時(shí)間:2023-07-30 10:22:43
開(kāi)篇:寫(xiě)作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)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?dú)W姆定律的實(shí)驗(yàn)探究,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
摘 要:本文對(duì)人教版物理選修3-1教材中引入焦耳定律的方式提出了質(zhì)疑,指出了其不利影響,同時(shí)提出了自己的方案并分析了這樣引入的好處。
關(guān)鍵詞:物理選修3-1;焦耳定律;歐姆定律;純電阻電路
人民教育出版社普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理選修3-1課本對(duì)焦耳定律的引入過(guò)程如下:
電流通過(guò)白熾燈、電爐等電熱元件做功時(shí),電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能,電流在這段電路中做的功W等于這段電路發(fā)出的熱量Q,即
Q=W=UIt
由歐姆定律
U=IR
代入上式后可得熱量Q的表達(dá)式
Q=I2Rt
即電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比,這個(gè)關(guān)系最初是焦耳用實(shí)驗(yàn)直接得到的,我們把它叫做焦耳定律。
這里用公式推導(dǎo)的方式得出了焦耳定律的公式和內(nèi)容,筆者認(rèn)為不太恰當(dāng),理由如下:
第一,焦耳定律是焦耳通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的規(guī)律,科學(xué)實(shí)驗(yàn)是自然規(guī)律最直接的反映,科學(xué)理論正確與否必須接受實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),正如課本上所說(shuō)焦耳定律是焦耳用實(shí)驗(yàn)直接得到的,焦耳定律本身就是一個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律,這是焦耳通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)得到并經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,我們不應(yīng)該淡化科學(xué)實(shí)驗(yàn)在焦耳定律建立過(guò)程中所起的巨大作用,公式推導(dǎo)的方式掩蓋了焦耳定律的真實(shí)面目。
第二,這里Q=W應(yīng)用了能量轉(zhuǎn)化與守恒定律來(lái)推導(dǎo)焦耳定律,而實(shí)際情況是焦耳本人是在得出焦耳定律后,又進(jìn)行了長(zhǎng)期的、大量的、精確的科學(xué)實(shí)驗(yàn),在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)面前焦耳提出了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律.并且電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)所做的電功和導(dǎo)體發(fā)出的電熱相等是焦耳得出能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的重要實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ).由此看來(lái),用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來(lái)推導(dǎo)焦耳定律是不符合科學(xué)發(fā)展的實(shí)際歷程的。
第三,上述推導(dǎo)過(guò)程用到了歐姆定律,歐姆定律的表達(dá)式應(yīng)該為[I=UR],不應(yīng)該用U=IR,另外,歐姆定律是只能在純電阻電路中才適用的規(guī)律,用歐姆定律來(lái)推導(dǎo)焦耳定律會(huì)使學(xué)生認(rèn)為焦耳定律也只適用于純電阻電路,對(duì)電動(dòng)機(jī)等非純電阻元件求電熱不適用的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí).學(xué)生一旦建立這樣的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)再來(lái)糾正是比較困難的.
基于以上考慮,筆者認(rèn)為引入焦耳定律的過(guò)程可以做一些調(diào)整.建議設(shè)計(jì)“電流通過(guò)電學(xué)元件時(shí)產(chǎn)生的電熱與誰(shuí)有關(guān)?”的探究實(shí)驗(yàn)(或者介紹焦耳所做的實(shí)驗(yàn)).通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)得出Q=I2Rt,即焦耳定律.然后結(jié)合能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在純電阻電路中電流做功全部轉(zhuǎn)化為電熱W=Q,即UIt=I2Rt,可以得到[I=UR]。由此可見(jiàn)歐姆定律是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在純電阻電路中的具體反映和內(nèi)在要求.
這樣設(shè)計(jì)的好處是還原了人們認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的實(shí)際歷程,體現(xiàn)出了科學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)理論建立過(guò)程中的巨大作用,使人們認(rèn)識(shí)到焦耳定律是一條實(shí)驗(yàn)規(guī)律,物理學(xué)科是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué),能真實(shí)反映自然規(guī)律.通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)我們可以引導(dǎo)學(xué)生像科W家那樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,探究、總結(jié)得出規(guī)律,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中體會(huì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)自然科學(xué)的重要意義,也能使學(xué)生獲得科學(xué)研究的方法.
我們又利用焦耳定律和能量守恒定律反過(guò)來(lái)得出了歐姆定律,說(shuō)明歐姆定律、焦耳定律雖說(shuō)是在實(shí)驗(yàn)中得出的,同時(shí)它們也是物理理論大廈的有機(jī)組成部分,可以反映出焦耳定律在物理理論體系中的地位和物理理論的完備性,在理論層面上證明焦耳定律可以納入已有的物理理論當(dāng)中,使實(shí)驗(yàn)結(jié)論和理論框架得到完美融合.更重要的是我們能夠得到歐姆定律的適用條件――純電阻電路,如果不是純電阻電路,電流做功沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化為電熱則不能得出W=Q即UIt=I2Rt,歐姆定律也就不適用.另外我們還能體會(huì)到能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在自然界中的普適性,歐姆定律是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在純電阻電路中的必然要求.
《閉合電路歐姆定律》是高中物理電學(xué)部分中各種電路的基礎(chǔ)內(nèi)容,同時(shí)也是高中物理電路部分的重點(diǎn)內(nèi)容,深刻理解并掌握本節(jié)內(nèi)容對(duì)今后電路學(xué)習(xí)具有極大的幫助。在高中物理課堂教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展中,為了有效提高《閉合電路歐姆定律》教學(xué)設(shè)計(jì)的有效性,下面本文首先簡(jiǎn)單分析了《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標(biāo),并在此基礎(chǔ)上提出創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì)為方法的課堂教學(xué)實(shí)踐,以供參考。
高中物理《閉合電路歐姆定律》教學(xué)主要是圍繞定律的推導(dǎo)和定律的應(yīng)用這兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)的。教材在設(shè)計(jì)中意在從能量守恒的觀點(diǎn)推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律,從理論上推出路端電壓隨外電阻變化規(guī)律及斷路短路現(xiàn)象,將實(shí)驗(yàn)放在學(xué)生思考與討論之中。為了有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,我們特提出在《閉合電路歐姆定律》教學(xué)中創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì)。
1.《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)分析
《閉合電路歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面:一是,經(jīng)進(jìn)閉合電路歐姆定律的理論推導(dǎo)過(guò)程,體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的具體應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生推理能力;二是,了解路端電壓與電流的U-I圖像,培養(yǎng)學(xué)生利用圖像方法分析電學(xué)問(wèn)題的能力;三是,通過(guò)路端電壓與負(fù)載的關(guān)系實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)探究物理規(guī)律的科學(xué)思路和方法;四是,利用閉合電路歐姆定律解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。高中物理《閉合電路歐姆定律》教學(xué)主要是圍繞定律的推導(dǎo)和定律的應(yīng)用這兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)的,其中涉及到了“電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”、“用電勢(shì)推導(dǎo)電壓關(guān)系”、“焦耳定律”以及“歐姆定律”等諸多內(nèi)容,這些內(nèi)容之間具有一定的聯(lián)系, 只要能夠?yàn)槠錁?gòu)建一個(gè)完善的體系,將這些知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來(lái),就能夠得出閉合電路的歐姆定律。以建構(gòu)主義教學(xué)思想為基礎(chǔ),采用創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì),對(duì)于提高課堂教學(xué)有效性具有積極意義。
2.創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”的教學(xué)設(shè)計(jì)具體實(shí)踐
首先,通過(guò)問(wèn)題的提出激發(fā)學(xué)生的求知欲。例如:將一個(gè)小燈泡接在已充電的電容器兩極,另一個(gè)小燈泡在干電池兩端,會(huì)觀察到什么現(xiàn)象?并展示生活中的一些電源,演示手搖發(fā)電機(jī)使小燈泡發(fā)光和利用紐扣電池發(fā)聲的音樂(lè)卡片實(shí)驗(yàn),使學(xué)生進(jìn)行思考這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。通過(guò)觀察學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)手搖發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程,停止搖動(dòng)就沒(méi)有電能,燈泡就不會(huì)亮,而干電池、蓄電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能,其化學(xué)能能夠?yàn)楦呻姵靥峁┏掷m(xù)供電的功能,因此小燈泡能夠持續(xù)發(fā)光。然后教師再在這個(gè)基礎(chǔ)上提出問(wèn)題:什么是電源的電動(dòng)勢(shì)?之后指出電源電動(dòng)勢(shì)的概念,幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)電源的正負(fù)極,并畫(huà)出等效的電路圖,利用學(xué)生已知的知識(shí),如電勢(shì)相當(dāng)于高度,電勢(shì)差則相當(dāng)于高度差,這樣學(xué)生就能夠很好的對(duì)電勢(shì)差以及電源電動(dòng)勢(shì)的內(nèi)電壓和外電壓等概念進(jìn)行理解了。
其次,在教學(xué)中可采用類(lèi)比、啟發(fā)、多媒體等多種方法進(jìn)行教學(xué)。教師在課堂教學(xué)匯總可借助于多媒體播放flash課件, 借助于升降機(jī)舉起的高度差或者兒童滑梯兩端的高度差,幫助學(xué)生更好的理解電源電動(dòng)勢(shì)。另外還可以從能量的角度引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行理解,例如小花去買(mǎi)衣服,共有100元,其中10元用于打車(chē),90元用于買(mǎi)衣服,在這里,100元就相當(dāng)于電源的電動(dòng)勢(shì),車(chē)費(fèi)相當(dāng)于內(nèi)電壓(必要的無(wú)用功),買(mǎi)衣服的費(fèi)用就相當(dāng)于外電壓(有用功),從而使學(xué)生掌握內(nèi)外電壓的本質(zhì)屬性。
最后,要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),觀察和實(shí)驗(yàn)是提出問(wèn)題的基礎(chǔ),在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生觀察要細(xì)致人微,要善于從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,直觀、形象的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能激發(fā)學(xué)生思考。可以讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究路端電壓與外電阻(電流)的關(guān)系,得出路端電壓與外電阻(電流)的關(guān)系,再?gòu)睦碚撋线M(jìn)行分析。然后演示電動(dòng)勢(shì)分別為3V和9V(舊)的電源向一個(gè)燈泡供電實(shí)驗(yàn),引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,讓學(xué)習(xí)進(jìn)行討論,解釋現(xiàn)象原因。通過(guò)這種方式能夠讓學(xué)生很容易就明白流過(guò)燈泡的實(shí)際電流不僅與電源的電動(dòng)勢(shì)有關(guān),還與電路中的總電阻有關(guān),從而順理成章的得出閉合電路歐姆定律,完成課堂教學(xué)任務(wù)。
3.總結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)推理;科學(xué)探究;問(wèn)題情境;科學(xué)方法;理論聯(lián)系實(shí)際
中圖分類(lèi)號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2017)1-0019-3
人教版高中物理選修3-1第二章第七節(jié)《閉合電路的歐姆定律》是電學(xué)知識(shí)的核心內(nèi)容,其中包含了許多科學(xué)思想方法,是學(xué)生學(xué)習(xí)和體會(huì)科學(xué)思想方法的好素材。作為一節(jié)典型的規(guī)律探究課,本節(jié)內(nèi)容較抽象,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí),對(duì)電源內(nèi)電路認(rèn)識(shí)模糊,難以理解電源有內(nèi)阻;對(duì)內(nèi)外電路的電壓與電源電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系及路端電壓與負(fù)載關(guān)系感到疑惑,對(duì)其中蘊(yùn)含的科學(xué)方法未能深刻領(lǐng)會(huì)。“如何有效突破這些教學(xué)難點(diǎn)?”“如何設(shè)計(jì)好閉合電路歐姆定律的探究過(guò)程,有效實(shí)施三維目標(biāo)教學(xué)?”一直是廣大物理教師研究的重要課題,本文試圖通過(guò)對(duì)本節(jié)課的教材、教法的分析,探究形成學(xué)生認(rèn)知困難的主要原因以及在本節(jié)課中如何有效實(shí)施探究教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。
1 教材、教法分析
人教版教材是把《閉合電路的歐姆定簟釩才旁詰繚礎(chǔ)⒌綞勢(shì)、歐姆定律、串并聯(lián)電路、焦耳定律和導(dǎo)體的電阻之后來(lái)學(xué)習(xí)的。很顯然,這種安排的意圖是在承接“從做功角度認(rèn)識(shí)電動(dòng)勢(shì)”的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生從功能關(guān)系角度來(lái)建立閉合電路的歐姆定律,體現(xiàn)了循序漸進(jìn)的教學(xué)原則。順應(yīng)這種構(gòu)想,教材對(duì)本節(jié)內(nèi)容以如下方式呈現(xiàn):先直接給出閉合電路的概念,然后從功能關(guān)系出發(fā), 根據(jù)能量守恒,理論推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律和U+U=E,再根據(jù)閉合電路的歐姆定律,理論分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。這種呈現(xiàn)方式的好處是:既充分體現(xiàn)了功和能的概念在物理學(xué)中的重要性,又有利于學(xué)生從理論角度理解閉合電路的歐姆定律。從教材體系來(lái)看這種呈現(xiàn)方式具有一定的合理性和科學(xué)性。
筆者曾多次參與“閉合電路的歐姆定律”的觀摩教學(xué),領(lǐng)略了執(zhí)教老師們的各種處理方法,比較有代表性的是以下兩種教法:
第一種教法是沿用原教材的思路,采用比較傳統(tǒng)的方式,注重理論探究,先從理論上推導(dǎo)得出閉合電路歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,再應(yīng)用定律討論了路端電壓隨外電路電阻的變化規(guī)律,最后引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用規(guī)律解題,把立足點(diǎn)放在訓(xùn)練學(xué)生的解題能力上。
第二種教法注重突出實(shí)驗(yàn)的地位,發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在探究教學(xué)中的作用。利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)懸念,引入課題,設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中總結(jié)歸納出內(nèi)外電壓之間的關(guān)系,再利用教材中的圖2.7-3實(shí)驗(yàn)探究路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。
根據(jù)課后反饋發(fā)現(xiàn),沿用原教材思路設(shè)計(jì)的教學(xué),效果并沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)者想象的結(jié)果,究其原因,主要有以下幾個(gè)方面:
1.教材中的閉合電路的歐姆定律是從理論角度得出的,注重于數(shù)學(xué)推理,比較抽象,缺乏令人信服的探究實(shí)驗(yàn),學(xué)生無(wú)直接經(jīng)驗(yàn)感知和相應(yīng)的認(rèn)知過(guò)程,難以形成深刻的理解。
2.教材對(duì)閉合電路,特別是內(nèi)電路的建構(gòu)過(guò)于直接,無(wú)感知過(guò)程,學(xué)生對(duì)教材中為了突出閉合電路而提供的閉合電路中電勢(shì)高低變化的模型圖難以理解,加之學(xué)生對(duì)部分電路的歐姆定律印象深刻,對(duì)電源內(nèi)部的電路無(wú)直觀印象,對(duì)電源也有內(nèi)阻心存疑慮,難以突破初中形成的“路端電壓不隨外電路變化”的思維定勢(shì)。
3.教材是利用純電阻電路中的能量守恒關(guān)系推導(dǎo)得到IR+Ir=E和U+U=E,這種處理方式,會(huì)讓學(xué)生對(duì)U+U=E的普適性產(chǎn)生懷疑:非純電阻電路還適用嗎?
4.作為一節(jié)規(guī)律探究課,本節(jié)課包含了許多科學(xué)思想方法,教材過(guò)于注重理論推導(dǎo),忽視了實(shí)驗(yàn)探究,淡化了猜想、類(lèi)比、比較、分析等多種科學(xué)思想方法教育,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和體驗(yàn)研究物理問(wèn)題的方法是不利的,也不利于提高課堂教學(xué)的有效性。
第二種“通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究”的處理方法,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,學(xué)生能獲得更直觀的認(rèn)識(shí),有效地突破一些教學(xué)難點(diǎn),但由于本節(jié)知識(shí)點(diǎn)多,思維量大,設(shè)計(jì)過(guò)多的實(shí)驗(yàn)(特別是設(shè)計(jì)繁雜的分組實(shí)驗(yàn))勢(shì)必會(huì)分散學(xué)生的注意力,干擾學(xué)生的正常思考,擠壓學(xué)生思考和實(shí)踐應(yīng)用的時(shí)間,影響了學(xué)生主體作用的發(fā)揮,效果同樣不盡如人意。
2 教學(xué)建議
2.1 尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,科學(xué)設(shè)計(jì)探究過(guò)程
從物理學(xué)史來(lái)看,歐姆定律是基于實(shí)驗(yàn)而發(fā)現(xiàn)的,并非演繹推理的結(jié)果,教材通過(guò)功能關(guān)系分析來(lái)建立閉合電路的歐姆定律。這種處理方法帶來(lái)的負(fù)面影響是學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí),沒(méi)有參與知識(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的情感體驗(yàn),難以形成深刻的理解,課堂上學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也不高。規(guī)避這種負(fù)面影響的方法就是在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)尊重學(xué)生的心理特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律,科學(xué)地設(shè)計(jì)探究過(guò)程,讓學(xué)生在親身探究中理解定律,體驗(yàn)方法。基于這種指導(dǎo)思想,筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),先用兩節(jié)新電池和內(nèi)阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電,產(chǎn)生了與學(xué)生日常生活經(jīng)驗(yàn)相矛盾的現(xiàn)象來(lái)設(shè)置“懸念”――引入新課。然后,引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)“引入實(shí)驗(yàn)”中的現(xiàn)象展開(kāi)探究,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中分析、思考、歸納,得出電源內(nèi)電壓和外電壓之間的關(guān)系。接著再引導(dǎo)學(xué)生利用功能關(guān)系,從理論角度來(lái)推導(dǎo)、探究,讓實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論在理論上獲得支撐。最后,引а生利用所學(xué)規(guī)律解決引入實(shí)驗(yàn)和實(shí)際生活中的問(wèn)題。這種在引入實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的“實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)相互結(jié)合的探究過(guò)程”的設(shè)計(jì),既避免了設(shè)計(jì)過(guò)多的實(shí)驗(yàn),又讓學(xué)生親身體驗(yàn)了探究的過(guò)程,加深了對(duì)知識(shí)的理解,深刻領(lǐng)會(huì)到物理學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)性和流暢性,感受到物理的探究之美和應(yīng)用之美。同時(shí),又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使物理課堂教學(xué)產(chǎn)生無(wú)窮的樂(lè)趣,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效的物理課堂教學(xué)。
2.2 合理創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑探究
作為一節(jié)規(guī)律探究課,本節(jié)課的重點(diǎn)是如何落實(shí)探究教學(xué),讓學(xué)生在探究中理解閉合電路的歐姆定律,感知科學(xué)探究的過(guò)程和方法。在探究教學(xué)中,問(wèn)題是探究的起點(diǎn),沒(méi)有問(wèn)題就不可能有探究,正是在問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下,學(xué)生才能積極思考,從而產(chǎn)生探究欲望。這就需要教師在深入挖掘規(guī)律形成過(guò)程的基礎(chǔ)上,精心創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,以問(wèn)誘思,引導(dǎo)學(xué)生融入到探究學(xué)習(xí)的情境中去。例如:在構(gòu)建“閉合電路”概念時(shí),用兩節(jié)新電池和內(nèi)阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電后,可設(shè)置如下問(wèn)題情境:“為什么燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為9 V的電池時(shí),亮度反而暗了?難道電池壞了?”“為什么電池與燈泡接通時(shí)兩端的電壓變小?減小的電壓哪兒去了?”“電池有內(nèi)阻?可能嗎?”“我們來(lái)看看電池(觸摸電池),電池變熱了,什么原因?qū)е鹿ぷ鞯碾姵貢?huì)變熱?”學(xué)生在問(wèn)題的引領(lǐng)下觀察、實(shí)驗(yàn)、體驗(yàn),由此認(rèn)識(shí)到“電源內(nèi)部也有電阻和電流”“電源內(nèi)部電流的通路,稱(chēng)為內(nèi)電路”。這種以問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生思考,以實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)來(lái)構(gòu)建閉合電路的方法,既彌補(bǔ)了教材對(duì)內(nèi)電路建構(gòu)的非直觀性,也讓學(xué)生經(jīng)歷了在質(zhì)疑中分析、探究的過(guò)程,學(xué)生對(duì)閉合電路的認(rèn)識(shí)潛移默化、水到渠成,遠(yuǎn)比直接灌輸效果好。
在引導(dǎo)學(xué)生從能量角度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果時(shí),設(shè)置如下問(wèn)題情境:“剛才我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了閉合電路中的電流規(guī)律,這個(gè)結(jié)論可靠嗎?”“如果我們能從理論上找到依據(jù),是不是更可靠?如何從理論上來(lái)分析呢?”“從能量角度行嗎?”“內(nèi)、外電路在時(shí)間 t 內(nèi)消耗多少電能? ”“這些能量從何而來(lái)?”學(xué)生在上述問(wèn)題的引導(dǎo)下,發(fā)現(xiàn)也可以從能量角度來(lái)推導(dǎo)得出與實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)果。
在引導(dǎo)學(xué)生探究路端電壓與負(fù)載的關(guān)系時(shí),設(shè)置以下問(wèn)題情境:“實(shí)驗(yàn)表明,燈泡變暗是由于路端電壓變小的緣故,你們能說(shuō)說(shuō)路端電壓與什么有關(guān)嗎?”“它們之間具體的關(guān)系是什么?”“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究呢?”“從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中能得出什么結(jié)論?”“能從理論上分析為什么會(huì)發(fā)生這樣的變化嗎?”“如果外電阻斷開(kāi),路端電壓為多少?外電阻短路,路端電壓又為多少?”“誰(shuí)能說(shuō)說(shuō)路端電壓隨外電阻變化的根本原因是什么?”在這一個(gè)個(gè)問(wèn)題的引領(lǐng)下,學(xué)生從實(shí)驗(yàn)探究到理論分析兩個(gè)方面找到了路端電壓與外電阻的關(guān)系,不僅體驗(yàn)了科學(xué)探究過(guò)程,提高了理論分析和實(shí)驗(yàn)探究的能力,也養(yǎng)成了樂(lè)于探索、勤于動(dòng)手的好習(xí)慣。
2.3 注重滲透科學(xué)方法教育,加深對(duì)規(guī)律本質(zhì)的認(rèn)識(shí)
作為一根主線(xiàn),科學(xué)探究法貫穿在整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中,教學(xué)中要注意尊重學(xué)生的心理特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律,強(qiáng)化科學(xué)探究法的顯性教育:以引入實(shí)驗(yàn)為線(xiàn)索,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“觀察實(shí)驗(yàn)、提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析論證”等過(guò)程,領(lǐng)會(huì)科學(xué)探究的方法。
“閉合回路中的電勢(shì)變化”抽象而難以理解,突破這一難點(diǎn)的最重要的方法就是“比法”。教材試圖以圖1的模型來(lái)形象地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題,但這種模型對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)還是比較抽象,難以理解。筆者用如圖2所示的“電梯加滑梯”模型和閉合電路加以類(lèi)比,來(lái)說(shuō)明閉合電路中的電勢(shì)高低變化情況。這樣的方法,既簡(jiǎn)單又源于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn),學(xué)生容易接受,教學(xué)中應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)類(lèi)比法的作用。
“演繹推理法”在“閉合電路歐姆定律的推導(dǎo)”和“路端電壓與負(fù)載的關(guān)系推導(dǎo)”中兩次用到,教學(xué)中要注意借助問(wèn)題情境,把規(guī)律的探究以一個(gè)個(gè)問(wèn)題的形式呈現(xiàn)出來(lái),讓學(xué)生在問(wèn)題的引領(lǐng)下經(jīng)歷演繹、推理過(guò)程,構(gòu)建對(duì)“閉合電路的歐姆定律”和“路端電壓與負(fù)載關(guān)系”的正確理解,體驗(yàn)演繹推理過(guò)程中獲得成功的愉悅。
另外,本節(jié)課中,要特別注意引導(dǎo)學(xué)生在了解路端電壓與負(fù)載電阻的關(guān)系的基礎(chǔ)上,通過(guò)極限法分析和理解電路斷路時(shí)的路端電壓和短路電流的現(xiàn)實(shí)意義,體會(huì)極限法在物理學(xué)習(xí)中的作用和意義,有效地訓(xùn)練學(xué)生突破思維定勢(shì),培養(yǎng)創(chuàng)造性的思維能力。
2.4 注重理論聯(lián)系實(shí)際,物理與生活的聯(lián)系
研究和學(xué)習(xí)物理最重要的方法就是理論聯(lián)系實(shí)際,將理論和實(shí)際、物理與生活聯(lián)系起來(lái),可以幫助學(xué)生更透徹地理解所學(xué)的物理知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和邏輯思維能力。歐姆定律與生產(chǎn)、生活聯(lián)系密切,教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意還原知識(shí)的產(chǎn)生背景,注重將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活。例如:新課引入可以從生活現(xiàn)象來(lái)提出問(wèn)題,引發(fā)學(xué)生思考探究;在得出路端電壓與外電阻R的關(guān)系后,引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)將R推向兩個(gè)極端情況的分析,來(lái)理解實(shí)際中“為什么電源開(kāi)路時(shí)路端電壓就等于電源的電動(dòng)勢(shì)”及“為什么電源不能用導(dǎo)線(xiàn)直接相連”;在學(xué)完了本節(jié)知識(shí)后,可引導(dǎo)學(xué)生用本節(jié)課所學(xué)知識(shí)分析解決新課引入及生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問(wèn)題。讓學(xué)生充分地感知從生活走進(jìn)物理、從物理回到生活的過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生利用物理知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力,建構(gòu)對(duì)知識(shí)(尤其是難點(diǎn)知識(shí))的正確理解,從而真切地感受所學(xué)物理知識(shí)的實(shí)用性,充分理解物理學(xué)科對(duì)時(shí)展的深遠(yuǎn)意義。
參考文獻(xiàn):
當(dāng)前,許多初中物理教師在進(jìn)行電學(xué)復(fù)習(xí)時(shí),常以教材上知識(shí)呈現(xiàn)先后次序?yàn)橐罁?jù),按節(jié)順次復(fù)習(xí).在每節(jié)內(nèi)容的復(fù)習(xí)中,常以物理概念梳理為基礎(chǔ),再穿行一些例題的講解與學(xué)生的練習(xí),以此完成復(fù)習(xí)任務(wù).在整節(jié)課的復(fù)習(xí)中,對(duì)于物理概念大多是對(duì)舊知的重復(fù),重點(diǎn)不突出,知識(shí)體系不清晰;對(duì)于練習(xí)的設(shè)計(jì),常是許多題目的簡(jiǎn)單堆疊,題型紛繁復(fù)雜,主次不分,學(xué)生茫無(wú)頭緒,學(xué)習(xí)興趣不濃,收獲不大,整節(jié)復(fù)習(xí)課的效果不明顯.
在電學(xué)復(fù)習(xí)課中,筆者認(rèn)為應(yīng)以電學(xué)中基本的電路為基礎(chǔ),打破章節(jié)的束縛,采用問(wèn)題教學(xué)法,引領(lǐng)學(xué)生系統(tǒng)梳理本章所涉及的物理概念,重溫重要的物理實(shí)驗(yàn),強(qiáng)化重要物理規(guī)律的探究方法與過(guò)程,同時(shí),以基本電路為原型,設(shè)計(jì)重要題型,注重變式教學(xué),舉一反三,提高學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力.
蘇科版九年級(jí)物理第十四章《歐姆定律》中的基本電路如圖1所示.以此電學(xué)基本電路為主線(xiàn),進(jìn)行整個(gè)章節(jié)的系統(tǒng)復(fù)習(xí)教學(xué),可以讓學(xué)生感覺(jué)到重點(diǎn)突出,思路清晰,耳目一新,還可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,活躍課堂氣氛,提高復(fù)習(xí)效果.
1利用基本電路,進(jìn)行物理概念和規(guī)律的復(fù)習(xí)
物理概念和規(guī)律是物理學(xué)的基礎(chǔ),在物理的復(fù)習(xí)課中加強(qiáng)對(duì)物理概念和規(guī)律的再次重溫與梳理,應(yīng)是復(fù)習(xí)課的重要內(nèi)容之一.在對(duì)《歐姆定律》復(fù)習(xí)時(shí),筆者以此基本電路為基礎(chǔ),采用問(wèn)題教學(xué)法,突出學(xué)生主體地位,引導(dǎo)學(xué)生梳理相關(guān)電學(xué)概念.
問(wèn)題1此基本電路由電阻元件組成,請(qǐng)問(wèn)電阻的定義、單位和影響因素各是什么?在研究影響電阻大小因素時(shí)采用了什么物理方法?
學(xué)生:電阻是導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用,電阻的單位是歐姆(Ω),影響電阻的大小的因素有導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料和外界的溫度,電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì);在研究影響電阻大小因素時(shí)采用了控制變量法.
問(wèn)題2你能為滑動(dòng)變阻器寫(xiě)一份說(shuō)明書(shū)嗎?
學(xué)生:滑動(dòng)變阻器的工作原理是靠改變連入電路的電阻的長(zhǎng)度來(lái)改變電阻的大小,它在電路中的主要作用是控制電路中的電流大小,起到保護(hù)電路的作用,它的正確接法是采用“一上一下”的接法,它的銘牌告訴我們它連入電路的最大阻值和允許通過(guò)的最大電流值.
問(wèn)題3此基本電路中,電路的總電阻應(yīng)如何計(jì)算?電壓的分配與電阻值大小存在怎樣的關(guān)系?
學(xué)生:串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻阻值之和,公式R總=R1+R2;串聯(lián)電路電壓的分配與電阻成正比,公式U1/U2=R1/R2.
2利用基本電路,加強(qiáng)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)
在第十四章《歐姆定律》中,探究電流與電壓、電阻的關(guān)系和伏安法測(cè)電阻是本章的兩個(gè)重要實(shí)驗(yàn).運(yùn)用控制變量法,讓學(xué)生再次重溫實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程,探究電流與電壓、電阻的關(guān)系,從而得出歐姆定律,這對(duì)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力具有十分重要的意義;會(huì)依據(jù)歐姆定律測(cè)出定值電阻的阻值,在此基礎(chǔ)上通過(guò)變式教學(xué),讓學(xué)生設(shè)計(jì)出測(cè)電阻的多種方法,在提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能的同時(shí),可以培養(yǎng)學(xué)生的的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維.對(duì)上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)與重溫應(yīng)是本章復(fù)習(xí)的重點(diǎn).但兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)電路圖是相同的,這為兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)提供了良好的基礎(chǔ).筆者在復(fù)習(xí)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí),通過(guò)一系列的問(wèn)題設(shè)計(jì),由表及里,層層推進(jìn),引導(dǎo)學(xué)生思考,從而進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生加深對(duì)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的理解與掌握.
2.1問(wèn)題:利用這個(gè)基本電路,可以完成本章的哪些實(shí)驗(yàn)
學(xué)生:探究電流與電壓、電阻的關(guān)系;伏安法測(cè)電阻.
2.2利用這個(gè)基本電路,復(fù)習(xí)探究電流與電壓、電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題設(shè)計(jì)
問(wèn)題1:本實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)方法是什么?
學(xué)生:控制變量法.
問(wèn)題2:本實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn)是什么?
學(xué)生:手移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,眼睛觀察電壓表的示數(shù).
問(wèn)題3:本實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器有什么作用?
學(xué)生:在探究電流與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器的作用是改變定值電阻電壓;在探究電流與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器的作用是控制電壓不變;保護(hù)電路.
問(wèn)題4:本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格怎樣設(shè)計(jì)?(略)
問(wèn)題5:本實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么?怎樣用圖像表示?
學(xué)生:導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體的電阻成反比,這就是歐姆定律的內(nèi)容.(圖像略)
問(wèn)題6:歐姆定律的公式是什么?運(yùn)用歐姆定律計(jì)算時(shí),應(yīng)注意什么問(wèn)題?
學(xué)生:歐姆定律公式是I=U/R,運(yùn)用歐姆定律計(jì)算時(shí),應(yīng)注意電流、電壓、電阻是同一時(shí)刻同一用電器三個(gè)物理量,且該用電器是純電阻用電器.
問(wèn)題7:歐姆定律實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中具體問(wèn)題的設(shè)計(jì):在利用這個(gè)基本電路探究電流和電阻關(guān)系時(shí):
(1)小明先將5 Ω的電阻接入電路讀出電流I,再換10 Ω的定值電阻讀出電流,發(fā)現(xiàn)并不等于I 的一半,請(qǐng)你分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因.(沒(méi)有調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器保持電阻兩端的電壓不變)
(2)了解原因后,小明重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中他控制定值電阻兩端的電壓恒為1.5 V.他先用5 Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),再換用10 Ω的定值電阻,合上開(kāi)關(guān)后,你認(rèn)為電壓表的示數(shù)將(大于)1.5 V,此時(shí)應(yīng)向(右)調(diào)節(jié)滑片,使電壓表的示數(shù)仍為1.5 V.
(3)若在這個(gè)電路中,電源電壓是3 V,滑動(dòng)變阻器的最大阻值是15 Ω.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中小明控制定值電阻兩端的電壓恒為1.5 V,最后用20 Ω的電阻替換10 Ω的電阻接入電路中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)無(wú)法讀取與20 Ω的電阻對(duì)應(yīng)的電流值.經(jīng)檢查,電路連接無(wú)誤,且元件完好,請(qǐng)你幫他找出兩種可能的原因.(原因1:滑動(dòng)變阻器的最大阻值偏小;原因2:控制定值電阻兩端電壓偏小)
2.3利用這個(gè)電路進(jìn)行伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題設(shè)計(jì)
問(wèn)題1:伏安法測(cè)電阻的原理是什么?
學(xué)生:根據(jù)歐姆定律I=U/R.
問(wèn)題2:在電路連接過(guò)程中應(yīng)注意哪些問(wèn)題?
學(xué)生:連接電路時(shí),開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi).開(kāi)關(guān)閉合前,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最大阻值位置.
問(wèn)題3:在連接電路時(shí),電流表與電壓表的量程應(yīng)怎樣選擇?
學(xué)生:電壓表根據(jù)電源電壓來(lái)選擇量程;電流表根據(jù)電路中所估測(cè)的最大電流來(lái)選擇量程.
問(wèn)題4:此實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用是什么?表格應(yīng)怎樣設(shè)計(jì)?
學(xué)生:保護(hù)電路;多次測(cè)量取平均值,以減小實(shí)驗(yàn)誤差.(表格略)
問(wèn)題5:若用這個(gè)電路測(cè)小燈泡電阻,測(cè)出的小燈泡電阻不同,是由于實(shí)驗(yàn)誤差的原因嗎?
學(xué)生:不是,燈泡電阻受溫度影響.
問(wèn)題6:在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)和探究電流和電壓、電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中都做了三次實(shí)驗(yàn),它們的目的相同嗎?
學(xué)生:不同,前者是多次測(cè)量求平均值以減少誤差,后者是排除實(shí)驗(yàn)偶然性.
問(wèn)題7:在利用這個(gè)電路測(cè)量定值電阻阻值時(shí),若電流表?yè)p壞,如何利用余下的實(shí)驗(yàn)器材測(cè)出定值電阻的阻值?
(1)方法1:如圖2甲所示,閉合開(kāi)關(guān),先用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻Rx兩端電壓為U1,再用電壓表測(cè)出滑動(dòng)變阻器R兩端電壓為U2,變阻器一直處于最大阻值位置,則Rx=U1R/U2.
(2)方法2:如圖2乙所示,閉合開(kāi)關(guān),將滑動(dòng)變阻器滑片P滑到a端讀出電壓表示數(shù)為U1,滑片P滑到b端讀出電壓表示數(shù)為U2,則Rx=U2RU1-U2.
(3)方法3:若再提供一個(gè)電阻箱,如圖2丙所示,保持滑動(dòng)變阻器的滑片P不動(dòng),只閉合開(kāi)關(guān)S1讀出電壓表示數(shù)為U;只閉合開(kāi)關(guān)S2,并調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表示數(shù)仍為U,則電阻箱R0的阻值為此時(shí)待測(cè)電阻的阻值.此方法為等效替代法.
問(wèn)題8:在利用這個(gè)電路測(cè)量定值電阻阻值時(shí),若電壓表?yè)p壞,又如何利用余下的實(shí)驗(yàn)器材測(cè)出定值電阻的阻值?
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)總體思路:電路并聯(lián).
3利用基本電路,提高學(xué)生解題能力
筆者認(rèn)為,本章習(xí)題繁多,教師在復(fù)習(xí)時(shí),若不注重總結(jié)、歸納和引導(dǎo),容易使學(xué)生陷于題海中.本章雖題目繁多,但通過(guò)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的學(xué)習(xí)和對(duì)大量題型的認(rèn)真分析與總結(jié),許多題目設(shè)計(jì)總是圍繞筆者所提供的基本電路展開(kāi).在一節(jié)課復(fù)習(xí)時(shí)間有限的前提下,以此電路為基礎(chǔ),注重對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)和重點(diǎn)題型的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要.通過(guò)對(duì)此電路相關(guān)問(wèn)題的精心設(shè)計(jì),在師生共同討論與分析前提下,可提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,還能使學(xué)生觸類(lèi)旁通,起到事半功倍的效果.
問(wèn)題1根據(jù)表1數(shù)據(jù)回答:在這個(gè)基本電路中,連接電路需用導(dǎo)線(xiàn),應(yīng)從銅線(xiàn)和鐵線(xiàn)中,選用.制作滑動(dòng)變阻器選擇電阻線(xiàn)材料時(shí),應(yīng)從錳銅合金和鎳鉻合金中,選用.
表1導(dǎo)線(xiàn)電阻R/Ω導(dǎo)線(xiàn)電阻R/Ω銅0.017錳銅合金0.44鐵0.096鎳鉻合金1.1(導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)1 m,橫截面積1 mm2,溫度20 ℃)
問(wèn)題2當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù),電壓表的示數(shù),電壓表與電
流表的示數(shù)之比.
問(wèn)題3當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí),若電流表示數(shù)不變且為零,但電壓表的示數(shù)較大,可能的電路故障是;若電流表有示數(shù),但電壓表沒(méi)有示數(shù),可能的電路故障是.
問(wèn)題4在這個(gè)電路中,若電源電壓為6 V且保持不變,定值電阻阻值為8 Ω,滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10 Ω.小明所選用的電壓表量程為0~3 V,電流表量程為0~0.6 A.為了保證電路安全,實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是
A.0~2 ΩB.0~8 Ω
一、滑動(dòng)變阻器的變動(dòng)對(duì)電流電壓的影響
圖1例1(2011年山東臨沂)如圖1所示的電路,電源電壓保持不變,閉合開(kāi)關(guān),當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí),下列分析正確的是()
(A) 燈泡變亮,電流表的示數(shù)變大
(B) 燈泡變暗,電流表的示數(shù)變小
(C) 燈泡亮度不變,電流表的示數(shù)變大
(D) 燈泡亮度不變,電流表的示數(shù)變小
解析:滑片移動(dòng)時(shí)可知滑動(dòng)變阻器接入電阻的變化,則由歐姆定律可得出電路中電流的變化,由電流變化可知燈泡的亮度變化.當(dāng)滑片向右移動(dòng)時(shí),接入電阻變小,故電路中總電阻減小,因電壓不變,由歐姆定律I=U/R 可得,電流增大,故電流表示數(shù)變大,燈泡的實(shí)際功率變大,故亮度變大.(A)正確.
答案:(A)
點(diǎn)撥:本題屬于電路的動(dòng)態(tài)分析,此類(lèi)題可先分析局部電阻的變化,再將滑動(dòng)變阻器和定值電阻視為整體進(jìn)行分析,得出總電阻的變化,最后由歐姆定律分析電流的變化.此類(lèi)題目也屬于歐姆定律的常規(guī)題目,體現(xiàn)了電學(xué)中整體法的應(yīng)用.
圖2例題延伸:如圖2所示,電源電壓保持不變,閉合開(kāi)關(guān),將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí),則()
(A)通過(guò)燈L的電流變小,變阻器兩端的電壓變小
(B) 通過(guò)燈L的電流變大,變阻器兩端的電壓變大
(C) 燈L兩端的電壓變小,通過(guò)變阻器的電流變小
(D) 燈L兩端的電壓變大,通過(guò)變阻器的電流變小
解析:滑動(dòng)變阻器的滑片右移,變阻器接入電路中的電阻增大,電路中的總電阻增大,則電流減小,同時(shí)燈L分得的電壓也減小,則變阻器分得的電壓就變大.
答案: (C)
點(diǎn)撥:本題考查滑動(dòng)變阻器的原理、電阻對(duì)電路中電流的影響以及串聯(lián)電路的分壓原理,考查學(xué)生分析問(wèn)題的能力.
二、滑動(dòng)變阻器與電表的測(cè)量目標(biāo)問(wèn)題
例2(2011年山東聊城)如圖3所示,閉合開(kāi)關(guān)S,使滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng),則( )
(A) 電流表示數(shù)變小(B) 電壓表示數(shù)變大
(C) 電壓表示數(shù)不變(D) 燈泡變亮
解析:從圖中可以看出,這是一個(gè)串聯(lián)電路,即滑動(dòng)變阻器與小燈泡串聯(lián),電壓表測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓.當(dāng)滑片向左移動(dòng)時(shí),其阻值減小,電路中的總電阻減小,故在電源電壓不變的情況下,電流中的電流變大,通過(guò)小燈泡的電流變大,小燈泡變亮,(A)項(xiàng)錯(cuò)誤,(D)項(xiàng)正確;由于滑動(dòng)變阻器的阻值減小,故它分得的電壓也減小,(B)、(C)兩項(xiàng)錯(cuò)誤.
答案:(D)
點(diǎn)撥:判斷電路中的電表示數(shù)變化情況時(shí),應(yīng)首先明確電路的連接方式及電表的測(cè)量對(duì)象,然后根據(jù)歐姆定律及串并聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)進(jìn)行分析.
圖3圖4例題延伸: 如圖4所示電路,電源兩端電壓保持不變.閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),下列判斷正確的是 ( )
(A) 電壓表V1示數(shù)變小,電壓表V2示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小
(B) 電壓表V1示數(shù)變大,電壓表V2示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小
(C) 電壓表V1示數(shù)變小,電壓表V2示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小
(D) 電壓表V1示數(shù)變大,電壓表V2示數(shù)變大,電流表示數(shù)變大
解析:從題圖可知,電路為串聯(lián)電路,電壓表V1測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,電壓表V2測(cè)定值電路R2兩端的電壓.閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),變阻器連入電路的電阻變大,電路中電流變小,定值電阻R2兩端的電壓變小,即電壓表V2的示數(shù)變小,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知,變阻器兩端的電壓變大,即電壓表V1的示數(shù)變大,答案為(B).
答案:(B)
點(diǎn)撥:本題考查串聯(lián)電路和歐姆定律的知識(shí),解此類(lèi)題的關(guān)鍵是明確電壓表所測(cè)的對(duì)象,弄清各用電器之間的關(guān)系,熟記串聯(lián)電路的分壓原理.
三、滑動(dòng)變阻器與伏安法實(shí)驗(yàn)探究
例3(2011年浙江紹興)小敏用如圖5甲所示的電路圖,研究通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系,電源電壓恒為6 V.改變電阻R′的阻值,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片,保持R兩端的電壓不變,記下相應(yīng)的4次實(shí)驗(yàn)的電流和電阻值,描繪在乙圖中.
圖5 (1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,移動(dòng)變阻器滑片時(shí),眼睛應(yīng)注視(選填序號(hào));
(A) 變阻器滑片(B) 電壓表示數(shù)(C) 電流表示數(shù)
(2)在丙圖中,用筆線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn),將電壓表正確連入電路.
(3)實(shí)驗(yàn)中,他所選擇的變阻器是(選填序號(hào))
(A) 10 Ω,0.5 A(B) 20 Ω,1 A(C) 50 Ω,2 A
(4)乙圖中陰影部分面積表示的科學(xué)量是.
(5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,如果出現(xiàn)了電流表示數(shù)為0,電壓表示數(shù)接近6 V,電路發(fā)生的故障可能是.
解析:探究電壓一定時(shí),電流與電阻的關(guān)系時(shí),在不斷的改變定值電阻的同時(shí),必須不斷的移動(dòng)滑動(dòng)變阻器,使得電壓表的示數(shù)是一個(gè)定值,故在移動(dòng)滑片的同時(shí),眼睛觀察電壓表的示數(shù);通過(guò)電流與電阻的圖像中可以看出保持電壓表的示數(shù)是2 V,故電壓表接入電路中時(shí),所選的量程應(yīng)該是0~3 V的,且并聯(lián)在電阻兩端;陰影部分為電壓值;滑動(dòng)變阻器型號(hào)的選擇應(yīng)該與定值電阻的阻值差不多,故所選型號(hào)為“10 Ω,0.5 A”的;如果電路中出現(xiàn)電流表的示數(shù)為零,說(shuō)明在電路中出現(xiàn)了斷路,電壓表有示數(shù)說(shuō)明是電阻R處出現(xiàn)了斷路.
圖6答案:(1)(B)
(2)如圖6所示 (3)(C) (4)電壓 (5)電阻R處有斷路
點(diǎn)評(píng):此題從實(shí)物圖的連接、滑動(dòng)變阻器型號(hào)的選擇、故障的分析等方面較為綜合的考查了學(xué)生,從中加強(qiáng)了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng),是一道不錯(cuò)的電學(xué)中考題.
圖7例4(2011年四川綿陽(yáng))如圖7所示是測(cè)量小燈泡電阻和電功率的實(shí)驗(yàn)電路圖,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí),電流表、電壓表的示數(shù)變化情況是( )
(A) 增大、增大 (B) 增大、減小
(C) 減小、增大 (D) 減小、減小
解析:當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí),電阻R的阻值減小,電路中的總電阻減小,根據(jù)歐姆定律I=U/R可知電路中的電流增大,即電流表的示數(shù)增大.同樣根據(jù)歐姆定律推導(dǎo)公式U=IR可得出燈泡兩端的電壓增大,即電壓表的示數(shù)也增大,所以(B)(C)(D)均是錯(cuò)誤的.
答案:(A)
點(diǎn)撥:本題考察的是綜合運(yùn)用歐姆定律的知識(shí),這也是初中物理的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容,也是同學(xué)們?nèi)菀壮鲥e(cuò)的地方,在套用公式時(shí)容易“張冠李戴”.
四、滑動(dòng)變阻器與電阻的匹配問(wèn)題
圖8例5(2011年南京)小華用如圖8所示的電路探究電流與電阻的關(guān)系.已知電源電壓為6 V,滑動(dòng)變阻器R2的最大電阻為20 Ω,電阻R1為10 Ω.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,將滑動(dòng)變阻器滑片移到某一位置時(shí),讀出電阻R1兩端電壓為4 V,并讀出了電流表此時(shí)的示數(shù).緊接著小華想更換與電壓表并聯(lián)的電阻再做兩次實(shí)驗(yàn),可供選擇的電阻有15 Ω、30 Ω、45 Ω和60 Ω各一個(gè),為了保證實(shí)驗(yàn)成功,小華應(yīng)選擇的電阻是 Ω和 Ω.
解析:為了探究電流與電阻的關(guān)系,應(yīng)保持4 V電壓,當(dāng)所換電阻為45 Ω和60 Ω時(shí),無(wú)論如何調(diào)節(jié),所換電阻兩端的電壓都超過(guò)4 V,故45 Ω和60 Ω電阻不可以.
通過(guò)本節(jié)課的教學(xué),構(gòu)建一個(gè)“人文、物理、社會(huì)”三維的教學(xué)課堂,在引導(dǎo)學(xué)生探究物理知識(shí)的同時(shí),滲透“以人為本”的理念。讓“研究性學(xué)習(xí)”走進(jìn)課堂,走入學(xué)科教學(xué),以此來(lái)切實(shí)增強(qiáng)課堂教學(xué)的開(kāi)放性、生成性。張揚(yáng)學(xué)生個(gè)性,最大限度地發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。實(shí)現(xiàn)落實(shí)從生活走向物理,從物理走向社會(huì)的課程理念。
二、教學(xué)目標(biāo)
1.通過(guò)對(duì)科學(xué)家歐姆事跡的介紹,激發(fā)學(xué)生勇攀科學(xué)高峰的斗志;通過(guò)歐姆定律的建立,使學(xué)生體驗(yàn)自然界各種運(yùn)動(dòng)和變化必然遵循一定的客觀規(guī)律;在科學(xué)探究的活動(dòng)中親身體驗(yàn),受到從特殊到一般的科學(xué)方法熏陶,以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
2.記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),知道簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理方法,提高連接電路及正確使用電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的技能。
3.使學(xué)生初步了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、控制變量并運(yùn)用分析、比較、歸納等方法進(jìn)行科學(xué)探究的能力。以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生初步提出問(wèn)題的能力及信息的收集和交流能力。
三、教學(xué)重點(diǎn)
建立歐姆定律,理解其含義。
四、教學(xué)難點(diǎn)
就是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和探究過(guò)程。
五、課時(shí)安排
一課時(shí)。
六、教學(xué)過(guò)程
1.提出問(wèn)題:通過(guò)一系列實(shí)際問(wèn)題,引出“探究電流與電壓、電阻會(huì)不會(huì)有定量關(guān)系”的問(wèn)題,體現(xiàn)了從生活走向物理的課程理念。
2.猜想或假設(shè):讓學(xué)生參與到課堂學(xué)習(xí)中來(lái),結(jié)合已有的電學(xué)知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)讓學(xué)生作出猜想,并說(shuō)明猜想的依據(jù)。
3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):小組討論如何改變電壓?如何進(jìn)行研究?(提出解決問(wèn)題的思路。要求畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的電路圖,列出所需器材、實(shí)驗(yàn)步驟,設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)記錄表)
全班交流,許x代表用實(shí)物投影儀展示自己的方案,由老師或下面的學(xué)生當(dāng)場(chǎng)提問(wèn)(如:為什么要使用滑動(dòng)變阻器等),共同完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
4.動(dòng)手探究:動(dòng)手準(zhǔn)備,根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),該由教師引導(dǎo),讓學(xué)生動(dòng)手操作。
5.分析歸納:將學(xué)生的數(shù)據(jù)用投影儀投影,引導(dǎo)學(xué)生分析I與U的關(guān)系,將不同組的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,引導(dǎo)學(xué)生分析I與U的關(guān)系。在這中間,穿插介紹歐姆的事跡。
七、布置作業(yè)
練習(xí)第一、第二題。
[關(guān)鍵詞]:歐姆定律;物理結(jié)論;表述;形成過(guò)程
中圖分類(lèi)號(hào):G4
物理結(jié)論常用的表達(dá)方式有:文字?jǐn)⑹觥?shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)、特定表示法,初中物理中以文字?jǐn)⑹鲎顬槌R?jiàn)。物理結(jié)論的表述要求科學(xué)、準(zhǔn)確,同時(shí)必須注意結(jié)論的嚴(yán)密性和邏輯性。物理結(jié)論的形成通常建立在數(shù)據(jù)分析和因果關(guān)系分析,這兩種關(guān)系的分析一般采用控制變量的研究方法,如果能知道一個(gè)現(xiàn)象的發(fā)生是由于某個(gè)原因引起的,又能從該現(xiàn)象和某原因之間所存在的數(shù)量關(guān)系中找出規(guī)律,只要把這兩個(gè)方面概括起來(lái)進(jìn)行描述,就很容易得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。下面結(jié)合歐姆定律的形成和理解,就同學(xué)們表述物理結(jié)論時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤,談?wù)勎锢斫Y(jié)論的準(zhǔn)確表述及形成過(guò)程。
歐姆定律這一基本規(guī)律,是初中電學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)和重點(diǎn),可以說(shuō)它是解決電學(xué)問(wèn)題的一把金鑰匙。它揭示了電流、電壓、電阻三者之間的定量關(guān)系,是利用控制變量法在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上歸納總結(jié)出來(lái)的。即控制電阻不變,得到通過(guò)導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比;控制導(dǎo)體兩端的電壓不變,得到通過(guò)導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。教材(北師大版九年級(jí)物理教材)中表述為:導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。它的表達(dá)式為:,表示導(dǎo)體中的電流的大小取決于這段導(dǎo)體兩端的電壓和這段導(dǎo)體的電阻,當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓(U)或?qū)w本身的電阻(R)變化時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流(I)將發(fā)生相應(yīng)的變化。其中電流(I)、電壓(U)、電阻(R) 這三個(gè)物理量必須是對(duì)應(yīng)于同一導(dǎo)體(或同一段電路)在同一時(shí)刻(或同一段時(shí)間),也可以說(shuō)是"一一對(duì)應(yīng)"的,即應(yīng)用歐姆定律時(shí),必須講究同一性和同時(shí)性。用它進(jìn)行計(jì)算時(shí),帶入數(shù)據(jù)的單位必須統(tǒng)一為國(guó)際單位。另外,它還反映了導(dǎo)體兩端保持一定的電壓,是導(dǎo)體形成持續(xù)電流的條件。若導(dǎo)體本身的電阻(R)不為零,兩端的電壓(U)為零,則通過(guò)導(dǎo)體的電流(I)也為零,也就是,給一導(dǎo)體兩端不加電壓,就沒(méi)有電流通過(guò);若導(dǎo)體是絕緣體電阻(R)可為無(wú)窮大,即使它的兩端有電壓(U),通過(guò)導(dǎo)體的電流(I)也為零,電流無(wú)法通過(guò)。
而通過(guò)歐姆定律得到的變形式表示一段導(dǎo)體兩端的電壓跟這段導(dǎo)體中的電流之比是一個(gè)不變的值,等于這個(gè)導(dǎo)體的電阻,它是電阻的計(jì)算式,而不是它的決定式。導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),是表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的本領(lǐng)大小,其大小只決定于導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積和溫度,跟導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體中有無(wú)電流無(wú)關(guān),不能受數(shù)學(xué)的思維定勢(shì)影響。
例題:某同學(xué)在做"探究通過(guò)導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系"的實(shí)驗(yàn)中,收集了一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表,由表內(nèi)數(shù)據(jù)可得的結(jié)論是:___________。【電壓U=3V】
電流I/A
0.3
0.2
0.1
電阻R/Ω
10
15
30
【錯(cuò)誤結(jié)論之一】當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí),導(dǎo)體的電阻跟通過(guò)導(dǎo)體的電流成反比。
【病因】顛倒因果關(guān)系,犯邏輯錯(cuò)誤
【分析 】原因和結(jié)果,在物理實(shí)驗(yàn)中,通常表現(xiàn)為物理?xiàng)l件和現(xiàn)象,物理?xiàng)l件是原因,物理現(xiàn)象是結(jié)果,物理?xiàng)l件的改變引起了物理現(xiàn)象的變化。因此要?dú)w納科學(xué)規(guī)律,一方面要關(guān)注物理?xiàng)l件改變與物理現(xiàn)象變化之間的聯(lián)系,另一方面還要注意兩個(gè)物理量的因果關(guān)系,不能前后顛倒。由于通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻這兩個(gè)因素有關(guān),因此本實(shí)驗(yàn)探究通過(guò)導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系的方法是:保持導(dǎo)體兩端電壓不變,通過(guò)改變導(dǎo)體的電阻,來(lái)觀察電流的變化情況。電阻的變化是原因,電流的變化是結(jié)果。因此,表述這類(lèi)問(wèn)題必須首先明確"那是因、哪是果"。
【錯(cuò)誤結(jié)論之二】當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí),導(dǎo)體的電阻越大,導(dǎo)體中的電流就越小。或者,當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí),導(dǎo)體的電阻隨導(dǎo)體中的電流的增大而減小。
【病因】混淆定量描述與定性分析
【分析】從表中電流、電阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)律表明:當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí),導(dǎo)體的電阻增大為原來(lái)的幾倍,導(dǎo)體中的電流就減小為原來(lái)的幾分之一。兩個(gè)物理量之間存在反比關(guān)系,屬于定量關(guān)系,上述錯(cuò)誤卻表達(dá)為×××隨×××的增大而減小,屬于定性關(guān)系,不準(zhǔn)確。
【錯(cuò)誤結(jié)論之三】導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。
【病因】注重結(jié)果,忽視條件
【分析】物理結(jié)論都有其成立的條件,表達(dá)時(shí)如果忽視了成立的條件,就是不準(zhǔn)確的,甚至是錯(cuò)誤的,這類(lèi)問(wèn)題常常用控制變量探究問(wèn)題,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),要分清哪個(gè)因素是自變量(引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果變化的原因),哪個(gè)因素是因變量(實(shí)驗(yàn)結(jié)果,其變化是由其它因素的變化引起的),哪個(gè)因素是不變量(包括相等的量),最后得出正確結(jié)論,其格式一般為"在......不變(或相等)的情況下(條件) ......(結(jié)果)"
本人在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)出,物理結(jié)論的形成一般分為以下四步:
(1)、抓問(wèn)題。就是通過(guò)審題弄清要研究的問(wèn)題,即研究對(duì)象。也就是說(shuō)首先明確被研究量及相關(guān)的各個(gè)因素。上述問(wèn)題研究的是通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻的關(guān)系。
(2)、找條件。確定結(jié)論成立的條件,即找出題目中給出的條件或控制哪些量不變。上述題目中給出導(dǎo)體兩端的電壓不變。
(3)、論關(guān)系。利用題目中的數(shù)據(jù)或現(xiàn)象分析物理量之間的變化關(guān)系或規(guī)律,同時(shí)明確物理量之間的因果關(guān)系。從表中電流、電阻的數(shù)據(jù)變化中可以發(fā)現(xiàn):導(dǎo)體的電阻增大為原來(lái)的幾倍,導(dǎo)體中的電流就減小為原來(lái)的幾分之一。也就是說(shuō)通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。
一、打好電學(xué)基礎(chǔ),注重動(dòng)手能力培養(yǎng)
在電路基礎(chǔ)教學(xué)中,認(rèn)真做好演示實(shí)驗(yàn),同時(shí)盡可能讓學(xué)生多親自動(dòng)手操作。給學(xué)生正確的引導(dǎo),讓學(xué)生克服對(duì)電的恐懼心理,(特別是女生)告訴學(xué)生只要正確的操作,電是對(duì)于我們有百利而無(wú)一害的。例如在簡(jiǎn)單電路,串并聯(lián)電路的教學(xué)中,可以采取分組試驗(yàn)和課堂教學(xué)相結(jié)合的辦法,從電路圖到實(shí)物圖的轉(zhuǎn)換以及從實(shí)物圖到電路圖的轉(zhuǎn)化,讓學(xué)生明白理論的同時(shí),注重實(shí)踐,把理論和實(shí)踐相結(jié)合。
二、反復(fù)試驗(yàn),大膽摸索,理解儀器的正確使用
把電學(xué)的操作規(guī)則教給學(xué)生后,盡可能創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓學(xué)生自主試驗(yàn),給學(xué)生犯錯(cuò)誤的機(jī)會(huì),這樣才讓他們能學(xué)到正確的知識(shí),即使錯(cuò)了,也能明白錯(cuò)在什么地方。所謂知其然,還得知其所以然。如電流表和電壓表為什么非得接線(xiàn)的時(shí)候“正進(jìn)負(fù)出”,如果接反了會(huì)怎么樣?電流表和電壓表為什么要用“大量程試觸法”選擇一個(gè)合適的量程?這樣讓他們更深層次的理解電流表和電壓表的使用規(guī)則。滑動(dòng)變阻器接線(xiàn)為什么得一上一下,閉合開(kāi)關(guān)前劃片應(yīng)該處于什么位置?這樣通過(guò)試驗(yàn)自主的探究,讓學(xué)生清楚明了的理解了變阻器的使用和作用。
三、通過(guò)試驗(yàn)探究,弄清公式、規(guī)律的來(lái)龍去脈
在串并聯(lián)電路電流、電壓、電阻規(guī)律教學(xué)中,通過(guò)學(xué)生的親自動(dòng)手操作,熟悉電學(xué)儀器的使用并引導(dǎo)他們得出串并聯(lián)電路的電流電壓電阻規(guī)律,一方面讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)到知識(shí),另外一方面滿(mǎn)足學(xué)生的求知欲。
在歐姆定律教學(xué)中,通過(guò)利用控制變量法進(jìn)行試驗(yàn)探究,讓學(xué)生對(duì)歐姆定律有更深層次的理解,在電壓不變的情況下,電流與電阻成反比;在電阻不變的情況下,電流與電壓成正比,最終得出歐姆定律的內(nèi)容。
四、結(jié)合生活實(shí)際,理解生活中的電學(xué)
在電功的教學(xué)中結(jié)合生活中的電表,對(duì)電功進(jìn)行直觀的教學(xué),而電功率的教學(xué)中,通過(guò)對(duì)家用電器的了解,明白電功率的意義。對(duì)于焦耳定律的教學(xué),利用生活中電爐子和電飯煲等進(jìn)行教學(xué)。通過(guò)對(duì)安全用電和家庭電路的教學(xué)對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育的同事,又準(zhǔn)確達(dá)到教學(xué)效果
五、適當(dāng)練習(xí),鞏固基礎(chǔ)
滬科版第十四章探究電路第四節(jié)電阻的串聯(lián)和并聯(lián)。
2 教材分析
《電阻的串聯(lián)和并聯(lián)》是九年級(jí)第十四章《探究電路》第四節(jié)的內(nèi)容。本章內(nèi)容充分體現(xiàn)了課標(biāo)提出的從生活走向物理,從物理走向社會(huì),注重多元探究等基本理念。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容不僅是對(duì)前面所學(xué)的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)以及歐姆定律的重要應(yīng)用,同時(shí)也是今后學(xué)好電功、電功率的重要基礎(chǔ),更是培養(yǎng)學(xué)生“等效替代”思想和實(shí)驗(yàn)探究與理論推導(dǎo)相結(jié)合思想的重要載體。
3 教學(xué)目標(biāo)
3.1 知識(shí)與技能。①通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)理解串聯(lián)和并聯(lián)電路的等效電阻的計(jì)算公式。②會(huì)利用串聯(lián)、并聯(lián)電路總電阻的知識(shí),解答和計(jì)算簡(jiǎn)單的電路問(wèn)題。③通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,認(rèn)識(shí)總電阻與分電阻的“等效替代”關(guān)系。
3.2 過(guò)程與方法。①培養(yǎng)學(xué)生積極參與科學(xué)探究活動(dòng),主動(dòng)進(jìn)行交流與討論的學(xué)習(xí)方法。②能用等效替代的思想學(xué)習(xí)物理知識(shí)。③能把物理概念與生活、生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。
3.3 情感態(tài)度價(jià)值觀。激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的求知欲,通過(guò)經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過(guò)程,學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法,發(fā)展初步的科學(xué)探究能力,形成實(shí)事求事、尊重自然規(guī)律、樂(lè)于參與科學(xué)實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神,同時(shí)認(rèn)識(shí)交流和合作的重要性。
4 教學(xué)重點(diǎn)
通過(guò)實(shí)驗(yàn)法和理論推導(dǎo)法并舉掌握串聯(lián)電路和并聯(lián)電路總電阻的計(jì)算方法。
5 教學(xué)難點(diǎn)
借助等效替代的思想分析串聯(lián)、并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)。
6 教學(xué)準(zhǔn)備
學(xué)生電源、演示電流表、20歐定值電阻二個(gè)、5歐定值電阻二個(gè)、10歐定值電阻一個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)等。
7 教學(xué)流程
事例引入——趣味探究——小組討論——實(shí)質(zhì)升華——總結(jié)反饋。
8 教學(xué)過(guò)程
8.1 事例引入。師:同學(xué)們,你們喜歡足球嗎?(停頓)現(xiàn)假設(shè)你們正在看一場(chǎng)精彩的足球比賽,突然電視機(jī)壞了,經(jīng)檢查里邊一個(gè)10歐定值電阻出現(xiàn)了問(wèn)題,而身邊現(xiàn)在只有20歐的電阻和5歐的電阻若干,你有辦法立即解決問(wèn)題嗎?(最好設(shè)計(jì)一個(gè)多媒體動(dòng)畫(huà)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情)
生:(討論并結(jié)合前面電路的串聯(lián)、并聯(lián)知識(shí)回答)把電阻串聯(lián),把電阻并聯(lián)。
師:把電阻串聯(lián)、并聯(lián)后能行嗎?電阻串聯(lián)、并聯(lián)后他們對(duì)電路的控制作用難道不會(huì)發(fā)生改變嗎?
8.2 趣味探究。
師:下面我們就用一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下大家的想法是否能夠?qū)崿F(xiàn)。
演示實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖1,電阻裝在一個(gè)密封的盒子里面)
圖1
分別接通A、B、C以及所對(duì)應(yīng)接線(xiàn)柱,讓同學(xué)們觀察電流表的讀數(shù)。
師:同學(xué)們,剛才你們觀察到電流表的讀數(shù)有什么樣的特點(diǎn)?
生:三次實(shí)驗(yàn)電流表讀數(shù)相等。
師:那里面的電阻是怎樣的呢,也相同嗎?
打開(kāi)盒子讓學(xué)生觀察里面電阻的結(jié)構(gòu),并通過(guò)里面實(shí)物講解相關(guān)概念:
電阻串聯(lián):兩個(gè)(幾個(gè))電阻首尾相連
電阻并聯(lián):兩個(gè)(幾個(gè))電阻首首相連
師:我們剛才經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)電阻并聯(lián)或兩個(gè)電阻串聯(lián)以后對(duì)電路的控制作用可能與單獨(dú)一個(gè)電阻對(duì)電路的控制作用是相同的,在實(shí)際生活中我們就可以用這兩個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)后的電阻去替代那一個(gè)電阻,這時(shí)我們就可以說(shuō)這一個(gè)電阻是那兩個(gè)(幾個(gè))電阻的總電阻。
師:同學(xué)們?cè)僮屑?xì)觀察,兩個(gè)電阻串聯(lián)后總電阻如何變化;兩個(gè)電阻并聯(lián)后總電阻如何變化?
生:通過(guò)觀察討論得出初步結(jié)論:
兩個(gè)電阻并聯(lián)后總電阻小于其中任何一個(gè)分電阻;兩個(gè)電阻串聯(lián)后總電阻大于其中任何一個(gè)分電阻。
8.3 小組探討。
師:同學(xué)們,通過(guò)剛才的分析我們已經(jīng)得到了電阻串聯(lián)、并聯(lián)之后總電阻大小的一個(gè)定性結(jié)論,那么電阻串聯(lián)、并聯(lián)之后總電阻的大小應(yīng)如何計(jì)算呢?下面就請(qǐng)大家通過(guò)小組合作的方式結(jié)合前面所學(xué)的歐姆定律以及串、并聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)解決這一問(wèn)題。
8.3.1 串聯(lián)電路的總電阻。
師:請(qǐng)結(jié)合歐姆定律以及串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)用下圖的字母表示出總電壓與各電阻兩端電壓的關(guān)系。
圖2
生:運(yùn)用歐姆定律表示出:U1=IR1 U2=IR2 U=IR、
運(yùn)用串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)得出:IR=IR1+IR2
結(jié)論:電阻串聯(lián),其總電阻等于各個(gè)分電阻之和,即:R總=R1+R2+……
8.3.2 并聯(lián)電路的總電阻。
師:請(qǐng)結(jié)合歐姆定律以及并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)用下圖的字母表示出總電流與各支路電流的關(guān)系。
圖3
生:運(yùn)用歐姆定律表示出:I=U/R,I1=U/R1,I2=U/R2
運(yùn)用并聯(lián)電路電流特點(diǎn)得出:1/R=1/R1+1/R2
結(jié)論:電阻并聯(lián),其總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)分電阻倒數(shù)之和,即:1/R總=1/R1+1/R2+……
8.4 實(shí)質(zhì)升華。
師:剛才我們已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)兩種途徑得出了電阻串聯(lián)和并聯(lián)之后總電阻的變化規(guī)律。同學(xué)們,你們知道這是為什么嗎?
教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步觀察串聯(lián)、并聯(lián)后的電阻的長(zhǎng)度和橫截面積的變化情況并結(jié)合前面所學(xué)影響電阻大小的因素的相關(guān)知識(shí)得出結(jié)論。
生:電阻串聯(lián)相當(dāng)與增加了導(dǎo)體長(zhǎng)度,所以阻值會(huì)增加;電阻并聯(lián)相當(dāng)于增加了電阻的橫截面積,所以阻值會(huì)減小。
8.5 總結(jié)反饋。①請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)出兩種方案解決課題引入時(shí)提出的問(wèn)題。②小組討論本堂課的收獲,及時(shí)解決新生成的問(wèn)題。
附板書(shū)設(shè)計(jì):
§14.4電阻的串聯(lián)和并聯(lián)
①串聯(lián)電路的總電阻等于各個(gè)分電阻之和,R總=R1+R2+……
②并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)分電阻倒數(shù)之和,1/R總=1/R1+1/R2+……
③實(shí)質(zhì) 串聯(lián):增加導(dǎo)體長(zhǎng)度
并聯(lián):增加導(dǎo)體橫截面積
關(guān)鍵詞:圖象法;物理規(guī)律;物理問(wèn)題
物理圖象具有簡(jiǎn)潔、生動(dòng)、形象和直觀等特點(diǎn),它在物理教學(xué)中有著不可低估的作用。近幾年的中考試題中幾乎每年都有關(guān)于圖象的問(wèn)題在其中,它從不同層面考查了學(xué)生利用圖象處理數(shù)據(jù)和解決物理問(wèn)題的能力。初中物理圖象類(lèi)型雖不復(fù)雜,但學(xué)生對(duì)圖象的認(rèn)識(shí)是分散的、不完整的,需要教師在教學(xué)過(guò)程中不斷地滲透,引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成用圖象法分析問(wèn)題的習(xí)慣,教會(huì)學(xué)生用圖象法解決問(wèn)題。對(duì)此,我與同行們交流一下圖象法在物理教學(xué)中的心得,請(qǐng)大家提出寶貴意見(jiàn)。
一、圖象使自變量與因變量的關(guān)系清晰化
部分教師在實(shí)際教學(xué)中一般比較重視口頭的或文字?jǐn)⑹觥⒎治黾按鷶?shù)的演算,對(duì)物理圖象能夠幫助學(xué)生分析和理解物理問(wèn)題的作用重視不夠。如能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確地作出其關(guān)系圖象,再由圖象分析、解決物理問(wèn)題,就可能突破問(wèn)題的難點(diǎn),簡(jiǎn)化語(yǔ)言的表達(dá)過(guò)程,提高課堂效率。
如,在“歐姆定律及其應(yīng)用”這節(jié)課的教學(xué)中,要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)自主探究電流和電壓、電阻的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)探究分兩步展開(kāi):
探究一:保持電阻不變,探究電流和電壓的關(guān)系時(shí)得到表一數(shù)據(jù):
探究二:保持電壓不變,探究電流和電阻的關(guān)系時(shí)得到表二數(shù)據(jù):
師:請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析歸納出電流與電壓和電阻的關(guān)系。
生1:表一:電壓增大,電流也增大。
表二:電阻增大,電流減小。
生2:表一:當(dāng)電阻不變時(shí),電壓增大,電流也增大。
表二:當(dāng)電壓不變時(shí),電阻增大,電流減小。
生3:電流隨電壓的增大而增大,隨電阻的增大而減小。
師:剛才三位同學(xué)的結(jié)論你們更贊成哪一種?為什么?
生4:第2種,因?yàn)閷W(xué)生1和3沒(méi)有控制變量。
師:大家都認(rèn)為學(xué)生2的結(jié)論正確。學(xué)生2雖然表述完整,但只定性表達(dá)出電流和電壓、電阻的關(guān)系。你還有其他處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法,定量地表達(dá)它們之間的關(guān)系嗎?
點(diǎn)評(píng):根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息的分析,學(xué)生只能定性分析,不會(huì)定量分析,此時(shí)需要教師的引導(dǎo),既然有數(shù)據(jù),你能否根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尋找更精確的關(guān)系。
生5:可以畫(huà)圖處理。
師:現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)畫(huà)出I-U圖象和I-R。
師:展示學(xué)生圖象并請(qǐng)學(xué)生回答,利用你們已有的數(shù)學(xué)知識(shí)如何理解該圖象?
生6:當(dāng)電阻不變時(shí),導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比
在電壓一定時(shí),導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比
師:為什么會(huì)得出這個(gè)結(jié)論?
生7:這個(gè)圖象和我們數(shù)學(xué)中正比例函數(shù)和反比例函數(shù)圖形一致。
師:利用圖象法我們很直觀地定性分析出:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比,這就是著名的歐姆定律。
點(diǎn)評(píng):學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖象很直觀地找到它們的定性關(guān)系,且回答得非常規(guī)范,雖然畫(huà)圖花費(fèi)時(shí)間多,但通過(guò)圖象知道了自、因變量的正比關(guān)系,這個(gè)時(shí)間花得值。
二、在圖象的變化規(guī)律中尋找個(gè)別差異
曾對(duì)所教班學(xué)生進(jìn)行過(guò)調(diào)查,經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn),很多學(xué)生盡管在讀審?fù)晡锢韱?wèn)題時(shí)能夠初步建構(gòu)物理圖景,但苦于缺乏作圖分析能力,無(wú)法將問(wèn)題進(jìn)行深入,最終以放棄告終;有些學(xué)生沒(méi)有養(yǎng)成良好的作圖習(xí)慣,往往懶得作圖,或馬馬虎虎作個(gè)圖也不規(guī)范,或圖不達(dá)意,對(duì)分析物理問(wèn)題沒(méi)有起應(yīng)有的作用,以至物理問(wèn)題得不到解決,更別提培養(yǎng)能力了。本人認(rèn)為雖然作圖在物理課本中沒(méi)有獨(dú)立的章節(jié),但它無(wú)論在解決物理問(wèn)題上,還是在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力上都起著不可忽視的作用。如,在《歐姆定律的應(yīng)用》中要求學(xué)生用“伏安法”測(cè)量定值電阻的阻值和小燈泡的電阻值,學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別計(jì)算出定值電阻阻值和小燈泡的阻值,發(fā)現(xiàn)定值電阻阻值幾乎不變,燈絲電阻是變化的。為了幫助學(xué)生理解,我要求學(xué)生繪制了“定值電阻”和“小燈泡”的U-I圖象。從圖象發(fā)現(xiàn)它們的圖形完全不同,于是我將該節(jié)內(nèi)容和前面的歐姆定律和導(dǎo)體電阻的影響因素相聯(lián)系,學(xué)生很快知道了電阻不同的原因。原來(lái)燈絲在發(fā)光時(shí)將光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使得燈絲溫度升高,燈絲電阻發(fā)生了變化,而定值電阻測(cè)量三次的目的是為了減少誤差。
點(diǎn)評(píng):本題考查了電壓表和電流表的讀數(shù),歐姆定律的應(yīng)用,如何減小誤差,滑動(dòng)變阻器的使用,圖象問(wèn)題,涉及的知識(shí)很多,綜合性很強(qiáng),增大了解題的難度。通過(guò)圖象電流跟電壓的關(guān)系,來(lái)確定電阻是否變化,通過(guò)電阻是否變化判斷定值電阻和燈泡電阻不同的原因,讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容產(chǎn)生正遷移。
總之,物理圖象教學(xué)更有利于學(xué)生尋找物理量之間的相互關(guān)系,直觀地描述物理過(guò)程,形象地表達(dá)物理規(guī)律。利用圖象既可突破教學(xué)的難點(diǎn),提高教學(xué)效率,也能幫助學(xué)生理解物理概念和規(guī)律。
參考文獻(xiàn):
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[4]鄭金洲.新課程課堂教學(xué)探究系列:?jiǎn)栴}教學(xué).福建教育出版社,2005.
考點(diǎn) 1 電流、電壓和電阻
電子定向移動(dòng)形成電流.規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?會(huì)使用電流表測(cè)量電流.串聯(lián)電路中電流處處相等;并聯(lián)電路中干路上的電流等于各個(gè)支路電流之和.會(huì)使用電壓表測(cè)量電壓.串聯(lián)電路的總電壓等于各個(gè)串聯(lián)導(dǎo)體兩端電壓之和;并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等.電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),它的大小只與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積和溫度有關(guān),大多數(shù)導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大.滑動(dòng)變阻器是利用改變接入電路中電阻線(xiàn)的長(zhǎng)度來(lái)改變接入電路中電阻的大小的,使用時(shí),采取“一上一下”的接線(xiàn)方法,通常串聯(lián)在電路中.
例1(2006年太原市考題)圖1是大型電子地磅的電路圖。當(dāng)稱(chēng)重物時(shí),在壓力作用下滑片P向B端滑動(dòng),變阻器連入電路的電阻________,電流表的示數(shù)_______(選填“變大”、“變小”或“不變”)。這樣把電流對(duì)應(yīng)的重量刻在電流表的刻度盤(pán)上,就可以讀出被稱(chēng)物體的重量.
解析:當(dāng)稱(chēng)重物時(shí),在壓力作用下滑片P向B端滑動(dòng),變阻器連入電路的電阻變小,電流表的示數(shù)變大.
考點(diǎn)預(yù)測(cè):電壓表和電流表的使用,探究串、并聯(lián)電路中電流和電壓的規(guī)律以及探究影響導(dǎo)體電阻的因素是中考命題的熱點(diǎn).命題常圍繞有關(guān)電表的知識(shí)和使用規(guī)律,以填空、選擇、作圖等題型出現(xiàn),重點(diǎn)考查關(guān)于電表的讀數(shù)和正確連接.另外,正確使用滑動(dòng)變阻器改變電路中的電流也是考查的重點(diǎn).
考點(diǎn)2 歐姆定律
歐姆定律的內(nèi)容是:導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.用公式I=U/R 表示.使用歐姆定律時(shí),要注意是指同一導(dǎo)體在同一時(shí)刻的I、U、R三者的關(guān)系.串聯(lián)電路的總電阻等于各個(gè)串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和,即R總 =R1+R2;并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)并聯(lián)導(dǎo)體電阻倒數(shù)之和,即1/R總=1/R1+1/R2 .
例2(2006年黃岡市考題)圖2甲是周小平同學(xué)為學(xué)校辦公樓空調(diào)設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制裝置,R是熱敏電阻,其阻值隨溫度變化關(guān)系如下表所示.已知繼電器的線(xiàn)圈電阻R0為10Ω,左邊電源電壓為6V恒定不變.電流表0~30mA量程接入電路,圖2乙是電流表表盤(pán)。當(dāng)繼電器線(xiàn)圈中的電流大于或等于15mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合,空調(diào)電路正常工作.
(1)該同學(xué)將電流表改成了溫度表,通過(guò)計(jì)算標(biāo)出表盤(pán)上25℃的位置.
(2)為了節(jié)省電能,使溫度達(dá)到30℃時(shí)空調(diào)才能啟動(dòng)制冷,電路中要串聯(lián)多大的電阻?
(3)為了給空調(diào)設(shè)定不同的啟動(dòng)溫度,請(qǐng)你提出一種可行的、調(diào)節(jié)方便的措施.(改變電阻除外)
解析:(1)查表可知,25℃時(shí)R為390Ω,則
I =1/R總=6V/(390Ω+10Ω)=0.015A.
即25℃時(shí)指針位置在表盤(pán)15mA處.
(2)查表可知,30℃時(shí)R為360Ω,則
R總=U/1=6V/0.015A= 400Ω,
故串聯(lián)電阻R=R總-R-R0=30Ω.
(3)為了給空調(diào)設(shè)定不同的啟動(dòng)溫度可以改變電壓,使用調(diào)壓器;改變繼電器線(xiàn)圈匝數(shù);使用抽頭旋轉(zhuǎn)式線(xiàn)圈等。
考點(diǎn)預(yù)測(cè):歐姆定律是初中物理的重點(diǎn)和難點(diǎn),它貫穿整個(gè)電學(xué)的計(jì)算,是中考的熱點(diǎn)和必考內(nèi)容,在命題形式上多種多樣,如探究歐姆定律,或與電功、電功率、焦耳定律等知識(shí)結(jié)合在一起考查.
考點(diǎn)3 測(cè)量小燈泡的電阻
測(cè)量小燈泡的電阻其原理是歐姆定律.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,先畫(huà)出電路圖,再對(duì)照電路圖連接實(shí)物電路,在連接電路的過(guò)程中開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi),變阻器滑片應(yīng)放在阻值最大的一端.
例3(2006年貴陽(yáng)市考題)物理課上,老師請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量未知電阻Rx的實(shí)驗(yàn),各組同學(xué)都提出了自己的設(shè)計(jì)方案,下列是兩組同學(xué)的設(shè)計(jì)情況.
(1)甲組同學(xué)決定采用伏安法,請(qǐng)你幫他畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖,并說(shuō)明所需測(cè)量的物理量:①____________;② _______________________ .
(2)乙組同學(xué)設(shè)計(jì)了不同的方案,經(jīng)討論后同學(xué)們達(dá)成共識(shí),設(shè)計(jì)的電路如圖3,以下是他們的實(shí)驗(yàn)操作步驟:
①按電路圖連接好實(shí)物電路;
②____________________________________________;
③____________________________________________.
(3)請(qǐng)你用所測(cè)物理量分別寫(xiě)出兩種方案未知電阻Rx的數(shù)學(xué)表達(dá)式:
甲組:Rx=___________________ ;乙組:Rx=________________.
解析:(1)甲組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖4所示.需測(cè)量的物理量:①電阻Rx兩端的電壓;②通過(guò)電阻Rx的電流.
(2)乙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作步驟:
①按電路圖連接好實(shí)物電路;
②將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),記錄電流表的示數(shù)為I1;
③將開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),記錄電流表的示數(shù)為I2.
(3)甲組:Rx= U/I ;乙組:Rx=I1R0/(I2-I1).
考點(diǎn)預(yù)測(cè):伏安法測(cè)量小燈泡的電阻,或只用電流表、或只用電壓表再輔助其他元件測(cè)量,是電學(xué)中的重要實(shí)驗(yàn)之一,在考試中常常出現(xiàn).其實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都是考查的重點(diǎn),出題形式靈活多樣,主要考查同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)探究能力.
考點(diǎn)4 電功和電功率的有關(guān)計(jì)算
電功和電功率的計(jì)算公式分別為W=UIT和P=W/t.在生活中我們常應(yīng)用電功率變形公式W=Pt來(lái)計(jì)算用電器消耗的電能.
例4(2006年菏澤市考題)收音機(jī)的基本結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化成如圖5所示的電路,其中R1代表機(jī)體電阻,R2為音量控制電阻,R3為揚(yáng)聲器的等效電阻,電源電壓為3V。當(dāng)滑片P滑到a端時(shí),揚(yáng)聲器無(wú)聲,此時(shí)流過(guò)電源的電流為15mA.當(dāng)滑片P滑到b端時(shí),揚(yáng)聲器音量最大,此時(shí)流過(guò)電源的電流為55mA.求:
(1)R3的阻值;
(2)揚(yáng)聲器音量最大時(shí),R3消耗的電功率.
解析:(1)當(dāng)滑片P滑到a端時(shí),R1、R2并聯(lián);當(dāng)滑片P滑到b端時(shí),R1、R2、R3并聯(lián),則通過(guò)R3的電流:I3=I總- I12=55mA-15mA=40mA=0.04A.
R3的阻值:R3=U3/I3=U/I3=3V/0.04A=75Ω .
(2)揚(yáng)聲器音量最大時(shí),R3消耗的電功率:
P3=U3I3=3V× 0.04A=0.12W.
考點(diǎn)預(yù)測(cè):電功和電功率綜合計(jì)算是中考電學(xué)計(jì)算的熱點(diǎn).解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是:先認(rèn)清電路的連接方式,分清電路的結(jié)構(gòu)是如何變化的,再考慮電表所測(cè)量的物理量,最后利用串并聯(lián)電路、歐姆定律、電功和電功率等知識(shí)求解.復(fù)習(xí)時(shí),要多做一些相關(guān)練習(xí),提高自己的解題能力.
考點(diǎn)5 測(cè)定小燈泡的電功率
用電壓表與小燈泡并聯(lián)測(cè)量燈泡兩端的電壓,用電流表與小燈泡串聯(lián)測(cè)量燈泡的電流,再根據(jù)電功率的公式P=UI,計(jì)算出小燈泡的電功率.了解小燈泡的實(shí)際功率和額定功率跟小燈泡的實(shí)際電壓和額定電壓的關(guān)系.
例5(2006年大連市考題)小紅同學(xué)要測(cè)量額定電壓為3.8V的小燈泡的功率.
(1)連接的不完整的實(shí)物電路如圖6甲所示.請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn),完成實(shí)物電路的連接.
(2)連好電路后,閉合開(kāi)關(guān),電壓表的示數(shù)為4V,電流表的示數(shù)為0.35A,小燈泡的實(shí)際功率為_(kāi)______W.調(diào)節(jié)變阻器的滑片,使電壓表的示數(shù)為3.8V時(shí),電流表的指針位置如圖6乙所示,此時(shí)電流表的示數(shù)為_(kāi)__________A,小燈泡的額定功率為_(kāi)_____W.
(3)開(kāi)關(guān)閉合前,滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值不是最大.你除了從實(shí)物電路中直觀地看到了滑片所在的位置以外,還能用在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生的哪個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)證實(shí)這一點(diǎn)?(只陳述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象即可,不用分析或解釋?zhuān)?/p>
解析:(1)連接的實(shí)物電路如圖7所示.
(2)小燈泡的實(shí)際功率為1.4W;電流表的示數(shù)為0.34A;小燈泡的額定功率為1.292W.
(3)閉合開(kāi)關(guān)后,電壓表的示數(shù)從4V降到3.8V,或閉合開(kāi)關(guān)后,電流表的示數(shù)從0.35A降到0.34A,或電壓表示數(shù)變小、電流表示數(shù)變小.
考點(diǎn)預(yù)測(cè):測(cè)定小燈泡的電功率是電學(xué)實(shí)驗(yàn)探究題的重點(diǎn),也是中考實(shí)驗(yàn)命題的主要素材之一,它涉及到電表的使用、滑動(dòng)變阻器的使用、串聯(lián)電路、歐姆定律、電功和電功率等知識(shí).所以在復(fù)習(xí)時(shí),要重溫實(shí)驗(yàn),以便提高自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?
考點(diǎn)6焦耳定律
焦耳定律的內(nèi)容是:電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電時(shí)間成正比.其表達(dá)式是:Q=I2Rt,變形式為Q=UIt或Q=U2/Rt.但要注意的是,Q=UIt和Q=U2/Rt只適用于像電爐、電烙燈等可以看做純電阻性用電器的電路.
例6(2006年泰州市考題)小華準(zhǔn)備參加玩具賽車(chē)比賽,他運(yùn)用圖8所示的電路來(lái)挑選一只能量轉(zhuǎn)換效率較高的電動(dòng)機(jī).設(shè)電池的電壓恒定不變,他先用手捏住電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸,使其不轉(zhuǎn)動(dòng),閉合開(kāi)關(guān)后讀出電流表的讀數(shù)為2A;然后放手,當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),又讀出電流表的讀數(shù)為0.6A.則該玩具電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為()
A.91% B.70% C.30% D.9%
解析:用手捏住電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸,使其不轉(zhuǎn)動(dòng),電動(dòng)機(jī)在時(shí)間t內(nèi)消耗的電能是W=UIt= 2Ut(J);當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量是Q=I2Rt= UIt= 0.6Ut(J).該玩具電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為η=W-Q/W×100%,代入數(shù)據(jù)得:η =70%.
考點(diǎn)預(yù)測(cè):關(guān)于多檔位電熱器的耗電問(wèn)題一直是中考的熱點(diǎn),既可以考查同學(xué)們對(duì)電路結(jié)構(gòu)知識(shí)的掌握情況,又可以考查同學(xué)們對(duì)電能的計(jì)算能力,同時(shí)也為同學(xué)們今后設(shè)計(jì)新穎的電路打下基礎(chǔ),所以,這類(lèi)考題在2007年中考中仍將是重點(diǎn).
考點(diǎn)7電磁現(xiàn)象
磁體具有吸鐵性,磁極間相互作用的規(guī)律是:同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引.磁體周?chē)嬖诖艌?chǎng),用安培定則判定通電螺線(xiàn)管的極性與電流方向的關(guān)系.電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的,發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理制成的.
例7(2006年貴陽(yáng)市考題)一同學(xué)設(shè)計(jì)了一種判斷電源 “+”、“-”極的方法:在水平桌面上放一枚小磁針,在小磁針的西面放一個(gè)螺線(xiàn)管,如圖9所示,接通開(kāi)關(guān)后,小磁鐵的N極向東偏轉(zhuǎn),則下列判斷中正確的是()
A.電源a端是正極,在電源內(nèi)部電流由b流向a
B.電源a端是正極,在電源內(nèi)部電流由a流向b
C.電源b 端是正極,在電源內(nèi)部電流由a流向b
D.電源b 端是正極,在電源內(nèi)部電流由b流向a
解析:利用安培定則來(lái)判定,即用右手握住螺線(xiàn)管,讓四指彎曲的方向跟電流的方向一致,則大拇指所指的那端就是螺線(xiàn)管的N極. C選項(xiàng)正確.
考點(diǎn)預(yù)測(cè):考查實(shí)驗(yàn)中和生活中的電磁現(xiàn)象是該考點(diǎn)的主要內(nèi)容,應(yīng)分析題目所提供的材料,利用相關(guān)規(guī)律進(jìn)行解題。另外,關(guān)于電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的原理和能量的轉(zhuǎn)化也是該考點(diǎn)的主要考查內(nèi)容.
考點(diǎn)8電磁波及其傳播
周期性變化的電磁場(chǎng)在空中傳播被稱(chēng)為電磁波.電磁波的傳播也是能量傳播的過(guò)程,真空中電磁波的波速為v,它等于波長(zhǎng)λ 和頻率f的乘積,即v=λ f,其中真空中電磁波傳播的速度v=3×108m/s.
例8(2006年南昌市考題)下雨天在家收聽(tīng)廣播節(jié)目時(shí),我們發(fā)現(xiàn)在打雷時(shí),從收音機(jī)里會(huì)聽(tīng)到“咔嚓、咔嚓……”的聲音,然后才聽(tīng)到雷聲.
(1)打雷時(shí)收音機(jī)為什么會(huì)發(fā)出“咔嚓”的聲音?
(2)為什么我們會(huì)先聽(tīng)到收音機(jī)里的“咔嚓”聲,然后才聽(tīng)到雷聲?
中招試題往往要考查帶有電路變化特點(diǎn)的歐姆定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用,半導(dǎo)體的光敏、熱敏特性及超導(dǎo)體的應(yīng)用對(duì)社會(huì)的影響.“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”及“用伏安法測(cè)電阻”這兩個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)幾乎在每個(gè)中考卷上都能找到.
第1節(jié) 歐姆定律公式應(yīng)用的對(duì)應(yīng)性和同時(shí)性
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
歐姆定律是電學(xué)中重要的基本規(guī)律,是全章的核心,反映了電流、電壓和電阻三者的數(shù)量關(guān)系.掌握這一規(guī)律的應(yīng)用一定要注意I、U、R的同一性和同時(shí)性,即必須將同一個(gè)導(dǎo)體或同一段電路的電流、電壓、電阻代入公式進(jìn)行計(jì)算,在解題中,習(xí)慣上同一個(gè)導(dǎo)體的各個(gè)物理量符號(hào)的角標(biāo)用同一數(shù)字表示.另外,在同一部分電路中,由于開(kāi)關(guān)的閉合或斷開(kāi)以及滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng),都將引起電路的變化,從而導(dǎo)致電路中的電流、電壓、電阻的變化,因而公式中的三個(gè)量必須是同一時(shí)刻(同一狀態(tài))的值.
[中考常見(jiàn)題型]
例1 (2007年濟(jì)寧)在圖1所示的電路中,電源電壓保持不變,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后,電流表的示數(shù)變化了0.1 A,電阻R=___Ω.
思路分析:當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),電路中只有電燈L,電流表測(cè)的是通過(guò)電燈的電流;當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后,電燈和電阻并聯(lián),電流表測(cè)的是二者的總電流,所以電流表的示數(shù)變大.另外,不管開(kāi)關(guān)是斷開(kāi)還是閉合,流過(guò)電燈的電流不變,所以電流表示數(shù)變大的0.1 A即為流過(guò)電阻R的電流值.電阻R兩端的電壓和電源電壓6 V相等,由歐姆定律可以算出電阻R的阻值為60 Ω.
點(diǎn)評(píng):本題的難點(diǎn)是找出通過(guò)電阻R的電流值.由于歐姆定律在電學(xué)中的重要地位,近幾年中招題的填空題中,都會(huì)出現(xiàn)關(guān)于歐姆定律公式的一個(gè)純粹的理論計(jì)算題,雖占分?jǐn)?shù)不多,但由于它是學(xué)習(xí)電功和電功率的重要基礎(chǔ),所以還需要特別關(guān)注.
第2節(jié) 比值問(wèn)題
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
在串聯(lián)電路中,電壓的分配和電阻成正比,且串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路電壓之和;在并聯(lián)電路中,電流的分配和電阻成反比,且總電流等于各支路電流之和.
[中考常見(jiàn)題型]
例2 如圖2所示電路中,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合,甲、乙兩表是電壓表時(shí),示數(shù)之比U甲∶U乙=3∶2;當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),甲、乙兩表是電流表時(shí),兩表的示數(shù)之比I甲∶I乙為().
A. 2∶1 B. 3∶1 C. 2∶3 D. 1∶3
思路分析:當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合,兩表都是電壓表時(shí),兩電阻串聯(lián),甲表測(cè)兩電阻的總電壓,乙表測(cè)的是電阻R2兩端的電壓,它們的示數(shù)比是3∶2,可以認(rèn)為總電壓為3份,電阻R2占2份,那么,R1兩端的電壓占1份,它們的電壓比U1∶U2=1∶2,故電阻比R1∶R2=1∶2.
當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi),兩表都是電流表時(shí),兩電阻并聯(lián),甲表測(cè)的是通過(guò)電阻R2支路的電流,乙表測(cè)的是并聯(lián)后的總電流.由于兩電阻并聯(lián)且R1∶R2=1∶2,則它們的電流比是2∶1,也就是乙表總電流占3份,甲表電流應(yīng)占1份,故甲、乙兩表的電流比I甲∶I乙=1∶3.選D.
點(diǎn)評(píng):本題的難點(diǎn)是由于開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)以及電表種類(lèi)的變化,引起電路中電流的變化,但不管電路如何變化,不變的是R1、R2的阻值和電源電壓.所以,盡量找出電阻的關(guān)系是解決本題的突破口.還要注意,我們實(shí)驗(yàn)室用的雙量程電表(不管是電流表還是電壓表),大量程的示數(shù)總是小量程示數(shù)的5倍,這個(gè)知識(shí)點(diǎn)也會(huì)出現(xiàn)在中招題中.
第3節(jié) 電表示數(shù)變化
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
由于開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉和滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng),使電路結(jié)構(gòu)或電路中的總電阻發(fā)生變化,從而引起電路中總電流及各電流和電壓的分配情況發(fā)生變化,導(dǎo)致電表的示數(shù)發(fā)生變化.這類(lèi)題目涉及的知識(shí)點(diǎn)很多,如歐姆定律,串、并聯(lián)電路中電流、電壓、電阻的特點(diǎn),電表的使用方法,電路結(jié)構(gòu)的判斷等,幾乎各地的中招卷都有這類(lèi)題.解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí),首先要判斷出電路的結(jié)構(gòu),也就是電路的連接方式是串聯(lián)還是并聯(lián)(特別注意:在識(shí)別電路時(shí),電壓表可看做斷路,電流表可看做導(dǎo)線(xiàn)),然后明確電流表或電壓表的位置等.
[中考常見(jiàn)題型]
例3 (2007年上海)在圖3所示的電路中,電源電壓保持不變.閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí),電流表A的示數(shù)將___(填“變小”、“不變”或“變大”),電壓表V與V2示數(shù)的差值跟電壓表V1示數(shù)的比值___(填“小于”、“等于”或“大于”)1.
思路分析:電路中兩電阻串聯(lián),電流表測(cè)干路中的電流,電壓表V1測(cè)定值電阻R1兩端的電壓,V2測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,V測(cè)兩電阻串聯(lián)后的總電壓.當(dāng)滑片向右移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻值變大,電流表的示數(shù)變小;又因?yàn)樵诖?lián)電路中,電壓的分配和電阻成正比,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻變大時(shí),它兩端的電壓就變大,即V2示數(shù)變大.電壓表V1和V2示數(shù)的和等于電源電壓不變,所以電壓表V與V2示數(shù)的差值就是V1的示數(shù),比值永遠(yuǎn)等于1.
第4節(jié) 電表的示數(shù)變化范圍
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
為了保護(hù)用電器,電路中往往要串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器,電表有一定的測(cè)量范圍,用電器也有自己的額定電壓和額定電流,那么,滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻多大才安全呢?近幾年中招題也涉及這方面的考查.
[中考常見(jiàn)題型]
例4 如圖4所示的電路,電源電壓恒為9 V,小燈泡L上標(biāo)有“8 V3.2 W”字樣,滑動(dòng)變阻器的最大阻值為40 Ω,電壓表量程為0~3 V,電流表量程為0~0.6 A.為了保護(hù)電路,滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變化范圍應(yīng)是多少?
思路分析:題中有三個(gè)隱含條件:滑動(dòng)變阻器兩端的電壓不能超過(guò)3 V;電路中的電流不能超過(guò)0.6 A;小燈泡兩端的電壓不能超過(guò)8 V.如果只注意保護(hù)電表而忽視小燈泡,就會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論.
參考答案:燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流IL===0.4 A<0.6 A.
所以電路中的最大電流應(yīng)為0.4 A.
燈泡的電阻RL== Ω=20 Ω.
此時(shí)電路中的最小總電阻R總===22.5 Ω.
所以滑動(dòng)變阻器連入電路中的最小電阻為:
R最小=R總-RL=22.5 Ω-20 Ω=2.5 Ω.
為保護(hù)電壓表,應(yīng)有UR≤3 V,當(dāng)UR=3 V時(shí),UL=6 V.由分壓原理得
滑動(dòng)變阻器連入電路的最大值R最大=•RL=×20 Ω=10 Ω.
所以滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍為2.5 Ω~10 Ω.
點(diǎn)評(píng):此題很容易只注意保護(hù)電流表而忽視燈泡正常工作的條件,誤認(rèn)為電路中的最大電流為0.6 A,由此得出滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻為0~10 Ω的錯(cuò)誤答案.不少物理問(wèn)題的部分條件并未明確給出,而是隱隱約約,含而不露,但他們常常又是解題的要點(diǎn),因此對(duì)這類(lèi)題目要注意審題,挖掘隱含條件,從題目中所敘述的物理現(xiàn)象或給出的物理情境及元件設(shè)備的參數(shù)、指標(biāo)中,挖掘出解答問(wèn)題所需要的隱含在其中的條件,從而找出解決問(wèn)題的突破口.
第5節(jié) 電路故障問(wèn)題
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
電路故障問(wèn)題跟電表的示數(shù)變化題一樣,也是中招必考的知識(shí)點(diǎn),多數(shù)出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中.常見(jiàn)的故障有兩類(lèi):斷路和短路.當(dāng)電路中出現(xiàn)斷路或短路故障時(shí),常用電壓表檢測(cè),檢測(cè)方法是:選擇合適的量程,用電壓表與被測(cè)電路逐段并聯(lián).當(dāng)電壓表有示數(shù)時(shí),表明電壓表和電源連通;當(dāng)電壓表沒(méi)有示數(shù)時(shí),表明電壓表和電源沒(méi)有連通,或者與電壓表并聯(lián)的那段電路有短路現(xiàn)象.
[中考常見(jiàn)題型]
例5 (2007年蘭州)如圖5所示電路中,L1、L2是兩盞完全相同的燈泡.閉合開(kāi)關(guān)S后,L1、L2均正常發(fā)光,過(guò)了一會(huì)兒兩燈突然同時(shí)熄滅,檢查時(shí)發(fā)現(xiàn):若用一根導(dǎo)線(xiàn)先后連接開(kāi)關(guān)S的兩端和電阻R的兩端,電路均無(wú)變化,兩燈仍然不亮;若用電壓表測(cè)L2兩端b、c兩點(diǎn)間的電壓,電壓表的示數(shù)明顯高于L2的額定電壓.據(jù)此可以判斷().
A. L1的燈絲斷了B. L2的燈絲斷了
C. 開(kāi)關(guān)S接觸不良D. 電阻R損壞了
思路分析:用導(dǎo)線(xiàn)先后連接在開(kāi)關(guān)S的兩端和電阻R的兩端,電路均無(wú)變化,兩燈仍然不亮,說(shuō)明開(kāi)關(guān)和電阻R兩端點(diǎn)間沒(méi)有斷路.當(dāng)用電壓表并聯(lián)在b、c兩點(diǎn)時(shí),電壓表有示數(shù),表明電壓表和電源構(gòu)成了通路,也說(shuō)明了電燈L2沒(méi)有被短路.所以,只有b L2 c段斷開(kāi)了.選B.
點(diǎn)評(píng):用電壓表檢測(cè)故障時(shí),最終電路常會(huì)變成圖6中的幾種情況,請(qǐng)注意區(qū)分:假定電源電壓為3 V,甲圖中電壓表的示數(shù)等于電源電壓3 V;乙圖中電燈不亮,在這里電燈僅起到一個(gè)“導(dǎo)線(xiàn)”的作用,電壓表的示數(shù)接近(可認(rèn)為是)電源電壓3 V;丙圖中電源被短路了,電壓表的示數(shù)為零,但當(dāng)電壓表和電源沒(méi)有接通時(shí),它的示數(shù)也為零.
第6節(jié) 電學(xué)實(shí)驗(yàn)
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
探究電流與電壓、電阻的關(guān)系,電阻的測(cè)量和測(cè)量小燈泡的額定功率,這三個(gè)實(shí)驗(yàn)之一可以說(shuō)是年年必考的知識(shí)點(diǎn),包括實(shí)驗(yàn)原理、電路圖的連接、表格設(shè)計(jì)、滑動(dòng)變阻器的作用和電表示數(shù)的讀取等,但對(duì)具體的實(shí)驗(yàn)步驟考查不多.近幾年在實(shí)驗(yàn)題中又融入電表的示數(shù)變化和電路故障問(wèn)題的考查.這類(lèi)考題屬于常規(guī)型題,很少有新穎的問(wèn)題出現(xiàn).所以,同學(xué)們只要注重基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn),就可以應(yīng)付自如了.
[中考常見(jiàn)題型]
例6 (2007年梅州)在探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系時(shí),同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖7所示的電路圖,其中R為定值電阻,R′為滑動(dòng)變阻器.實(shí)驗(yàn)后,數(shù)據(jù)記錄在表1和表2中.
(1) 根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可得出如下結(jié)論:
由表1可得:___.
由表2可得:___.
(2) 在研究電流與電阻的關(guān)系時(shí),先用5 Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),使電壓表的示數(shù)為3 V,再換用10 Ω的定值電阻時(shí),某同學(xué)沒(méi)有改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,合上開(kāi)關(guān)后,電壓表的示數(shù)將___(填“大于”、“小于”或“等于”)3 V,此時(shí)應(yīng)向___(填“右”或“左”)調(diào)節(jié)滑片,使電壓表的示數(shù)仍為3 V.
思路分析:根據(jù)表1可以看出,電阻一定時(shí),電壓增加幾倍,電流也增加幾倍,即二者成正比.根據(jù)表2可以看出,電壓一定時(shí),電阻是原來(lái)的幾倍,電流就是原來(lái)的幾分之一,即二者成反比.當(dāng)電路中的電阻R由5 Ω換成10 Ω時(shí),根據(jù)串聯(lián)電路分壓的原理,10 Ω電阻兩端的電壓要大于原來(lái)的3 V,為了使它變小,應(yīng)讓滑動(dòng)變阻器的電阻變大,以便分去更多的電壓.
參考答案:(1) 電阻一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比 電壓一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比 (2) 大于
右
點(diǎn)評(píng):此題有兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn),一是得出結(jié)論時(shí),忘記條件;二是寫(xiě)電流與電壓、電阻的關(guān)系時(shí),容易顛倒,即一定要說(shuō)電流與電壓成正比,不能說(shuō)電壓與電流成正比,更不能說(shuō)電阻與電流成反比.
例7 (2007年揚(yáng)州)小紅和小明在做“用電流表和電壓表測(cè)電阻”的實(shí)驗(yàn).
(1) 請(qǐng)你幫助他們?cè)趯?shí)物連接圖(圖8甲)中,用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)將所缺的導(dǎo)線(xiàn)補(bǔ)上.
(2) 小紅完成電路連接后就準(zhǔn)備閉合開(kāi)關(guān),同伴小明提醒還有一處不妥當(dāng).你知道小明提醒的是什么嗎?答:___.
(3) 在某次測(cè)量中電流表的示數(shù)如圖8乙所示,則I=___A.
(4) 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,小紅突然發(fā)現(xiàn)電流表沒(méi)有示數(shù),而電壓表有示數(shù),且接近于電源電壓,則故障可能是:___.
思路分析:在使用有滑動(dòng)變阻器的電路時(shí),為了保護(hù)電路,都有“閉合開(kāi)關(guān)前,把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大”這一項(xiàng).仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn),此電路中滑動(dòng)變阻器目前接入的電阻最小,所以不妥.
參考答案:(1) 圖略. (2) 把滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端(阻值最大的位置) (3) 0.5 (4) 電阻R斷路
第7節(jié) 歐姆定律與實(shí)際問(wèn)題的綜合
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
中考計(jì)算題中純粹的理論計(jì)算越來(lái)越少,與實(shí)際相結(jié)合的應(yīng)用型題目所占比重越來(lái)越大,這類(lèi)題目的特點(diǎn)是題干較長(zhǎng),但一般涉及的物理知識(shí)和物理過(guò)程較簡(jiǎn)單.歐姆定律與實(shí)際相聯(lián)系的題目不多,多數(shù)是電功率與實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系的問(wèn)題.
[中考常見(jiàn)題型]
例8 (2007年梅州)圖9是某研究性學(xué)習(xí)小組自制的電子秤原理圖,它利用電壓表的示數(shù)來(lái)指示物體的質(zhì)量.托盤(pán)、彈簧上端和滑動(dòng)變阻器的滑片固定在一起,托盤(pán)和彈簧的質(zhì)量不計(jì),OA間有可收縮的導(dǎo)線(xiàn),當(dāng)盤(pán)中沒(méi)有放物體時(shí),電壓表的示數(shù)為零.已知電阻R0=5 Ω,滑動(dòng)變阻器最大阻值為15 Ω,電源電壓U=3 V,電壓表的量程為0~3 V.現(xiàn)將1 kg的物體放在托盤(pán)中,滑片剛好指在距R上端處(不計(jì)摩擦,彈簧始終在彈性限度內(nèi)),請(qǐng)計(jì)算回答:
(1) 將1 kg的物體放在托盤(pán)中時(shí),電壓表的示數(shù)為多少?
(2) 該電子秤能測(cè)量的最大質(zhì)量是多少?此質(zhì)量數(shù)應(yīng)標(biāo)在電壓表多少伏的位置上?
思路分析:電路是電阻R0與滑動(dòng)變阻器的串聯(lián),電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓.
參考答案:(1) 當(dāng)滑片位于距R上端處時(shí),R總=R0+=5 Ω+=10 Ω,此時(shí)電路中的電流I===0.3 A,則電壓表的示數(shù)UR=IR=0.3 A×5 Ω=1.5 V.
(2) 因?yàn)閺椈傻纳扉L(zhǎng)(或壓縮)與彈簧所受拉力(或壓力)成正比,又因?yàn)? kg物體放在托盤(pán)中時(shí),滑片指在處,故滑片指到R最下端時(shí),就是該電子秤所能測(cè)量的最大質(zhì)量,應(yīng)為3kg.此時(shí)R′總=R0+R=5 Ω+15 Ω=20 Ω.電路中的電流I′===0.15 A.電壓表的示數(shù)U′=I′R=0.15 A×15 Ω=2.25 V.