时间:2023-08-11 16:54:55
序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇欧姆定律的相量形式范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
(1)牛顿第一定律。采用边讲、边讨论、边实验的教法,回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识;培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确:牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态,不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的涵义,引入了惯性的概念,是研究整个力学的出发点,不能把它当做第二定律的特例;惯性不是状态量,也不是过程量,更不是一种力。惯性是物体的属性,不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时,应使学生理解和使用常用的措词:“物体因惯性要保持原来的运动状态,所以……”教师还应该明确,牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系,但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时,常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。
(2)牛顿第二定律。在第一定律的基础上,从物体在外力作用下,它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达:物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应请注意:公式F=Kma中,比例系数K不是在任何情况下都等于1;a随F改变存在着瞬时关系;牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系,以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。
(3)万有引力定律。教学时应注意:①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程,卡文迪许测定万有引力恒量的实验,海王星、冥王星的发现等物理学史料,对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比(平方反比定律),减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式,只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也发现了它的局限性。
(4)机械能守恒定律。这个定律一般不用实验总结出来,因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理,在外力和非保守内力都不做功或所做的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化,就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量,用它来解决问题时,就可以不涉及状态变化的复杂过程(过程量被消去),使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件(只有系统内部的重力和弹力做功)。这个定律不适用的问题,可以利用动能定理或功能原理解决。
(5)动量守恒定律。历史上,牛顿第二定律是以F=dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来,主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相,就目前中学的实验条件来说,多数难以做到。即使做得到,要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出,再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律,也不违反科学规律。
(6)欧姆定律。中学物理课本中欧姆定律是通过实验得出的。公式为I=U/R或U=IR。教学时应注意:①“电流强度跟电压成正比”是对同一导体而言;“电流强度跟电阻成反比”是对不同导体说的。②I、U、R是同一电路的3个参量。③闭合电路的欧姆定律的教学难点和关键是电动势的概念,并用实验得到电源电动势等于内、外电压之和。然后用欧姆定律导出I=ε/(R+r)(也可以用能量转化和守恒定律推导)。④闭合电路的欧姆定律公式可变换成多种形式,要明确它们的物理意义。⑤教师应明确,普通物理学中的欧姆定律公式多数是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,导体就不服从欧姆定律。但不论导体服从欧姆定律与否,R=U/I这个关系式都可以作为导体电阻的一般定义。中学物理课本不把 R=U/R列入欧姆定律公式,是为了避免学生把欧姆定律公式跟电阻的定义式混淆。这样处理似乎欠妥。
一、探究过程
欧姆定律是实验定律.要正确理解欧姆定律,应了解如何通过试验来揭示电流、电压、电阻三个物理量之间的关系.因为是三个物理量,所以我们在研究实验时要采用控制变量法,探究过程中分两步.
1.保持电阻不变,研究电流跟电压的关系
研究电流跟电压的关系时,应保持电阻不变,那么,设计实验电路时就要考虑以下几个方面:①怎样测量定值电阻两端的电压U和定值电阻中的电流I?②怎样保持导体的电阻R不变?③通过什么方法改变定值电阻两端的电压U?设计实验电路图(如图1):
按电路图连接实物电路,利用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压,使它成整数倍的增加,并记录所对应的电流值,填入表一中.
表一:R=10Ω
通过上表可得:电阻一定时,电流与电压成正比.
2.保持电压不变,研究电流跟电阻的关系
同学们一定要明确“研究电流跟电阻的关系时,应保持电压不变”的思想.实验探究时应考虑:①怎样改变导体电阻R的大小?②怎样保持导体两端的电压U不变?这是这个探究实验的难点,当电阻的大小发生变化时,可通过滑动变阻器来控制其两端的电压U保持不变.
不断更换定值电阻,利用滑动变阻器保持定值电阻两端的电压不变,记录对应的电流值,填入表二中.
表二:U=3V
通过上表可得:电压一定时,电流与电阻成反比.
综上所述:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比.
同学们在具体的探究活动中可能会遇到这样的问题:在电阻R阻值改变时,电阻R两端的电压也发生变化,如何移动滑动变阻器的滑片,使电阻R两端的电压恢复到原来的电压值.这也是把控制变量法从理论升华到实际的一个方面.
例1小刚同学用如图2电路探究欧姆定律的“一段电路中电流跟电阻的关系”.在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的惟一操作是().
A.保持变阻器滑片不动
B.将变阻器滑片适当向左移动
C.将变阻器滑片适当向右移动
D.将电池个数增加
解析当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,电路中的电流减小,滑动变阻器两端的电压减小,而A、B两点间的电压增大,所以滑动变阻器的电阻应当增大才能使A、B两点间的电压保持不变.这道题让大家真正了解到应如何灵活应用控制变量法.
二、正确理解欧姆定律
在欧姆定律中,三个物理量是指同一导体或同一段电路在同一时刻的I、U、R,同时三个物理量的单位必须要用国际单位制.
对于欧姆定律I=U/R和欧姆定律的变形式R=U/I,这两个公式是大家最容易混淆的.
特别是R=U/I只是用来计算导体电阻的,决不能认为R与U成正比,R与I成反比;对同一导体而言,即使导体上不加电压,导体电阻仍然存在.切记导体电阻与电压电流无关,它是导体本身的一种性质.
为了更形象深刻地理解欧姆定律,我们可以借助图像来描述.
根据I=U/R,当R一定时,I与U成正比,相当于数学中的正比例函数的图像.如图3甲所示.而在U一定时,I与R成反比,相当于数学中的反比例函数的图像.如图3乙所示.
应用这种图像可以来比较电阻的大小.
例如图4所示为接入闭合电路中阻值不同的两个电阻的电流随电压变化的I-U图像,从图中可知().
A.R1R2
B.R1R2串联后,总电阻I-U图线在区域Ⅱ内
C.R1R2并联后,总电阻I-U图线在区域Ⅲ内
D.R1R2并联后,总电阻I-U图线在区域Ⅰ内
解析 首先大家要对串并联电路的总电阻非常清楚,串联的总电阻大于任何一个分电阻,并联的总电阻小于任何一个分电阻.从图上可以选择电压一定时,比较电流的大小关系,I1I2,所以R1R2,可推出RⅠRⅡRⅢ,所以正确答案为D.
三、欧姆定律的应用
根据欧姆定律:①知道导体两端的电压和导体的电阻就可以求出导体中的电流;②知道通过导体的电流和导体的电阻就可以求出导体两端的电压;③知道通过导体的电流和导体两端的电压就可以求出导体的电阻值,即I=U/R,U=IR,R=U/I.
例2一个定值电阻两端加上6V电压时,通过它的电流是0.4A.如果给它加上3V的电压时,则流过它的电流是多少?为什么?
解析一
要求当电压是3V时,电流是多少,还需知道电阻,根据前面的两个条件可以求出电阻是15Ω,因为电阻是不变的,所以I=U/R=3V/15Ω
=0.2A.
解析二
根据欧姆定律,R一定时,I与U成正比,即得I=0.2A.
例3如图5所示,开关闭合后,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中().
A.电流表示数变小,电压表示数变大
B.电流表示数变小,电压表示数变小
C.电流表示数变大,电压表示数变大
D.电流表示数变大,电压表示数变小
解析当滑动变阻器滑片P向右滑动时,电路的总电阻变大.电压一定时,电阻变大,电流变小,所以电流表示数变小;通过定值电阻的电流减小,所以定值电阻分担的电压减小,电压表的示数变大.故选A.
例4如图6所示是“伏安法测电阻”的实验电路图.
(1)在图6中的圆圈内填入电流表、电压表的符号;
(2)某同学规范操作,正确测量,测得3组实验数据分别是:U1=2.4V,I1=0.20A;U2=4.5V,I2=0.38A;U3=6.0V,I3=0.50A.请你在虚线框内为他设计一个表格,并把这些数据正确填写在你设计的表格内.
(3)根据表格中数据,请你算出待测电阻Rx≈_______Ω.
(4)分析表格中的数据,你能得出的一个结论是:_______________________________.
解析(1)填入电流表和电压表,如图7所示.
(2)实验数据表格设计如下表:
(3)根据公式R=U/I分别求得三次实验测得的电阻为12Ω、11.8Ω、12Ω,求平均值从而算出待测电阻Rx≈11.9Ω.
[关键词]:欧姆定律;物理结论;表述;形成过程
中图分类号:G4
物理结论常用的表达方式有:文字叙述、数学语言表达、特定表示法,初中物理中以文字叙述最为常见。物理结论的表述要求科学、准确,同时必须注意结论的严密性和逻辑性。物理结论的形成通常建立在数据分析和因果关系分析,这两种关系的分析一般采用控制变量的研究方法,如果能知道一个现象的发生是由于某个原因引起的,又能从该现象和某原因之间所存在的数量关系中找出规律,只要把这两个方面概括起来进行描述,就很容易得出实验结论。下面结合欧姆定律的形成和理解,就同学们表述物理结论时出现的错误,谈谈物理结论的准确表述及形成过程。
欧姆定律这一基本规律,是初中电学知识的基础和重点,可以说它是解决电学问题的一把金钥匙。它揭示了电流、电压、电阻三者之间的定量关系,是利用控制变量法在实验的基础上归纳总结出来的。即控制电阻不变,得到通过导体中的电流跟导体两端的电压成正比;控制导体两端的电压不变,得到通过导体中的电流跟导体的电阻成反比。教材(北师大版九年级物理教材)中表述为:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。它的表达式为:,表示导体中的电流的大小取决于这段导体两端的电压和这段导体的电阻,当导体两端的电压(U)或导体本身的电阻(R)变化时,通过导体的电流(I)将发生相应的变化。其中电流(I)、电压(U)、电阻(R) 这三个物理量必须是对应于同一导体(或同一段电路)在同一时刻(或同一段时间),也可以说是"一一对应"的,即应用欧姆定律时,必须讲究同一性和同时性。用它进行计算时,带入数据的单位必须统一为国际单位。另外,它还反映了导体两端保持一定的电压,是导体形成持续电流的条件。若导体本身的电阻(R)不为零,两端的电压(U)为零,则通过导体的电流(I)也为零,也就是,给一导体两端不加电压,就没有电流通过;若导体是绝缘体电阻(R)可为无穷大,即使它的两端有电压(U),通过导体的电流(I)也为零,电流无法通过。
而通过欧姆定律得到的变形式表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比是一个不变的值,等于这个导体的电阻,它是电阻的计算式,而不是它的决定式。导体的电阻反映了导体本身的一种性质,是表示导体对电流阻碍作用的本领大小,其大小只决定于导体的材料、长度、横截面积和温度,跟导体两端的电压和导体中有无电流无关,不能受数学的思维定势影响。
例题:某同学在做"探究通过导体的电流与电阻的关系"的实验中,收集了一些实验数据如下表,由表内数据可得的结论是:___________。【电压U=3V】
电流I/A
0.3
0.2
0.1
电阻R/Ω
10
15
30
【错误结论之一】当导体两端的电压一定时,导体的电阻跟通过导体的电流成反比。
【病因】颠倒因果关系,犯逻辑错误
【分析 】原因和结果,在物理实验中,通常表现为物理条件和现象,物理条件是原因,物理现象是结果,物理条件的改变引起了物理现象的变化。因此要归纳科学规律,一方面要关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系,另一方面还要注意两个物理量的因果关系,不能前后颠倒。由于通过导体的电流跟导体两端的电压和导体的电阻这两个因素有关,因此本实验探究通过导体的电流跟电阻的关系的方法是:保持导体两端电压不变,通过改变导体的电阻,来观察电流的变化情况。电阻的变化是原因,电流的变化是结果。因此,表述这类问题必须首先明确"那是因、哪是果"。
【错误结论之二】当导体两端的电压一定时,导体的电阻越大,导体中的电流就越小。或者,当导体两端的电压一定时,导体的电阻随导体中的电流的增大而减小。
【病因】混淆定量描述与定性分析
【分析】从表中电流、电阻的实验数据的规律表明:当导体两端的电压一定时,导体的电阻增大为原来的几倍,导体中的电流就减小为原来的几分之一。两个物理量之间存在反比关系,属于定量关系,上述错误却表达为×××随×××的增大而减小,属于定性关系,不准确。
【错误结论之三】导体中的电流跟导体的电阻成反比。
【病因】注重结果,忽视条件
【分析】物理结论都有其成立的条件,表达时如果忽视了成立的条件,就是不准确的,甚至是错误的,这类问题常常用控制变量探究问题,分析实验数据时,要分清哪个因素是自变量(引起实验结果变化的原因),哪个因素是因变量(实验结果,其变化是由其它因素的变化引起的),哪个因素是不变量(包括相等的量),最后得出正确结论,其格式一般为"在......不变(或相等)的情况下(条件) ......(结果)"
本人在长期的教学实践中总结出,物理结论的形成一般分为以下四步:
(1)、抓问题。就是通过审题弄清要研究的问题,即研究对象。也就是说首先明确被研究量及相关的各个因素。上述问题研究的是通过导体的电流跟导体的电阻的关系。
(2)、找条件。确定结论成立的条件,即找出题目中给出的条件或控制哪些量不变。上述题目中给出导体两端的电压不变。
(3)、论关系。利用题目中的数据或现象分析物理量之间的变化关系或规律,同时明确物理量之间的因果关系。从表中电流、电阻的数据变化中可以发现:导体的电阻增大为原来的几倍,导体中的电流就减小为原来的几分之一。也就是说通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
1 与牛顿运动定律相关的图象问题
1.1 图象用于规律探究
探究“加速度与力、质量的关系”,最后的数据处理和规律的得到就是借助于图象进行分析的,尤其是“加速度与质量的关系”,学生很难直接从数据上看出两者成反比关系,不过当作出如图1所示的a-m函数图象时,学生从经验出发很容易猜测其是双曲线,继而猜测是反比,是不是呢?再进一步变化坐标,作出如图2所示的a-1[]m图象,得到一条过原点的直线,归纳出结论:得到当合力一定时,加速度与质量成反比的结论.
1.2 提取图象信息解运动学问题
从图象中找出解题信息,把图象与物理图景相联系,应用牛顿运动定律及其相关知识解答.
1.3 借助于v-t图象切线斜率的变化比较加速度
x-t图象切线的斜率表示瞬时速度,同样可以推理得v-t图象切线的斜率能表示加速度a,切线斜率的变化可以反映加速度大小的改变.
例2 木块A、B质量相同,现用一轻弹簧将两者连接置于光滑的水平面上,开始时弹簧长度为原长,如图4所示,现给A施加一水平恒力F,弹簧第一次被压缩至最短的过程中,有一个时刻A、B速度相同,试分析此时A、B的加速度谁比较大?
解析 在弹簧压缩过程中,隔离A、B进行受力分析,对A有:F-kx=maA,弹簧形变量变大,A做加速度减小的加速运动;对B有:kx=maB,B做加速度增大的加速运动.接着定性画出A、B运动的v-t图象如图5所示,交点为C表示两者速度相同,直观地呈现该处B切线的斜率大于A的斜率,即aB>aA.[HJ1.5mm]
2 电路中的图象问题
2.1 U-I图象问题
导体的伏安特性曲线能直观的体现导体电流随所加电压的变化关系.线性元件对应的伏安特性曲线是斜直线,直线的斜率k=I/U,物理意义是电阻的倒数.对于非线性元件来说,伏安特性曲线是曲线,任意一点对应坐标的比值k=I/U,物理意义也是电阻的倒数.计算阻值时两者有很大的区别.但任意一点对应坐标的乘积P=UI的物理意义是元件的实际功率,这个结论对两种元件都适用.
电源的路端电压与干路电流的关系图象也是考查的重点.根据闭合电路欧姆定律的变形式:E=U+Ir,可得出路端电压与电流的关系式为:U=E-Ir.作出此图象可以得出是一个一次函数的图象.斜率物理意义k=-r,纵截距的物理意义b=E.
[TP9GW879.TIF,Y#]
例3 小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图6所示,P为图线上一点,PN为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法中正确的是
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1[]I2
C.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1[]I2-I1
D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积
解析 坐标的比值等于电阻的倒数,所以A选项正确,B选项正确.因为是非线性元件,欧姆定律不再适用,所以不能用切线的斜率等于电阻,C选项错误.坐标的乘积代表实际功率D正确.
点评 本题即为伏安特性曲线的数形结合考查,根据R=U1[]I2,得出图象上点的坐标比值为电阻倒数,根据P=UI得出图象上点的坐标的乘积为实际功率.
2.2 闭合电路中的常见的功率的图象问题
闭合电路中经常遇到的三个功率:电源总功率P=EI,电源的输出功率P=EI-I2r,电源的内热功率:P=I2r.
例4 某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上,[TP9GW880.TIF,Y#]如图7中的a、b、c所示,根据图线可知
A.反映Pr变化的图线是c
B.电源电动势为8 V
C.电源内阻为2 Ω
D.当电流为0.5 A时,外电路的 [LL]电阻为6 Ω
解析 a为P总-I关系图象,根据P=EI,可得E=4 V,b为P出-I关系图象根据P=EI-I2r,可得r=2 Ω;c为Pr-I关系图象.再根据闭合电路欧姆定律可得R=6 Ω,正确答案:A、C、D.
点评 根据图象和表达式的数形结合,待定系数法可以求出电源的电动势和内阻结合闭合电路欧姆定律求出外电阻的大小.
2.3 电源电动势和内阻测定的常见图象问题
测量电源电动势和内阻的常见方法有三种:U-I法,I-R法,U-R法,三种方法都是围绕闭合电路欧姆定律的表达式来的.在研究图象问题上却是有所不同,斜率和截距的物理意义大不一样,需要我们数形结合明确各自的含义.
易错点一:对欧姆定律变形公式的误解
例根据欧姆定律公式I=,可变形得到R=。对此,下列说法中正确的是()
A. 导体电阻的大小跟导体两端的电压成正比
B. 导体电阻的大小跟导体中的电流成反比
C. 当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
D. 导体电阻的大小跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
典型错误一根据R=,认为导体的电阻与导体两端的电压成正比,因此选择A。
典型错误二根据R=,认为导体的电阻与通过导体的电流成反比。因此选择B。
错因分析欧姆定律研究的是电流与电压和电阻的关系,其变形式R=只是提供了计算电阻的一种方法,并不能理解为导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比。
正确答案因为导体的电阻是由导体自身因素(材料、长度、横截面积、温度等)来决定的,而不受外因(导体两端电压和通过导体的电流)影响,所以应选D。
易错点二:对欧姆定律同一性和同时性的忽视
例有一个电铃,它的电阻是10 Ω,在正常工作时,它两端的电压应该是6 V。但我们手边现有的电源电压是8 V,要把这个电铃接在这个电源上,并使它正常工作,应怎么办?
典型错误要把这个电铃接在这个电源上,并使它正常工作,应给它串联一个电阻。
因为通过电铃的电流I== A=0.6 A,
又因为电阻跟电铃串联,
所以通过电阻的电流I=I=0.6 A,
因此,串联一个电阻为R== Ω=13.3 Ω。
错因分析造成错解的原因是在应用欧姆定律时,没有注意同一性和同时性。错解中的最后一步:R=中,U、I代入的数值是总电压和总电流,求出的电阻R应该是总电阻。
正确答案根据欧姆定律有:通过电铃的电流I== A=0.6 A,
又因为电阻跟电铃串联,
所以通过串联电路的电流I=I=0.6 A,
因此,总电阻R== Ω=13.3 Ω。
又因为R=R+R,
所以串联一个电阻为R=R-R=(13.3-10) Ω=3.3 Ω。
易错点三:对控制变量法的误解
例小刚用图1所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是()
A. 记录电流表和电压表的示数
B. 将变阻器滑片适当向左移动
C. 将变阻器滑片适当向右移动
D. 适当增加电池的节数
典型错误电源电压不变,改变电阻,记录电流大小,从而找出电流跟电阻的关系,选A。
错因分析没有正确理解控制变量法。
正确答案在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,为了探究“一段电路中电流跟电阻的关系”,必须保持A、B两点间的电压不变。此时由于总电阻变大,总电流变小,因此滑动变阻器两端的电压变小,由串联电路电压关系可知A、B两点间(一段电路)的电压变大。要想继续实验,接下来应该使A、B两点间的电压减小到原来的值。将变阻器滑片适当向右移动,使变阻器阻值增大,使电路电流减小。由U=IR可知,A、B两点间的电压才会变小,当达到原来的电压值时,停止移动滑片,记录此时的电流值。应选C。
易错点四:对电路连接关系不清
例1如图2所示,电路中的电源电压保持不变。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,电表、、的示数变化正确的是()
A. 的示数减小,的示数减小,的示数增大
B. 的示数增大,的示数减小,的示数增大
C. 的示数增大,的示数减小,的示数减小
D. 的示数减小,的示数增大,的示数减小
典型错误滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,滑动变阻器的阻值变大,根据欧姆定律公式I=,电路中的电流减小。根据U=IR可知,滑动变阻器两端电压减小,因此的示数减小,灯泡两端的电压增大。选择D。
错因分析电压表测量的是滑动变阻器两端电压U。滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,滑动变阻器的阻值R变大,但同时电流I变小,根据U=IR无法判断滑动变阻器两端电压大小的变化。
正确答案由图2可知这是一个串联电路,电压表测量滑动变阻器两端的电压U,测量灯泡两端的电压U。滑动变阻器的滑片P由图中位置向a点移动的过程中,滑动变阻器的阻值变大,根据欧姆定律公式I=,电路中的电流减小,因此的示数减小。再根据串联电路中电流处处相等,通过灯泡的电流I=I,又灯泡的电阻R不变,根据U=IR可知,电压U减小,因此的示数减小。由串联电路电压的关系,可知滑动变阻器两端电压U=U-U,因此的示数增大。应选C。
例2如图3所示电路中,闭合开关后,将滑动变阻器滑片P由a端向b端滑动过程中,图3中电压表和电流表的示数变化正确的是()
A. 电压表示数不变,电流表示数变大
B. 电压表示数变小,电流表示数变大
C. 电压表示数不变,电流表示数变小
D. 电压表示数变大,电流表示数变小
典型错误滑动变阻器滑片P由a端向b端滑动过程中,电阻变大。根据U=IR可知,电压变大,因此电压表示数变大。再根据欧姆定律公式I=,电路中的电流减小,选择D。
错因分析电路连接关系不清,没有注意到滑动变阻器与R串联后再与R并联的关系。
正确答案滑动变阻器与R串联后再与R并联,不管滑动变阻器阻值如何变化,都不会改变支路电压。支路电阻的变化引起总电阻的变化,滑片P由a端向b端滑动过程中,滑动变阻器电阻变大,总电阻变大。根据欧姆定律公式I=,电路中的总电流减小,因此电流表示数减小。应选C。
易错点五:对伏安法测电阻原理的误解
例小刚同学想用电流表、电压表测量一段电阻丝R的电阻,他已连接了部分电路,如图4(a)所示。请你接着完成下列步骤:
(1)当电压表示数为3.6 V时,电流表的示数如图4(b)所示,这时电路中的电流是________A,电阻丝的电阻为_______Ω。并用笔画线代替导线,将电路补画完整。
(2)若将上面实验中的定值电阻R换成小灯泡,在多次测电阻的过程中,发现当电压表的示数增大时,电压表与电流表示数的比值将________。
典型错误(1)题中连接图时,滑动变阻器接线柱连入错误,电压表、电流表正负接线柱及量程选错,串、并联错误。
错因分析不清楚滑动变阻器及电表接入电路的要求。
正确答案滑动变阻器要保证“一上一下”两个接线柱接入电路,有时还要考虑具体是下面哪一个接线柱接入电路。对于电表,要求电流从正接线柱流入负接线柱流出,且选择符合题意的量程,保证电流表与被测对象串联,电压表与被测对象并联。(1)0.3;12;电路图如图5所示。
典型错误(2)由伏安法测电阻原理R=可知,电流与电压成正比,因此电压表与电流表示数的比值不变。
错因分析当电阻不变时,电流与电压才成正比。电阻变化时,这种正比例关系就不成立了。
正确答案当电压增大时,灯丝温度升高,其电阻增大。由R=可知,电压表与电流表示数的比值就是电阻,所以电压表与电流表示数的比值将增大。
易错点六:不关注欧姆定律的适用范围――纯电阻电路
例有一台标有“220 V 1.1 kW”的电动机,线圈电阻为10 Ω,求它正常工作1 min放出的热量。
典型错误由欧姆定律可知,
I== A=22 A,
再由焦耳定律得:
Q=I2Rt=222×10×60 J=2.904×105 J。
错因分析欧姆定律只适用于纯电阻电路。本题是含有电动机的非纯电阻电路,求电流时不能使用I=。
正确答案通过线圈的电流I== A=5 A,
一、归纳对比,培养比较概括能力
归纳推理与演绎推理不同,演绎推理是由一般到个别,即从一般性的结论判断出发,推之于个别也具一般事物的那种特性;归纳推理是由个别到一般,由观察实验研究发现找到个别事物有某种特性,而这个别事物的同类,也具有那种特性,那么这同类事物就具有那种特性了。而对比(比较)是确定现实对象及其现象异同的一种思维过程;概括是把比较中抽取出来的本质特点进行综合。
物理教学中要善于从形式和本质两方面引导学生认知物理现象或物理知识的相似点与差异点,以培养对比、概括能力。我们在进行物理概念教学时,就常用异中求同法。如通过火车在轨道上行驶,飞机在高空飞行,虫子在地上爬行,人在路上行走等各种运动形式中,找出其共同点:一个物体相对另一物体的位置发生了变化,从而概括出“机械运动”的概念。亦可在学了有关时间与时刻,路程与位移,电压、路端电压、电势、平衡力、作用力与反作用力,动通定理、动量定律,机械守恒定律、动量守恒定律以后,用图表进行对比。
二、联系实际,培养分析综合能力
分析和综合是思维的基本过程。分析是把整体分解为部分,把复杂的事物分解为最简单的要素,然后分别加以研究的一种思维方法。综合则是把对象的各个部分、各个方面和各种因索联系起来的一种思维方法。例如在力学中,研究物体的运动状态和所受的外力(即与其他物体的相互作用)的关系时,问题就比较复杂,学生普遍感到很不易掌握。但如果用“隔离法”进行分解教学,首先把要研究的对象和其对象(物体)“隔离”开来,而后逐一分析,从各个侧面去分析该物体收到其他物体的作用力的性质(重力、弹力、摩擦力等),求出合力;再研究物体的质量和所受的合力与外力的关系,从而得到“一个物体运动的速度的变化率和外力成正比”的结论。这便是力学研究中常用的分析法。
分析和综合是相互联系的:分析是综合的基础,综合是分析的目的。没有分析就不能综合,没有综合分析就毫无意义。在认识物理现象的过程中,分析和综合总是交替进行的,二者相互依存,相互制约。如教学直流电规律时,先让学生学习电流、电压、电阻以及串并联电路的特征等,在此基础上学习部分电路的欧姆定律,这便是在分析基础上的第一次综合。这时学生对直流电规律的认识仍囿于部分电阻即一段电路上的。待学习电动势概念,分析电流通过内外电路电压降落的情况及能量变化情况,得到闭合电路欧姆定律,即全电路欧姆定律后,学生才对电路的部分和整体及各种因素的相互制约关系获得较为完整的认识。所以,对物理综合问题的教学,先要引导学生分析,研究复杂现象包含的物理过程,及其解决的方法,再引导学生综合,把各物理过程连成一个整体思考求解。从而使学生养成分析综合的良好习惯,培养运用数学解决物理问题的能力。
1 目前教师在施行前置性学习过程主要出现如下失误
失误一 认为前置性学习等同于预习.
根据我省“五严”规定,教师不得“加班加点”,各科的总课时比以往减少了许多,教师为了赶进度,课前布置大量的预习作业,有的预习作业比巩固性作业还要多.这些教师认为前置性学习就是预习的别称,将一些学生课前能自学完成的都安排到课前完成,学生课后不但要完成巩固性作业,还要完成预习性的作业,这样做的结果使学生的负担更重了.长期下去,学生疲于应付,学习效率越来越低.
失误二 把应该通过课堂探究得出的结论要求学生课前填.
科学探究既是学习方法,又是学习内容.有些教师为了课堂上的探究能顺利进行,课前的预习作业就将探究的结论请学生填写.有一次,我听了一节物理课,课题是《欧姆定律》,在布置给学生预习的作业中有一题是:欧姆定律的内容是什么?试想如果学生课前就能填出结论了,课堂上还要进行什么探究呢?“导体中电流的大小与哪些因素有关?”需要学生根据现有的知识进行猜想,再设计方案进行探究,根据探究的数据得出结论.知道结论的探究对学生是没有吸引力的.
失误三 前置性学习的要求不明确.
有些老师非常重视前置性学习,课前要求学生预习,但没有具体问题,要求学生看书第几到第几页,或问题设置过大,学生在预习时目标不明确,可操作性差.课堂上要求学生先看书自学,再进行讲授,布置学生看书前没有提出具体问题,学生漫无目标地看书,等看好书后,老师才提出问题.这些做法使前置性学习的效果大大降低.
失误四 前置性作业过于繁杂.
有些老师对学生的能力估计过高,布置的前置性作业过多过繁,有的甚至将一些应学完知识后才可做的题目搬到课前让学生完成.如在教《欧姆定律》一节的前置性作业中就要求学生利用欧姆定律计算.有的老师布置的前置性作业的量太大,足足有8K的纸一张,这么多的作业,学生看得都眼花缭乱,还怎么谈得上认真学习呢?
失误五 缺少对前置性学习进行评价
教学过程需要激励性评价作支撑.有些老师从来不检查预习作业,教师对学生完成预习的情况不了解,更谈不上评价,长此下去学生的预习热情大减.教师对课堂前置性作业的设计和使用考虑得比较多,但对如何调动学生自主学习的积极性上思考不多,评价手段单一,甚至不评价,前置性学习的效果大打折扣.
2 前置性学习常见失误的应对策略
对策一 既要重视课前的预习,也要重视课内的前置性学习.
前置性学习既包括课前的预习,也包括课内的前置性学习.预习是前置性学习的一部分,但不是全部,预习的作业要求要明确,可操作,难度小,作业所需的时间每门科目不得超过20分钟.为了保证课前学习的效果,要减少巩固性的作业.课堂是学习的主阵地,教师更要重视课堂上进行的前置性学习.一是教师要设计合理的课内前置性学习单,设计的学习任务明确,难度循序渐进;二是课堂上要有足够的时间给学生自主学习,真正体现以学生为主体;三是及时了解学生前置性学习的情况,根据学生的自学情况,合理调整教学节奏.
对策二 合理设计探究型课题的前置性学习.
许多课堂需要进行探究,对这些课型前置性学习的内容如何设计?笔者认为可以围绕即将进行的探究需要准备哪些知识进行设计.如《欧姆定律》这一节,课前的前置性作业可以设计如下问题:你有哪些方法改变电路中的电流?电流表、电压表、滑动变阻器使用注意点有哪些?等等.课内前置性学习问题可依次设计:影响电路中电流大小的因素有哪些?依据是什么?如何研究电路中的电流与电压、电阻的关系?根据探究的要求如何设计电路图?看书思考如何改变电阻R两端的电压?等等.
对策三 前置性学习的要求要明确.
前置性学习给了学生更大的自主学习空间,但并不是教师一开始就完全放手,教师布置前置性学习任务时,一是要有明确的中心任务.就是根据课标和实际编制相应的问题,让学生带着问题去学习;二是为学生个体学习和小组合作学习提示具体的学习方式.学生能独立完成的就让他们独立完成,不能独立完成就进行合作学习,具体如何组织教师要作好指导.
对策四 前置性作业设计要简洁.
前置性作业设计要简洁,要能充分发挥其导读、导思、导学的功能,让学生在轻松愉快的氛围中进行自主学习、独立思考、自觉质疑.教师备课时一要认真研究教材,切实把握教学的重点和难点,精心预设导学策略;二要进一步熟悉了解学生,对学生的可能性因素进行充分的预判,使设计更有针对性;三要学习前置性作业设计的方法和技巧,做到语言简洁流畅,表达清楚到位,引导提示准确明了,形式生动活泼,富有吸引力.
对策五 重视对前置性学习的评价.