時間:2023-07-18 17:25:53
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇歐姆定律規律總結,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
摘要:物理定律是對物理規律的一種表達形式。物理定律的教學應注意些什么呢?
關鍵詞:物理定律;教學方法;多種多樣
關鍵詞:是對物理規律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意:首先要明確、掌握有關物理概念,再通過實驗歸納出結論,或在實驗的基礎上進行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關的物理定律之間的關系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
(5)動量守恒定律歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來,主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結出規律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出,再安排一節“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規律,也不違反科學規律。中學階段有關動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數式替代矢量式。學生在解題時最容易發生符號的錯誤,應該使他們明確,在同一個式子中必須規定統一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量,使問題大大地簡化。若物體不發生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質點系內部的相互作用力遠比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規律之一。無論是宏觀系統或微觀粒子的相互作用,系統中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
(6)歐姆定律中學物理課本中歐姆定律是通過實驗得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學時應注意:①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導體而言;“電流強度跟電阻成反比”是對不同導體說的。②I、U、R是同一電路的3個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學難點和關鍵是電動勢的概念,并用實驗得到電源電動勢等于內、外電壓之和。然后用歐姆定律導出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉化和守恒定律推導)。④閉合電路的歐姆定律公式可變換成多種形式,要明確它們的物理意義。⑤教師應明確,普通物理學中的歐姆定律公式多數是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導體就不服從歐姆定律。但不論導體服從歐姆定律與否,R=U/I這個關系式都可以作為導體電阻的一般定義。中學物理課本不把R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學生把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。
(7)楞次定律可以采用探究教學法,讓學生通過實驗得到的結論歸納出定律。教學時應注意:①楞次定律是確定感生電流方向的規律,同時也確定感生電動勢的方向。如果是斷路,通常我們可以把它想象為閉合電路。②感生電流的磁場只能“阻礙”原磁通的變化,不能“阻止”它的變化。否則就不會繼續產生感生電流。“阻礙”或者說“反抗”原磁通的變化,實質上是使其他形式能量轉化為電能的一種表現,符合能量守恒定律。③要使學生熟練掌握應用楞次定律判定感生電流方向的3個步驟。④明確右手定則可看作是楞次定律的特殊情況,并能根據具體情況選用定則或定律來判斷感生電流的方向。
說課是把執教者的教學設想,教學思想及其理論依據說出來,供同行商榷和交流。今天“說課”的內容是“歐姆定律”一節。下面介紹說這節課的過程。
一、教材分析
“歐姆定律”一課,學生在初中階段已經學過,高中選修教材安排這節課的目的,主要是讓學生通過課堂演示實驗再次增加感性認識;體會物理學的基礎研究方法(即通過實驗來探索物理規律);學習分析實驗數據,得出實驗結論的兩種常用方法——列表對比法和圖像法;再次領會定義物理量的一種常用方法——比值法。這就決定了本節課的教學目的和教學要求。這節課不全是為了讓學生知道實驗結論及定律的內容,重點在于要讓學生知道結論是如何得出的;在得出結論時用了什么樣的科學方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學生沿著科學家發現物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法。
本節課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復習初中知識的作用,另一方面為學習閉合電路歐姆定律奠定基礎。本節課分析實驗數據的兩種基本方法,也將在后續課程中多次應用。因此也可以說,本節課是后續課程的知識準備階段。
通過本節課的學習,要讓學生記住歐姆定律的內容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學會分析實驗數據的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用。本節課的重點是成功進行演示實驗和對實驗數據進行分析,這是本節課的核心,是本節課成敗的關鍵,是實現教學目標的基礎。
本節課的難點是電阻的定義及其物理意義。盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經接觸過,但學生由于缺乏較多的感性認識,對此還是比較生疏。從教學上的恒定比值到理解其物理意義并進而認識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度。對于電阻的定義式和歐姆定律表達式,從教學角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義。
二、關于教法和學法
根據本節課有演示實驗的特點,本節課采用以演示實驗為主的啟發式教學法。教師邊演示、邊提問,讓學生邊觀察、邊思考,最大限度地調動學生積極參與教學活動。在教材難點處適當放慢節奏,給學生充分的時間進行思考和討論,教師可給予恰當的思維點撥,必要時可進行課堂提問,讓學生充分發表意見。這樣既有利于化解難點,又有利于發揮學生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過本節課的學習,要使學生領會物理學的研究方法,領會怎樣提出研究課題,怎樣進行實驗設計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進行實驗操作,怎樣對實驗數據進行分析及通過分析得出實驗結論和總結出物理規律。同時要讓學生知道,物理規律必須通過實驗的檢驗,從而養成嚴謹的科學態度和良好的思維習慣。
三、對教學過程的構想
為了達成上述教學目標,充分發揮學生的主體作用,最大限度地激發學生學習的主動性和自覺性,對一些主要教學環節,有以下構想:
1. 在引入新課提出課題前,啟發學生思考:物理學的基本研究方法是什么?這樣既對學生進行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起承上啟下作用。
2. 對演示實驗所需器材及電路的設計可先啟發學生思考回答,這樣使學生既鞏固實驗知識,又調動學生積極參與。
3. 在進行演示實驗時可請兩位學生上臺協助,同時讓其余學生注意觀察,也可調動全體學生都來參與,積極進行觀察和思考。
4. 用列表對比法對實驗數據進行分析后,提出問題讓學生思考回答:為了更直觀地顯示物理規律,還可以用什么方法對實驗數據進行分析?目的是更加突出方法教育,使學生對分析實驗數據的兩種最常用的基本方法有更深刻的認識。到此應該達到本節課的第一次,通過提問和畫圖像使學生的學習情緒轉向高漲。
5. 在得出電阻概念時,要引導學生從分析實驗數據入手來理解電壓與電流比值的物理意義。此時不要急于告訴學生結論,而應給予充分的時間,啟發學生積極思考,并給予適當的思維點撥。此處節奏應放慢,可提請學生展開討論,讓學生的主體作用得到充分發揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學生對電阻的概念是如何建立的有深刻印象。
6. 在得出實驗結論的基礎上,進一步總結歐姆定律,這實際是認識上的又一次升華。要注意闡述實驗結論的普遍性,在此基礎上可讓學生先行總結,以鍛煉學生的語言表達能力。
7. 為檢驗教學目標是否達成,可自編若干概念題進行反饋練習,達到鞏固之目的。然后結合教材練習題,熟悉歐姆定律的應用,時間不宜過長,以免沖淡主題。
四、授課過程中注意事項
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數規則進行介紹。
2.注意正確規范地進行演示操作。
3.注意湊示實驗的可視度。
4. 定義電阻及總結歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節奏混亂。
5.所編反饋練習題應重點放在概念辨析和方法訓練上,不能把套公式計算作為重點。
關鍵詞:歐姆定律;探究案例;教學設計;解讀反思
一、教育背景與設計理念
2011年教育部頒布了經修訂的《義務教育物理課程標準》(以下簡稱“新課標”),這是我國義務教育新課程實驗取得階段性成果的標志,更是廣大新課程實踐者10年經驗的總結,定稿后的新課標必將作為指導性文件引領新課改持久深入健康地發展。
為實踐新課標所倡導的“提倡教學方式多樣化,注重科學探究”的嶄新教學理念,我們在總結反思“自主·探究·合作”課堂教學模式的基礎上,更加突出“以人為本”的教學思想,以新編蘇科版物理教科書為載體,進一步改進《歐姆定律》一節的探究案例設計。在教學設計和實施過程中力圖體現以下理念:一是學生發展為本;二是比結論更重要的是過程;三是把思考還給學生。
二、內容分析與學情簡析
《歐姆定律》一節編排在學生學習了電流、電壓、電阻等概念,電壓表、電流表、滑動變阻器使用方法之后,這既符合由易到難、由簡到繁的認知規律,又保持了知識的結構性、系統性。歐姆定律作為一個重要的物理規律,反映了電流、電壓、電阻三者間的相互關系,是電學中最基本的定律,是分析解決電路問題的金鑰匙。歐姆定律是電學的教學重點,也是新課標規定的重點內容之一。
學生通過電阻和串、并聯電路的學習已初步掌握了實驗探究的基本程序:觀察現象—提出問題—猜想假設—方案設計—實驗探究—歸納總結—解釋現象,初步具備了設計實驗方案的能力、動手操作能力和思考與質疑、交流與討論的學習習慣,對“自主·探究·合作”教學模式已初步適應并產生了興趣。了解學生的學習現狀和發展潛能,便于確定學生的“最近發展區”,從合適的教學起點出發,有針對性地進行教學。
三、探究案例與設計解讀
(一)學習目標
1.知識與技能。①掌握歐姆定律及其表達式,并能進行簡單的計算;②學習運用“控制變量法”研究問題,培養知識遷移的能力;③進一步學會使用電壓表、電流表和滑動變阻器。
2.過程與方法。①進一步實踐實驗探究的一般程序和方法;②注重實驗探究方案設計的思考與改善。
3.情感態度與價值觀。①培養學生的科學態度和探索精神;②聯系歐姆定律的發現史,滲透鍥而不舍科學精神的教育;③體驗分工合作、團結互助精神。
解讀:依據新課標倡導的三維教學目標設計學習目標,把傳統的“教學目標”改為“學習目標”更能突現學生的主體地位。這里的學習目標是指:“學生從學習的起點出發,在教師的引導、支持和促進下,通過自己積極、主動和創造性的學習能夠達成和檢測的目標。”學習目標的編寫和描述要具有針對性和可操作性。
(二)重點與難點
1.教學重點。探究實驗的操作,用數學方法正確得出實驗結論;理解歐姆定律的內容及其表達式、變換式的意義。
2.學習難點。運用數學方法處理實驗數據,建立和理解歐姆定律;運用歐姆定律解決簡單的實際問題。
解讀:以知識為本的傳統教學觀注重教師教的重點與難點,而以學生發展為本的新課標教學觀,則注重學生學的重點和難點,注重探究電流和電壓、電阻關系的過程和方法,體現了“比結論更重要的是過程”這一新課標理念。
(三)教學媒體
1.教師用具。投影設備、多媒體課件等。
2.學生用具。多媒體教學軟件,干電池4節、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關各1個,阻值不同的定值電阻3只、導線若干。
解讀:投影設備主要用于展示各組設計的探究性實驗方案和實驗數據的處理,以利于小組間交流、溝通與提升。多媒體課件包括:演示實驗電路圖的動畫幻燈片;數據處理的表格和圖像;調光電燈工作原理。
(四)教學過程
1.復習設疑,激發探究欲望。(1)提出問題:①既然電壓是形成電流的原因,那么導線中的電流與兩端的電壓有何關系呢?②既然電阻對電流起阻礙作用,那么導體中的電流與它本身的電阻有何關系呢?(學生舉手或隨機點名回答。)(2)猜想設疑:同學們對電流與電壓、電阻的關系作了各種猜想,那么這三者究竟有怎樣的數量關系呢?點出本課主題“歐姆定律”。
解讀:①在學生猜想的過程中,教師耐心傾聽而不要急著下結論,可讓學生互評,以面向全體學生,體現多元評價,發揮評價的發展。②復習舊知是為了導入新知,引起認知沖突,激發探究欲望,為后續的科學探究活動提供“腳手架”,體現了“教師是學生學習的組織者”。
2.設計實驗方案,進行實驗探究。(1)知識準備:教師向學生介紹“控制變量法”,說明研究電流與電壓、電阻間的關系時,必須保持其中一個變量(例如電阻)不變,再通過改變電壓,觀察電流是如何變化的。設問:在研究電流與電阻關系時,必須保持 不變,通過改變 ,來觀察 的變化。(2)方案設計和交流:在學生了解科學實驗的設計過程(明確研究目的,確定研究方法,設計合理的實驗方案)后,通過同桌討論,利用提供的儀器,設計一個實驗方案。選派幾組學生上臺交流設計的實驗方案,教師簡單評析后,投影實驗電路圖,介紹有關儀器,特別強調滑動變阻器在實驗中的作用。(3)實驗探究:學生分組實驗,實踐和體驗“控制變量法”,加深對歐姆定律的感性認識。(4)各組處理實驗數據,進行分析、歸納得出初步結論。新教材增加了利用實驗數據描繪函數圖像的方法,理解成正比、成反比的意思,體會構建數學模型在物理研究中的運用,培養學生的科學思維能力。
解讀:①把教材中的教師演示實驗改為學生分組實驗,一是因為學生已初步具備做此實驗的基本技能,二是使全體學生都能動手操作,參與體驗“控制變量法”,突出學生的主體地位。②本節探究課把重點放在利用“控制變量法”設計與完善實驗方案上,以初步培養學生的實驗設計能力和創新能力。③選派小組上臺交流實驗設計方案,旨在引導學生發散思維,相互取長補短,促進創新思維。④教師在這階段應不斷巡視、引導,傾聽學生討論,及時給予評價和指導,以體現“教師是學生學習的參與者”。
3.總結交流,合作共享。(1)各組匯報實驗結果,歸納得到兩個結論:在電阻不變的情況下,導體中的電流跟這段導體兩端的電壓成正比。在電壓不變的情況下,導體中的電流跟這段導體的電阻成反比。(2)引導得到歐姆定律及其表達式。(3)強調:歐姆定律中兩處用到“這段導體”,這是強調同一導體,即電流、電壓、電阻對應同一導體,而且具有同時性。
解讀:這一環節以師生互動、生生互動為主。通過總結交流使學生的認識從感性認識向理性認識飛躍,學生的情感在全班共享中得到升華。同時對教師的教和學生的學進行評價反饋。這一階段將在教師的引導下完成,以體現“教師是學生學習的引導者”。
4.鞏固反饋,知識遷移。“模擬調光臺燈”的工作原理,作為實驗探究的有效補充。學生通過模擬實驗,學會選擇儀器、設計簡單電路、掌握工作原理,加深對常用儀器的認識。
解讀:調光臺燈的模擬實驗,讓學生明白物理知識就在身邊,物理和生產生活有密切的聯系。讓學生參與學習的全過程,體現“一切為了學生發展”的理念。
四、感悟與反思
(一)課堂教學設計應是一個動態生成方案
傳統的課堂教學設計是以教師的教和書本知識為本位,從教師的主觀判斷或經驗出發,側重于教學過程的程式化、細節化的準備,這種“靜態教案”不能適應動態生成的實際教學過程,不利于促進學生的發展。新課標理念下的課堂教學設計以學生發展為本,從學生的“現有發展區”出發,通過對教材內容的“二次開發”,精心設計動態生成方案,促進學生過渡到“最近發展區”。
(二)探究性學習的真諦是做到“形散而神不散”
雖然全班分成很多小組分散進行探究實驗,但各組都圍繞“探究電流和電壓、電阻的關系”有條不紊地進行,看似無序實是有序。在這中間,教師的組織、引導和參與十分關鍵。教師一定要遵循“組內異質,組間同質”的原則進行分組,并對組內成員的分工提出責任分工。教師一定要給小組內每位學生分配一個角色,諸如主持人、操作者、記錄員、噪音控制者、匯報人等,使每個小組成員在各司其職中自主、合作、探究學習,使每位學生都能在原有基礎上有所發展。
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[S].北京:北京師范大
學出版社,2011.
學生在進入高中階段學習了閉合電路歐姆定律以后,知道了利用伏安法測定電源的電動勢和內阻的基本思路,但他們沒有深層次研究在伏安法基礎上所派生出來的很多種測量方法.當學生在常規的伏安法的基礎上猛地接觸到沒有電壓表或電流表,取而代之的是電阻箱等電學儀器時總感不適應,難度太大.如何從思維的抽象上升到思維的具體,如何把伏安法知識靈活應用起來,這是學生認識水平的需要,也是教師在教學中不可回避的問題.
1 建構模型,提出問題
(1)在實驗室里測定電源的電動勢與內阻的電路如圖1所示.
提出問題:在不考慮系統誤差時,依據什么原理測定電源的電動勢和內阻?
教師引導學生從閉合電路歐姆定律的基本表達式出發,總結出測量原理.
本質是采用伏安法原理,測出電流I和電壓U.I、U應滿足的函數表達式.
過利用電壓表測得的電壓U和電流表測出的電流I作為已知數,在閉合電路歐姆定律的基礎上建立相應的函數表達式,利用計算法和圖象法這兩種方法中的其中一種都可以得到需要測量的值.
設計意圖 探究始于問題,作為復習課,學生已經有了一定的基礎,選擇典型的問題作為切入后,構建模型,通過解決問題的過程復習所學知識點,將學生從抽象的概念中引入到具體的實踐中,是一種直觀的,既能夠調動學生學習積極性的做法,避免干巴巴的重復,又能使學生在實際中得到鍛煉.
解決問題都有自己的規律,要通過典型試題找到解決問題的基本思路,避免就題論題,無法提高學生的能力.
2 變換儀器,總結規律
2.1 教師對學生進行啟發式引導
通過上述試題,學生能夠解決當電路中有電壓表和電流表的前提下,測定電源電動勢和內阻的問題,那么如果在實驗器材中缺少電壓表或電流表,或者所給的電壓表或電流表不符合題意需要時,我們能不能用其他的儀器等效代替呢?
為了回答這個問題,我們先來看如下試題:
某班舉行了一次物理實驗操作技能比賽,其中一項比賽為用規定的電學元件設計合理的電路圖,并能較準確地測量一電池組的電動勢及其內阻.
設計意圖 上述試題的求解過程從本質上來看,仍舊是伏安法,只是其電壓表是利用電流表和合適的定值電阻等效代替而已,只要引導學生認清這個本質,試題就變得很簡單了.
2.2 教師引導學生總結出解題的思維
(1)遵循本質的思維.電源電動勢、內阻的測定實驗,在實驗室采用的是伏安法,其本質是建立了路端電壓與總電流之間的函數關系.
(2)等效替代的思維.缺少電壓表時,可以用已知電阻的電流表和合適的定值電阻相串聯來代替.同樣的,在缺少電流表時,可以用已知電阻的電流表和合適的定值電阻并聯來代替.
(3)數學分析的思維.建立起函數表達式與相關圖象的對應關系,就通過截距和斜率得到需要測定的物理量.
在以上分析結論的過程中啟發我們基本思維:
(1)閉合電路歐姆定律為基礎;(2)等效代替法的思維;(3)確立測量值之間的函數關系并畫出圖象.
設計意圖 學生在考慮電學實驗試題時,頭腦中出現的信息往往是最基本的伏安法測定電阻的模型,只能就題論題,試題稍作變動,就無所適從.在伏安法的基礎上,通過等效替代法創設一類問題的情景,幫助學生找到解決問題的基本思維、基本規律.這種解決問題的方法,可以遷移到其他更深層次,綜合性更強的問題上面,為后期解決復雜問題奠定基礎,明確方向.
3 層層深入,拓寬思維
師:如果在測定電源電動勢和內阻的試驗中,沒有電壓表,只有電流表和電阻箱,以上總結的規律還有存在的價值嗎?
思維整合 實際上,無論是伏安法測定電源電動勢、內阻的問題,還是缺少電壓(流)表,利用其它電學儀器等效代替的問題,只要學生能認清實驗的原理,明確了等效替代的本質,即:仍舊按照伏安法測電源電動勢和內阻的思路,在做圖象時,通過公式變型找到測量值所滿足的基本關系式(重點表現形式為一次函數)即可.
一、“串反并同”規律的定義
所謂“串反”就是與變化電阻直接或間接串聯的電表和用電器的電流、電壓及電功率各物理量與變化電阻變化相反,也就是變化電阻阻值變大時,電流、電壓、電功率均變小;反之變化電阻阻值變小時,各量均變大。
所謂“并同”,就是與變化電阻直接或間接并聯的電表和用電器的電流、電壓及電功率各物理量與變化電阻變化相同,也就是變化電阻阻值變大時,電流、電壓、電功率各量均變大;反之變化電阻阻值變小時,各量均變小。
二、“串反并同”規律的適用范圍和條件
1.如果電源沒有內阻或不計內阻,則和電源并聯的電壓表示數將不變化,顯然不能用“串反并同”。除此之外的其他電表和用電器的電流、電壓、電功率等物理量的變化還可以應用“串反并同”的規律解題。
2.如果電路中有兩個或兩個以上的電阻阻值同時變化,就不能用“串反并同”規律了。
3.電路必須是閉合的。若在直流電路中有電容器,而此時電容器所在電路相當于斷路,在電路里不會有恒定的電流,這時就不能用“串反并同”規律。
三、“串反并同”規律的應用
對于涉及電阻變化的問題,運用上述“串反并同”規律都能夠迅速而準確地進行解答。下面以幾道習題為例,說明“串反并同”規律的應用。
例1 (2002年上海高考題) 在如圖1所示電路中,當變阻器R2的滑動頭P向b端移動時,( )。
A.電壓表示數變大,電流表示數變小;
B.電壓表示數變小,電流表示數變大;
C.電壓表示數變大,電流表示數變大;
D.電壓表示數變小,電流表示數變小。
解析:可變電阻R2、電源、R1與電流表A構成串聯電路,可變電阻R2、R3與電壓表V構成并聯電路。當滑片向b點移動時,電阻R2減小。根據電流隨電阻變化的“串反并同”規律可知,電流表的示數變大,電壓表的示數變小。故選項B正確。
例2(2007年寧夏理綜)在如圖所示的電路中,E為電源電動勢,r為電源內阻,R1和R3均為定值電阻,R2為滑動變阻器。當R2的滑動觸點在a端時合上開關S,此時三個電表A1、A2和V的示數分別為I1、I2和U。現將R2的滑動觸點向b端移動,則三個電表示數的變化情況是( )。
A.I1增大,I2不變,U增大;
B.I1減小,I2增大,U減小;
C.I1增大,I2減小,U增大;
D.I1減小,I2不變,U減小。
解析:R2的滑動觸點向b端移動,R2接入電路的電阻減少,總電阻減少;A2與R2串聯,其示數的變化規律與R2的變化規律相反,示數增大。A1、V與R2間接并聯,其示數的變化規律與R2的變化規律相同,示數減少。故選項B正確。
【關鍵詞】教材分析;科學探究;適當類比;體會與反思
教材分析及課堂教學設計思想
歐姆定律一課時初中物理電學部分的核心知識,是進一步學習電學知識和分析電路的基礎,為了使學生能更好地學習本節內容,我在課堂教學過程中作了如下設計:先從生活實際引出課堂探究課題,然后與學生一起設計實驗一一探究電流與電壓和電阻的關系,在得出數據的基礎上在進一步體會用圖像法研究物理問題的優越性,在實驗的基礎上提高學生依據實驗事實,分析、探索、歸納問題的能力,分組體驗通過實驗總結物理規律的過程與方法,同時通過介紹歐姆的故事,增進學生熱愛科學、追求科學、獻身科學的學習熱情,最后自然而然得出歐姆定律的結論與公式。下面筆者就詳細談談歐姆定律一課的課堂教學設計。
一、從生活實例中引出科學探究問題
將電源開關燈泡組成一個簡單電路,燈泡發光,讓學生自己動手設法改變燈的亮度,要想改變燈泡的亮度就是要改變通過燈泡中的電流,而改變燈泡中電流的方法歸納起來就兩種改變電路兩端電壓或改變接入電路中電阻,從而引出課堂探究的問題,通過導體的電流與電壓、電阻有何關系。
二、設計分組實驗,用控制變量法分別探究電流與電壓、電阻的關系
探究一:電阻R不變時,研究通過它的電流與其兩端電壓的關系
按圖示電路他接好電路引導學生采用控制變量法進行分組實驗
便把測量的數據填入下表
R=____Ω
然后引導學生分析數據,歸納得出結論:電阻一定時,電流與電壓成正比。
探究二:保持電阻R兩端電壓不變時,研究通過它的電流與其電阻大小的關系
按圖示電路他接好電路引導學生采用控制變量法進行分組實驗
便把測量的數據填入下表
U=____V
然后引導學生分析數據,歸納得出結論:電壓一定時,電流與電阻成反比。
三、適當類比,提升學生理解定律和運用公式能力
在學生分組實驗探究的基礎上得到歐姆定律,導體中電流與導體兩端電壓成正比,與導體的電阻成反比,用公式表示為I=U/R,推導出歐姆定律的變形公式U=IR和R=U/I,對于變形公式R=U/I一定要理解其物理意義,因為電阻是導體本身的一種性質,所以不能說電阻與電壓成正比,不能說電阻與電流成反比,也不能說電阻與電壓和電流有關,要理解電阻的大小決定于本身的材料、橫截面積和長度,與加在它兩端電壓大小和通過它的電流大小無關,即使電阻兩端不加電壓,它的阻值還是本身那么大,但在不知道電阻值大小的情況下利用公式R=U/I可以算出電阻值的大小,電阻值一旦算出后,如果不考慮溫度影響,電阻值就不會再發生變化。為了更好地理解公式R=U/I的物理意義,可以將電阻與密度、比熱容、熱值等相似的物理量進行類比。
四、課堂教學中體會與反思
通過本堂課教學實踐,筆者體會到以下幾點務必在教學環節中得到體現與完成:1.在探究電流與電壓關系和探究電流與電阻關系時務必弄清滑動變阻器在兩次實驗中的作用是不同的,前者是為了改變定值電阻兩端的電壓,后者是換了不同阻值的電阻后每次都要重新調節滑動變阻器使電阻兩端的電壓保持不變。2.在探究電流與電壓關系時,在學生得到實驗數據后由于測量數據肯定存在誤差,可引導學生以電流I為縱坐標,以電壓U為橫坐標,建立平面直角坐標系,根據表中數據,在坐標系中描點,畫出I-U的圖像,可以幫助學生較為直觀地得到電阻一定時電流與電壓成正比的結論。同樣在探究電流與電阻的關系時也可采用圖像法,這樣做的好處,一是比較直觀,二是可以修復實驗數據測量時的誤差,使學生更易得到實驗結論。3.在探究電流與電阻關系時要控制電壓相同,在這部分實驗中,要讓學生明確兩個問題,一是控制的電壓大小要合適,尤其是相對于電源電壓而言不能太小,二是要知道選最大值多大的變阻器較為合適,當定值電阻由小換成大的或由大換成小的時滑動變阻器接入電路中的電阻應如何調節,這里的能力培養相當重要,學生一旦理解了,那么在以后考試中遇到相關的實驗題做起來就會很得心應手,反之這里的實驗考題將一直成為學生的考試難題。4.得到歐姆定律公式后,務必讓學生理解在運用公式I=U/R時,三個量必須是同一電路上的電流、電壓、電阻,即必須滿足同一性和同時性,在訓練學生歐姆定律公式及變形公式運用時一定要結合串聯和并聯電路的特點展開訓練,一方面要注重訓練學生看懂電路圖的能力,另一方面要培養學生一題多解的能力。
授課時間: 授課地點:
授課教師: 授課課題:串并聯電路的電阻關系
一 教學目標
知識與技能
1.培養學生理論聯系實際,學以致用的科學思想。
過程與方法
1.體會等效電阻的含義,學會等效替代的研究方法。
情感態度與價值觀
1. 能根據歐姆定律以及電路 的特點,得出串、并聯電路中電阻的關系。
2.能進行兩個電阻的串、并聯電路的分析和計算。
二 教學重難點
重點:歐姆定律在串、并聯電路中的應用。
難點:串、并聯電路計算中公式的選擇。
三 課前準備
電池組、開關、導線、電流表、定值電阻等。
四 教學過程
1. 復習回顧
2. 新課引入
演示:(1)將一個電阻接入電路,讀出電流表示數
(2)將兩個電阻接入電路,讀出電流變示數
現象:一個電阻和兩個電阻電流表示數一樣,效果相同
閱讀課本p93問題與思考,解釋什么叫做等效電阻
1. 串聯電路中的電阻規律:
推論:串聯電路的總電阻比任何一個分電阻都大。
例題1:把一個4Ω的電阻R1和一個5Ω的電阻R2串 聯在電路中,如圖12-7所示,電源兩端的電壓為 6V。這個電路中的電流是多大?
2. 并聯電路中的電阻規律:
推論:并聯電路中,總電阻比任何一個分電阻都小。
練習課本p96例題2,并用不同的方法解答
五 課堂總結:
1.串聯電路中電流、電壓和電阻的關系。
2.并聯電路中電流、電壓和電阻的關系。
一、辨析概念,夯實基礎
任何知識的學習掌握都離不開基礎知識。電學部分的基礎知識多、散、要辨析清楚、固記腦中。
(一)、關于電路
1、串聯、并聯
初中物理中要求學生掌握最基本的兩種連接方式:串聯、并聯。能否正確分析辨別他們對后面內容的學習至關重要。識別電路的類型,可以根據定義:“逐個順次連接”為串聯,各元件“首首相接、尾尾相接”并列地連在電路的兩點間,(“首”為電流流入用電器的哪一端,“尾”指電流流出用電器的那一端)此電路為并聯電路。
2、通路、開路、短路
電路中出現的這三種狀態,其中通路為處處相通的電路,開路為電路中有處斷開的電路,這兩種狀態易于接受,便于分清。但是學生對于短路的分辨顯得力不從心,不知道何處短路,為什么短路。其實只要注意分析的要點即可辨出何處短路。電流具有走捷徑的特點,捷徑是指這條路徑中電阻很小,小到可以忽略不計、即為空導線,當一根空導線,或開關、或電流表(電阻小到可以認為沒有)與某個用電器并聯時,電流只走空導線,開關或電流表而不走用電器,使該用電器被短路,從而不能工作。
(二)三個重要的物理量—電流、電壓、電阻
1、概念辨析
電荷的定向移動形成電流,這是電流的形成定義,簡單便于理解;電壓是形成電流的原因,沒有電壓就沒有電流;電阻是指導體對電流的阻礙作用,即阻礙作用越大,電流越小。
2、表示符號
電流、電壓、電阻三物理量分別用i、u、r表示,而單位表示字母分別為a(安培)、v(伏特)、ω(歐姆)。
3、工具的使用
電流表是測量電流的工具;電壓表是測量電路兩端電壓的工具;調節電路中的電流和用電器兩端的電壓,可以使用滑動變阻器。
(三)電功(w)、電功率(p)
物理學中電功沒有確切的定義,只是描述性的,當電能轉為其它形式能時,就說做了電功。即電功就表示有多少電能轉化為其它形式的能,如果知道了電功的多少,就知道了消耗多少電能。而用電器單位時間內消耗的電能叫做電功率。電功率的大小不僅取決于消耗電能的多少,也取決于所用的時間的長短。
二、理解規律,把握關鍵
(一)三個物理量在串、并聯電路中的特點
在串聯電路中:電流處處相等;電路兩端的總電壓等于部分電路兩端電壓之和;總電阻等于各導體的電阻之和。在并聯電路中:干路中電流等于各支路電流之和;各支路兩端的電壓相等;并聯電路總電阻的倒數等于各并聯導體的電阻倒數之和。
(二)歐姆定律
一段導體的電流,跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。這個定律非常重要,一定要加強理解,熟記其使用的條件及注意事項。
(三)電功定律
某段電路上的電功,跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流以及通電的時間成正比。物理學中用電路兩端的電壓u,電路中的電流i,通過的時間t,三者的乘積來計算電功。
(四)焦耳定律
導體中有電流通過時,導體就要發熱,此現象稱為電流的熱效應。英國物理學家焦耳經過多年的研究,做了大量的實驗,精確地確定了電流產生的熱量與電流、電阻和時間的關系:電流流過某段導體時產生的熱量跟通過這段導體的電流的平方成正比,跟這段導體的電阻成正比,跟通電的時間成正比。
三、疏通關系,構建框架
在掌握了上述理論知識的基礎上,還要想法疏通各個物理量之間的關系,熟悉各物理量的單位及換算關系,能夠快速選擇相應的計算公式,列式解答。
(一)重要的計算公式
1、三個物理量的關系公式
串聯時:i=i1=i2;u=u1+u2;r=r1+r2(若有幾個等阻值為r0的電阻串聯則r=nr0)
并聯時:i=i1+i2;u=u1=u2;1/r=1/r1+1/r2(若有幾個阻值為r0的電阻并聯則總電阻r=ro/n)
2、歐姆定律:i=u/r
此公式中只有電流、電壓、電阻三個物理量,但它的作用非常重要。在使用公式時要注意:①三個物理量都要針對同一段導體,或同一個電路而言;②三個物理量的單位都要使用國際單位,即分別為a、v、ω;③已知其中的任意兩個量都可以求出第三個量。
3、電功公式:w=uit;電功率公式:p=ui
電功、電功率這兩個物理量的計算由于歐姆定律及其變形公式的影響,使計算電功率公式特別多,在選擇使用時很難選擇,所以要注意選取的技巧和方法,要求的問題所在電路為串聯時:電功選用公式:w=i2 rt,電功率選用p=i2 r;而當要求所在的電路為并聯時,則分別選用w=u2/r.t,p=u2/r,這樣的選擇都利用了所在電路的特點(電流相等或電壓相等)加快解題。
4、焦耳定律:q=i2 rt
焦耳定律的公式與電功公式的形式基本一樣,使用時同樣要注意公式的選擇問題,當所求問題的電路為純電阻(除了電能轉化為內能外,別無其他形式的能產生)電路時,幾個公式可以任意選取;若不是純電阻電路只可使用公式q=i2 rt不然的話計算有誤。
(二)單位的換算
單位換算的前提條件有兩個:一是記住每個物理量的單位及表示符號;二是要牢記各單位之間的換算進率。其中電流、電壓、電阻這三個物理量的單位較多,注意每個物理量的任何兩個相鄰的單位間的換算進率都為1000。還要注意一點,由于歐姆定律及其變形公式的影響,電功、電功率,焦耳定律的公式較多,產生的單位同樣很多,使用時各物理量均使用國際單位。
四、善于總結,歸納要領
下面的這些要領非常重要。
(一)串、并聯電路的識別
上面已經提到區別它們的方法,在做題中要選取適當的方法,迅速作出判斷。
(二)短路的辨別
把握短路現象的真正含義——電流不經過用電器回到電源的負極。注意電流的特性——電流走捷徑。當在電路中發現有空導線,開關或電流表等元件與用電器并聯時,相應的用電器被短路不工作。
(三)串、并聯電路中的三個物理量的關系
兩種電路中的三個物理量的大小關系,前面已說得較為詳細,但這一點要特別重視,牢記串聯時電流相等,并聯時電壓相等,這一點解題時作用特別大。
要達到上述的目的,首先要抓好物理概念和物理規律的教學。抓好物理概念和物理規律的教學,使物理概念不僅揭示一類物理現象,而且突出它的本質屬性――抽象性,從不勝枚舉的物理現象中抽象出本質屬性,同時又注重學生的學習興趣的激發,使思維發散又巧妙收攏,如何歸納又如何總結,這不僅僅是教學程序的變化,而是如何培養,培養成什么能力的教學思想的更新。具體講,是以原有的思想和教學模式來對待“研究性學習”中的教師觀、學生觀?還是以研究性的態度對待新型的教學觀,說到底就是培養什么人才作為教學的目的。用舊的觀念對待新的課程觀所起到的負面影響遠大于舊觀念對待舊課程觀的危害,因此,在新課程即將實施的今天,用研究性學習的態度對待教與學,已是每位教育工作者必須首先定位與學習的事情。
例如:力概念的形成和深化,經歷了如下階段:
1、定性分析(受力分析)與定量計算,從本質上突出力的物質性、相互性和矢量性。通過分析系統內部之間的相互作用得出牛頓第三定律,將概念的內涵加以深化;
2、從力是改變物體運動狀態的原因,加速度作為橋梁解決兩類問題的思維方法――牛頓運動定律中把握力的瞬時性;
3、從力在空間位置上的累積效應――做功過程,從而實現物體之間不同形式能的相互轉化,深化力的做功結果;
4、從力在時間上的累積效應,引起物體狀態量――動量的變化,深化力的沖量效應。
在不同的階段,通過不同的物理規律來深化力的概念,通過解決具體物理問題,加深了對力的理解。因此,在物理課堂教學中開展研究性學習,要不失時機地將能力的依存點讓學生在思維過程中自我呈獻出來,即根植于教材,讀有字書,識無字理,形成良好的思維品質。
例如:在歐姆定律教學中開展研究性學習,建立的前提首先是掌握:電流強度、電壓和電阻三個重要的物理概念,根據實際應用提出:如何改變電流的大小,引導學生根據控制變量法,分別研究電流與電壓;電流與電阻的關系,從實驗數據得出歐姆定律,并在應用中加以鞏固和深化,從而加深對相關概念的理解,進而以歐姆定律為中心,研究直流電路,總結出串并聯電路的規律,在電功和電功率的計算中,靈活運用歐姆定律解決各種問題。在規律的應用和深化過程中,以已有的知識為基點,設計程序性問題,把獲取的方法,通過解決實際問題,達到能力的提高,這是傳統教學的思維方法,而“研究性學習”為教育思想的教學,把問題的呈現放在前面,以解決實際問題為教學的導入點,這不僅是教學順序的顛倒,而是新的教學觀念和教學目的更新。“伏安法測電阻”實驗是對電學知識的綜合運用,根據實際,不妨設計如下程序問題:
1、設計一實驗方案,如何測定待測電阻的阻值?
2、用電器阻值與安培表相比阻值較大或較小時,采用什么方法連接?
3、滑動變阻器的阻值較小,且想得到連續變化的電壓,電路如何連接?
4、給出兩個阻值差別較大的用電器和阻值較小的滑動變阻器、安培表和內阻較大的伏特表,如何測定各用電器的電阻?設計出電路且寫出實驗測定的物理量?
物理學是一門以實驗為基礎的科學。物理實驗作為物理教學的基本手段,有其特殊的教學功能:不僅能夠為學生提供學習的感性材料,驗證物理定律,而且能夠提供科學的思維方法,加深對基本知識的認識程度,激發學生的求知欲,培養學生的探索能力。
在實驗教學中突出探索方法的培養。 物理教學常用的有實驗歸納法和實驗驗證法。在教學中,應有意識地安排這兩種方法加強訓練。例如,在總電阻教學中,就可進行這兩種方法的訓練。(1)應用實驗歸納法探索電阻串聯。首先,教師要求學生根據歐姆定律設計一個電路,測定各個電阻的阻值,然后由學生進行實驗,并從實驗中歸納出R串=R1+R2的結論。接著,教師根據串聯電路中電流電壓的特點和歐姆定律,從理論上加以推導,也得出同樣的結果。這樣,在獲得關于串聯總電阻與分電阻關系的知識的同時,學生學習到自己設計電路、總結規律、從理論上論證的初步方法,即實驗歸納法。(2)應用實驗驗證法探索電阻并聯。在并聯電路的探索中,先由教師從理論上推導出1/R并=1/R1+1/R2的關系,接著由學生自己設計電路操作實驗,然后驗證這一關系。最后,由教師進行總結,聯系電阻與導體截面積的關系對并聯作出解釋。這樣,在獲得關于并聯電阻知識的同時,學生學習了實驗驗證法。
通過設計物理實驗,進行思維能力的培養。學生對自然界的事物懷有好奇心,對還不懂的現象總喜歡問幾個為什么。教師應該愛護學生的這種精神,可以和學生一起設計實驗,組織他們觀察現象,引導他們積極思考。例如“判定感生電流方向的楞次定律”的教學,課前可先留給學生一個思考題:如何判定感生電流方向?怎樣通過實驗加以歸納得出?強化學生的創造意識。在此基礎上,將學生帶到實驗室,根據電磁感應現象的知識,共同設計一個用線圈、電流表、條形磁鐵組成的實驗線路。讓學生自己動手連接線路,觀察實驗現象,并做好記錄。引導學生邊觀察,邊思考,邊發現問題,邊解決問題,并根據實驗記錄加以分析、歸納和總結,幫助學生從中得出感生電流的磁場總是要阻礙原來磁場的變化的結論。然后,引導學生將磁鐵換成通電螺線管再做實驗,或把通電螺線管放在線圈中,改變通電螺線管電流的大小,并觀察實驗現象,記錄實驗結果。最后,歸納得出上述不同情況下的電磁感應現象所產生的感生電流的磁場,總要阻礙原來磁場的變化的結論,即楞次定律。通過啟發誘導,大部分學生都能熟練應用楞次定律,收到良好的教學成效。
重視課外實驗,培養創造性思維能力。學生的課外實驗(包括小制作),主要是以擴展知識面、發展創造力為主要目的。學生在課外實驗中,不可能一帆風順。教師要適當引導,不使他們過多地碰壁。但是,教師也不可包辦代替,要讓學生經受挫折,從中總結經驗教訓,不斷改進實驗,發揮學生的創造性,從而獲得成功,這樣將會增加學生學習的樂趣并得到更多鍛煉。
在物理教學中,不僅學生反映電學部分內容晦澀難懂、學起來很困難,許多年輕教師也認為這一部分知識非常復雜、教起來非常吃力,因此都對電學的教學和學習存在畏難和恐懼心理.筆者認為,任何一門學科的學習和教學都有其竅門,如果能夠掌握電學內容的內在規律,教好、學好電學部分內容并不是難事.
一、學生為什么會感覺電學難學
教師和學生為什么會對電學的教學和學習感到恐懼和厭煩,主要還是因為電學本身內在規律與學生認知能力思維習慣存在偏差.電學部分知識不僅概念多、公式多而且還非常抽象,需要學生運用抽象的、系統的思維進行思考和學習.但是,一方面初中階段學生在思維能力的訓練和發展還存在不足,特別是在對于有比較復雜的電路圖題目的分析和解答上面,不知道如何進行化繁為簡巧妙運用相關知識進行解題;另一方面,不善于或不能夠將電學實驗中獲得的結論與基本的概念公式進行比對歸納,導致很多學生雖然參與了電學實驗,也親手組建了實驗電路,但對串聯電路、并聯電路、歐姆定律、焦耳定律、電壓功率等基本概念、基本特征以及基本公式內在的聯系感到茫然.在電學教學中,教師由于需要教授大量的知識點而疏于對經驗規律的總結和歸納,兩方面問題相互結合、相互影響就造成了教師和學生對電學部分知識的恐懼和厭煩.
二、教師應當如何提高電學部分教學的實效性
1.注重電學基礎知識的學習和歸納
電學部分知識雖然概念多、公式多,但只要善于用系統的思維總結和歸納其中的關聯,學習起來并不會很難.那么,在電學部分諸多知識點中的哪些才是最根本的呢?簡要歸納起來就是“53231”:“5”指的是電流、電壓、電阻、電功、電功率這五個電學中最基本的概念;“3”指的是歐姆定律以及串、并聯這兩種基本電路的電流、電壓、電阻的基本特征;“2”指的是電壓表和電流表這兩種電學中最基本的測量儀器;“3”指的是串、并聯電路的構建以及伏安法測電阻、伏安法測功率這三種電學中最基本的實驗方法;“1”指的是電學知識學習中的一個最基本的方法――控制變量法.這“53231”基本涵蓋了電學中的大部分知識點,也可以通過換算與轉換與其他的概念、公式、規律和實驗建立聯系.因此,讓學生掌握這“53231”代表的概念、反映的現象、與其他概念(公式、實驗、定律)存在的聯系和區別、在解題中的注意事項等知識就相當于幫助學生大體掌握了電學方面的基本知識.在此基礎上,要特別注意控制變量法在電學知識上的靈活應用,如在歐姆定律I=U/R的教學時要把電流I、電壓U、電阻R三者之間關系講明白,就必須讓學生腦海中先對I、U、R分別進行定量,然后得出其余兩者之間的關系.當然,要讓學生完全掌握電學的知識點,關鍵還應該多進行多題型、多角度的練習加以鞏固.
2.注重電學實驗的教學
實驗是讓學生鞏固和檢驗所學的基本概念、公式、定律的關鍵環節,也是提高學生動手能力和科學精神的重要手段.對于電學部分的每一個實驗,教師都要指導學生做好認真準備、親自動手、歸納總結這三個環節.在實驗之前,要讓學生對實驗的原理、目的、實驗電路圖的設計、測量所用的儀器、步驟等環節先進行預習和掌握.在實驗中,要求學生要嚴格按照電學實驗的操作規范安全操作,仔細觀察測量結果和實驗現象,實事求是記錄實驗數據.在實驗結束之后,要根據實驗對應的原理和知識進行對照總結,對實驗失敗的原因進行深入分析并提出改進的措施和辦法.除了正常的課堂實驗外,還應該鼓勵學生用一些簡單易得的器材做一些小實驗、小制作來檢驗和驗證所學的理論知識,提高學生對電學理論知識的感性認識,當然必須要提醒和教育學生學會安全用電.
3.注意培養學生的讀圖解題能力
電路圖對學生將抽象的電學理論轉化為直觀的感性認識具有重要的“中間橋梁”的作用,對學生認識電學常識、解答電學題目具有非常重要的幫助.因此必須要加強電路圖方面的教學和實踐.首先,應當教學生學會根據給出的條件畫電路圖,并準確標注各種電學符號.其次,應當教會學生讀圖解圖,對于一些復雜的電路圖要懂得通過“支解法”或“拆除法”化繁為簡,將復雜電路圖分解成幾個單獨的簡單串、并聯電路圖進行分析判斷,然后再組裝還原成題意中的復雜電路圖進行解答.電路圖中不同開關的閉合是影響學生分析解圖的“攔路虎”,所以應當優先提醒學生注意電路圖中不同開關閉合對電路結構造成的影響和變化.對于電路圖中開關閉合較多的題目,應該根據不同開關的不同閉合狀態分別畫出相應的串、并聯電路圖進行分析解答,這樣就不至于被開關攪亂思路,影響思考.
總之,雖然初中物理電學部分的知識點、概念、公式、實驗紛繁復雜,但只要教會學生善于總結找到其規律及內在聯系,并注意通過實驗驗證和鞏固所學理論知識,學會“支解”、“拆除”電路圖,這樣電學知識對學生而言就將不再聞“電”色變.
2008年各地中考試卷中,電學板塊常考的知識點有:識別串并聯電路、串并聯電路中電流的特點、有關電壓表的使用及讀數和串并聯電路電壓的特點、決定電阻大小的因素、滑動變阻器的原理及應用等。其中,電流表、電壓表的作用及串并聯電路電流、電壓的特點等內容在中考中所占比例較大,這些知識點常會與歐姆定律、電功率的計算綜合起來考查。
電功和電功率部分的常考知識點有:電功和電功率的概念、公式、單位、計算以及電功率的測量;額定功率與實際功率的概念及應用;電流的熱效應及其在電熱器上的利用和防止。
電和磁部分除了考查磁場、磁感線等簡單知識點外,還考查電流的磁場、影響電磁鐵磁性強弱的因素、電磁感應現象、電動機和發電機的原理以及磁場對電流的作用等知識。從2008年各地的中考試卷可以看出,試題多聯系生活實際,注重對能力的考查和研究問題的方法的考查。對于簡單電路和歐姆定律的考查在各地中考中均有體現,難點出現在識別串并聯電路和電流表、電壓表的示數變化。預計2009年中考對本部分知識的考查不會出現較大的變化,但可能會稍稍增大探究題和創新題的分量。有關電功、電功率的考試命題將在繼承2008命題特點上有所創新。如從電器的銘牌上獲取信息、利用電能表計算家庭用電器使用的電費來考查節能、電器使用時的安全問題、電功率的測量、電器在使用時有關電熱、電能及效率的問題等。其中,采用伏安法測電功率、電與熱相結合的計算以及節能問題是中考中的重中之重,注重考查實際情境中解決問題的能力。如圍繞電冰箱、電吹風、洗衣機、電水壺、電磁爐等家用電器展開的電功、電功率、電熱的應用計算尤為重要,特別是在減少環境污染和建設節能型社會的今天,電能和太陽能相結合的題目更要引起我們重視。
隨著常規能源的日益匱乏,有關用電器的效率考題也是中考的一個新亮點,預計2009年中考出現的幾率會加大。
在中考復習中,基本知識忘記得比較快,所以復習時要注重基礎。電路部分的知識單獨考的并不多,對很多知識點的考查是隱藏在對歐姆定律、電功率的綜合考查中的,復習的關鍵在于靈活掌握知識,理解題目意思,應對具體問題,努力嘗試知識的總結和遷移。
考點一:電路設計與電路故障
沖刺點金設計簡單的電路是目前中考中經常出現的題型,特別是與生活實際相結合的電路設計題已成為中考的熱點。其形式有:根據具體的要求設計出電路圖;給出電路圖判斷哪一個比較適用;既要設計電路圖,又要連實物圖等等。在畫電路圖時一定要規范:元件位置安排要適當,分布要均勻,元件不要畫在拐角處,整個電路圖最好呈矩形,圖要完整美觀,橫平豎直,簡潔工整。
電路故障通常有以下幾種情況:串聯電路或并聯電路的干路出現斷路故障,用電器不能工作,電流表沒有示數;若電流表有示數,串聯電路或并聯電路的干路肯定是通路。
電路在教材中所占篇幅較多,匯集了基本電路、電路的連接、電流的測量等問題。中考出現的題型較多,主要有電路的設計、分析、連接實物、故障判斷、電流和電壓的規律研究等問題,難度以中、低擋為主,在近幾年中考中已經大量涉及生產、生活中實際電路的應用及探究,這種趨勢預計在2009年的中考還會得到更多的體現。
預測1:(素材來自于生活實際,主要考查電路的應用及電路設計)
投影儀用強光燈泡作為光源,發光時必須用風扇降溫。為了保證燈泡不被燒壞,只有當帶動風扇的電動機工作后,燈泡才能發光;風扇不轉,燈泡不能發光。則在圖1所示的四個電路圖中符合要求的是()
預測2:(考查電路設計,串并聯電路的特點及開關的作用)
2008奧運會男子佩劍決賽中,我國選手仲滿不負眾望,以15比9擊敗法國選手贏得冠軍。如圖2所示,在擊劍比賽中,要求劍身連著導線,導線一頭連通著電子計分器,一頭連接著特制衣服,形成一個環形電路。比賽過程中,運動員(甲)沒有刺到對方(乙)的時候就是斷電的過程(對方的燈不亮同時計分器不計分),刺到對方的過程就是按下開關的過程(對方的燈亮同時計分器計分)。根據所學的物理知識,小明設計了如圖3所示的幾種電路圖。能正確判斷選手成功地擊中對手的有效部位并顯示得分的電路是()
預測3:(考查串聯電路的特點,以及電路分析、故障判斷)
圖4所示的電路中,電源電壓不變,閉合開關S,電路正常工作。一段時間后,發現其中一個電壓表示數變大,則()
A. 電流表的示數也增大
B. 電流表的示數可能不變
C. 電阻R可能斷路
D. 電阻R可能短路
考點二:歐姆定律
沖刺點金歐姆定律是初中電學部分最基礎的內容。探究歐姆定律和伏安法測電阻體現了電學部分最基本的實驗技能,同時也體現了物理學最基本的研究方法――控制變量法,有很強的綜合性,是歷年來各地中考試題的必考內容。通過以上分析,我們可以看出,2009年中考也將是如此。隨著新課程改革的深入,命題在聯系實際,突出物理方法,考查實驗的過程性方面會有所側重,純模型式串并聯電路的計算會降低難度,創新題會增多。探究歐姆定律、伏安法測電阻在中考中必有一者出現,滑動變阻器的創新應用也有可能成為大題。
歐姆定律的內容是:一段導體中的電流,跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。用公式表示為:I=。
由歐姆定律可導出R=,它表示導體的電阻可由計算出,即R與U、I的比值有關,但R與外加電壓U和通過電流I無關。
在運用歐姆定律進行計算時,要注意公式中的I、U、R是對同一段電路同一時刻而言的,三者單位依次是A、V、Ω。有些試題通常會給出幾組電壓值和幾組電流值,這些數值有時并不是相對應的,我們要從中選出具有對應關系的數值,如開關的閉合與斷開、滑片的移動前后,會出現不同的電流、電壓值,要能判斷哪些數據是這個用電器或電阻在相同的狀態下所擁有的。
從新課程改革的進程看,有關歐姆定律的命題形式將更加新穎靈活,重在考查知識的靈活應用及激發學生進一步學習物理的潛能。如電壓表內阻的測量、不滿足歐姆定律的非線性元件電壓、電流關系的探究、水果導電性能的探究、伏安法測電阻系統誤差的討論、歐姆表的改裝、壓敏電阻、油量表、全電路歐姆定律,均很有創意,要注意消化吸收,推陳出新,做到舉一反三。
預測1:(考查對導體的電阻和歐姆定律的正確理解)
由歐姆定律可以得出導體的電阻公式R=。下面幾位同學對此公式的理解,其中正確的是()
A. 當電壓為零時,導體的電阻也為零
B. 當電流減小時,電阻增大
C. 當電壓減小時,電阻也減小
D. 電阻是導體本身的一種性質,與電流、電壓無關
預測2:(結合歐姆定律,考查串聯電路電流、電壓的特點)
如圖5所示,電源電壓不變,當開關S閉合,滑動變阻器滑片從a向b移動的過程中()
A. 電壓表示數變大,電壓表示數變大,電流表的示數變大
B. 電壓表示數不變,電壓表示數變大,電流表的示數變小
C. 電壓表示數不變,電壓表示數變小,電流表的示數變大
D. 電壓表示數變大,電壓表示數變小,電流表的示數變小
預測3:(考查用歐姆定律分析變化電路中電表的變化情況)
如圖6所示的電路中,電源電壓不變。在滑動變阻器的滑片P移動的過程中,電流表示數變化范圍是1.5~1.0 A,電壓表的示數相應的變化范圍是0~5 V,求R的阻值和電源電壓。
考點三:電功
沖刺點金電功比較抽象,不像機械功那么直觀,我們可以從能量轉化的角度去理解電功的意義:電流做了多少功就消耗了多少電能,就有多少電能轉化為其他形式的能。電功公式W=UIt是計算電功普遍適用的公式,對任何類型的用電器(或電路)都適用。結合歐姆定律I=,可推出電功公式的變換式W=t和W=I2Rt,這兩個式子不適用于電動機以及蓄電池電路,只適用于純電阻電路,即電能全部轉化為熱能的電路。
電能表是測量電能或電功的儀器。把電能表接在電路中,電能表計數器上前后兩次讀數之差就是這段時間內用電的度數,要弄清楚電能表銘牌上幾個參數的含義。
從2008年的中考試卷可以看出,中考試題在考查基礎知識和基本技能的同時,更注重考查學生應用知識的能力和實踐探究的能力。而以能源開發和利用為背景來考查電功知識的應用則是近年來中考命題的新亮點,這類試題知識跨度大,更能綜合考查學生應用電學知識的能力。
預測1:(考查對電功公式的理解和靈活應用)
燈泡L和L并聯在電路中,L的電阻比L大,在相同的時間里,電流做功的情況為()
A. 對L燈做的功多B. 對L燈做的功多
C. 對兩燈做的功一樣多D. 無法確定
預測2:(考查學生是否會讀家用電能表,會用電能表測量用電器在某段時間內所消耗的電能)
在家庭電路中,電能表是測量用戶在某段時間內所消耗的電能的儀器。如果表面盤上標有“3 000 r/kW•h”字樣,表示的意思是每消耗_________的電能,它的轉盤轉3 000轉。把這個電能表接入家庭電路中,通過某用電器的電流使電能表在3 min內轉了60轉,那么,此時通過用電器的電流做功為_________J。
預測3:(考查光能與電能的轉化,以及對電功公式的理解和應用)
太陽能汽車是用太陽能電池將所接收到的太陽光能轉化為電能提供給電動機來驅動的。如圖7所示。已知一種太陽能汽車,太陽光照射到電池板上的輻射總功率為1.2×104 W,且電池板對著太陽時產生的電壓為240 V,并對車上的電動機提供10 A的電流。問:
(1)若通電1 min,車上電動機消耗的電能是多大?
(2)太陽能電池將太陽能轉化為電能的效率是多少?
考點四:電功率
沖刺點金電功率是描述電流做功快慢的物理量,它是指電流在單位時間內所做的功。電功率的定義式是P=,常用公式是P=UI,表明電功率跟電壓、電流兩個因素有關。電功率大的用電器消耗電能快,但不能說明電流做的功多。電功率公式的變換式W=和W=I2R只適用于純電阻電路,對于電動機、電風扇等用電器來說,這兩個公式都不適用。
用電器正常工作時的電壓叫額定電壓,在額定電壓下的電功率叫額定功率。一個用電器一旦生產出來,其額定電壓和額定功率就確定了。實際功率是用電器在實際工作時的電功率,是不確定的。用電器的實際功率不一定與額定功率相同,小燈泡的亮度是由其實際功率決定的。
電功率的計算是中考命題的熱點,壓軸題基本都在此出現,命題時常將歐姆定律、電功率、串并聯電路結合起來出綜合計算,并且分值多,難度較大。其內容主要為:①密切聯系生活實際,如電熱水壺、飲水機、居民用電等,真正體現“從生活走向物理,從物理走向社會”的新課程理念。②注重對能力的考查和研究問題的方法的考查,如從電器的銘牌上獲取信息的能力、探究電流做功快慢需采用控制變量法等。
預測1:(考查串聯電路中各用電器功率的分配關系)
有兩個電阻,R的阻值為2 Ω,R的阻值為8 Ω,把它們串聯起來接在某電源的兩極上,R的電功率為2 W,則此時R的電功率是_______W。
預測2:(考查對電功率公式的理解和應用)
圖8所示為一玩具汽車上的控制電路,其電動機的線圈電阻為2 Ω,保護電阻R為8 Ω,當閉合開關S后,兩電壓表的示數分別為12 V和4 V,求:
(1)電路中的電流。
(2)電動機的功率。
預測3:(考查用電器額定功率與實際功率的關系)
某品牌電熱水壺的銘牌上標著如右表所示的數據。根據表格中的數據,可知此電熱水壺的電阻為多少?若在用電高峰時期用該電熱水壺燒水,電壓只有200 V,此時電熱水壺發熱時的功率為多大?
考點五:電熱及其作用
沖刺點金電流在電路中做功,電能轉化為內能的那一部分,稱為電熱,其公式Q=I2Rt適用于任何電路。注意兩點:①在電流所做的功全部用來產生熱量的情況下,Q=W=UIt=t。這里的條件是電功全部用來產生電熱,而電流所做的功全部用來轉化成熱的情況,也只有純電阻電路才成立,故上述導出公式只適用于純電阻電路。②在電流所做的功只有一部分用來產生熱量的情況下,如電動機正常工作時消耗的電能為W=UIt,產生的電熱為Q=I2Rt,則轉化為機械能的那部分能量為W-Q。若知道用電器將電能轉化為熱能的效率η(η
電與熱相結合的計算是近年來中考命題的主要方向,以日常生活中電和熱現象的實例為載體,將電學和熱學結合在一起是中考命題的熱點,是中考中的重中之重。隨著常規能源的日益匱乏,有關用電器的效率考題也正在成為中考出現的一個新亮點,預計2009年中考出現的幾率可能會進一步加大。
預測1:(考查電能與內能的轉化,在不計熱損失的情況下,消耗的電能等于產生的內能,即Q=W)
一電飯煲銘牌上標有“220 V1 100 W”的字樣,其原理圖如圖9所示。它有高溫燒煮和燜飯、保溫兩擋,通過單刀雙擲開關S進行調節,R為電熱絲。當開關S接高溫燒煮擋時,電路的功率為1 100 W;當開關S接燜飯、保溫擋時,電路的總功率為22 W。
(1)電飯煲在高溫燒煮擋時,開關S應與哪個觸點連接?
(2)電熱絲R的阻值多大?
(3)電飯煲燜飯、保溫1 min,電熱絲R產生的熱量為多少?
預測2:(考查電能與內能的轉化,在有熱損失的情況下,消耗電能的一部分等于產生的內能,即Q=ηW)
電視節目主持人,衣著光鮮,時尚靚麗,令人羨慕,其背后的艱辛卻鮮為人知。由于演播室燈光密集,室內氣溫往往很高,在炙熱燈光的“燒烤”下,看似風光無限的主持人其實也很不好受,幾個小時的節目下來,主持人往往會大汗淋漓。若一個高3 m,面積為40 m2的演播室,燈的總功率為20 kW,燈將電能的80%轉化為熱能,且熱能的10%被空氣吸收。查閱資料得知,空氣的密度約為1.3 kg/m3,空氣的比熱容約為103 J/(kg•℃)。現錄制一個0.5 h的節目,求:
(1)演播室內所有燈消耗的電能。
(2)演播室內所有燈散發出的熱量。
(3)演播室內空氣升高的溫度。
預測3:(通過電動機做功,考查電能與其他能量的轉化及能量守恒定律)
從能量轉化的角度看,電動機主要是把電能轉化為機械能,同時還有一部分能量在線圈中以熱量的形式散失掉。現實驗室有一個微型電動機,如圖10所示,銘牌上標有“12 V 3 W”的字樣。問:
(1)每分鐘該微型電動機消耗的電能是多少?
(2)若該微型電動機線圈的電阻是4 Ω,則線圈每分鐘產生的熱量是多少?
(3)這臺電動機每分鐘所做的機械功是多少?
考點六:生活用電
沖刺點金家庭電路由電能表、總開關、保險絲、插座、用電器及其開關幾部分組成。插座和各用電器之間是并聯,用電器和控制它們的開關之間是串聯,且開關應一端連火線一端連用電器,螺旋口燈座的螺旋套只能接在零線上。三孔插座比兩孔插座多出的那個孔要接地,通過三腳插頭與用電器的外殼相連,保證外殼與火線接通時的人體安全。生活中安全用電的原則是:不接觸低壓帶電體,不靠近高壓帶電體。不用濕手觸摸開關,不用濕抹布擦電器,不在電線上晾曬濕衣服,不在高壓線附近放風箏,電視天線不要靠近樹木,及時檢查電器的絕緣皮是否有破損等。發現有人觸電后,要切斷電源或用絕緣的東西把電線挑開;電路著火時,必須先切斷電源,切不可潑水救火。高大建筑要安裝避雷針,雷雨天不能在大樹下避雨,防止雷擊。家庭電路中電流過大的原因有兩個:①用電器的總功率過大;②發生短路。
以往的中考,重點考查生活中的安全用電原則、家庭中基本的電路連接和日常生活中用電事故的處理以及家庭電路中的故障分析。由于家庭電路與我們的生活息息相關,讓學生掌握安全用電知識,提高安全用電的意識,具有實際意義。預計今年的中考熱點是家庭電路中用電器的正確連接、生活中安全用電的知識和生活中出現用電事故的分析和處理。
預測1:(考查安全用電的原則)
用電安全是保證人民生命財產安全的基本原則。如圖11所示的現象中,符合安全用電原則的是()
預測2:(考查學生對家庭電路中開關、電燈、帶金屬外殼的用電器連接的掌握情況)
請在如圖12所示的家庭電路中,按照安全用電的原則,以筆畫線代替導線,將一個帶按鈕開關的螺口燈泡、一個電熱水壺接入電路。
預測3:(考查學生對用電器工作時的能量轉化問題的理解,明確家庭電路中發生火災的原因及發生電器火災時應怎么做)
洗衣機是我們日常生活中最常用的電器之一,如圖13所示。它工作時把電能轉化為______和______,在使用洗衣機洗滌時,要注意掏清衣褲口袋里的物品,并在投放衣物時控制合理的投放量。若洗衣機一次性投入衣物過多,渦輪被繩、帶、發卡等小物件卡住,會使洗衣機負荷過大甚至停止轉動,進而導致電線過熱,可能發生_________而起火。起火時應先________,再滅火。
考點七:電和磁
沖刺點金物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質叫磁性,具有磁性的物質叫磁體。磁體上磁性最強的部分叫做磁極,分別為南極(S)和北極(N)。同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。
磁感線是形象地研究磁場的一種方法,它不是真實存在的線,是人們為形象地描述磁場而假想的一些曲線。磁體周圍的磁感線都是從磁體的北極出來回到磁體的南極。
奧斯特實驗表明通電導線周圍存在著磁場,且磁場方向與電流方向有關。通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場一樣,其極性可以由安培定則來判定:先辨清繞線方向,標出螺線管上電流的環繞方向;用右手握住螺線管,讓四指彎向電流的方向;此時大拇指所指的一端即為通電螺線管的N極。將鐵芯插入螺線管中就做成了電磁鐵,螺線管的磁性強弱與通入電流的大小、線圈匝數的多少及是否插入鐵芯有關。電磁鐵的優點是磁性有無可以通過通斷電來控制;磁性強弱可以由電流的大小來控制;磁極方向可以由電流的方向來控制。
讓一個磁體接近一個通電導體就會產生磁力的作用。電動機就是利用通電線圈在磁場里受力轉動的原理制成的,在工作中把電能轉化為機械能。
閉合電路的一部分導體,在磁場中做切割磁感線運動時,導體中就產生感應電流,這種現象叫做電磁感應,產生感應電流的條件:第一,導體是閉合電路中一部分。第二,導體在磁場中做切割磁感線的運動。當導體平行于磁感線運動時,不產生感應電流;當導體放入磁場中不運動時,也不會產生感應電流。產生感應電流的方向和磁場方向、導體運動方向有關。發電機就是根據電磁感應現象制成的,工作時將機械能轉化為電能。
根據近幾年的中考題分析,這部分知識主要考查的是磁現象、電流對磁場的作用、電磁鐵、電磁感應。隨著人類社會的發展,能源危機和污染的日漸加劇,利用電磁感應知識產生清潔的電能將成為以后能源利用的一個重點方向。預計今年的中考熱點可能在磁現象、電流的磁場和電磁感應及應用上。
預測1:(考查磁化現象、利用安培定則判斷通電螺線管的磁場方向、磁感線方向的規定、影響電流的磁場的因素及磁極間的相互作用)
如圖14所示,在螺線管中插入一根鐵棒,通電后,鐵棒被_________________,請在圖中畫出磁感線的方向。當變阻器向左滑動時,彈簧的長度將________。(選填“伸長”或“縮短”)
預測2:(考查發電機的原理是電磁感應,明確什么是電磁感應現象)
據分析,由于中國經濟仍將保持高速增長,因此電力供需矛盾在近幾年將非常突出。為確保生產生活中用水、用電需求,許多單位、賓館飯店、居住小區甚至家庭都備起了發電機。圖15所示為一款家用小型發電機,其原理是___________________________________。它是由軸承及端蓋將發電機的定子和轉子連接組裝起來,使轉子能在定子中旋轉,做_______運動,從而產生______________。