时间:2023-07-20 16:16:33
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇欧姆定律问题,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。
讲这个专题,从一个电阻到两个电阻,再到三个电阻的情况,从合并定值电阻到合并定值电阻和滑动变阻器,逐渐拓宽学生的思路,由浅入深,层层深入,最终让学生悟出了解决这种问题的方法.
1一个电阻
如图1所示,定值电阻R接在电源两端,当电源电压从U1增大到U2,电路中的电流从I1增大到I2,问这个定值电阻多大?引导学生回答
I1=U1R,I2=U2R,
则ΔI=I2-I1=U2R-U1R=ΔUR.
给学生讲清楚,这个公式成立的条件是R是定值,如果R不是定值,则
ΔI=I2-I1=U2R2-U1R1≠U2-U1R.
上面的公式还可以变形为ΔU=ΔI•R和R=ΔUΔI.这样利用公式R=ΔUΔI就可以求出定值电阻的值.
现在可以给学生出一道练习题:当一只电阻两端的电压从2 V增加到2.8 V时,通过它的电流增加了0.1 A,则该电阻的阻值是.学生就很容易利用这种方法就解出了.
2两个电阻
加大难度,变成两个电阻的情况.如图2所示,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联接在电压恒定的电源两端,电压表V1测量R1电压,V2测量R2的电压,电流表测量电路中的电流.移动滑动变阻器的滑片,电压表V1示数的变化量为ΔU1,电压表V2的示数的变化量的绝对值为ΔU2电流表示数变化量的绝对值为ΔI.学生很容易得出U1I=R1(定值),U2I=R2(变化).引导学生思考:因为R1一定,所以ΔU2ΔI=R1,而R2是变化的,ΔU2ΔI=什么呢?这个问题有些难度,经过思考,有的学生会想到,由于电源电压是定值,所以电压表V1的示数的变化量的绝对值ΔU1与电压表V2的示数的变化量的绝对值ΔU2在数值上应该相等.
即U1+U2=U(一定),
ΔU1=ΔU2,
而I1=ΔI2=ΔI,
所以有ΔU2ΔI=ΔU1ΔI=R1.
这样就把变化电阻上的电压与电流之比转化成定值电阻上电压与电流之比.由变化转化成不变,问题解决了.有了这个结论,再看下面这道比较难的题就容易多了.
例题1如图2所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器接入电路部分的阻值,闭合开关S,以下说法中正确的是
A.滑片P在某位置不变时,表V1读数与表A读数之比等于R1
B.滑片P在某位置不变时,表V2读数与表A读数之比等于R1
C.滑片P移到另一位置时,表V2读数变化量与表A读数变化量之比的绝对值等于R2
D.滑片P移到另一位置时,表V2读数变化量与表A读数变化量之比的绝对值等于R
答案是AD.
3三个电阻
难度进一步加大,进入三个电阻的情况.如图3所示,定值电阻R1、R2与滑动变阻器R3串联接在电压一定的电源两端.电压表V1测量R1电压,V2测量R2的电压,电压表V3测量R3电压,电流表测量电路中的电流.移动滑动变阻器的滑片,电压表V1示数的变化量为ΔU1,电压表V2的示数的变化量的绝对值为ΔU2,电流表示数变化量的绝对值为ΔI,学生很容易得出U1I=R1(定值),U2I=R2(定值),U3I=R3(变化).而ΔU1ΔI=R1,ΔU2ΔI=R2也比较容易得出.而ΔU3ΔI=什么是比较有难度的问题,经过思考,会有一些同学想到因为(ΔU1+ΔU2=ΔU3),所以有ΔU3ΔI=ΔU1+ΔU2ΔI=R1+R2.这时候提示学生思考,R1+R2是什么,其实就是R1跟R2串联的等效电阻.也就是可以把图3中的两个电阻R1和R2等效成图4中的一个大的电阻(R1+R2),把图3中的两个电压表V1和V2合并成图4中的一个大的电压表V12.这样就把三个电阻的问题转化成了两个电阻的问题,而两个电阻的问题学生是能够解决的.
能够解决三个电阻的问题学生会很兴奋,接着问学生三个电阻转化成两个电阻,必然要把两个电阻合并,合并哪两个电阻呢?很多学生会自然地想到合并两个定值电阻.为了解开学生这个思维障碍,可以在电阻R2和R3两端并联电压表V23,如图5所示.问学生ΔU23ΔI=什么?学生经过激烈的思想冲突,会想到这与应该把定值电阻R2跟滑动变阻器R3合并成一个大的滑动变阻器,如图6所示.这样就可以得出ΔU23ΔI=R1.
由此提示学生再次思考,三个电阻合并成两个电阻的原则是什么.学生经过思考会得出要看电压表的位置,要把跟电压表并联的电阻合并成一个,电压表外面的合并成一个.这样不管有多少个电阻,我们都能转化成两个电阻的问题,都可以解决了.
然后经过下面同步的练习,再做2010年中考22题,就觉得简单多了.同步练习:在如图8所示电路中,电源电压保持不变.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P 向下滑动时,四个电表的示数都发生了变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,下列选项正确的是()A.U1/I不变,ΔU1/ΔI不变B.U2/I变大,ΔU2/ΔI变大C.U3/I变大,ΔU3/ΔI不变 D.U3/I变大,ΔU3/ΔI变大2010中考22题:如图9所示,电源两端电压不变,电阻R1的阻值为2Ω.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P位于A点时,电压表V1的示数为4V,电压表V2的示数为10V.当滑动变阻器的滑片P位于B点时,电压表V1的示数为8V,电压表V2的示数为11V.则电阻R2的阻值是Ω.同步练习的答案是AC,2010中考题的答案是6Ω.通过由浅入深的逐步讲解,比较难懂的欧姆定律变化量的问题学生也能比较容易的理解和掌握了.以上是我对欧姆定律变化量问题重要性和解法的一些粗浅分析,希望能对同行们的教学有所启发或帮助.其它方法R=R1R2R1+R2=5 Ω×10 Ω5 Ω+10 Ω≈3.3 Ω.
(5)R1的功率P1=U1I1=3 V×0.6 A=1.8 W,
其它方法P1=I21R1=(0.6 A)2×5 Ω=1.8 W,
P1=U2R1=(3 V)25 Ω=1.8 W.
(6)R2的功率P2=U2I2=3 V×0.3 A=0.9 W.
(7)电路中的总功率P=UI=3 V×0.9 A=2.7 W,
其它求法P=P1+P2=1.8 W +0.9 W =2.7 W,
P=U2R1+U2R2=(3 V)25 Ω+(3 V)210 Ω=2.7 W.
(8)仿造上述方法,利用学过的电功公式,还可以求出R1、R2以及电路消耗的电功,同学们可用多种方法试试,以加强对电功公式的理解和应用.
拓展练习如图5所示电路,电源电压为3 V, R1=R3=5 Ω,R2=10 Ω,求:(1)当S1,S2都断开时,电流表和电压表的示数各是多少?(2)当S1,S2都闭合时,电流表和电压表的示数各是多少?(3)当S1断开S2闭合时,电流表和电压表的示数各是多少?
点拨(1)当S1,S2都断开时,R2与R3串联,实质与例2中的(2)(4)所求物理量相同;
(2)当S1,S2都闭合时,R3和电压表被短路,电压表的示数为零,实质是R1与R2并联,所求电流与例3中的(3)相同;
欧姆定律是初中物理教材中一条很重要的电学定律,是电学内容的重要知识,也是学生今后学习电磁学最基础的知识。欧姆定律无论在理论上还是在实际生活中运用都非常广泛,可是对于初中生来说,学习起来有很大的难度,因此,作为一名物理教师,有责任教会学生怎样学好欧姆定律。下面是我在教学实践中的几点尝试,仅供大家参考:
一、引导学生理解概念内涵
学习欧姆定律的关键是从理解概念入手,因为多年的教学经验告诉我:很多学生能够准确地背诵欧姆定律公式,但不会对公式进行巧妙的运用,更说不上对公式进行深入理解了。这种现象往往导致学生在考试时经常出错,纵观我们的中考试题,很多题目涉及概念题,所以说理解概念是非常重要的。因此,在学习欧姆定律时,我这样引导学生理解欧姆定律:1.导体中的电流与导体两端电压是成正比的,与导体电阻是成反比的。2.在实际的电路中有几个导体,即使是同一个导体,在不同的时刻I、U、R值也是不同的,因此在运用欧姆定律时应看清是不是同一导体、同一时刻的I、U、R值。3.要明白是电阻大小的一个计算公式,不是决定式,如果某段导体两端的电压变化几倍,它的电流也随之变化几倍,因此,比值R是一个定值。
二、引导学生解决实际问题
在物理教学中,教师不只是让学生掌握教材知识,更重要的是引导他们运用物理知识来解决生活问题,学生只有把书本中的知识运用到生活当中,才能适应社会发展的需要。例如在学习欧姆定律时,我给同学们出示了这样一个问题:在开汽车时,听听音乐可以减轻司机驾车疲劳,使乘车人身心愉快,某汽车上的收音机基本结构如图所示,
初中物理中的欧姆定律对学生来说是一个难点,教师只有运用恰当的教学方法,学生才能有所收获。在今后的教学中,我将继续研究新颖的教学方法,进一步提高物理课堂教学效率。
参考文献:
在电学的定律当中,欧姆定律是非常关键的一项,它贯穿于整个电学的始终。深入、系统和全面地理解欧姆定律是有效解决牵涉电学问题的基础和前提条件,针对欧姆定律的教学,教师需要做好如下的两个方面:
一、引导学生注重三个物理量之间的关系
“导体当中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比”,这就是欧姆定律。在此,教师应当引导学生注重三个物理量之间的关系。(1)欧姆定律强调电压与电阻决定了导体当中的电流,而不是由电源提供的电压,这跟电阻和电流是毫无关系的,电阻属于导体自身的性质,这跟电压和电流也是毫无关系的,因此是电压与电阻一起决定了电流。(2)注重计算关系。在公式:I= 当中,只要确定了任意的两个物理量,就可以对另外的一个物理量进行计算,这就需要引导学生熟练地掌握公式的变化。(3)注重这三个物理量一定要根据同一段的导体,比如,将R1与R2进行串联,接在30 V的电源上面,R1是10欧姆,经过R1的电流是0.2安,问R2的电阻与R2两端的电压是多少。教师在指导学生练习或者是讲解的时候,需要将电路图画出来,注明相应的物理量,突出需要注意的问题,以实现理想的教学效果。
二、拓展和应用欧姆定律
教师在讲解欧姆定律的时候,需要引导学生注重知识的应用和拓展。通过并、串联电路的电压和电流规律,对电阻规律进行推导,可以概括并联电路的规律是:(1)电流I=I1+I2;(2)电压U=U1=U2;(3)电阻 。可以概括串联电路的规律是:(1)电流I=I1=I2;(2)电压U=U1+U2;(3)电阻R=R1+R2,再应用电阻规律对一些实际问题进行解决。比如,教师在教学的过程中,可以提问学生下面的一些问题:为什么调节台灯的亮度按钮,灯泡能够变亮或者是变暗?为什么手电筒当中的电池使用时间长了之后,灯泡会变暗?这两个问题的原理是一样的吗?这样,学生就能够积极主动地探讨,纷纷发表自己的看法,课堂氛围顿时活跃起来。学生通过应用欧姆定律,对实际生活当中一些不好理解的问题进行了解释,从而调动了学生的学习兴趣。
总之,在初中物理教学当中,欧姆定律是非常重要的。教师一定要引起高度的重视,实施有效的教学策略,教授学生关于欧姆定律的知识。
《欧姆定律及其应用》这一节在学生学习了电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法及电流与电压、电阻的关系之后才编排的。通过这一节的学习,要求学生初步掌握和运用欧姆定律解决实际电学问题的思路和方法,了解运用“控制变量法”研究物理问题的实验方法,为进一步学习电学内容打下一定的基础。
2.教学目标
(1)知识目标
理解掌握欧姆定律及其表达式,能用欧姆定律进行简单计算;根据欧姆定律得出串并联电路中电阻的关系;通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生的逻辑思维能力。
(2)技能目标
学习用“控制变量法”研究问题的方法,培养学生运用欧姆定律解决问题的能力。
(3)情感目标
通过介绍欧姆的生平,培养学生严谨细致的科学态度和探索精神,学习科学家献身科学、勇于探索真理的精神。通过欧姆定律的运用,帮助学生树立物理知识普遍联系的观点以及科学知识在实际中的价值意识。
3.重点和难点
重点:理解欧姆定律的内容及其表达式和变换式的意义,并且能运用欧姆定律进行简单的电学计算。
难点:运用欧姆定律探究串、并联电路中电阻的关系。
二、说学生
1.学生学情分析
在学习这节之前学生已经了解了电流、电压、电阻的概念,并且还初步学会了电压表、电流表、滑动变阻器的使用,具备了学习欧姆定律基础知识的基本技能。但对电流与电压、电阻之间的联系的认识是肤浅的、不完整的,没有上升到理性认识,需要具体的形象来支持。所以在本节学习中应结合实验法和定量、定性分析法。
2.知识基础
要想学好本节,需要学生应具备的知识有:电流、电压、电阻的概念,电流表、电压表、滑动变阻器使用方法,电流与电压、电阻的关系。
三、说教法
结合学生情况和本节特点本人采取以下几个教法:采用归纳总结法、采用控制变量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、说教学过程
1.课题导入(采用复习设置疑问的方式,时间3分钟)
复习:电流是如何形成的?导体的电阻对电流有什么作用?
设疑思考:电压、电阻和电流这三个量之间有什么样的关系呢?通过简单的回顾、分析,使学生很快回忆起这三个量的有关概念,通过猜想使学生对这三个量的关系研究产生了兴趣,达到引入新课的目的。
2.展开探究活动,自主总结结论(时间37分钟)
根据上节探究数据的基础,让学生自主总结出两个结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
为了进一步得出欧姆定律的内容,可采用以下几点做法:各小组在教师指导下,对实验数据进行数学处理,理解数学上“成正比关系”“成反比关系”的意思,从而引入欧姆定律的内容;让学生思考用一个什么样的式子可以将这两个结论所包含的意思表示出来,从而引入欧姆定律的表达式。
3.说明事项
在欧姆定律中有两处用到“这段导体”,其意思是电流、电压、电阻应就同一导体而言,即同一性和同时性。
向学生介绍欧姆的生平,以达成教学目标中的情感目标。学习科学家献身科学、勇于探索真理的精神,激发学生的学习积极性。
欧姆定律应用之一:通过课本第26页例题和第29页习题2和习题3,让学生自己先试做,然后教师再加以点评和补充,使学生理解掌握欧姆定律表达式及变形式的应用,达成教学目标的知识目标,充分体现了课堂上学生的自主地位。
应用欧姆定律解题时应注意以下几点问题:
(1)同一性
即公式中的U、I,必须针对同一段导体而言,不许张冠李戴。
(2)统一性
即公式中的U、I、R的单位要求统一(都用国际主单位)。
(3)同时性
即公式中的U、I,必须是同一时刻的数值。
(4)规范性
解题时一定要注意解题的规范性(即按照已知、求、解、答四个步骤解题)。
欧姆定律应用之二:探究串并联电路中电阻的关系。
(1)实验分析
在演示实验之前,要鼓励学生进行各种大胆的猜想,当学生的猜想与实验结果相同时,他会在实验中体验到快乐与兴奋,有利于激发学生的学习兴趣。
①演示实验
将两个电阻串联起来,让学生观察灯泡的亮度情况(变暗了),并说出原因(电路中的电流变小了,说明总电阻变大了)。
得出结论:串联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大。
②演示实验
将两个电阻并联起来,同样让学生观察灯泡的亮度情况(变亮了),并说出原因(路中的电流变大了,说明总电阻变小了)。
得出结论:并联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。
(2)定性分析
(提出问题)为什么串联后总电阻会变大?并联后总电阻会变小?
得出结论:电阻串联相当于导体的长度变长了,所以串联电阻的个数越多总电阻就越大;电阻并联相当于导体的横截面积变粗了,所以并联电阻的个数越多总电阻就越小。
(3)定量分析
利用欧姆定律公式以及前面学过的串并联电路中电流和电压的特点推导串并联电路中总电阻的关系得出结论:(1)电阻串联后的总电阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)电阻并联后的总电阻=+…+。
4.小结(4分钟)
(1)理解掌握欧姆定律的内容及其表达式
(2)运用欧姆定律解决有关电学的计算题以及探究串、并联电路中电阻的关系
5.布置作业(1分钟)
本节作业的布置主要是针对欧姆定律表达式及其变形公式的运用,并结合前面学习过的串并联电路中电流、电压的特点的一些常见题型加以知识的巩固。
作业:《课堂点睛》17页至18页的习题。
五、说板书设计
欧姆定律的内容: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。
欧姆定律的表达式:I
二、学习任务分析
本节重点是欧姆定律的内容和公式。通过实验探究,归纳总结出欧姆定律,让学生领悟科学探究的方法,体验科学探究的乐趣,形成尊重事实、探究真理的科学态度,培养学生分析解决问题的能力;理解欧姆定律中电流I、电压U、电阻R的同一性是本节难点,在探究过程中通过适时引导、恰当点拨,利用实物电路使学生达到理解欧姆定律的目的。
三、学习者分析
学习了电路基础知识,学生产生了浓厚的兴趣,多数学生能正确连接电路元件,正确使用电流表、电压表和滑动变阻器,对于控制变量的研究方法也有所了解。学生有较强的好奇心和求知欲,他们渴望自己动手进行科学探究,体验成功的乐趣,但对于U、I、R三者关系知之甚少,规律性知识的概括往往以偏概全。他们的思维方式逐步由形象思维向抽象思维过渡,教学中让学生自主设计研究问题的方案,是发展学生思维的有效途径。
四、教学目标
⑴知识与技能
会用实验的方法探究电流与电压、电阻的关系;
理解欧姆定律的内容、公式;
培养学生的观察、实验能力和分析概括能力。
⑵过程与方法
通过实验探究学习研究物理问题常用的方法──控制变量法。
⑶情感、态度与价值观
通过探究过程,激发学生的学习兴趣。培养学生实事求是的科学态度;认真谨慎的学习习惯。
重点:欧姆定律的内容和公式;
通过实验使学生知道导体中电流与电压、电阻的关系。
难点:理解欧姆定律的内容;
弄清变形公式的含义。
五、教法设计
依据本节课的知识特点、教学目标和学生实际,确定本节主要采用实验探究法。把学生视为学习的主人,教师当好学习的组织者和引导者。探究式学习可以激活学生已有的知识,在探究新问题时使知识活化、重组,形成知识结构并向能力转化;让学生体会科学发现的全过程,从中感悟科学思想和科学方法。
2.相同之处
欧姆定律适用于线性元件,如金属等,不适用于非线性元件,如气态导体等。
三、三点质疑
1.线性元件存在吗
材料的电阻率ρ会随其他因素的变化而变化(如温度),从而导致导体的电阻实际上不可能是稳定不变的,也就是说理想的线性元件并不存在。在实际问题中,当通电导体的电阻随工作条件变化很小时,可以近似看作线性元件,但这也是在电压变化范围较小的情况下才成立,例如常用的炭膜定值电阻,其额定电流一般较小,功率变化范围较小。
2.对所有非线性元件欧姆定律都不适合吗
在上述所有表述中都有欧姆定律适用于金属导体之说,又有欧姆定律适用的元件是线性元件之说,也就是说金属是线性材料,而我们知道,白炽灯泡的灯丝是金属材料钨制成的,也就是说线性材料钨制成的灯丝应是线性元件,但实践告诉我们灯丝显然不是线性元件,因此这里的表述就不正确,为了避免这种自相矛盾,许多资料上又说欧姆定律的应用有“同时性”,或者说“欧姆定律不适用于非线性元件,但对于各状态下是适合的”,笔者总觉得这样的解释难以让学生接受,有牵强之意,给教师的教造成难度,既然各个状态下都是适合的,那就是整个过程适合呀。
3.对欧姆定律适合的元件I与R一定成反比吗
I与R成反比必须有“导体两端的电压U相同”这一前提,在这一前提条件下改变导体的电阻R,那么通过导体的电流就会发生变化,因而导体的工作点就发生了变化,其制作材料的电阻率 ρ就随之变化,因此导致电阻又会发生进一步的变化,这样又会导致电流产生进一步的变化,所以实践中多数情况下I与R就不会成严格的反比关系,甚至相差很大。
四、两条教学对策
1.欧姆定律的表述需要改进
其实早就有一些老师对欧姆定律的表述进行过深入的分析,并结合他们自身长期的教学经验,已经提出了欧姆定律的表述的后半部分“I与R成反比”是多余的,应该删除,笔者也赞成这种做法,因为这种说法本身就是不准确的,这也是在上述三种大学普通物理教材中都没有出现这个说法的原因。
通过对欧姆定律发现历程的溯源,可知欧姆当时发现这一电路定律时也没有提出“反比”这一函数关系,只是定量地给出了一个等式,因此,笔者认为欧姆定律的现代表述有必要改进,既要传承欧姆当时的公式,也要符合实际情况,所以笔者认为欧姆定律应该表述为:通过导体的电流强度等于导体两端的电压与导体此时的电阻之比。
那么,为什么连“I与U成正比”也省去呢?当R一定时,I与U成正比是显然的,但如果在欧姆定律的表述中一旦出现“I与U成正比”的说法,学生就会很自然地想到“I与R成反比”,而这种说法是不对的,所以表述中最好不要出现“I与U成正比”和“I与R成反比”这两种说法。
2.线性还是非线性元件的区分不能以材料种类为判断标准
初中物理电学相关公式和定理虽然表面看比较抽象难懂,但是因为电流是实际存在的,并且其特点和存在形式可以类比现实中许多形象易懂的实物和现象,因此结合实际对相关定理定律进行理解和记忆会收到很好的效果.
1.欧姆定律
欧姆定律解释的是电学中电压、电流、电阻三者之间的关系,是电学最基本的定律.
电流×电阻=电压,即I×R=U;其他的变形式可以由此公式导出.
可以用水流演示电流,用水压解释电压,以现实中形象的实物来解释电学相关内容.
2.电功公式
电功公式是讲电力做工的计算方法,电流流过导线会产热,有能量产生,能量可以做功,电功公式就是计算电力做工能力的公式.
电流×电流×电阻×时间=电功,即I2Rt=P;
将I=UR代入,就能成为电功公式的另一形式.
3.电功率公式
电功率就是形容电流做功快慢的公式.
电流×电流×电阻=电功率,即P=I2R.
电功和电功率可以用电灯发光发热解释,电流越大,电灯越亮,时间越长,电灯散失的热量越多,就是电流做功的道理.
二、物理电学题目解题技巧
1.欧姆定律方程解题
熟记欧姆定律,只要是给出电路解电学未知量并且题目中没有涉及功率内容的题目,结合整个电路列出欧姆定律的基本方程,肯定可以得到答案,即使最初看题时没有头绪,在列出欧姆定律方程之后也能从方程中看出解题方法.静态电路图列写一个欧姆定律方程,动态电路图根据变化次数列出相应数目的欧姆定律方程即可.
例电路图如图1所示,闭合开关S,当滑动变阻器滑片在R2上某两点之间来回滑动时,电流表的读数变化范围是2 A~5 A,电压表的读数变化范围是5 V~8 V,问电源电压及电阻R1的值分别是多少?
乍一看此题确实无从下手,但是可以看出这是一个动态电路题,随着滑动变阻器阻值的不同电路相关参量产生了变化,因此需要列两个欧姆定律方程,方程列出,题目便迎刃而解.
解根据题意列欧姆定律方程,首先滑动变阻器在题意中阻值最小时,电流最大为5 A,电压表度示数最小为5 V,此时滑动变阻器电阻值为5 V÷5 A=1 Ω.
可以列出一个方程:
U÷(R1+1)=5 A(1)
同理,滑动变阻器阻值最大时为8 V÷2 A=4 Ω.
列另一个欧姆定律方程
U÷(R1+4)=2 A(2)
用简单的解方程法解方程(1)和(2),很容易得出结果U=10 V;R1=1 Ω.
2.等效电路解含功率动态题
解含有功率内容的动态题的一个很好的方法就是将其各种状态独立出来,简化成等效电路,每种状态单独分析,之后综合考虑并求解.
例如图2所示,R2与R3的电阻比为R2∶R3=1∶4,最初所有开关处于断开状态,同时闭合S1与S2,S3保持断开,电流表示数为0.3 A,R2消耗功率P2;之后闭合S1、S3,S2断开,R1消耗功率为0.4 W,R3消耗功率为P3,P2∶P3=9∶4,求电源电压和R1阻值.
虽然此题表面看是动态且较为复杂,但是将动态电路的两个状态拆分成静态简单电路,题目便会简单明了,之后列写欧姆定律和功率方程,解方程即可.
当闭合S2后电路可简化成如图3形式,可列方程如下:
(R1+R2)×0.3=U(1)
R2×0.3×0.3=P2(2)
打开S2闭合S3后电路变成图4,设此时电流为I3,结合等量关系R3=4R2,将R3用R2代替,后列方程
(R1+4R2)×I3=U(3)
R1×I3×I3=0.4(4)
4R2×I3×I3=49P2(5)
关键词:是对物理规律的一种表达形式。通过大量的观察、实验归纳而成的结论。反映物理现象在一定条件下发生变化过程的必然关系。物理定律的教学应注意:首先要明确、掌握有关物理概念,再通过实验归纳出结论,或在实验的基础上进行逻辑推理(如牛顿第一定律)。有些物理量的定义式与定律的表式相同,就必须加以区别(如电阻的定义式与欧姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相关的物理定律之间的关系,还要明确定律的适用条件和范围。
(1)牛顿第一定律采用边讲、边讨论、边实验的教法,回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识;培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确:牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态,不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的涵义,引入了惯性的概念,是研究整个力学的出发点,不能把它当作第二定律的特例;惯性质量不是状态量,也不是过程量,更不是一种力。惯性是物体的属性,不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时,应使学生理解和使用常用的措词:“物体因惯性要保持原来的运动状态,所以……”。教师还应该明确,牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系,但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时,常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。
(2)牛顿第二定律在第一定律的基础上,从物体在外力作用下,它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达:物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应请注意:公式F=Kma中,比例系数K不是在任何情况下都等于1;a随F改变存在着瞬时关系;牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系,以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。
(3)万有引力定律教学时应注意:①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程,卡文迪许测定万有引力恒量的实验,海王星、冥王星的发现等物理学史料,对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比(平方反比定律),减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式,只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也发现了它的局限性。
(4)机械能守恒定律这个定律一般不用实验总结出来,因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理,在外力和非保守内力都不作功或所作的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化,就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量,用它来解决问题时,就可以不涉及状态变化的复杂过程(过程量被消去),使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件(只有系统内部的重力和弹力做功)。这个定律不适用的问题,可以利用动能定理或功能原理解决。
二、牛顿第二定律。在第一定律的基础上,从物体在外力作用下,它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达:物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应注意公式F=Kma中,比例系数K不是在任何情况下都等于1;a随F改变存在着瞬时关系;牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系,以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。
三、万有引力定律。教学时应注意:①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程,卡文迪许测定万有引力常量的实验,海王星、冥王星的发现等物理学史料,对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比(平方反比定律),减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式,只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也发现了它的局限性。
四、机械能守恒定律。这个定律一般不用实验总结出来,因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理,在外力和非保守内力都不做功或所做的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化,就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量,用它来解决问题时,就可以不涉及状态变化的复杂过程(过程量被消去),使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件(只有系统内部的重力和弹力做功)。这个定律不适用的问题,可以利用动能定理或功能原理解决。
五、动量守恒定律。历史上,牛顿第二定律是以F=dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来,主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相,就目前中学的实验条件来说,多数难以做到。即使做得到,要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出,再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律,也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题,相互作用的物体的所有动量都在一条直线上,所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误,应该使他们明确,在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化,表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以使问题大大地简化。若物体不发生相互作用,就没有守恒问题。在解决实际问题时,如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大,就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用,系统中有多少物体在相互作用,相互作用的形式如何,只要系统不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),动量守恒定律都是适用的。
虽然高中生的抽象思维能力较之初中生而言要强一些,但是由于闭合电路的欧姆定律的相关知识较为抽象,学生理解起来仍然存在很大的难度。因而,在进行这一定律的教学时,教师应立足于学生的知识结构及能力水平,采用多种教学方法帮助学生切实掌握相关知识,尤其将之与之前所学的欧姆定律的知识区别开来,避免混淆。那么,在高中闭合电路的欧姆定律教学中,教师如何具体完成这一难点的教学呢?
一、巧妙导入,激发兴趣
在进行这一定律的教学时,教师首先要通过有效的导入来充分激发学生的学习兴趣,从而顺利将学生引入新知识的学习中。
针对于此,教师可以通过一个小实验来进行导入。教师先准备好几节日常生活中常用的不同型号的干电池及蓄电池,然后在干电池上标明1.5V,蓄电池上标明2.0V,然后准备15V的电源及一个小电筒灯泡,然后进行实验:先将小灯泡接到2V的蓄电池上,学生观察到小灯泡发出很亮的光。之后让学生猜想,如果将小灯泡接到15V的电源上,会发生什么情况?结合生活经验,学生们通常会以为小灯泡会被烧坏。接着教师就进行这一实验,却发现小灯泡安然无恙,而且发出光的亮度反而比之前2V的还要暗。这就有效地激起了学生的求知欲,为什么会这样呢?教师就可以顺利导入新课的学习——闭合电路的欧姆定律。这样,学生必定兴趣大增,积极投入之后的教学中,为这一难点的教学奠定了良好的基础。
二、借助实验,突破难点
上文说到,这一内容的知识较为抽象,因而在教学中教师如果单靠讲解的话,学生理解起来难度较大,因而笔者认为教师可以借助实验进行相关知识的讲解,让学生通过实验获得知识,从而有效地突破这一教学难点。
首先,教师可以通过让学生观察实验电路来确切了解闭合电路以及分电路、内电路、外电路等知识,并且掌握电源的外部电流流向及内部电流流向,从而为之后的学习扫除一定的障碍。之后组织学生进行仿真实验,并在实验过程中通过记录改变电阻值、
闭合开关后电动势、电流以及电阻的关系,认真分析后,获得闭合电路的欧姆定律。
三、积极拓展,学以致用
在学生对相关知识有了一定的掌握后,教师可以进行及时的知识拓展,帮助学生更深地理解并掌握这一定律,从而达到学以致用的目的。比如,让学生结合所学知识讨论两种较为特殊的情况(短路及断路)并进行解决:如,教师应让学生明确如果发生短路现象,常会导致电源被烧坏甚至引起火灾,因而为了避免这一问题,可以安装保险丝等。通过这种方式,有效地拓展了知识,培养了学生学以致用的能力。
当然,对于闭合电路的欧姆定律这一难点的教学,自然不止这一方法,并且难点是相对的。因而在具体教学中,教师要立足于学生实际进行教学,这样方能有效突破难点,最终帮助学生掌握相关知识并能灵活运用。
参考文献:
[1]孙殿乔.闭合电路欧姆定律的教学难点突破[J].新课程学习:中,2010(8).