时间:2023-09-15 17:11:40
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适用条件范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
关键词:理解;欧姆定律;电流;电压;电阻
欧姆定律是初中物理电学部分的核心内容,也是中考中考点的重点内容、难点内容。欧姆定律掌握的好坏直接影响学生的考试成绩,要多用时间将这块知识夯实,才能取得高考的胜利。
一、明确欧姆定律的内容
1、实验思想和方法
欧姆定律在教材上是通过在“控制变量法”的实验思想基础上归纳总结出来的:即在控制电阻不变,得到通过导体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,得到通过导体的电流跟导体的电阻成反比。由此得到了电路中电流与电压、电阻之间的关系。
2、欧姆定律的表达式
由实验总结和归纳出欧姆定律:通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
表达式为:I=U/R;I的单位是安(A),U的单位是伏(V),R的单位是欧(Ω);导出式:U=IRR=U/I
注意表达式中的三个物理量之间的关系式是一一对应的关系,即具有同一时间,同一段导体的关系。
3、欧姆定律的应用条件
(1).欧姆定律只适用于纯电阻电路;
(2).欧姆定律只适用于金属导电和液体导电,而对于气体、半导体导电一般不适用;
(3).欧姆定律表达式I=U/R表示的是研究不包含电源在内的“部分电路”;
(4).欧姆电律中“通过”的电流I、“两端”的电压U及“导体”的电阻R都是同一个导体或同一段电路上对应的物理量,不同导体之间的电流、电压和电阻间不存在上述关系。
4.区别I=U/R和R=U/I的意义
欧姆定律中I=U/R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。当导体中的U或R变化时,导体中的I将发生相应的变化。可见,I、U、R都是变量。另外,I=U/R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R不为零,U为零,则I也为零;若导体是绝缘体R可为无穷大,即使它的两端有电压,I也为零。因此,在欧姆定律I=U/R中,当R一定时I与U成正比;当U一定时I与R成反比。
R=U/I是欧姆定律推导得出的,表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比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,因此,在导出式R=U/I中R与I、U不成比例。
对于给定的一个导体,比值U/I是个定值;而对于不同的导体,这个比值是不同的。不能认为导体的电阻跟电压和电流有关。
二、欧姆定律的应用
在运用欧姆定律,分析、解决实际问题,进行有关计算时应注意以下几方面的问题:
1.要分析清楚电路图,搞清楚要研究的是哪一部分电路。这部分电路的连接方式是串联,还是并联,这是解题的关键。
2.利用欧姆定律解题时,不能把不同导体上的电流、电压和电阻代入表达式I=U/R及导出式U=IR和R=U/I进行计算,也不能把同一导体不同时刻、不同情况下的电流、电压和电阻代入欧姆定律的表达式及导出式进行计算。为了避免混淆,便于分析问题,最好在解题前先根据题意画出电路图,在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号。同时要给“同一段电路”同一时刻的I、U、R加上同一种脚标;不能乱套公式,并注意单位的统一。
3.要搞清楚改变和控制电路结构的两个基本因素:一是开关的通、断情况;二是滑动变阻器连入电路中的阻值发生变化时对电路的影响情况。因此,电路变化问题主要有两种类型:一类是由于变阻器滑片的移动,引起电路中各个物理量的变化;另一类是由于开关的断开或闭合,引起电路中各个物理量的变化。解答电路变化问题的思路为:先看电阻变化,再根据欧姆定律和串、并联电路的特点来分析电压和电流的变化。这是电路分析的基础。
三、典型例题剖析
例1 在如图所示的电路中,R=12Ω,Rt的最大阻值为18Ω,当开关闭合时,滑片P位于最左端时电压表的示数为16V,那么当滑片P位于最右端时电压表的示数是多少?
解析:分析本题的电路得知是定值电阻R和滑动变阻器Rt 串联的电路,电压表是测R两端电压的。当滑动变阻器的滑片P位于最左端时电压表的示数为6V,说明电路中的总电压(电源的电压)是6V,而当滑动变阻器的滑片P位于最右端时,电压表仅测R两端的电压,而此时电压表的示数小于6V。
滑片P位于变阻器的最右端时的电流为I=U1R+Rt=6V12Ω+18Ω=0.2A。此时电压表的示数为U2=IR=0.2A×12Ω=2.4V。
例2 如图所示,滑动变阻器的滑片P向B滑动时,电流表的示数将;电压表的示数将。(填“变大”、“变小”或“不变”)如此时电压表的示数为2.5V,要使电压表的示数变为3V,滑片P应向端滑动。
图1
分析:根据欧姆定律I=UR,电源电压不变时,电路中的电流跟电阻成反比。此电路中滑动变阻器接入电路的电阻是AP段,动滑片P向B滑动时,AP段变长,电阻变大,所以电流变小。电压表是测Rx两端的电压,根据Ux=IRx可知,Rx不变,I变小,电压表示数变小。反之,要使电压表示数变大,滑片P应向A端滑动。
答案:变小;变小;A。
参考文献:
一、教材分析
《欧姆定律》一课,学生在初中阶段已经学过,高中必修本(下册)安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基本研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法——列表对比法和图象法;再次领会定义物理量的一种常用方法——比值法.这就决定了本节课的教学目的和教学要求.这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法.
本节课在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础.本节课分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用.因此也可以说,本节课是后续课程的知识准备阶段.
通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用.
本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析.这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础.
本节课的难点是电阻的定义及其物理意义.尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏.从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度.对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从数学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义.有些学生常将两种表达式相混,对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清,要注意提醒和纠正.
二、关于教法和学法
根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式综合教学法.教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动.在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行大面积课堂提问,让学生充分发表意见.这样既有利于化解难点,也有利于充分发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃.
通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实际操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律.同时要让学生知道,物理规律必须经过实验的检验,不能任意外推,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯.
三、对教学过程的构想
为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:1.在引入新课提出课题后,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用.2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答.这样使他们既巩固了实验知识,也调动他们尽早投入积极参与.3.在进行演示实验时可请两位同学上台协助,同时让其余同学注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考.4.在用列表对比法对实验数据进行分析后,提出下面的问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识.到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨.5.在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义.此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨.此处节奏应放慢,可提请学生回答或展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出实验结论的基础上,进一步总结出欧姆定律,这实际上是认识上的又一次升华.要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力.教师重申时语气要加重,不能轻描淡写.要随即强调欧姆定律是实验定律,必有一定的适用范围,不能任意外推.7.为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习,达到巩固之目的.然后结合课本练习题,熟悉欧姆定律的应用,但占时不宜过长,以免冲淡前面主题.
四、授课过程中几点注意事项
1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍.
2.注意正确规范地进行演示操作,数据不能虚假拼凑.
3.注意演示实验的可视度.可预先制作电路板,演示时注意位置要加高.有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上,使全体学生都能清晰地看见.
4.定义电阻及总结欧姆定律时,要注意层次清楚,避免节奏混乱.可把电阻的概念及定义在归纳实验结论时提出,而欧姆定律在归纳完实验结论后总结.这样学生就不易将二者混淆.
[关键词] 直流电动机 电压 电流 功率
直流电动机的电压、电流与功率问题,一直是高中物理“电功与电功率”这节内容教学中的难点。因为电动机电路属于非纯电阻电路,欧姆定律并不适用,而学生往往没真真理解欧姆定律的使用条件,常常也用欧姆定律来解直流电动机的电压、电流与功率问题,导致这类题目错误率很高。接下来笔者结合自己的实践经验来谈谈对这部分内容的教学体会。
一、直流电动机的电压与电流
直流电动机是根据通电线圈在磁场中转动的原理制成的,其线圈的等效电路如图1所示(即可等效为一个定值电阻
与一个无阻值的理想线圈串联而成)。当给电动机通上电,线圈在磁场中转动时,线圈导线切割磁感线,这样在线圈中就会产生感应电动势。根据楞次定律可知,产生的感应电动势的方向与使线圈转动的电流方向相反,故称为反电动势ε。电动机线圈转动的越快,说明线圈的导线切割磁感线越快,所以反电动势ε就越大。又因为线圈本身具有直流电阻(等效为图1中的定值电阻R),因此加在电动机两端的电压应分为两部分:其一用来平衡反电动势ε;其二为线圈直流电阻上损失的电压U΄。
即有:U = ε + U΄;①
由于直流电动机的电流Ι(即电动机的工作电流)就是流过电动机线圈电阻的电流。
所以有:U΄ = ΙR;②
有①、②两式可得:
直流电动机两端的电压U =ε +ΙR;③
因此直流电动机的电流Ι=(Uε)/ R;④
由此可见部分电路欧姆定律Ι=U / R对电动机是不适用的。
当电动机接通电源后,启动的开始阶段电枢的转速较小,产生的反电动势很小,所以启动电流很大,最大可达额定电流的15―20倍。这一电流会使电网受到扰动,机组受到机械冲击,换向器产生火花。
为了限制启动电流,常在电枢回路内串入专门设计的可变电阻,其接线原理见图2。在启动过程中随着转速的不断增大,应及时逐级将各分段电阻短接,使启动电流限制在某一允许值以内,这一启动方式称为串联电阻启动。这种启动方式非常简单,设备轻便,广泛应用于各种中小型直流电动机中。但由于启动过程中能量消耗较大,不适用于经常启动的电动机和中、大型直流电动机中。
二、直流电动机的功率
如果用Ι去乘③式中的各项就可以得到:
UΙ=εΙ +Ι2R;⑤
说课是把执教者的教学设想,教学思想及其理论依据说出来,供同行商榷和交流。今天“说课”的内容是“欧姆定律”一节。下面介绍说这节课的过程。
一、教材分析
“欧姆定律”一课,学生在初中阶段已经学过,高中选修教材安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基础研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法——列表对比法和图像法;再次领会定义物理量的一种常用方法——比值法。这就决定了本节课的教学目的和教学要求。这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法。
本节课在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础。本节课分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用。因此也可以说,本节课是后续课程的知识准备阶段。
通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用。本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析,这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础。
本节课的难点是电阻的定义及其物理意义。尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏。从教学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度。对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从教学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义。
二、关于教法和学法
根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式教学法。教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动。在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行课堂提问,让学生充分发表意见。这样既有利于化解难点,又有利于发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃。
通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实验操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律。同时要让学生知道,物理规律必须通过实验的检验,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯。
三、对教学过程的构想
为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:
1. 在引入新课提出课题前,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用。
2. 对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答,这样使学生既巩固实验知识,又调动学生积极参与。
3. 在进行演示实验时可请两位学生上台协助,同时让其余学生注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考。
4. 用列表对比法对实验数据进行分析后,提出问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更深刻的认识。到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图像使学生的学习情绪转向高涨。
5. 在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义。此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨。此处节奏应放慢,可提请学生展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻印象。
6. 在得出实验结论的基础上,进一步总结欧姆定律,这实际是认识上的又一次升华。要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力。
7. 为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题进行反馈练习,达到巩固之目的。然后结合教材练习题,熟悉欧姆定律的应用,时间不宜过长,以免冲淡主题。
四、授课过程中注意事项
1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍。
2.注意正确规范地进行演示操作。
3.注意凑示实验的可视度。
4. 定义电阻及总结欧姆定律时,要注意层次清楚,避免节奏混乱。
5.所编反馈练习题应重点放在概念辨析和方法训练上,不能把套公式计算作为重点。
(一)知识目标
1、理解伏安法测电阻的原理。
2、知道伏安法测电阻有内接和外接两种方法。
3、理解两种方法的误差原因,并能在实际中作出选择。
4、理解多用电表直流电流档、直流电压档、欧姆档的基本原理.
(二)能力目标
1、通过本课的测量误差分析,实际测量对比分析,培养学生动手操作能力和分析能力。
2、了解欧姆表的原理,学会使用欧姆表。
3、练习使用多用电表。
(三)情感目标
1、通过本课学生测量分析,器材选择判断,树立学生知识来源于实践,应用于实践的观点。
教学建议
1、伏安法测电阻这个实验学生在初中阶段已经学习过了,但是初中时只要求学生掌握测量基本原理,不需要学生考虑测量的误差以及引起误差的原因,也不需要学生掌握两种连接方法,而在高中阶段,本节重点是伏安法测电阻的两种接法,使学生知道在什么情况下应该用哪种接法,知道两种接法对测量值带来的不同测量结果,要求学生对两种连接方法所产生的误差来源有所了解。
在新课讲解中可以首先复习电阻定义,引出测量电阻的思路,结合具体实际,提出两种测量方式,分析误差原因,总结适用条件,通过测量分析,进一步巩固。通过器材分析选择,培养学生解决实际问题能力。
学生活动展开时应该在教师的引导下,分析两种测量电阻方法的误差原因及适用条件,利用自行测量进一步体会适用条件,通过练习题,进一步培养学生综合分析能力,器材选择判断能力,解决实际问题能力。本节是闭合电路欧姆定律的运用,具有联系实际的意义,为学生提供运用知识分析和解决问题的机会
2、教材要求了解欧姆表的原理,不要求进一步讲解欧姆表的刻度等问题.
通过对欧姆表原理的讲解,进一步加强学生使用欧姆表的能力,重点强调欧姆表在使用前调零的重要性和必要性,使学生分清欧姆表的各档位之间的转换,知道欧姆表内置电源的正负极与两个表笔之间的连接,会对欧姆表进行读数和测量。
3、对于程度不同的学生可以采取不同的教学方法,如果学生的程度较好,可以对电阻的测量进行展开教学。除了讲解以上两种电阻测量方法以外,还可以向学生介绍其他方法。比如替代法,补偿法,惠斯通电桥法,另有利用一个已知电阻和伏特表,一个已知电阻和安培表进行测量的方法。
教学设计示例
电阻的测量
一、教学目标
1、在物理知识方面的要求:
(1)了解用伏安法测电阻,知道伏安法测电阻有内接和外接两种方法,无论用“内接法”还是“外接法”,测出的阻值都有误差。
(2)懂得误差的产生是由于电压表的分流或电流表的分压作用造成的,并能在实际中根据给出的具体数据考虑选用什么规格的仪器。
(3)知道欧姆表测电阻的原理。
2、能力方面的要求:
(1)引导学生理解观察内容的真实性,鼓励学生寻查意外现象及异常现象所发生的原因。
(2)通过本课的测量误差分析,实际测量对比分析,培养学生动手操作能力和分析能力。
(3)培养学生细心操作、认真观察的习惯和分析实际问题的能力。
二、重点、难点分析
1、重点:使学生掌握引起测量误差的原因及减小误差的方法。
2、难点
(1)误差的相对性。
(2)根据给出的具体数据考虑选用什么规格的仪器来减小误差。
三、教具
电压表,电流表,欧姆表,测电阻的示教板。
四、主要教学过程
(-)引入新课
我们在初中时已经做过了“用电压表、电流表测电阻”的实验,现在,再做“伏安法测电阻”,是不是简单的重复呢?大家可以回想一下,当初做实验时的情况,把两个示数相除,再多次求平均即可,那你们有没有想过,这样得到的就是电阻的真实值吗?不是,原因在于电压表和电流表都不是理想的。
(二)教学过程
1、伏安法测电阻
我们已经了解了电流表并非无电阻,而电压表也并不是电阻无穷大,用这样的表去测量电阻,会对测量结果有什么样的影响?
(1)、原理:利用部分电路欧姆定律
我们利用电压表,电流表测量电阻值时,需把二者同时接入电路,否则无对应关系,没有了测量的意义,那么接入时无非两种接入方法,那么电路应如何?请同学们画出。
(2)、电路:
如果是理想情况,即时,两电路测量的数值应该是相同的。
提出问题,实际上两块表测量的是哪个研究对象的哪个值?测出来的数值与实际值有什么偏差,是偏大还是偏小?
外接法
是两端电压,是准确的,是过和的总电流,所以偏大。
偏小,是由于电压表的分流作用造成的。
实际测的是与的并联值,随,误差将越小。
内接法
是过的电流,是准确的,是加在与A上总电压,所以偏大。偏大,是由于电流表的分压作用造成的。
实际测的是与A的串联值,随,误差将越小。
进一步提问:为了提高测量精度,选择内、外接的原则是什么?
适用范围:;
[思考题]给你电源、电流计、已知电阻、开关和未知电阻各一只,如何设计测量电阻的电路。
方法:将A前后两次串入和各支路,测得电流强度为和,应有,则)
2、欧姆表测电阻
伏安法测电阻比较麻烦,实际应用时常用能直接读出电阻值的欧姆表来测电阻,关于欧姆表的构造,先请同学们看书。
以上欧姆表的结构示意图。借助电流表显示示数,测电阻不同于测电流、电压,表内本身含有电源,表盘上本身刻定的是电流值。试想,在两表笔间接入不同的电阻时,电路中的电流强度会随之发生改变,且一个阻值对应一个电流值,即指针偏在某一位置,所以可知:
(1)、原理:闭合电路欧姆定律
(2)、刻度的标定:
①两表笔短接,调,使,刻出“0”
②两表笔断开,指针不偏,刻出“∞”
③任意加上,,在指针偏转到的位置,刻出“”;
④若是正好是呢?应有,不难看出此时、,是此时的欧姆表内阻,也称中值电阻。
拿出一块欧姆表演示一下刚才的过程,同时说明:
①红、黑表笔的规定是为了与以往的电压表、电流表“+、-”极统一,即电流流入的为正极,电流流出的为负极。
②由于与并不是简单的反比关系,所以欧姆表的刻度是不均匀的,从有向左,刻度越来越密。
(3)、使用欧姆表的注意事项:(请同学回答并总结出)
①测电阻时,要使被测电阻同其它电路脱离开。
②欧姆表一般均有几档,而且使用时间长了,电池的E,r均要发生改变,所以在每次使用前及换挡后都要进行调零。
③每次使用后要把开关拨到OFF档或交流电压档的最大量程。
由此也可看出,利用欧姆表测电阻仅是粗测而已,在此基础上,应再利用伏安法测量才会比较准确。
3、课后小结
一、 简约、准确的源头分析是解决电学综合题的基础
初中电学知识面广、知识点杂、题型变化多、计算公式多.这是造成我们学习困难的主要因素.但如果能够对知识点源头进行有效的分析、整合,就能为我们指引出一条捷径,大大减轻同学们的学习负担.初中电学知识可以归纳为以下几点:
1. 一个定律:欧姆定律.欧姆定律是电学中的基本规律,是所有电学知识联系的纽带,是电学题考查的重点.欧姆定律是实验定律,在学习中同学们要掌握其科学探究的方法.
2. 二种连接方式:串联与并联.串联与并联是最基础的电学题考查内容,也是很多电学题分析、思考中必不可少的知识点.
3. 三个物理量:电流、电压、电阻.从某种意义上讲,电学题的计算就是这三个物理量之间的运算.因此,正确理解这三个物理量是学习的关键,明确每一物理量的含义及单位是学习的重点.
4. 四种仪表:电流表、电压表、电能表、滑动变阻器.对于电流表、电压表和电能表主要是掌握其连接方式、量程的选择、读数,这是实验题中经常出现的内容.滑动变阻器在生活实践中、电学实验中都起着重要作用,并且对电学题的变化也是起着媒介的作用.
5. 五个重要实验:探究串、并联电路电流的规律; 探究串、并联电路电压的规律;探究电流与两端电压、电阻的关系;伏安法测电阻;测量小灯泡功率.这五个实验都是历年来中考的热点.
下面以2011年泰州市中考试卷第三大题26小题为例进行具体分析.
图1是一台常用的电热饮水机,下表是它的铭牌数据,图2是它的电路原理图,其中S是温控开关,R是定值电阻,R是加热电阻.当S闭合时,饮水机处于加热状态;当S断开时,饮水机处于保温状态.
(1) 在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是多大?
(2) 饮水机正常工作时,将热水箱中的水从20℃加热到90℃,需用时14min[水的比热容为4.2×10J/(kg•℃)].求此加热过程中: ①水吸收的热量;?摇 ②饮水机的加热效率.
(3) 求电阻R的阻值(保温功率是指整个电路消耗的功率).
从知识点分析,这是一道电学与热学综合的计算题,是现在中考的常见题型.很多同学看到这样的综合题感觉束手无策,但如果我们静下心来,细心分析,就会找到解题的正确方法.
本题第一小题主要应用到电功率公式,第二小题应用到热量计算公式和效率问题,第三题较难一点,要求对串联电路和电功率公式能够熟练运用.
理清了题目问题的源头,下面就是解题策略的正确运用了.
二、 清晰、简便的解题策略是电学题有效学习的关键
1. 细读题目,正确审题
审题是解题的前提,对电学综合题的审题主要是明确题中的已知条件、学会通过题中的“关键词”找出隐含条件如:“正常发光”、“不超过”、“串联”、“并联”、“电压恒定不变”、“最大”、“最小”等等,而这些关键词往往是解题的切入点.另外还要分析待求物理量与已知量的关系等.
本题应主要关注加热功率和保温功率的区别,水桶容量和热水箱容量的区别,在计算时千万不要相互混淆.例外,本题中电阻R和R实际上都是定值电阻,不管是加热状态还是保温状态阻值都是不变的.只有对题目中的这些关键词有了正确的理解,才能够在解题中不走弯路.
2. 去繁就简,优化电路
在一些综合性较强的电学题中,当电路中的开关断开和闭合状态发生改变时,元件的连接形式往往发生了改变,画出等效电路图可简化复杂电路.特别在刚刚接触电学计算题时,要让学生养成多画等效电路图的习惯,多次练习之后,就会习惯成自然,即使不在纸上画出,在心里也会有一个简化之后的等效电路图.
本题电路图虽然简单,但同样能够进行电路的优化.本题中电热水机在加热状态和保温状态时,电路图可优化为以下两种:
① 在加热状态时,开关S闭合,电阻R被短路,电路可简化为图3.
② 在保温状态时,开关S断开,电阻和串联,电路可简化为图4.当这样的两个电路图呈现在同学们面前时,我相信同学们就能顺利解决问题了.
3. 有的放矢,选择公式
电学题中公式多,我们要能够根据题目中要求解的物理量选择合适的公式,在这个过程中,要注意与题目中的已知条件进行验证,以确定公式的适用性.
本题中第一小题要求解在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是多大.对于电流,与之相关的公式主要有欧姆定律和电功、电功率计算公式.但显然本题中的已知条件是电功率,所以我们主要运用P=UI这一公式进行求解.
第二小题计算公式比较明朗,Q=cm(t-t0),需要注意的是水的质量要由热水箱中水的体积求得.对于饮水机的加热效率问题,我们只要对比机械效率的求解就不难理解,即热水箱中的水吸收的热量与14min内饮水机消耗电能的比值.
第三问中公式的运用较复杂,但总体来说都是P=U/R这一电功率推导公式的运用,但在公式运用中,特别要注意各个公式运用时研究对象的同一性.
解题过程如下:
解:(1) I===2A?摇?摇 (要注意功率的选择)
(2) ① m=ρV=1.0×10kg/m ×1×10m=1kg?摇
Q=cmt=4.2×10J/(kg•°C)×1kg×(90°C-20°C)=2.94×10J
② W= Pt = 440W×14×60s =3.696×10J
η===79.5%
(3) R===110Ω?摇?摇?摇(注意公式运用的同一性)
R===1210Ω
R=R-R=1210Ω-110Ω=1100Ω
4. 善于总结,归纳要领
解决电学题不仅要“知其然”还要“知其所以然”,在学习过程中,不断的总结错误的原因,归纳解题的规律,注意举一反三,融会贯通,及时查漏补缺,自然会变难为易.据统计今年中考这道电学综合题失分较多,其主要原因就在于审题不清,公式运用不熟练.
中考题型每年都会有一定范围的变化,要能够在以后的中考中立于不败之地,不仅要熟悉各种典型题型,还要能够把握电学综合题变化的趋势.
三、 热门、实用的拓展分析是电学题有效学习的趋势
随着新课改的实施,以及与国际教育的接轨,中考物理题型已发生了很大的改变,由原来的纯理论试题向现在以实际应用题为主的转变.我们学生在学习时也要及早认识,及时转变学习方法,以适应电学题的发展.从近几年的中考题型来看,电学题综合题的拓展变化主要从以下几个方面入手.
1. 向科技前沿靠拢
物理学是一门应用型科学,物理学的学习和研究就是为了推动科技的进步,让物理学习回归本质才是符合教育发展的规律.
2. 与基础生产、生活相接轨
物理来源于生活须服务于生活,电学与我们的生活息息相关,电学题更应该回归生活.上题就是这类拓展的具体应用.
3. 在实际操作细节中分析问题
关键词:计算机专业;电工基础;教学浅见
1教学源于生活,服务于生活,调动学生学习兴趣
由于地域限制,我校的中职教育生源文化基础普遍较差,学习积极性和主动性相对薄弱,学习的自信心和学习兴趣不浓厚,学校实验设备陈旧,先进的模拟教学用的实验设备还停留在观望阶段,硬件条件有待改善。通过实验设备辅助教学还不能有效开展,针对这一情况,教学实践中如何激发学生兴趣成为重中之重。
1.1结合生活实际,激发学生学习兴趣
比如:电源部分的学习中,我巧妙地将学生“手机不离手”的这一现象放到课堂上与学生交流,智能机耗电快,如何补充电能———充电宝成了学生必备物件,但充电宝也有无能为力的时候,它的电用尽了,怎么办?给充电宝充电。这个期间,充电宝既作了电源,又作了用电器。将电源的相对性这个概念提出,同时也告知学生,获取知识的渠道很多,手机也是其中之一,但不能过度依赖手机。
1.2运用联系比较教学方法,激发学生学习兴趣
电工基础中有“电位”和“电压”这样一对概念,很容易引起学生混淆,在教学中把这一对抽象、枯燥的概念与“高度”与“高度差”这对概念进行联系比较。例如:分析电位时,学生对参考点的含义不理解,但教学中把“电位”问题与“高度”问题相联系比较,把“电位差”与“高度差”相联系比较,因为学生对“高度”和“高度差”有深刻的感知认识,通过已知事物联系比较未知事物,电位的相对性特点,电压的绝对性特点便能够变得具体、直观,易于学生理解掌握,调动了学生的学习兴趣,减小了教学难度,使枯燥的知识兴趣化,抽象的概念具体化,使教学内容直观、易懂、易记。
2善于整合,勤于梳理,形成清晰的知识体系
电工基础课作为计算机专业不可忽略的基础性课程,是学生更好学习、理解相关专业知识的保障。引导学生对所学知识点梳理、整合是学生得以形成清晰思路、便于理解运用理论知识解决实际问题的关键。以直流电路与交流电路的学习为例:
2.1直流电路的特点
直流电路就是指电流方向不发生变化的电路。我们从初中物理中已经接触过,欧姆定律是其精髓,搞清电路中各元件的串、并联关系是关键,这主要适用于简单直流电路;而对于复杂直流电路中,不仅会运用到欧姆定律,还有重要的基尔霍夫两大定律及其典型应用———支路电流法;而叠加定理及戴维南定理,是复杂直流电路转换为简单直流电路的理论依据。
2.2交流电路的特点
交流电路就是指电流方向在发生变化的电路。而正弦交流电路是电流的大小、方向都在发生变化的电路,根据负载性质不同,交流电路中不仅有电压、电流之间的大小关系,而且还有电压、电流之间的相位关系。因此交流电路的学习不同于直流电路,要用新的思路去分析电路、认识电路,而基尔霍夫定律仍适用于交流电路。为了体现交流电路中的相位,运用了数学中的相量概念,而交流量的求和也用到了物理中的矢量求和———矢量的平行四边形法则,因此交流电路的学习更需要数学、物理知识的辅助。