欧姆定律特点范文

时间:2023-07-21 17:38:30

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欧姆定律特点

篇1

【关键词】欧姆定律 应用 初中科学 教学策略 探索

“欧姆定律及其应用”的教学目标是让学生理解欧姆定律,并应用欧姆定律进行简单计算;能根据欧姆定律及其电路的特点,更深刻理解串、并联电路的特点;通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生逻辑思维能力,观察、实验能力以及分析问题、概括问题、解决问题的能力,并养成学生解答电学问题的良好习惯。通过实验探究等学习方法,激发和培养学生学习科学的兴趣,培养学生实事求是的科学态度以及认真谨慎的学习习惯。

近几年,中考对“欧姆定律及其应用”的考查非常多,归纳一下,主要是从这么几方面进行考查的。

1、以欧姆定律为基础,结合串、并联电路的电压、电流、电阻特点,解决一些简单的计算。

例1、如图3所示, ,A的示数为2.5A,V的示数为6V;若R1,R2串联在同一电源上,通过R1的电流为0.6A,求R1和R2的电阻值。

图3

解析:此题考查了学生对并联电路特点的掌握和对欧姆定律公式的理解。在解物理题中,数学工具的应用很重要。本题可先根据并联电路的特点,找出R1、R2和总电阻的关系。

2、结合伏安法测电阻的相关知识,更深刻的理解欧姆定律的生成,强化电学实验操作技能的考查。

例2、给出下列器材:电流表(0~0.6A,0~3A)一只,电压表(0~3V,0~15V)一只,滑动变阻器(0~10 )一只,电源(4V)一个,待测电阻的小灯泡(额定电压2.5V,电阻约10 )一个,开关一只,导线若干,要求用伏安法测定正常发光时小灯泡灯丝的电阻,测量时,两表的指针要求偏过表面刻度的中线。

(1)画出电路图;

(2)电流表的量程选 ,电压表的量程选 ;

(3)下列必要的实验步骤中,合理顺序是 。

A. 闭合开关 B. 将测出的数据填入表格中

C. 计算被测小灯泡的灯丝电阻 D. 读出电压表,电流表的数值

E. 断开开关 F. 将滑动变阻器的阻值调到最大

G. 对照电路图连好电路 H. 调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.5V

解析:欧姆定律的得出是根据伏安法测电阻的电路图来进行探究的,而伏安法测电阻同时也是欧姆定律的一个应用。所以伏安法测电阻与欧姆定律的应用其实是相辅相成的。对伏安法测电阻的相关知识的考查,其实更能帮助学生理解欧姆定律的生成。并且通过自己画电路图的过程,考查了学生对电路连接的作图能力和实验设计能力。

3、应用“欧姆定律”判断电路中各电表的示数变化

例3、如图1所示,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片P由左端向右移到中点的过程中,下列判断正确的是( )

A. 电压表和电压表A1,A2和示数变大

B. 电流表A1示数变大,电流表A2和电压表示数不变

C. 电流表A2示数变大,电流表A1,电压表示数不变

D. 条件不足,无法判断

解析:本题考查了利用欧姆定中电压、电流、电阻的关系来判断电流表、电压表示数变化的同时,也考查了学生对复杂电路的判断能力,电表测哪个用电器的电压,测通过哪个用电器的电流等。R1和R2是并联关系, 测电源电压; 测干路电流, 测R2的电流。

答案: B

4、通过解方程的方法结合欧姆定律,解决由于电阻变化而引起电压、电流变化的题。

例4、 如图2所示,变阻器R0的滑片P在移动过程中电压表的示数变化范围是0~4V,电流表的示数变化范围是1A~0.5A,求电阻器R的阻值、变阻器R0的最大阻值和电源电压U。

图2

解析:在电路中由于电阻发生变化引起的电流、电压变化的题,如不能直接用欧姆定律和串、并联电路特点直接求解,可考虑用方程解题。在设未知数时,尽量设电源电压、定值电阻等电路中不会变化的量。首先分析一下电路图,弄清电流表测量对象,同时可看出电压表示数为0V时,电流表示数最大为1A,电压表示数为4V时,电流表示数最小为0.5A。但根据已知,用欧姆定律和串联电路的特点能直接求出的量只有R0的最大电阻值,别的再无法直接求出,因此这里必须要列方程来解。

5、“欧姆定律”和生活实际的结合,提高学生观察生活的能力和解决实际问题的能力。

例5、下图是新型节能应急台灯电路示意图,台灯充好电后,使用时可通过调节滑动变阻器接入电路的阻值R改变灯泡的亮度,假定电源电压、灯泡电阻不变,则灯泡两端电压U随R变化的图象是( )

解析:灯L和滑动变阻器串联,电源电压U、灯泡电阻 不变。当滑片向左移动时,滑动变阻器的电阻变大,即电路中的总电阻变大,由 知,电路中的电流I会变小,则灯泡两端电压 也会变小。

答案:选C。

结论:授之以鱼不如授之以渔,以上总结的题目类型可能并不完全,但只要学生能掌握并真正理解欧姆定律的内涵,就能很好的应用它来解决生活实际中真正出现的问题,把理论转化为实践才是学习的真正目的。

参考文献

[1] 谢妮.欧姆定律教学的优化设计[J]. 职业

[2] 邹冠男.欧姆定律知识梳理[J]. 中学生数理化(八年级物理)(人教版)

篇2

【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A

【文章编号】 1004―0463(2015) 02―0122―01

在做初中电阻测定的学生实验时,笔者没有按惯例给学生准备好分组实验的器材,而是提前几天布置任务,让学生先分组讨论测电阻的方法,并画出实验电路图及确定所需实验器材及规格。在实验室具体操作时,根据需要向实验员索取所需器材,变被动测定实验为主动探究实验。这里笔者将学生分组实验后交流的实验方法分类整理如下。

思路一:伏安法测电阻

如图1所示,分别用电压表V和电流表A测出待测电阻Rx两端电压和通过的电流,利用欧姆定律得Rx=■。

思路二:安阻法测电阻

由于缺少了电压表,因此,设计的电路必须满足待测电阻两端和已知电阻两端的电压间有等量关系。可采用两种思路:1.利用并联电路中各支路两端电压相等的特点。2.利用同一电源的电压始终保持不变的特点。

方法一:如图2所示,闭合开关S后,先读出通过已知电阻R的电流I1,再将电流表改接到待测电阻Rx支路,读出通过Rx的电流I2,根据并联电路的特点和欧姆定律得I1R=I2Rx,即Rx=■。

方法二:如图3所示,只闭合S1,读出电流表读数I1.后闭合S1和S2,读出电流表的读数I2,根据并联电路特点和欧姆定律得I1R0=(I2-I1)Rx,即Rx=■。

方法三:如图4所示,将单刀双掷开关S打到1,读出电流表的读数为I1,然后将开关S打到2,读出电流表读数为I2,根据电源电压不变的特点和欧姆定律得I1R=I2Rx,即Rx=■。

思路三:伏阻法测电阻

由于缺少了电流表,同样设计的电路必须满足通过待测电阻的电流和已知阻值中的电流间有等量关系,即把定值电阻和待测电阻串联起来。

方法一:如图5所示,Rx为待测电阻,闭合S,记下电压表读数U1,再将电压表改接在Rx两端(虚线表示),记下电压表读数U2,据串联电路特点和欧姆定律得■=■,即Rx=■。

方法二:如图6所示,闭合S,记下电压表示数U1,再将电压表改接在电源两端(虚线表示),记下电压表读数U2,根据串联电路特点和欧姆定律得■=■,即Rx=■。

方法三:如图7所示,闭合S1,断开S2,记下电压表示数U1;闭合S1、S2,再记下电压表示数U2(等于电源电压)。根据串联电路特点和欧姆定律得■=■,即Rx=■。

思路四:等效替代法测电阻(电阻箱法测电阻)

方法一:安阻箱法

1. 如图8所示,利用电阻箱的阻值能够调节且能读出数值的优点,先闭合开关S1,读出电流表示数I,然后断开S1闭合S2,调节电阻箱的阻值,使电流表示数仍为I,则待测电阻阻值和电阻箱阻值相等,即Rx=R0。

2. 为了较精确地测出待测电阻Rx的电阻,可设计图9所示的电路。

Ⅰ.将开关掷向a,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,使A表的指针指到表盘上某一适当位置;读出电路稳定后A表的示数(记为I1)。

Ⅱ.将开关掷向b,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱R0的阻值,使A表的示数仍然为I1,即Rx=R0。

方法二:伏阻箱法

为了较精确地测出待测电阻Rx的电阻,可设计图10所示的电路。

篇3

关键词:初中物理 复习

九年级已经进入期末大复习阶段,为了能打胜这场中考战,进行有效的复习,是提升成绩的关键。我就九年级物理总复习谈一些看法和做法。

一、复习课的现状和困惑

有人说,“做中国的学生容易”,当然这话有一定的片面性,中国的学生自然有中国学生的辛苦和压力,但是“在课堂上的中国学生”大多是容易和轻松的,因为整堂课都是老师在喋喋不休的讲,学生只需打着瞌睡去听就好了。结果,老师的课是越讲越熟练,学生到学的不怎么样。我们经常遇到这种情况,只要一说上复习课,学生就唉声叹气,没有兴趣。只是不爱学习的差生有这样的反应吗?不是,而是一个普遍现象。相比,学生更喜欢上新课,新课至少有点新鲜感,而复习课,大部分学生都会有“学过了”的情绪,从而心生厌倦。我终于明白,做为老师每年都在讲,每年都在“复习”,怎么会不提高,怎么会不熟悉?但是,上课的目的是为了让我们“复习”吗?当然不是,那么,出路在何方?

二、让复习课生动起来

(一)明确复习目标,形成知识网络

既然是复习,学生对每一部分的知识还都是有一定的认识的。所以我们在明确复习目标时,学生并不会觉得空洞,而会帮着他们知识系统化,这也是新课与复习课的不同之处。我们不仅要有一个知识板块的目标,还要有每一节的目标。让学生做到心中有数。

下面,我说一个具体的案例:

案例:电学部分的复习目标

①电流、电压、电阻及电流表、电压表的使用。②串、并电路的特点及规律。③欧姆定律及应用④电压表、电流表示数变化问题和电路故障分析专题⑤测电阻(定值电阻、小灯泡灯丝电阻、及简单的单表测量)。⑥电功率。⑦家庭电路、安全用电。⑧电与磁。

(二)让学生成为课堂的主体

课堂是学生的课堂,学生是课堂的主体,而老师是课堂的主导。我们要腾出时间和空间,让学生去说、去做。说一个我的亲身经历。几年前,我教的三个班成绩一直不太好,我就很郁闷,有一次和一个老师谈及此事,我还愤愤不平,我说“我教的很好呀,我已经讲的相当到位了,怎么就学不会呢?”,那个老师说“这个我信,但是你更应该看学生学的是不是很多位”。这句话让我思考了很久,我们应该关注“教”,但是我们更应该关注“学”。

下面,我说一个具体的案例,主要谈如何让学生参与到课堂中:

案例:欧姆定律及应用课堂设计

本节课共分四部分:

①熟悉串、并电路的规律 ②理解欧姆定律③欧姆定律的应用④拓展延伸

设计思路:

1.串、并联电路规律:熟悉串、并联电路规律是利用欧姆定律解题的基础。需要再次强化。

具体操作:⑴和学生一起复习串、并联电路的规律。⑵学生完成针对性练习。⑶同桌交换对改。(要求:语言必须准确)⑷找学生说出自己的错误之处。

2.理解欧姆定律:欧姆定律就是要研究电流、电压、电阻这三个物理量的关系。通过两个实验完成研究: ⑴探究电流与电压的关系。⑵探究电流与电阻的关系。

具体操作:⑴和学生一起理解欧姆定律。⑵学生完成针对性习题。

(两个实验探究题:①探究电流与电阻的关系。②探究电流与电压的关系。)

3.欧姆定律的应用:通过练习欧姆定律在串并联电路中的经典题目,让学生能用刚复习过的知识解决物理问题。树立学生的自信心。

4.拓展延伸:让学生抢答两道与本节课密切相关但有一定难度的题目。对于最先完成题目的学生予以表扬或简单的奖励。

三、有条不紊地做好三轮复习

第一轮:夯实基础,梳理知识。

划分知识板块,突出知识的系统性,完成知识体系的建构。面向全体学生,重点是让基础差的学生有所收获,基础好的同学有所提高。

如何划分知识板块:

1.力、热、声、光、电、电与磁、信息与能源。

2.根据自己的理解和教研组的讨论细分知识板块。

例如:电学

①.电流、电压、电阻及电流表、电压表的使用。②.串、并电路的特点及规律。③.欧姆定律及应用④.电压表、电流表示数变化问题和电路故障分析专题。⑤.测电阻(定值电阻、小灯泡灯丝电阻、及简单的单表测量)⑥.电功率。⑦.家庭电路、安全用电。

第二轮:专题复习,提升能力

第二轮复习是第一轮复习的延伸和提高,侧重培养学生综合解题能力。该阶段要突出重点,突破难点。注意物理思想的形成和物理方法的掌握。 我们所进行的专题复习:实验探究专题、作图专题、电热综合专题、力热综合专题、开放性填空题解题分析等。实验探究专题包含:声光热实验专题、力和运动实验专题、压强浮力实验专题、机械和机械效率实验专题、电学实验专题。专题由备课组教师分工完成。

第三轮:关注热点、搜集信息,综合模拟,把脉中考

1.热点信息剖析

①“京广高铁”、“郑州地铁”②“辽宁号”、“蛟龙号”③“新交规” ④大气污染与节能减排“雾霾” “电动汽车”“爆竹、安全”⑤、神舟十号(年中发射)⑥嫦娥三号(年末登月)

2.我们会及时的从省教研室、市教研室以及兄弟学校了解中考信息及动向,再把信息和动向转化到考前模拟试卷中。一人出卷,两人把关审核,努力提高试卷质量,让模拟考试更加有意义。

篇4

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。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。

篇5

一、两表的变化

例1 如图1中电源电压保持不变,R2为定值电阻。开关S闭合后,以下说法正确的是( )。

A. 滑片P向右移动,表A示数变小,表V示数变小

B. 滑片P向右移动,表A示数变大,表V示数变大

C. 滑片P向左移动,表A示数变小,表V示数变大

D. 滑片P向左移动,表A示数变大,表V示数变小

解析:滑片P向右移动时,滑动变阻器R1的阻值变大,电路中的总电阻变大,电源电压不变,根据公式I=■可知,电路中的电流变小,R2的阻值不变,由U2=I2R2可知这时R2两端的电压变小。则电流表、电压表的示数均变小。同理,若滑片P向左移动,电流表、电压表的示数均变大。故正确选项为A。

答案:A

点拨:本题考查了同学们对电路电阻发生变化时,相应电表示数变化对应关系的掌握程度,并能熟练运用欧姆定律解决问题。这一考点是中考考查频率最高的考点之一。电路中电表的示数变化问题主要有两种类型:一类是由于开关的断开或闭合,引起电路中各物理量的变化;另一类是由于变阻器滑片的移动,引起电路中各物理量的变化。这类问题的解题思路应先认清电路的连接形式,然后分清电流表和电压表在测谁的电流和电压,再根据电路总电阻的变化,运用欧姆定律和串、并联电路的特点,来分析电流表和电压表示数的变化。

二、开关与电路变化

例2 如图2 所示电路,电源电压恒定不变,R1、R2为两个定值电阻,其阻值不随温度变化。当闭合开关S1,断开开关S2、S3时,电流表的示数为3A;当闭合开关S1和S2,断开开关S3时,电流表的示数为5A;当闭合开关S3,断开S1、S2时,电路的总电阻为R3,则R1与R3之比为( ?摇)。

A. 5∶2?摇 B. 2∶5

C. 5∶3 D. 3∶5

解析:当闭合开关S1,断开开关S2、S3时,只有电阻R1接在电源的两端,电流为3A,则R1=■;闭合开关S1和S2,断开开关S3时,R1与R3并联,故通过R2的电流I2=I-I1=5A-3A=2A,R2=■=■。当闭合开关S3,断开S1、S2时,R1与R2串联,R3=R1+R2=■+■=■。所以R1 ∶ R3=■ ∶ ■=2 ∶ 5。

答案:B

点拨:开关在电路中的作用,除使整个电路接通或断开外,还可以改变电路结构和使部分电路形成短路。本题的三个开关处在不同状态时,形成了三个不同的电路:①只有R1接在电路中;②R1与R2并联接在电路中;③R1与R2串联接在电路中。只有根据题意,认清电路结构,才能运用串、并联电路的规律和欧姆定律解题。

三、实验探究

例3 要测出一个未知电阻Rx的阻值。现有量程适当的电压表、电流表各一只,已知阻值为R0的电阻一只,以及电源、若干开关和导线。请根据以下要求设计两种测量Rx阻值的方法。要求:

(1)电流表、电压表、已知阻值的电阻R0三个器材,每次只能选用两个;

(2)测量器材在一种方法中可以使用两次(即可以测出电路中两个不同部分的值);

(3)将实验电路图、测量的物理量及RX的表达式分别填入下表。

解析:要测出Rx的阻值,由公式Rx=■知,必须设法直接或间接测出Ux、Ix。

方法一:电路如图3所示,闭合开关S,测出Rx两端电压Ux和通过Ix的电流Ix,则Rx=■。

方法二:电路如图4所示,闭合开关S,用电压表分别测出RX两端电压Ux和R0两端电压U0,则Rx=■R0。

点拨:这是一道测未知电阻的电路设计题,此题解法较多,要求同学们根据欧姆定律及串、并联电路的特点,进行电路设计。这类考题考查的知识面大,层次也深,不但实验的基本项目要考查,而且还要考虑器材的规格和性能以及在实验中起的主要作用,有实验电路图或实物图的连接、电路故障的判断等,实验中往往同时使用电学的三大仪器——电流表、电压表和滑动变阻器。因此是近几年各地中考的热点,考查的重中之重,出题形式也灵活多样。

四、综合应用

例4 小雯设计了一个测量物体重力的“托盘秤”,如图5所示是原理示意图,其中的托盘用来放置被测物体,OBA是可绕O点转动的杠杆,R1是压力传感器(其电阻值会随所受压力大小而变化,变化关系如下表),R0为定值电阻,为显示重力大小的仪表(实质是一个量程为0~3 V的电压表)。已知OB ∶ OA=1 ∶ 2,R0=100 Ω,电源电压恒为3 V(忽略托盘、杠杆及压杆的重力)。

(1)托盘上没放物体时,压力传感器R1的电阻值是?摇?摇 ?摇?摇Ω。

(2)当托盘上放被测物体时,电压表的示数如图6所示,则此时压力传感器R1上的电压是多少?

(3)第(2)题中被测物体的重力是多少?

解析:(1)由表中压力与电阻的关系可知,当托盘上没放物体,即压力为0时,R1的电阻值是300 Ω。

(2)由图可知,R0和R1串联,电压表显示加在R0两端的电压U0,根据串联电路的电压关系知,加在R1两端的电压为:U1=U-U0=3 V-2 V=1 V。

(3)根据串联电路的电流规律及欧姆定律,I1=I0=U0/R0=2 V/100 Ω=0?郾02 A,R1=U1/I1=1V/0?郾02 A=50 Ω

查表得:F=250 N

由杠杆平衡条件可知GlOB=FlOA

G=■=■=500 N

篇6

1 结合专业实际特点利用以下手段促进课程改革

1.1 贴近生活。各种家用电器的大量使用,为物理教学提供了丰富的感性材料。如电压、电流、电磁炉等,学生在日常生活中,观察和接触的电现象和应用电的知识的事例,恰当地利用学生已有的感性认识及生活经验,通过举例引导学生提取储存在头脑中的印象。教师在课堂上应密切联系生活实际,注意身边的科学,如学生普遍对现代电子信息技术比较感兴趣,教师可以针对这一问题,有意识地讲述物理知识在电子信息技术中的重要作用等。以日常生活中的电学概念教学,可以增加学生学习的主动性。

1.2 注重实验。物理学是一门以实验为基础的自然学科,物理规律和理论是以实验为基础并验正的。在物理学里,某些性质不同的物理现象都是要通过实验来验证的,运用演示实验或学生亲自做实验来获得感性认识,容易更好的集中学生的注意力,培养学生的观察力,激发学生的学习兴趣。新颖的实验往往更能吸引学生注意,恰当地将教材中的实验加以发展、变化,可以增加学生的好奇心和求知欲。采用演示教学法,在整个教学过程中,教师边演示、边提问、边解答,学生边观察,边考虑问题,把抽象的理论变得具体、生动。使学生在愉悦的教学环境中,深深感受到学习的趣味性和有用性。

1.3 利用多媒体课件模拟演示。物理概念和原理是比较抽象的,有些现象在传统的实验中也是无法展示的,所以仅靠形象、表象和想象对初学者来说是不容易理解和掌握的。但是,利用多媒体课件可以较好地解决这一难点。例如“电流”概念比较抽象,可以利用多媒体模拟电路中电流的流动,看到正电荷从正极向负极运动,这样将电流转换成电荷的流动,让本来看不见的电流变成动态的画面,将课本中不动的图形变为电荷不断流动的动画。遵循学生的思维由浅入深、由表及里,从具体到抽象,由现象到本质的循序渐进的思维过程,可以比较容易地解决这一教学难点。加深学生对电流的感观认识,从而为建立电流概念打下基础。

1.4 在公式分析。讲解公式时,注重公式推理、得出过程,注重公式的使用条件,主要学习公式的如何使用。这是物理式正确使用的前提,前期学不好,后期无法正确应用。中职学生在初中物理中已学过的部分电路欧姆定律,它只适用于电路中某个导体或某一部分电路的电压、电流和电阻三者之间的关系。《电工基础》中引入了全电路欧姆定律新知识,进一步完善电路中内、外电路的电流、电压(电动势)和电阻间的关系,使知识由“部分电路”向“全电路”深化和发展。教学中可以充分利用部分电路欧姆定律的概念和相关知识,引入全电路欧姆定律的概念。如在课本电路中,将全电路分解为外电路和内电路两部分,在外电路中,根据部分电路欧姆定律可知负载R两端的电压降为:U=IR.在内电路中,电源电动势E与内阻r的电压降Ur和电源端电压的关系是:U=E-Ir。在全电路中,负载两端电压U与电源端电压U相等,且内外电路电流相等,则可得:I=E/R+r即为全电路欧姆定律。通过实例的讲解,注意强调部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律两种概念的共同点、不同点以及相互联系,使学生对新知识能进一步理解和掌握。

2 提高基础学力,促进科学素养可持续发展

学力,是指通过学习获得的能力。物理教育在提高学生科学素养的同时,还要提高学生的学力水平,并使更多的学生对物理产生兴趣。学力是教育的内核,是学校课程设计的前提。任何一门学科教学的目标大体有四个组成部分:①知识、理解;②技能;③思考力、判断力;④关系、动机、态度。前两部分为显性学力,后两部分为隐形学力。就犹如浮在水面上的冰山,浮出水面的仅仅只是冰山一角,而更多的、隐匿在水面下的才是支撑浮出水面部分的基础,四部分做为一个整体反映了一种学力观。

3 结合学生、学校或专业的特定环境和特点,开展适合专业特点和学生实际的校本课程开发,是培养学生专业素养的必要补充

篇7

模块一

电路安全计算分析

例题精讲

【例1】

如图所示,电源电压保持不变,R0为定值电阻.闭合开关,当滑动变阻器的滑片在某两点间移动时,电流表的示数变化范围为0.5A~1.5A之间,电压表的示数变化范围为3V~6V之间.则定值电阻R0的阻值及电源电压分别为(

)

A.

3Ω,3V

B.

3Ω,7.5V

C.

6Ω,6V

D.

6Ω,9V

考点:

欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;电路的动态分析.

解析:

由电路图可知,电阻R0与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;

当电路中的电流为0.5A时,电压表的示数为6V,

串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,

电源的电压U=I1R0+U滑=0.5A×R0+6V,

当电路中的电流为1.5A时,电压表的示数为3V,

电源的电压:

U=I2R0+U滑′=1.5A×R0+3V,

电源的电压不变,

0.5A×R0+6V=1.5A×R0+3V,

解得:R0=3Ω,

电源的电压U=1.5A×R0+3V=1.5A×3Ω+3V=7.5V.

答案:

B

【测试题】

如图所示,滑动变阻器的滑片在某两点间移动时,电流表的示数范围在1A至2A之间,电压表的示数范围在6V至9V之间.则定值电阻R的阻值及电源电压分别是(

)

A.

15

V

B.

15

V

C.

12

V

D.

12

V

考点:

欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律.

解析:

由电路图可知,电阻R与滑动变阻器R′串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;

当电路中的电流为1A时,电压表的示数为9V,

串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,

电源的电压U=I1R+U滑=1A×R+9V,

当电路中的电流为2A时,电压表的示数为6V,

电源的电压:

U=I2R+U滑′=2A×R+6V,

电源的电压不变,

1A×R+9V=2A×R+6V,

解得:R=3Ω,

电源的电压U=1A×R+9V=1A×3Ω+9V=12V.

答案:

C

【例2】

如图所示电路中,电源电压U=4.5V,且保持不变,定值电阻R1=5Ω,变阻器R2最大阻值为20Ω,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V.为保护电表,变阻器接入电路的阻值范围是(

)

A.

0Ω~10Ω

B.

0Ω~20Ω

C.

5Ω~20Ω

D.

2.5Ω~10Ω

考点:

欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;电阻的串联.

解析:

由电路图可知,滑动变阻器R2与电阻R1串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路总电流,

当电流表示数为I1=0.6A时,滑动变阻器接入电路的电阻最小,

根据欧姆定律可得,电阻R1两端电压:

U1=I1R1=0.6A×5Ω=3V,

因串联电路中总电压等于各分电压之和,

所以,滑动变阻器两端的电压:

U2=U-U1=4.5V-3V=1.5V,

因串联电路中各处的电流相等,

所以,滑动变阻器连入电路的电阻最小:

Rmin==2.5Ω;

当电压表示数最大为U大=3V时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,

此时R1两端电压:

U1′=U-U2max=4.5V-3V=1.5V,

电路电流为:

I2==0.3A,

滑动变阻器接入电路的最大电阻:

Rmax==10Ω,

变阻器接入电路的阻值范围为2.5Ω~10Ω.

答案:

D

【测试题】

如图所示电路中,电源电压U=4.5V,且保持不变,电阻R1=4Ω,变阻器R2的最大阻值为20Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,为了保护电表不被损坏,变阻器接入电路的阻值范围是(

)

A.

3.5Ω~8Ω

B.

0~8Ω

C.

2Ω~3.5Ω

D.

0Ω~3.5Ω

考点:

欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用.

解析:

⑴当电流表示数为I1=0.6A时,

电阻R1两端电压为U1=I1R1=0.6A×4Ω=2.4V,

滑动变阻器两端的电压U2=U-U1=4.5V-2.4V=2.1V,

所以滑动变阻器连入电路的电阻最小为R小=.

⑵当电压表示数最大为U大=3V时,

R1两端电压为U3=U-U大=4.5V-3V=1.5V,

电路电流为I==0.375A,

滑动变阻器接入电路的电阻最大为R大==8Ω.

所以变阻器接入电路中的阻值范围是3.5Ω~8Ω.

答案:

A

【例3】

如图所示电路,已知电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,定值电阻R1阻值为6Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为24Ω,电源电压为6V,开关S闭合后,在滑动变阻器滑片滑动过程中,保证电流表、电压表不被烧坏的情况下(

)

A.

滑动变阻器的阻值变化范围为5Ω~24Ω

B.

电压表的示数变化范围是1.2V~3V

C.

电路中允许通过的最大电流是0.6A

D.

电流表的示数变化范围是0.2A~0.5A

考点:

欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;电阻的串联;电路的动态分析.

解析:

由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流.

⑴根据欧姆定律可得,电压表的示数为3V时,电路中的电流:

I==0.5A,

电流表的量程为0~0.6A,

电路中的最大电流为0.5A,故C不正确;

此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,

电路中的总电阻:

R==12Ω,

串联电路中总电阻等于各分电阻之和,

变阻器接入电路中的最小阻值:

R2=R-R1=12Ω-6Ω=6Ω,即滑动变阻器的阻值变化范围为6Ω~24Ω,故A不正确;

⑵当滑动变阻器的最大阻值和定值电阻串联时,电路中的电流最小,电压表的示数最小,此时电路中的最小电流:

I′==0.2A,

则电流表的示数变化范围是0.2A~0.5A,故D正确;

电压表的最小示数:

U1′=I′R1=0.2A×6Ω=1.2V,

则电压表的示数变化范围是1.2V~3V,故B正确.

答案:

BD

【测试题】

如图所示电路,已知电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,定值电阻R1阻值为10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω,电源电压为6V.开关S闭合后,在滑动变阻器滑片滑动过程中,保证电流表、电压表不被烧坏的情况下,下列说法中错误的是(

)

A.

电路中通过的最大电流是0.6A

B.

电压表最小示数是1V

C.

滑动变阻器滑片不允许滑到最左端

D.

滑动变阻器滑片移动过程中,电压表先达到最大量程

考点:

欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;电阻的串联.

解析:

⑴由电路图可知,当滑动变阻器的滑片位于最左端时,电路为R1的简单电路,电压表测电源的电压,

电源的电压6V大于电压表的最大量程3V,

滑动变阻器的滑片不能移到最左端;

根据欧姆定律可得,此时电路中的电流:

I==0.6A,故电路中的最大电流不能为0.6A,且两电表中电压表先达到最大量程;

⑵根据串联电路的分压特点可知,滑动变阻器接入电路中的阻值最大时电压表的示数最小,

串联电路中的总电阻等于各分电阻之和,

电路中的最小电流Imin==0.1A,

电压表的最小示数Umin=IminR1=0.1A×10Ω=1V.

答案:

A

【例4】

如图,电源电压U=30V且保持不变,电阻R1=40Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为60Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V,为了电表的安全,R2接入电路的电阻值范围为_____Ω到_____Ω.

考点:

欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律.

解析:

⑴当电流表示数为I1=0.6A时,

电阻R1两端电压为U1=I1R1=0.6A×40Ω=24V,

滑动变阻器两端的电压U2=U-U1=30V-24V=6V,

所以滑动变阻器连入电路的电阻最小为R小==10Ω.

⑵当电压表示数最大为U大=15V时,

R1两端电压为U3=U-U大=30V-15V=15V,

电路电流为I==0.375A,

滑动变阻器接入电路的电阻最大为R大==40Ω.

所以变阻器接入电路中的阻值范围是10Ω~40Ω.

答案:

10;40.

【测试题】

如图电路中,电源电压为6V不变,滑动变阻器R2的阻值变化范围是0~20Ω,两只电流表的量程均为0.6A.当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P置于最左端时,电流表A1的示数是0.4A.此时电流表A2的示数为______A;R1的阻值______Ω;在保证电流表安全的条件下,滑动变阻器连入电路的电阻不得小于_______.

考点:

电流表的使用;并联电路的电流规律;滑动变阻器的使用;欧姆定律;电路的动态分析.

解析:

当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P置于最左端时,R2中电流I2==0.3A,

则R1中的电流I1=I-I2=0.4A-0.3A=0.1A,R1==60Ω;

当滑片向左移动时,总电阻变大,总电流变小,由于电流表最大可为0.6A,且R1中的电流不变,

则R2中的最大电流I2′=I′-I1=0.6A-0.1A=0.5A,此时滑动变阻器的电阻R2′=

=12Ω.

答案:

0.3;60;12Ω.

模块二

电路动态分析之范围计算

例题精讲

【例5】

在如图所示的电路中,设电源电压不变,灯L电阻不变.闭合开关S,在变阻器滑片P移动过程中,电流表的最小示数为0.2A,电压表V的最大示数为4V,电压表V1的最大示数ULmax与最小示数ULmin之比为3:2.则根据以上条件能求出的物理量有(

)

A.

只有电源电压和L的阻值

B.

只有L的阻值和滑动变阻器的最大阻值

C.

只有滑动变阻器的最大阻值

D.

电源电压、L的阻值和滑动变阻器的最大阻值

考点:

欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用.

解析:

由电路图可知,电灯L与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表V测滑动变阻器两端的电压,电压表V1测小灯泡L两端的电压.

⑴当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电路中的电流最小I=0.2A;

此时电压表V的最大U2=4V,电压表V1的示数最小为ULmin;

滑动变阻器最大阻值:R==20Ω,

灯泡L两端电压:ULmin=IRL,

电源电压:U=I(R2+RL)=0.2A×(20Ω+RL)=4+0.2RL.

⑵当滑动变阻器接入电路的阻值为零时,电路中的电流最大为I′,

此时灯泡L两端的电压ULmax最大,等于电源电压,

则ULmax=I′RL.

①电压表V1的最大示数与最小示数之比为3:2;

I′=I=×0.2A=0.3A,

电源电压U=I′RL=0.3RL,

②电源两端电压不变,灯L的电阻不随温度变化,

4+0.2RL=0.3RL,

解得:灯泡电阻RL=40Ω,电源电压U=12V,

因此可以求出电源电压、灯泡电阻、滑动变阻器的最大阻值.

答案:

D

【测试题】

在如图所示电路中,已知电源电压6V且不变,R1=10Ω,R2最大阻值为20Ω,那么闭合开关,移动滑动变阻器,电压表的示数变化范围是(

)

A.

0~6V

B.

2V~6V

C.

0~2V

D.

3V~6V

考点:

电路的动态分析.

解析:

当滑片滑到左端时,滑动变阻器短路,此时电压表测量电源电压,示数为6V;

当滑片滑到右端时,滑动变阻器全部接入,此时电路中电流最小,

最小电流为:I最小==0.2A;

此时电压表示数最小,U最小=I最小R1=0.2A×10Ω=2V;

因此电压表示数范围为2V~6V.

答案:

B

【例6】

如图所示的电路中,R为滑动变阻器,R1、R2为定值电阻,且R1>R2,E为电压恒定的电源,当滑动变阻器的滑片滑动时,通过R、R1、R2的电流将发生变化,电流变化值分别为I、I1、I2表示,则(

)

A.

当滑动片向右滑动时,有I1<I<I2

B.

当滑动片向左滑动时,有I<I1<I2

C.

无论滑动片向左还是向右滑动,总有I=I1=I2

D.

无论滑动片向左还是向右滑动,总有I>I2>I1

考点:

欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用.

解析:

由电路图可知,R与R2并联后与R1串联,且R1>R2,

设R1=2Ω,R2=1Ω,U=1V,

电路中的总电阻R总=R1+,

电路中的电流I1=,

并联部分得的电压U并=I1×R并=,

因R与R2并联,

所以I=,

I2=;

当滑动变阻器接入电路的电阻变为R′时

I1=|I1-I1′|=,

I=|I-I′|=,

I2=|I2-I2′|=;

所以无论滑动片向左还是向右滑动,总有I>I2>I1.

答案:

D

【测试题】

如图所示的电路图,R1大于R2,闭合开关后,在滑动变阻器的滑片P从b向a滑动的过程中,滑动变阻器电流的变化量______R2电流的变化量;通过R1电流的变化量______R2电流的变化量.(填“<”“>”“=”)

考点:

欧姆定律的应用;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律.

解析:

由电路图可知,滑动变阻器与R2并联后与R1串联,

串联电路中总电压等于各分电压之和,且并联电路中各支路两端的电压相等,

R1两端电压变化与并联部分电压的变化量相等,

I=,且R1大于R2,

通过R1的电流变化量小于通过R2的电流变化量;

由欧姆定律可知,通过R1的电流减小,通过滑动变阻器的电流变小,通过R2的电流变大,

总电流减小时,R2支路的电流变大,则滑动变阻器支路的减小量大于总电流减小量,

即滑动变阻器电流的变化量大于R2电流的变化量.

答案:

>;<.

【例7】

在图甲所示电路中,电源电压保持不变,R0、R2为定值电阻,电流表、电压表都是理想电表.闭合开关,调节滑动变阻器,电压表V1、V2和电流表A的示数均要发生变化.两电压表示数随电路中电流的变化的图线如图乙所示.根据图象的信息可知:_____(填“a”或“b”)是电压表V1示数变化的图线,电源电压为_______V,电阻R0的阻值为______Ω.

考点:

欧姆定律的应用.

解析:

由电路图可知,滑动变阻器R1、电阻R2、电阻R0串联在电路中,电压表V1测量R1和R2两端的总电压,电压表V2测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流.

⑴当滑片P向左移动时,滑动变阻器R1连入的电阻变小,从而使电路中的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,R0两端的电压变大,R2两端的电压变大,由串联电路电压的特点可知,R1和R2两端的总电压变小,据此判断:图象中上半部分b为电压表V1示数变化图线,下半部分a为电压表V2示数变化图线;

⑵由图象可知:当R1和R2两端的电压为10V时,R2两端的电压为1V,电路中的电流为1A,

串联电路的总电压等于各分电压之和,

电源的电压U=U1+U0=10V+IR0=10V+1A×R0

---------①

当滑片P移至最左端,滑动变阻器连入电阻为0,两电压表都测量电阻R1两端的电压,示数都为4V,电路中的电流最大为4A,

电源的电压U=U2′+U0′=4V+4A×R0

---------------②

由①②得:10V+1A×R0=4V+4A×R0

解得:R0=2Ω;

电源电压为:U=U1+U0=10V+IR0=10V+1A×2Ω=12V.

答案:

b;12;2.

【测试题】

如图所示的电路,电源电压保持不变.闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图线如图所示.根据图线的信息可知:________(甲/乙)是电压表V2示数变化的图象,电源电压为_______V,电阻R1的阻值为_______Ω.

考点:

欧姆定律的应用;电压表的使用;滑动变阻器的使用.

解析:

图示电路为串联电路,电压表V1测量R1两端的电压,电压表V2测量滑动变阻器两端的电压;

当滑动变阻器的阻值为0时,电压表V2示数为0,此时电压表V1的示数等于电源电压,因此与横坐标相交的图象是电压表V2示数变化的图象,即乙图;此时电压表V1的示数等于6V,通过电路中的电流为0.6A,故电源电压为6V,.

答案:

乙,6,10.

模块三

滑动变阻器的部分串联、部分并联问题

【例8】

如图所示的电路中,AB间电压为10伏,R0=100欧,滑动变阻器R的最大阻值也为100欧,当E、F两点间断开时,C、D间的电压变化范围是________;当E、F两点间接通时,C、D间的电压变化范围是________.

考点:

欧姆定律的应用;电阻的串联.

解析:

⑴当E、F两点间断开,滑片位于最上端时为R0的简单电路,此时CD间的电压最大,

并联电路中各支路两端的电压相等,

电压表的最大示数为10V,

滑片位于下端时,R与R0串联,CD间的电压最小,

串联电路中总电阻等于各分电阻之和,

根据欧姆定律可得,电路中的电流:

I==0.05A,

CD间的最小电压:

UCD=IR0=0.05A×100Ω=5V,

则C、D间的电压变化范围是5V~10V;

⑵当E、F两点间接通时,滑片位于最上端时R0与R并联,此时CD间的电压最大为10V,

滑片位于下端时,R0被短路,示数最小为0,

则CD间电压的变化范围为0V~10V.

答案:

5V~10V;0V~10V.

【测试题】

如图中,AB间的电压为30V,改变滑动变阻器触头的位置,可以改变CD间的电压,则UCD的变化范围是(

)

A.

0~10V

B.

0~20V

C.

10~20V

D.

20~30V

考点:

串联电路和并联电路.

解析:

当滑动变阻器触头置于变阻器的最上端时,UCD最大,最大值为Umax=

=20V;当滑动变阻器触头置于变阻器的最下端时,UCD最小,最小值为Umin

=,所以UCD的变化范围是10~20V.

答案:

C

【例9】

如图所示,电路中R0为定值电阻,R为滑动变阻器,总阻值为R,当在电路两端加上恒定电压U,移动R的滑片,可以改变电流表的读数范围为多少?

考点:

伏安法测电阻.

解析:

设滑动变阻器滑动触头左边部分的电阻为Rx.电路连接为R0与Rx并联,再与滑动变阻器右边部分的电阻R-Rx串联,

干路中的电流:I=

电流表示数:I′==

由上式可知:当Rx=时,I最小为:Imin=;当Rx=R或Rx=0时,I有最大值,Imax=;

即电流表示数变化范围为:~;

答案:

【测试题】

如图所示的电路通常称为分压电路,当ab间的电压为U时,R0两端可以获得的电压范围是___-___;滑动变阻器滑动头P处于如图所示位置时,ab间的电阻值将______该滑动变阻器的最大阻值.(填“大于”“小于”“等于”)

考点:

弹性碰撞和非弹性碰撞.

解析:

根据串联电路分压特点可知,当变阻器滑片滑到最下端时,R0被短路,获得的电压最小,为0;当变阻器滑片滑到最上端时,获得的电压最大,为U,所以R0两端可以获得的电压范围是0~U.

由于并联电路的总电阻小于任何一个支路的电阻.所以滑动变阻器滑动头P处于如图所示位置时,ab间的电阻值将小于该滑动变阻器的最大阻值.

篇8

关键词:电动机;纯电阻与非纯电阻;电路分析

在直流电路中,通过电阻的电流产生的能量转化是能量计算的重点知识,但由于不能够正确区分纯电阻与非纯电阻,导致求解中出现问题,特别含有电动机的相关计算。下面以电动机为例,来解决纯电阻与非纯电阻应用中的区别与联系。

一、过程再现及分析

含有电动机电路,有电流通过电动机时,线圈消耗电能,产生其他形式能量(内能、机械能等),该能量转化过程为电流做功的过程,即消耗电功W=UIt,电流通过线圈产生的焦耳热Q=I2Rt,那么,两者之间有何关系呢?

解决方案:假如Q=W,则UIt=I2Rt,推导出I=,即欧姆定律,而欧姆定律是需在纯电阻情况下才成立的。

分析:根据欧姆定律的适用条件,电流通过电阻产生的电能全部转化为内能,即电功等于电热,此时由欧姆定律适用的电路叫做纯电阻电路;欧姆定律不适用的电路叫做非纯电阻电路。

问题设计1:电机在受阻不转动的情况下,电压、电流和电阻的存在的何种关系,消耗的电能和产生的电热有何关系?

问题设计2:电动机在转动的状态下,电压、电流和电阻的关系有何特点,消耗的电能和产生的电热有何关系?

问题设计意图:明确辨别纯电阻电路与非纯电阻电路。

问题设计3:进一步探究电机在受阻不转动的情况下,电压、电流和热功率、总功率的有何关系?

探究结果:在纯电阻电路中,热功率在总功率中所占比重大,纯电阻电路产生的电热近似等于消耗的电功,即W=Q。

问题设计4:探究电动机在正常转动的情况下,电压、电流和热功率、总功率之间有何关系?

探究结果:在非纯电阻电路中,热功率在总功率中所占比重小。根据能量守恒,W=E+Q,即电动机消耗的电能等于产生的机械能及产生的热量的总和。

二、例题分析

工地经常用电动机提升重物,其装置如图所示,电动机两端电压为5V,电路中的电流为1A,物体A重20N,电动机线圈的电阻为r=1Ω。求:

(1)电动机正常工作时,线圈电阻消耗的热功率为多少?

(2)电动机正常工作时,电动机输入功率和输出功率各是多少?

(3)如果接上电源后,线圈被卡住,不能转动,这时通过电动机的电流,以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少?

解析:电动机正常工作时,其电路为非纯电阻电路,其中消耗的电功率一部分转化为线圈的热功率,另一部分转化为电动机的机械功率。

(1)电动机线圈上消耗的热功率为

P热=I2r=12×1W。

(2)电动机的输入功率为消耗的电功率

P入=UI=5×1W=5W

电动机的输出功率

P出=P入-P热=5W-1W=4W。

(3)线圈被卡住后电动机不转时可视为纯电阻,通过电动机的电流

I==5A

电动机消耗的电功率

P=UI=5×5W=25W

电动机发热功率

P内=I2R=52×1W=25W

小结:由例题中不难看出U、R、P三个物理量的数值并不满足欧姆定律,而根据对电路能量转化分析,解决有关纯电阻电路和非纯电阻电路的问题,就比较清楚了。

从上面的实验探究与例题可见,含有电动机工作过程中的能量的计算,关键是要正确区分是纯电阻还是非纯电阻电路,其能量关系是:电流通过非纯电阻时,E总=Q热+E其他;电流通过纯电阻时,E总=Q热。

参考文献:

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关键词:规范;知识的补充与拓展;灵活运用和融会贯通

中图分类号:G633.7 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)34-0116-02

教科书中所给的两道例题具有很强的代表性,第一个例题是让学生体会:当串联电路中一个电阻改变时,电路中电流及另一个电阻两端电压会随之改变。例题二让学生体会:当并联电路一个支路电阻改变时,干路中电流会发生变化,但另一个电路电流和电压不会发生变化。两个例题做下对比,解决了学生疑惑。下面笔者从以下几方面谈谈本节教学的注意事项以及心得体会。

一、仔细分析题目

分析题目是思维能力的展示,是对知识的具体运用。首先让学生熟练掌握欧姆定律的内容及形变公式,然后对电路进行分析判断,确定电路特点,然后再根据电流电压电阻关系解答。

二、规范解题

初中学生接触物理学习时间不长,对于会做的题目往往不知怎样表达,有时表达顾此失彼造成丢分。究其原因是解题不规范,所以养成规范的解题习惯,对提高教学成绩和养成严谨的思维能力尤其重要。本节中,利用该定律解题应注意:(1)I,U,R都是指同一导体或同一段电路在同一状态下的物理量。(2)利用好该定律的两个变形公式U=IR,R=U/I。(3)单位必须统一用国际单位的主单位。(4)在I,U,R下方标上角标,表示不同的导体,或者同一导体的不同时刻。(5)要有必要的文字表达,在物理语言的表达上要严谨、有序。

三、注意知识的补充与拓展

以例一为例:电阻R1为10欧,电源两端电压6伏,开关S闭合后,求:(1)当滑动变阻器R接入电路中的电阻R2为50欧时,通过R1的电流I;(2)当滑动变阻器接入电路中电阻为20欧时,通过R1的电流I。本题中,由于电阻串联,通过R1的电流与总电流相等,由于知道总电压U,只要知道总电阻就可以了,我就提问学生:总电阻是多少呢?学生异口同声回答:R1+R2。我又问,为什么是两个电阻之和呢?此时学生无语,引起认知冲突。这时,我把学生带入最近发展区,得出串联电路电阻关系。串联电路电阻关系U=U1+U2;电流关系:I=I1=I2,得U/I=U1/I1+U2/I2。由欧姆定律可知R=R1+R2。所以也可以求出通过R1电流I=U/R=6/60=0.1(A)。同理可以求出当R3=20欧时电流I=0.2A。此时老师可以让学生分别求出两个小题滑动变阻器两端电压和电阻R1两端电压分别是多少。当滑动变R2=50欧时,U1=I1xR1=0.1x10=1(v),U2=I2xR2=0.1x50=5(v);当滑动变阻器电阻R3=20欧时,U1=I1xR1=0.2x10=2(v),U3=I3xR3=0.2x20=4(v)。引导学生比较两种情况下电阻与各自电压关系发现:第一种情况下U1/R1=U2/R2;第二种情况下:U1/R1=U3/R3。由此得出串联电路电压比等于各自电阻比,即:U1/U2=R1/R2。老师点拨学生认识到,串联电路中,当一个电阻改变时,另一个电阻两端电压和电流都要改变,可谓“牵一发而动全身”。以例二为例:电阻R1为10欧,与滑动变阻器组R并联电路,电源电压12V,开关S闭合后,求:(1)当滑动变阻器R接入电路中电阻R2=40欧时,通过R1的电流I1和总电流I;(2)当滑动变阻器接入电路中电阻R3=20欧时,通过R1电流I1和总电流I。本题由于电阻与变阻器组成并联,所以它们两端电压U1=U2=U=12V。以第一小题看,由欧姆定律得,通过R1的电流I1=U1/R1=12/10=1.2A;通过R2的电流I2=U2/R2=12/40=0.3A;总电流I=I1+I2=1.2+0.3=1.5(A)。我此时问学生:由欧姆定律,总电流I可以用总电压U与总电阻R的比求得,那么并联电路总电阻是多少呢?这时学生很快回答:等于两个电阻之和。我没有否定学生的回答,而是让他们用总电压除以总电流看看总电阻是多少,和想象的是否一样?即:R=U/I=12/1.5=8(欧)。通过计算同学们发现并联电路总电阻并不等于各电阻大小之和,不但比它们的和要小,而且比任何一个都要小。但又找不出到底有什么关系。我把三个电阻大小依次列出来:8 10 40。让学生发现三个数据关系,当我意识到没有学生发现时,我又把三个数写成倒数形式。这时熊可佳同学首先发现:1/8=1/10+1/40。我虽然欣喜,对她给予了表扬,但并没急于下结论。而是让学生用同理计算第二题,发现同样的规律。此时我告诉学生并联电路电阻的关系:总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。即1/R=1/R1+1/R2。

当满足学生一时的求知欲时,学生的好奇心被进一步调动,老师趁热打铁,让学生找找两种情况下,电阻和通过它们的电流的关系。以第一小题中,R1=10欧,I1=1.2安;R2=40欧,I2=0.3安。学生马上就发现:I1/I2=R2/R1。即,并联电路电流比等于电阻比的倒数。通过数据,可以进一步引导学生发现:并联电路中,当一个支路电阻改变时,只能改变本支路电流,对其他支路的电压,电流没有影响。这也是我们经常说的并联电路各支路地位平等,相互不影响。

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1等效替代法

等效替代法是最简单的一种方法.但由于初中阶段对等效替代思想提及不多,学生往往一开始不能理解,给教学带来一定障碍.

例1图1为测量未知电阻Rx的阻值的电路, R为电阻箱,S为单刀双掷开关,R0为定值电阻.主要步骤有:

A.按照电路图,正确连接实物.

B.先把开关S接(填a或b)点,读出电流表的示数为I.

C.再把开关S接(填a或b)点,调节电阻箱,使电流表的示数为.

D.读出电阻箱的示数R′.

(1)请补全实验步骤.

(2)待测电阻Rx的阻值为(选填R′或R0).

本题比较简单,但学生答题的结果并不理想.在教学过程中笔者借助“曹冲称象”的故事来进行类比,取得了不错的效果:(1)曹冲应该先称象还是先称石头?引出应先把开关拨至a点,让电阻Rx接入电路;(2)曹冲向船中加石头到何时为止?引出如何等效,即当开关拨至b点,R接入电路后让电流表示数仍为I;(3)象的质量是多大?引出用R替代Rx,从而顺利得出结果.在这样的启发式提问的情况下,学生能再次通过教师的类比更深刻、更形象的理解等效替代法,同时学生也感受到类比法的作用.

2伏安法

伏安法是最重要的方法,在课程标准中它的要求是理解,也是中考的热点实验.从名称不难看出是利用电流表和电压表测出电流和电压,最终计算出电阻,它其实是欧姆定律的应用.实验重点考查学生设计电路、连接电路、分析数据、总结规律、方案评价、异常情况处理等能力.

例2在测定值电阻Rx的阻值实验中.电源电压保持不变,滑动变阻器R0上标有“20 Ω 1 A” ,器材均完好.

(1)某同学按图2连接电路,闭合开关S前, 应将滑动变阻器的滑片置于端.(选填“a”或“b”).

(2)该同学实验操作正确,闭合开关后读得电压表示数为2 V、电流表示数为0.2 A,则Rx的阻值为,电源电压为V.

(3)他再次移动滑片,观察到电流表示数如图3所示,则此时滑动变阻器接入电路的阻值为Ω.

(4)该同学继续向左移动滑片,他发现电压表的示数将(选填“变大”“变小”或“不变”),当滑片移至某点时,电流表和电压表的示数均变为0,经检查是电压表的0~15 V量程断路了,若想利用该器材完成这组数据的测定,他的做法是:.

(5)该实验中滑动变阻器的主要作用是:.

第(1)、(5)小题属于基本的实验操作能力考查,比较简单.

第(2)小题的第1空、第(3)题、第(4)题的第1空属于欧姆定律的基本运用,难度也不大.

第(2)小题的第2空则需要学生能挖掘题目中“实验操作正确”所隐藏的条件,即开关闭合前应将滑动变阻器的滑片移至最大阻值端.再利用欧姆定律进行求解.

第(4)小题的第2空的解决相对要求较高.需要学生利用第(3)小题的结果推算出电流表示数为0.3 A时,电压表的示数已为3 V,再根据第(4)小题电压表示数将变大,判断出此时电压表的示数已经超过3 V,要完成数据的测量,电压表已不能直接测量Rx的电压,最后依据电源电压为6 V和串联电路中U=U1+U2,判断出此时滑动变阻器两端的电压小于3 V.所以将电压表改为测量滑动变阻器的电压,最终完成数据的测量.

3单表法

所谓单表法,是指在伏安法测电阻过程中一电表损坏,利用另一电表配以滑动变阻器或定值电阻(电阻箱)来测量电阻的方法,也可以理解为伏安法的延伸.

例3现要测量一个阻值约为几百欧的电阻.提供的器材有:电源、电压表、电阻箱R、开关S1和S2、导线.设计了如图4所示的电路图.

(1)实验过程如下:

①根据电路图,连接成如图5所示的实物电路.

②电路连接正确后,先闭合S1,再将S2拨到触点1时,电压表的读数为U1,则电源电压为.

③闭合S1,将S2拨到触点2,当电阻箱的阻值调为R0时,电压表的示数为U2,则待测电阻的阻值Rx=.

(2)如将上述器材中的电压表换成电流表(0~0.6 A),你认为(选填“能”或“不能”)较准确测出该待测电阻的阻值,原因是.

第1题中,当开关S2接1时,电压表测的是电源电压,接2时,电压表测Rx电压,则R分得的电压为U1-U2,通过R的电流为U1-U2R,根据串联电路电流相等的特点,求出Rx的阻值为U2U1-U2R.

第2题中考虑到Rx的阻值为数百欧,电流最大为零点零几安,读数时误差较大,甚至无法读取.

本题中由于缺少电流表,则电路中Rx和R通过的电流相等,设计成串联电路.利用测R的电压,计算R通过的电流来求得Rx通过的电流,最终利用欧姆定律完成阻值的测定.解答此类实验题的关键是要根据实验中缺少的电表来进行方案的设计、步骤的确定、表达式的推导.

例4利用下列器材测出Rx的电阻值.滑动变阻器(最大阻值为R0)、电流表、待测电阻Rx、电压保持不变的电源,开关若干.请画出实验的电路图,写出实验步骤,并最终给出Rx的表达式.

方案一步骤:

(1)将滑片移至最大阻值端,按图6连接电路;

(2)闭合开关,读出电流表的示数,记为I0;

(3)再用电流表测出通过Rx的电流,记为Ix.

表达式:Rx=I0IxR0.

方案二步骤:

(1)按图7连接电路,闭合开关;

(2)将滑片移至a端,记下电流表示数为Ia;

(3)再将滑片移至b端,记下电流表示数为Ib.

表达式:Rx=IbIa-IbR0.

方案一中将滑动变阻器当定值电阻使用,让它和Rx并联,使两者两端的电压相等.利用测R0电流算电压,最后再求Rx的阻值.方案二中让电路发生改变,利用电源电压保持不变的特点,求出Rx的阻值.两种方案看似不同,其实都利用了电压相等来进行推导,其本质的实验设计理念是相同的.