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二、學習任務分析
本節(jié)重點是歐姆定律的內容和公式。通過實驗探究,歸納總結出歐姆定律,讓學生領悟科學探究的方法,體驗科學探究的樂趣,形成尊重事實、探究真理的科學態(tài)度,培養(yǎng)學生分析解決問題的能力;理解歐姆定律中電流I、電壓U、電阻R的同一性是本節(jié)難點,在探究過程中通過適時引導、恰當點撥,利用實物電路使學生達到理解歐姆定律的目的。
三、學習者分析
學習了電路基礎知識,學生產(chǎn)生了濃厚的興趣,多數(shù)學生能正確連接電路元件,正確使用電流表、電壓表和滑動變阻器,對于控制變量的研究方法也有所了解。學生有較強的好奇心和求知欲,他們渴望自己動手進行科學探究,體驗成功的樂趣,但對于U、I、R三者關系知之甚少,規(guī)律性知識的概括往往以偏概全。他們的思維方式逐步由形象思維向抽象思維過渡,教學中讓學生自主設計研究問題的方案,是發(fā)展學生思維的有效途徑。
四、教學目標
⑴知識與技能
會用實驗的方法探究電流與電壓、電阻的關系;
理解歐姆定律的內容、公式;
培養(yǎng)學生的觀察、實驗能力和分析概括能力。
⑵過程與方法
通過實驗探究學習研究物理問題常用的方法──控制變量法。
⑶情感、態(tài)度與價值觀
通過探究過程,激發(fā)學生的學習興趣。培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度;認真謹慎的學習習慣。
重點:歐姆定律的內容和公式;
通過實驗使學生知道導體中電流與電壓、電阻的關系。
難點:理解歐姆定律的內容;
弄清變形公式的含義。
五、教法設計
依據(jù)本節(jié)課的知識特點、教學目標和學生實際,確定本節(jié)主要采用實驗探究法。把學生視為學習的主人,教師當好學習的組織者和引導者。探究式學習可以激活學生已有的知識,在探究新問題時使知識活化、重組,形成知識結構并向能力轉化;讓學生體會科學發(fā)現(xiàn)的全過程,從中感悟科學思想和科學方法。
中圖分類號:G633.7 文獻標志碼:A 文章編號:1008-3561(2015)09-0056-01
一、在實驗探究中讓學生學習歐姆定律
歐姆定律是電學重要內容之一,也是中考重點考查內容,所以能否教好歐姆定律關系到之后對中考的重點知識復習,更有可能影響學生對于物理學的熱情。在實驗探究的過程之中以學生為主,教師起引導作用,讓學生通過觀察電壓表、電流表、滑動變阻器的微量變化發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,他們對于自己發(fā)現(xiàn)的問題會比老師直接教導的印象深刻,從而達到了教學目的。
二、在歐姆定律的學習中最經(jīng)常遇到的問題
在實際的教學之中,教師要把電路的認識與畫電路圖、連接電路作為主要的教學任務,開闊學生的思維,加強對電路的認識。物理是一門比較枯燥的課程,只有激發(fā)學生的熱情,才能更好地完成授課。電流、電壓、電阻的概念及單位,電流表、電壓表、滑動變阻器的使用,是最基礎的概念。電流表測量電流、電壓表測量電壓、變阻器調節(jié)電路中的電流,這部分則比較重要,需要重點講解。電流、電壓、電阻的概念是基本的電學測量儀器,明確這些儀器的使用與操作,是非常重要的,關系到后期實驗的正確性與對知識的理解。以上基礎知識的理解與運用又是進一步學習歐姆定律的基礎。
三、歐姆定律的主要內容是電流、電壓、電阻的關系
這部分知識是在實驗的基礎上概括、歸納出了電路中電壓、電流、電阻三者相互關聯(lián)的關系。教師在實驗中要讓學生理解電流隨電壓和電阻的變化而變化,對于多個變量問題的研究是采用固定一個量不變,研究其余兩個量的變化的處理方法,從而讓學生學會物理學中常用這種方法。歐姆定律在初中只講部分電路的歐姆定律,是電學中的基本定律,是進一步學習電學知識分析和進行電路計算的基礎,是初中電學的重點知識。
歐姆定律是初中物理學電學的重點、也是難點,想要研究歐姆定律必須要建立電流、電壓、電阻的關系,并在實驗的基礎上得出歐姆定律,做好演示實驗,歸納、分析、概括實驗結果,使學生正確理解歐姆定律的基礎。所以,使用電流表、電壓表、滑動變阻器是這部分知識中的重點實驗的基礎。
電流、電壓、電阻的概念是學生學習的難點,由于初中學生水平有限,對電流、電壓的概念要求較低,并沒有下準確的定義。因此,電阻的概念就成了學生理解的難點。教師要多舉例子幫助學生理解電阻是導體本身的屬性,決定于導體的材料、長度、橫截面和溫度,它用兩端的電壓和通過的電流的比值來表示是為了測量的方便,與外加電壓、電流無關。同時,教師一定要糾正一些學生經(jīng)常出現(xiàn)的電阻隨電壓、電流的變化而變化的錯誤概念,也就是對歐姆定律的錯誤理解。歐姆定律在學生頭腦的建立過程是十分重要的,認真做好演示實驗,用實驗來探索一個量隨兩個量變化的定量關系是第一次。首先要向學生交代清楚實驗的研究方法,本實驗彩用控制變量法來研究,即“固定電阻不變,研究電流跟電壓的關系;固定電壓不變,研究電流跟電阻的關系”。在連接如圖(圖略)所示的實驗電路時,要將具體接法演示給學生看??梢韵葟碾娫凑龢O開始,按電流方向依次為電池、開關S、滑動變阻器R′、定值電阻R、電流表串聯(lián)起來組成一個閉合回路,最后將電壓表并聯(lián)在定值電阻R兩端。同時提醒學生注意電流必須從電流表和電壓表的正接線柱流進電表,負接線柱流出電表及量程選擇,電流表與R串聯(lián),其示數(shù)等于通過R的電流。電壓表與R并聯(lián)其數(shù)等于R兩端的電壓。
運用歐姆定律可以推導串聯(lián)電路中的總電阻跟各串聯(lián)電阻之間的關系及電壓分配跟導體電阻的關系,具體推導如下:
在串聯(lián)電路中:I=I1=I2;U=U1+U2;由歐姆定律公式I=U/R,可得U=IR;U1=I1R1;U2=I2R2將這些式子代入上式得:IR=I1R1+I2R2即R=R1+R2;也就是說串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導體的電阻之和。
在串聯(lián)電路中:I=I1=I2;由歐姆定律公式I=U/R,可得:I1=U1/R1;I2=U2/R2;將這些式子代入上式得:U1/R2=U2/R2 變換一下形式得:U1/U2=R1/R2;即串聯(lián)電路中,電壓分配跟導體電阻成正比。
四、結束語
通過對物理教學內容的分析、思維方法、能力訓練的具體研究,對教學內容進行歸納總結,可以使初中物理教師掌握歐姆定律的基本理論方法,更好地駕駛物理教材,提高物理教學質量,把重點真正落實在教學過程中,幫助學生提高實驗操作能力、歸納概括能力、演繹推理能力、邏輯推理能力、抽象思維能力及靈活運用知識解決問題的能力,讓學生學會控制變量法研究多個變量的問題,學會用等效法分析復雜電路。因此,教師要注重培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度,從而有效培養(yǎng)學生的物理素質。
雖然高中生的抽象思維能力較之初中生而言要強一些,但是由于閉合電路的歐姆定律的相關知識較為抽象,學生理解起來仍然存在很大的難度。因而,在進行這一定律的教學時,教師應立足于學生的知識結構及能力水平,采用多種教學方法幫助學生切實掌握相關知識,尤其將之與之前所學的歐姆定律的知識區(qū)別開來,避免混淆。那么,在高中閉合電路的歐姆定律教學中,教師如何具體完成這一難點的教學呢?
一、巧妙導入,激發(fā)興趣
在進行這一定律的教學時,教師首先要通過有效的導入來充分激發(fā)學生的學習興趣,從而順利將學生引入新知識的學習中。
針對于此,教師可以通過一個小實驗來進行導入。教師先準備好幾節(jié)日常生活中常用的不同型號的干電池及蓄電池,然后在干電池上標明1.5V,蓄電池上標明2.0V,然后準備15V的電源及一個小電筒燈泡,然后進行實驗:先將小燈泡接到2V的蓄電池上,學生觀察到小燈泡發(fā)出很亮的光。之后讓學生猜想,如果將小燈泡接到15V的電源上,會發(fā)生什么情況?結合生活經(jīng)驗,學生們通常會以為小燈泡會被燒壞。接著教師就進行這一實驗,卻發(fā)現(xiàn)小燈泡安然無恙,而且發(fā)出光的亮度反而比之前2V的還要暗。這就有效地激起了學生的求知欲,為什么會這樣呢?教師就可以順利導入新課的學習——閉合電路的歐姆定律。這樣,學生必定興趣大增,積極投入之后的教學中,為這一難點的教學奠定了良好的基礎。
二、借助實驗,突破難點
上文說到,這一內容的知識較為抽象,因而在教學中教師如果單靠講解的話,學生理解起來難度較大,因而筆者認為教師可以借助實驗進行相關知識的講解,讓學生通過實驗獲得知識,從而有效地突破這一教學難點。
首先,教師可以通過讓學生觀察實驗電路來確切了解閉合電路以及分電路、內電路、外電路等知識,并且掌握電源的外部電流流向及內部電流流向,從而為之后的學習掃除一定的障礙。之后組織學生進行仿真實驗,并在實驗過程中通過記錄改變電阻值、
閉合開關后電動勢、電流以及電阻的關系,認真分析后,獲得閉合電路的歐姆定律。
三、積極拓展,學以致用
在學生對相關知識有了一定的掌握后,教師可以進行及時的知識拓展,幫助學生更深地理解并掌握這一定律,從而達到學以致用的目的。比如,讓學生結合所學知識討論兩種較為特殊的情況(短路及斷路)并進行解決:如,教師應讓學生明確如果發(fā)生短路現(xiàn)象,常會導致電源被燒壞甚至引起火災,因而為了避免這一問題,可以安裝保險絲等。通過這種方式,有效地拓展了知識,培養(yǎng)了學生學以致用的能力。
當然,對于閉合電路的歐姆定律這一難點的教學,自然不止這一方法,并且難點是相對的。因而在具體教學中,教師要立足于學生實際進行教學,這樣方能有效突破難點,最終幫助學生掌握相關知識并能靈活運用。
參考文獻:
[1]孫殿喬.閉合電路歐姆定律的教學難點突破[J].新課程學習:中,2010(8).
一、教材分析
《歐姆定律》的內容,在初中階段已經(jīng)學過,高中階段《物理》安排這節(jié)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;體會物理學的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學習分析實驗數(shù)據(jù),得出實驗結論的兩種常用方法――列表對比法和圖象法;再次領會定義物理量的一種常用方法――比值法。這就決定了《歐姆定律》教學的教學目的和教學要求。教學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(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法。
《歐姆定律》的內容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了基礎?!稓W姆定律》實驗中分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應用。因此也可以說,《歐姆定律》是后續(xù)課程的知識準備階段。
通過《歐姆定律》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(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用?!稓W姆定律》內容的重點是進行演示實驗和對實驗數(shù)據(jù)進行分析。這是教學的核心,是教學成敗的關鍵,是實現(xiàn)教學目標的基礎?!稓W姆定律》教學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電場一章中已經(jīng)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。從數(shù)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,從數(shù)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。有些學生常將兩種表達式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正。
二、關于教法和學法
《歐姆定律》教學采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學法。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(jié)奏,給學生充分的時間進行思考和討論,教師可給予恰當?shù)乃季S點撥,必要時可進行大面積課堂提問,讓學生充分發(fā)表意見。這樣既有利于化解難點,也有利于充分發(fā)揮學生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過《歐姆定律》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,怎樣進行實際操作,怎樣對實驗數(shù)據(jù)進行分析及通過分析得出實驗結論和物理規(guī)律。同時要讓學生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)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(fā)揮學生的主體作用,最大限度地激發(fā)學生學習的主動性和自覺性,對一些主要教學環(huán)節(jié),有以下構想:
1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學生思考:物理學的基本研究方法是什么(不一定讓學生回答)?這樣既對學生進行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起了承上啟下作用。
2.對演示實驗所需器材及電路的設計可先啟發(fā)學生思考回答。這樣既鞏固了他們的實驗知識,也調動他們盡早投入積極參與。
3.在進行演示實驗時可請兩位學生上臺協(xié)助,同時讓其余同學注意觀察,也可調動全體學生都來參與,積極進行觀察和思考。
4.在用列表對比法對實驗數(shù)據(jù)進行分析后,提出下面的問題讓學生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實驗數(shù)據(jù)進行分析?目的是更加突出方法,使學生對分析實驗數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認識。到此應該達到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象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(shù)據(jù)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(fā)學生積極思考,并給予適當?shù)乃季S點撥。此處節(jié)奏應放慢,可提問請學生回答或展開討論,讓學生的主體作用得到充分發(fā)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的印象。
6.在得出實驗結論的基礎上,進一步提出歐姆定律,這實際上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,以鍛煉學生的語言表達能力。教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫。要隨即強調歐姆定律是實驗定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推。
7.為檢驗教學目標是否達成,可自編若干概念題、辨析題進行反饋練習,達到鞏固之目的。然后結合課本練習題,熟悉歐姆定律的應用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題。
四、授課過程中幾點注意事項
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進行介紹。
2.注意正確規(guī)范地進行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊。
3.注意演示實驗的可視度??深A先制作電路板,演示時注意位置要加高。有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學生都能清晰地看見。
4.定義電阻及歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂??砂央娮璧母拍罴岸x在歸納實驗結論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結論后。這樣學生就不易將二者混淆。
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。
6.注意調控課堂節(jié)奏,避免單調枯燥。
初中物理“閉合電路歐姆定律”這一節(jié)教學內容有過多次變動,實驗教材里的內容主要有兩點:一是閉合電路歐姆定律;二是路端電壓和負載的關系;此外還外加了路端電壓和電流的關系。因為知識點較多,課堂教學量很大,所以課堂上時間緊,學生思考和參與實踐都比較少,課堂上沒有充分發(fā)揮學生的主體作用。從課后反饋的情況來看,學生掌握的情況并不是太好。
因此,針對這種情況,在該課的教學中,教師可以將這一節(jié)課的內容分成兩節(jié)課來講。第一節(jié)課講閉合電路歐姆定律,在復習電動勢、內阻等概念和規(guī)律的基礎上,通過閉合電路歐姆定律的推導,引出閉合電路歐姆定律。然后對照比較簡單的電路圖,闡述能量轉化的關系以及定律的使用范圍等。緊接著通過例題的講解和課堂訓練,使學生對歐姆定律有個全面的認識。在引導學生理解電流和外電阻的關系時,教師演示實驗,讓學生有個直觀的感受,然后再加上理論分析,讓學生對物理知識的認知由感性到理性。第二節(jié)課講路端電壓和負載的關系,路端電壓和電流的關系,在上一節(jié)歐姆定律的基礎上,導出路端電壓和負載的關系U=E1+rR,仍然是先進行演示實驗,后進行理論分析,讓學生對路端電壓和負載的關系有一個從感性到理性的認識。最后講路端電壓和電流的關系U=E―IR,先觀察實驗,通過改變滑動變阻器的阻值,使電路中電流表和電壓表的示數(shù)同時發(fā)生變化,學生會觀察到電流變大時,路端電壓變小,反之電流變小,路端電壓變大,再利用公式進行分析,這樣可給學生留下比較深的印象。
二、演示實驗,可視性較差
在演示路端電壓和負載(或電流)的關系時,學生要觀察電流表、電壓表指針的偏轉情況,由于表盤小,顏色暗,放在桌面上又有些低,所以站在后面的同學看不清楚,影響了實驗效果。針對這種情況,教師可以做如下改進。
在實驗課堂上做演示實驗時,一方面教師可以把儀器放在一個升降臺上,把臺子升起來,使全班學生都能看清楚;另一方面對有些演示實驗,用投影儀把實驗情況投影到大屏幕上,便于學生觀察;此外,如果課堂人數(shù)較少,教師還可以將演示實驗改為6組學生實驗,真實性、可視性都會更好。這樣不僅能夠達到演示實驗的預期效果,也能提高學生的動手能力和學習興趣。
三、 學生活動少,主體作用沒有很好體現(xiàn)
在“閉合電路歐姆定律”教學中,一方面是教學內容安排得比較多,為了在規(guī)定的時間內完成任務,必須按照設定好的節(jié)奏進行,課堂上并沒有給學生留下較多思考和發(fā)散的時間;另一方面,教師思想保守,教學不夠大膽,認為學生物理基礎較差,害怕學生不發(fā)言,出現(xiàn)冷場情況,或者學生課堂發(fā)言不入主題而不好收場。針對這種情況,教師可以做如下改進。
對教學內容做了相應的調整以后,就可以給學生留有更多的思考時間和發(fā)表見解的機會,如果學生在課堂上不敢發(fā)言,教師可以鼓勵、引導學生融入課堂教學活動,學生說錯了正好可以糾正其錯誤,只要學生積極思考,積極參與,勇于發(fā)言,就要給予鼓勵,這是培養(yǎng)學生良好思維習慣的大好時機。因為,在課堂教學中,任何層次的學生都可以與他互動起來,就看教師怎樣引導,如何讓學生互動。當然,在實驗教學中,很多實驗具有安全性和特殊操作性,對于這類實驗教師要規(guī)范學生的實驗行為。加強學生動手實驗的目的就是為了充分發(fā)掘學生的好動性、探知性,讓學生從自己的角度去思考問題,讓學生在張揚個性的同時,拓展創(chuàng)新能力。
參考文獻
[1]雷光錦.《閉合電路歐姆定律》教學設計[J].昭通師范高等??茖W校學報,2011,1(25):111.
求:(1)電源電壓U
(2)定值電阻R
二、試題分析
令滑片P在滑動變阻器上從左向右由1向2點滑動,由題目分析知:滑動變阻器接入電路的電阻變大,電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大,故電流表示數(shù)從1A變化到0.5A,電壓表示數(shù)從2V變化到7V,定值電阻R兩端的電壓從U-2V變化到U-7V,滑動變阻器接入電路的電阻值分別是__________,__________ 。
三、參考解答
解法一:由題意知,當滑片處于1和2兩點時,定值電阻R兩端的電壓分別為U-2V和U-7V,通過的電流分別為1A和0.5A,對于定值電阻R利用歐姆定律,可以兩次列式
解之得:U=12V R=10Ω
評析:本解法使用的物理知識是歐姆定律的數(shù)學表達
,使用該公式時,I、U、R三個物理量必須對應于同一用電器或同一段電路,對于整個電路利用歐姆定律也可以列式:
解法二:由題意知,當滑片處于1和2兩點時,定值電阻R兩端的電壓和電流均發(fā)生改變,由于R的阻值不變,根據(jù)歐姆定律的含義,當電阻不變時,通過的電流與加在兩端的電壓成正比,可以列式:
解之得:U=12V
再由題意易求得:R=10Ω
評析:本解法使用的物理知識是深刻理解歐姆定律的含義之一,當電阻不變時,通過的電流與加在兩端的電壓成正比。
解法三:根據(jù)電阻的計算式_____ 可知,當定值電阻R兩端的電壓和電流均發(fā)生改變時,定值電阻R的阻值等于R兩端電壓變化值與電流變化值的比值,即_____,因此可以列式:
解之得:R=10Ω
再由題意易求得:U=12V
評析:本解法使用的物理知識是深刻理解電阻計算式的使用,不僅_____ ,而且_____ 。
解法四: 由題意知,當滑片處于1和2兩點時,整個電路的電阻值發(fā)生了改變,導致電路中的電流發(fā)生了改變,但電源的電壓不變,因此可以列式:
解之得:R=10Ω
再由題意易求得 U=12V
評析:本解法使用的物理知識表面上好像就是電源電壓U=IR總,其深刻理解是歐姆定律的另一個含義,即當電壓不變時,電流與電阻成反比。
解法五:根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律,各導體兩端的電壓之比等于導體的電阻之比,當滑片處于1和2兩點時,兩次使用串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可以列式:_____
解之得:U=12V R=10Ω
評析:本解法使用的關鍵能熟練使用串聯(lián)電路的分壓規(guī)律。
解法六:根據(jù)串聯(lián)電路各串聯(lián)導體兩端電壓的計算公式 可以兩次列式:
解之得:U=12V R=10Ω
評析:本解法使用的關鍵能熟練使用串聯(lián)電路導體兩端電壓的計算公式。
《初中物理新課程標準》將科學探究納入了物理教學的內容,旨在將學生學習的重心從過去的過于強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化。
所謂“實驗探究教學模式”,是指學生在教師的引導下,運用已有的知識和技能,充當新知識的探索者和發(fā)現(xiàn)者的角色的學習模式。
筆者多年從事初三物理教學,結合新課改要求,在《歐姆定律》探究教學中進行了嘗試,現(xiàn)談談自己的實踐和體會。
一、在探究過程中,著重應用控制變量法
控制變量法是指決定某一物理量的因素有很多。為了弄清這個量與這些因素之間的關系,往往先控制住其他幾個因素不變,集中研究其中一個因素變化所產(chǎn)生的影響,然后通過比較歸納出與這些量之間的關系。
歐姆定律揭示了電流、電壓、電阻三個物理量之間的關系,由于電流大小與電壓、電阻都有關系,因此探究步驟中的設計實驗應盡量引導學生分為兩步設計。
1.保持電阻不變,研究電流跟電壓的關系。
要讓學生明確“研究電流跟電壓的關系時,應保持電阻不變”,設計實驗電路時應考慮:①怎樣測量定值電阻兩端的電壓U和定值電阻中的電流I呢?②怎樣保持導體的電阻R不變呢?③通過什么方法改變定值電阻兩端的電壓U呢?
設計并連接電路利用滑動變阻器改變定值電阻兩端的電壓,使它成整數(shù)倍地增加,并記錄所對應的電流值,
2.保持電壓不變,研究電流跟電阻的關系。
要讓學生明確“研究電流跟電阻的關系時,應保持電壓不變”,實驗探究時應考慮:①怎樣改變導體電阻R的大?。竣谠鯓颖3謱w兩端的電壓U不變呢?讓學生討論交流,使學生認識到:當定值電阻的大小發(fā)生變化時,可通過滑動變阻器控制其兩端的電壓U保持不變。
更換定值電阻,利用滑動變阻器保持定值電阻兩端的電壓不變,記錄對應的電流值,在具體的探究教學中可能會遇到這樣的問題:在電阻R阻值改變時,電阻R兩端的電壓也發(fā)生變化,如何移動滑動變阻器的滑片,使電阻R兩端的電壓恢復到原來的電壓值。這也是把控制變量法從理論升華到實際的一個方面。
二、在探究過程中,讓學生親身體驗,增強課堂教學效果
學生是教學活動的主體,教師對思維活動過程的展開,不能代替學生自己的思維活動。因此,在設計本節(jié)探究活動時筆者以學生為中心,進行分組實驗。激發(fā)學生的求知欲和參與意識,使不同層次學生的認知結構、個性品質在參與中都得到發(fā)展。設計學生活動程序如下:
(1)提出問題:電流與電壓,電流與電阻的關系?
(2)作出假設:①不成比例。②成正比。③成反比。
(3)設計并進行實驗:①設計電路圖。②設計步驟。③進行實驗。
(4)分析數(shù)據(jù)得出結論。
這樣做有以下好處:第一,可以充分調動學生的積極性。對于初中學生來說,他們已不再局限于看老師演示實驗,都喜歡自己動手操作,通過自己的實踐解決問題。第二,可以清楚地發(fā)現(xiàn)并指出學生的操作中的錯誤,物理實驗中一些儀器的使用,要求學生掌握,培養(yǎng)學生正確而良好的操作技能。但是,在實踐過程中,筆者認為學生的練習機會實在太少,有些儀器的使用方法盡管學生課上聽懂了,但真正操作起來并不如想象的那樣簡單順手。就像本節(jié)中的電流表、電壓表的使用,學生往往會把電表的串并連搞錯,把正負接線柱接錯等,滑動變阻器的使用也不夠到位。第三,可以鞏固學生對相應知識的掌握情況。對于人的記憶方式來說,自己動手操作過的情景記憶起來要比單純的聆聽接受記憶要牢固得多。
三、在探究過程中,引導學生反思應用遷移
這一方法要求把已知遷移到未知、把此一類知識遷移到另一類知識中,使學生受到相互滲透、影響和轉化的觀點的教育。例如,啟發(fā)學生把已有的知識遷移到歐姆定律的探究中,把歐姆定律的知識遷移到其他知識的學習中。這樣就使學生不僅提高了知識學習的效率,而且逐漸樹立普遍聯(lián)系、轉化的觀點。
例如:在總結歐姆定律的公式(I=U/R)時,可以壓強的公式為母本,壓強的公式是P=F/S,它的理解可以是:當受力面積一定時,壓強與壓力成正比;當壓力一定時,壓強與受力面積成反比。而歐姆定律是:通過導體的電流,與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比。兩者是可以相互遷移的,所以很順利地得出歐姆定律的公式I=U/R。這對于知識和思維不是很完善的初中學生來說,可以很容易地掌握知識,得出結論。
當然在歐姆定律的探究教學中還有很多地方可以運用知識遷移,例如:在運用探究的基本過程解決電流、電壓、電阻三者關系時,可以反思以往用探究的方法解決過的問題,如液體壓強、深度、液體密度三者的關系,用以往的經(jīng)驗為本次探究的順利完成做鋪墊。
四、在探究過程中,利用教材對學生進行德育教育
德育是五育之首,新課程標準關注人的發(fā)展,把德育放在十分重要的地位。作為基礎學科的物理理所當然承擔著重要的德育任務。
在《歐姆定律》探究教學中,筆者首先做了大量的準備工作,這樣學生不僅學得很愉快,而且在心里會產(chǎn)生一種對教師的敬佩之情,并從老師身上體會到一種責任感,這對以后的學習工作都有巨大的幫助作用。其次,在教學過程中,利用分組實驗的合作性學習潛移默化地對學生進行德育教育,培養(yǎng)他們團結協(xié)作的精神。最后,利用歐姆的事跡和成果激發(fā)學生的學習熱情,樹立崇高理想,榜樣的力量是無窮的,它對學生具有強大的感染力和說服力。
教育部頒布的《物理課程標準》首先提出科學探究,其次才是科學內容,它把科學探究作為很重要很有價值的學習方法和教學方法提出來,說明越來越多的教育者注意到探究教學在教改中的重要地位?!稓W姆定律》一課的探究教學不僅要求教師有較高自身的修養(yǎng)素質,還要做好在探究教學中與學生一起雙向地、互動地建構學科知識、促進能力發(fā)展。因此,在初中物理新課標下如何更好地開展探究教學,值得我們探討。
初中物理電學相關公式和定理雖然表面看比較抽象難懂,但是因為電流是實際存在的,并且其特點和存在形式可以類比現(xiàn)實中許多形象易懂的實物和現(xiàn)象,因此結合實際對相關定理定律進行理解和記憶會收到很好的效果.
1.歐姆定律
歐姆定律解釋的是電學中電壓、電流、電阻三者之間的關系,是電學最基本的定律.
電流×電阻=電壓,即I×R=U;其他的變形式可以由此公式導出.
可以用水流演示電流,用水壓解釋電壓,以現(xiàn)實中形象的實物來解釋電學相關內容.
2.電功公式
電功公式是講電力做工的計算方法,電流流過導線會產(chǎn)熱,有能量產(chǎn)生,能量可以做功,電功公式就是計算電力做工能力的公式.
電流×電流×電阻×時間=電功,即I2Rt=P;
將I=UR代入,就能成為電功公式的另一形式.
3.電功率公式
電功率就是形容電流做功快慢的公式.
電流×電流×電阻=電功率,即P=I2R.
電功和電功率可以用電燈發(fā)光發(fā)熱解釋,電流越大,電燈越亮,時間越長,電燈散失的熱量越多,就是電流做功的道理.
二、物理電學題目解題技巧
1.歐姆定律方程解題
熟記歐姆定律,只要是給出電路解電學未知量并且題目中沒有涉及功率內容的題目,結合整個電路列出歐姆定律的基本方程,肯定可以得到答案,即使最初看題時沒有頭緒,在列出歐姆定律方程之后也能從方程中看出解題方法.靜態(tài)電路圖列寫一個歐姆定律方程,動態(tài)電路圖根據(jù)變化次數(shù)列出相應數(shù)目的歐姆定律方程即可.
例電路圖如圖1所示,閉合開關S,當滑動變阻器滑片在R2上某兩點之間來回滑動時,電流表的讀數(shù)變化范圍是2 A~5 A,電壓表的讀數(shù)變化范圍是5 V~8 V,問電源電壓及電阻R1的值分別是多少?
乍一看此題確實無從下手,但是可以看出這是一個動態(tài)電路題,隨著滑動變阻器阻值的不同電路相關參量產(chǎn)生了變化,因此需要列兩個歐姆定律方程,方程列出,題目便迎刃而解.
解根據(jù)題意列歐姆定律方程,首先滑動變阻器在題意中阻值最小時,電流最大為5 A,電壓表度示數(shù)最小為5 V,此時滑動變阻器電阻值為5 V÷5 A=1 Ω.
可以列出一個方程:
U÷(R1+1)=5 A(1)
同理,滑動變阻器阻值最大時為8 V÷2 A=4 Ω.
列另一個歐姆定律方程
U÷(R1+4)=2 A(2)
用簡單的解方程法解方程(1)和(2),很容易得出結果U=10 V;R1=1 Ω.
2.等效電路解含功率動態(tài)題
解含有功率內容的動態(tài)題的一個很好的方法就是將其各種狀態(tài)獨立出來,簡化成等效電路,每種狀態(tài)單獨分析,之后綜合考慮并求解.
例如圖2所示,R2與R3的電阻比為R2∶R3=1∶4,最初所有開關處于斷開狀態(tài),同時閉合S1與S2,S3保持斷開,電流表示數(shù)為0.3 A,R2消耗功率P2;之后閉合S1、S3,S2斷開,R1消耗功率為0.4 W,R3消耗功率為P3,P2∶P3=9∶4,求電源電壓和R1阻值.
雖然此題表面看是動態(tài)且較為復雜,但是將動態(tài)電路的兩個狀態(tài)拆分成靜態(tài)簡單電路,題目便會簡單明了,之后列寫歐姆定律和功率方程,解方程即可.
當閉合S2后電路可簡化成如圖3形式,可列方程如下:
(R1+R2)×0.3=U(1)
R2×0.3×0.3=P2(2)
打開S2閉合S3后電路變成圖4,設此時電流為I3,結合等量關系R3=4R2,將R3用R2代替,后列方程
(R1+4R2)×I3=U(3)
R1×I3×I3=0.4(4)
4R2×I3×I3=49P2(5)
靜電場是電荷周圍存在的一種特殊形式的物質,電荷之間的相互作用是通過電場實現(xiàn)的。對電場的任何一點來說,放在這點的電荷所受的電場力跟它的電荷的比值,總是一個常量,可以用來表示電廠的強弱叫做這一點的電場強度。電場強度是矢量,它的方向規(guī)定為正電荷所受電場力方向。除了用電場強度來描述電場的強弱及方向外,電場線也用來形象表示電場強弱及方向。電場線是在電場中畫出的一系列從正電荷出發(fā)到負電荷終止的曲線,并且使曲線上每一點的切線方向都跟該點的電場強度方向一致;電場強度越大的地方,電場線越密,電場強度越小的地方,電場線越疏,沿著電場線的方向是電勢降落的方向。
在復雜電路的某一段電路或一個電路元件的分析與計算時,可事先假定一個電流的方向,這個假定的方向叫做電流的“參考方向”。我們規(guī)定:若電流的“參考方向”與實際方向相同,則電流值為正值,即I>0;若電流的“參考方向”與實際方向相反,則電流值為負值,即I<0。和分析電流一樣,有時很難對電路或元件中電壓的實際方向做出判斷,必須對電路或元件中兩點之間的電壓任意假定一個方向為 “參考方向”,在電路中一般用實線箭頭表示,箭頭所指的方向為參考方向。當電壓的“參考方向”與實際方向一致時,電壓值為正,即U>0;反之,當電壓的“參考方向”與實際方向相反時,電壓值為負,即U<0。電流與電壓有了參考方向后,電流與電壓就有了正負。
電流與電壓參考方向,在應用基爾霍夫定律解決復雜電路計算中,貫穿始終。
歐姆定律是分析與計算電路的基礎。如果電阻元件上的電壓與通過它的電流參考方向相同,歐姆定律可表示為U=IR,如果電阻元件上電壓的參考方向與電流的參考方向不同時,則歐姆定律可表示為U=-RI。除了歐姆定律,分析與計算電路還離不開基爾霍夫電流定律和電壓定律。基爾霍夫電流定律應用于節(jié)點,基爾霍夫電壓定律應用于回路。
基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一節(jié)點上的各個支路電流之間的關系的。由于電流的連續(xù)性,電路中任何一點(包括節(jié)點)均不能堆積電荷。因此“任何一瞬時,流入任一節(jié)點的支路電流之和恒等于流出該節(jié)點的支路電流之和”,這就是基爾霍夫電流定律的基本內容。
基爾霍夫電壓定律是用來確定回路中的各段電壓之間的關系?!霸谌我换芈分?,從任何一點出發(fā)以順時針或逆時針方向沿回路循行一周,回路中各段電壓的代數(shù)和等于零”,這就是基爾霍夫電壓定律的基本內容。為了應用基爾霍夫電壓定律,必須選定回路的參考方向,當電壓的參考方向與回路的循行方向一致時取正號,反之取負號。列方程時,不論是應用基爾霍夫定律或歐姆定律,首先都要在電路圖上標出電流、電壓或電動勢的參考方向;因為方程式中的正負號是由它們的參考方向決定的,若參考方向選得相反,則會相差一個負號。
如圖所示電路中,已知R1=10Ω,R2=5Ω,R3=5Ω,Us1=12v,Us2=6V。
求:R1、R2、R3所在支路電流I1、I2、I3。
解:1.先假定各支路電流的參考方向,如圖所示。
2.根據(jù)KCL列出節(jié)點電流方程,由節(jié)點A得到I1+I3-I2=0。
3. 選定回路的繞行方向就是電勢降落的方向,如圖所示。
4. 根據(jù)KVL列出兩個網(wǎng)孔的電壓方程。
網(wǎng)孔AdcBbA:-I2R2-I3R3+Us2=0;其中I2R2、I3R3為負是因為電流與電壓參考方向相反,歐姆定律用負的。
網(wǎng)孔AbBaA:I1R1+I2R2-Us1=0;其中Us1為負是因為它電壓的方向與循行方向相反。
代入電路參數(shù),得方程組:
I1+I3-I2=0
-6=-5I2-5I3
12=10I1+5I2
解方程組,得:I1=0.72A,I2=0.96A,I3=0.24A。
從基爾霍夫定律的應用中可以看到,電流、電壓的方向問題就是解題的對錯問題,足以見證電流、電壓方向的重要性。如果沒有靜電場的電場線的形象講解,學生就很難看出電流與電壓實際方向的一致性,那么,歐姆定律正負公式推出就難講述,歐姆定律講不好,基爾霍夫定律就很難講,更別說應用基爾霍夫定律解決實際問題了。所以,靜電場內容是是直流電內容講解的前提和基礎,兩章內容密不可分。
參考文獻:
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2014)02-0086
實驗是從感性到理性認識的過程,是從具體到抽象、從簡單到復雜的思維形成過程,符合學生的身心特點和認識過程。因此,實驗既是學習物理的重要基礎,又是物理教學的重要內容、方法和手段。利用實驗可以培養(yǎng)學生多方面的能力,通過對實驗原理的理解、觀看或親自動手進行操作、信息(現(xiàn)象或數(shù)據(jù))的獲取、分析綜合等過程,可以培養(yǎng)學生的多種能力。
歐姆定律是初中物理電學的重要定律之一,它把電流、電壓和電阻三者融為一體,它在電學中起到橋梁和紐帶的作用,同時歐姆定律的探究能力培養(yǎng)、考查學生的綜合能力,所以對歐姆定律的探究也是中考中的高頻考點。
例:某實驗小組的同學探究電流與電壓的關系時,用到如下器材:電源為2節(jié)干電池,電流表、電壓表各1只,定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑動變阻器1只(標有“10Ω,2A)字樣,開關1個,導線若干(如圖1所示);設計的電路如圖2所示,
(1)在這個實驗中,電壓表應選用的量程為 ,電流表應選用的量程為 。
(2)這個實驗的探究方法是 ,其中被控制的變量是 ,下面是他們獲取的幾組實驗數(shù)據(jù)。
(3)實驗中他們選用的定值電阻為 Ω。
(4)請在圖3的坐標系上畫出電流隨電壓變化的圖象。
(5)請根據(jù)電路圖用筆畫線代替導線,將圖1中的元件連成電路.要求:滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表的示數(shù)變大。
(6)分析表中的數(shù)據(jù)或圖象,可得到的初步結論是:
解析:(1)根據(jù)題目中給定的條件可知:電路中的電源為2節(jié)干電池,所以最大電壓為3V,因此電壓應選量程為0~3V(或3V);當滑動變阻器的滑片在最左端時,電路中的電阻最小,由歐姆定律得電路中的最大電流:I最大=■=■=0.6A,所以電流表應選量程為0~0.6A(或0.6A)。
(2)由于電路中的電流與導體導體兩端的電壓有關,也和這段導體的電阻有關,所以要探究電流與電壓、電阻三者關系時應采用的探究方法是控制變量法。這個實驗是探究電流與電壓的關系,所以應控制的變量是電阻。
(3)在這個實驗中所給的定值電阻有三個,那究竟用的那個電阻呢?這就要根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù),通過計算來確定。I=■,R=■=5Ω。所以他們選擇的定值電阻應該為5Ω。
(4)根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù),在坐標系上將對應的電流值、電壓值進行描點,再用筆畫線將這些點連接起來,便畫出了電流隨電壓變化的圖象,如圖答案⑷所示。
特別注意:在I-U圖象中,當電壓為0時,電流也為0,所以坐標原點為0。但根據(jù)電流、電壓值所描繪的線表示電阻,而電阻是導體的一種屬性,它的大小由導體的長度、橫截面積、材料和溫度決定,而與電流、電壓無關,所以這條線不能以過坐標原點,如果經(jīng)過坐標原點,那就會得出電壓為0,電流為0時,電阻也為0的這種錯誤結論。
(5)電流表要串聯(lián)在電路中,電壓表要并聯(lián)在被測電阻兩端,又因為滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表的示數(shù)變大,即說明當滑片向左移動時,電路中的電阻減小。所以滑動變阻器電阻絲上的兩個接線柱應接左端那個(無論金屬桿上的兩個接線柱接哪個),金屬桿上的兩個接線柱可任意接,如圖答案⑸所示。
(6)不論是從表中的數(shù)據(jù)還是從圖象分析都可以得出結論:在電阻一定時,導體中的電流與導體導體端的電壓成正比。
答案:(1)0~3V(或3V),0~0.6A(或0.6A)。(2)控制變量法,電阻。(3)5Ω。(4)如圖答案(4)所示。(5)如圖答案⑸、⑹在電阻一定時,導體中的電流與導體導體端的電壓成正比。
重點考點
歐姆定律是通過“探究導體的電流跟哪些因素有關”的實驗得出的實驗結論.應注意以下考點:(1)公式()說明導體中的電流大小與導體兩端的電壓和導體的電阻兩個因素有關,其中I、U、R必須對應于同一電路和同一時刻.(2)變形式()說明電阻R的大小可以由()計算得出,但與U、I無關.因為電阻是導體本身的一種性質,由自身的材料、長度和橫截面積決定.由此提醒我們,物理公式中各量都有自身的物理含義,不能單獨從數(shù)學角度理解.(3)串聯(lián)電路具有分壓作用,并聯(lián)電路具有分流作用.
中考常見題型
中考一般會從兩方面考查歐姆定律的應用,一是對歐姆定律及變形公式的理解和簡單計算,一般不加生活背景,以純知識性的題目出現(xiàn)在填空題或選擇題中:二是應用歐姆定律進行簡單的串并聯(lián)的相關計算.
例1 (2014.南京)如圖1所示,電源電壓恒定,R1=20Ω,閉合開關S,斷開開關S1,電流表示數(shù)是0.3 A;若再閉合開關S1,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變化了0.2 A.則電源電壓為____V,R2的阻值為____ Ω.
思路分析:閉合s,斷開S1時,電路為只有R1的簡單電路,可知電源電壓U=U1=I1R1=0.3 Ax20 Ω=6 V;若再閉合S1時,兩電阻并聯(lián),則U2=U=6 V,因為R1支路兩端的電壓沒有變化,所以通過該支路的電流仍為0.3 A,電流表示數(shù)的變化量即為通過R2支路的電流,則I2=().
答案:6 30
小結:本題考查了并聯(lián)電路的特點和歐姆定律的靈活運用,關鍵是能判斷出閉合開關S1時電流表示數(shù)的變化即為通過R2支路的電流.每年的中招都有一個2分的這樣的純計算題目,以考查同學們對基礎知識的理解和掌握程度.
例2(2013.鄂州)如圖2甲所示的電路,電源電壓保持不變.閉合開關S,調節(jié)滑動變阻器,兩電壓表的示數(shù)隨電路中電流變化的圖象如圖、2乙所示.根據(jù)圖象的信息可知____.(填“α”或“b”)足電壓表V2示數(shù)變化的圖象,電源電壓為____V,電阻R1____的阻值為____ Ω.
思路分析:國先分析電路的連接情況和電表的作用:電阻R1和滑動變阻器R2串聯(lián),電壓表V1測的是R1兩端的電壓,電壓表V2測的是滑動變阻器(左側)兩端的電壓.因為R1是定值電阻,通過它的電流與電壓成正比,所以它對應的圖象應是α,那么圖象b應是電壓表V2的變化圖象,觀察圖象可知:當電流都是0.3 A(找出任一個電流相等的點,兩圖線對應的電壓之和就是電源電壓)時,U1=U2=3 V,根據(jù)串聯(lián)電路中電壓的關系可知,電源電壓為6V,由于R1是定值電阻,所以在圖象α上任找一點,代入歐姆定律可知()
答案:b 6 10
小結:歐姆定律提示了電流、電壓、電阻三者之間的數(shù)量關系和比例關系,三個比例關系分別為:(1)電阻一定時,導體中的電流與導體兩端的電壓成正比,即()(2)電流一定時,導體兩端的電壓和它的電阻成正比,即().該規(guī)律又可描述為:串聯(lián)分壓,電壓的分配和電阻成正比,即電阻大的分壓多.(3)電壓一定時,導體中的電流和導體的電阻成反比,即(),該規(guī)律又可描述為:并聯(lián)分流,電流的分配和電阻成反比,即電阻大的分流小.圖象可以很直觀地呈現(xiàn)這種關系,學會從圖象中找出特殊點足解決歐姆定律問題的一大技巧,
第2節(jié) 動態(tài)電路中物理量的變化
重點考點
由于滑動變阻器滑片的移動或開關所處狀態(tài)的不同,使電路中電流和電壓發(fā)生改變,這樣的電路稱之為動態(tài)電路.這類題目涉及電路的分析、電表位置的確定、歐姆定律的計算、串并聯(lián)電路中電流和電壓分配的規(guī)律等眾多知識,因此同學們在分析過程中容易顧此失彼,下面我們通過例題梳理一下解決這類問題的一般思路,
中考常見題型
題日常聯(lián)系生活實際,以尾氣監(jiān)控、超重監(jiān)控、溫度監(jiān)控、風速監(jiān)控、身高測量等為背景,考查該部分知識的掌握情況,存中考題中常以選擇題的方式呈現(xiàn),注意:如果題目中沒有特別說明,可認為電源電壓和定值電阻的阻值是不變的.
例3(2014.濟寧)小夢為濟寧市2014年5月份的體育測試設計了一個電子身高測量儀.圖3所示的四個電路中,Ro是定值電阻,R是滑動變阻器,電源電壓不變,滑片會隨身高上下平移.能夠實現(xiàn)身高越高,電壓表或電流表示數(shù)越大的電路是().
思路分析:圖A中兩個電阻R。和R串聯(lián),電流表測量的是整個電路中的電流,當身高越高時,滑動變阻器接入電路中的阻值越大,電路中的電流越小,電流表的示數(shù)越小,圖B中身高越高時,滑動變阻器連人電路中的阻值越大,電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路分壓的規(guī)律知道,R越大電壓表的示數(shù)越大,符合題意.圖B與圖C中滑動變阻器的接法不同,圖C中身高越高,滑動變阻器連入電路中的阻值越小,同理知道電壓表的示數(shù)越小.圖D是并聯(lián)電路,電流表測的是支路電流,根據(jù)并聯(lián)電路各支路互不影響的特點知道,不論人的身高如何變化,電流表的示數(shù)都不會發(fā)生變化,選B.
小結:分析這類問題依據(jù)的物理知識是:(1)無論串并聯(lián)電路,部分電阻增大,總電阻隨之增大,而電源電壓不變,總電流與總電阻成反比.(2)分配關系:串聯(lián)分壓(電阻大的分壓多),并聯(lián)分流(電阻大的分流少).(3)在并聯(lián)電路中,各支路上的用電器互不影響,滑動變阻器只影響所在支路電流的變化,從而引起干路電流的變化.解決這類問題的一般思維程序是:(1)識別電路的連接方式并確定電表位置.(2)判斷部分電阻的變化.(3)判斷總電阻及總電流的變化.(4)根據(jù)串并聯(lián)電路的分壓或分流特點進行局部判斷.
例4如圖4所示電路,電源電壓不變,開關S處于閉合狀態(tài).當開關S.由閉合到斷開時,電流表示數(shù)將____.電壓表示數(shù)將 ________ .(均填“變大”“不變”或“變小”)
思路分析:當開關S.閉合時,電燈L被短路,電路如圖5所示,電壓表測的是電阻R兩端的電壓(同時也是電源電壓),電流表測的是通過電阻R的電流.當開關S1斷開時,電燈L和電阻R串聯(lián),電路如圖6所示,此時電壓表測電阻R兩端的電壓,它是總電壓的一部分,所以電壓表的示數(shù)變??;電流表測的是總電流,但跟S,閉合相比,這個電路的總電阻變大,總電壓不變,故電流表的示數(shù)變小.
答案:變小 變小
小結:本題引起電表示數(shù)變化的原因是開關處于不同狀態(tài),解決本題的突破口是弄清楚當開關處于不同狀態(tài)時,電路的連接情況和電表的位置.
第3節(jié) 歐姆定律的探究及電阻的測量
重點考點
電學實驗探究題的考查比較常規(guī),有以下幾方面:(1)選取器材及連接電路:根據(jù)題目要求,分析或計算出電表的量程和滑動變阻器的規(guī)格,連接電路時開關應斷開,滑動變阻器要“一上一下”接入,且滑片要放在阻值最大的位置.電表的量程和正負接線柱要正確.(2)滑動變阻器的作用:保護電路,改變電路中的電流或用電器兩端的電壓,實現(xiàn)多次測量.(3)分析實驗數(shù)據(jù)得出結論.怎樣分析數(shù)據(jù)才能得出結論是近年來考試的側重點,要注意結論成立的條件和物理量的順序.(4)多次測量的目的有兩個,如定值電阻的阻值不變,多次測量是為了求平均值減小誤差:燈絲電阻是變化的,多次測量是為了觀察在不同電壓下,電阻隨溫度變化的規(guī)律.難點是單表測電阻和創(chuàng)新型實驗的探究與設計.
中考常見題型 中考常以“探究電流與電壓或電阻的關系”“測小燈泡的電阻”和“測定值電阻的阻值”這三類題型,以實驗探究的方式考查同學們的動手能力和解決實際問題的能力,在常規(guī)的考查基礎上,近幾年又融人器材的選取、電路故障的處理、單表測電阻及如何分析數(shù)據(jù)才能得出結論等探究內容的考查.
例5用“伏安法”測電阻,小華實驗時的電路如圖7所示.
(1)正確連接電路后,閉合開關前滑片P應置于滑動變阻器的________(填“左”或“右”)端.
(2)測量時,當電壓表的示數(shù)為2.4V時,電流表的示數(shù)如圖7乙所示,則,_____A,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可得R2=____Ω.小華在電路中使用滑動變阻器的目的除了保護電路外,還有____.
(3)如果身邊只有一只電流表或電壓表,利用一已知阻值為Ro的定值電阻、開關、導線、電源等器材也可以測出未知電阻Rx請仿照表1中示例,設計出測量Rx阻值的其他方法.