时间:2023-08-27 14:54:47
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇欧姆定律的决定式,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。
重点考查:
1.探究实验:探究电流与电压、电阻的关系;伏安法测电阻及变形;
2.欧姆定律的意义及应用:对欧姆定律的理解及应用欧姆定律解决问题。
考查热点:
1.实验:探究电流与电压、电阻的关系;伏安法测电阻及变形;
2.理解:对欧姆定律的理解;
3.应用:应用欧姆定律分析动态电路、计算及解决实际问题。
考点1: 电流与电压、电阻的关系
例1:小华用如图所示的电路探究电流与电阻的关系。已知电源电压为6V,滑动变阻器R2的最大电阻为20Ω,电阻R1为l0Ω。实验过程中,将滑动变阻器滑片移到某一位置时,读出电阻R1两端电压为4V,并读出了电流表此时的示数。紧接着小华想更换与电压表并联的电阻再做两次实验,可供选择的电阻有l5Ω、30Ω、45Ω和60Ω各一个,为了保证实验成功,小华应选择的电阻是 Ω和 Ω。
解析:要探究电流与电阻的关系时,必须要控制电阻R1两端的电压一定,即R1两端电压U1=4V不变。要能保证实验成功,滑动变阻器两端电压控制为6V-4V=2V,R2中也就是电路中的最小电流为2V/20Ω=0.1A,此时定值电阻最大为U1/I=4V/0.1A=40Ω,故只能选择l5Ω、30Ω的电阻。
答案:15,30。
点拨: 探究电流与电阻的关系,要改变电阻大小,而必须控制其两端电压一定。
考点2: 欧姆定律表达式及其物理意义
例2:关于欧姆定律公式I= ■,下列说法正确的是( )。
A.导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
B.导体两端的电压越大,其电阻越大
C.据欧姆定律公式变形可得R= ■,可见导体电阻大小与通过它的电流与它两端电压有关
D. 根导体电阻的大小等于加在它两端的电压与通过它的电流的比值
解析:I、U、R三者不能随意用正比、反比关系说明,R=U/I,它是电阻的计算式,而不是决定式,导体的电阻是导体本身的性质,与电流电压无关,只与导体的长度、材料、横截面积和温度有关,但可用电压与电流的比值求电阻。
答案:D。
点拨:理解欧姆定律中的“成反比”和“成正比”两个关系及知道决定电阻大小的因素。
考点3:动态电路分析
例3:如下图所示,电源电压不变.闭合S1后,再闭合S2,电流表的示数 ,电压表的示数 。(选填“变大”、“变小”或“不变”。)
解析:当闭合S1后,再闭合S2,此时R2被短路,电压表接到电源两端,因此电压表示数变大,此时电路中的总电阻减小,电流表示数也变大。
答案:变大,变大。
点拨:分清原来开关闭合时电路状态和两个开关同时闭合时电路的状态。
考点4:欧姆定律计算
例4:实验室有甲、乙两只灯泡,甲标有“15V 1.0A”字样,乙标有“10V 0.5A”字样。现把它们串联起来,则该串联电路两端允许加的最高电压为(不考虑温度对灯泡电阻的影响)( )。
A.25V B.35V C.15V D.12.5V
解析:甲灯的电阻是R甲=■=■=15Ω。乙灯的电阻R乙=■=■=20Ω,两灯串起来后,总电阻是15Ω+20Ω=30Ω,允许通过的最大电流是0.5A,所以最高电压是30Ω×0.5A=15V。
答案:C。
点拨:不能把两额定电压的值相加作为最高电压;串联应取小电流。
考点5:电阻的测量
例5:现有一个电池组,一个电流表,一个开关,一个已知电阻R0,导线若干,用上述器材测定待测电阻Rx的阻值,要求:①画出实验电路图;②简要写出实验步骤并用字母表示测量的物理量;③根据所测物理量写出待测阻值Rx的表达式。
中图分类号:G632.0 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2014)05-0052-02
电学知识在生产生活中应用非常广泛,电学部分在中考中所占分值较大,所以电学知识非常重要。许多学生刚学电学的时候,对电学很有兴趣,但是因学习电学需要很多方面的能力、涉及的知识又多,许多同学在学习过程中很快就跟不上了,从而对学习电学失去兴趣。其实也不能完全怪于他们,学起电学难度较大,特别是对电路的分析、电学公式的理解存在差异,学习跟不上也不足为奇。这就要求物理教师在电学教学过程中,钻研教材,研究学生采用学生乐于接受的方法,借助实验观察,讨论等形式,循序渐进地教学,还要要根据学生的年龄特点适当放宽要求,力求达到培养兴趣与知识能力并重。下面谈一谈自己在教学中的做法体会。
一、基本规律的创新应用
在科学探究的基础上,教师引导学生归纳出决定导体电阻的大小因素是:导体的材料、长度、横截面积以及温度。这些都是导体本身的因素,所以,要特别强调导体电阻的大小是导体本身的一种属性,与其他因素无关。导体电阻的大小是否改变,只能看导体的材料、长度、横截面积和温度是否有变化,换句话说,要想改变导体电阻的大小,只能从导体的材料、长度、横截面积或温度入手,改变其中一个或多个因素,而其他因素(电压或电流)的变化不会对导体的电阻产生直接的影响。
学习欧姆定律之后,可安排适当练习。例如:有一根导线,如果在它两端加12伏电压,通过它的电流是0.4安,那么,它的电阻是 欧;如果这根导线两端加18伏电压,通过它的电流是 安;如果这根导线两端的电压为零,通过它的电流是 安,它的电阻是 欧姆。以此提高学生对属性决定论的认识。至此,导体电阻大小的改变似乎变得不可能,因为,制成品电阻器不论是材料、长度还是横截面积都已定型,而温度的影响又可忽略不计。然而,滑动变阻器的学习有效地打破了学生的思维定式,通过改变接入电路中电阻线的长度,从而改变电阻的大小,让学生看到了物理知识在生活中的应用,再次印证了物理源于生活,又服务于社会生活的道理。
探究串并联电路电阻的规律时,导体电阻的大小是导体本身的一种属性可作为猜想的依据。在归纳出串并联电路电阻的规律之后,它还可以作为兴趣活动话题,比如引导学生讨论:电流表串联在电路中、电压表与被测电路并联的物理原理是什么?(取决于电表内阻)电流表自身的电阻很小,串联接入电路测量时,它几乎不会影响被测量的电路;电压表内阻很大,是实验室中被测用电器电阻的几十倍甚至上百倍,那是不可以串联在电路中的,否则用电器将无法工作,根据串联电路电压的分配规律,电压表几乎分得全部的电源电压,电流却几乎为零。让电压表与被测电路并联恰恰将它对被测电路的影响降到了最低。若再配上相关的实践性练习,纠错性练习,学生对基本规律的认识就可以获得阶段性提高。
二、结构规律的创新应用
探究串联电路电流的规律这一节课,重点是培养学生的科学探究能力和积极参与意识,对探究出来的规律,分析得不像以前那样到位。对此,我刻意引导学生强化结构意识,既然串联电路中各点的电流都相等,电流相等是由什么因素决定的?学生经过很认真的讨论后得出结论:是串联电路的这种结构决定了各处的电流都相等。
此后,探究并联电路电流的规律就放手让学生自己去做,探究能力得到提高自然不在话下,学生的结构决定论意识得到了强化。同时,在练习上可有针对性地作安排,比如把解题条件适当隐藏,要求学生通过对结构决定论的尝试应用,发现这个电流或电压,以此加深学生对结构决定论的认识和理解。
假如学生对结构决定论形成了较深的认识,不妨安排学生课下探究串联电路上电压的分配规律及并联电路上电流的分配规律,因为在串联电路中各处的电流是相等的,根据欧姆定律,在电流相等时,导体两端分配的电压与导体的电阻成正比;在并联电路中,各支路两端的电压相等,同样,根据欧姆定律,在电压相等时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。配上相应的练习如:(1)两只电阻R1、R2串联,已知R1:R2=5:1,那么,这两只电阻两端的电压之比是 ,通过它们的电流之比是 。(2)两只电阻R1、R2并联,已知R1:R2=4:3那么,这两只电阻两端的电压之比是_____,通过它们的电流之比是 。使学生初步掌握结构决定论的应用。
三、安全规律的创新应用
初中物理其中一项任务就是培养学生热爱科学的精神。伴随科学知识的学习,安全意识教育必不可少。在学习家庭电路与安全用电这一节,学生第一次体验到讲安全的意义,教材安排安全用电知识,也是与时俱进,强调安全生产,以人为本的具体体现,还可消除学生潜在的急功近利、片面追求效果的伪科学意识。
电能表是测量电功的仪表,其额定电流指的是正常工作时的最大电流;保险丝的额定电流也是指其正常工作时的最大电流;滑动变阻器上也标有允许通过的最大电流……使用它们的前提条件就是保证安全;这部分内容反映了社会生活的需要。适当而全面的实践性练习,学生头脑中的安全决定论意识逐渐加深,积极地影响着世界观的形成。
1.会根据用电器的额定电压、额定功率算出用电器正常工作时的电流和用电器的电阻.
2.理解计算实际功率的思路.
能力目标
培养学生审题能力和初步综合运用学过的电学知识解题的能力.
情感目标
使学生获得解决实际用电的初步知识.
教学建议
教材分析
有关电功率的计算涉及的物理量较多,综合性较强,而且灵活性强,对学生来说有一定难度.
本节习题课就是要帮助学生解决问题.教师在选择例题时应精心选择,要有目的性,如:课本上的例题1要解决的问题是要学生学会在使用电功率的公式时,应注意公式各个量的对应关系,熟悉电功率公式,为下道例题做铺垫.
例题2的目的是要学生掌握解电功率习题的思路,抓住解题中的变量和不变量,其中不变量在初中就是电阻不变.电压变电功率、电流变.
教材(人教版)中的例题2没有从最简便的方法解题突出了电功率的决定式的作用.
重点·难点·疑点及解决办法
理解计算实际功率的思路.
教法建议
有关电功率的计算涉及的物理公式较多对初中学生来说,有一定难度.在讲例题前可以帮助学生复习一下电功率的公式和欧姆定律的公式.讲例题前应给学生一定的思考时间,要在教会学生独立思考上下功夫.鼓励学生一题多解,教师也应在一体多变上下功夫.
计算涉及的物理量比较多,题目的难度比较大.解题时要认真审题,理清解题思路,挖掘题目中的隐含条件,加深对额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的认识和理解,提高运用知识的能力,弄清串、并联电路中电功率的特点,加深对计算过程中必须对各物理量一一对应的重要性的认识.
明确目标
会根据用电器的额定电压、额定功率算出用电器正常工作时的电流和用电器的电阻.
培养学生的审题能力.
理解计算实际功率的思路.培养学生的审题能力,通过一题多解、一题多变,训练学生思维的灵活性.
培养学生运用电功率知识解决实际问题的能力.
进一步理解计算实际功率的思路.
培养归纳解题思路的能力.
教学设计方案
重难点:重点电功率公式的运用,难点是灵活运用电功率、欧姆定律公式解决问题.
教学过程:
一.引入新课
方案一.复习引入新课
问:(1)欧姆定律的内容是什么?
(2)串联电路的电流、电压、电阻有什么特点?
(3)什么叫电功?什么叫电功率?
(4)用电器在什么情况下正常工作?
(5)实际功率和额定功率之间有什么关系?
方案二:直接引入课题
二.进行新课
解决问题:
1)已知用电器铭牌,求用电器正常工作时,电流.
2)已知用电器铭牌,求用电器实际工作时,电压或电流或功率.
3)电功率在串联、并联电路中的应用.
例1:课本中的[例题1].
例题小结:
①若已知用电器的额定状态,可求出用电器正常工作时的电流I=P额/U额和用电器的电阻R=U额2/P额.(一般地说,应当把用电器上所标明的额定条件,理解为给出了用电器的电阻.不考虑温度对电阻的影响.)
②额定电压相同的灯泡,额定功率大的灯泡电阻小,灯丝粗.
分析:当电灯两端电压发生变化时,可认为灯丝的电阻没有改变,根据欧姆定律I=U/R可知,I随U的变化而变化,所以灯泡实际发出的功率也变化.
解题思路:
①根据额定状态求出灯泡的电阻.
②根据I=U/R求出灯泡在新电压上的电流.
③根据P=UI求出新电压下的功率.
请两位同学上黑板分别算出灯泡在210伏和230伏电压下的功率P1和P2,其他同学在课堂作业本上解此题.
讨论:本题还有没有其他解法?学生回答,教师指出:用比例法P1∶P额=(U12∶U额)2求P1较为方便.
例题小结:
①用电器的实际功率是随着它两端的实际电压的改变而改变的;
②求实际功率的思路.
例3:将灯L1(PZ220-25)和灯L2(PZ220-60)并联接在220伏的电压上再将它们串联接在220伏的电路上,两种情况下哪盏灯泡亮些?为什么?
分析:要判断两灯的亮与暗,只要比较二灯的实际功率大小就可以了.
解:并联时,每盏灯的实际电压均为220伏,则其实际功率就等于灯的额定功率,因此可直接判断出灯L1比灯L1亮.
串联时,因每盏灯两端的电压均小于220伏,所以两灯均不能正常发光,根据例1的结果知道,灯L1的电阻R1大于灯L2的电阻R2,又因为两盏灯串联,所以通过它们的电流一样大.因此可根据P=UI=I2R判断出P1>P2,L1这盏灯亮些.
例题小结:在并联电路中,电阻大的用电器消耗电功率小;在串联电路中,电阻大的用电器消耗的电功率大.
例4:标有"6V3W"的小灯泡能不能直接接到9伏的电源上?若要使小灯泡接上后正常发光,应怎么办?
分析:学生根据已有的知识不难判断,因为9伏已大于灯泡的额定电压6伏,如果直接接上去,因实际功率比额定功率大得多,灯泡会烧坏,所以不能直接接入.若要接,应和灯泡串联一个电阻R再接入,让电阻R分担3伏的电压.
解:不能直接接入.应和一个阻值是R的电阻串联后再接入.
I=I额=P额/U额=3瓦/6伏=0.5安.
R=(U-U额)/I=(9伏-6伏)/0.5安=6欧.
讨论此题还有哪些方法求R.
例题小结:当加在用电器两端的实际电压比额定电压大许多时,用电器可能会烧坏,应和它串联一个电阻再接入.
探究活动
【课题】观察比较两只灯泡灯丝的粗细,判断额定功率的大小.
【组织形式】学生分组或个人
【活动方式】
初三上册期末物理知识点复习资料章一
(一)电压
1、电压
(1)电路中提供电压的装置是电源。
(2)电压的作用是使电路中的自由电荷发生定向移动形成电流。
(3)电压用字母U表示。电压的单位是伏特,简称伏,符号是V。
(4)一节干电池两端的电压是1.5V,一个铅蓄电池的电压是2V,家庭照明电路的电压是220V,对人体的安全电压是不高于36V。
2、电压的测量
(1)电压表是测量导体或电路两端电压仪表,电路中的符号。
(2)电压表的使用规则:①使用前注意观察:接线柱、量程、分度值、校“0”;
②电压表应该并联在被测电路的两端;(否则电流会很大,此时测的是电源电压);
③电压表正接线柱应与靠近电源正极的一端相连,负接线柱应与靠近电源负极的一端相连;(即电流从电压表的“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出,否则指针会反偏);
④不允许被测电路两端的电压超过电压表的测量值。(用较大量程试触,否则指针可能打弯);
⑤读数时看清接线柱(量程)、明确分度值、看清指针位置。
3、串联电池组的电压等于各节电池的电压之和。
4、串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和;并联电路中各支路两端的电压相等。
5、把电压比作水压→类比法。
6、电压表与电流表使用方法的相同点:电流表或电压表的电流都要从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出;被测的电流或电压都不要超过电流表或电压表的测量值。
7、电压表与电流表使用方法的不同点:电流表与被测部分串联,电压表与被测部分并联;电流表不允许直接接到电源的两极上,而电压表能直接接到电源的两极上。
(二)电阻(R)
1、导体对电流碍作用叫电阻,任何导体都有电阻,电阻是导体本身的一种性质。
2、电阻用字母R表示,电阻的国际单位是欧姆,简称欧,符号Ω;常用单位:兆欧(MΩ)、千欧(KΩ);1MΩ=1×KΩ,1KΩ=1×Ω。
3、导体两端的电压相同时,通过导体的电流越小,导体的电阻大,或电压相同时,灯泡越暗,电阻大。(转换法)
4、决定导体电阻大小的因素有材料、长度、横截面积、温度。
5、长度和横截面积相同的不同材料的导体电阻一般不同。
6、材料和横截面积相同的导体,长度越长,电阻越大。
7、材料和长度相同的导体,横截面积越小,电阻越大
8、大多数金属的电阻随温度的升高而增大;大多数非金属的电阻随温度的升高而减小。
9、导体的电阻很小,绝缘体的电阻很大;导电能力介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体,如:硅和锗。
10、某些导体在温度很低的情况下电阻就变成了零,这就是超导现象。
(三)、变阻器
1、滑动变阻器能改变电路中的电流、控制某电路两端的电压、分担电压保护电路。
2、滑动变阻器的原理是通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变电阻。
3、滑动变阻器使用规则:?串联在电路中;?不能使通过它的电流超过铭牌上所标的电流;?连接时,所使用的接线柱要“一上一下”。④闭合开关前,滑动变阻器的滑片要置于阻值处。
4、规格的物理意义:“50Ω,1.5A”表示滑动变阻器的阻值变化范围为0——50Ω,允许通过的电流是1.5A。
5、使用口诀:一上一下接线柱,阻值变化观下柱,滑片靠近阻值小,滑片远离阻值大。
6、电阻箱的优点:能显示电阻箱连入电阻大小的变阻器;
7、电阻箱的原理:与滑动变阻器的原理相同;
8、电阻箱的读数方法:每个旋盘所指示的数字乘以相应的倍数的总和。
初三上册期末物理知识点复习资料章二
(一)探究电阻上的电流跟两端电压的关系
1、电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。即R一定时,︰=︰。
2、电压不变时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。即电压不变时︰=︰。
3、若电压表、电流表的指针反偏,则是电压表、电流表的正负接线柱反了;
4、若电压表、电流表的指针偏转很小,则电压表、电流表的量程选大了,若电压表、电流表的指针偏转到最右边,则电压表、电流表的量程选小了。
5、无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流都不变,若此时的电流较大,则是滑动变阻器的两个接线柱都接在了金属杆上,若此时的电流很小,则是欢动变阻器的两个接线柱都接在了电阻丝上。
(二)欧姆定律
1、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;数学表达示:I=U/R;
2、使用欧姆定律时应注意同时性和同体性;
3、“同体性”指公式中的I、U、R必须是同一电路或同一电阻或是整个电路的三个物理量;
4、“同时性”是指公式中的I、U、R必须是同一时刻的值;
5、使用公式时I、U、R都必须用国际单位,即,I——安培,U——电压,R——欧姆;
6、I=U/R,变形为U=IR,R=U/I;
7、R=U/I表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比等于这个导体的电阻,它是电阻的计算式,不是电阻的决定式。
8、电路计算时应做到“两步三查”。两步是指画图标量(书写已知条件、求解的问题)和列式求解(①写出计算公式,②带数字和单位,③计算出结果)。三查是指查物理公式、查下标、查单位。
9、电阻的串联实际上是增加了电阻的长度,因此串联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大;
10、串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,公式是R=+;
11、n个阻值相同的电阻串联后的总电阻=nR
12、串联电路中,导体两端的电压与导体电阻成正比,即::=︰
13、电阻的并联实际上是增加了电阻的横截面积,因此并联电路的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。
14、并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。公式是1/R=1/+1/;
15、n个相同的电阻R并联,总电阻=1/n。
16、并联电路中,电流与电阻成反比,即︰=︰。
17、串联、并联电路的电流、电压、电阻关系的口诀:串流并压各相等,串压并流总之和,串联电阻总之和,并联电阻合倒和。
(三)测量小灯泡的电阻
1、伏安法测电阻的实验原理:R=U/I;
2、操作时的注意事项:①电流表、电压表的量程要选择适当;②连接电路时开关应处于断开状态;③闭合开关前,应使滑动变阻器连入电路的电阻;
3、测量的物理量:用电压表测出电压,用电流表测出电流代入公式R=U/I计算出电阻值;
4、滑动变阻器的作用:改变连入电路的阻值,从而改变电流和电压,以达到多测几次的目的。
5、该实验中至少要测三组数据,是为了求电阻的平均值,以减小误差。
6、在该实验中闭合开关时,灯泡不亮,电流表无示数,电压表有明显的示数,则出现的故障是灯泡断路(即灯丝断了、接灯泡的导线断了或接线柱松动、接触不良)。
7、在该实验中移动滑片时,电流表和电压表的示数变化不一致,则是电压表并联在了滑动变阻器的两端。
(四)欧姆定律和安全用电
1、人体的电阻一定,根据欧姆定律,电压越高,通过的电流越大;
2、只有不高于36V的电压才是安全的;
3、不能用湿手触摸电器,或扳开关;
4、断路:由于导线断了、用电器损坏、开关断开或接触不良造成电路中没有电流的现象。
5、短路:电源的两端或用电器两端被导线直接连接起来的电路,发生短路时会烧坏电源或电流表,也有可能发生火灾。
6、雷电产生是带正负电的云层靠近时产生剧烈的放电现象;
7、雷电的预防是安装避雷针(又叫引雷针,把雷电引来入地,从而保护其他物体)。
8、螺丝口灯泡的螺旋套只准接在零线上。
初三上册期末物理知识点复习资料章三
(一)电能
1、电能的获得将其他形式的能转化为电能。
2、用电器工作的过程就是消耗电能的过程,用电器工作时把电能转化为其他形式能。
3、物理学中,电能的国际单位是焦耳,简称焦,符号J;
4、生活中常用度作为电能的单位,学名“千瓦时”;
5、1度=1千瓦时,“千瓦时”的物理意义:1千瓦的用电器正常使用1h所消耗的电能;1KW.h=3.6×J.
6、电能表(又叫电度表)测量用电器在一段时间内所消耗的电能;
7、电能表串联在干路上(一三孔进、二四孔出);
8、测量较大电能时用计数器读数;计数器上最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位;
9、电能表前后两次读数之差就是这段时间内用电的度数。
10、“600R/KW.h”是说,接在这个电能表上的用电器每消耗1千瓦时的电能,电能表的转盘转过600转。
11、电流做功的过程就是消耗电能的过程;
12、电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能,也就是消耗了多少电能;
13、电功的国际单位:焦耳,简称焦,符号,J。
(二)电功率
1、在物理学中,用电功率表示消耗电能快慢的物理量。用字母“P”表示。
2、用电器在1秒内消耗的电能,叫做电功率,
3、电功率的单位是瓦特,简称瓦,符号W。
4、电功率的定义式:P=W/t;基本式P=UI。这两个公式对不同情况下各种用电器的电功率的计算都适用。
5、导出的计算公式P=R、P=/R。这两个公式只适用于纯电阻电路中电功率的计算。(即电能全部转化为热能)
6、公式中的单位:U——电压——伏特(V),I——电流——安培(A),
R——电阻——欧姆(Ω),P——电功率——瓦特(W)
7、P=W/t公式中物理量的单位:W——电能——焦耳(J)——千瓦时(度,KW.H),t——时间——秒(s)——小时(H),P——电功率——瓦特(W)——千瓦(KW)。
8、额定电压:用电器正常工作时的电压叫做额定电压。
9、额定功率:用电器在额定电压下的功率叫做额定功率。
10、一般用电器的铭牌上都标有额定电压和额定功率,如灯泡上标有“220V40W”时,表示此灯的额定电压为220V,额定功率为40W。
11、额定功率与实际功率的关系:?当=时,=,用电器正常工作,如:灯泡正常发光;
当<时,<,用电器不能正常工作,如:灯泡发光暗淡;
当>时,>,用电器不能正常工作,很容易损坏或缩短使用寿命,如:灯泡发光强烈。
12、灯泡的亮度决定于它的实际功率功率。
13、串、并联电路中用电器消耗的总功率均等于各用电器消耗的电功率之和。
14、电能的基本计算公式是W=Pt和W=UIt。(适用任何情况)。导出公式有W=Rt和W=t/R。(只适用于纯电阻电路)
15、串、并联电路中用电器消耗的总电能均等于各用电器消耗的电能之和。
(三)电与热
1、电流通过导体时电能转化成热,这个现象叫做电流的热效应。
2、电流热效应的大小:跟导体的电阻、通过电流的大小、通电时间有关。
3、电流有热效应、化学效应和磁效应,电饭锅、电熨斗、电烙铁、电炉等电热器就是利用电流的热效应工作的。
4、焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比;
5、焦耳定律的数学表达式:Q=Rt。
6、符号和单位:Q——热量——焦耳(J)R——电阻——欧姆(Ω)
I——电流——安培(A)t——时间——秒(s)
7、导出公式:如果用电器消耗的电能全部转化为热,则Q=W=UIt=Pt=Rt=t/R。若只有一部分转化为热,则Q<w,计算电热时应用q=rt。< p="">
8、用电来加热的设备叫做电热器。
9、电热器的主要组成部分是发热体。
10、发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝制成的。
11、串联电路中,电压、电能、电功率、电热都与电阻成正比,即︰=︰=︰=︰=︰。
12、并联电路中电流、电能、电功率、电热都与电阻成反比,即︰=︰=︰=︰=︰。
(四)电功率和安全用电
1、家庭电路中电流过大的原因:(1)发生短路;(2)用电器的电功率过大。2、接入电路用电器的总功率越大,电路中的总电流越大。家庭电路中应安装保险丝或空气开关,在电流过大时自动切断电路。
3、保险丝的作用是当电流过大时,自动切断电路
4、保险丝是用铅锑合金制作的,电阻比较大,熔点比较低。
5、保险丝原理:电流过大时,产生较多的热量使它的温度达到熔点,于是保险丝熔断,自动切断电路,起到保险的作用。
6、保险丝串联接在干路的火线上。
7、保险丝的额定电流等于或稍大于家庭电路的电流。
8、不能用铁丝、铜丝代替保险丝。
(六)生活用电常识
1、家庭电路的组成:低压供电线路、电能表、闸刀开关、保险装置、用电器、插座、灯座、开关。
2、家庭电路中的各用电器采用并联,用电器与插座并联,控制灯泡的开关应与灯泡串联,接在灯泡与火线之间,保险丝要串联接在火线上,螺丝扣灯泡的螺旋套只准接在零线上。
3、家庭电路的进户线有:火线和零线,它们之间的电压为220V,火线与大地之间的电压为220V,零线与大地之间的电压为0。
4、辨别火线和零线的工具是试电笔。
5、使用试电笔时,手指按住笔卡,笔尖接触被测导体,能使氖管反光的是火线。
6、两孔插座:一孔接火线,另一孔接零线。
7、三孔插座:两孔分别接火线和零线,第三孔把用电器的金属外壳与大地连接起来,防止了外壳带电引起触电事故。
8、使用有金属外壳的家用电器,外壳一定要接地。
9、家庭电路中的触电事故都是人体直接或间接跟火线连通,形成通路造成的。
10、安全电压不高于36V,动力电路电压380V,家庭电路电压220V,都超出了安全电压。
11、低压触电的形式是:单线触电和双线触电;高压触电形式有高压跨步电压触电和高压放电电压触电。
关键词: 中职教育;电工基础;解题;方法
Key words: secondary vocational education;the electrician foundation;solve problems;methods
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)03-0249-02
0 引言
对于中等职业学校的学生学习《电工基础》这门专业基础课,由于初中物理的基础不扎实,在教学上有一定的难度,要提高学生的解题能力,在教学中,我认为可以从如下几方面来指导学生。
1 讲清物理公式中每个字母和符号所代表的物理量及各物理量的物理意义
1.1 讲清公式中各字母代表的物理量及物理意义 物理公式中每个字母和符号所代表的物理量是不同的,同一字母或符号在不同的公式中代表的物理量也有所不同。每个物理量都有它的物理意义。所以在教学中应讲清公式中每个字母和符号所代表的物理量和各物理量的物理意义及公式所代表的物理规律。
例如在讲解全电路欧姆定律公式 I=■或ε=IR+Ir =U端+U内时,应向学生讲清:ε表示电源电动势,r表示电源的内阻。对于给定的一个电源来说,电源电动势ε是不变的值,它跟外电路的组成无关。电源内阻r可近似看成不变的值。R表示外电路上的总电阻,它与外电路的组成有关。I表示干路上的电流强度,U端表示外电路两端的电压,也叫电源两端的电压,U内表示内电路上的电压。对于某一个电源来说U端和U内都不是一定的。在进行电路(纯电阻电路)分析时为了避免学生感到变量过多而无法判断,可引导学生找出电路中各物理量(ε、r、R、I、U端、U内)变化的因果关系。在电源不变的情况下,一般可以认为ε、r是不变的量,电路中其它各物理量总是随用电器或电路的联接形式的改变而改变。当外电路的总电阻R改变时,干路中的总电流强度I=■将发生改变,电源内的内压U内= IR随之改变,因而电路端电压U端=ε-I r同时随之改变;整个电路各部分的电压分布都同时发生改变。因此对电路中的各物理量而言,R是自变量,I,U端、U内是因变量。紧紧抓住全电路中的ε、r、R三个物理量,其物理量就可以通过关系式求出。
对于同一个字母在不同的公式中所代表的物理量和意义也应讲清楚。在解题时必须弄清题意而选用公式,决不能乱套用公式。
1.2 分清各类型公式的性质和物理意义 学生在解题中出现的许多错误,往往是由于对物理公式的性质和物理意义不理解,解题时又不分析题目所给出的条件,只根据题目所给的数据而乱套公式而造成的。所以教师在讲解物理公式时必须讲清公式的性质和它的物理意义。
例如讲解电场强度的定义公式E=■时,应指出在电场中同一点比值■是一个恒量,即E不变。它不随检验电荷的电量的改变而改变。决不能用数学分析法去说电场中某点的电场强度E与检验电荷所受的电场力F成正比,与检验电荷所带的电量q成反比。在电场中不同的点比值■一般不同,即电场强度E有不同的值,E的方向也不相同。说明电场中某点的电场强度E由电场本身的性质决定的,与有无检验电荷或检验电荷所带的电量无关。但电场强度的大小又可用E=■来量度,而任何电场强度的大小都可用这一公式来量度。所以E=■又是电场强度的量度式。
1.3 讲清同一物理量在不同公式中所表示的物理意义 在教学中要正确引导学生理解好对于一些物理公式虽然都表示同一物理量,但却有不同意义的区别。例如I=■,I=■,I=■,I=■这些公式都是求电流强度,但他们表示的意义是不相同的。I=■反映了电流强度的概念的含义;公式I=■反映了一段纯电阻电路中的电流强度大小的决定因素;而公式I=■反映了全电路中电流强度大小的决定因素;公式I=■是知道某一段电路两端电压和消耗的功率计算这段电路中所通过的电流强度。学生只有理解好这些公式的意义,才能正确运用这些公式。
2 讲清物理公式中各物理量的单位
物理学中,每个物理量都是有单位的,单纯一个数值没有单位的物理量是没有意义的。因此,使学生弄清公式中各物理量意义的同时还应引导学生掌握各物理量的单位。任何物理公式都同时表达了物理量之间的数量关系和单位关系,应用公式要求学生把各物理量的单位先统一在同一单位制中,然后才把数据代入公式中进行计算。另外公式中的比例常数给定值时,公式中各物理量也有特定的单位。例如牛顿第二定律公式F=kma,式中k是比例系数,在国际单位制中,F的单位是牛顿,m的单位是千克,则k=1,这时牛顿第二定律公式可以表示为F=ma。又如法拉第电磁感应定律公式ε=k■。k是比例常数,它的数值与所选择的单位有关。在国际单位制中,当Δ?椎的单位为韦伯,Δt的单位为秒,ε的单位为伏特时,则k=1。公式ε=k■可以改为ε=■。所以运用公式时应把公式和单位联系起来,并在理解的基础上加于记忆,才能保证解题的顺利进行和计算结果的正确。否则单位上的错误不仅会张冠李戴,还会造成计算的极大误差,甚至致产生错误。
3 讲清用数学关系把公式变形后公式的物理意义
许多物理公式是用数学式来表达的,用数学语言来反映物理规律的。所以在教学中应把数学关系式演变后公式的物理意义的变化讲清楚,只有这样才能使学生灵活地运用物理公式来解答实际问题。
例如牛顿第二定律公式F=ma表示为物体的加速度跟物体所受的外力成正比,跟物体的质量成反比。但公式F=ma经过数学演变改写为m=■,公式m=■表示为物体质量大小的量度式。决不能说物体的质量跟物体所受的外力成正比,跟物体的加速度成反比。因为质量是物体所含物质的多少,它是物体的属性,只要一个物体定下来,它的质量大小就定下来了。但质量的大小也可通过公式m=■来计算。又如部分电路欧姆定律公式I=■,它是电流强度大小的决定式。它表示导体中的电流强度跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。经过数学演变后公式R=■是电阻的量度公式。但决不能说导体的电阻跟这段导体两端电压成正比,跟通过这段导体的电流成反比。电阻是导体的一种物理性质,由电阻的决定公式R=ρ■可知,在温度不变的情况下,导体的电阻与导体的长度,横截面积和材料的电阻率有关。与导体两端的电压和流过的电流无关。对于同一段导体而言,当导体两端电压改变时,通过它的电流强度必然改变,而■却是一个定值,该段导体的电阻大小可通过公式R=■来计算。
4 讲清各物理公式的适用范围
为了防止学生乱套公式的毛病,教师在讲解每一定律和公式时,不但要让学生弄清每一物理量的意义和整个公式所提示的物理规律,还应让学生掌握公式的适用条件和范围。例如,电功率公式P=IU不论电能转化成什么形式的能都可以用它来计算。而公式P=I2R和P=■只适用于纯电阻电路。P=I2R表示在串联电路中电流相同情况下,电阻消耗的功率与电阻成正比。而P=■表示在并联电路中电压相同的情况下,电阻消耗的功率和电阻成反比。
由于物理定律和公式都是相对的,都在一定条件和一定范围内才能适用,因此,要求学生在解题时应具体问题具体分析,选用合适的物理定律和物理公式。切不可不分析条件和条件的变化乱套公式,而得出错误的解题结果。
5 讲清物理量和物理公式之间的本质区别与数量上的联系
为了使学生能灵活运用公式,在弄清各物理量和公式的物理意义的同时,采用不同的方式使学生弄清物理量和物理公式之间的本质区别与数量上的联系。
例如,闭合电路中电源电动势与电压本质上的区别和数量上的联系。可根据能的转化和守恒定律的观点来阐明。电源电动势ε=■等于电源内部非静电力把单位正电荷从负极移到正极所做的功。而电压是把单位正电荷从导体的一端移到另一端时,电场力做的功。这是它们本质上的区别。电源内非静电力做功的过程也是其它形式的能转化成电能的过程。而电流在电路上流过的过程,就是电场力移动电荷做功的过程,电流在做功的过程中把电能转化成其它形式的能。U端+U内在数值上等于单位正电荷流过全电路时消耗的能。按能的转化与守恒定律,电源内非静电力移送单位正电荷所做的功,等于单位正电荷在内外电路里移动时电场力所做的功。所以ε=U端+U内即电源电动势和电路中的内外电压在数值上是相等的。又如公式W=I2Rt表示电流所做的功,公式Q=I2Rt表示电流的热效应产生的热能。在纯电阻电路中如果电能全部转化成热能时,在数值上W=Q。学生掌握了这个数量关系相同而本质不用的物理公式,就能根据题目所给的条件进行有关问题的计算。
6 讲清一些物理公式的内在联系
有的学生在解较为复杂的问题时,常感到公式多而乱,不知从何下手。为了帮助学生理解,记忆和掌握物理公式。在教学中注意讲清一些公式的内在联系。例如公式I=■与I=■是局部与整体的联系。公式E=k■是E=■推导的结果。在点电荷电场中,有时要把这两个公式结合起来用解答有关的问题。这样学生掌握了公式的内在联系后,就更能理解和熟记公式并能灵活运用。
总之,在《电工基础》教学中,讲解物理公式和物理规律时,注意引导好学生理解掌握公式中各字母符号表示的物理量和各物理及公式表示的物理意义,适用范围,各物理量的单位,一些公式本质区别与数量上的联系,有些公式间的内在联系,学生才能灵活运用公式计算解答有关问题,从而提高解题的能力。
参考文献:
探究导体电阻跟哪些因素有关的实验,原理是在电压不变的情况下,通过电流的变化来研究导体电阻的变化(也可以用串联在电路中的小灯泡亮度的变化来研究导体电阻的变化,即转换法).由于导体电阻的大小和导体本身的材料、长度、横截面积都有关,所以在探究电阻的大小与哪个因素有关时必须指明“相同条件”(即采用控制变量法).导体的电阻是导体本身的一种性质,与是否接入电路、外加电压及通过电流的大小等外界因素均无关.
二、电阻的串、并联
1.电阻串联时,电路中总电阻的阻值等于各个电阻的阻值之和,即R串=R1+R2.
2.电阻并联时,电路中总电阻的阻值的倒数等于各个电阻的阻值倒数之和,即
■=■+■.
3.五个推论:
(1)串联电路的总电阻比其中任何一个电阻的阻值都大(相当于增加了导体的长度);并联电路的总电阻比其中任何一个电阻的阻值都小(相当于增加了导体的横截面积).
(2)在并联电路中,只要多并联一个电阻(不论该电阻的阻值大小),其总电阻一定减小;在串联电路中,只要多串联一个电阻,其总电阻一定增大.
(3)n个相同的电阻R并联,总电阻R并
=■;n个相同的电阻R串联,总电阻R串
=nR.
(4)若干个电阻串联或并联,其中任意一个电阻的阻值增加,则总电阻的阻值增大;任意一个电阻的阻值减小,总电阻的阻值也随之减小.
(5)串联电路中,电压与电阻成正比,即■=■;并联电路中,电流与电阻成反比,即■=■.
三、欧姆定律
用控制变量法研究通过电阻的电流跟其两端电压的关系时,我们可以发现:导体的电阻不变时,通过导体的电流随其两端电压的增大而增大;电压不变时,通过导体的电流随导体电阻的增大而减小.
欧姆定律的内容: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.用公式表示就是I=■.
在用公式I=■计算时,公式中的I、U、R必须是同一时刻、同一段电路上的电流、电压和电阻.
注意 I=■表示导体中的电流大小取决于这段导体两端的电压和这段导体的电阻.当导体两端的电压U或电阻R变化时,导体中的电流I也将发生相应的变化,即I、U、R都是变量.R=■表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比等于这段导体的电阻,它是电阻的计算式,而不是决定式.对于一个给定的导体,比值■是一个定值;而对于不同的导体,这个比值一般是不同的.绝对不能认为导体的电阻跟电压和电流有关.
四、伏安法测电阻
所谓伏安法测电阻就是利用电压表测定值电阻两端的电压,用电流表测通过定值电阻的电流,再根据欧姆定律的变形公式R=■计算出定值电阻的阻值,这是一种间接的测量法.在用伏安法测电阻时,要在电路中串联一个滑动变阻器,从而改变定值电阻两端的电压,至少读出三组电压值和对应的电流值,由R=■计算出三次电阻,求出平均值.
注意 用伏安法测小灯泡的电阻时,由于小灯泡的电阻受到温度的影响,所以在实验过程中,小灯泡的灯丝发光程度不同,灯丝的温度不同,它的电阻也不同.所以,测小灯泡的电阻时,不能求平均值.
考点扫描
考点1 利用欧姆定律分析图像
例1 图1是新型节能应急台灯电路示意图.台灯充好电后,使用时可通过调节滑动变阻器接入电路的阻值R改变灯泡的亮度.假定电源电压、灯泡电阻不变,则灯泡两端的电压U随R变化的图像是图2中的( ).
解析 由题意得,灯泡的电阻不变.根据公式U=IR可知,当R灯不变时,灯泡两端的电压U与电流I成正比;而I=■,在电源电压U总和R灯一定时,电流I随变阻器的电阻R的增大而减小,但不会为0,即灯泡两端的电压U随R的增大而减小,但不会为0.答案为C.
考点2 利用欧姆定律分析电路
例2 小明观察了市场上的测置仪后,设计了图3所示的四个电路(R是定值电阻,R1是滑动变阻器).可以测量人体重的电路是( ).
解析 图中分别使用电压表与电流表作显示仪表,但选项B和D中的电流表与电压表均是错误连接.分析A电路可知,当人体重增加时,变阻器R1的滑片向下滑动,它接入电路的电阻也就越大.根据I=■可知,在电源电压一定的情况下,电路中的电流越小,定值电阻R两端的电压越小,即R1两端的电压越大,达到了测量人体重的目的.而选项C中的电压表测量电源电压,其示数是不会改变的.答案为A.
考点3 利用欧姆定律测量电阻
例3 用图4-甲所示的电路测量额定电压为2.5V的灯泡正常发光时的电阻,电压表应该接入 (选填“1”或“2”)处.当闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P使电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图4-乙所示,则通过灯泡的电流是 A,灯泡正常发光时的电阻是 Ω.
解析 本题中只需要用电压表测量出待测灯泡两端的电压,用电流表测出通过灯泡的电流,就可以计算出电阻.分析甲图中的电路可知,“1”是与灯泡并联,因而是电压表;“2”是与灯泡串联,因而是电流表.从乙图中可读出电流表的示数为I=0.3A,则灯泡的电阻R=■=■≈8.3Ω.
典例讲析
典例1 小明设计了如图5所示的电路图,做“探究导体电阻大小与导体长度的关系”的实验,在A、B间接入下表中待研究的电阻丝,电源电压U恒定,忽略温度对灯丝电阻的影响(电阻丝用电阻符号表示).
(1)小明选择序号为 的两根电阻丝来探究导体电阻大小与导体长度的关系.
(2)他正确选择后,将电阻丝分别接入A、B间,闭合开关,观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小.实验中,两次电流表指针均有偏转,但第一次的示数大于第二次的示数,说明第一次接入的电阻丝阻值 (选填“较大”或“较小”);其中第二次实验中灯泡不亮(仪器及电路连接均正常),你认为原因是 .
(3)小明继续用上述电源设计了如图6所示的电路图,来探究导体电阻大小与导体长度的关系.他选择两根电阻丝分别接入R1、R2所在位置.他只要通过比较 就可以判断R1、R2的阻值大小.
讲析 (1)要探究导体电阻大小与导体长度的关系,应采用控制变量法,控制材料、横截面积相同,改变导体的长度,故应选择序号为2、4的两根电阻丝进行探究.
(2)我们是通过转换法来体现电阻丝电阻的大小的,将两根不同的电阻丝分别接入同一电路中,电流表示数越大(或灯泡亮度越亮),说明此时接入电路中的电阻越小.若第二次实验中灯泡不亮,可能是接入的电阻太大或电源电压太小.
(3)在图6中,将长度不同的两根电阻丝接成串联电路,此时它们的电流相等,根据欧姆定律U=IR可知,阻值越大的电阻,其两端分到的电压就越大,则电压表示数也越大.故根据电压表示数的大小,可以判断出电阻R1、R2阻值的大小.
答案 (1)2、4 (2)较小 接入的电阻太大或电源电压太小 (3)电压表示数的大小
评点 本题采用控制变量法探究影响导体电阻大小的因素.在判断电阻的大小时采用转换法,通过观察电路中电流或电阻两端电压的大小,推断电路中电阻的大小.
典例2 在研究电流与电阻和电压关系的实验中:
(1)如图7所示,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于 端,目的是 .
(2)小敏同学按如图7所示的电路图连接了图8的实物电路,其中有两个元件连接错误,它们分别是 和 .(只需填写连错的元件)
(3)正确连接电路后,实验过程中,小敏把电阻R由5Ω分别换成了10Ω、20Ω.每次闭合开关后,首先应调节 ,使
保持不变,然后再记录电流表的示数.
(4)下表是小敏测得的三组数据,据此数据可得到的结论是 .
讲析 (1)在有滑动变阻器的电学实验中,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移动到阻值最大处,使接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,以保护电路.
(2)从连接的电路图可以看出,电路连接的错误是电流表与定值电阻并联,而电压表与定值电阻反而串联了.
(3)因为导体中的电流与导体的电阻和导体两端的电压均有关,所以探究电流与电阻的关系实验中,在更换定值电阻时,要控制定值电阻两端的电压相同.当电阻R由5Ω分别换成10Ω、20Ω时,如果滑动变阻器的滑片P不动,则电压表示数将变大,因此要确保电压表示数不变,应向右移动滑动变阻器的滑片.
(4)分析数据时,既可以横向比较三次电阻比值与三次电流比值,也可以纵向比较三次电流与电阻的乘积.通过比较发现“电流与电阻成反比”,在写结论时,不能漏掉“电压一定”这个前提.
答案 (1)B 保护电路 (2)电流表 电压表 (3)滑动变阻器的滑片 电压表示数 (4)当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比
评点 在得出结论时,应注意因果关系,实验结论不能反过来说.例如“电阻一定时,电压与电流成正比”就违反了因果关系.电压是“因”,电流才是“果”,不是因为导体中通过了电流才有电压.也不能说“导体的电阻与通过它的电流成反比”,因为电阻是导体本身的一种特性,即使导体中没有电流,它的电阻也不会改变(温度不变时),更不会因为通过导体的电流变化而发生变化.
典例3 下面是小明同学做测量小灯泡电阻的实验.小灯泡正常发光时的电压为2.5V,已经连接的部分电路如图9所示.
(1)同组的小琴又给他补接了两根导线使电路完整,请你将这两根导线画出来.
(2)闭合开关之前,应将滑片滑到滑动变阻器的 (选填“A”或“B”)端,目的是保护电路.
(3)小明利用上面的电路测小灯泡的电阻,已经记录的三组数据如下表,请你帮小明将表中的空格补上.
(4)小明处理完数据后发现,三次测得的灯丝电阻相差较大,与其他同学交流也是同样的情况.你认为出现这种结果的原因是 .
讲析 这道题考查了电路的连接、滑动变阻器的使用、数据的处理及分析.在第(3)问中,主要是利用欧姆定律计算电阻的阻值.第(4)问中,对数据及结果分析后可知,因为随着小灯泡亮度的增加,即发热量的增加,电阻变大,所以小灯泡电阻的大小与温度有关,温度越高电阻越大.
答案 (1)图略 (2)A (3)8.3 (4)灯丝的电阻与温度有关,温度越高电阻越大
注意 实验中,测定电阻的阻值时多测几组数据求平均值,是为了减小实验误差.而测小灯泡正常工作时的电阻时,也要多测几组数据,但不能求平均值.同学们知道这是为什么吗?
评点 测量导体的电阻是电学学习必须掌握的一种技能,对伏安法测电阻这一实验的考查一直是中考的热点,应引起同学们的重视.
仿真测试
一、选择题(每题3分,共33分)
1.小兰将食用油、一元硬币、食盐水、陶瓷、铜钥匙和玻璃分为两类(如下表所示),依据的物质属性是( ).
A.硬币 B.物态
C.磁性 D.导电性
2.家庭电路中所用导线里面的线芯都是金属,外面包上橡胶或塑料的目的是( ).
A.为了美观
B.保护金属不被氧化
C.防止漏电和触电
D.防止折断
3.为维护消费者权益,某技术质量监督部门对市场上的电线产品进行抽查,发现有一个品牌电线中的铜芯直径明显比电线规格上标定的直径要小,引起电阻偏大.从影响导体电阻大小的因素来分析,影响这种电线电阻不符合规格的主要原因是( ).
A.电线的长度
B.电线的横截面积
C.电线的材料
D.电线的温度
4.下列对欧姆定律公式I=■的理解,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.导体两端的电压越大,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
5.在“探究电流与电压的关系”的实验中,分别用R1、R2两个电阻进行了探究,并根据各自的实验数据绘制出如图所示的I-U关系图像,从图中可以看出R1、R2的大小关系为( ).
A.Rl>R2 B.R1
C.R1=R2 D.不能确定
6.在一段电阻不变的导体两端加20V电压时,通过的电流为1A;现在把该导体两端的电压变为5V,则此时通过该导体的电流和它的电阻分别为( ).
A.0.25A、20Ω B.1A、20Ω
C.0.4A、10Ω D.lA、10Ω
7.若R0是已知阻值的定值电阻,滑动变阻器铭牌磨损,导致阻值未知,利用下列电路图不能准确测出未知电阻Rx阻值的是( ).
8.如图所示,AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,串联后连入电路中,比较这两段导体两端的电压及通过它们的电流的大小,有( ).
A.UAB>UBC,IAB
B.UAB
C.UAB>UBC,IAB=IBC
D.UAB=UBC,IAB
9.刘刚同学用图所示的电路研究电流跟电阻的关系.在实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,他下一步的操作是( ).
A.记录电流表和电压表的示数
B.将变阻器滑片向左移动
C.将变阻器滑片向右移动
D.增加电池
10.图示是童童设计的压力传感器的原理图,其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片P固定在一起,AB间有可收缩的导线,R1为定值电阻.当闭合开关S,压力F增大时,电流表与电压表示数变化情况是( ).
A.电流表示数变大,电压表示数变小
B.电流表示数变小,电压表示数变大
C.电流表、电压表示数都变大
D.电流表、电压表示数都变小
11.如图所示,设电源电压保持不变,R0
=10Ω.当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在中点c时,电流表的示数为0.3A,移动滑片P至b端时,电流表的示数为0.2A.则电源电压U与滑动变阻器的最大阻值R分别为( ).
A.U=3V,R=5Ω
B.U=6V,R=20Ω
C.U=6V,R=10Ω
D.U=3V,R=15Ω
二、填空题(每空1分,共18分)
12.对人体安全的电压不高于36V,当通过人体的电流接近30mA时人就会有生命危险.据此可以推断,人体是 (选填“导体”或“绝缘体”),人体电阻约 Ω.
13.将一支铅笔芯接在3V电源两端,测出通过铅笔芯的电流是0.15A,则该铅笔芯的电阻为 Ω;若将这支铅笔芯两端的电压增加到6V,则导体的电阻为 Ω,通过它的电流是 A.
14.给你一只标有“10Ω 0.3A”的定值电阻和一只标有“30Ω 0.6A”的滑动变阻器,在保证所有电路元件安全的前提下,若串联接入电路,则电路中允许通过的最大电流为 A,它们两端允许加的最大电压为 V.
15.如图所示的是小灯泡的U-I变化曲线.由图可知,当小灯泡两端电压为4V时,它的灯丝电阻为 Ω.
16.如图所示的电路,电源电压不变,开关S处于闭合状态,当开关S1由闭合到断开时,电流表示数将 ,电压表示数将 .(选填“变大”“不变”或“变小”)
17.某照明灯的额定电压是36V,正常发光时灯丝电阻为24Ω,则照明灯的额定电流是 A.如果电源电压是48V,为使照明灯正常发光,可以在电路中串联一个阻值为 Ω的电阻.
18.如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R=10Ω,闭合开关S后,电流表的读数为I.当将一个阻值为 Ω的电阻与电阻R 联时,电流表的读数变为2I.
19.在研究电路问题时,使用的电源电压为3V,学生实验使用的常规电流表电阻为0.3Ω,若将电流表和电源直接相连,则通过电流表的电流为 A,这样操作的后果是 .
20.如图所示是调节小灯泡亮度的实验电路图,滑动变阻器使用前通常应将滑片P调到 端,当滑片P向左逐渐移动时,小灯泡亮度逐渐 .
三、解答题(共49分)
21.(3分)如图所示是没有完成的实物电路图:(1)请将电路连接完整,要求滑片P向右移动时灯变壳;(2)按照你连接好的电路在下面的方框内画出相应的电路图.
22.(5分)如图甲所示是小红同学测定灯泡电阻的实物连接图.
(1)电源电压为6V,灯泡的额定电压约为4.8V,请用笔画线代替导线,帮她完成电路的连接.
(2)电路连接无误后,闭合开关,发现灯泡不发光,电流表指针不发生偏转,电压表指针有偏转,请你帮她找出故障的原因:
(选填下列故障原因的代号).
A.灯泡短路
B.电源接触不良
C.灯泡断路
D.电流表内部短路
(3)排除故障后闭合开关,灯泡正常发光时电流表和电压表的示数如图乙所示,则灯泡的电阻为 Ω.
23.(6分)如图所示是探究电流与电压、电阻关系的实验电路图.
(1)由于电路中电流的大小受多种因素的影响,所以我们在探究某一因素变化对电流的影响时,必须保持其他因素不变,即采用 法.
(2)实验探究分两步进行:
a.保持电阻不变,探究电流与电压的关系;
b.保持电压不变,探究电流与电阻的关系.
下图中甲、乙是根据实验数据绘制的图像,其中正确表示电阻不变,电流随电压变化的图像是 (选填“甲”或“乙”)图.
(3)在探究过程中,使用滑动变阻器的目的是 .
(4)综合图中甲、乙图像可得到的结论是 .
24.(11分)某学习小组利用滑动变阻器、定值电阻R1(5Ω)、定值电阻R2(10Ω)、电压表、电流表、电源(6V)、开关、导线若干等器材,做探究实验.
(1)小明所在的实验小组做探究“通过电阻的电流跟其两端电压的关系”的实验.
①请你帮该小组设计一个记录实验数据的表格.
②实验中多测几组数据的目的是 .
(2)如图甲所示是探究“串联电阻R1两端电压和R2两端电压与两电阻总电压关系”时的电路图.
①根据电路图,将没有连接完的实物图乙连接好.(导线不能交叉且适当选取电表量程).
②若电路图连接正确且电表完好,但无论怎样调节滑动变阻器,电流表均无示数,电压表有示数,电路故障可能是 .(回答一种情况即可)
25.(4分)小明和小华在做“探究导体电阻大小与哪些因素有关”的实验.他们准备在图甲中的A、B两点间接入待研究的电阻丝,电源电压恒定,忽略灯丝电阻随温度变化的影响.
(1)在此实验中,是通过观察灯泡的亮暗或 来比较电阻丝电阻的大小的.
(2)在研究电阻大小与导体材料的关系时,小明选择了如图乙所示的两根金属丝,小华认为不妥,你认为不妥的原因是
一.问题背景
到目前为止,批判性思维的定义仍在不断更新。美国学者摩尔和帕克对它的定义为:批判性思维指人对接受或拒绝任何事物、或对某种说法存疑的谨慎的、深思熟虑的决定,以及接受或拒绝某事物时的自信程度[1]。其核心在于经过独立思考,对知识审慎的分析、评价,从而得出自己的认知,能够自我反省;反对盲从、反对不加思考即对知识进行囫囵吞枣,要具有质疑精神。批判性思维对物理教学无疑具有重要影响。
二.批判性思维的缺失对物理学习的影响
2.1物理规律理解不深刻
物理规律反映物质结构及物质运动中诸要素之间内在的必然联系,表现为某物理状态下或某物理过程中相关要素之间在一定条件下所遵从的关系[2]。大多数内容都可以用数学公式表示,公式反映了诸要素的联系,且形式简洁,易被学生牢记。但随着时间的推移,学生往往只记得公式,忽略了其本质的物理规律、淡忘了物理量的意义,导致看到问题后不仔细分析、靠惯性盲目套用公式。 例如“双星问题”中,已知两个天体的质量分别为m1、m2,距离为L,角速度为ω,学生总是习惯写出公式 ,认为引力半径等于轨道半径,没有认真分析两个半径的含义,忽略了规律本身:无论简单的卫星绕地球环绕运动,还是双星系统、三星系统,其本质都是匀速圆周运动,物体所受的合外力提供向心力,引力半讲灰欢ǖ扔诠斓腊刖叮画出物理图像后思路很清晰。
2.2缺乏解决物理问题的方法
大道至简,高考对物理学科的核心素养和能力是一如既往,简约而又明确的,即明确研究对象,分析状态和过程,运用适当的思维方法,建立物理模型,通过数学手段处理并分析所得结果[3]。掌握了解决物理问题的科学方法,就可以“以不变应万变”。而学生往往没有体会这些,没有思考问题中渗透了什么物理模型、物理思想和方法,在其构建的问题空间无法迅速找到相关的算子,即使偶尔找到某个算子也不一定正确,只能在其没有明确解题路径的问题空间瞎碰,这导致其出错概率大大增加。
2.3没有建立物理模型的习惯
钱学森先生说过:“模型就是我们对问题现象的分析,利用我们考究得来的机理,吸收一切主要的因素,略去次要的因素所创造出来的一幅图画”.物理模型既是物理学赖以建立的基本思想方法,也是物理学在应用中解决实际问题的重要途径和方法[4],是学生运用物理知识解决实际问题的关键,而大多数学生缺少建立物理模型的习惯。面对生产、生活中具体问题时,学生建模能力的缺失表现的尤为突出。2011年江苏高考试卷中要估算一个人将一只鸡蛋抛出的过程中对其所做的功,着重考察学生建模能力,要求学生分析出鸡蛋近似做竖直上抛运动,同时估算出一个鸡蛋的质量。如果不会主动构建物理模型,这个题目就会很茫然。
2.4缺少反思的品质
杜威认为反思是对任何信念或假定的知识形成的积极、全面的考虑,它包括这样一种有意识和自愿的努力,即在证据和理性的坚实基础上建立信念。通过反思,可以让学生及时发现自己学习中存在的问题,加强学生的自我监控、自我调节[5],使学生元认知能力得到锻炼和提高。思维的惰性导致学生很少反思,没有及时思考学习中问题出现的原因,自己是概念不清楚还是思考问题不全面?这个题目的考点是什么?还有没有其它的解决方法?自己的课堂效率、作业质量是否能保障?反思的缺失导致一个物理问题反复出现、反复出错,降低了学习的信心,学生更不愿意静下心研究,由此形成恶性循环。
三.提高批判性思维的途径
3.1重视质疑精神的培养
质疑是独立思考的开始。一方面要引导学生树立质疑的意识,要审慎、思辨的获得知识,不盲目迷信权威和书本;另一方面要给学生质疑的机会,教师可以设疑、描绘问题情景,提出启发性、争议性问题,引起学生的质疑,同时激发学生的求知欲。教师要创设良好的学习氛围,鼓励学生大胆的表达自己的观点,真正实现思维的碰撞。
3.2深化物理规律的理解
课堂上要带领学生通过观察、实验归纳或理论分析获得物理规律,这样他们的印象会更加深刻,对物理规律更加信服,引导学生不能重结论、轻分析推导;对物理规律的公式要详细剖析,分析各个要素的含义、各要素之间的联系,明确规律的使用条件和范围,对学生思维上易出现的问题进行辨析。例如欧姆定律 ,它只适用于纯电阻电路、金属导电和电解液导电,发动机等元件不符合此规律;功的定义式W=FLcosθ只适用于恒力做功,变力做功一般通过动能定理解决;万有引力公式F= ,适用于质点或均质球体,r指的是质点间的距离或者均质球体球心的距离。
3.3明确物理模型的建立
培养学生养成将实际问题主动变成物理物问题的习惯,构建相应的模型、寻找相应的参量,并借助于图形、图像帮助自己理解、分析。模型包括对象物理模型(如质点、单摆、点电荷等)、过程物理模型(如匀变速直线运动、弹性碰撞等)、条件物理模型(如光滑平面、轻绳、均匀介质等)[6]。
3.4强调思想方法的内化
掌握解决问题的方法:明确研究对象,分析状态和过程,运用适当的思维方法,建立物理模型,通过数学手段处理并分析所得结果。逐步将这种方法内化为基本解决步骤,在分析过程中主动运用。引导学生总结归纳每个章节核心内容,例如抛体问题重点是将运动分解成两个方向的直线运动研究;恒定电流问题中核心是闭合电路欧姆定律E=U内+U外;天体运动主要分析匀速圆周运动,依据牛顿第二定律F合=F向;电学中力的方面围绕公式F=qE,能的方面围绕W=qU……物理知识是项链,物理方法是丝线,二者结合才会成为璀璨的珍珠项链。
3.5提高习题教学的实效
物理习题是运用新知识解决实际问题的过程,是对学生综合能力的反馈。由弄懂事实、事物和现象,到深刻理解抽象真理的道路,一定要通过实际作业,而完成实际作业就正是掌握知识 [7]。根据目的的不同,习题教学可分为以下几种形式:
(1)典型例题:通过典型例题渗透该知识点的基本原理、研究方法和步骤,体会如何在具体问题中运用知识进行解决,典型例题往往是“母题”,由它可以演变形成一题多解、多题一解和一题多变,典型例题的掌握对学生具有非常意义。
(2)一题多解:通过一题多解,培养思维的发散性和创造性,学生可以多角度、多途径寻求解决问题的方法,开拓解题思路,总结解题规律,提高解题能力。
(3)多题一解:通过多题一解,培养思维的聚合性、深刻性和敏锐性,培养学生的迁移能力,教会学生总结规律、挖掘物理现象的本质。
(4)一题多变:通过一题多变,帮助学生深化基本物理规律的理解,使学生全面、审慎、批判性的分析问题,根据变化了的情况积极思索,迅速想出解决问题的办法,防止和消除呆板和僵化[8],从而开拓学生的视野,激发学生的求知欲。
3.6培养总结反思的习惯
教学中要培养学生反思能力,让他们进行自我评价和自我调节,学会对学习过程进行监控,从而提高学习效率和批判性思维能力。
(1)反思学习环节(预习、上课、作业、复习)。例如上课已经示范过的解题技能,为什么不能较熟练地应用? 曾经解决过的某一类似问题,现在为何又难以完成?从中反映出自己的预习、听课、作业、复习等学习环节存在着哪些问题?如何设法改进?
(2)反思解题过程。分析题目的题型,思考解决这类型题目的思路是什么;这个题目有什么关键点、运用了什么特殊的物理方法;这个题目有没有其它方法,哪种更为便捷。
参考文献:
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2阎金铎,郭玉英.中学物理教育概论.北京:高等教育出版社,2009:167
3杨震云.顺应大势减负势在必行突破定式增效事在人为.物理教师,2010(6):39-41
4陈淑萍. 教会学生用物理模型思考问题.物理教师,2012(3):9-13
5桑张法. 运用元认知理论, 培养学生学习物理的反思能力.物理教师,2001(10):5-7
6朱傲雪.巧建物理模型、提高复习实效.物理教师,2013(12):85-86
7苏霍姆林斯基.给教师的建议.北京:教育科学出版社,2009:27
8陈恒.中学物理习题变式教学探.物理教学,2011(10):14-17
作者简介:
王猛(1988年5月),男,籍贯江苏徐州,
本科学历/硕士学位,中学一级,
研究方向:物理学科教学
工作单位:南京航空航天大学附属高级中学
收件地址:江苏省南京市白下区御道街35号南航附中
关键词:电子元器件;可靠性;选用原则
Key words: electronic components; reliability; selection principles
中图分类号:TM40 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)36-0091-01
1电子元器件的可靠性
电子元器件的可靠性包括固有可靠性和使用可靠性两个方面。固有可靠性是可靠性的基础,一般是指元器件制造完成时所具有的可靠性,它是由元器件的设计、工艺、制造、管理和原材料性能等方面的因素所决定的;使用可靠性则指元器件交付使用后,由于工作条件、环境条件和人为因素等引发的可靠性问题。
2电子元器件的选用原则
2.1 元器件的技术性能、执行标准、质量等级和使用条件等应满足电子装备的要求;
2.2 优先选用列入军用电子元器件合格产品目录(QPL)及合格制造厂目录(QML)中的元器件;
2.3 优先选择经认定合格、质量有保证、供货及时、价格合理、技术服务好以及具有良好信誉的合格电子元器件科研生产单位生产的元器件;
2.4 优先选用经工程实践证明质量稳定、可靠性高、有发展前景以及供货有保障的标准电子元器件;
2.5 应最大限度地压缩元器件品种、规格和生产单位;
2.6 在满足质量要求的前提下,性价比相当时,应优先选用国产电子元器件,尽量减少选用进口电子元器件;
2.7 不选用未经设计定型的新研元器件、已停产或将要停产的电子元器件;
2.8 限制使用质量等级不能完全满足电子装备要求但为实现整机功能而不得不使用的电子元器件;
2.9 禁止使用因材料、工艺和使用条件等原因而被工程要求禁止使用的元器件。
3常用电子元器件及其性能
3.1 电阻器。①电阻器的基本作用。电阻器在电路中的作用,遵循欧姆定律的原则,可知回路内的电流与电源电势成正比,而与电阻值成反比。也就是说电阻在电路中主要起分压和限流的作用。②电阻器的分类。电阻器可分为固定式电阻器和可调(变)式电阻器两大类。根据材料和结构的不同又可分为以下几类:碳膜电阻器、金属膜电阻器、绕线电阻器。③电阻器的技术参数。电阻的主要技术参数有两项:标称阻值和标称功率。标称阻值是指电阻体表面上标注的电阻值。标称功率是指电阻器在直流或交流电路中,在一定大气压和规定的温度下,长期连续工作所允许承受的最大功率。电阻器的标称阻值和误差等级一般标注在电阻体上面,通常有直接标注法和色码(环)标注法两种方法。一是:直接标注法。直接标注法就是直接将电阻器的标称值和误差等级的数字标注在电阻体上。实际使用中,电阻器表面上的单位常省略或简写。二是:色码(环)标注法。为了能从电阻体的各个方向都能看清标注内容,有的电阻器用不同的色环来表示阻值和误差。④电阻器的使用常识。电阻器接入电路时,其引出线的长度以8~15mm为宜,不能过长或太短,也不要从根部打弯,否则容易折断。电阻器在存放和使用过程中,要保持漆膜的完整,不允许用锉、刮电阻膜的方法来改变电阻器的阻值,因为漆膜脱落后,电阻器的防潮性能变坏,无法保证正常工作。
3.2 电容器。①电容器的基本作用。电容器具有贮存电能和释放电能的基本功能。在充电期间,电容器上的电荷按指数增长,电路中有一按指数衰减的充电电流。放电期问,电容器上电荷和电压按指数下降,电路中有一按指数衰减的放电电流。在充放电过程中,电容两端的电压不可能突变。②电容器的分类。电容器通常有固定电容器、可变电容器和微调电容器三大类。根据电介质的不同,固定电容器又有云母电容、有机膜电容、电解电容等类别。云母电容器:它具有稳定性高、精度高的特点,广泛应于无线电设备中。有机膜电容器:常用作旁路、耦合和滤波电容,但其高频特性稍差电解电容器:电解电容器是一种具有极性的电容器,在电路中主要作级问耦合,旁路和滤波等作用。③电容器的主要参数。电容器最主要的技术参数有两项:容量和额定上作电压。容量:电容器的容量决定于它的几何结构和电介质的种类。极板的有效作用面积是愈大,极板间距离愈小,电介质的介电常数就愈大,则电容器的容量也愈大。电容器的额定工作电压:指往规定的温度范围内,电容器能够长期可靠工作的最高电压。电容器的额定工作电压一股直接标在电容器表面上。④电容器的使用常识。大多数电解电容器的外表面的一侧都有显著的标记,其所对应的管脚为负极。
当单个电容器的耐压值满足不了要求时,可将多个电容器串联以提高耐压。当容量不足时,可将多个电容器并联以增大容量。
3.3 变压器。①变压器的基本作用。变压器在电路中主要完成能量和信传递。在输电方面,当输送功率及负载功率因数一定时,电压愈高,则线路电流愈小。因此在输电时必须利用变压器将电压升高。在用电方面,为了保证用电的安全和合乎用电设备的电压要求,还要利用变压器将电降低。②变压器的分类。在电子线路巾,根据变压器的结构和用途一般可分为高频变压器(天线线圈)、巾频变压器(俗称中周)、低频输入变压器、低频输出变压器等。③变压器使用常识。天线线圈通常足会征磁棒上使用,能提高犬线线圈的传输效率,增强接收机的抗干扰能力。
中周一般由三个组成一套,根据绕制数据和体积大小的不而冠以不同的序号,并在中周的磁帽上涂有不同的颜色。
参考文献:
[1]罗雯,魏建中,阳辉,等.电子元器件可靠性试验工程[M].北京:电子工业出版社,2005.
[2]孙青,庄奕琪.电子元器件可靠性工程[M].北京:北京电子工业出版社,2002.
在教学中经常遇到这样的现象:学生们在分析物理现象或处理物理问题时,常常出现错误的判断或者束手无策,也有的学生对概念倒背如流,但一用就错。究其原因,其重要的一条是没有正确理解物理概念。物理概念既然重要,那么,什么叫物理概念?物理概念有哪些特点?掌握基本物理概念的过程及如何进行物理概念教学等等,是提高物理教学质量的重要途径之一。
概念是反映客观事物本质的一种抽象。某一物理概念,就是某一事物、现象的本质在人的大脑中的反映,它是在大量观察、实验,获得感觉、知觉,形成观念的基础上,通过分析、比较、综合、归纳、想象,区别出个别与一般、现象与本质,把一些事物的本质的、共同的特征集中起来加以概括而建立的。一切概念都要通过词语来表现,定义是对概念内涵(物理意义)的揭示,条件是对概念外延(适用范围)的限制。
本文根据物理概念的特点,结合平时课堂教学实践,就加强概念教学谈谈自己的切身体会。
一、物理概念的重要性
物理概念不仅是物理基础知识的重要组成部分,而且是构成物理规律,建立物理公式和完善物理理论的基础和前提。对物理概念的理解和认识是教学要达到的目标之一,也是教学的出发点。物理概念是反映物理现象,物理过程本质属性的一种抽象,是在大量观察、实验的基础上,运用逻辑思维的方法,把一些事物本质的,共同的特征集中起来加以概括而形成的。它是人类智慧的结晶,它又使人们在纷繁复杂的物理世界中,把握事物的本质特征,成为物理思维的有力工具。所以,如何突破对物理概念的理解是物理教学的主要任务之一,也是提高物理教学质量的重要途径。
二、物理概念的特点
1.物理概念是观察、实验与科学思维的产物
例如,我们观察到下列一些现象:月亮会升起,汽车会前进,机器在工作,人在行走等等。尽管这些现象的具体形象不同,但是我们可以撇开它的具体形象,从它们的共性去考虑时,就会发现其共同的特征,即一个物体相对另一个物体的位置随时间变化。于是,我们把这个从一系列具体现象中提炼出来,又反映着这一系列具体现象本质特征的抽象,叫做机械运动。机械运动就是一个物理概念。
总之,任何一个物理概念,都是观察、实验与科学思维相结合的产物。
2.定量的物理概念,是可以用数学和测量联系起来的
许多物理概念,如力、质量、速度、温度……都具有定量的表示,如某个力是100牛顿,某物体的质量是1千克,……然而,也有许多物理概念,表面看来,是不定量的。实际上,它们也具有定量的含义。如“平衡”的概念,其定量含义是:如果研究对象是质点,则意味着质点的加速度等于零,故其平衡条件为合外力等于零,即F合=0。
3.物理概念还具有各自的特征
中学物理涉及的概念约四百余个,大致可以分为以下四类:
第一类是反映物质属性的。如:运动、惯性、质量、能量、电、磁、波粒二象性等,这类概念的特点是:其含义深刻,富有哲理性,很难从其表面定义上获得深入理解。只有随着知识学习的积累和发展才能由表及里、由浅入深地加深对概念的理解。
第二类是反映物质及其性质的。如:速度、加速度、密度、电场强度、电势、电动势、电阻、电容等。它们的共同特点是:用两个或几个物理量的比值来表示它们的定义。
第三类是反映物质间相互作用关系的。如:力、压强、冲量、功、热量。这些概念的特点是:与物质间相互作用密切关联,对于单个物质是毫无意义的。
第四类是一些描述物理现象的名称。如:匀速直线运动、圆周运动、简谐运动、反射、折射、干涉、静电感应、电磁感应、反射性、核反应、质量亏损等。这类概念的特点是:就其概念本身而言,并不难理解,难理解的是这些物理现象产生的原因、条件、及规律。
能否使学生真正地理解概念直接影响到某一章乃至整个物理学的学习,下面就讨论一下掌握物理概念的途径。
三、形成物理概念的途径
物理概念是反映物理现象,物理过程本质属性的一种抽象。教学设计时必须通过感知活动、观察实验、科学抽象、归纳总结、理解运用等一系列实践活动,才能获得研究物理问题的感性材料,在这个基础上,经过认识加工,思维整理,从而突破对物理概念的理解。
1.通过感知活动,为概念的形成提供认识基础。概念的形成是极为复杂的认识过程,教学中要引导学生在日常生活中对身边的物理问题勤观察,勤记录,勤比较,以收集丰富的感性材料,形成具体的感性认识。通过大量的现象和事例,调动学生的积极思维,对感知事物或现象经思维加工,剔除次要的、非本质的因素,从而揭示事物的本质以形成概念。
2.通过观察实验,为概念的形成提供科学依据
物理知识来源于实践,特别来源于观察和实验,物理学是一门实验性科学。意大利伟大的物理学家伽利略就是通过比萨斜塔上著名的自由落体运动实验,来推翻亚里士多德关于重的物体下落快,轻的物体下落慢的错误结论的。在教学中,教师要根据概念形成的需要,有计划、有目的地精心设计实验,通过实验来揭示隐含的不易察觉的规律,从而形成稳固的概念。例如,用两张相同的纸片,一张摊开,一张揉成团,在同一高度同时释放,让它们自由下落,结果同样重的纸片下落也有快慢之分,亚里士多德的观点瞬间就被质疑了,学生的好奇心、求知欲瞬间就被调动起来了。
3.通过科学抽象,突出本质,摒弃非本质,使认识由感性上升到理性。这是学生形成概念的关键
物理概念是人脑对物理现象和过程等感性材料进行“科学抽象”的产物。教学中,在介绍或学生已获取的有关感性材料的基础上,要引导学生通过比较、分类、类比、归纳和演绎、分析和综合等抽象思维的方法,参与“科学抽象”活动,概括总结得出结论,而不是一字不漏地背诵课文的定义。这就需要教师在教学过程中引导学生逐步深入分析,才能纠正一些错误认识。 转贴于
4.通过讨论归纳,掌握概念的内涵和外延
物理概念的内涵是反映在概念中的物理现象的本质属性,是该事物区别于其他事物的本质特征。例如,在“电势”教学时,必须让学生明白电势是描述静电场能的性质的物理量,电场中某点的电势用置于该点的检验电荷所具有的电势能与检验电荷电量的比值来度量,电场中不同的位置有不同的电势,它决定于电场本身的性质,但与置于电场中的检验电荷q无关。电势同电势能、电场强度的概念不同,电势能是用来描述电荷在电场中所具有的势能,其大小既与电场有关,又与引入电场中的电荷有关。电场强度反映静电场力的性质的物理量,电场强度的大小也只与电场本身有关,而与检验电荷无关。电势和电场强度都是从不同角度描述电场性质的物理量,它反映了电场与其它事物的本质区别。
物理概念的外延则是指所反映的物理现象本质属性的对象的适用条件和范围。如电势的概念只适用于静电场,而不适用于交变电场。
5.通过多种途径和方法,使学生着重理解概念的物理意义
第一,对于所得到的结论,要用学生容易理解的语言文字或数学式子来表达。一般先用语言文字表达,再“翻译”成数学表达式。这使学生对有关的概念获得一个明确、完整的认识。
第二,对于概念的文字表达,不应要求学生机械地记忆,重要的是要及时地将其“返回”到具体事例中,使抽象的东西“物化”,并在具体与抽象反复结合的过程中,使之对有关概念的物理意义不断加深理解。例如:一火车在平直轨道上匀速行驶,坐在车厢里的人,竖直向上抛出一个物体,此物体下落后会落到原来的抛出地点吗?对于这个问题,学生不断争论的过程,就是具体与抽象反复结合的过程,学生通过争论对惯性的理解就会深入一步了。
第三,容易混淆的概念,可采用对比的方法,明确其区别与联系,以加深理解。在物理学中,有些概念看来很相似,但其意义却不相同。对于这些概念,我们可采用对比的方法,弄清其区别与联系。例如电压是反映静电场力做功,把电能转变成其它形式的能的物理量;电动势是反映非静电力做功,把其它形式的能转变成电能的物理量。这是它们质的区别,在量值上它们都是以移动1库仑电荷做功的多少来量度的,二者单位都是“伏特”。所以,电压和电动势的物理意义是不同的,但它们之间又是有联系的。当学生对这两个物理量有了这样的理解后,在他们学习全电路欧姆定律时,从能量转换和守恒的角度来推导和理解这个定律就不困难了。
第四,物理学的许多概念及其公式都有它确定的意义、前提条件和适用范围。应从物理量之间客观存在的依存关系上去全面理解,而不能只从它们之间所反映的数量关系来形式说明。例如密度,电阻,电容,加速度等均是定义式而不是决定式,分析它们的变化一定得寻找决定式;又如电功率,一定要注意这些公式的适用条件,领会只有在纯电阻电路中才是等效的。
第五,通过阶段性的学习,让学生逐步形成概念。人的认识规律总是从简到繁、从易到难、从浅入深的过程。一个完整的概念的形成和掌握也需要有一个发展的过程。因此,强调一次讲深讲透的做法是不符合学生的认识规律的。正确的做法应随着学习的进展,逐步扩大和加深对概念的理解,而每一个阶段的学习都应有明确的要求;同时,不同阶段的学习,又必须相互联系,形成一个整体,以最终形成一个相对完整的概念。此外,要学生牢固掌握概念,还必须让学生在运用知识、解决实际问题的过程中不断加深。
总之,一个概念的形成,理解并掌握是一个较为复杂的过程,是一个特殊认识和一般认识、感性认识与理性认识的反复结合、相互作用的辩证发展过程,是认识不断深化的过程。作为一名物理教师,要想提高教学质量,必须加强物理概念教学。
1.1只有实验,才是探究
只有让学生自己动手实验才是科学探究,才是探究式的学习方式.这种观点是对科学探究的片面理解,只看到了科学探究的自主性和操作性层面,而忽视了科学探究的本质含义.实验是探究的重要途径,但探究学习不完全等同于实验探究,从学生的学习情况来看,不可能将所有的学习都通过实验探究来进行.如学习安全用电中“触电方式”时,如果通过实验来探究学习,危险性相当大,教师可以运用多媒体演示,学生可以通过资料查找、模型构建等多种方式来开展探究式学习,这样的学习既是接受式,又是探究式.只要不是死记硬背,而是充分发挥学生的主动性和积极性,培养学生科学地理解物理知识,养成良好的思维方法,形成科学的世界观,发展学生的能力,都是探究学习.
1.2凡问必探,流于形式
物理教学提倡学生自主探究学习,并不是每一节课、每一个物理问题都要探究,很多物理知识还需要教师讲授、学生自学或引导启发、问题讨论等多种方式学习;“教无定法,不可无法”,更不能到处都用“探究式学习”的方法,应根据教学内容、教学目标和学生实际知识及能力水平,灵活选择合适的教学方法及学法.如果只要求学生掌握某个结论,那么讲授法也许就能达到目的;如果必须要学生了解过程和方法,以便更好地掌握概念、规律等,那么教师需要考虑设计一个“探究过程”.不要把简单的问题复杂化,不要什么问题都依赖于“探究”,如学习“力”的定义,通过学生阅读、教师讲解、实例说明等过程,学生就可能理解“力”的初步定义.因此,所有的物理知识并不可能也没有必要都通过科学探究去学习,一般说来,以下几个方面的内容比较适合进行探究性教学:
(1)用“控制变量法”来研究物理量之间关系的内容.如决定电阻大小的因素是什么等.
(2)通过观察、分析较容易直接找出规律的内容.如研究凸透镜成像规律、研究液体的压强、探究杠杆平衡条件等.
(3)使学生正确建立概念.如密度概念的教学等.
2费时费力,不如讲练
目前,考试成绩仍然是人们评判一个学生、一个学校教育是否成功的重要依据,导致了部分学校主要以传统的讲练结合的方式进行物理教学,因为他们认为进行科学探究既费时又费力,不如讲练结合便捷.其实不然,在讲练结合的传统模式中,只重视知识的传授,不重视学法的研究;只重视结论,不重视过程、不重视科学态度和科学精神的培养,使学生成为知识的容器,而被大量枯燥乏味、难以理解的知识、大量重复的强化练习压得不堪重负,为“应试”整天埋头书本,这才是真正的费时费力而又得不偿失.
为转变传统教学方式,新一轮课程改革力举科学探究,其目的在于将教学重心从过分强调知识的承传和积累向知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获得知识转化,从而培养学生科学探究能力和创新精神,尽管真正实施科学探究需要较多的时间,但它本身就是新课程必须的教学内容.新课程倡导,在探究中体验物理,在体验中理解物理,从而培养学生的学习能力,这种能力一旦提高,就会事半功倍.
此外,激发学生学习物理的兴趣,探究式教学比讲练式教学有效.实践表明,学生最感兴趣的学习方式是“科学探究”,浓厚的兴趣会使个体产生积极的学习态度推动他兴致勃勃地去学习,从而提高学习效率.因此,在实际教学中切不可藐视科学探究的作用.那种以“讲练”代替“实验”,以“图片资料”代替“实验”,以“书面作业”代替“实验”探究的做法是不可取的.
科学探究,永无止境.只要我们加强学习、研究,努力实践,认真总结,让科学探究贯穿于物理教学始[HJ1.8mm]终,鼓励学生积极参与科学探究,就能让学生通过科学探究活动体验到学习科学的乐趣,了解科学研究的方法,培养他们的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神,使他们更好地掌握物理基础知识和基本技能,为以后进一步学习和探究奠定良好的基础.
3已知结论,再探无味
在物理新课程中改变传统的、单一的验证性实验为探究实验是新课改的一大亮点.探究式实验要求实验结论是未知的,因此,人教版物理教材中对探究实验不给步骤和结论,空白处较多,旨在给学生更多的自主探究的空间,激发学生的好奇心和求知欲.然而,实际教学中,有些学校提倡“先学后教”的教学方式,使学生钻研辅导资料,事先知道了所探究实验的过程和结论,导致探究实验又变成了验证性实验而变味.因此,学生提出,如果我们已知结论再探无味,从而对实验消极观望,兴趣低落.心理学研究表明,人们对事物或活动本身的兴趣称为直接兴趣,而对活动的目的或结果的兴趣称为间接兴趣,间接兴趣与直接兴趣互为影响.鉴于此,为培养学生的探究兴趣对有些实验探究应不提倡预习.
4按部就班,扼杀兴趣
很多教师指导学生运用科学探究这种学习方式时,都是事先确定课题,设计教学策略,然后按部就班地实施探究活动.对于课堂上由师生互动引发的问题,也就是在学生学习生活中遇到可以探究的问题,教师却没有意识引导学生开展探究活动.当学生在课堂教学中对教师提出的问题提出异议时,教师应当将问题抛给学生,引导全班同学就此问题进行探究,这样的探究过程不仅有助于加深学生对问题的认识,而且有利于培养学生的科学探究能力.有不少教师错过了这样开展探究活动的绝好机会.而是按照课前设计好的问题探究,而学生提出有关新的探究问题被认为是不按老师要求去做的坏学生,这样绝好的探究机会被扼杀了.
很多案例教学实践都启发我们,应该从学生的学习生活与社会生活中,选择探究学习的题目,围绕教学的某个环节展开,往往能够取得很好的教学效果.特别是在物理课堂教学中,教师应该抓住由师生互动引发的值得探究的问题,不失时机地开展科学探究活动.
5追求完整,模式僵化
一个完整的探究过程包括七个要素,即“提出问题――猜想与假设――制定计划与设计实验――进行实验与收集证据――分析与论证――评估――交流与合作”.但有很多的探究过程是不完整的,只是用了其中的几个要素进行探究,也有的是一个大问题包含几个小问题,这就要求我们根据具体的探究问题对这七个要素进行组合、改变顺序、合理增减等,切不可机械地套用,陷入一种僵化的模式.特别是刚刚开始进行探究教学时,应该先将一些主要的探究要素教给学生,然后再慢慢地使探究的要素逐渐完整.例如“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”、“探究串、并联电路中电流的规律”等都是有完整探究过程的探究活动.“探究凸透镜成像规律”只经历了“提出问题――猜想与假设――制订计划与设计实验――进行实验与收集证据――分析与论证”等五个要素,这个探究活动又是由两个小的探究过程组成,即探究凸透镜成实像和探究凸透镜成虚像的情况,这说明探究过程也可以根据实际需要重新组合.
在探究活动中可根据探究的具体问题灵活设置,各要素在探究过程中不应面面俱到,而应各有侧重.例如“观察水的沸腾”探究实验中,就应该侧重于“进行实验与收集证据”这个环节.又如“欧姆定律的探究”应该侧重于“实验的设计”这一环节.