緒論:寫作既是個人情感的抒發,也是對學術真理的探索,歡迎閱讀由發表云整理的11篇歐姆定律的推導式范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。
關鍵詞:是對物理規律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意:首先要明確、掌握有關物理概念,再通過實驗歸納出結論,或在實驗的基礎上進行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關的物理定律之間的關系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
《歐姆定律及其應用》這一節在學生學習了電流表、電壓表、滑動變阻器的使用方法及電流與電壓、電阻的關系之后才編排的。通過這一節的學習,要求學生初步掌握和運用歐姆定律解決實際電學問題的思路和方法,了解運用“控制變量法”研究物理問題的實驗方法,為進一步學習電學內容打下一定的基礎。
2.教學目標
(1)知識目標
理解掌握歐姆定律及其表達式,能用歐姆定律進行簡單計算;根據歐姆定律得出串并聯電路中電阻的關系;通過計算,學會解答電學計算題的一般方法,培養學生的邏輯思維能力。
(2)技能目標
學習用“控制變量法”研究問題的方法,培養學生運用歐姆定律解決問題的能力。
(3)情感目標
通過介紹歐姆的生平,培養學生嚴謹細致的科學態度和探索精神,學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神。通過歐姆定律的運用,幫助學生樹立物理知識普遍聯系的觀點以及科學知識在實際中的價值意識。
3.重點和難點
重點:理解歐姆定律的內容及其表達式和變換式的意義,并且能運用歐姆定律進行簡單的電學計算。
難點:運用歐姆定律探究串、并聯電路中電阻的關系。
二、說學生
1.學生學情分析
在學習這節之前學生已經了解了電流、電壓、電阻的概念,并且還初步學會了電壓表、電流表、滑動變阻器的使用,具備了學習歐姆定律基礎知識的基本技能。但對電流與電壓、電阻之間的聯系的認識是膚淺的、不完整的,沒有上升到理性認識,需要具體的形象來支持。所以在本節學習中應結合實驗法和定量、定性分析法。
2.知識基礎
要想學好本節,需要學生應具備的知識有:電流、電壓、電阻的概念,電流表、電壓表、滑動變阻器使用方法,電流與電壓、電阻的關系。
三、說教法
結合學生情況和本節特點本人采取以下幾個教法:采用歸納總結法、采用控制變量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、說教學過程
1.課題導入(采用復習設置疑問的方式,時間3分鐘)
復習:電流是如何形成的?導體的電阻對電流有什么作用?
設疑思考:電壓、電阻和電流這三個量之間有什么樣的關系呢?通過簡單的回顧、分析,使學生很快回憶起這三個量的有關概念,通過猜想使學生對這三個量的關系研究產生了興趣,達到引入新課的目的。
2.展開探究活動,自主總結結論(時間37分鐘)
根據上節探究數據的基礎,讓學生自主總結出兩個結論:導體的電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比;導體兩端的電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比。
為了進一步得出歐姆定律的內容,可采用以下幾點做法:各小組在教師指導下,對實驗數據進行數學處理,理解數學上“成正比關系”“成反比關系”的意思,從而引入歐姆定律的內容;讓學生思考用一個什么樣的式子可以將這兩個結論所包含的意思表示出來,從而引入歐姆定律的表達式。
3.說明事項
在歐姆定律中有兩處用到“這段導體”,其意思是電流、電壓、電阻應就同一導體而言,即同一性和同時性。
向學生介紹歐姆的生平,以達成教學目標中的情感目標。學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神,激發學生的學習積極性。
歐姆定律應用之一:通過課本第26頁例題和第29頁習題2和習題3,讓學生自己先試做,然后教師再加以點評和補充,使學生理解掌握歐姆定律表達式及變形式的應用,達成教學目標的知識目標,充分體現了課堂上學生的自主地位。
應用歐姆定律解題時應注意以下幾點問題:
(1)同一性
即公式中的U、I,必須針對同一段導體而言,不許張冠李戴。
(2)統一性
即公式中的U、I、R的單位要求統一(都用國際主單位)。
(3)同時性
即公式中的U、I,必須是同一時刻的數值。
(4)規范性
解題時一定要注意解題的規范性(即按照已知、求、解、答四個步驟解題)。
歐姆定律應用之二:探究串并聯電路中電阻的關系。
(1)實驗分析
在演示實驗之前,要鼓勵學生進行各種大膽的猜想,當學生的猜想與實驗結果相同時,他會在實驗中體驗到快樂與興奮,有利于激發學生的學習興趣。
①演示實驗
將兩個電阻串聯起來,讓學生觀察燈泡的亮度情況(變暗了),并說出原因(電路中的電流變小了,說明總電阻變大了)。
得出結論:串聯電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都大。
②演示實驗
將兩個電阻并聯起來,同樣讓學生觀察燈泡的亮度情況(變亮了),并說出原因(路中的電流變大了,說明總電阻變小了)。
得出結論:并聯電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都小。
(2)定性分析
(提出問題)為什么串聯后總電阻會變大?并聯后總電阻會變小?
得出結論:電阻串聯相當于導體的長度變長了,所以串聯電阻的個數越多總電阻就越大;電阻并聯相當于導體的橫截面積變粗了,所以并聯電阻的個數越多總電阻就越小。
(3)定量分析
利用歐姆定律公式以及前面學過的串并聯電路中電流和電壓的特點推導串并聯電路中總電阻的關系得出結論:(1)電阻串聯后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯后的總電阻=+…+。
4.小結(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內容及其表達式
(2)運用歐姆定律解決有關電學的計算題以及探究串、并聯電路中電阻的關系
5.布置作業(1分鐘)
本節作業的布置主要是針對歐姆定律表達式及其變形公式的運用,并結合前面學習過的串并聯電路中電流、電壓的特點的一些常見題型加以知識的鞏固。
作業:《課堂點睛》17頁至18頁的習題。
五、說板書設計
歐姆定律的內容: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。
歐姆定律的表達式:I
歐姆定律是初中物理電學部分的核心內容,也是中考中考點的重點內容、難點內容。歐姆定律掌握的好壞直接影響學生的考試成績,要多用時間將這塊知識夯實,才能取得高考的勝利。
一、明確歐姆定律的內容
1、實驗思想和方法
歐姆定律在教材上是通過在“控制變量法”的實驗思想基礎上歸納總結出來的:即在控制電阻不變,得到通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比;控制導體兩端的電壓不變,得到通過導體的電流跟導體的電阻成反比。由此得到了電路中電流與電壓、電阻之間的關系。
2、歐姆定律的表達式
由實驗總結和歸納出歐姆定律:通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。
表達式為:I=U/R;I的單位是安(A),U的單位是伏(V),R的單位是歐(Ω);導出式:U=IRR=U/I
注意表達式中的三個物理量之間的關系式是一一對應的關系,即具有同一時間,同一段導體的關系。
3、歐姆定律的應用條件
(1).歐姆定律只適用于純電阻電路;
(2).歐姆定律只適用于金屬導電和液體導電,而對于氣體、半導體導電一般不適用;
(3).歐姆定律表達式I=U/R表示的是研究不包含電源在內的“部分電路”;
(4).歐姆電律中“通過”的電流I、“兩端”的電壓U及“導體”的電阻R都是同一個導體或同一段電路上對應的物理量,不同導體之間的電流、電壓和電阻間不存在上述關系。
4.區別I=U/R和R=U/I的意義
歐姆定律中I=U/R表示導體中的電流的大小取決于這段導體兩端的電壓和這段導體的電阻。當導體中的U或R變化時,導體中的I將發生相應的變化。可見,I、U、R都是變量。另外,I=U/R還反映了導體兩端保持一定的電壓,是導體形成持續電流的條件。若R不為零,U為零,則I也為零;若導體是絕緣體R可為無窮大,即使它的兩端有電壓,I也為零。因此,在歐姆定律I=U/R中,當R一定時I與U成正比;當U一定時I與R成反比。
R=U/I是歐姆定律推導得出的,表示一段導體兩端的電壓跟這段導體中的電流之比等于這個導體的電阻。它是電阻的計算式,而不是它的決定式。導體的電阻反映了導體本身的一種性質,因此,在導出式R=U/I中R與I、U不成比例。
對于給定的一個導體,比值U/I是個定值;而對于不同的導體,這個比值是不同的。不能認為導體的電阻跟電壓和電流有關。
二、歐姆定律的應用
在運用歐姆定律,分析、解決實際問題,進行有關計算時應注意以下幾方面的問題:
1.要分析清楚電路圖,搞清楚要研究的是哪一部分電路。這部分電路的連接方式是串聯,還是并聯,這是解題的關鍵。
2.利用歐姆定律解題時,不能把不同導體上的電流、電壓和電阻代入表達式I=U/R及導出式U=IR和R=U/I進行計算,也不能把同一導體不同時刻、不同情況下的電流、電壓和電阻代入歐姆定律的表達式及導出式進行計算。為了避免混淆,便于分析問題,最好在解題前先根據題意畫出電路圖,在圖上標明已知量的符號、數值和未知量的符號。同時要給“同一段電路”同一時刻的I、U、R加上同一種腳標;不能亂套公式,并注意單位的統一。
3.要搞清楚改變和控制電路結構的兩個基本因素:一是開關的通、斷情況;二是滑動變阻器連入電路中的阻值發生變化時對電路的影響情況。因此,電路變化問題主要有兩種類型:一類是由于變阻器滑片的移動,引起電路中各個物理量的變化;另一類是由于開關的斷開或閉合,引起電路中各個物理量的變化。解答電路變化問題的思路為:先看電阻變化,再根據歐姆定律和串、并聯電路的特點來分析電壓和電流的變化。這是電路分析的基礎。
三、典型例題剖析
例1 在如圖所示的電路中,R=12Ω,Rt的最大阻值為18Ω,當開關閉合時,滑片P位于最左端時電壓表的示數為16V,那么當滑片P位于最右端時電壓表的示數是多少?
解析:分析本題的電路得知是定值電阻R和滑動變阻器Rt 串聯的電路,電壓表是測R兩端電壓的。當滑動變阻器的滑片P位于最左端時電壓表的示數為6V,說明電路中的總電壓(電源的電壓)是6V,而當滑動變阻器的滑片P位于最右端時,電壓表僅測R兩端的電壓,而此時電壓表的示數小于6V。
滑片P位于變阻器的最右端時的電流為I=U1R+Rt=6V12Ω+18Ω=0.2A。此時電壓表的示數為U2=IR=0.2A×12Ω=2.4V。
例2 如圖所示,滑動變阻器的滑片P向B滑動時,電流表的示數將;電壓表的示數將。(填“變大”、“變小”或“不變”)如此時電壓表的示數為2.5V,要使電壓表的示數變為3V,滑片P應向端滑動。
圖1
分析:根據歐姆定律I=UR,電源電壓不變時,電路中的電流跟電阻成反比。此電路中滑動變阻器接入電路的電阻是AP段,動滑片P向B滑動時,AP段變長,電阻變大,所以電流變小。電壓表是測Rx兩端的電壓,根據Ux=IRx可知,Rx不變,I變小,電壓表示數變小。反之,要使電壓表示數變大,滑片P應向A端滑動。
答案:變小;變小;A。
3.會用公式進行簡單計算.
能力目標
1.培養學生邏輯推理能力和研究問題的方法.
2.培養學生理論聯系實際的能力.
情感目標
激發學生興趣及嚴謹的科學態度,加強思想品德教育.
教學建議
教材分析
本節從解決兩只5Ω的定值電阻如何得到一個10Ω的電阻入手引入課題,從實驗得出結論.串聯電路總電阻的計算公式是本節的重點,用等效的觀點分析串聯電路是本書的難點,協調好實驗法和理論推導法的關系是本書教學的關鍵.
教法建議
本節擬采用猜想、實驗和理論證明相結合的方式進行學習.
實驗法和理論推導法并舉,不僅可以使學生對串聯電路的總電阻的認識更充分一些,而且能使學生對歐姆定律和伏安法測電阻的理解深刻一些.
由于實驗法放在理論推導法之前,因此該實驗就屬于探索性實驗,是伏安法測電阻的繼續.對于理論推導法,應先明確兩點:一是串聯電路電流和電壓的特點.二是對歐姆定律的應用范圍要從一個導體擴展到幾個導體(或某段電路)計算串聯電路的電流、電壓和電阻時,常出現一個“總”字,對“總”字不能單純理解總和,而是“總代替”,即“等效”性,用等效觀點處理問題常使電路變成簡單電路.
教學設計方案
1.引入課題
復習鞏固,要求學生思考,計算回答
如圖所示,已知,電流表的示數為1A,那么
電流表的示數是多少?
電壓表的示數是多少?
電壓表的示數是多少?
電壓表V的示數是多少?
通過這道題目,使學生回憶并答出串聯電路中電流、電壓的關系
(1)串聯電路中各處的電流相等.
(2)串聯電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓之和.
在實際電路中通常有幾個或多個導體組成電路,幾個導體串聯以后總電阻是多少?與分電阻有什么關系?例如在修理某電子儀器時,需要一個10的電阻,但不巧手邊沒有這種規格的電阻,而只有一些5的電阻,那么可不可以把幾個5的電阻合起來代替10的電阻呢?
電阻的串聯知識可以幫助我們解決這個問題.
2.串聯電阻實驗
讓學生確認待測串聯的三個電阻的阻值,然后通過實驗加以驗證.指導學生實驗.按圖所示,連接電路,首先將電阻串聯入電路,調節滑動變阻器使電壓表的讀數為一整數(如3V),電流表的讀數為0.6A,根據伏安法測出.
然后分別用代替,分別測出.
將與串聯起來接在電路的a、b兩點之間,提示學生,把已串聯的電阻與當作一個整體(一個電阻)閉合開關,調節滑動變阻器使電壓示數為一整數(如3V)電流表此時讀數為0.2A,根據伏安法測出總電阻.
引導學生比較測量結果得出總電阻與、的關系.
再串入電阻,把已串聯的電阻當作一個整體,閉合開關,調節滑動變阻器,使電壓表的示數為一整數(如3V)電流表此時示數為0.1A,根據伏安法測出總電阻.
引導學生比較測量結果,得出總電阻與的關系:.
3.應用歐姆定律推導串聯電路的總電阻與分電阻的關系:
作圖并從歐姆定律分別求得
在串聯電路中
所以
這表明串聯電路的總電阻等于各串聯導體的電阻之和.
4.運用公式進行簡單計算
例一把的電阻與的電阻串聯起來接在6V的電源上,求這串聯
電路中的電流
讓學生仔細讀題,根據題意畫出電路圖并標出已知量的符號及數值,未知量的符號.
引導學生找出求電路中電流的三種方法
(1)(2)(3)
經比較得出第(3)種方法簡便,找學生回答出串聯電路的電阻計算
解題過程
已知V,求I
解
根據得
答這個串聯電路中的電流為0.3A.
強調歐姆定律中的I、U、R必須對應同一段電路.
例二有一小燈泡,它正常發光時燈絲電阻為8.3,兩端電壓為2.5V.如果我們只有電壓為6V的電源,要使燈泡正常工作,需要串聯一個多大的電阻?
讓學生根據題意畫出電路圖,并標明已知量的符號及數值,未知量的符號.
引導學生分析得出
(1)這盞燈正常工作時兩端電壓只許是2.5V,而電源電壓是6V,那么串聯的電阻要分擔的電壓為
(2)的大小根據歐姆定律求出
(3)因為與串聯,通過的電流與通過的電流相等.
(4)通過的電流根據求出.
解題過程
已知,求
解電阻兩端電壓為
要做好兩次演示實驗,這為學生實驗“伏安法測電阻”打下基礎。并注意兩次演示實驗的異同,講清實驗過程中電流表、電壓表及滑動變阻器的正確連法,以及滑動變阻器在兩個實驗中作用的異同,以及注意事項。
讓學生感知實驗探究電流跟電壓、電阻的關系,經歷科學探究的全過程,使學生感悟:“控制變量”來研究物理多因素問題,是一種有效的科學方法。
第二節“歐姆定律及其應用”繼第一節后對數據的分析歸納,通過用列表法、觀察法、數學比例法、圖象法、類比法、分析、綜合與歸納等方法來對實驗數據進行研究的一些科學方法。從而分析電流、電壓、電阻三者之間的定量關系——歐姆定律及其表達式。最終培養學生運用這些方法對實驗數據進行研究、分析、歸納、概括物理規律的一些能力。
又通過實驗探究“串聯電路與并聯電路中電阻的特點”。歐姆定律是電學中最基本的定律,是分析解決電路問題的關鍵。
在教學中這一節可分為四課時教學:
第一課時理解歐姆定律,進行簡單計算(求電流、電壓和電阻的三種書寫格式),初步掌握運用歐姆定律解決實際電學問題的思路和方法;可補充:有兩個用電器的簡單計算(注意強調用不同角碼區分不同用電器)。為下節課講串并聯電阻關系作鋪墊。
第二課時通過歐姆定律的推導定量研究“串聯電路與并聯電路中電阻的特點”,得出:
串聯電路:R=R1+R2
并聯電路:1/R=1/R1+1/R2
第三課時運用歐姆定律及串并聯電路的特點練習靜態固定電路的相關計算;培養學生分析問題、解決問題的能力,注意教給學生解題思路、規范解題。
串聯電路的特點:
①電流:I=I1=I2
②電壓:U=U1+U2
③電阻:R=R1+R2
④串聯分壓成正比,即
U1:U2=R1:R2
電阻變大分得的電壓變大,電阻變小分得的電壓變小。
并聯電路的特點:
①電流:I=I1+I2
②電壓:U=U1=U2
③電阻:R=1/R1+1/R2
④并聯分流成反比,即
I1:I2=R2:R1
電阻變大通過的電流變小,電阻變小通過的電壓變大。
第四課時運用歐姆定律及串并聯電路的特點,練習動態電路的相關計算。
動態電路------由于開關的通斷、滑動變阻器滑片的移動導致電路中的物理量發生變化的電路。
簡化電路的方法:
1、電流表看成導線,電壓表看成斷路。
2、短路和斷路的電路可以去掉。
3、閉合的開關看成導線
解決變化電路問題的關鍵是把動態電路變成靜態電路(電路的識別),可以把電流表簡化成導線,將電壓表簡化成斷開的或干脆拿掉。把閉合的開關看成導線,把被局部短路的用電器拿掉;把開關斷開的支路去掉,來簡化電路。畫出每次變化后的等效電路圖,標明已知量和未知量,再根據有關的公式和規律去解題。
第三節“測量小燈泡的電阻”是歐姆定律內容的延續,教學過程中以學生為主,本節主體內容是利用電壓表、電流表測算出小燈泡的電阻,通過實驗探究去發現燈絲電阻變化的規律,并最終找到影響燈絲變化的因素及它們之間的相互關系。注意多測幾組數據,指明不能用平均法求電阻值(測量定值電阻的阻值用平均法求電阻值)。
通過本實驗,進一步讓學生認識到導體的電阻大小是導體本身的一種性質,與導體兩端的電壓和導體中的電流無關,只與導體的材料、長度、橫截面積有關,此外跟溫度有關。這也為電功率中“測量小燈泡的電功率”作了鋪墊。
第四節“歐姆定律及其安全用電”:課前安排學生收集安全用電的常識,課堂上進行交流,教師進行補充。再播放《安全用電》視頻。
節課從電壓的高低、電阻的大小對用電安全的影響入手,讓學生學會運用已學的電學知識,解決有關生活中的實際的問題,既增強自我保護意識,又提高在幫助他人時講安全、講規則、講科學的意識。
另外本節涉及電路故障(斷路或短路),在教學中應加強練習,注意區分兩者對電路造成的影響,以及電路中電流表、電壓表的變化。要求學生懂得一些簡單的電路故障的問題,學會簡單的故障排除方法,目的是為了培養學生基本的生活技能。了解短路的知識,使學生懂得安全用電的基本常識,提高安全用電的意識。
教材中介紹了避雷針,使學生注意防雷的重要性,提高自我保護的意識。
課型:復習課
【教學目標】
一、 知識目標
1. 理解閉合電路的歐姆定律,并用它進行有關電路問題的分析和計算.
2. 理解路端電壓與負載的關系.
二、 能力目標
1. 通過對U-I圖線的分析培養學生應用數學工具解決物理問題的能力.
2. 利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題,培養學生運用物理知識解決實際問題的能力.
三、 情感目標
通過本節課教學,加強對學生科學素質的培養,通過探究物理規律培養學生創新精神和實踐能力.
【教學重難點】
1. 閉合電路的歐姆定律
2. 路端電壓與電流(外電阻)關系的公式表示法及圖線表示法.
【考點再現 設疑激思】
一、 電動勢
1. 電源是通過非靜電力做功把 的能轉化成 的裝置.
2. 電動勢:非靜電力搬運電荷所做的功跟搬運的電荷電量的比值,E= ,
單位:V .
3.電動勢的物理含義:電動勢表示電源 本領的大小,在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.
電動勢與電壓有什么區別?
(1、其它形式、電能 2、 Wq 3、將其它形式的轉化為電能)
(電動勢反映其它形式的能轉化為電能的本領,電壓形成電場,促使電流做功.)
二、閉合電路歐姆定律
1.定律內容:閉合電路的電流跟電源電動勢成 , 跟內、外電路的電阻之和成 .
2.定律表達式為I=
3.適用條件
4.閉合電路歐姆定律的兩種常用關系式:
(1)E=
(2)E=
你認為電源的內阻是恒定的還是不斷變化?定律表達式怎樣推導出來的?
電路中電流一定從高電勢流向低電勢,對嗎?
(1、正比、反比;2、I=ER+r; 3.純電阻電路;4.E=U內+U外、E=U外+Ir)
(電源內阻短時間可認為不變、定律從能量守恒推導、不對,內電路電流方向從低電勢流向高電勢)
三、路端電壓U與外電阻R的關系
根據U= 知,當外電路電阻R增大時,電路的總電流I ,電源內電壓U內 ,路端電壓U外 .
(E-Ir 、減小、減小、增大)
四、U-I關系圖
由U= 可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而內電壓 ;
1.當電路斷路即I=0時,縱坐標的截距為 .
2.當外電路電壓為U=0時,橫坐標的截距為 .
3.圖線的斜率的絕對值為電源的 .
注意點:縱軸起點是否為零.
電源的U-I關系圖與電阻的U-I關系圖有什么不同?
(E-Ir、減小 1.E 2.I短 3.r)
(電源的U-I關系圖反映路端電壓與電流關系、電阻的U-I關系圖反映電阻兩端電壓與通過它的電流關系)
五、電源的功率
1.電源的總功率P總= .
2.電源的輸出功率P出=.
(1.EI 2.UI)
考點說明: 閉合電路歐姆定律是二級要求,常在選擇題中出現動態電路分析,實驗中常考查U-I圖線的有關知識點.
復習考點還須引導學生多閱讀教材,多思考,多歸納總結,多聯系實際.
【典型例題剖析 學會歸納總結】
題型1閉合電路歐姆定律的動態分析
例1 如圖所示,電源電動勢E=12 V,內阻r=1 Ω,R1=5 Ω,R2=12 Ω,R3的最大阻值為6 Ω.
(1)求:流過電流表的最小電流?
(2)若R3的阻值減小,其它元件均不變,判斷電路中電壓表、電流表的示數如何變化?
答案:(1)0.8A;(2)V1、V2減小A增大
方法點撥:支路-干路-支路
學生的疑點:1.總電阻的變化不清;
2.內電壓變化忘了分析;
3.路、支路,電壓、電流變換搞昏了頭.
【當堂鞏固1】
如圖所示,電源電動勢E=8 V,內阻不為零,電燈A標有“10 V,10 W”字樣,電燈B標有“8 V 20 W”字樣,滑動變阻器的總電阻為6 Ω.閉合開關S,當滑動觸頭P由a端向b端滑動的過程中(不考慮電燈電阻的變化) ( A )
A.電流表的示數一直增大,電壓表的示數一直減小
B.電流表的示數一直減小,電壓表的示數一直增大
C.電流表的示數先增大后減小,電壓表的示數先減小后增大
D.電流表的示數先減小后增大,電壓表的示數先增大后減小
探究:P移動電路總電阻怎樣變化?
題型2探究含電容電路的判斷與計算
例2 如圖所示,E=10 V,r=1 Ω,R1=R3=5 Ω,R2=4 Ω, C=100 F,當S斷開時,電容器中帶電粒子恰好處于靜止狀態.求:
(1)S閉合后,帶電粒子加速度的大小和方向.
(2)S閉合后流過R3的總電荷量.
答案:(1)10 m/s2向上;(2)400 C
方法點撥 電容器兩極電壓與R2兩端電壓關系?R3在電路中有什么作用?
學生疑點:1.電容兩端電壓變化沒搞清;
2.與電容串聯的電阻作用不明;
3.電路結構認識不清.
【當堂鞏固2】
如圖電路中,當滑動變阻器的觸頭P向上滑動時,則 ( D )
A.電源的總功率變小
B.電容器貯存的電荷量變大
C.燈L1變暗
D.燈L2變亮
題型3 探究 U-I圖象的應用
例3 如圖所示,直線A為電源的路端電壓U與電流I的關系圖象,直線B是電阻R的兩端電壓與通過其電流I的關系圖象,用該電源與電阻R組成閉合電路,則電源的總功率為 W,電源的輸出功率為 W電源的效率為
.
答案:6 W 4 W 23
探究:圖線的交點有什么物理意義?(工作點)
【當堂鞏固3】
如圖所示,為一個電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關系曲線.由圖可知,兩者不成線性關系,這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發生了變化的緣故.參考這條曲線探究下列問題(不計電流表的內阻).
(1) 若把一個這樣的電燈串聯,接到電動勢為6 V,內阻為10 Ω的電源上,如圖甲所示求流過燈泡的電流和燈泡的電阻?
(2) 若將兩個這樣的電燈并聯后接在這個電源上,如圖乙所示,則通過電流表的電流值和每個燈泡的電阻?
方法點撥:寫出U=E-Ir其中I為通過電源的電流,并作圖找交點.
答案:(1)0.35 A 7.1Ω (2)0.24 A 17.5Ω(提示寫出U=E-2Ir其中2I為通過電源的電流,并作圖找交點)
學生難點:
1.圖像特別是曲線,不會找具體信息;
電流表和電壓表是初學電學者必會的測量工具,它們分別是用來測量所在電路的電流和電壓的,所以要弄清電表示數的變化情況,用到的知識是歐姆定律以及串、并聯電路中電流、電壓和電阻的關系。針對不同連接方式的電路以及電表所測電路部分的不同,解決思路又有所區別,這里以例題為證。
例1.在如圖所示的電路中,電源電壓不變,閉合開關S后,電流表的示數為I,電壓表的示數為U,若滑動變阻器的滑片P向右移動,則I__________;U__________;若電壓表與R2并聯時,U
__________(均選填“變大”“變小”或“不變”)。
這是一個串聯電路,很顯然要根據串聯電路及歐姆定律的有關知識去解決。
在電路中,電壓表測量R1兩端的電壓,當滑動變阻器的滑片P向右移動時,R2增大,根據R總=R1+R2,得R總也增大,再根據歐姆定律,I=U總/R總,因U總不變,所以I變小;電壓表的示數U,可直接用U=IR1去推導得出變小。而第三空就不能直接利用U=IR2去推導,因I變小,R2變大,那么I與R2的乘積將如何變化呢?這是初學者容易犯錯誤的地方。該怎樣去判斷此時電壓表的示數U的變化呢?再回過頭來看,因R1與R2串聯,所以,我們應考慮先確定R1兩端的電壓U1的變化情況,這樣,再根據U=U總-U1,就迎刃而解了。在這個電路中I變小,R1不變,所以U1=IR1變小,U=U總-U1,U總不變,故U總-U1的差變大,即U變大,得解了。
以上是在串聯電路中常見的情況,當電路并聯時,我們又該怎么判斷呢?
例2.如圖所示電路,當滑動變阻器的滑片P由中點向上移動時,電壓表V的示數__________,電流表A1的示數__________,A2的示數__________,A的示數__________。(選填“變大”“變小”或“不變”)
在這個電路中,R1與R2并聯,電流表A1、A2和A分別測R1、
R2和干路中的電流,電壓表V看似只與R1并聯,因在并聯電路
中,各支路兩端電壓相等,且在這個電路中,各支路兩端電壓就等于電源電壓,所以我們首先就可以確定,當滑片移動時,V的示數是不變的,再分別根據歐姆定律I=U/R判斷電流表A1的示數I1與電流表A2的示數I2的變化情況,I1=U/R1,U不變,R1不變,所以I1
不變;I2=U/R2,當滑片P向上移動時,R2變大,U不變,所以I2變
小。最后根據并聯電路中I=I1+I2,I1不變,I2變小,所以I也變小。題中四空答案也就確定了。
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,閉合開關,當滑動變阻器的滑片向右滑動時,下列分析正確的是()
(A) 燈泡變亮,電流表的示數變大
(B) 燈泡變暗,電流表的示數變小
(C) 燈泡亮度不變,電流表的示數變大
(D) 燈泡亮度不變,電流表的示數變小
解析:滑片移動時可知滑動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.當滑片向右移動時,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,故電流表示數變大,燈泡的實際功率變大,故亮度變大.(A)正確.
答案:(A)
點撥:本題屬于電路的動態分析,此類題可先分析局部電阻的變化,再將滑動變阻器和定值電阻視為整體進行分析,得出總電阻的變化,最后由歐姆定律分析電流的變化.此類題目也屬于歐姆定律的常規題目,體現了電學中整體法的應用.
圖2例題延伸:如圖2所示,電源電壓保持不變,閉合開關,將滑動變阻器的滑片向右滑動時,則()
(A)通過燈L的電流變小,變阻器兩端的電壓變小
(B) 通過燈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,通過變阻器的電流變小
(D) 燈L兩端的電壓變大,通過變阻器的電流變小
解析:滑動變阻器的滑片右移,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)
點撥:本題考查滑動變阻器的原理、電阻對電路中電流的影響以及串聯電路的分壓原理,考查學生分析問題的能力.
二、滑動變阻器與電表的測量目標問題
例2(2011年山東聊城)如圖3所示,閉合開關S,使滑動變阻器的滑片向左移動,則( )
(A) 電流表示數變小(B) 電壓表示數變大
(C) 電壓表示數不變(D) 燈泡變亮
解析:從圖中可以看出,這是一個串聯電路,即滑動變阻器與小燈泡串聯,電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓.當滑片向左移動時,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,通過小燈泡的電流變大,小燈泡變亮,(A)項錯誤,(D)項正確;由于滑動變阻器的阻值減小,故它分得的電壓也減小,(B)、(C)兩項錯誤.
答案:(D)
點撥:判斷電路中的電表示數變化情況時,應首先明確電路的連接方式及電表的測量對象,然后根據歐姆定律及串并聯電路的電流、電壓特點進行分析.
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.閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,下列判斷正確的是 ( )
(A) 電壓表V1示數變小,電壓表V2示數變大,電流表示數變小
(B) 電壓表V1示數變大,電壓表V2示數變小,電流表示數變小
(C) 電壓表V1示數變小,電壓表V2示數變小,電流表示數變小
(D) 電壓表V1示數變大,電壓表V2示數變大,電流表示數變大
解析:從題圖可知,電路為串聯電路,電壓表V1測滑動變阻器兩端的電壓,電壓表V2測定值電路R2兩端的電壓.閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,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的示數變小,根據串聯電路的電壓規律可知,變阻器兩端的電壓變大,即電壓表V1的示數變大,答案為(B).
答案:(B)
點撥:本題考查串聯電路和歐姆定律的知識,解此類題的關鍵是明確電壓表所測的對象,弄清各用電器之間的關系,熟記串聯電路的分壓原理.
三、滑動變阻器與伏安法實驗探究
例3(2011年浙江紹興)小敏用如圖5甲所示的電路圖,研究通過導體的電流與導體電阻的關系,電源電壓恒為6 V.改變電阻R′的阻值,調節滑動變阻器滑片,保持R兩端的電壓不變,記下相應的4次實驗的電流和電阻值,描繪在乙圖中.
圖5 (1)實驗過程中,移動變阻器滑片時,眼睛應注視(選填序號);
(A) 變阻器滑片(B) 電壓表示數(C) 電流表示數
(2)在丙圖中,用筆線代替導線,將電壓表正確連入電路.
(3)實驗中,他所選擇的變阻器是(選填序號)
(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量是.
(5)實驗過程中,如果出現了電流表示數為0,電壓表示數接近6 V,電路發生的故障可能是.
解析:探究電壓一定時,電流與電阻的關系時,在不斷的改變定值電阻的同時,必須不斷的移動滑動變阻器,使得電壓表的示數是一個定值,故在移動滑片的同時,眼睛觀察電壓表的示數;通過電流與電阻的圖像中可以看出保持電壓表的示數是2 V,故電壓表接入電路中時,所選的量程應該是0~3 V的,且并聯在電阻兩端;陰影部分為電壓值;滑動變阻器型號的選擇應該與定值電阻的阻值差不多,故所選型號為“10 Ω,0.5 A”的;如果電路中出現電流表的示數為零,說明在電路中出現了斷路,電壓表有示數說明是電阻R處出現了斷路.
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
點評:此題從實物圖的連接、滑動變阻器型號的選擇、故障的分析等方面較為綜合的考查了學生,從中加強了學生綜合能力的培養,是一道不錯的電學中考題.
圖7例4(2011年四川綿陽)如圖7所示是測量小燈泡電阻和電功率的實驗電路圖,當滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表、電壓表的示數變化情況是( )
(A) 增大、增大 (B) 增大、減小
(C) 減小、增大 (D) 減小、減小
解析:當滑動變阻器的滑片向左移動時,電阻R的阻值減小,電路中的總電阻減小,根據歐姆定律I=U/R可知電路中的電流增大,即電流表的示數增大.同樣根據歐姆定律推導公式U=IR可得出燈泡兩端的電壓增大,即電壓表的示數也增大,所以(B)(C)(D)均是錯誤的.
答案:(A)
點撥:本題考察的是綜合運用歐姆定律的知識,這也是初中物理的重點和難點內容,也是同學們容易出錯的地方,在套用公式時容易“張冠李戴”.
四、滑動變阻器與電阻的匹配問題
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系.已知電源電壓為6 V,滑動變阻器R2的最大電阻為20 Ω,電阻R1為10 Ω.實驗過程中,將滑動變阻器滑片移到某一位置時,讀出電阻R1兩端電壓為4 V,并讀出了電流表此時的示數.緊接著小華想更換與電壓表并聯的電阻再做兩次實驗,可供選擇的電阻有15 Ω、30 Ω、45 Ω和60 Ω各一個,為了保證實驗成功,小華應選擇的電阻是 Ω和 Ω.
2.在初中物理教學中培養學生邏輯思維能力的方法
2.1在物理知識授課中培養學生邏輯思維教師在物理概念、原理、公式等授課過程中要著重培養學生的邏輯思維能力。課堂教學是目前傳授知識的主要方式與方法,課堂也是老師與學生接觸與溝通機會最多的地方,因此,在課堂教學中教師可以更為直接的培養學生的邏輯思維能力。例如,教師在講解物理公式時所展現的推導過程就是一個培養學生邏輯思維能力的過程。已知歐姆定律U=IR,其中U為電壓,I為電流,R為電阻。下面推導串聯電路的串聯公式。
【例1】 把電源(電壓一定)、開關、兩個未知阻值的定值電阻R1和R2、滑動變阻器R、一個電流表和兩個電壓表、導線連成了如圖1所示的電路。閉合開關后,調節滑動變阻器R的滑片P,發現V1、V2、A表的示數都在改變,把電流表A的示數和對應的電壓表V1、V2的示數記在下表中。(設電阻不隨溫度變化而改變)
(1)根據表格中的數據求出定值電阻R2的阻值。
(2)求出電源電壓U和定值電阻R1的阻值。
(3)求整個電路消耗的最大電功率。
解:(1)從表格數據可知I=0.2A時,R2兩端的電壓U2=0.8V,由I=UR 得R2=U2I=0.8V0.2A=4Ω 。(2)設電源電壓為U,由表中數據知,當電路電流I=0.2A時,R2和滑動變阻器R兩端總電壓U2=2.8V。根據串聯電路的電壓規律和歐姆定律有:U=0.2R1+2.8;
當電路電流I2=0.3A時,R2和滑動變阻器R兩端總電壓為U3=2.7V,根據上面推導有:U=0.3R1+2.7,聯解得U=3V,R1=1Ω。
(3)當滑動變阻器接入電路的阻值為零時,電路消耗的功率最大則有:I最大=UR1+R2=3V1Ω+4Ω=0.6A ,
P最大=UI最大=3V×0.6A=1.8W。
這道物理計算題主要考查學生審讀電路圖的能力和運用串聯電路的特點,歐姆定律等的知識,學生就要對串聯電路及其特點、歐姆定律有確切的理解,因此在教學中教師就要引導學生從串聯電路及特點、歐姆定律入手考慮。解答這道題首先要知道電路是串聯電路,再根據串聯電路的特點,當然也要求學生理解好歐姆定律,才能準確地解答出答案。若學生對這些知識沒有掌握好,電路連接方式判斷錯誤或者歐姆定律的運用錯誤,就會導致本題的大失分。
二、力學計算題教學
在初中物理的力學中,浮力計算既是重點又是難點,很多學生對這類題束手無策,其主要原因是學生不熟悉掌握浮力的求法及其受力分析能力差,教師在講解浮力計算題時應加強解題方法的指導。
圖2
【例2】 如圖2甲所示,把邊長為0.1m的正方體木塊放入水中,靜止時有2/5的體積露出水面,然后在其上表面放一塊底面積為2.0×10-3m2的小柱體,如圖2乙所示,靜止時方木塊剛好能全部浸入水中。(g=10N/kg)求:
(1)甲圖中木塊受到的浮力。(2)木塊的密度。
(3)小柱體放在木塊上面時對木塊上面的壓強。
解:(1)甲圖中木塊漂浮在水中,木塊受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3×35 =6N。
(2)甲圖中木塊漂浮在水中,F浮=G木,ρ水g×35 V木=ρ木gV木,ρ木=35 ×10×103kg/m3=0.6×103kg/m3。
(3)方法一:小柱體放在木塊上面時,F浮1=G柱+G木,
G柱=F浮1-G木=ρ水gV木-G木=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3m3-6N=4N,
小柱體放在木塊上面時對木塊的壓強為:
p=FS =G柱S =4N2.0×10-3m2 =2×103Pa。
方法二:小柱體放在木塊上面時對木塊的壓力等于小柱體的重力,從圖甲到圖乙增加的浮力就等于小柱體的重力,即:
G木=F浮2=ρ水gV排2=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3m3×25 =4N,
長期以來,傳統的應試教育理念對初中科學教學造成極大的負面影響,束縛了教師的發揮,也限制了學生的發展。在新課改的背景下,我們難免要思考怎樣才能改革教育理念,提高教學質量,更好地教學初中科學。本文擬對初中科學教學進行探究,以期能為同行提供有益參考和借鑒。
一、激發學生探究激情
據調查,初中科學教學中近半數學生對科學探究缺乏興趣,他們不愿意積極主動地參與探究,更不想花更多的時間和精力投入到科學探究中,究其原因主要在于教師并沒有在教學過程中有意識地激發學生的探究欲望與激情。因此,初中科學教學中,教師要想方設法激發學生的探究熱情。筆者認為,應突出學科的趣味性,并在此基礎上展示學科與現實生活的緊密聯系,讓學生在學習探究的過程中獲得快樂,以此激發學生的興趣。例如,在探究學習“聲音的產生與傳播”的過程中,教師在課堂上給學生講述了貝多芬的故事。教師告知學生著名音樂家貝多芬在晚年幾乎失去了聽力,但他仍然創造出了眾多知名的樂曲,成為世界著名的音樂大師。教師在科學教學中利用名人的故事吸引學生的注意力,并在此基礎上引導學生思考失去聽力的貝多芬依靠什么進行音樂創作,引導學生探究聲音產生的原因以及傳播的途徑。此時,學生的興趣得到激發,多數學生對貝多芬的經歷感到好奇,希望通過學習了解這一故事。在教師的引導下,學生認識到聲音是依靠振動產生的,其依靠介質進行傳播。經過思考與探究,學生了解到失去聽力的貝多芬將一截小棍支撐在自己與鋼琴之間,通過骨傳導的方式聽到音樂,并以此展開創作。在這個故事中,教師利用了名人的不幸經歷激發學生好奇心,引導學生進行實踐和主動探究,學生在探究過程中豁然開朗,獲得極大的滿足和自信。與此同時,學生也可以認識到科學知識可以用到現實生活中,現實生活中處處都需要科學知識,從而讓學生對學好科學更有動力。
二、改革實驗教學設計
科學是一門以實踐為基礎的學科,它需要人們在實踐中去觀察、去思考、去解決問題。沒有實踐的支撐,一味地空談理論會讓學生感到乏味。但從目前來看,當前的初中科學實驗教學缺乏效力,并不能達到較好的成果,其原因在于教師受到應試教育的影響,導致教師設計的實驗教學沒有突出學生主體性,仍舊是一種灌輸式的教學方式。在初中科學實驗教學中,教師要讓學生根據學習目標自主設計實驗步驟,要讓學生在動手操作的過程中遇到困難與發現問題,并根據具體情況進行調節。通過一定的實驗操作,學生才能在實驗過程中學會操作過程,綜合運用有關的知識,達到提高學生綜合素質的目的。以“歐姆定律”的課堂教學為例。在傳統的教學過程中,多數教師在教完歐姆定律的相關知識后會組織學生進行實驗操作,目的是讓學生通過實驗來觀察和研究電壓、電流和電阻之間的關系,讓學生證明歐姆定律的正確性。這種做法雖然能夠達到一定的教學目標,但卻忽視了學生的主體性,學生按照教師的安排和要求進行實驗,其本質是一種灌輸式的教學方法。針對此,教師在進行了基礎教學后要求學生進入實驗室,通過組織設計實驗逐步探究電流、電壓與電阻之間的關系,讓學生在實驗的過程中逐步推導出歐姆定律,而不再是以歐姆定律的內容引導學生進行實驗操作。這就需要學生利用所學的知識以及個人的能力設計實驗,學生會充分發揮自身的能動性,通過多次實驗總結規律。在此過程中,學生的思路變得清晰,逐步探清歐姆定律,對這一定律有更深刻的認知,同時提高了學生的綜合素質。
三、引導學生實踐運用
我們知道,初中科學教學的目標還包括“引導學生將所學的知識應用于現實生活”,用所學知識服務于生活,讓我們的生活更加美好。所以,在初中科學教學中,教師要引導學生在實踐中運用所學的知識,通過實踐運用進行檢驗并將所學回歸生活。例如,在學習了“杠桿原理”后,教師可以引導學生思考生活中能夠運用到杠桿的工作。學生提出利用杠桿原理可以節省極大的力氣,如工人使用的老虎鉗就運用了杠桿原理,還有部分學生提出釣魚竿同樣也使用了杠桿原理,兩者使用杠桿原理達到了不同的目的。在老師的引導下,學生運用學到的杠桿原理設計簡單的工具,并能夠對這些簡單的工具進行適當的操作。這就是引導學生將所學的知識用于現實生活,同時凸顯初中科學學科的實用性。總的來說,當前的初中科學教學存在一定的弊端與缺陷,遠遠無法達到預期理想的教學效果。這就要求眾多教師在實踐教學中不斷總結與交流,通過教學研討完善教學方法和模式,提出更有針對性的改革策略,以此達到推動初中科學教學發展、促進教學改革的目的。
參考文獻:
[1]趙峰.初中科學教學中科學探究的實踐研究[D].東北師范大學,2011.