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二、學(xué)習(xí)任務(wù)分析
本節(jié)重點是歐姆定律的內(nèi)容和公式。通過實驗探究,歸納總結(jié)出歐姆定律,讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法,體驗科學(xué)探究的樂趣,形成尊重事實、探究真理的科學(xué)態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)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(dǎo)、恰當(dāng)點撥,利用實物電路使學(xué)生達到理解歐姆定律的目的。
三、學(xué)習(xí)者分析
學(xué)習(xí)了電路基礎(chǔ)知識,學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的興趣,多數(shù)學(xué)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(xué)生有較強的好奇心和求知欲,他們渴望自己動手進行科學(xué)探究,體驗成功的樂趣,但對于U、I、R三者關(guān)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(xué)中讓學(xué)生自主設(shè)計研究問題的方案,是發(fā)展學(xué)生思維的有效途徑。
四、教學(xué)目標(biāo)
⑴知識與技能
會用實驗的方法探究電流與電壓、電阻的關(guān)系;
理解歐姆定律的內(nèi)容、公式;
培養(yǎng)學(xué)生的觀察、實驗?zāi)芰头治龈爬芰Α?/p>
⑵過程與方法
通過實驗探究學(xué)習(xí)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度;認真謹慎的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
重點:歐姆定律的內(nèi)容和公式;
通過實驗使學(xué)生知道導(dǎo)體中電流與電壓、電阻的關(guān)系。
難點:理解歐姆定律的內(nèi)容;
弄清變形公式的含義。
五、教法設(shè)計
依據(jù)本節(jié)課的知識特點、教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生實際,確定本節(jié)主要采用實驗探究法。把學(xué)生視為學(xué)習(xí)的主人,教師當(dāng)好學(xué)習(xí)的組織者和引導(dǎo)者。探究式學(xué)習(xí)可以激活學(xué)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(jié)構(gòu)并向能力轉(zhuǎn)化;讓學(xué)生體會科學(xué)發(fā)現(xiàn)的全過程,從中感悟科學(xué)思想和科學(xué)方法。
中圖分類號:G633.7 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1008-3561(2015)09-0056-01
一、在實驗探究中讓學(xué)生學(xué)習(xí)歐姆定律
歐姆定律是電學(xué)重要內(nèi)容之一,也是中考重點考查內(nèi)容,所以能否教好歐姆定律關(guān)系到之后對中考的重點知識復(fù)習(xí),更有可能影響學(xué)生對于物理學(xué)的熱情。在實驗探究的過程之中以學(xué)生為主,教師起引導(dǎo)作用,讓學(xué)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(dǎo)的印象深刻,從而達到了教學(xué)目的。
二、在歐姆定律的學(xué)習(xí)中最經(jīng)常遇到的問題
在實際的教學(xué)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(xué)任務(wù),開闊學(xué)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(xué)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(chǔ)的概念。電流表測量電流、電壓表測量電壓、變阻器調(diào)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(xué)測量儀器,明確這些儀器的使用與操作,是非常重要的,關(guān)系到后期實驗的正確性與對知識的理解。以上基礎(chǔ)知識的理解與運用又是進一步學(xué)習(xí)歐姆定律的基礎(chǔ)。
三、歐姆定律的主要內(nèi)容是電流、電壓、電阻的關(guān)系
這部分知識是在實驗的基礎(chǔ)上概括、歸納出了電路中電壓、電流、電阻三者相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系。教師在實驗中要讓學(xué)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(xué)生學(xué)會物理學(xué)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(xué)中的基本定律,是進一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識分析和進行電路計算的基礎(chǔ),是初中電學(xué)的重點知識。
歐姆定律是初中物理學(xué)電學(xué)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(guān)系,并在實驗的基礎(chǔ)上得出歐姆定律,做好演示實驗,歸納、分析、概括實驗結(jié)果,使學(xué)生正確理解歐姆定律的基礎(chǔ)。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(chǔ)。
電流、電壓、電阻的概念是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點,由于初中學(xué)生水平有限,對電流、電壓的概念要求較低,并沒有下準(zhǔn)確的定義。因此,電阻的概念就成了學(xué)生理解的難點。教師要多舉例子幫助學(xué)生理解電阻是導(dǎo)體本身的屬性,決定于導(dǎo)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(guān)。同時,教師一定要糾正一些學(xué)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(xué)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(guān)系是第一次。首先要向?qū)W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(guān)系;固定電壓不變,研究電流跟電阻的關(guān)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(xué)生看??梢韵葟碾娫凑龢O開始,按電流方向依次為電池、開關(guān)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(xué)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(dǎo)串聯(lián)電路中的總電阻跟各串聯(lián)電阻之間的關(guān)系及電壓分配跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系,具體推導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體電阻成正比。
四、結(jié)束語
通過對物理教學(xué)內(nèi)容的分析、思維方法、能力訓(xùn)練的具體研究,對教學(xué)內(nèi)容進行歸納總結(jié),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(xué)質(zhì)量,把重點真正落實在教學(xué)過程中,幫助學(xué)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(xué)生學(xué)會控制變量法研究多個變量的問題,學(xué)會用等效法分析復(fù)雜電路。因此,教師要注重培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度,從而有效培養(yǎng)學(xué)生的物理素質(zhì)。
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(guān)知識較為抽象,學(xué)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(xué)時,教師應(yīng)立足于學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)及能力水平,采用多種教學(xué)方法幫助學(xué)生切實掌握相關(guān)知識,尤其將之與之前所學(xué)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(xué)中,教師如何具體完成這一難點的教學(xué)呢?
一、巧妙導(dǎo)入,激發(fā)興趣
在進行這一定律的教學(xué)時,教師首先要通過有效的導(dǎo)入來充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而順利將學(xué)生引入新知識的學(xué)習(xí)中。
針對于此,教師可以通過一個小實驗來進行導(dǎo)入。教師先準(zhǔn)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(biāo)明1.5V,蓄電池上標(biāo)明2.0V,然后準(zhǔn)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(xué)生觀察到小燈泡發(fā)出很亮的光。之后讓學(xué)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(jié)合生活經(jīng)驗,學(xué)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(xué)生的求知欲,為什么會這樣呢?教師就可以順利導(dǎo)入新課的學(xué)習(xí)——閉合電路的歐姆定律。這樣,學(xué)生必定興趣大增,積極投入之后的教學(xué)中,為這一難點的教學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)。
二、借助實驗,突破難點
上文說到,這一內(nèi)容的知識較為抽象,因而在教學(xué)中教師如果單靠講解的話,學(xué)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(guān)知識的講解,讓學(xué)生通過實驗獲得知識,從而有效地突破這一教學(xué)難點。
首先,教師可以通過讓學(xué)生觀察實驗電路來確切了解閉合電路以及分電路、內(nèi)電路、外電路等知識,并且掌握電源的外部電流流向及內(nèi)部電流流向,從而為之后的學(xué)習(xí)掃除一定的障礙。之后組織學(xué)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(guān)后電動勢、電流以及電阻的關(guān)系,認真分析后,獲得閉合電路的歐姆定律。
三、積極拓展,學(xué)以致用
在學(xué)生對相關(guān)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(xué)生更深地理解并掌握這一定律,從而達到學(xué)以致用的目的。比如,讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)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(yīng)讓學(xué)生明確如果發(fā)生短路現(xiàn)象,常會導(dǎo)致電源被燒壞甚至引起火災(zāi),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(xué)生學(xué)以致用的能力。
當(dāng)然,對于閉合電路的歐姆定律這一難點的教學(xué),自然不止這一方法,并且難點是相對的。因而在具體教學(xué)中,教師要立足于學(xué)生實際進行教學(xué),這樣方能有效突破難點,最終幫助學(xué)生掌握相關(guān)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(xué)難點突破[J].新課程學(xué)習(xí):中,2010(8).
一、教材分析
《歐姆定律》的內(nèi)容,在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中階段《物理》安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實驗再次增加感性認識;體會物理學(xué)的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實驗數(shù)據(jù),得出實驗結(jié)論的兩種常用方法――列表對比法和圖象法;再次領(lǐng)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(xué)的教學(xué)目的和教學(xué)要求。教學(xué)不全是為了讓學(xué)生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時用了什么樣的科學(xué)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(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學(xué)家的思維方法。
《歐姆定律》的內(nèi)容在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定了基礎(chǔ)?!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(yīng)用。因此也可以說,《歐姆定律》是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段。
通過《歐姆定律》的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)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(nèi)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(xué)的核心,是教學(xué)成敗的關(guān)鍵,是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)?!稓W姆定律》教學(xué)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(xué)生由于缺乏較多的感性認識,對此還是比較生疏。從數(shù)學(xué)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(xué)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(xué)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(guān)于教法和學(xué)法
《歐姆定律》教學(xué)采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法。教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動。在教材難點處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時間進行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點撥,必要時可進行大面積課堂提問,讓學(xué)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(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過《歐姆定律》的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會怎樣提出研究課題,怎樣進行實驗設(shè)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(jié)論和物理規(guī)律。同時要讓學(xué)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(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣。
三、對教學(xué)過程的構(gòu)想
為了達成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性,對一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:
1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對學(xué)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(shè)計可先啟發(fā)學(xué)生思考回答。這樣既鞏固了他們的實驗知識,也調(diào)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(xué)生上臺協(xié)助,同時讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動全體學(xué)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(xué)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(xué)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(yīng)該達到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲。
5.在得出電阻概念時,要引導(dǎo)學(xué)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(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點撥。此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提問請學(xué)生回答或展開討論,讓學(xué)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(xué)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(jié)論的基礎(chǔ)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(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行,以鍛煉學(xué)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(diào)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(xué)目標(biāo)是否達成,可自編若干概念題、辨析題進行反饋練習(xí),達到鞏固之目的。然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)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(yù)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(xué)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。可把電阻的概念及定義在歸納實驗結(jié)論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結(jié)論后。這樣學(xué)生就不易將二者混淆。
5.所編反饋練習(xí)題應(yīng)重點放在概念辨析和方法訓(xùn)練上,不能把套公式計算作為重點。
6.注意調(diào)控課堂節(jié)奏,避免單調(diào)枯燥。
初中物理“閉合電路歐姆定律”這一節(jié)教學(xué)內(nèi)容有過多次變動,實驗教材里的內(nèi)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(guān)系;此外還外加了路端電壓和電流的關(guān)系。因為知識點較多,課堂教學(xué)量很大,所以課堂上時間緊,學(xué)生思考和參與實踐都比較少,課堂上沒有充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。從課后反饋的情況來看,學(xué)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(xué)中,教師可以將這一節(jié)課的內(nèi)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(fù)習(xí)電動勢、內(nèi)阻等概念和規(guī)律的基礎(chǔ)上,通過閉合電路歐姆定律的推導(dǎo),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(zhuǎn)化的關(guān)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(xùn)練,使學(xué)生對歐姆定律有個全面的認識。在引導(dǎo)學(xué)生理解電流和外電阻的關(guān)系時,教師演示實驗,讓學(xué)生有個直觀的感受,然后再加上理論分析,讓學(xué)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(guān)系,路端電壓和電流的關(guān)系,在上一節(jié)歐姆定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出路端電壓和負載的關(guān)系U=E1+rR,仍然是先進行演示實驗,后進行理論分析,讓學(xué)生對路端電壓和負載的關(guān)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(guān)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(xué)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(xué)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(guān)系時,學(xué)生要觀察電流表、電壓表指針的偏轉(zhuǎn)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(yù)期效果,也能提高學(xué)生的動手能力和學(xué)習(xí)興趣。
三、 學(xué)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(xué)中,一方面是教學(xué)內(nèi)容安排得比較多,為了在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務(wù),必須按照設(shè)定好的節(jié)奏進行,課堂上并沒有給學(xué)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(xué)不夠大膽,認為學(xué)生物理基礎(chǔ)較差,害怕學(xué)生不發(fā)言,出現(xiàn)冷場情況,或者學(xué)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(xué)內(nèi)容做了相應(yīng)的調(diào)整以后,就可以給學(xué)生留有更多的思考時間和發(fā)表見解的機會,如果學(xué)生在課堂上不敢發(fā)言,教師可以鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生融入課堂教學(xué)活動,學(xué)生說錯了正好可以糾正其錯誤,只要學(xué)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(xué)生良好思維習(xí)慣的大好時機。因為,在課堂教學(xué)中,任何層次的學(xué)生都可以與他互動起來,就看教師怎樣引導(dǎo),如何讓學(xué)生互動。當(dāng)然,在實驗教學(xué)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(xué)生的實驗行為。加強學(xué)生動手實驗的目的就是為了充分發(fā)掘?qū)W生的好動性、探知性,讓學(xué)生從自己的角度去思考問題,讓學(xué)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(xué)設(shè)計[J].昭通師范高等??茖W(xué)校學(xué)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(dāng)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(xué)表達
,使用該公式時,I、U、R三個物理量必須對應(yīng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dǎo)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(dāng)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(dǎo)體兩端的電壓之比等于導(dǎo)體的電阻之比,當(dāng)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(guān)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(dǎo)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(guān)鍵能熟練使用串聯(lián)電路導(dǎo)體兩端電壓的計算公式。
《初中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》將科學(xué)探究納入了物理教學(xué)的內(nèi)容,旨在將學(xué)生學(xué)習(xí)的重心從過去的過于強調(diào)知識的傳承和積累向知識的探究過程轉(zhuǎn)化。
所謂“實驗探究教學(xué)模式”,是指學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,運用已有的知識和技能,充當(dāng)新知識的探索者和發(fā)現(xiàn)者的角色的學(xué)習(xí)模式。
筆者多年從事初三物理教學(xué),結(jié)合新課改要求,在《歐姆定律》探究教學(xué)中進行了嘗試,現(xiàn)談?wù)勛约旱膶嵺`和體會。
一、在探究過程中,著重應(yīng)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(guān)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(guān)系。
歐姆定律揭示了電流、電壓、電阻三個物理量之間的關(guān)系,由于電流大小與電壓、電阻都有關(guān)系,因此探究步驟中的設(shè)計實驗應(yīng)盡量引導(dǎo)學(xué)生分為兩步設(shè)計。
1.保持電阻不變,研究電流跟電壓的關(guān)系。
要讓學(xué)生明確“研究電流跟電壓的關(guān)系時,應(yīng)保持電阻不變”,設(shè)計實驗電路時應(yīng)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(dǎo)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(shè)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(yīng)的電流值,
2.保持電壓不變,研究電流跟電阻的關(guān)系。
要讓學(xué)生明確“研究電流跟電阻的關(guān)系時,應(yīng)保持電壓不變”,實驗探究時應(yīng)考慮:①怎樣改變導(dǎo)體電阻R的大?。竣谠鯓颖3謱?dǎo)體兩端的電壓U不變呢?讓學(xué)生討論交流,使學(xué)生認識到:當(dāng)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(yīng)的電流值,在具體的探究教學(xué)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(fù)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(xué)生親身體驗,增強課堂教學(xué)效果
學(xué)生是教學(xué)活動的主體,教師對思維活動過程的展開,不能代替學(xué)生自己的思維活動。因此,在設(shè)計本節(jié)探究活動時筆者以學(xué)生為中心,進行分組實驗。激發(fā)學(xué)生的求知欲和參與意識,使不同層次學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)、個性品質(zhì)在參與中都得到發(fā)展。設(shè)計學(xué)生活動程序如下:
(1)提出問題:電流與電壓,電流與電阻的關(guān)系?
(2)作出假設(shè):①不成比例。②成正比。③成反比。
(3)設(shè)計并進行實驗:①設(shè)計電路圖。②設(shè)計步驟。③進行實驗。
(4)分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。
這樣做有以下好處:第一,可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性。對于初中學(xué)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(xué)生的操作中的錯誤,物理實驗中一些儀器的使用,要求學(xué)生掌握,培養(yǎng)學(xué)生正確而良好的操作技能。但是,在實踐過程中,筆者認為學(xué)生的練習(xí)機會實在太少,有些儀器的使用方法盡管學(xué)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(xué)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(xué)生對相應(yīng)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(dǎo)學(xué)生反思應(yīng)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(xué)生受到相互滲透、影響和轉(zhuǎn)化的觀點的教育。例如,啟發(fā)學(xué)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(xué)習(xí)中。這樣就使學(xué)生不僅提高了知識學(xué)習(xí)的效率,而且逐漸樹立普遍聯(lián)系、轉(zhuǎn)化的觀點。
例如:在總結(jié)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(dāng)受力面積一定時,壓強與壓力成正比;當(dāng)壓力一定時,壓強與受力面積成反比。而歐姆定律是:通過導(dǎo)體的電流,與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體的電阻成反比。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(xué)生來說,可以很容易地掌握知識,得出結(jié)論。
當(dāng)然在歐姆定律的探究教學(xué)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(guān)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(guān)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(xué)生進行德育教育
德育是五育之首,新課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注人的發(fā)展,把德育放在十分重要的地位。作為基礎(chǔ)學(xué)科的物理理所當(dāng)然承擔(dān)著重要的德育任務(wù)。
在《歐姆定律》探究教學(xué)中,筆者首先做了大量的準(zhǔn)備工作,這樣學(xué)生不僅學(xué)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(zé)任感,這對以后的學(xué)習(xí)工作都有巨大的幫助作用。其次,在教學(xué)過程中,利用分組實驗的合作性學(xué)習(xí)潛移默化地對學(xué)生進行德育教育,培養(yǎng)他們團結(jié)協(xié)作的精神。最后,利用歐姆的事跡和成果激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,樹立崇高理想,榜樣的力量是無窮的,它對學(xué)生具有強大的感染力和說服力。
教育部頒布的《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》首先提出科學(xué)探究,其次才是科學(xué)內(nèi)容,它把科學(xué)探究作為很重要很有價值的學(xué)習(xí)方法和教學(xué)方法提出來,說明越來越多的教育者注意到探究教學(xué)在教改中的重要地位?!稓W姆定律》一課的探究教學(xué)不僅要求教師有較高自身的修養(yǎng)素質(zhì),還要做好在探究教學(xué)中與學(xué)生一起雙向地、互動地建構(gòu)學(xué)科知識、促進能力發(fā)展。因此,在初中物理新課標(biāo)下如何更好地開展探究教學(xué),值得我們探討。
初中物理電學(xué)相關(guān)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(jié)合實際對相關(guān)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(xué)中電壓、電流、電阻三者之間的關(guān)系,是電學(xué)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(dǎo)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(xué)相關(guān)內(nèi)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(dǎo)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×?xí)r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(xué)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(xué)未知量并且題目中沒有涉及功率內(nèi)容的題目,結(jié)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(yīng)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(guān)S,當(dāng)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(guān)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(jié)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(nèi)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(guān)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(fù)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(dāng)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(shè)此時電流為I3,結(jié)合等量關(guān)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(zhì),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(fù)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(dāng)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(dāng)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(yīng)用基爾霍夫定律解決復(fù)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(chǔ)。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?;鶢柣舴螂娏鞫蓱?yīng)用于節(jié)點,基爾霍夫電壓定律應(yīng)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(guān)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(nèi)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(guān)系?!霸谌我换芈分校瑥娜魏我稽c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(nèi)容。為了應(yīng)用基爾霍夫電壓定律,必須選定回路的參考方向,當(dāng)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(yīng)用基爾霍夫定律或歐姆定律,首先都要在電路圖上標(biāo)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(yīng)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(xué)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(yīng)用基爾霍夫定律解決實際問題了。所以,靜電場內(nèi)容是是直流電內(nèi)容講解的前提和基礎(chǔ),兩章內(nèi)容密不可分。
參考文獻:
中圖分類號:G633.7 文獻標(biāo)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(fù)雜的思維形成過程,符合學(xué)生的身心特點和認識過程。因此,實驗既是學(xué)習(xí)物理的重要基礎(chǔ),又是物理教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段。利用實驗可以培養(yǎng)學(xué)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(xué)生的多種能力。
歐姆定律是初中物理電學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)探究電流與電壓的關(guān)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(biāo)有“10Ω,2A)字樣,開關(guān)1個,導(dǎo)線若干(如圖1所示);設(shè)計的電路如圖2所示,
(1)在這個實驗中,電壓表應(yīng)選用的量程為 ,電流表應(yīng)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(biāo)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(dǎo)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(jié)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(yīng)選量程為0~3V(或3V);當(dāng)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(yīng)選量程為0~0.6A(或0.6A)。
(2)由于電路中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體兩端的電壓有關(guān),也和這段導(dǎo)體的電阻有關(guān),所以要探究電流與電壓、電阻三者關(guān)系時應(yīng)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(guān)系,所以應(yīng)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(yīng)該為5Ω。
(4)根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系上將對應(yīng)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(dāng)電壓為0時,電流也為0,所以坐標(biāo)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(dǎo)體的一種屬性,它的大小由導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料和溫度決定,而與電流、電壓無關(guān),所以這條線不能以過坐標(biāo)原點,如果經(jīng)過坐標(biāo)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(jié)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(dāng)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(yīng)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(jié)論:在電阻一定時,導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)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(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體端的電壓成正比。
重點考點
歐姆定律是通過“探究導(dǎo)體的電流跟哪些因素有關(guān)”的實驗得出的實驗結(jié)論.應(yīng)注意以下考點:(1)公式()說明導(dǎo)體中的電流大小與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻兩個因素有關(guān),其中I、U、R必須對應(yīng)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(guān).因為電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),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(xué)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(yīng)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(yīng)用歐姆定律進行簡單的串并聯(lián)的相關(guān)計算.
例1 (2014.南京)如圖1所示,電源電壓恒定,R1=20Ω,閉合開關(guān)S,斷開開關(guān)S1,電流表示數(shù)是0.3 A;若再閉合開關(guān)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(jié):本題考查了并聯(lián)電路的特點和歐姆定律的靈活運用,關(guān)鍵是能判斷出閉合開關(guān)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(xué)們對基礎(chǔ)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(guān)S,調(diào)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(cè))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(yīng)的圖象應(yīng)是α,那么圖象b應(yīng)是電壓表V2的變化圖象,觀察圖象可知:當(dāng)電流都是0.3 A(找出任一個電流相等的點,兩圖線對應(yīng)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(guān)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(jié):歐姆定律提示了電流、電壓、電阻三者之間的數(shù)量關(guān)系和比例關(guān)系,三個比例關(guān)系分別為:(1)電阻一定時,導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,即()(2)電流一定時,導(dǎo)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(dǎo)體中的電流和導(dǎo)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(guān)系,學(xué)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(guān)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(xué)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(fēng)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(shè)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?qū)崿F(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(dāng)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(jié):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(guān)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(guān)S處于閉合狀態(tài).當(dāng)開關(guān)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(dāng)開關(guān)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(dāng)開關(guān)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(jié):本題引起電表示數(shù)變化的原因是開關(guān)處于不同狀態(tài),解決本題的突破口是弄清楚當(dāng)開關(guān)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(xué)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(guān)應(yīng)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(jié)論.怎樣分析數(shù)據(jù)才能得出結(jié)論是近年來考試的側(cè)重點,要注意結(jié)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(shè)計.
中考常見題型 中考常以“探究電流與電壓或電阻的關(guān)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(xué)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(chǔ)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(jié)論等探究內(nèi)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(guān)前滑片P應(yīng)置于滑動變阻器的________(填“左”或“右”)端.
(2)測量時,當(dāng)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(guān)、導(dǎo)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(shè)計出測量Rx阻值的其他方法.