了新理论的教学后,必然要通过不同的方式对知识加以巩固和实践。而很多物理知识因为较为抽象,单靠单纯的背诵和机械的重复是没有任何效果的,不仅乏味并且效率很低。这个时候,就可以利用多媒体创设不同的物理学习情境,把知识和物理情境结合在一起,能让学生在短时间内巩固自己已学知识,并且可以充分的理解。例如,在高二物理第二章恒定电流中的《欧姆定律》一节中,很多学生认为欧姆定律难以理解,老师在这时就可以利用多媒体创设几个可以应用欧姆定律的例子和情境,这就可以让学生了解到欧姆定律的多种用途,还有欧姆定律的来源和起因。又如,在《电阻定律》这一节中,因为电阻定律适用于很多领域,但是单凭老师的口头讲解,学生无法在脑中形成一个易于理解的总体概念,这个时候,老师可以通过制作有关不同类型电阻的动画,让学生加深对电阻形成的印象,以及对电路闭合等知识的了解,通过这种方法,大大提升了课堂效率,使得学习程度不同的学生都能接受,还在无形中提升了学生的抽象思维能力。

四、进行课程联想,提高物理学习创造力

在老师运用多媒体进行教学时,可以采用很多不同方式来表述整节课的中心课程。多媒体可以展示出丰富多彩的图片和课程有关的动画,以及带有趣味性的小故事等。通过多媒体教学,能够促进学生进行课程联想,能够与之前所学知识紧密结合,在日常生活中也能提高学生的创造力。例如,在高二物理第三章第一节《磁现象和磁场》这一章节中,可以先问学生发现了身边哪些磁现象,然后通过划分小组,讨论身边的磁现象是如何产生的,随后,老师就可以直接引入本节课的主题,通过多媒体来展示日常生活中的各种磁现象,并且以动画的形式来解释磁现象产生的原因,从而对整体的磁现象进行讲解,在多媒体的展示过程中,可以联系之前学过的知识,提问之前学过的知识哪些和磁现象有关,或者能对磁现象造成影响等问题,通过这种方式,来提升学生的思维发散能力,能够由点及面,层层深入,找到适合自己的物理学习方法。久而久之,学生在脑海中形成了固定的发散模式,物理成绩则会突飞猛进。

篇6

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2017)1-0019-3

人教版高中物理选修3-1第二章第七节《闭合电路的欧姆定律》是电学知识的核心内容,其中包含了许多科学思想方法,是学生学习和体会科学思想方法的好素材。作为一节典型的规律探究课,本节内容较抽象,学生在学习时,对电源内电路认识模糊,难以理解电源有内阻;对内外电路的电压与电源电动势的关系及路端电压与负载关系感到疑惑,对其中蕴含的科学方法未能深刻领会。“如何有效突破这些教学难点?”“如何设计好闭合电路欧姆定律的探究过程,有效实施三维目标教学?”一直是广大物理教师研究的重要课题,本文试图通过对本节课的教材、教法的分析,探究形成学生认知困难的主要原因以及在本节课中如何有效实施探究教学,培养学生的核心素养。

1 教材、教法分析

人教版教材是把《闭合电路的欧姆定簟钒才旁诘缭础⒌缍势、欧姆定律、串并联电路、焦耳定律和导体的电阻之后来学习的。很显然,这种安排的意图是在承接“从做功角度认识电动势”的基础上,引导学生从功能关系角度来建立闭合电路的欧姆定律,体现了循序渐进的教学原则。顺应这种构想,教材对本节内容以如下方式呈现:先直接给出闭合电路的概念,然后从功能关系出发, 根据能量守恒,理论推导出闭合电路的欧姆定律和U+U=E,再根据闭合电路的欧姆定律,理论分析路端电压与负载的关系。这种呈现方式的好处是:既充分体现了功和能的概念在物理学中的重要性,又有利于学生从理论角度理解闭合电路的欧姆定律。从教材体系来看这种呈现方式具有一定的合理性和科学性。

笔者曾多次参与“闭合电路的欧姆定律”的观摩教学,领略了执教老师们的各种处理方法,比较有代表性的是以下两种教法:

第一种教法是沿用原教材的思路,采用比较传统的方式,注重理论探究,先从理论上推导得出闭合电路欧姆定律的数学表达式,再应用定律讨论了路端电压随外电路电阻的变化规律,最后引导学生运用规律解题,把立足点放在训练学生的解题能力上。

第二种教法注重突出实验的地位,发挥实验在探究教学中的作用。利用实验创设悬念,引入课题,设计探究实验,让学生在实验中总结归纳出内外电压之间的关系,再利用教材中的图2.7-3实验探究路端电压与负载的关系。

根据课后反馈发现,沿用原教材思路设计的教学,效果并没有达到设计者想象的结果,究其原因,主要有以下几个方面:

1.教材中的闭合电路的欧姆定律是从理论角度得出的,注重于数学推理,比较抽象,缺乏令人信服的探究实验,学生无直接经验感知和相应的认知过程,难以形成深刻的理解。

2.教材对闭合电路,特别是内电路的建构过于直接,无感知过程,学生对教材中为了突出闭合电路而提供的闭合电路中电势高低变化的模型图难以理解,加之学生对部分电路的欧姆定律印象深刻,对电源内部的电路无直观印象,对电源也有内阻心存疑虑,难以突破初中形成的“路端电压不随外电路变化”的思维定势。

3.教材是利用纯电阻电路中的能量守恒关系推导得到IR+Ir=E和U+U=E,这种处理方式,会让学生对U+U=E的普适性产生怀疑:非纯电阻电路还适用吗?

4.作为一节规律探究课,本节课包含了许多科学思想方法,教材过于注重理论推导,忽视了实验探究,淡化了猜想、类比、比较、分析等多种科学思想方法教育,这对培养学生的探究能力和体验研究物理问题的方法是不利的,也不利于提高课堂教学的有效性。

第二种“通过设计多个实验来进行实验探究”的处理方法,调动学生学习的主动性和积极性,学生能获得更直观的认识,有效地突破一些教学难点,但由于本节知识点多,思维量大,设计过多的实验(特别是设计繁杂的分组实验)势必会分散学生的注意力,干扰学生的正常思考,挤压学生思考和实践应用的时间,影响了学生主体作用的发挥,效果同样不尽如人意。

2 教学建议

2.1 尊重学生的认知规律,科学设计探究过程

从物理学史来看,欧姆定律是基于实验而发现的,并非演绎推理的结果,教材通过功能关系分析来建立闭合电路的欧姆定律。这种处理方法带来的负面影响是学生缺乏感性认识,没有参与知识发现过程中的情感体验,难以形成深刻的理解,课堂上学生学习的积极性也不高。规避这种负面影响的方法就是在教学设计时,应当尊重学生的心理特点和认知规律,科学地设计探究过程,让学生在亲身探究中理解定律,体验方法。基于这种指导思想,笔者在教学设计时,先用两节新电池和内阻较大的9 V电池组分别给灯泡供电,产生了与学生日常生活经验相矛盾的现象来设置“悬念”――引入新课。然后,引导学生针对“引入实验”中的现象展开探究,让学生在实验探究中分析、思考、归纳,得出电源内电压和外电压之间的关系。接着再引导学生利用功能关系,从理论角度来推导、探究,让实验得出结论在理论上获得支撑。最后,引а生利用所学规律解决引入实验和实际生活中的问题。这种在引入实验为基础的“实验和理论推导相互结合的探究过程”的设计,既避免了设计过多的实验,又让学生亲身体验了探究的过程,加深了对知识的理解,深刻领会到物理学科的严谨性和流畅性,感受到物理的探究之美和应用之美。同时,又能激发学生的学习热情,使物理课堂教学产生无穷的乐趣,进而实现高效的物理课堂教学。

2.2 合理创设问题情境,引导学生质疑探究

作为一节规律探究课,本节课的重点是如何落实探究教学,让学生在探究中理解闭合电路的欧姆定律,感知科学探究的过程和方法。在探究教学中,问题是探究的起点,没有问题就不可能有探究,正是在问题的驱动下,学生才能积极思考,从而产生探究欲望。这就需要教师在深入挖掘规律形成过程的基础上,精心创设问题情境,以问诱思,引导学生融入到探究学习的情境中去。例如:在构建“闭合电路”概念时,用两节新电池和内阻较大的9 V电池组分别给灯泡供电后,可设置如下问题情境:“为什么灯泡接到电动势为9 V的电池时,亮度反而暗了?难道电池坏了?”“为什么电池与灯泡接通时两端的电压变小?减小的电压哪儿去了?”“电池有内阻?可能吗?”“我们来看看电池(触摸电池),电池变热了,什么原因导致工作的电池会变热?”学生在问题的引领下观察、实验、体验,由此认识到“电源内部也有电阻和电流”“电源内部电流的通路,称为内电路”。这种以问题启发学生思考,以实验引导学生体验来构建闭合电路的方法,既弥补了教材对内电路建构的非直观性,也让学生经历了在质疑中分析、探究的过程,学生对闭合电路的认识潜移默化、水到渠成,远比直接灌输效果好。

在引导学生从能量角度验证实验探究结果时,设置如下问题情境:“刚才我们通过实验探究了闭合电路中的电流规律,这个结论可靠吗?”“如果我们能从理论上找到依据,是不是更可靠?如何从理论上来分析呢?”“从能量角度行吗?”“内、外电路在时间 t 内消耗多少电能? ”“这些能量从何而来?”学生在上述问题的引导下,发现也可以从能量角度来推导得出与实验相同的结果。

在引导学生探究路端电压与负载的关系时,设置以下问题情境:“实验表明,灯泡变暗是由于路端电压变小的缘故,你们能说说路端电压与什么有关吗?”“它们之间具体的关系是什么?”“如何设计实验来研究呢?”“从实验数据中能得出什么结论?”“能从理论上分析为什么会发生这样的变化吗?”“如果外电阻断开,路端电压为多少?外电阻短路,路端电压又为多少?”“谁能说说路端电压随外电阻变化的根本原因是什么?”在这一个个问题的引领下,学生从实验探究到理论分析两个方面找到了路端电压与外电阻的关系,不仅体验了科学探究过程,提高了理论分析和实验探究的能力,也养成了乐于探索、勤于动手的好习惯。

2.3 注重渗透科学方法教育,加深对规律本质的认识

作为一根主线,科学探究法贯穿在整个课堂教学过程中,教学中要注意尊重学生的心理特点和认知规律,强化科学探究法的显性教育:以引入实验为线索,引导学生经历“观察实验、提出问题、猜想假设、设计实验、分析论证”等过程,领会科学探究的方法。

“闭合回路中的电势变化”抽象而难以理解,突破这一难点的最重要的方法就是“比法”。教材试图以图1的模型来形象地说明这个问题,但这种模型对学生来说还是比较抽象,难以理解。笔者用如图2所示的“电梯加滑梯”模型和闭合电路加以类比,来说明闭合电路中的电势高低变化情况。这样的方法,既简单又源于学生的生活经验,学生容易接受,教学中应注意引导学生体会类比法的作用。

“演绎推理法”在“闭合电路欧姆定律的推导”和“路端电压与负载的关系推导”中两次用到,教学中要注意借助问题情境,把规律的探究以一个个问题的形式呈现出来,让学生在问题的引领下经历演绎、推理过程,构建对“闭合电路的欧姆定律”和“路端电压与负载关系”的正确理解,体验演绎推理过程中获得成功的愉悦。

另外,本节课中,要特别注意引导学生在了解路端电压与负载电阻的关系的基础上,通过极限法分析和理解电路断路时的路端电压和短路电流的现实意义,体会极限法在物理学习中的作用和意义,有效地训练学生突破思维定势,培养创造性的思维能力。

2.4 注重理论联系实际,物理与生活的联系

研究和学习物理最重要的方法就是理论联系实际,将理论和实际、物理与生活联系起来,可以帮助学生更透彻地理解所学的物理知识,培养学生的创造性思维和逻辑思维能力。欧姆定律与生产、生活联系密切,教学设计时,应注意还原知识的产生背景,注重将知识应用于实际生活。例如:新课引入可以从生活现象来提出问题,引发学生思考探究;在得出路端电压与外电阻R的关系后,引导学生通过将R推向两个极端情况的分析,来理解实际中“为什么电源开路时路端电压就等于电源的电动势”及“为什么电源不能用导线直接相连”;在学完了本节知识后,可引导学生用本节课所学知识分析解决新课引入及生产、生活中的实际问题。让学生充分地感知从生活走进物理、从物理回到生活的过程,培养学生利用物理知识分析解决实际问题的能力,建构对知识(尤其是难点知识)的正确理解,从而真切地感受所学物理知识的实用性,充分理解物理学科对时展的深远意义。

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在电学复习课中,笔者认为应以电学中基本的电路为基础,打破章节的束缚,采用问题教学法,引领学生系统梳理本章所涉及的物理概念,重温重要的物理实验,强化重要物理规律的探究方法与过程,同时,以基本电路为原型,设计重要题型,注重变式教学,举一反三,提高学生分析问题解决问题的能力.

苏科版九年级物理第十四章《欧姆定律》中的基本电路如图1所示.以此电学基本电路为主线,进行整个章节的系统复习教学,可以让学生感觉到重点突出,思路清晰,耳目一新,还可以调动学生学习的积极性,活跃课堂气氛,提高复习效果.

1利用基本电路,进行物理概念和规律的复习

物理概念和规律是物理学的基础,在物理的复习课中加强对物理概念和规律的再次重温与梳理,应是复习课的重要内容之一.在对《欧姆定律》复习时,笔者以此基本电路为基础,采用问题教学法,突出学生主体地位,引导学生梳理相关电学概念.

问题1此基本电路由电阻元件组成,请问电阻的定义、单位和影响因素各是什么?在研究影响电阻大小因素时采用了什么物理方法?

学生:电阻是导体对电流的阻碍作用,电阻的单位是欧姆(Ω),影响电阻的大小的因素有导体的长度、横截面积、材料和外界的温度,电阻是导体本身的一种性质;在研究影响电阻大小因素时采用了控制变量法.

问题2你能为滑动变阻器写一份说明书吗?

学生:滑动变阻器的工作原理是靠改变连入电路的电阻的长度来改变电阻的大小,它在电路中的主要作用是控制电路中的电流大小,起到保护电路的作用,它的正确接法是采用“一上一下”的接法,它的铭牌告诉我们它连入电路的最大阻值和允许通过的最大电流值.

问题3此基本电路中,电路的总电阻应如何计算?电压的分配与电阻值大小存在怎样的关系?

学生:串联电路的总电阻等于各串联电阻阻值之和,公式R总=R1+R2;串联电路电压的分配与电阻成正比,公式U1/U2=R1/R2.

2利用基本电路,加强电学实验的复习

在第十四章《欧姆定律》中,探究电流与电压、电阻的关系和伏安法测电阻是本章的两个重要实验.运用控制变量法,让学生再次重温实验探究过程,探究电流与电压、电阻的关系,从而得出欧姆定律,这对提高学生实验探究能力具有十分重要的意义;会依据欧姆定律测出定值电阻的阻值,在此基础上通过变式教学,让学生设计出测电阻的多种方法,在提高学生的实验操作技能的同时,可以培养学生的的创新能力和创新思维.对上述两个实验的复习与重温应是本章复习的重点.但两个实验的实验电路图是相同的,这为两个实验的复习提供了良好的基础.笔者在复习这两个实验时,通过一系列的问题设计,由表及里,层层推进,引导学生思考,从而进一步促进学生加深对这两个实验的理解与掌握.

2.1问题:利用这个基本电路,可以完成本章的哪些实验

学生:探究电流与电压、电阻的关系;伏安法测电阻.

2.2利用这个基本电路,复习探究电流与电压、电阻关系实验的问题设计

问题1:本实验所采用的实验方法是什么?

学生:控制变量法.

问题2:本实验的操作要点是什么?

学生:手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电压表的示数.

问题3:本实验滑动变阻器有什么作用?

学生:在探究电流与电压关系的实验中,滑动变阻器的作用是改变定值电阻电压;在探究电流与电阻关系的实验中,滑动变阻器的作用是控制电压不变;保护电路.

问题4:本实验数据记录表格怎样设计?(略)

问题5:本实验得到的实验结论是什么?怎样用图像表示?

学生:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,这就是欧姆定律的内容.(图像略)

问题6:欧姆定律的公式是什么?运用欧姆定律计算时,应注意什么问题?

学生:欧姆定律公式是I=U/R,运用欧姆定律计算时,应注意电流、电压、电阻是同一时刻同一用电器三个物理量,且该用电器是纯电阻用电器.

问题7:欧姆定律实验探究过程中具体问题的设计:在利用这个基本电路探究电流和电阻关系时:

(1)小明先将5 Ω的电阻接入电路读出电流I,再换10 Ω的定值电阻读出电流,发现并不等于I 的一半,请你分析产生这一现象的原因.(没有调节滑动变阻器保持电阻两端的电压不变)

(2)了解原因后,小明重新进行实验,实验过程中他控制定值电阻两端的电压恒为1.5 V.他先用5 Ω的定值电阻进行实验,再换用10 Ω的定值电阻,合上开关后,你认为电压表的示数将(大于)1.5 V,此时应向(右)调节滑片,使电压表的示数仍为1.5 V.

(3)若在这个电路中,电源电压是3 V,滑动变阻器的最大阻值是15 Ω.实验过程中小明控制定值电阻两端的电压恒为1.5 V,最后用20 Ω的电阻替换10 Ω的电阻接入电路中进行实验,发现无法读取与20 Ω的电阻对应的电流值.经检查,电路连接无误,且元件完好,请你帮他找出两种可能的原因.(原因1:滑动变阻器的最大阻值偏小;原因2:控制定值电阻两端电压偏小)

2.3利用这个电路进行伏安法测电阻实验的问题设计

问题1:伏安法测电阻的原理是什么?

学生:根据欧姆定律I=U/R.

问题2:在电路连接过程中应注意哪些问题?

学生:连接电路时,开关应断开.开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值位置.

问题3:在连接电路时,电流表与电压表的量程应怎样选择?

学生:电压表根据电源电压来选择量程;电流表根据电路中所估测的最大电流来选择量程.

问题4:此实验中滑动变阻器的作用是什么?表格应怎样设计?

学生:保护电路;多次测量取平均值,以减小实验误差.(表格略)

问题5:若用这个电路测小灯泡电阻,测出的小灯泡电阻不同,是由于实验误差的原因吗?

学生:不是,灯泡电阻受温度影响.

问题6:在伏安法测电阻的实验和探究电流和电压、电阻关系的实验中都做了三次实验,它们的目的相同吗?

学生:不同,前者是多次测量求平均值以减少误差,后者是排除实验偶然性.

问题7:在利用这个电路测量定值电阻阻值时,若电流表损坏,如何利用余下的实验器材测出定值电阻的阻值?

(1)方法1:如图2甲所示,闭合开关,先用电压表测出待测电阻Rx两端电压为U1,再用电压表测出滑动变阻器R两端电压为U2,变阻器一直处于最大阻值位置,则Rx=U1R/U2.

(2)方法2:如图2乙所示,闭合开关,将滑动变阻器滑片P滑到a端读出电压表示数为U1,滑片P滑到b端读出电压表示数为U2,则Rx=U2RU1-U2.

(3)方法3:若再提供一个电阻箱,如图2丙所示,保持滑动变阻器的滑片P不动,只闭合开关S1读出电压表示数为U;只闭合开关S2,并调节电阻箱R0使电压表示数仍为U,则电阻箱R0的阻值为此时待测电阻的阻值.此方法为等效替代法.

问题8:在利用这个电路测量定值电阻阻值时,若电压表损坏,又如何利用余下的实验器材测出定值电阻的阻值?

实验设计总体思路:电路并联.

3利用基本电路,提高学生解题能力

笔者认为,本章习题繁多,教师在复习时,若不注重总结、归纳和引导,容易使学生陷于题海中.本章虽题目繁多,但通过《义务教育物理课程标准》的学习和对大量题型的认真分析与总结,许多题目设计总是围绕笔者所提供的基本电路展开.在一节课复习时间有限的前提下,以此电路为基础,注重对重要知识点和重点题型的设计就显得尤为重要.通过对此电路相关问题的精心设计,在师生共同讨论与分析前提下,可提高学生分析问题和解决问题的能力,还能使学生触类旁通,起到事半功倍的效果.

问题1根据表1数据回答:在这个基本电路中,连接电路需用导线,应从铜线和铁线中,选用.制作滑动变阻器选择电阻线材料时,应从锰铜合金和镍铬合金中,选用.

表1导线电阻R/Ω导线电阻R/Ω铜0.017锰铜合金0.44铁0.096镍铬合金1.1(导线长1 m,横截面积1 mm2,温度20 ℃)

问题2当滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数,电压表的示数,电压表与电

流表的示数之比.

问题3当滑动变阻器的滑片向右移动时,若电流表示数不变且为零,但电压表的示数较大,可能的电路故障是;若电流表有示数,但电压表没有示数,可能的电路故障是.

问题4在这个电路中,若电源电压为6 V且保持不变,定值电阻阻值为8 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω.小明所选用的电压表量程为0~3 V,电流表量程为0~0.6 A.为了保证电路安全,实验中滑动变阻器接入电路的阻值范围是

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在《电工基础》教学中渗透“习题意识”,是指根据教学大纲的要求,按知识的系统性、规律性,有目的、有意识地结合教材内容,适当编制习题让学生去解答,克服做题的盲目性、随意性,使教学趋向量化和定向化。同时,在《电工基础》教学中渗透“习题意识”,也能有效增强学生的主动性,激发学生学习兴趣。

笔者多年来一直担任计算机对口单招班《电工基础》课程教学和高三复习教学任务,在教学过程中经过总结和提炼,认为在《电工基础》课程中渗透“习题意识”应切实从下列三个方面去做。

一、讲清基本概念和基本定律的同时,注意渗透“习题意识”

对于基本概念,一般都应使学生理解它的含义,了解概念之间的区别和联系。如在讲授“电压和电位”的概念时,教师要引导学生理解两者之间的关系,理解电压的“绝对性”,即电路中两点之间的电压与所选择的参考点无关;理解电位的“相对性”,即电路中某点的电位取决于所选择的参考点,参考点改变,该点的电位也随之改变。在讲清这些概念的同时,教师应及时设计一些习题让学生思考,以加深对知识的理解。例如,讨论某电路中A、B两点之间的电压(分别选择A点和B点作为参考点),验证A、B两点之间电压的“绝对性”;讨论该电路中A、B两点的电位(分别选择A点和B点作为参考点),验证A、B两点电位的“相对性”。

对于基本定律,在讲解时教师应注意通过实例、实验和分析推理过程引出,应使学生掌握基本定律的表达式(包括文字表达和数字表达式)和适用范围。如在讲授“部分电路欧姆定律”时,笔者要求学生理解该定律的文字表达:“通过电阻的电流与加在它两端的电压成正比”;掌握该定律的数学表达式I=U/R。在理解和运用该定律时学生要注意以下几点:①R、U、I必须属于同一段电路;②不可把三个量间的因果关系与数量上的联系混为一谈:从电流形成条件的角度来分析,导体两端存在的电压是因,而导体中形成电流是果。欧姆定律揭示了由导体两端电压决定导体中电流的规律性。U、I之间的这种联系是因果关系。在运用欧姆定律来解决具体问题时,已知三个量中的任意两个量,即可求出第三个量。这仅仅是利用了三个量之间数量上的联系。③运用欧姆定律计算电阻时,即R=U/I。这仅仅意味着利用加在电阻两端的电压和流过电阻的电流来量度电阻的大小,而绝不意味着电阻是由电压和电流的大小决定。无论加在电阻R两端的电压取何值,电压U和相应的电流I的比值总是不变的。这时,教师可以通过设计一些判断题和选择题,通过习题来巩固该定律,辨析相关的表述。

因此,教师在传授电工基础知识时,要探索处理问题的方法,理清研究的思路,注意培养学生的分析能力、推理能力和想象能力。在这一环节中,教师应按知识重点、学生的知识水平及知识的“转化”规律,编选一些有利于巩固知识、掌握知识的基本练习题。这些习题,尽可能包括计算题、问答题(所学知识定向说明和解释电现象的题目)、选择题(目的性较强的题目)、证明题、思考讨论题和引申题等。

二、选好习题,上好习题课,通过例题渗透“习题意识”

题目的选择直接影响习题课的质量。教师必须精心选题,习题的选编要有利于学生加深对概念和知识的理解,以及对解题方法的掌握,通过例题的讲解和作业题的练习,达到明确概念、掌握方法、启迪思维、培养能力的目的。因此,在选择电工基础习题时,教师要注意目的性、典型性、延伸性、针对性和综合性。习题教学是将知识转化成能力的过程,在习题教学中教师应尽可能采用“多变、多析、多问、多解”的导向法。“多变”就是对一道题改变叙述方式、增减或隐蔽条件,增设“干扰量”或“比较量”,进行纵变、横变、纵横变,让学生在分析、比较和判断中拓宽思路。“多析”,就是让学生对一道题从不同角度入手进行分析,培养学生的逻辑思维能力。“多问”,就是对一道题从不同角度提问,使原题“开花”形成程序题,这样做既可以拓宽思路,又可以使学生把知识学活。“多解”,就是对同一题从不同角度启发、诱导,让学生用多种方法去解答。这样做不但可以发展学生思维,而且可以让学生沟通新旧知识的联系。可见,在习题教学中通过“四多”导向有助于激发学生求知欲望,发展学生的创造性思维。同时,教师应通过讲例题渗透“习题意识”,让学生注重习题的变通性,强化对问题的多维思考,以便充分发挥例题的示范、开发、导向等功能。

三、搞好复习,以“考”代“练”,强化“习题意识”

复习是电工基础教学中不可缺少的环节,复习的本身就渗透着提高。复习的重点应放在系统地掌握教材内容的内在联系上,掌握分析问题的方法和解决问题的方法上。教师努力从如下三方面去做,才能实现复习所要达到的目标。

1.在概念和规律的复习中,教师要向学生介绍知识结构,注重挖掘知识的内在联系,搞清知识的来龙去脉,务必使学生把所学知识系统化、条理化、立体化。

2.教师应结合各知识点编选习题,对典型题深入剖解,解题强调“四多”,即“多变、多析、多问、多解”,使学生通过解典型题,达到触类旁通的学习效果。

3.教师要搞好训练,精选题目,以“考”代“练”,单元过关。“练”是关键,“考”是手段。为此,教师要注重理解能力的考查,进行鉴定性测试、形式性测试和总结性测试,在形成性测试后,及时进行反馈、矫正、补缺、提高。同时,教师要瞄准对口高考试题的题型和考查方向,强化规定时间内的仿真适应性做题训练,从而提高学生做题效率,强化“习题意识”。

从上述几个方面可见,在电工基础教学中巧妙渗透“习题意识”是符合教学规律的,它与搞“题海战术”截然不同。渗透“习题意识”跟传授知识和培养能力是有机的结合,它贯穿在教学的全过程中。这个过程是一个以“用”促“学”,学用结合的过程。在教学过程中巧妙设计习题(或题组),能给学生提供一个运用所学知识解决实际问题的“实习”场所,有效地调动和发挥学生的主观能动性,提高“转化”效率。值得注意的是不能以习题代课本,因为习题在很大程度上只能体现知识的点,体现不了知识的面,但习题有导向作用,所以教师对习题的选编要紧紧围绕掌握知识、发展智能这两个基本点,使习题有实际意义。

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课前为兼顾中下层次学生的学习,可制定思维导图,若学生的基础一般,则在老师的引导下制作。如下图:

制作思维导图是一个复习的过程,容易对知识进行梳理及记忆。制作完成后,则可以进行针对性的练习,加深对知识的理解。教师需要精心编写好针对性的练习,练习的设计要注重层层引入,突破一个子题目后再进行下一个子题目。

二、在思维导图引导下通过练习层层加深理解

制作思维导图是成功的第一步,接着必须通过练习层层加深理解和应用。如为针对欧姆定律的内容、公式和应用进行理解,在思维导图的引导下完成如下的练习:

1. 根据欧姆定律I=U/R,下列说法正确的是( )

A. 通过导体的电流越大,这段导体的电阻就越小

B. 导体两端的电压越高,这段导体的电阻就越大

C. 导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比

D. 导体的电阻与电压成正比,与电流成反比

2. 根据欧姆定律可以得到公式R=U/I,关于这个公式,下列说法中正确的是( )

A. 同一导体的电阻与加在它两端的电压成正比

B. 同一导体的电阻与通过它的电流成反比

C. 导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零

D. 同一导体两端的电压增大几倍,通过它的电流也增大几倍,电压与电流的比值不变

3. 如图所示是两电阻R1、R2的U-I图线,由图可知( )

A. R1=20Ω R2=10Ω

B. R1=10Ω R2=20Ω

C. R1=30Ω R2=20Ω

D. R1=20Ω R2=30Ω

4. 将10Ω、100Ω和1000Ω的三个电阻并联,它们的总电阻是( )

A. 小于10Ω

B. 在10Ω与100Ω之间

C. 在100Ω与1000Ω之间

D. 大于1000Ω

5. 标有“10Ω、1A”和“15Ω、0.6A”的两只电阻,把它们串联起来,两端允许加的最大电压是( )

A. 25V B.15V C.10V D.19V

6. R1和R2并联在电源上,通过R1的电流是干路中电流的1/4,R1与R2之比是( )

A. 4:1 B. 1:4 C. 1:3 D. 3:1

通过这一系列层层递进的习题设置,学生理解知识的结构,对于自己所学内容的薄弱环境也有了很好的把握,可以大大提高中考复习的效率。

三、利用思维导图寻求解题的方法

思维导图是能使训练学生以最短时间解决各知识点之间的联系,寻求出解决问题的方法。教师要设计好训练题,配合思维导图,使学生学会分析问题思路。

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第1节 欧姆定律公式应用的对应性和同时性

[重点考点]

欧姆定律是电学中重要的基本规律,是全章的核心,反映了电流、电压和电阻三者的数量关系.掌握这一规律的应用一定要注意I、U、R的同一性和同时性,即必须将同一个导体或同一段电路的电流、电压、电阻代入公式进行计算,在解题中,习惯上同一个导体的各个物理量符号的角标用同一数字表示.另外,在同一部分电路中,由于开关的闭合或断开以及滑动变阻器滑片的移动,都将引起电路的变化,从而导致电路中的电流、电压、电阻的变化,因而公式中的三个量必须是同一时刻(同一状态)的值.

[中考常见题型]

例1 (2007年济宁)在图1所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合后,电流表的示数变化了0.1 A,电阻R=___Ω.

思路分析:当开关断开时,电路中只有电灯L,电流表测的是通过电灯的电流;当开关闭合后,电灯和电阻并联,电流表测的是二者的总电流,所以电流表的示数变大.另外,不管开关是断开还是闭合,流过电灯的电流不变,所以电流表示数变大的0.1 A即为流过电阻R的电流值.电阻R两端的电压和电源电压6 V相等,由欧姆定律可以算出电阻R的阻值为60 Ω.

点评:本题的难点是找出通过电阻R的电流值.由于欧姆定律在电学中的重要地位,近几年中招题的填空题中,都会出现关于欧姆定律公式的一个纯粹的理论计算题,虽占分数不多,但由于它是学习电功和电功率的重要基础,所以还需要特别关注.

第2节 比值问题

[重点考点]

在串联电路中,电压的分配和电阻成正比,且串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和;在并联电路中,电流的分配和电阻成反比,且总电流等于各支路电流之和.

[中考常见题型]

例2 如图2所示电路中,当开关S闭合,甲、乙两表是电压表时,示数之比U甲∶U乙=3∶2;当开关S断开,甲、乙两表是电流表时,两表的示数之比I甲∶I乙为().

A. 2∶1 B. 3∶1 C. 2∶3 D. 1∶3

思路分析:当开关闭合,两表都是电压表时,两电阻串联,甲表测两电阻的总电压,乙表测的是电阻R2两端的电压,它们的示数比是3∶2,可以认为总电压为3份,电阻R2占2份,那么,R1两端的电压占1份,它们的电压比U1∶U2=1∶2,故电阻比R1∶R2=1∶2.

当开关断开,两表都是电流表时,两电阻并联,甲表测的是通过电阻R2支路的电流,乙表测的是并联后的总电流.由于两电阻并联且R1∶R2=1∶2,则它们的电流比是2∶1,也就是乙表总电流占3份,甲表电流应占1份,故甲、乙两表的电流比I甲∶I乙=1∶3.选D.

点评:本题的难点是由于开关的闭合和断开以及电表种类的变化,引起电路中电流的变化,但不管电路如何变化,不变的是R1、R2的阻值和电源电压.所以,尽量找出电阻的关系是解决本题的突破口.还要注意,我们实验室用的双量程电表(不管是电流表还是电压表),大量程的示数总是小量程示数的5倍,这个知识点也会出现在中招题中.

第3节 电表示数变化

[重点考点]

由于开关的开闭和滑动变阻器滑片的移动,使电路结构或电路中的总电阻发生变化,从而引起电路中总电流及各电流和电压的分配情况发生变化,导致电表的示数发生变化.这类题目涉及的知识点很多,如欧姆定律,串、并联电路中电流、电压、电阻的特点,电表的使用方法,电路结构的判断等,几乎各地的中招卷都有这类题.解决此类问题时,首先要判断出电路的结构,也就是电路的连接方式是串联还是并联(特别注意:在识别电路时,电压表可看做断路,电流表可看做导线),然后明确电流表或电压表的位置等.

[中考常见题型]

例3 (2007年上海)在图3所示的电路中,电源电压保持不变.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表A的示数将___(填“变小”、“不变”或“变大”),电压表V与V2示数的差值跟电压表V1示数的比值___(填“小于”、“等于”或“大于”)1.

思路分析:电路中两电阻串联,电流表测干路中的电流,电压表V1测定值电阻R1两端的电压,V2测滑动变阻器两端的电压,V测两电阻串联后的总电压.当滑片向右移动时,滑动变阻器连入电路的电阻值变大,电流表的示数变小;又因为在串联电路中,电压的分配和电阻成正比,当滑动变阻器的电阻变大时,它两端的电压就变大,即V2示数变大.电压表V1和V2示数的和等于电源电压不变,所以电压表V与V2示数的差值就是V1的示数,比值永远等于1.

第4节 电表的示数变化范围

[重点考点]

为了保护用电器,电路中往往要串联一个滑动变阻器,电表有一定的测量范围,用电器也有自己的额定电压和额定电流,那么,滑动变阻器连入电路中的电阻多大才安全呢?近几年中招题也涉及这方面的考查.

[中考常见题型]

例4 如图4所示的电路,电源电压恒为9 V,小灯泡L上标有“8 V3.2 W”字样,滑动变阻器的最大阻值为40 Ω,电压表量程为0~3 V,电流表量程为0~0.6 A.为了保护电路,滑动变阻器连入电路的阻值变化范围应是多少?

思路分析:题中有三个隐含条件:滑动变阻器两端的电压不能超过3 V;电路中的电流不能超过0.6 A;小灯泡两端的电压不能超过8 V.如果只注意保护电表而忽视小灯泡,就会得出错误的结论.

参考答案:灯泡正常发光时的电流IL===0.4 A<0.6 A.

所以电路中的最大电流应为0.4 A.

灯泡的电阻RL== Ω=20 Ω.

此时电路中的最小总电阻R总===22.5 Ω.

所以滑动变阻器连入电路中的最小电阻为:

R最小=R总-RL=22.5 Ω-20 Ω=2.5 Ω.

为保护电压表,应有UR≤3 V,当UR=3 V时,UL=6 V.由分压原理得

滑动变阻器连入电路的最大值R最大=•RL=×20 Ω=10 Ω.

所以滑动变阻器的阻值变化范围为2.5 Ω~10 Ω.

点评:此题很容易只注意保护电流表而忽视灯泡正常工作的条件,误认为电路中的最大电流为0.6 A,由此得出滑动变阻器连入电路中的电阻为0~10 Ω的错误答案.不少物理问题的部分条件并未明确给出,而是隐隐约约,含而不露,但他们常常又是解题的要点,因此对这类题目要注意审题,挖掘隐含条件,从题目中所叙述的物理现象或给出的物理情境及元件设备的参数、指标中,挖掘出解答问题所需要的隐含在其中的条件,从而找出解决问题的突破口.

第5节 电路故障问题

[重点考点]

电路故障问题跟电表的示数变化题一样,也是中招必考的知识点,多数出现在实验题中.常见的故障有两类:断路和短路.当电路中出现断路或短路故障时,常用电压表检测,检测方法是:选择合适的量程,用电压表与被测电路逐段并联.当电压表有示数时,表明电压表和电源连通;当电压表没有示数时,表明电压表和电源没有连通,或者与电压表并联的那段电路有短路现象.

[中考常见题型]

例5 (2007年兰州)如图5所示电路中,L1、L2是两盏完全相同的灯泡.闭合开关S后,L1、L2均正常发光,过了一会儿两灯突然同时熄灭,检查时发现:若用一根导线先后连接开关S的两端和电阻R的两端,电路均无变化,两灯仍然不亮;若用电压表测L2两端b、c两点间的电压,电压表的示数明显高于L2的额定电压.据此可以判断().

A. L1的灯丝断了B. L2的灯丝断了

C. 开关S接触不良D. 电阻R损坏了

思路分析:用导线先后连接在开关S的两端和电阻R的两端,电路均无变化,两灯仍然不亮,说明开关和电阻R两端点间没有断路.当用电压表并联在b、c两点时,电压表有示数,表明电压表和电源构成了通路,也说明了电灯L2没有被短路.所以,只有b L2 c段断开了.选B.

点评:用电压表检测故障时,最终电路常会变成图6中的几种情况,请注意区分:假定电源电压为3 V,甲图中电压表的示数等于电源电压3 V;乙图中电灯不亮,在这里电灯仅起到一个“导线”的作用,电压表的示数接近(可认为是)电源电压3 V;丙图中电源被短路了,电压表的示数为零,但当电压表和电源没有接通时,它的示数也为零.

第6节 电学实验

[重点考点]

探究电流与电压、电阻的关系,电阻的测量和测量小灯泡的额定功率,这三个实验之一可以说是年年必考的知识点,包括实验原理、电路图的连接、表格设计、滑动变阻器的作用和电表示数的读取等,但对具体的实验步骤考查不多.近几年在实验题中又融入电表的示数变化和电路故障问题的考查.这类考题属于常规型题,很少有新颖的问题出现.所以,同学们只要注重基础知识点,就可以应付自如了.

[中考常见题型]

例6 (2007年梅州)在探究电流跟电压、电阻的关系时,同学们设计了如图7所示的电路图,其中R为定值电阻,R′为滑动变阻器.实验后,数据记录在表1和表2中.

(1) 根据表中实验数据,可得出如下结论:

由表1可得:___.

由表2可得:___.

(2) 在研究电流与电阻的关系时,先用5 Ω的定值电阻进行实验,使电压表的示数为3 V,再换用10 Ω的定值电阻时,某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置,合上开关后,电压表的示数将___(填“大于”、“小于”或“等于”)3 V,此时应向___(填“右”或“左”)调节滑片,使电压表的示数仍为3 V.

思路分析:根据表1可以看出,电阻一定时,电压增加几倍,电流也增加几倍,即二者成正比.根据表2可以看出,电压一定时,电阻是原来的几倍,电流就是原来的几分之一,即二者成反比.当电路中的电阻R由5 Ω换成10 Ω时,根据串联电路分压的原理,10 Ω电阻两端的电压要大于原来的3 V,为了使它变小,应让滑动变阻器的电阻变大,以便分去更多的电压.

参考答案:(1) 电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 (2) 大于

点评:此题有两个易错点,一是得出结论时,忘记条件;二是写电流与电压、电阻的关系时,容易颠倒,即一定要说电流与电压成正比,不能说电压与电流成正比,更不能说电阻与电流成反比.

例7 (2007年扬州)小红和小明在做“用电流表和电压表测电阻”的实验.

(1) 请你帮助他们在实物连接图(图8甲)中,用笔画线代替导线将所缺的导线补上.

(2) 小红完成电路连接后就准备闭合开关,同伴小明提醒还有一处不妥当.你知道小明提醒的是什么吗?答:___.

(3) 在某次测量中电流表的示数如图8乙所示,则I=___A.

(4) 在实验过程中,小红突然发现电流表没有示数,而电压表有示数,且接近于电源电压,则故障可能是:___.

思路分析:在使用有滑动变阻器的电路时,为了保护电路,都有“闭合开关前,把滑动变阻器的阻值调到最大”这一项.仔细观察发现,此电路中滑动变阻器目前接入的电阻最小,所以不妥.

参考答案:(1) 图略. (2) 把滑动变阻器的滑片移到最左端(阻值最大的位置) (3) 0.5 (4) 电阻R断路

第7节 欧姆定律与实际问题的综合

[重点考点]

中考计算题中纯粹的理论计算越来越少,与实际相结合的应用型题目所占比重越来越大,这类题目的特点是题干较长,但一般涉及的物理知识和物理过程较简单.欧姆定律与实际相联系的题目不多,多数是电功率与实际问题联系的问题.

[中考常见题型]

例8 (2007年梅州)图9是某研究性学习小组自制的电子秤原理图,它利用电压表的示数来指示物体的质量.托盘、弹簧上端和滑动变阻器的滑片固定在一起,托盘和弹簧的质量不计,OA间有可收缩的导线,当盘中没有放物体时,电压表的示数为零.已知电阻R0=5 Ω,滑动变阻器最大阻值为15 Ω,电源电压U=3 V,电压表的量程为0~3 V.现将1 kg的物体放在托盘中,滑片刚好指在距R上端处(不计摩擦,弹簧始终在弹性限度内),请计算回答:

(1) 将1 kg的物体放在托盘中时,电压表的示数为多少?

(2) 该电子秤能测量的最大质量是多少?此质量数应标在电压表多少伏的位置上?

思路分析:电路是电阻R0与滑动变阻器的串联,电压表测滑动变阻器两端的电压.

参考答案:(1) 当滑片位于距R上端处时,R总=R0+=5 Ω+=10 Ω,此时电路中的电流I===0.3 A,则电压表的示数UR=IR=0.3 A×5 Ω=1.5 V.