時間:2023-08-11 09:14:46
序論:速發表網結合其深厚的文秘經驗,特別為您篩選了11篇歐姆定律比例問題范文。如果您需要更多原創資料,歡迎隨時與我們的客服老師聯系,希望您能從中汲取靈感和知識!
關鍵詞:是對物理規律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意:首先要明確、掌握有關物理概念,再通過實驗歸納出結論,或在實驗的基礎上進行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關的物理定律之間的關系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
關鍵詞:是對物理規律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意:首先要明確、掌握有關物理概念,再通過實驗歸納出結論,或在實驗的基礎上進行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關的物理定律之間的關系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常??梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈敽玫膽T性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
歐姆定律是實驗定律.要正確理解歐姆定律,應了解如何通過試驗來揭示電流、電壓、電阻三個物理量之間的關系.因為是三個物理量,所以我們在研究實驗時要采用控制變量法,探究過程中分兩步.
1.保持電阻不變,研究電流跟電壓的關系
研究電流跟電壓的關系時,應保持電阻不變,那么,設計實驗電路時就要考慮以下幾個方面: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?②怎樣保持導體的電阻R不變?③通過什么方法改變定值電阻兩端的電壓U?設計實驗電路圖(如圖1):
按電路圖連接實物電路,利用滑動變阻器改變定值電阻兩端的電壓,使它成整數倍的增加,并記錄所對應的電流值,填入表一中.
表一:R=10Ω
通過上表可得:電阻一定時,電流與電壓成正比.
2.保持電壓不變,研究電流跟電阻的關系
同學們一定要明確“研究電流跟電阻的關系時,應保持電壓不變”的思想.實驗探究時應考慮:①怎樣改變導體電阻R的大小?②怎樣保持導體兩端的電壓U不變?這是這個探究實驗的難點,當電阻的大小發生變化時,可通過滑動變阻器來控制其兩端的電壓U保持不變.
不斷更換定值電阻,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,填入表二中.
表二:U=3V
通過上表可得:電壓一定時,電流與電阻成反比.
綜上所述:導體中的電流與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比.
同學們在具體的探究活動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.
例1小剛同學用如圖2電路探究歐姆定律的“一段電路中電流跟電阻的關系”.在此實驗過程中,當A、B兩點間的電阻由5Ω更換為10Ω后,為了探究上述問題,他應該采取的惟一操作是().
A.保持變阻器滑片不動
B.將變阻器滑片適當向左移動
C.將變阻器滑片適當向右移動
D.將電池個數增加
解析當A、B兩點間的電阻由5Ω更換為10Ω后,電路中的電流減小,滑動變阻器兩端的電壓減小,而A、B兩點間的電壓增大,所以滑動變阻器的電阻應當增大才能使A、B兩點間的電壓保持不變.這道題讓大家真正了解到應如何靈活應用控制變量法.
二、正確理解歐姆定律
在歐姆定律中,三個物理量是指同一導體或同一段電路在同一時刻的I、U、R,同時三個物理量的單位必須要用國際單位制.
對于歐姆定律I=U/R和歐姆定律的變形式R=U/I,這兩個公式是大家最容易混淆的.
特別是R=U/I只是用來計算導體電阻的,決不能認為R與U成正比,R與I成反比;對同一導體而言,即使導體上不加電壓,導體電阻仍然存在.切記導體電阻與電壓電流無關,它是導體本身的一種性質.
為了更形象深刻地理解歐姆定律,我們可以借助圖像來描述.
根據I=U/R,當R一定時,I與U成正比,相當于數學中的正比例函數的圖像.如圖3甲所示.而在U一定時,I與R成反比,相當于數學中的反比例函數的圖像.如圖3乙所示.
應用這種圖像可以來比較電阻的大小.
例如圖4所示為接入閉合電路中阻值不同的兩個電阻的電流隨電壓變化的I-U圖像,從圖中可知().
A.R1R2
B.R1R2串聯后,總電阻I-U圖線在區域Ⅱ內
C.R1R2并聯后,總電阻I-U圖線在區域Ⅲ內
D.R1R2并聯后,總電阻I-U圖線在區域Ⅰ內
解析 首先大家要對串并聯電路的總電阻非常清楚,串聯的總電阻大于任何一個分電阻,并聯的總電阻小于任何一個分電阻.從圖上可以選擇電壓一定時,比較電流的大小關系,I1I2,所以R1R2,可推出RⅠRⅡRⅢ,所以正確答案為D.
三、歐姆定律的應用
根據歐姆定律:①知道導體兩端的電壓和導體的電阻就可以求出導體中的電流;②知道通過導體的電流和導體的電阻就可以求出導體兩端的電壓;③知道通過導體的電流和導體兩端的電壓就可以求出導體的電阻值,即I=U/R,U=IR,R=U/I.
例2一個定值電阻兩端加上6V電壓時,通過它的電流是0.4A.如果給它加上3V的電壓時,則流過它的電流是多少?為什么?
解析一
要求當電壓是3V時,電流是多少,還需知道電阻,根據前面的兩個條件可以求出電阻是15Ω,因為電阻是不變的,所以I=U/R=3V/15Ω
=0.2A.
解析二
根據歐姆定律,R一定時,I與U成正比,即得I=0.2A.
例3如圖5所示,開關閉合后,當滑動變阻器滑片P向右滑動過程中().
A.電流表示數變小,電壓表示數變大
B.電流表示數變小,電壓表示數變小
C.電流表示數變大,電壓表示數變大
D.電流表示數變大,電壓表示數變小
解析當滑動變阻器滑片P向右滑動時,電路的總電阻變大.電壓一定時,電阻變大,電流變小,所以電流表示數變??;通過定值電阻的電流減小,所以定值電阻分擔的電壓減小,電壓表的示數變大.故選A.
例4如圖6所示是“伏安法測電阻”的實驗電路圖.
(1)在圖6中的圓圈內填入電流表、電壓表的符號;
(2)某同學規范操作,正確測量,測得3組實驗數據分別是:U1=2.4V,I1=0.20A;U2=4.5V,I2=0.38A;U3=6.0V,I3=0.50A.請你在虛線框內為他設計一個表格,并把這些數據正確填寫在你設計的表格內.
(3)根據表格中數據,請你算出待測電阻Rx≈_______Ω.
(4)分析表格中的數據,你能得出的一個結論是:_______________________________.
解析(1)填入電流表和電壓表,如圖7所示.
(2)實驗數據表格設計如下表:
一、人人“三會” 電路-------會連接、會畫、會分析
《課程標準》指出:“實驗是物理課程改革的重要環節”要求學生能動腦動手地“學”科學,改變過去以書本為主、實驗為輔的教與學的方式,把實驗地位空前提升。要解決學好抽象的電學這個問題,以實驗課堂為主陣地,通過用電器工作過程中的具體情境學習抽象的電學。
利用課外活動時間讓學生走進實驗室操作,并且利用多媒體、實物講解操作過程:什么是串聯?什么是并聯?什么是首尾相連?什么是兩端分別連在一起?還有如何判斷電路是串聯還是并聯?講解連接電路時要注意的事項。對于特別害羞的女同學,她們不敢動手,要善于開導,訓練她們的膽量,提高她們的動手實踐能力,讓她們通過實驗體會接線柱接反了的現象,比你講解多次效果明顯。這樣,人人會連接、分析電路,就能做好電路圖和實物圖之間的互相轉化。
二、培養探究意識,做好探究性教學實驗
在實施素質教育的過程中,物理教學主要是以探究性學習為主,注意對整個物理概念和結論的過程的探究,通過提出疑問、設計方案、動手操作、思考解決、得出結論等具體步驟,讓學生自主地參與教學的整個過程。電學學習更是如此。
為此,要精心設計實驗,激發學生探究的主體性,做好探究性實驗,充分發揮探究式邊學邊實驗的教育功能,實現教與學的雙贏。而不是簡單的把書中的演示實驗做一遍,然后直接把結論告訴學生。
如“探究電阻上電流跟兩端電壓關系”時,可以創設這樣的情境:先把一個2.5V的小燈泡接在一節干電池上,看看小燈泡的發光情況,再把電源換成兩節干電池上,看看此時小燈泡的發光情況。
三、理解歐姆定律并突破定律
歐姆定律一章,是在學習了電流、電壓、電阻三個重要物理量的基礎上來學習這三個物理量之間的關系。它是貫穿整個電學的重要規律,奠定了整個電學的基礎,是學習下一章電功率的前提,因此,本章內容處于重要地位,起著承上啟下的作用。因此,歐姆定律是學好電學的關鍵。
歐姆定律最難理解的知識點是:
當導體兩端電壓一定時,導體的電流與導體中的電流成反比?
當導體電阻一定時,導體兩端電壓與導體中的電流成正比?
學生初學歐姆定律時最難理解知識點,所以在實驗時應注意探究的方法、結合圖像得出電流與電壓、電阻的關系。首先鞏固練習電路分析,然后理解串并聯電路的特點,利用變化的量表示不變量或抓住其中相等的量列出關系式(電源電壓一般不變、串聯電流相等、并聯電壓相等……),若能熟能生巧,在做計算題時,這些隱含的條件便會在學生看到題的同時馬上就跳出來,再結合歐姆定律,你就能輕易地解出此題。
定律中的電流、電壓和電阻都必須是同一個導體或同一段電路上對應的物理量。不同的導體之間的電流、電壓和電阻間不存在U=IR關系。因此在運用歐姆定律公式時,必須將同一個導體或同一段電路的電流、電壓和電阻三者一一對應,再帶入計算。對于歐姆定律及導出公式,前者既有物理意義又有數學意義,后面兩個只有數學意義,所以就不成比例關系變形公式并非歐姆定律的內容,切勿混淆。把上述問題弄明白了,電學難題就迎刃而解了。
四、加強學生說題訓練,升華學生思維
新課程倡導自主、合作、探究的學習方式,讓課堂激揚,充滿生命活力,讓學生成為學習的主人。但相當多學生來自農村,許多學生生性膽怯,不善言談,我們要用激勵方式,讓他們敢于開口,表達自己的想法。因此我以"說題"(把題目的已知條件和所求的內容用自己組織的物理語言敘述出來,)為突破口,消除知識點在審題過程中的錯誤,是做題更高一層的升華,以此來提高學生學習物理的能力。
利用“說題”來強化所學知識內容,通過“說題”為學生學習而設計活動,為學生發展而開展活動,提高課堂效率,就能使我們的課堂變得生機勃勃、充滿智慧的歡樂與發展創造的快意。
五、加強變式訓練,總結中考重要考點
對于初中物理知識中最大的一塊知識“電學”, 題型雜亂,變幻莫測,學生如果抓不住解題規律,就題做題,進步不會很大。為了讓學生更好的解決這部分的問題,深入理解基本內容,培養分析問題和解決問題的能力,針對電學的一些考點,我進行了以下幾種變式處理練習,簡化學習難度:
(一)經典中考試題,變換已知量的數據進行未知量的求解;把已知量和未知量求解交換進行的;達到舉一反三的目的,觸類旁通。
(二)同類的題型歸類,找出題目中存在的異同
滑動變阻器在電學實驗中的作用:
相同點:保護電路;
不同點:探究電流與電阻:保持電阻兩端電壓不變:
探究電流與電壓關系實驗中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過的電流,多次測量,從而找出規律。
伏安法測電阻中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過的電流,實現多次測量,從而減小實驗誤差。
伏安法測小燈泡電功率中的作用:改變小燈泡兩端電壓,使之分別小于、等于、大于燈泡的額定電壓,以便測出不同電壓時的實際功率。
滑動變阻器在測電阻實驗中還可做定值電阻用
(三)固定的套路,變換求解
電學綜合題有何規律可循呢?分析歷屆中考物理的電學計算題,我們也稱之為電學綜合題,此題看似簡單,其實暗藏玄機?細分析做此題也有固定的套路:
1.由實物圖轉化為電路圖,建立物理模型
2.做出每種情況的等效電路,注意同一性、同時性
3.抓住物理量那些變化,那些未變,用變化量表示不變量;利用電路特點,根據各狀態之間的聯系建立等式關系
4.解未知量
在進行變式練習時,認真鉆研教材,精選例題;精講例題,以點代面,突出重點;一題多變,等幾個方面進行。應注意練習的層次,層層推進,使學生在解題時達到異中求同、同中存異、多題同解,溝通相關知識的聯系,培養其聯想思維、縱向思維能力化題型,通過解題的比較,體會解題思想,善于用概念、規律去揭示問題的本質特征,培養知識遷移運用的能力。
實踐證明,通過師生共同努力,在教學過程中吸引學生主動參與學習,注重以上“策略”,初中生完全可以學好物理電學。
參考文獻:
分析電路在兩種狀態下,電流表、電壓表示數的對應關系不能搞錯。當電流小時,R1兩端電壓小,R2兩端電壓大,此時R2阻值也大。因此,當電壓表示數是10V時,電流表示數是0.2A。
一、解題方法比較
大多數同學習慣從整體上用歐姆定律公式解題,即將三個基本量合用于一個式子。
(一)列方程組法
在此題目中,無法找到“同一狀態”下,與所求量U或R1在同一段電路中對應的另兩個量的具本數值,由此想到用列方程組的方法解之。
建立方程組就是利用一定的關系,在不同狀態下將所求量與對應的已知量組織在一起。下面是幾種列方程組的方法。
1.表示電路中不變的量。
不管滑片如何滑動,引起怎樣的變化,在電路中總存在著不變的量(往往就是所求的量),可用變化的量表示這些不變的量。
(1)電阻器R1的阻值不變
(2)電源電壓U不變
②U=0.2R1+10U=0.48R1+7.2
2.利用電路中不變的關系。
不變的關系就是電路三個基本物理量間的關系,根據電路的特點和方程中應包括所求量的要求,建立方程組有以下三種方法。
(1)電阻關系。
在串聯電路中電阻的關系是:R=R1+R2,為了簡化方程組,可先計算出變阻器在兩種狀態下的阻值(用電壓表和電流表對應的示數計算,分別是50Ω和15Ω)。
(2)電流關系。
在串聯電路中電流處相等,即I=I1=I2。但在本題中只需用與所求量有關的部分,即I=I1。R2的阻值可先求出。
(3)電壓關系。
在串聯電路中電壓的關系是:U=U1+U2,建立的方程組與方程組②相同。
3.表示已知量。
用所求量表示已知量的數值,可將它們組織在一起,從而建立方程組。
(1)表示電流
(2)表示電壓
⑥7.2=U-0.48R110=U-0.2R1
由上可知,列方程組的方法很多,列出的方程組形式各異,但每個方程組都可通過數學變形而相通。但解方程組②和⑥要簡單一些,因其與另外幾個方程組相比,可省去去分母的麻煩。
(二)比例法。
克服思維定勢的影響,若將歐姆定律分而用之,即分別利用其中的兩個比例關系,反而能更好地體現定律的實質,使解題過程更簡潔。
1.電壓相同時,電流與電阻成反比。
利用這一反比例關系,一定要注意其前提條件是“電壓相同”。分析題意知,電路中只有電源電壓(即總電壓)不變,因而電流應與總電阻成反比??上扔脤妷?、電流值求出R2的阻值。
2.電阻相同時,電流與電壓成正比。
同樣,利用這一正比例關系,也要注意其前提條件:電阻相同。由題意知,電路中只有定值電阻R1的阻值不變,因而可用“R1中電流與R1兩端電壓成正比”例方程。
(三)比差法。
在比例法的基礎上,能不能再次“由分到合”是很多同學思考的問題。能否由歐姆定律整體使用而求解呢?
仔細推敲歐姆定律內容:當電阻不變時,電流與電壓成正比。當電壓發生變化時,電流發生相同比例的變化。即電壓的差值與電流差值的比值(導體的電阻)是不變的,以下面推導佐證之。
因此,可以用比差法――電壓差值和電流差值的比,求出定值電阻,繼而求出其他相關量。實際的電路問題,基本上是通過改變開關的狀態,或滑動變阻器滑片的位置來改變電阻,從而改變某部分電路的電壓和電流,故此方法適用性較強。
本題中電路僅分成兩部分,一部分電壓增大值就是另一部分電壓的減少值,即ΔU1=ΔU2。
縱觀三類方法的解題過程,一般來說,比差法較為簡潔,為首選方法,其次是比例法,再次是列方程組法。
但它們的理解難度則依次降低,運用比差法則還需經過簡單的推導。但我們應不惜“多費一些功夫”,努力理解和使用簡單方法,因為我們都懂得“磨刀不誤砍柴功”的道理。
二、巧用條件,善用“比”的形式解題
運用“比”的方法解題,可省去很多解方程組的繁瑣步驟,提高解題速度。只要巧妙利用問題中的條件,大多數這類問題中構造“比”式是比較容易的。
例2如圖2所示,電源電壓保持不變,當滑動變阻器的滑片P滑至a端時,電流表的示數是0.6A,當滑片P滑至b端時,電壓表的示數是6V,R2的最大阻值是30Ω,求電源電壓U和定值電阻R1的值。
分析只要著意從“比”式入手,便可知曉題中條件的應用方法。
1.比例法。
需先計算出滑片P滑至b端時的電流值:
以下可用兩種比例關系解題:
2.比差法。
需計算出通過定值電阻R1的電流變化值及兩端電壓變化值。
ΔI=I-I′=0.6A-0.2A=0.4A。
ΔU=U-(U-U2)=U2=6V。
2.教學目標
2.1知識目標
(1)通過探究“導體電阻與其影響因素的定量關系”這個實驗,探究導體電阻與長度、橫截面積、材料的關系,體會控制變量法在科學研究中的重要作用。
(2)通過邏輯推理,探究導體電阻與長度、橫截面積的定量關系。
(3)通過運算,知道電阻率的的物理意義及電阻定律的內容和表達式。
(4)通過“加熱日光燈絲,觀察歐姆表示數變化”這個實驗,了解電阻率與溫度的關系。
2.2能力目標
(1)經歷實驗探究或邏輯推理探究導體電阻與其影響因素的定量關系的過程,使學生進一步掌握控制變量的科學方法。
(2)通過探究活動,培養學生科學思維的能力和合作交流的能力。
2.3情感目標
(1)通過對各種材料電阻率的介紹,加強學生安全用電的意識。
(2)培養實事求是、嚴謹認真的科學態度。
(3)讓學生在自主學習中體會成功的喜悅,激發求知欲望,增強學習興趣.
3.教學重難點
重點:電阻定律;
難點:電阻率。
4.器材準備
電壓表,電流表,直流電源,滑動變阻器,電阻絲示教板,酒精燈,電阻絲(一根),多用電表。
5.教學流程
環節一 舊知鏈接,多媒體展示問題。
(1)電阻的定義式:,電阻是反映的物理量。
(2)n個阻值同為R的電阻串聯,電路的總電阻為,n個阻值同為R的電阻并聯,總電阻為。
設計意圖:復習舊知,為學習新知識熱身。
環節二提出問題,引入新課。
(師)問題1、為了改變電路中的電流,應該如何操作?
根據歐姆定律可知,只要增加導體兩端的電壓或降低倒導體的電阻即可。
(師)問題2、給定一個導體,如何測量它的電阻?(學生自己設計電路)
從上述問題可以看出,導體的電阻與兩端的電壓以及通過導體的電流無關,那么導體的電阻與導體的哪些因素有關呢?
設計意圖:通過問題引導學生思考導體的電阻究竟跟什么因素有關,激發學生學習興趣
環節三 新課教學,分組實驗、探索定律。
(1)影響電阻的因素可能有哪些呢:(材料、長度、橫截面積、溫度……)
(2)解決辦法——控制變量法 引導學生設計表格。
(3)實驗探究:
A、引導學生設計實驗電路圖(教師投影打出)。
B、出示電阻定律示教板、說明板上的幾種金屬材料。
C、引導學生連接電路,并說明注意事項。
D、依次對四種金屬材料的電阻進行測量。
E、對數據進行分析:
定性觀察——R與長度、橫接面積有關。
設計意圖:通過自己設計實驗,小組合作動手做實驗,測量數據,通過比較電阻與長度、橫截面積的關系,初步得出電阻與長度、橫截面積的關系,培養學生動手實驗能力和數據分析能力。
(4)邏輯推理探究:
分組活動:A、理論探討電阻R與長度L的關系 n個電阻串聯。
B、理論探討電阻與橫截面積的關系n個電阻并聯。
投影展示電路圖
設計意圖:通過理論探討得出分析導體的電阻與和它的長度的關系、與它的橫截面積的關系
(5)實驗:探究導體電阻與材料的關系(投影展示):
A、根據以上分析,我們可以等式的形式寫出用導體長度l、導體橫截面積S表示電阻R的關系式,比例系數用一常量表示,此等式為_____________。
B、已知上述試驗中,導體長度l=50cm,直徑d=0.50mm,橫截面積S=1/4πd2=1.96×10-7m2,根據上述實驗數據,分別計算上面四個導體的比例系數,并填入填入表格。
C、分析上述比例系數的物理意義:
設計意圖:通過對實驗數據的分析,得出比例系數即是電阻率,并使學生清楚的知道不同物體的電阻率不同,從而得出電阻定律的表達式。
環節四 總結規律,深化理解。
由學生總結電阻定律:
(1)內容:同種材料的導體的電阻R跟它的長度L成正比,跟它的橫截面積S成反比;導體電組與構成它的材料有關。這就是電阻定律。
(2)公式:R=ρ
教師指出:式中ρ是比例常數,它與導體的材料有關,是一個反映材料導電性能的物理量,稱為材料的電阻率。
電阻率ρ:
(1)電阻率是反映材料導電性能的物理量。
(2)單位:歐·米(Ω·m)
[投影]幾種導體材料在20℃時的電阻率
學生思考:
(1)金屬與合金哪種材料的電阻率大?
(2)制造輸電電纜和線繞電阻時,怎樣選擇材料的電阻率?
設計意圖:通過對電阻率的學習,讓學生認識到電阻率在實際生活中的應用。
環節五、電阻率與溫度的關系。
演示實驗:將日光燈燈絲(額定功率為8W)與演示用歐姆表調零后連接成下圖電路,觀察用酒精燈加熱燈絲前后,歐姆表示數的變化情況。
學生總結:當溫度升高時,歐姆表的示數變大,表明金屬燈絲的電阻增大,從而可以得出:金屬的電阻率隨著溫度的升高而增大。
教師:介紹電阻溫度計的主要構造、工作原理。如圖2.6-5所示。
圖2.6-5 金屬電阻溫度計
學生思考:錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化極小,怎樣利用它們的這種性質?
設計意圖:鞏固知識,強化訓練。
環節六:自主完善,意義構建。
物理圖象具有簡潔、生動、形象和直觀等特點,它在物理教學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于圖象的問題在其中,它從不同層面考查了學生利用圖象處理數據和解決物理問題的能力。初中物理圖象類型雖不復雜,但學生對圖象的認識是分散的、不完整的,需要教師在教學過程中不斷地滲透,引導學生養成用圖象法分析問題的習慣,教會學生用圖象法解決問題。對此,我與同行們交流一下圖象法在物理教學中的心得,請大家提出寶貴意見。
一、圖象使自變量與因變量的關系清晰化
部分教師在實際教學中一般比較重視口頭的或文字敘述、分析及代數的演算,對物理圖象能夠幫助學生分析和理解物理問題的作用重視不夠。如能根據實驗數據正確地作出其關系圖象,再由圖象分析、解決物理問題,就可能突破問題的難點,簡化語言的表達過程,提高課堂效率。
如,在“歐姆定律及其應用”這節課的教學中,要求學生通過實驗自主探究電流和電壓、電阻的關系。實驗探究分兩步展開:
探究一:保持電阻不變,探究電流和電壓的關系時得到表一數據:
探究二:保持電壓不變,探究電流和電阻的關系時得到表二數據:
師:請同學們根據實驗數據進行分析歸納出電流與電壓和電阻的關系。
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:當電阻不變時,電壓增大,電流也增大。
表二:當電壓不變時,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:剛才三位同學的結論你們更贊成哪一種?為什么?
生4:第2種,因為學生1和3沒有控制變量。
師:大家都認為學生2的結論正確。學生2雖然表述完整,但只定性表達出電流和電壓、電阻的關系。你還有其他處理實驗數據的方法,定量地表達它們之間的關系嗎?
點評:根據實驗數據信息的分析,學生只能定性分析,不會定量分析,此時需要教師的引導,既然有數據,你能否根據實驗數據尋找更精確的關系。
生5:可以畫圖處理。
師:現在請同學畫出I-U圖象和I-R。
師:展示學生圖象并請學生回答,利用你們已有的數學知識如何理解該圖象?
生6:當電阻不變時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比
在電壓一定時,導體中的電流跟導體的電阻成反比
師:為什么會得出這個結論?
生7:這個圖象和我們數學中正比例函數和反比例函數圖形一致。
師:利用圖象法我們很直觀地定性分析出:導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比,這就是著名的歐姆定律。
點評:學生利用實驗數據作出圖象很直觀地找到它們的定性關系,且回答得非常規范,雖然畫圖花費時間多,但通過圖象知道了自、因變量的正比關系,這個時間花得值。
二、在圖象的變化規律中尋找個別差異
曾對所教班學生進行過調查,經過調查發現,很多學生盡管在讀審完物理問題時能夠初步建構物理圖景,但苦于缺乏作圖分析能力,無法將問題進行深入,最終以放棄告終;有些學生沒有養成良好的作圖習慣,往往懶得作圖,或馬馬虎虎作個圖也不規范,或圖不達意,對分析物理問題沒有起應有的作用,以至物理問題得不到解決,更別提培養能力了。本人認為雖然作圖在物理課本中沒有獨立的章節,但它無論在解決物理問題上,還是在培養學生創新思維能力上都起著不可忽視的作用。如,在《歐姆定律的應用》中要求學生用“伏安法”測量定值電阻的阻值和小燈泡的電阻值,學生根據實驗數據分別計算出定值電阻阻值和小燈泡的阻值,發現定值電阻阻值幾乎不變,燈絲電阻是變化的。為了幫助學生理解,我要求學生繪制了“定值電阻”和“小燈泡”的U-I圖象。從圖象發現它們的圖形完全不同,于是我將該節內容和前面的歐姆定律和導體電阻的影響因素相聯系,學生很快知道了電阻不同的原因。原來燈絲在發光時將光能轉化為內能,使得燈絲溫度升高,燈絲電阻發生了變化,而定值電阻測量三次的目的是為了減少誤差。
點評:本題考查了電壓表和電流表的讀數,歐姆定律的應用,如何減小誤差,滑動變阻器的使用,圖象問題,涉及的知識很多,綜合性很強,增大了解題的難度。通過圖象電流跟電壓的關系,來確定電阻是否變化,通過電阻是否變化判斷定值電阻和燈泡電阻不同的原因,讓學生對所學的內容產生正遷移。
總之,物理圖象教學更有利于學生尋找物理量之間的相互關系,直觀地描述物理過程,形象地表達物理規律。利用圖象既可突破教學的難點,提高教學效率,也能幫助學生理解物理概念和規律。
參考文獻:
[1]吳效鋒.新課程怎樣教Ⅱ.遼寧大學出版社,2005.
[2]孫立仁.教學設計:實踐基礎教育課程改革的理論與方法.電子工業出版社,2004.
[3]董洪亮.教學組織策略與技術.教學科學出版社,2004.
一、物理教學策略設計案例
我們來分析針對《歐姆定律》一節課分別用歸納教學策略和探究教學策略設計的兩則案例:
【案例1】 運用歸納教學策略設計的教案
1.導入:講述歐姆為探索真理,十年嘔心瀝血,堅持不懈地研究,最終得出歐姆定律的感人經歷,激勵學生的學習欲望。
2.演示實驗
步驟1:研究導體中的電流與導體兩端電壓的關系,記錄有關數據。
步聚2:研究導體中的電流與導體電阻的關系,記錄有關數據。
以上步驟由教師與學生共同活動完成。
3.對實驗結果進行歸納推理:當導體的電阻不變時,增大導體兩端的電壓,電壓越高,通過導體的電流越大,電壓增大幾倍,電流強度就隨之增大幾倍;當加在導體兩端的電壓不變時,隨著電阻的增大,流過電阻的電流強度就減小,電阻增大到原來的幾倍,電流強度就減小為原來的幾分之一。通過以上推理得出:導體的電阻一定時,導體中的電流與導體兩端的電壓成正比例關系;電壓一定時,導體中的電流與導體的電阻成反比例關系。
4.驗證推理:設計兩組實驗數據表,每一組中留有適量的空白,請學生根據推理的結果在空白處填上適當的數據,教師通過演示實驗同學生一道驗證所得結論的正確性。
5.歸納得出結論:導體中的電流強度與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比,這個結論叫做歐姆定律。
【案例2】 運用探究策略設計的教案
1.提出問題:教師指出,我們曾通過實驗發現,燈泡兩端的電壓越高,燈就越亮,流過燈的電流就越大。電流與電壓、電阻之間究竟有什么關系呢?
2.形成假設:學生通過討論認為有可能電流與電壓成正比,與電阻成反比(學生通過學過的有關電壓與電阻的知識能夠比較順利的提出假設)
3.制訂方案:固定電阻、改變電壓、研究電流與導體兩端電壓的關系,換用不同的電阻,保持電壓不變,重復上述步驟,研究電流與電阻的關系,教師與學生共同研討,確定最佳方案。
4.實施方案:學生分組進行實驗,并將實驗結果填入自己設計的表格中。
5.分析與論證:分析實驗結果,驗證與假設是否相符,得出結論。
6.評價:檢驗實驗過程的操作是否規范,實驗結果是否可靠。
7.交流:各小組形成實驗報告,交流實驗結果,形成最終結論(有關作業與反饋,保持與遷移等環節在兩案例中略)。
二、物理教學策略設計案例分析
在《電工基礎》教學中滲透“習題意識”,是指根據教學大綱的要求,按知識的系統性、規律性,有目的、有意識地結合教材內容,適當編制習題讓學生去解答,克服做題的盲目性、隨意性,使教學趨向量化和定向化。同時,在《電工基礎》教學中滲透“習題意識”,也能有效增強學生的主動性,激發學生學習興趣。
筆者多年來一直擔任計算機對口單招班《電工基礎》課程教學和高三復習教學任務,在教學過程中經過總結和提煉,認為在《電工基礎》課程中滲透“習題意識”應切實從下列三個方面去做。
一、講清基本概念和基本定律的同時,注意滲透“習題意識”
對于基本概念,一般都應使學生理解它的含義,了解概念之間的區別和聯系。如在講授“電壓和電位”的概念時,教師要引導學生理解兩者之間的關系,理解電壓的“絕對性”,即電路中兩點之間的電壓與所選擇的參考點無關;理解電位的“相對性”,即電路中某點的電位取決于所選擇的參考點,參考點改變,該點的電位也隨之改變。在講清這些概念的同時,教師應及時設計一些習題讓學生思考,以加深對知識的理解。例如,討論某電路中A、B兩點之間的電壓(分別選擇A點和B點作為參考點),驗證A、B兩點之間電壓的“絕對性”;討論該電路中A、B兩點的電位(分別選擇A點和B點作為參考點),驗證A、B兩點電位的“相對性”。
對于基本定律,在講解時教師應注意通過實例、實驗和分析推理過程引出,應使學生掌握基本定律的表達式(包括文字表達和數字表達式)和適用范圍。如在講授“部分電路歐姆定律”時,筆者要求學生理解該定律的文字表達:“通過電阻的電流與加在它兩端的電壓成正比”;掌握該定律的數學表達式I=U/R。在理解和運用該定律時學生要注意以下幾點:①R、U、I必須屬于同一段電路;②不可把三個量間的因果關系與數量上的聯系混為一談:從電流形成條件的角度來分析,導體兩端存在的電壓是因,而導體中形成電流是果。歐姆定律揭示了由導體兩端電壓決定導體中電流的規律性。U、I之間的這種聯系是因果關系。在運用歐姆定律來解決具體問題時,已知三個量中的任意兩個量,即可求出第三個量。這僅僅是利用了三個量之間數量上的聯系。③運用歐姆定律計算電阻時,即R=U/I。這僅僅意味著利用加在電阻兩端的電壓和流過電阻的電流來量度電阻的大小,而絕不意味著電阻是由電壓和電流的大小決定。無論加在電阻R兩端的電壓取何值,電壓U和相應的電流I的比值總是不變的。這時,教師可以通過設計一些判斷題和選擇題,通過習題來鞏固該定律,辨析相關的表述。
因此,教師在傳授電工基礎知識時,要探索處理問題的方法,理清研究的思路,注意培養學生的分析能力、推理能力和想象能力。在這一環節中,教師應按知識重點、學生的知識水平及知識的“轉化”規律,編選一些有利于鞏固知識、掌握知識的基本練習題。這些習題,盡可能包括計算題、問答題(所學知識定向說明和解釋電現象的題目)、選擇題(目的性較強的題目)、證明題、思考討論題和引申題等。
二、選好習題,上好習題課,通過例題滲透“習題意識”
題目的選擇直接影響習題課的質量。教師必須精心選題,習題的選編要有利于學生加深對概念和知識的理解,以及對解題方法的掌握,通過例題的講解和作業題的練習,達到明確概念、掌握方法、啟迪思維、培養能力的目的。因此,在選擇電工基礎習題時,教師要注意目的性、典型性、延伸性、針對性和綜合性。習題教學是將知識轉化成能力的過程,在習題教學中教師應盡可能采用“多變、多析、多問、多解”的導向法。“多變”就是對一道題改變敘述方式、增減或隱蔽條件,增設“干擾量”或“比較量”,進行縱變、橫變、縱橫變,讓學生在分析、比較和判斷中拓寬思路。“多析”,就是讓學生對一道題從不同角度入手進行分析,培養學生的邏輯思維能力?!岸鄦枴?就是對一道題從不同角度提問,使原題“開花”形成程序題,這樣做既可以拓寬思路,又可以使學生把知識學活?!岸嘟狻?就是對同一題從不同角度啟發、誘導,讓學生用多種方法去解答。這樣做不但可以發展學生思維,而且可以讓學生溝通新舊知識的聯系??梢?在習題教學中通過“四多”導向有助于激發學生求知欲望,發展學生的創造性思維。同時,教師應通過講例題滲透“習題意識”,讓學生注重習題的變通性,強化對問題的多維思考,以便充分發揮例題的示范、開發、導向等功能。
三、搞好復習,以“考”代“練”,強化“習題意識”
復習是電工基礎教學中不可缺少的環節,復習的本身就滲透著提高。復習的重點應放在系統地掌握教材內容的內在聯系上,掌握分析問題的方法和解決問題的方法上。教師努力從如下三方面去做,才能實現復習所要達到的目標。
1.在概念和規律的復習中,教師要向學生介紹知識結構,注重挖掘知識的內在聯系,搞清知識的來龍去脈,務必使學生把所學知識系統化、條理化、立體化。
2.教師應結合各知識點編選習題,對典型題深入剖解,解題強調“四多”,即“多變、多析、多問、多解”,使學生通過解典型題,達到觸類旁通的學習效果。
3.教師要搞好訓練,精選題目,以“考”代“練”,單元過關?!熬殹笔顷P鍵,“考”是手段。為此,教師要注重理解能力的考查,進行鑒定性測試、形式性測試和總結性測試,在形成性測試后,及時進行反饋、矯正、補缺、提高。同時,教師要瞄準對口高考試題的題型和考查方向,強化規定時間內的仿真適應性做題訓練,從而提高學生做題效率,強化“習題意識”。
從上述幾個方面可見,在電工基礎教學中巧妙滲透“習題意識”是符合教學規律的,它與搞“題海戰術”截然不同。滲透“習題意識”跟傳授知識和培養能力是有機的結合,它貫穿在教學的全過程中。這個過程是一個以“用”促“學”,學用結合的過程。在教學過程中巧妙設計習題(或題組),能給學生提供一個運用所學知識解決實際問題的“實習”場所,有效地調動和發揮學生的主觀能動性,提高“轉化”效率。值得注意的是不能以習題代課本,因為習題在很大程度上只能體現知識的點,體現不了知識的面,但習題有導向作用,所以教師對習題的選編要緊緊圍繞掌握知識、發展智能這兩個基本點,使習題有實際意義。
下面我們對應答選擇題的主要方式、各種題型的變化及解題技巧,做一些分析.
一、 直接判斷法
直接判斷法適用于概念性較強的選擇題,其解題要點是運用物理概念和物理規律與每個備選項對照,不符合題意的選項就會顯露出來,從而使我們找到符合題意的選項.
例1 關于物體的內能,下列說法錯誤的是( )
A. 0℃的物體內能為零
B. 一切物體都具有內能
C. 物體間的內能可以發生轉移
D. 其他形式的能可以轉化為內能
解析 物體的內能是指物體內所有分子的動能與勢能之總和,它在任何溫度下都不為零,可以發生轉移(熱傳遞),可以由其他形式的能轉化而來.因此,四個選項中A錯,B、C、D均正確,故選A.
例2 由歐姆定律公式可導出R=,關于此式的物理意義,下列說法中正確的是( )
A. 導體兩端的電壓為零時,導體的電阻為零
B. 導體兩端的電壓越大,導體的電阻越大
C. 通過導體的電流越大,導體的電阻越小
D. 導體電阻值的大小,可以用它兩端的電壓與通過它的電流的比值來表示
解析 導體的電阻是導體本身的一種屬性,它與導體兩端是否有電壓,是否有電流通過無關.
二、 篩選法(排除法)
這種方法主要考察學生的細心,有時要求選擇錯誤的,切忌不要下手太快.因根據題目的要求,先將明顯的錯誤或不合理的備選答案一個一個地排除掉,最后只剩下正確的答案.
例3 如圖所示,兩盞相同的燈泡在電路開關S閉合后都能正常發光.過一會兒,兩盞燈都熄滅了,此時電路中的電壓表電流表均無示數,那么電路發生的故障可能是( )
A. 燈泡L燈絲斷了 B. 燈泡L燈絲斷了
C. 燈泡L短路 D. 燈泡L短路
解析 這是一道電路故障問題,可以用排除法,如果只有一盞燈短路,則另一盞燈應該能夠發光而且電流表有示數,而現在的兩燈都不發光,說明一盞燈短路是不可能的,因此可以排除C、D,那么電路故障只能是斷路了,如果只有L斷路,則電壓表可以有示數,所以B也不對.
三、 圖像分析法
根據圖像識別橫軸與縱軸對應的物理量,再辨別兩個物理量的變化關系.
例4 (2011·黃岡市)小陽設計一個天然氣泄漏檢測電路,如圖所示,R為氣敏電阻,其阻值隨天然氣濃度變化曲線如圖乙所示,R為定值電阻,電源電壓恒定不變.則下列說法正確的是( )
A. 天然氣濃度增大,電壓表示數變小
B. 天然氣濃度減小,電流表示數變大
C. 天然氣濃度增大,電路消耗的總功率變小
D. 天然氣濃度減小,電壓表與電流表示數的比值不變
解析 A: 天然氣濃度增大,由圖像可知,R變小,根據串聯電路電壓分配與電阻成正比可知,R分壓變小,由于總電壓不變,所以R分壓增大,即電壓表示數變大.
B: 天然氣濃度減小,R變大,因為R不變,所以串聯總電阻變大,由于總電壓不變,所以總電流變小,即電流表示數變小
C: 天然氣濃度增大,R變小,串聯總電阻變小,由于總電壓不變,所以總電流變大.根據P=UI,可知總功率變大;還可以用P=U2/R(純電阻電路)總電壓不變,總電阻變小,總功率變大.
D: 電壓表測R兩端的電壓,電流表也測通過R的電流,根據歐姆定律U/I=R,R不變,故比值不變.
四、 比值法
可以利用數學的比例式來解決物理問題。具體有下列幾種方法
(1) 根據所求物理量選擇相應的物理公式.
(2) 在題目中找出其它物理量之間的比例關系.
(3) 用“比例關系式”為紐帶,將公式聯立成比例式.
例5 甲、乙兩物體的質量之比是2:1,比熱容之比是3:4,若它們吸收相同的熱量,則升高的溫度之比是( )
A.2:3 B. 3:2 C. 3:8 D. 8:3
解析 根據相關物理量,應使用公式Q=cmΔt得,Δt=ΔQ/cm代入相對應的比值,求出結果.
五、 計算法
此類方法適用于涉及物理計算多,難度大的題目.根據命題給出的數據,運用物理公式推導或計算其結果并與備選答案對照,作出正確的選擇.
例6 (2011衡陽)如圖所示,電源電壓保持不變,閉合開關S、S,電壓表示數為6V,電流表示數為0.6A,斷開S后,電壓表示數變為2V,則R的電阻和電源電壓分別是( )
A. 10Ω、9V B. 20Ω、6V
C. 20Ω、9V D. 10Ω、6V
解析 本題主要考查對歐姆公式的靈活運用和開關的閉合對電路的影響。當閉合開關S、S,只R連在電路中,電壓表測電源電壓,即為6V,R=U/I=6V/0.6A=10Ω。當斷開S時,R,R串聯,U=2V,I=U/R=2V/10Ω=0.2A, U=U-U=6V-2V=4V, R=U/I=4V/0.2A=20Ω。故選B
六、 整體法
對于有幾個研究對象的物理題,有時把幾個對象看成是一個整體,要比把它們分開考慮簡單得多,把多個對象看成一個整體的方法叫整體法.
例7 用電壓為220V的電源向遠處某工地的一盞標著“PZ 220-60”的電燈供電,由于導線有電阻,燈泡消耗的實際功率為55W.則導線消耗的功率( )
A. 大于5 W B. 等于5 W
C. 小于5 W D. 不能確定
解析 將導線和燈泡看成一個整體,那么它的總電阻要比燈泡的電阻大,電源電壓不變,根據P=U2/R可得導線和燈泡整體消耗的功率要比燈泡的額定功率小,所以它們的總功率小于60 W,因為燈泡消耗的實際功率為55 W,所以導線消耗的功率要小于5 W.
七、 推理法
根據題給條件,利用有關的物理規律、物理公式或物理原理通過邏輯推理或計算得出正確答案,然后再與備選答案對照作出選擇.
例8 如圖所示的電路,開關S閉合后,滑動變阻器滑片P向右滑動的過程中,有關電流表、電壓表的讀數以及燈泡亮度的變化,下列說法中正確的是
A. 電流表的讀數變大,電壓表的讀數變小,燈泡變暗
B. 電流表的讀數變小,電壓表的讀數變大,燈泡變亮
C. 電流表、電壓表的讀數都變小,燈泡變暗
D. 電流表、電壓表的讀教都變大,燈泡變亮
解析 本題考查的是歐姆定律的應用;滑動變阻器的使用.
(1) 分析電路結構,明確各電路元件的連接方式;
電功和電功率部分的??贾R點有:電功和電功率的概念、公式、單位、計算以及電功率的測量;額定功率與實際功率的概念及應用;電流的熱效應及其在電熱器上的利用和防止。
電和磁部分除了考查磁場、磁感線等簡單知識點外,還考查電流的磁場、影響電磁鐵磁性強弱的因素、電磁感應現象、電動機和發電機的原理以及磁場對電流的作用等知識。從2008年各地的中考試卷可以看出,試題多聯系生活實際,注重對能力的考查和研究問題的方法的考查。對于簡單電路和歐姆定律的考查在各地中考中均有體現,難點出現在識別串并聯電路和電流表、電壓表的示數變化。預計2009年中考對本部分知識的考查不會出現較大的變化,但可能會稍稍增大探究題和創新題的分量。有關電功、電功率的考試命題將在繼承2008命題特點上有所創新。如從電器的銘牌上獲取信息、利用電能表計算家庭用電器使用的電費來考查節能、電器使用時的安全問題、電功率的測量、電器在使用時有關電熱、電能及效率的問題等。其中,采用伏安法測電功率、電與熱相結合的計算以及節能問題是中考中的重中之重,注重考查實際情境中解決問題的能力。如圍繞電冰箱、電吹風、洗衣機、電水壺、電磁爐等家用電器展開的電功、電功率、電熱的應用計算尤為重要,特別是在減少環境污染和建設節能型社會的今天,電能和太陽能相結合的題目更要引起我們重視。
隨著常規能源的日益匱乏,有關用電器的效率考題也是中考的一個新亮點,預計2009年中考出現的幾率會加大。
在中考復習中,基本知識忘記得比較快,所以復習時要注重基礎。電路部分的知識單獨考的并不多,對很多知識點的考查是隱藏在對歐姆定律、電功率的綜合考查中的,復習的關鍵在于靈活掌握知識,理解題目意思,應對具體問題,努力嘗試知識的總結和遷移。
考點一:電路設計與電路故障
沖刺點金設計簡單的電路是目前中考中經常出現的題型,特別是與生活實際相結合的電路設計題已成為中考的熱點。其形式有:根據具體的要求設計出電路圖;給出電路圖判斷哪一個比較適用;既要設計電路圖,又要連實物圖等等。在畫電路圖時一定要規范:元件位置安排要適當,分布要均勻,元件不要畫在拐角處,整個電路圖最好呈矩形,圖要完整美觀,橫平豎直,簡潔工整。
電路故障通常有以下幾種情況:串聯電路或并聯電路的干路出現斷路故障,用電器不能工作,電流表沒有示數;若電流表有示數,串聯電路或并聯電路的干路肯定是通路。
電路在教材中所占篇幅較多,匯集了基本電路、電路的連接、電流的測量等問題。中考出現的題型較多,主要有電路的設計、分析、連接實物、故障判斷、電流和電壓的規律研究等問題,難度以中、低擋為主,在近幾年中考中已經大量涉及生產、生活中實際電路的應用及探究,這種趨勢預計在2009年的中考還會得到更多的體現。
預測1:(素材來自于生活實際,主要考查電路的應用及電路設計)
投影儀用強光燈泡作為光源,發光時必須用風扇降溫。為了保證燈泡不被燒壞,只有當帶動風扇的電動機工作后,燈泡才能發光;風扇不轉,燈泡不能發光。則在圖1所示的四個電路圖中符合要求的是()
預測2:(考查電路設計,串并聯電路的特點及開關的作用)
2008奧運會男子佩劍決賽中,我國選手仲滿不負眾望,以15比9擊敗法國選手贏得冠軍。如圖2所示,在擊劍比賽中,要求劍身連著導線,導線一頭連通著電子計分器,一頭連接著特制衣服,形成一個環形電路。比賽過程中,運動員(甲)沒有刺到對方(乙)的時候就是斷電的過程(對方的燈不亮同時計分器不計分),刺到對方的過程就是按下開關的過程(對方的燈亮同時計分器計分)。根據所學的物理知識,小明設計了如圖3所示的幾種電路圖。能正確判斷選手成功地擊中對手的有效部位并顯示得分的電路是()
預測3:(考查串聯電路的特點,以及電路分析、故障判斷)
圖4所示的電路中,電源電壓不變,閉合開關S,電路正常工作。一段時間后,發現其中一個電壓表示數變大,則()
A. 電流表的示數也增大
B. 電流表的示數可能不變
C. 電阻R可能斷路
D. 電阻R可能短路
考點二:歐姆定律
沖刺點金歐姆定律是初中電學部分最基礎的內容。探究歐姆定律和伏安法測電阻體現了電學部分最基本的實驗技能,同時也體現了物理學最基本的研究方法――控制變量法,有很強的綜合性,是歷年來各地中考試題的必考內容。通過以上分析,我們可以看出,2009年中考也將是如此。隨著新課程改革的深入,命題在聯系實際,突出物理方法,考查實驗的過程性方面會有所側重,純模型式串并聯電路的計算會降低難度,創新題會增多。探究歐姆定律、伏安法測電阻在中考中必有一者出現,滑動變阻器的創新應用也有可能成為大題。
歐姆定律的內容是:一段導體中的電流,跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。用公式表示為:I=。
由歐姆定律可導出R=,它表示導體的電阻可由計算出,即R與U、I的比值有關,但R與外加電壓U和通過電流I無關。
在運用歐姆定律進行計算時,要注意公式中的I、U、R是對同一段電路同一時刻而言的,三者單位依次是A、V、Ω。有些試題通常會給出幾組電壓值和幾組電流值,這些數值有時并不是相對應的,我們要從中選出具有對應關系的數值,如開關的閉合與斷開、滑片的移動前后,會出現不同的電流、電壓值,要能判斷哪些數據是這個用電器或電阻在相同的狀態下所擁有的。
從新課程改革的進程看,有關歐姆定律的命題形式將更加新穎靈活,重在考查知識的靈活應用及激發學生進一步學習物理的潛能。如電壓表內阻的測量、不滿足歐姆定律的非線性元件電壓、電流關系的探究、水果導電性能的探究、伏安法測電阻系統誤差的討論、歐姆表的改裝、壓敏電阻、油量表、全電路歐姆定律,均很有創意,要注意消化吸收,推陳出新,做到舉一反三。
預測1:(考查對導體的電阻和歐姆定律的正確理解)
由歐姆定律可以得出導體的電阻公式R=。下面幾位同學對此公式的理解,其中正確的是()
A. 當電壓為零時,導體的電阻也為零
B. 當電流減小時,電阻增大
C. 當電壓減小時,電阻也減小
D. 電阻是導體本身的一種性質,與電流、電壓無關
預測2:(結合歐姆定律,考查串聯電路電流、電壓的特點)
如圖5所示,電源電壓不變,當開關S閉合,滑動變阻器滑片從a向b移動的過程中()
A. 電壓表示數變大,電壓表示數變大,電流表的示數變大
B. 電壓表示數不變,電壓表示數變大,電流表的示數變小
C. 電壓表示數不變,電壓表示數變小,電流表的示數變大
D. 電壓表示數變大,電壓表示數變小,電流表的示數變小
預測3:(考查用歐姆定律分析變化電路中電表的變化情況)
如圖6所示的電路中,電源電壓不變。在滑動變阻器的滑片P移動的過程中,電流表示數變化范圍是1.5~1.0 A,電壓表的示數相應的變化范圍是0~5 V,求R的阻值和電源電壓。
考點三:電功
沖刺點金電功比較抽象,不像機械功那么直觀,我們可以從能量轉化的角度去理解電功的意義:電流做了多少功就消耗了多少電能,就有多少電能轉化為其他形式的能。電功公式W=UIt是計算電功普遍適用的公式,對任何類型的用電器(或電路)都適用。結合歐姆定律I=,可推出電功公式的變換式W=t和W=I2Rt,這兩個式子不適用于電動機以及蓄電池電路,只適用于純電阻電路,即電能全部轉化為熱能的電路。
電能表是測量電能或電功的儀器。把電能表接在電路中,電能表計數器上前后兩次讀數之差就是這段時間內用電的度數,要弄清楚電能表銘牌上幾個參數的含義。
從2008年的中考試卷可以看出,中考試題在考查基礎知識和基本技能的同時,更注重考查學生應用知識的能力和實踐探究的能力。而以能源開發和利用為背景來考查電功知識的應用則是近年來中考命題的新亮點,這類試題知識跨度大,更能綜合考查學生應用電學知識的能力。
預測1:(考查對電功公式的理解和靈活應用)
燈泡L和L并聯在電路中,L的電阻比L大,在相同的時間里,電流做功的情況為()
A. 對L燈做的功多B. 對L燈做的功多
C. 對兩燈做的功一樣多D. 無法確定
預測2:(考查學生是否會讀家用電能表,會用電能表測量用電器在某段時間內所消耗的電能)
在家庭電路中,電能表是測量用戶在某段時間內所消耗的電能的儀器。如果表面盤上標有“3 000 r/kW•h”字樣,表示的意思是每消耗_________的電能,它的轉盤轉3 000轉。把這個電能表接入家庭電路中,通過某用電器的電流使電能表在3 min內轉了60轉,那么,此時通過用電器的電流做功為_________J。
預測3:(考查光能與電能的轉化,以及對電功公式的理解和應用)
太陽能汽車是用太陽能電池將所接收到的太陽光能轉化為電能提供給電動機來驅動的。如圖7所示。已知一種太陽能汽車,太陽光照射到電池板上的輻射總功率為1.2×104 W,且電池板對著太陽時產生的電壓為240 V,并對車上的電動機提供10 A的電流。問:
(1)若通電1 min,車上電動機消耗的電能是多大?
(2)太陽能電池將太陽能轉化為電能的效率是多少?
考點四:電功率
沖刺點金電功率是描述電流做功快慢的物理量,它是指電流在單位時間內所做的功。電功率的定義式是P=,常用公式是P=UI,表明電功率跟電壓、電流兩個因素有關。電功率大的用電器消耗電能快,但不能說明電流做的功多。電功率公式的變換式W=和W=I2R只適用于純電阻電路,對于電動機、電風扇等用電器來說,這兩個公式都不適用。
用電器正常工作時的電壓叫額定電壓,在額定電壓下的電功率叫額定功率。一個用電器一旦生產出來,其額定電壓和額定功率就確定了。實際功率是用電器在實際工作時的電功率,是不確定的。用電器的實際功率不一定與額定功率相同,小燈泡的亮度是由其實際功率決定的。
電功率的計算是中考命題的熱點,壓軸題基本都在此出現,命題時常將歐姆定律、電功率、串并聯電路結合起來出綜合計算,并且分值多,難度較大。其內容主要為:①密切聯系生活實際,如電熱水壺、飲水機、居民用電等,真正體現“從生活走向物理,從物理走向社會”的新課程理念。②注重對能力的考查和研究問題的方法的考查,如從電器的銘牌上獲取信息的能力、探究電流做功快慢需采用控制變量法等。
預測1:(考查串聯電路中各用電器功率的分配關系)
有兩個電阻,R的阻值為2 Ω,R的阻值為8 Ω,把它們串聯起來接在某電源的兩極上,R的電功率為2 W,則此時R的電功率是_______W。
預測2:(考查對電功率公式的理解和應用)
圖8所示為一玩具汽車上的控制電路,其電動機的線圈電阻為2 Ω,保護電阻R為8 Ω,當閉合開關S后,兩電壓表的示數分別為12 V和4 V,求:
(1)電路中的電流。
(2)電動機的功率。
預測3:(考查用電器額定功率與實際功率的關系)
某品牌電熱水壺的銘牌上標著如右表所示的數據。根據表格中的數據,可知此電熱水壺的電阻為多少?若在用電高峰時期用該電熱水壺燒水,電壓只有200 V,此時電熱水壺發熱時的功率為多大?
考點五:電熱及其作用
沖刺點金電流在電路中做功,電能轉化為內能的那一部分,稱為電熱,其公式Q=I2Rt適用于任何電路。注意兩點:①在電流所做的功全部用來產生熱量的情況下,Q=W=UIt=t。這里的條件是電功全部用來產生電熱,而電流所做的功全部用來轉化成熱的情況,也只有純電阻電路才成立,故上述導出公式只適用于純電阻電路。②在電流所做的功只有一部分用來產生熱量的情況下,如電動機正常工作時消耗的電能為W=UIt,產生的電熱為Q=I2Rt,則轉化為機械能的那部分能量為W-Q。若知道用電器將電能轉化為熱能的效率η(η
電與熱相結合的計算是近年來中考命題的主要方向,以日常生活中電和熱現象的實例為載體,將電學和熱學結合在一起是中考命題的熱點,是中考中的重中之重。隨著常規能源的日益匱乏,有關用電器的效率考題也正在成為中考出現的一個新亮點,預計2009年中考出現的幾率可能會進一步加大。
預測1:(考查電能與內能的轉化,在不計熱損失的情況下,消耗的電能等于產生的內能,即Q=W)
一電飯煲銘牌上標有“220 V1 100 W”的字樣,其原理圖如圖9所示。它有高溫燒煮和燜飯、保溫兩擋,通過單刀雙擲開關S進行調節,R為電熱絲。當開關S接高溫燒煮擋時,電路的功率為1 100 W;當開關S接燜飯、保溫擋時,電路的總功率為22 W。
(1)電飯煲在高溫燒煮擋時,開關S應與哪個觸點連接?
(2)電熱絲R的阻值多大?
(3)電飯煲燜飯、保溫1 min,電熱絲R產生的熱量為多少?
預測2:(考查電能與內能的轉化,在有熱損失的情況下,消耗電能的一部分等于產生的內能,即Q=ηW)
電視節目主持人,衣著光鮮,時尚靚麗,令人羨慕,其背后的艱辛卻鮮為人知。由于演播室燈光密集,室內氣溫往往很高,在炙熱燈光的“燒烤”下,看似風光無限的主持人其實也很不好受,幾個小時的節目下來,主持人往往會大汗淋漓。若一個高3 m,面積為40 m2的演播室,燈的總功率為20 kW,燈將電能的80%轉化為熱能,且熱能的10%被空氣吸收。查閱資料得知,空氣的密度約為1.3 kg/m3,空氣的比熱容約為103 J/(kg•℃)?,F錄制一個0.5 h的節目,求:
(1)演播室內所有燈消耗的電能。
(2)演播室內所有燈散發出的熱量。
(3)演播室內空氣升高的溫度。
預測3:(通過電動機做功,考查電能與其他能量的轉化及能量守恒定律)
從能量轉化的角度看,電動機主要是把電能轉化為機械能,同時還有一部分能量在線圈中以熱量的形式散失掉?,F實驗室有一個微型電動機,如圖10所示,銘牌上標有“12 V 3 W”的字樣。問:
(1)每分鐘該微型電動機消耗的電能是多少?
(2)若該微型電動機線圈的電阻是4 Ω,則線圈每分鐘產生的熱量是多少?
(3)這臺電動機每分鐘所做的機械功是多少?
考點六:生活用電
沖刺點金家庭電路由電能表、總開關、保險絲、插座、用電器及其開關幾部分組成。插座和各用電器之間是并聯,用電器和控制它們的開關之間是串聯,且開關應一端連火線一端連用電器,螺旋口燈座的螺旋套只能接在零線上。三孔插座比兩孔插座多出的那個孔要接地,通過三腳插頭與用電器的外殼相連,保證外殼與火線接通時的人體安全。生活中安全用電的原則是:不接觸低壓帶電體,不靠近高壓帶電體。不用濕手觸摸開關,不用濕抹布擦電器,不在電線上晾曬濕衣服,不在高壓線附近放風箏,電視天線不要靠近樹木,及時檢查電器的絕緣皮是否有破損等。發現有人觸電后,要切斷電源或用絕緣的東西把電線挑開;電路著火時,必須先切斷電源,切不可潑水救火。高大建筑要安裝避雷針,雷雨天不能在大樹下避雨,防止雷擊。家庭電路中電流過大的原因有兩個:①用電器的總功率過大;②發生短路。
以往的中考,重點考查生活中的安全用電原則、家庭中基本的電路連接和日常生活中用電事故的處理以及家庭電路中的故障分析。由于家庭電路與我們的生活息息相關,讓學生掌握安全用電知識,提高安全用電的意識,具有實際意義。預計今年的中考熱點是家庭電路中用電器的正確連接、生活中安全用電的知識和生活中出現用電事故的分析和處理。
預測1:(考查安全用電的原則)
用電安全是保證人民生命財產安全的基本原則。如圖11所示的現象中,符合安全用電原則的是()
預測2:(考查學生對家庭電路中開關、電燈、帶金屬外殼的用電器連接的掌握情況)
請在如圖12所示的家庭電路中,按照安全用電的原則,以筆畫線代替導線,將一個帶按鈕開關的螺口燈泡、一個電熱水壺接入電路。
預測3:(考查學生對用電器工作時的能量轉化問題的理解,明確家庭電路中發生火災的原因及發生電器火災時應怎么做)
洗衣機是我們日常生活中最常用的電器之一,如圖13所示。它工作時把電能轉化為______和______,在使用洗衣機洗滌時,要注意掏清衣褲口袋里的物品,并在投放衣物時控制合理的投放量。若洗衣機一次性投入衣物過多,渦輪被繩、帶、發卡等小物件卡住,會使洗衣機負荷過大甚至停止轉動,進而導致電線過熱,可能發生_________而起火。起火時應先________,再滅火。
考點七:電和磁
沖刺點金物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質叫磁性,具有磁性的物質叫磁體。磁體上磁性最強的部分叫做磁極,分別為南極(S)和北極(N)。同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。
磁感線是形象地研究磁場的一種方法,它不是真實存在的線,是人們為形象地描述磁場而假想的一些曲線。磁體周圍的磁感線都是從磁體的北極出來回到磁體的南極。
奧斯特實驗表明通電導線周圍存在著磁場,且磁場方向與電流方向有關。通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場一樣,其極性可以由安培定則來判定:先辨清繞線方向,標出螺線管上電流的環繞方向;用右手握住螺線管,讓四指彎向電流的方向;此時大拇指所指的一端即為通電螺線管的N極。將鐵芯插入螺線管中就做成了電磁鐵,螺線管的磁性強弱與通入電流的大小、線圈匝數的多少及是否插入鐵芯有關。電磁鐵的優點是磁性有無可以通過通斷電來控制;磁性強弱可以由電流的大小來控制;磁極方向可以由電流的方向來控制。
讓一個磁體接近一個通電導體就會產生磁力的作用。電動機就是利用通電線圈在磁場里受力轉動的原理制成的,在工作中把電能轉化為機械能。
閉合電路的一部分導體,在磁場中做切割磁感線運動時,導體中就產生感應電流,這種現象叫做電磁感應,產生感應電流的條件:第一,導體是閉合電路中一部分。第二,導體在磁場中做切割磁感線的運動。當導體平行于磁感線運動時,不產生感應電流;當導體放入磁場中不運動時,也不會產生感應電流。產生感應電流的方向和磁場方向、導體運動方向有關。發電機就是根據電磁感應現象制成的,工作時將機械能轉化為電能。
根據近幾年的中考題分析,這部分知識主要考查的是磁現象、電流對磁場的作用、電磁鐵、電磁感應。隨著人類社會的發展,能源危機和污染的日漸加劇,利用電磁感應知識產生清潔的電能將成為以后能源利用的一個重點方向。預計今年的中考熱點可能在磁現象、電流的磁場和電磁感應及應用上。
預測1:(考查磁化現象、利用安培定則判斷通電螺線管的磁場方向、磁感線方向的規定、影響電流的磁場的因素及磁極間的相互作用)
如圖14所示,在螺線管中插入一根鐵棒,通電后,鐵棒被_________________,請在圖中畫出磁感線的方向。當變阻器向左滑動時,彈簧的長度將________。(選填“伸長”或“縮短”)
預測2:(考查發電機的原理是電磁感應,明確什么是電磁感應現象)