时间:2023-07-20 16:16:35
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇欧姆定律比值问题,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。
一、教材分析
《欧姆定律》的内容,在初中阶段已经学过,高中阶段《物理》安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基本研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法――列表对比法和图象法;再次领会定义物理量的一种常用方法――比值法。这就决定了《欧姆定律》教学的教学目的和教学要求。教学不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法。
《欧姆定律》的内容在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定了基础。《欧姆定律》实验中分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用。因此也可以说,《欧姆定律》是后续课程的知识准备阶段。
通过《欧姆定律》的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用。《欧姆定律》内容的重点是进行演示实验和对实验数据进行分析。这是教学的核心,是教学成败的关键,是实现教学目标的基础。《欧姆定律》教学的难点是电阻的定义及其物理意义。尽管用比值法定义物理量在电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏。从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度。对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从数学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义。有些学生常将两种表达式相混,对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清,要注意提醒和纠正。
二、关于教法和学法
《欧姆定律》教学采用以演示实验为主的启发式综合教学法。教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动。在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行大面积课堂提问,让学生充分发表意见。这样既有利于化解难点,也有利于充分发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃。
通过《欧姆定律》的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实际操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和物理规律。同时要让学生知道,物理规律必须经过实验的检验,不能任意外推,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯。
三、对教学过程的构想
为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:
1.在引入新课提出课题后,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起了承上启下作用。
2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答。这样既巩固了他们的实验知识,也调动他们尽早投入积极参与。
3.在进行演示实验时可请两位学生上台协助,同时让其余同学注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考。
4.在用列表对比法对实验数据进行分析后,提出下面的问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识。到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨。
5.在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义。此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨。此处节奏应放慢,可提问请学生回答或展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象。
6.在得出实验结论的基础上,进一步提出欧姆定律,这实际上是认识上的又一次升华。要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行,以锻炼学生的语言表达能力。教师重申时语气要加重,不能轻描淡写。要随即强调欧姆定律是实验定律,必有一定的适用范围,不能任意外推。
7.为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习,达到巩固之目的。然后结合课本练习题,熟悉欧姆定律的应用,但占时不宜过长,以免冲淡前面主题。
四、授课过程中几点注意事项
1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍。
2.注意正确规范地进行演示操作,数据不能虚假拼凑。
3.注意演示实验的可视度。可预先制作电路板,演示时注意位置要加高。有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上,使全体学生都能清晰地看见。
4.定义电阻及欧姆定律时,要注意层次清楚,避免节奏混乱。可把电阻的概念及定义在归纳实验结论时提出,而欧姆定律在归纳完实验结论后。这样学生就不易将二者混淆。
5.所编反馈练习题应重点放在概念辨析和方法训练上,不能把套公式计算作为重点。
6.注意调控课堂节奏,避免单调枯燥。
本节课在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础.本节课分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用.因此也可以说,本节课是后续课程的知识准备阶段.
通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用.
本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析.这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础.
本节课的难点是电阻的定义及其物理意义.尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏.从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度.对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从数学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义.有些学生常将两种表达式相混,对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清,要注意提醒和纠正.
根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式综合教学法.教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动.在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行大面积课堂提问,让学生充分发表意见.这样既有利于化解难点,也有利于充分发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃.
通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实际操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律.同时要让学生知道,物理规律必须经过实验的检验,不能任意外推,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯.
为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:1.在引入新课提出课题后,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用.2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答.这样使他们既巩固了实验知识,也调动他们尽早投入积极参与.3.在进行演示实验时可请两位同学上台协助,同时让其余同学注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考.4.在用列表对比法对实验数据进行分析后,提出下面的问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识.到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨.5.在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义.此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨.此处节奏应放慢,可提请学生回答或展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出实验结论的基础上,进一步总结出欧姆定律,这实际上是认识上的又一次升华.要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力.教师重申时语气要加重,不能轻描淡写.要随即强调欧姆定律是实验定律,必有一定的适用范围,不能任意外推.7.为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习,达到巩固之目的.然后结合课本练习题,熟悉欧姆定律的应用,但占时不宜过长,以免冲淡前面主题.
1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍.
2.注意正确规范地进行演示操作,数据不能虚假拼凑.
3.注意演示实验的可视度.可预先制作电路板,演示时注意位置要加高.有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上,使全体学生都能清晰地看见.
《欧姆定律》一课,学生在初中阶段已经学过,高中必修本(下册)安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基本研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法――列表对比法和图象法;再次领会定义物理量的一种常用方法――比值法。这就决定了本节课的教学目的和教学要求。这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法。
本节课在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础。本节课分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用。因此也可以说,本节课是后续课程的知识准备阶段。
通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用.
本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析。这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础。
本节课的难点是电阻的定义及其物理意义。尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏。从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度。对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从数学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义。有些学生常将两种表达式相混,对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清,要注意提醒和纠正。
二、关于教法和学法
根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式综合教学法。教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动。在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行大面积课堂提问,让学生充分发表意见。这样既有利于化解难点,也有利于充分发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃。
通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实际操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律。同时要让学生知道,物理规律必须经过实验的检验,不能任意外推,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯。
三、对教学过程的构想
为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:1.在引入新课提出课题后,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用。2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答。这样使他们既巩固了实验知识,也调动他们尽早投入积极参与。3.在进行演示实验时可请两位同学上台协助,同时让其余同学注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考。4.在用列表对比法对实验数据进行分析后,提出下面的问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识。到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨。5.在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义。此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨。此处节奏应放慢,可提请学生回答或展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象。6.在得出实验结论的基础上,进一步总结出欧姆定律,这实际上是认识上的又一次升华。要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力。教师重申时语气要加重,不能轻描淡写。随即强调欧姆定律是实验定律,必有一定的适用范围,不能任意外推。7.为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习,达到巩固之目的。然后结合课本练习题,熟悉欧姆定律的应用,但占时不宜过长,以免冲淡前面主题。
四、授课过程中几点注意事项
1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍。
2.注意正确规范地进行演示操作,数据不能虚假拼凑。
3.注意演示实验的可视度.可预先制作电路板,演示时注意位置要加高.有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上,使全体学生都能清晰地看见。
一、教材分析
“欧姆定律”一课,学生在初中阶段已经学过,高中选修教材安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基础研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法——列表对比法和图像法;再次领会定义物理量的一种常用方法——比值法。这就决定了本节课的教学目的和教学要求。这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法。
本节课在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础。本节课分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用。因此也可以说,本节课是后续课程的知识准备阶段。
通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用。本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析,这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础。
本节课的难点是电阻的定义及其物理意义。尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏。从教学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度。对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从教学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义。
二、关于教法和学法
根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式教学法。教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动。在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行课堂提问,让学生充分发表意见。这样既有利于化解难点,又有利于发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃。
通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实验操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律。同时要让学生知道,物理规律必须通过实验的检验,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯。
三、对教学过程的构想
为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:
1. 在引入新课提出课题前,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用。
2. 对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答,这样使学生既巩固实验知识,又调动学生积极参与。
3. 在进行演示实验时可请两位学生上台协助,同时让其余学生注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考。
4. 用列表对比法对实验数据进行分析后,提出问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更深刻的认识。到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图像使学生的学习情绪转向高涨。
5. 在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义。此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨。此处节奏应放慢,可提请学生展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻印象。
6. 在得出实验结论的基础上,进一步总结欧姆定律,这实际是认识上的又一次升华。要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力。
7. 为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题进行反馈练习,达到巩固之目的。然后结合教材练习题,熟悉欧姆定律的应用,时间不宜过长,以免冲淡主题。
四、授课过程中注意事项
1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍。
2.注意正确规范地进行演示操作。
3.注意凑示实验的可视度。
4. 定义电阻及总结欧姆定律时,要注意层次清楚,避免节奏混乱。
例根据欧姆定律公式I=,可变形得到R=。对此,下列说法中正确的是()
A. 导体电阻的大小跟导体两端的电压成正比
B. 导体电阻的大小跟导体中的电流成反比
C. 当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
D. 导体电阻的大小跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
典型错误一根据R=,认为导体的电阻与导体两端的电压成正比,因此选择A。
典型错误二根据R=,认为导体的电阻与通过导体的电流成反比。因此选择B。
错因分析欧姆定律研究的是电流与电压和电阻的关系,其变形式R=只是提供了计算电阻的一种方法,并不能理解为导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比。
正确答案因为导体的电阻是由导体自身因素(材料、长度、横截面积、温度等)来决定的,而不受外因(导体两端电压和通过导体的电流)影响,所以应选D。
易错点二:对欧姆定律同一性和同时性的忽视
例有一个电铃,它的电阻是10 Ω,在正常工作时,它两端的电压应该是6 V。但我们手边现有的电源电压是8 V,要把这个电铃接在这个电源上,并使它正常工作,应怎么办?
典型错误要把这个电铃接在这个电源上,并使它正常工作,应给它串联一个电阻。
因为通过电铃的电流I== A=0.6 A,
又因为电阻跟电铃串联,
所以通过电阻的电流I=I=0.6 A,
因此,串联一个电阻为R== Ω=13.3 Ω。
错因分析造成错解的原因是在应用欧姆定律时,没有注意同一性和同时性。错解中的最后一步:R=中,U、I代入的数值是总电压和总电流,求出的电阻R应该是总电阻。
正确答案根据欧姆定律有:通过电铃的电流I== A=0.6 A,
又因为电阻跟电铃串联,
所以通过串联电路的电流I=I=0.6 A,
因此,总电阻R== Ω=13.3 Ω。
又因为R=R+R,
所以串联一个电阻为R=R-R=(13.3-10) Ω=3.3 Ω。
易错点三:对控制变量法的误解
例小刚用图1所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是()
A. 记录电流表和电压表的示数
B. 将变阻器滑片适当向左移动
C. 将变阻器滑片适当向右移动
D. 适当增加电池的节数
典型错误电源电压不变,改变电阻,记录电流大小,从而找出电流跟电阻的关系,选A。
错因分析没有正确理解控制变量法。
正确答案在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,为了探究“一段电路中电流跟电阻的关系”,必须保持A、B两点间的电压不变。此时由于总电阻变大,总电流变小,因此滑动变阻器两端的电压变小,由串联电路电压关系可知A、B两点间(一段电路)的电压变大。要想继续实验,接下来应该使A、B两点间的电压减小到原来的值。将变阻器滑片适当向右移动,使变阻器阻值增大,使电路电流减小。由U=IR可知,A、B两点间的电压才会变小,当达到原来的电压值时,停止移动滑片,记录此时的电流值。应选C。
易错点四:对电路连接关系不清
例1如图2所示,电路中的电源电压保持不变。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,电表、、的示数变化正确的是()
A. 的示数减小,的示数减小,的示数增大
B. 的示数增大,的示数减小,的示数增大
C. 的示数增大,的示数减小,的示数减小
D. 的示数减小,的示数增大,的示数减小
典型错误滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,滑动变阻器的阻值变大,根据欧姆定律公式I=,电路中的电流减小。根据U=IR可知,滑动变阻器两端电压减小,因此的示数减小,灯泡两端的电压增大。选择D。
错因分析电压表测量的是滑动变阻器两端电压U。滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,滑动变阻器的阻值R变大,但同时电流I变小,根据U=IR无法判断滑动变阻器两端电压大小的变化。
正确答案由图2可知这是一个串联电路,电压表测量滑动变阻器两端的电压U,测量灯泡两端的电压U。滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,滑动变阻器的阻值变大,根据欧姆定律公式I=,电路中的电流减小,因此的示数减小。再根据串联电路中电流处处相等,通过灯泡的电流I=I,又灯泡的电阻R不变,根据U=IR可知,电压U减小,因此的示数减小。由串联电路电压的关系,可知滑动变阻器两端电压U=U-U,因此的示数增大。应选C。
例2如图3所示电路中,闭合开关后,将滑动变阻器滑片P由a端向b端滑动过程中,图3中电压表和电流表的示数变化正确的是()
A. 电压表示数不变,电流表示数变大
B. 电压表示数变小,电流表示数变大
C. 电压表示数不变,电流表示数变小
D. 电压表示数变大,电流表示数变小
典型错误滑动变阻器滑片P由a端向b端滑动过程中,电阻变大。根据U=IR可知,电压变大,因此电压表示数变大。再根据欧姆定律公式I=,电路中的电流减小,选择D。
错因分析电路连接关系不清,没有注意到滑动变阻器与R串联后再与R并联的关系。
正确答案滑动变阻器与R串联后再与R并联,不管滑动变阻器阻值如何变化,都不会改变支路电压。支路电阻的变化引起总电阻的变化,滑片P由a端向b端滑动过程中,滑动变阻器电阻变大,总电阻变大。根据欧姆定律公式I=,电路中的总电流减小,因此电流表示数减小。应选C。
易错点五:对伏安法测电阻原理的误解
例小刚同学想用电流表、电压表测量一段电阻丝R的电阻,他已连接了部分电路,如图4(a)所示。请你接着完成下列步骤:
(1)当电压表示数为3.6 V时,电流表的示数如图4(b)所示,这时电路中的电流是________A,电阻丝的电阻为_______Ω。并用笔画线代替导线,将电路补画完整。
(2)若将上面实验中的定值电阻R换成小灯泡,在多次测电阻的过程中,发现当电压表的示数增大时,电压表与电流表示数的比值将________。
典型错误(1)题中连接图时,滑动变阻器接线柱连入错误,电压表、电流表正负接线柱及量程选错,串、并联错误。
错因分析不清楚滑动变阻器及电表接入电路的要求。
正确答案滑动变阻器要保证“一上一下”两个接线柱接入电路,有时还要考虑具体是下面哪一个接线柱接入电路。对于电表,要求电流从正接线柱流入负接线柱流出,且选择符合题意的量程,保证电流表与被测对象串联,电压表与被测对象并联。(1)0.3;12;电路图如图5所示。
典型错误(2)由伏安法测电阻原理R=可知,电流与电压成正比,因此电压表与电流表示数的比值不变。
错因分析当电阻不变时,电流与电压才成正比。电阻变化时,这种正比例关系就不成立了。
正确答案当电压增大时,灯丝温度升高,其电阻增大。由R=可知,电压表与电流表示数的比值就是电阻,所以电压表与电流表示数的比值将增大。
易错点六:不关注欧姆定律的适用范围――纯电阻电路
例有一台标有“220 V 1.1 kW”的电动机,线圈电阻为10 Ω,求它正常工作1 min放出的热量。
典型错误由欧姆定律可知,
I== A=22 A,
再由焦耳定律得:
Q=I2Rt=222×10×60 J=2.904×105 J。
错因分析欧姆定律只适用于纯电阻电路。本题是含有电动机的非纯电阻电路,求电流时不能使用I=。
1.电流:自由电荷的定向移动形成电流。I也流是标量,但有方向,我们规定正电荷的定向移动方向是电流的方向。电流的定义式为单位为A。
2.电压:当在导体两端加上一定电压后,在导体中将产生一定的电场,自由电荷在静电力的作用下做定向移动,形成电流。
3.电阻:电流通过导体时受到导体的阻碍作用。电阻的定义式为R,决定式,单位为Ω
4.部分电路欧姆定律: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。其表达式为I=,适用范围有金属导电和电解液导电(对气体不适用)和纯电阻电路。
5.电路:在串联电路中有,并联电路中有
例1 根据经典理论,金属导体中电流的微观表达式为I=nvSe,其中n为金属导体中单位体积内的自由电子数,v为导体中自由电子沿导体定向移动的速率,S为导体的横截面积,e为自由电子的电荷量。如图1所示,两段长度和材料完全相同、各自粗细均匀的金属导线ab、bc,圆形横截面的半径之比为rab:rbc=l:4,串联后加上电压,则()。
A.两导体内的自由电子定向移动的速率之比为vab:vbc=l:4
B.两导体内的自由电子定向移动的速率之比为vab:vbc=4:1
C.两导体上的电压之比为Uab:Ubc=4:1
D.两导体上的电压之比为Uab:Ubc=16:1
解析:两段导体串联,根据串联电路的特点可知,电流处处相等,即Iab=Ibc再由金属导体中电流的微观表达式I=nvSe,得,选项A、B错误。根据欧姆定律,得U=IR,所以。又有,得,选项c错误,D正确。答案为D。
点评:导体两端加电压后,在导体中会形成电场,自由电荷在静电力作用下做定向移动而形成电流,金属导体中电流的微观表达式I=nvSe就是由导体中电流推导而出的。串联在电路中的每段导体分得的电压跟电阻成正比。
例2 对于电阻的概念和电阻定律,下列说法正确的是()。
A.由可知,导体的电阻与导体两端的电压成正比,与流过导体的电流成反比
B.由可知,导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比
c.由可知,导体的电阻率与导体的横截面积成正比,与导体的长度成反比
D.导体的电阻率只由材料的种类决定,与温度无关
解析:电阻是由导体本身决定的,跟电流、电压无关,所以选项A错误,B正确。电阻率主要决定于导体的材料,还跟温度有关,所以选项C、D错误。答案为B。
点评:电阻是用比值法定义的,即电阻等于电压与电流的比值。而电阻的大小是由决定的,其中p为电阻率,主要决定于导体的材料,还与温度有关。
二、闭合电路分析是综合
1.电源:电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。(l)电动势是非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,即,单位为V1(2)电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫做内电阻,是反应电源性能的一个重要参数。
2.闭合电路:(1)闭合电路欧姆定律是指闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与内、外电阻之和成反比,其表达式为,只适用于纯电阻电路;(2)路端电压与电流的关系为U=E-Ir,此式适用于一切电路;(3)路端电压与外电阻的关系为U=,此式只适用于纯电阻电路。当外电路断开时,有1=0,U=E;当外电路短路时,有。
例3 一节干电池的电动势为1.5V,一节铅蓄电池的电动势为2V。所以()。
A.干电池在1s内将1.5J的化学能转变为电能
B.蓄电池将化学能转变为电能的本领比干电池的要大
C.无论接不接人外电路,一节干电池两极间的电压都为2V
D. g节蓄电池每通过IC电荷量,电源把2J的化学能转变为电能
解析:电动势的物理含义是电源搬运IC的电荷量做功(把其他形式的能转化为电能)的大小,显然,选项A错误,B、D正确。当电源接人外电路时,两端电压随外电阻的变化而变化,选项C错误。答案为BD。
点评:电动势是比较难理解的物理量,它是非静电力做功与电荷量的比值,而不是非静电力做功与时间的比值。当外电路接通时,随外电路电阻的变化,电流、路端电压也随之改变。
例4 如图2所示,在A、B两点间接有电动势E=4V,内电阻r=lΩ的直流电源,电阻R1、R2、R3的阻值均为4Ω,电容器的电容C=30μF,电流表的内阻不计,求:
(l)电流表的读数;
(2)电容器所带的电荷量;
(3)断开电源后.通过电阻R2的电荷量。
解析:当开关S闭合后,因为电容器的电阻无穷大,可以以去掉,而电阻R1、R2被电流表短路,所以外电路可以简化为电流表和电阻R3串联。
(1)根据欧姆定律可得,电流表的读数I=
(2)电容器接在电源两端,其电压为路端电压,即U=IR3=3.2V,因此电容器带电荷量Q=UC=
(3)断开开关S后,电容器相当于电源,因为电流表内阻不计,外电路是电阻R1、R2并联后与R3巾联,所以通过电阻R1和R2的电荷量之比为又有,解得
点评:电容器中间有电介质,电流不能通过其中,在电路中表现为断路,而理想电流表的内阻为零,在电路中表现为短路,在电路分析时要充分利用这些特点。
三、动态电路分析是热点
1.基本规律:(l)当外电路中任何一个电阻增大(或减小)而其他电阻不变时,电路的总电阻一定增大(或减小);(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路中的总电阻增大,若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小;(3)在如图3所示的分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联,A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。
2.分析思路:
例5 在如图4所示的电路中,Rc为定值电阻,闭合开关S。当滑动变阻器R的滑片P向右移动时,下列判断正确的是()。
A.电压表V1、电流表A的读数都增大
B.电压表V1与电流表A读数的比值保持不变
C.电压表V2与电流表A读数的比值保持不变
D.电压表V2、电流表A读数变化量的比值保持不变
解析:当滑动变阻器R的滑片P向右移动时,接人电路的阻值变大,总电阻变大,回路中的总电流减小,电流表A的读数减小,选项A错误。巾欧姆定律得。显然,选项B错误,c正确。而选项D正确。答案为CD。
点评:根据动态电路分析的一般思路,灵活运用部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律即可顺利求解本题。
例6 在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图5所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻Rm发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时()。
A.Rm变太,且R越大,U增大越明显
B.RM变大,且R越小,U增大越明显
C.RM变小,且R越大,U增大越明显
D.Rm变小,且R越小,U增大越明湿
解析:根据题述可知,传感器接触到药液时其电阻Rm发生变化,导致S两端电压U增大,因此Rm变小。又因为R与Rm并联,所以R越大,U增大越明显。答案为C。
点评:通常情况下对动态电路进行分析是通过电阻的变化确定电压的变化,而该题是利用电压的变化来确定电阻的变化。
四、功和功率的计算是难点
1.纯电阻电路的电功和电热:电流通过纯电阻电路时,它所消耗的电能全部转化为内能,电功等于电热,电功率等于热功率。数学表达式为w=Q=Pt
2.非纯电阻电路的电功和电热:当电路中含有电动机、电解槽等时,该电路为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中,消耗的电能除转化成内能外,还转化成机械能、化学能等。在非纯电阻电路中,电功大于电热,即;电功率大于热功率,即在计算电功和电功率时只能用定义式W=UIt和P=UI,在计算电热和热功率时只能用定义式Q=
3.电路中的功率与效率:电源的总功率P=EI,电源的输出功率P=UI,电源的内耗功率电源的效率
4.电源的最大输出功率:对于纯电阻电路有P=,当外电路电阻等于内电路电阻(R=r)时,电源的输出功率最大,且,此时电源的效率η=50%。
例7 如图6所示,电源电动势E=6V,内阻r=2Ω,定值电阻R1=R2=12Ω,电动机M的内阻R3=2Ω。当开关S闭合电动机转动稳定后,电压表的读数U1=4V。若电动机除内阻外其他损耗不计,求:
(1)电路的路端电压U2;
(2)电动机输出的机械功率P;
(3)电源的效率η。
解析:(1)设干路电流为I,对全电路,有E=成立。设通过R1和电动机的电流为I1,通过R2的电流为I2,对R3、R2,欧姆定律适用,有I1=。由并联电路的特点得即,解得
(2)电动机的输入功率,转化为机械功率P和通过其内阻生热的功率。根据能量守恒定律得。代人数据得
(3)电源的效率83.3%。
点评:对于含有电动机、电解槽等非纯电阻的电路,在分析和讨论时务必注意欧姆定律是不适用的。
五、图像问题讨论是提升
1.在恒定电流问题中,为了更加直观地反映某元件的电压和电流的关系,我们常常选用伏安(U-I)特性曲线来描绘。它们主要有两种:一是电阻元件对应的伏安特性曲线,简称“电阻线”,如图7甲所示,其对应的电阻R的大小等于tanα;另一种是电源元件对应的伏安特性曲线,简称“电源线”,如图7乙所示,其对应的电源内阻r的大小等于tanα,电动势E为直线在U轴上的截距。
2.在纯电阻电路中,我们常用功率与外电阻的图像来反映它们之间的变化规律,如图8所示,电源的总功率,电源的输出功率,电源的内耗功率
例8 某种材料的导体的U-I图像如图9所示,图像上A点和坐标原点连线与横轴成a角,A点的切线与横轴成β角。关于导体的下列说法中正确的是()。
A.在A点,导体的电阻大小等于tanα
B.在A点,导体的电阻大小等于tanβ
C.导体的电阻随电压U的增大而增大
D.导体的电功率随电压U的增大而增大
解析:由欧姆定律得,由图得在A点有,故导体的电阻随电压U的增大而增大,在A点,导体电阻的大小等于tana,选项A、C正确,B错误。由图可知随着电压的增大,电流也增大,所以导体的电功率增大,选项D正确。答案为ACD。
点评:根据部分电路欧姆定律可以确定U-I图像的几何意义。在解决恒定电流的某些问题时,巧妙地应用电阻线、电源线进行分析,不仅可以避免运用数学知识列式进行复杂的运算,而且可以获得直观形象、一目了然的效果。
侧9 电池甲和乙的电动势分别为E1和E2,内阻分别为r1和r2。若用甲、乙两电池分别向某个电阻R供电,则在这个电阻上所消耗的电功率相同。若用甲、乙两电池分别向某个电阻R'供电,则在R'上消耗的电功率分别为P1和P2。已知E>E2,R'>R,则()。
解析:依题意作出电池甲和乙(E1>E2)及电阻R的伏安特性曲线。因为两电池分别接R时,R消耗的电功率相等,所以这三条线必相交于一点,如图l0所示。由图可知a1>a2,所以,r1>r2。作R'的伏安特性曲线,因为R'>R,所以R'的伏安特性曲线应在R的上方。由图可知,当甲电池接R'时,;当乙电池接R'时。因为,所以。答案为AC。
点评:在U-I直角坐标系中作出电源的伏安特性曲线,再在此坐标系中作出电阻R的伏安特性曲线,则两条线的交点就表示了该闭合电路所工作的状态。此交点的纵、横坐标的比值表示外电阻R1纵、横坐标的乘积即为外电阻所消耗的功率。
跟踪训练
l.一个T形电路如图11所示,其中电阻。另有一测试电源,电压为lOOV,则()。
A.当c、d端短路时,a、b之间的等效电阻是40Ω
B.当a、b端短路时,c、d之间的等效电阻是40Ω
C,当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为80V
D.当c、d两端接通测试电源时,a、b两端的电压为80V
2.将一电动势为E、内阻为r的电池与外电路连接,构成一个闭合电路。用R表示外电路的电阻,I表示电路中的电流,U表示路端电压,则下列说法正确的是()。
A.由U=IR可知,外电压随I的增大而增大
B.由U=Ir可知,路端电压随I的增大而增大
C.由U=E-Ir可知,电源的输出电压随电流I的增大而减小
D.由可知,回路中电流随外电阻R的增大而减小
3.在如图12所示的闪光灯电路中,电源的电动势为E,电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时,闪光灯中才有电流通过并发光,当闪光灯正常工作时,会周期性短暂闪光,则可以判定()。
A.电源的电动势E一定小于击穿电压U
B.电容器所带的最大电荷量一定为CF
C.闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量一定增大
D.在一个闪光周期内,通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等
4.如图13所示,电源的电动势E=12V,内阻r=3Ω,Ro=1Ω,直流电动机的内阻Ro'=1Ω。当调节滑动变阻器R1时可使甲电路的输出功率最大,当调节滑动变阻器R2时可使乙电路的输出功率与甲电路相同也最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率Po=2W),则使电路输出功率最大的R1和R2的值分别为()。
A.2Ω,2Ω
B.2Ω,1.5Ω
C.1.5Ω,1.5Ω
D.1.5Ω,2Ω
5.如图14所示,直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图像,曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图像,则下列说法中正确的是()。
A.电源的电动势为50V
B.电源的内阻为
学生理解能力的形成,是个循序渐进的过程,是从不自觉到有目的地自觉进行的.在初中两年的物理教学中,老师对学生的理解能力要有正确的预估,备课时设计的教学过程要在学生理解能力的“最近发展区”,不可过高也不能过于低,才可能实现真正意义上的高效课堂.
理解是一种积极思维活动的心理过程,理解能力是认识物理现象的前提.相对其他科目来说,很多同学反映物理比较难学难懂.往往上课听了,概念公式也背了,类似的题目练了,到解决实际问题时还是脑子一片模糊,究其原因主要是理解能力不足,没有弄清事物的意义,影响了他们的学习效果.主要存在的问题有:(1)实验教学中的问题.对实验探究不能明确探究目的,不会设计实验与制定计划;(2)概念教学中的问题.不能从物理现象和实验中归纳科学规律,对同一概念的几种表达形式鉴别能力差;(3)规律教学中的问题.不理解物理规律的确切内涵和外延,包含其适用条件及在简单情况下的应用.以上这些问题的存在直接影响着教学质量的提高.
2培养学生理解能力的三点方法
2.1在物理实验教学中培养学生的理解能力
在进行实验探究时,可以设置问题串引导学生的思维.问题设计是很重要的一个教学技巧,教师可以通过问题来引导、促进学生思维过程.教师务必注意引导学生思考探究目的是什么,如何进行设计实验与制定计划,应该准备哪些实验器材?哪些物理量需要测[HJ1.9mm]量?笔者相信学生经过多次训练,在主动寻求途径解决问题时才理解了整个实验.否则,学生们要么不知道要做什么,要么就是被动地记录一堆数据而已.
例1[HT]探究“物质吸热或放热规律”的实验教学时,设置问题串引导学生的思维.
(1)探究的问题是物质吸热与物质的种类、物质温度的变化、物质质量的关系,要采用什么方法研究?
(2)设计实验以前,先要解决一个问题,就是怎样比较物质吸热的多少?物质要吸热,必须要给它加热,加热越多,则物质吸热就越多.加热的多少怎样比较?
(3)利用生活经验说明物质吸热的多少与温度变化、质量有什么关系?物质吸热与物质的种类有什么关系?怎样设计实验探究?引导学生答出取相同质量的水和煤油,升高相同的温度,比较吸热的多少.(同时师生共同设计表格)
(4)更进一步地,提问取相同质量的水和煤油,加热相同的时间,比较升高的温度,可以吗?思维上清楚了,学生实施观察和思考就有效了很多.
2.2在物理概念教学中培养学生的理解能力
循序渐进地要求学生从物理现象和实验数据中归纳科学规律,敢于表达并对同一规律进行不同形式的表达,通过实验与思维过程的结合提升理解能力.想让学生主动建构获得概念,应该注重概念的来龙去脉:为什么要研究这个问题,怎样进行研究,通过研究得到怎样的结论,物理量的物理意义是什么以及这个物理量有什么重要的应用等.
例2[HT]密度这个概念的建立是重点也是难点,初二新授课时学生能直观地体会到体积相同的不同物质质量不同.但是传统的讲授式教学直接用“比值法”定义密度概念,初中生接受起来会有一定的难度.要体现以教师为主导学生为主体的课改理念,就要引导学生对各组实验数据讨论,去发现“同一物质的体积增大几倍,它的质量也增大几倍”,“同种物质的质量和体积比值一定”,“物质的质量和体积成正比”,“不同种类的物质,质量跟体积的比值是不同的”,进一步引导学生用图像法处理数据画出[TP2CW01.TIF,Y#]如图1所示的m-V图像.虽然各抒己见,但教师务必给予每个人及时表扬.师生进一步共同总结,区别物质的一种办法:质量跟体积的比值.可见单位体积的质量反映了物质的一种特性,密度就是表示这种特性的物理量.学生通过体验理解物理方法,对于学习后续物[HJ1.85mm]理知识具有很好的迁移价值.
2.3在物理规律教学中培养学生的理解能力
利用图示法能形象地表达物理规律,直观地叙述物理过程,鲜明地表示各物理量之间的关系,帮助学生弄清物理条件过程,把握概念条件.理解物理规律[JP2]的确切含义,包含其适用条件及在简单情况下的应用.
新课程下的中考的另一个特点,就是重视对实验探究能力的考查,促使同学们用新视角重新思考实验的过程,得到新的发现或收获,设计有关“过程与方法”的试题,考查同学们提出问题、做出猜想和假设、设计研究计划、分析处理数据、得出结论、学会评价的能力。
二、试题讲析
例1 如图l所示,电阻R1为12Ω,将它与R2串联后接到8V的电源上,已知R2两端的电压是2V,请求出电路的总电阻。
讲析 这是一道应用欧姆定律的基础题,解题的方法有两种:一种是从欧姆定律出发的分析法;一种是从电路的基本性质出发的综合法。即:求总电阻可以将R2的值求出来再求R1和R2的和;也可以用总电压除以总电流得总电阻;或根据电路的性质建立相应的关系式求解。
解法一:因为R1、R2串联,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总=R1+R2=12Ω+4Ω=16Ω.
解法二:因为R1、R2串联,I=I1=I2,则U/R1+R2=U-U2/R1,8V/R=8V-2V/12Ω,R总=16Ω.
解法三:因为R1、R2串联I1=I2,则U1/R1=U2/R2变形得R1/R2=U1/U2,R/R1+R2=U-U2/U1+U2,U/R1+R2=U-U2/R1,R总=16Ω.
例2 如图2所示,电源电压不变,当开关S闭合时,电表示数的变化情况是( ).
A.电流表、电压表示数均变大
B.电流表、电压表示数均变小
C.电压表示数变大,电流表示数变小
D.电压表示数变小,电流表示数变大
讲析 这是一道欧姆定律应用题,要判断电表的示数如何变化,关键是要知道电路中的电表示数变化的实质,当开关s闭合后,电路的状态由两个电阻的串联变为只有一个电阻R2的电路;原来电流表测的是R1和R2串联时的电流,现在R1和电流表被短路,电流表的示数为0,示数变小;电压表原来测的是R2上的电压,它是电源的一部分电压,而现在的电路中只有R2,则U2=U源,示数变大,本题选C.
本题的问题是有些同学看不懂电路状态变化的实质,死抠欧姆定律,电流或电压的变化是与电路的变化有关,但知道了现在的电路的变化特征就简单多了,识别电路是我们解电学题的前提,如果电路的状态不清,则应用的电路性质也就会出错,这种能力要加强。
例3 在如图3所示的电路中,电源电压U=4.5V,且保持不变,电阻R1=4Ω,变阻器R2的最大阻值为15Ω,电流袁的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,为了保护电表,变阻器接入电路的阻值范围不能超出( ).
A.3.5Ω~8Ω
B.2Ω~3.5Ω
C.0~8Ω D.0~3.5Ω
讲析 本题是欧姆定律的又一种应用形式,是状态电路中的变阻器的取值范围问题,解这类题目的关键是从电路的状态出发,找出符合电路要求的电学关系式,题目中的两个电表同时要满足不超过量程的要求,即:串联电路中的电流不大于0.6A,电阻R2两端的电压不少于3V,所以我们可以用欧姆定律,写出符合电路要求的数学不等式组然后求解。
依题意,由欧姆定律可得
由①②两式解得3.5Ω≤R2≤8Ω,所以应选A.
本题与物理上其他题目一样,关键是理清电路的特征,能写出符合电路特点和要求的数学关系式,然后通过数学的手段解出结果,所以仅有基本知识是不够的,更要练就解相关问题的技能。
例4 小明利用如图4所示的装置探究电流产生的热量与哪些因素有关?在两个相同的烧瓶中装满煤油,瓶中各放置一根电阻丝,且R甲大于R乙,通电一段时间后,甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高,该现象能够说明电流产生的热量与下列哪个因素有关( )。
A.电荷量 B.电流 C.电阻 D.通电时间
讲析 题目的表象是:甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高,这与哪些因素有关?煤油是因为受热膨胀,液面上升的;相同条件下,甲中的液面升得高,说明甲瓶中的电阻产生的热量多R甲和R乙是串联在电路中的,则电流、通电时间以及电荷量(电流和通电时间的乘积)相等,A、B、D选项都不是影响因素;根据焦耳定律甲的电阻大,甲放出的热量多,则电流产生的热量与电阻的大小有关,应选C.
本题实际上探究的是焦耳定律的影响因素,使同学们能进一步了解其内容、理解它的应用同时本题中也渗透了“控制变量法”的探究思想。
例5 一个电热水壶,铭牌部分参数如下:额定电压220V,额定功率模糊不清,热效率为90%,正常工作情况下烧开满壶水需要5min,水吸收的热量为118800J,此时热水壶消耗的电能为_______J,其额定功率为_______W,电阻是_________Ω.若实际电压为198V,通过电热水壶的电流是_________A,1min内
电热水壶产生的热量是________J.(假设电阻不随温度改变)
讲析水所吸收的热量已知,电热的利用率知道,则消耗电能可以由热量的利用率求出;用电时间已知,消耗的电能已求,则由电功率的定义求电功率,电水壶的电阻由R2=U2额/P额求出,在实际电压下的电流I=U/R,实际电压下的电热水壶所产生的热量Q=IRt.
答案:132000 440 110 1.8 21384
本题是欧姆定律和焦耳定律应用的基础题,也是通过练习使同学们掌握基本知识的重要途径,简单的是这样的填空题,复杂的可以演变成综合应用题;这些题目也是中考中同学们易失分的地方。
例6 CFXB型“220V 1100W”电饭煲的原理图如图5所示,它有高温烧煮和焖饭、保温两挡,通过单刀双掷开关S进行调节,R0为电热丝,当开关S接高温烧煮挡时,电路的功率为1100W,当开关S接焖饭、保温挡时,电路的总功率为22W。
(1)电饭煲在高温烧煮档时,开关S应与哪个触点连接?
(2)电热丝R0的阻值多大?
(3)当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大?焖饭、保温10rain,电热丝R0产生的热量为多少?
讲析 电饭煲在高温烧煮挡时,电路中的功率是最大,在电压一定时,要得到最大功率电路中的电阻应最小,由图5可知,当R被短路时,电路中的电阻最小,电路中只有R0工作,则S应合到2位置,高温挡时的功率已知,电压为额定电压,R0由R=U2/P等求得,当电饭煲在正常焖饭、保温时,电饭煲的热功率最小,电路中的电阻最大,则R0和R串联,可求出此时的电流,再由Q=I2Rt求出R0产生的热量,
答:(1)与触点2连接。
(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.
本题是欧姆定律和焦耳定律应用的综合题,同学们要能综合考虑影响电路发热的因素,也就是理解焦耳定律定义公式(Q=I2Rt)和各种变形公式(Q=U2/R(t)、Q=UIt)的应用,其中也涉及到欧姆定律的灵活应用。
三、巩固练习
1.如图6所示电路中,R1=10Ω.当开关S闭合时,电流表示数为0.2A,电压表示数为4V.求:(1)电源电压;(2)R2的阻值。
2.如图7所示电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,闭合开关S后,滑动变阻器滑片P自b向a移动的过程中(
)。
A.电流表A的示数变大,电压表V2的示数与电流表A的示数之比变小
B.电流表A的示数变大,电压表V2的示数与电流表A的示数之比变大
c.电压表V1的示数不变,电路消耗的总功率变大
D.电压表V2的示数变小,电路消耗的总功率变小
3.一只电炉的电阻为48.4Ω,接在电压为220V的电路中工作,它的功率是w,电炉丝工作时热得发红,而连接电炉丝的导线却不怎么发热,其原因是
4.在一次科技小组的活动中,同学们按照如图8所示的电路在AB之间接入一根细铜丝,闭合开关S后,调节滑动变阻器,使电流表的读数保持3A不变,过了一会儿,细铜丝熔断,在AB之间换接一根同长度的较粗的铜丝,再调节滑动变阻器到某一固定值,经较长时间粗铜丝没有熔断,在此过程中,电流表的读数保持3A不变小明同学针对所观察到的现象提出了一个问题:造成细铜丝熔断而粗铜丝没有熔断的原因是什么?(设电源电压保持不变)
(1)你认为造成细铜丝熔断而粗铜丝没有熔断的原因是什么?(请简述理由)
(2)若粗铜丝电阻为0.01Ω,求:在5s内粗铜丝共产生的热量。
(3)如果你家准备安装一台“220V 1500W”的电热水器,你应用选用(较粗/较细)的铜导线用作连接线比较安全。
5.如图9所示电路,电源两端电压保持不变,当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片P移到B端时,灯L的电功率为PL,电流表的示数为I1;当开关S1断开、S2闭合时,灯L的电功率为R1',电流表的示数为,I2,已知PL:P'L=9:25.
(1)求电流表的示数I1与I2的比值;
(2)当开关S1、S2又都断开,滑动变阻器的滑片P在c点时,变阻器接入电路的电阻为Rc电压表V1的示数为u1,电压表V2的示数为U2,已知U1:U2=3:2,Rc的电功率为10W,这时灯L正常发光,通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P,会形成不同的电路,在这些不同的电路中,电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为3:1.求灯L的额定功率。
6.小明在研究性学习活动中,查阅到一种热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表,并将该型号的热敏电阻应用于如图10所示由“控制电路”和“工作电路”组成的恒温箱电路中。
“控制电路”由热敏电阻R1、电磁铁(线圈阻值R0=50Ω)、电源U1、开关等组成,当线圈中的电流大于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸合,右边工作电路则断开;
“工作电路”由工作电源U2(U2=10V)、发热电阻R2(R2=50Ω)、导线等组成,问:
(1)工作电路工作时的电流为多大?电阻R2的发热功率为多大?
(2)若发热电阻R2需提供1.2×104J的热量,则工作电路要工作多长时间(不计热量的损失)?
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
右
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.
一、中学物理课堂教学新型设计分析
(一)设计物理教学方法的思路
1.结合哲学方法
结合哲学方法分为:质变和量变法、否定和肯定法、内容和形式法、本质和现象法、相对和绝对法、原因和结果法、空间和时间法、统一和对立等法.
2.结合数学方法
结合数学方法:图像法、函数法、几何法、极限法等.
3.突出物理方法
物理有自身独特的学习方法:观察法、实验法、守恒定律法、对称法、化方法等.
4.思维方法
思维方法:判断和推理法、综合和分析法、分类和比较法、概括法、演绎和归纳法、具体和抽象法、类比法等.
(二)设计在物理课堂教学的作用
1.是科学教授物理的需要
通过物理科学的方法,让学生更好理解物理知识.例如:某教师在讲解电容和电场强度设计教案时,应考虑电容和电场强度的定义,而它们是根据比值进行定义的,通过比值可以将抽象的概念具体化、数字化,再联合实验,促进学生更好地理解物理知识.
2.促进中学生建立科学观念
物理是科学学科,包含大量的科学观念和概念,促进学生建立正确的科学观念,懂得从现象到本质、从偶然到必然、从未知到已知.
例如:某物理老师讲解《惯性定律》设计问题“静止的小车启动时,为什么小车上的木板向后倒?”“小车停止运动时,为什么小车上的木板会向前倒?”引导学生对实验现象进行全面思考,科学利用定律解决物理问题,促进学生建立科学观念.
二、学生的个体差异
为了了解学生对物理的学习情况,笔者对某所学校学生的力学和电学进行了调查.发放调查问卷143张,共收回137张,回收率是95.80%.数据显示,力学中关于自行车下坡行驶时不可以用前闸刹车,77.20%的学生很清楚;15.20%的学生知道一些;6.70%的学生不太清楚;2.20%的学生完全没听过.电学中关于灯泡灯丝在开灯瞬间最容易被烧断,66.30%的学生很清楚;22.80%的学生知道一些;9.80%的学生不太清楚;1.10%的学生完全没听过.
生活中物理学处处可见,但是调查显示有些学生对生活中的物理现象缺乏了解,个体之间存在差异.因此教师应将生活实际、学生的个体差异等因素和物理教学联合起来,提高分析解决物理问题的能力.
三、新的教学方法
(一)注重物理生活化
结合生活实际教学,以此吸引学生思考问题,让学生感受到物理是兼备实用性、趣味性的科学学科.
例如:某教师讲解《重力势能》这节课结合生活实际提出“质量不同的物体从同一高度下落,可以观察到什么现象?”“质量相同的物体从不同高度下落,又可以观察到什么现象?”让学生清楚观察到质量、高度与重力势能之间的关系.
(二)物理教学方式要灵活
教学过程中,教师要根据学生的学习情况灵活教学.例如:某教师讲解《欧姆定律》,首先分析欧姆定律的概念和应用条件,如果学生接受情况较好,那么教师可以继续根据欧姆定律解决实际问题;如果学生接受情况不好,教师可以做些实验便于学生理解,还可以绘制伏安特性曲线.灵活教学,帮助学生深刻理解物理定义.
(三)既要针对学生者整体又要尊重个体差异教学
物理课堂是辅助学生学习的教育手段,教师要根据学生整体学习情况进行教学,综合考虑学生知识基础、接受知识能力、学习能力;也要尊重个体差异,降低一些学习要求,争取让所有学生都能在课堂上有所收获.