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1.引言
作业分层设计是指对作业结构的弹性优化,是针对学生学习水平的层次进行分类,根据分类布置难度不一样的作用,目的是使不同层次学生的学习水平均能得到一定程度提高。合理、科学地进行作业分层设计,能够实际解决学生日常写作业时存在的“差生吃不了”、“优生吃不饱”等问题,使学生能分别体验到成功的喜悦,尽量满意学生的求知欲望。
初中物理作业分层设计的主要目的是让不同层次学生,在物理学习中得到不同程度的提高。我们根据初中物理教材特点,制定如下的分层设计原则:其一,遵循优等生增加作业难度、减少作业量,中等生保持难度、努力完成发展目标,学困生降低难度、控制作业量的分层设计原则;其二,注意初中物理作业分层设计的科学性、整体性、可选择性特点,切实落实“为了每个学生更好地学习与成长”的教育改革与发展理念,尽可能为每位学生提供可选择、个体化、适合的教育,充分发挥作业的诊断、评价与巩固功能,提升作业品质;其三,物理书面作业总量控制在每天20~30分钟内可完成,学科拓展作业尽量采用长作业的形式来完成,提供动手实践与实验性作业,鼓励物理作业形式的多元化、多样化,以促进学生完成作业的积极主动性,使每位学生都能从自己比较喜欢、擅长的角度完成作业[1-2]。
3.初中物理作业分层设计的实施策略
3.1根据学生学情进行作业分层设计
结合初中物理的学情进行分层,物理教师先要对每位学生的个性、学习基础、学习态度、学习习惯、智力发展特征、兴趣爱好进行全面、深入了解,进行综合分析,从而为尊重个体差异、分层作业设计提供客观、准确依据。例如,一些学生对物理知识的理解能力较强,智力水平较佳,但好奇心、好玩心重,动手能力强且比较调皮。这类学生尽量少布置书面作业,多些技巧性强、实践操作多、难度大的作业,少讲多实践,减少他们在完成书面作业时的枯燥感,让他们独立完成各项物理操作实验,逐渐提高注意力,在实践中逐渐掌握与巩固物理知识。再如,一些学生对物理知识的理解能力差,有一定的学习障碍,但学习态度比较良好,也挺热爱物理的。这类学生在作业设计上应该适当地放低要求,放低起点,多给予鼓励,遵循“浅讲多练、查漏补缺”的作业布置原则,最好能将书面作业与实践操作相结合,通过重复的书面练习,让学习弄懂物理基本概念,再结合物理操作,进一步提高他们对物理知识的掌握程度,使他们能感受到学习乐趣,享受成功的快乐[3]。
3.2根据作业特点进行作业分层设计
也可根据初中物理作业的特点进行分层,例如,根据作业的类型、内容分为课内作业与课外作业,学习水平与理解能力较差的学生多布置一些课内作业,以便学生在完成作业时遇到不懂的地方能及时请教老师。再如,根据作业完成要求进行分层,如在九年级物理十八章第二节《电功率》的作业设计中,较低要求是让学生掌握基本的电功率概念,因此可设计如下作业:①电灯泡上所标示的“220V”“25W”分别代表什么意思:②额定功率是指用电器在 时的电压,额定电压是指用电器在 时的电压。比较中等的作业要求是让学生了解怎么计算电功率,因此可设计如下作业:当一只电灯泡两端电压均为220V,10分钟所消耗的电能为2.4*104J时,通过该电灯泡的电流为多少?灯丝电阻为多少:电功率又是多少?再比较难一点的作业完成要求是让学生根据物理图表分析来完成作业,教师便可根据电功率特点设计出一些符合实际的图,根据已知条件提出一些问题,使学生通过更深层次的思考与探索来完成作业。
3.3根据完成时间进行作业分层设计
按照作业完成时间分为短期类与长期类进行设计,短期类作业设计比较简单,以巩固性练习为目的,尽量要求学生在校内完成,教师应及时布置、及时批改、及时反馈,以便能在最短时间了解学生的知识掌握程度,及时发现学习知识的缺陷。长效类作业设计就比较难、完成时间比较长,多在家里完成。
4.初中物理作业分层设计的注意事项
虽然初中物理作业分层设计对提高学生的学习水平,提升教学质量有积极意义,但也存在一些分层的误区,会影响作业分层设计的落实效果,因此,在实际设计中,还需提高对如下事项的注意与规避:⑴避免作业设计的盲目性。作业分层次设计时,不能过分依赖现有的教辅,应该适当地结合日常生活中常见物理知识,增加一些物理问题,以避免物理作业的形式过于单一、笼统。⑵规避将学生划分时的等级歧视。初中物理分层设计的本意是好,但若是对学生根据成绩好坏进行分层次时,难免会让一些学习差、敏感的学生认为自己被歧视。基于这一特点,我们应该根据学生的兴趣爱好、个性、特长、接受与理解能力强弱、知识水平等因素,结合物理教材内容,相应地分理解、应用、偏好等层次,以避免分层设计对学生心理素质造成的不良影响[4]。⑶注意只按难度分层设计的不合理性。实际分层设计时,一些教师对分层作业设计理论缺乏系统认识,很容易形成只按难度分层设计作业的误区,导致作业形式相对单一。对这一误区,可以在难度分层设计的基础上,确定基础、发展、创新三级目标,根据学生的整体情况,有选择的分层,以避免作业设计的单一性,尽量使每位学生都能获得满意的作业任务。
1 理论支撑
建构主义理论强调学生的巨大潜力,认为教学要把学生已有的知识经验作为新知识的生长点,引导学生对知识的主动探索、主动发现及主动建构.学习是学生个体主动获取知识的过程,在这个过程中学生借助教师或者同伴的引导和帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得.“情境、协作、会话、意义建构”是教学环境的四大要素,也是概念建构的指导思想.
2 核心含义
学生在生活和学习中,对日常声、光、热、力等物理现象比较熟悉,形成了初步的认识及前概念.物理概念教学应从学生现有的生活经验作为新知识的生长点,使他们对某一类物理现象产生多角度的感性认识,从而对概念本质特征形成抽象化、概括化的思维过程,建立物理概念,再将概念“返回”到各种物理现象中,帮助学生识别、巩固、深化和活化概念,这就是物理概念的建构过程.这种建构式的概念教学过程符合学生的认知规律,激发学生的学习兴趣,帮助学生树立自信心.
3 过程分析
根据初中学生以形象思维为主的学习特点,概念建构过程应关注学生从日常生活中观察、体悟到的大量丰富的物理现象,从感性认识升华为理性思考,在通过大量思维活动,将知识同化或顺应,整个过程分为五大环节.
3.1 创设情境、生成问题
物理概念教学过程中,首先应创设物理情境,为学生建构物理概念提供感性认识.物理情境的创设并不是“信手拈来”或者“胡编乱造”.首先,要了解学生的原有知识经验、能力水平、生活经历等学生实际,要尽量选取真实、贴切并能够激发学生学习兴趣的物理情境;其次,应调动学生多种感官参与情境活动.如利用物理学科以实验为主的特点,设计趣味实验引导学生参与,调动学生视觉、听觉、触觉等多种感官参与、体验情境;再次,应创设问题情境――引起学生认知结构上的“不平衡”,造成学生心理上的悬念,激发学生的认知冲突.学生生成问题,经历思维过程,才会更深刻地理解物理概念的含义.最后,在设置物理情景时,要注意前后知识的衔接,充分利用学生已有经验和认知来生成问题或产生困惑,从而形成对新知识的渴望.例如,有位教师在讲《磁场》时,首先在讲桌上做个小魔术,即隔空控制小指针,小磁针会随着老师的手而开始转动,时快时慢.随后提问,“大家猜一猜,是什么能让指针运动起来?”学生们都很感兴趣,积极猜想其中的原因,有些同学还起了争论,这样更激发出学生的探究欲望.小魔术的情境创设使学生心理放松、精神愉快,自然而然地进入思考状态,接着继续提问“现实生活中有没有不通过接触就发生相互作用呢?”随着学生的思维活动进一步深入展开,紧跟着教师思路积极思考答案.这时有学生会想到用磁铁吸引小磁针的情况,教师顺势邀请学生演示,顺势引发“磁场”的概念.巧妙有趣的情境创设,使课堂节奏从轻松、舒缓到紧张、激昂,容易激发学生学习兴趣,使其注意力聚焦到物理课堂上.
3.2 意义建构、抽象概念
在物理概念教学中,意义建构是学生围绕某一概念的感性认识,由形象思维转化为抽象思维,主动归纳其事物的本质特征的概念化过程.例如,在建构“电功率”这一概念时,首先设问“如何比较电流做功的快慢”.通过分析讨论,学生得出两种方法;一是相同电功W,比较时间t,二是相同通电时间t,比较电功W.然后,教师适时增加难度,设问“如果电功和时间都不相同时,如何来比较.” 这时学生的认知平衡被打破,积极思考新问题,教师依据学生的课堂表现适时引导,提醒学生将“未知问题”向“已知条件”过渡,即将不同电功值转化为相同值或不同时间转化成相同时间……随着不断深入分析,学生会想到用“电功与时间之比” 的方式描述电流做功的快慢――这就完成了“电功率”的意义建构过程.再如,在建构“力”这一概念时,首先让学生分组体验“推拉提压”等生活常见行为,使学生通过切身感受,感知力的存在及特点.接着追问,是否只有人才能对物体施加力的作用?学生举例生产生活中更多的实例来否定答案.教师可以让学生边回答问题边总结板书.
教师引导学生思考观察发现,有力存在时,总有一个物体对另一个物体发生了作用(这种作用产生时,两个物体相互接触,也可以不接触),推、拉、挤、打击、吸引、举、排斥等都是对这些作用的具体描绘.学生在已有认知结构基础上通过对力的感性认识和理性分析,建立的力概念――力是物体对物体的作用.如果在教学中教师没有引导学生建构物理概念的意识,直接给出物理概念,那么学生就没有经历完整的思维过程,也就不会真正理解和掌握物理概念.
3.3 提炼概念、理性认识
提炼概念是对某一物理现象抽象概括化的语言表述过程,教师在此环节起到关键作用,应能够准确地向学生呈现概念的表述内容,并帮助学生理解概念中的关键词,使学生对概念的内涵生成理性认识.例如,在建构比热容的概念时,学生通过演示实验,比较不同种物质吸热情况的过程中,逐渐发现某种物质吸热能力与其种类、质量、温度有关系,但却不能提炼出比热容的具体含义.此时,教师应及时点出比热容这一概念的准确表述,帮助学生解开“悱愤”之困,并解释概念中的关键词“某种物质”、“吸收的热量”、“升高的温度”等.
3.4 熟悉概念、巩固新知
例1 小宇和他们科技小组的同学利用电能表测量某一家用电器的电功率,测得在10min内,消耗的电能为0.3kW•h,那么这一个用电器可能是( ).
A. 电风扇
B. 家用节能灯
C. 电视机
D. 挂壁式空调机
解析 根据电功公式P=W/t,该电器的功率是1.8kW,电风扇、家用节能灯、电视机都在200W以下;而空调一般都在1kW以上,本题答案应选D.本题除了要运用电功率的基本知识解决问题,还要求了解常见家用电器的功率.
体验和经历探究过程,掌握实验探究方法,能根据情景提出问题、作出猜想、设计方案、进行交流和评估、数据记录与处理,这是学好电功率的重要环节.
说明 公式P=UI决不能简单地理解为功率与电压、电流成正比,对于一个用电器来说,当电压发生变化时,电流也要变化,用实验的方法探究影响电功率大小的因素尤为重要.
例2 在偏远的农村灯泡实际发光比正常发光要暗一些,这引起同学们探究“影响灯泡的亮度的因素”的兴趣.
(1) 经过讨论他们确定的研究课题有:
A. 当电压相同时,研究灯泡的亮度与电流的关系;
B. 当电流相同时,研究灯泡的亮度与电压的关系.
你想选取上述课题中的_________项;你的猜想是________.请你选择图1中提供的部分实验器材为这个课题设计一个实验方案.
(2) 在全班交流时,小明发现其他小组的两盏灯串联时一样亮,而他们小组的实验结果却不同,他便将某一组的两盏灯拿来与本组的两盏灯比较,你认为他应该观察灯泡的().
A. 铭牌标识
B. 玻璃泡大小
C. 灯丝是否完好
D. 灯丝的形状
(3) 他观察他们自己小组的两个灯泡都标有“6V × W”字样,其中功率值已看不清.为了确定该灯泡的额定电功率,下列方法中最佳的是().
A. 接入6V电路中,使之正常发光,再去与有标记的灯泡比亮度进行判断
B. 接入6V电路,测出通过灯泡的电流,再用P额=U额•I额计算
C. 直接与标有6V的灯泡从外观上比较确定
D. 用干电池、电流表、电压表器材测出灯丝的电阻,再根据公式P额=U额2计算/RL解析 影响灯泡亮度的因素有:① 当电压相同时,电流越大灯泡越亮,功率与电流成正比;② 当电流相同时,电压越大灯泡越亮,功率与电压成正比.第(1)题两个课题可任选一个,如选A,应设计成并联电路,除电压表不需要外,其余都选;如选择B课题,应设计成串联电路,除电流表不需要外,其余都选.在实验过程中第(2)题要找出亮度不同的原因,能反映灯泡功率特征应观察铭牌标识,所以选A;第(3)题最佳方案应选B.
例3 星期天,小明根据课本中有关“综合实践活动”的要求与提示,对家用电器进行相关观察和研究.他以一只电热水壶为观察研究对象,有关记录如下表:
请你就小明在活动中获得的有关资料,求解或提出有关问题.
(1) 若不考虑温度对电热水壶中电热丝电阻的影响,求电热丝的电阻值.
(2) 在电热水壶烧水过程中,根据电能表表盘的转动情况,求2min内电热水壶消耗的电能和电热水壶的功率.
(3) 将问题(2)的求解结果,与小明在活动中记录的有关数据进行比较,提出一个有待进一步研究的新问题(注:只提出问题,不要求作说明或解答).
(3) 为什么计算的电功率小于(或“不等于”)电热水壶的额定功率?或计算的功率变小(或“计算的功率不等于热水壶额定功率”)的原因是什么?或计算的电功率变小(或“不等于热水壶的额定功率”)是由于热水壶不正常工作吗?
初中物理教学中,单纯的以演示实验来引导学生观察,虽然通过师生互动可让学生更好地理解实验中所涉及的知识点,让学生形成知识构建,但毕竟学生没有亲自参与,体验不够深刻。初中物理教学实践中,不仅教师要优化演示实验让学生获得更直观的感知,还要注重引导学生主动参与,让学生“动”起来,边学边实验。教学实践过程中教师可根据教学内容就其中的一个片段、一个例子、一个问题引导学生展开小实验。提倡多学,让学生在学习过程中主动提出问题、多参与互动。多实验,让学生在经历实验中掌握物理知识,培养其探究能力。初中物理课堂教学中提倡边学边实验,虽然小实验不会像演示实验那么顺利进行,但对学生的应变能力、探究精神的培养都具有积极意义。以“磁场”的教学为例,对于磁场的磁性和指向性、磁体有两个磁极和磁极间的相互作用等知识点,要是讲授的话很快就完成了,然后再让学生背诵,学生也能很快记住,但却不能让学生较好理解。故而在教学中教师可先引导学生准备一些小物品,如硬币、大头针、木块之类,在教学中先引导学生用磁铁去尝试能吸起那些物品,引出磁铁具有磁性的知识点,然后再引导学生玩磁铁对对碰游戏,增强学生对“磁极间的相互作用”的感知,让物理课堂教学更加有效。同时,在物理教学实践中引导学生边学边做,可较好地激发学生的学习兴趣,以小实验来活跃课堂气氛,提高学生的参与度。
二、改革实验教学模式,提倡分组实验
初中物理教学实践中分组实验是在教师的组织和引导下,把学生分为不同的小组,然后展开实验探究。一般初中物理教学中分组实验以测量性、实验性和实用性的实验为主,更多的让学生在分组实验中更好地理解物理知识,通过操作活动培养学生的实验探究能力。从当前初中物理教学中的分组实验来看,学生实验的效果并不是很好,一方面是教师在实验前没有组织学生对实验进行预习,学生在实验中对实验目的不够明确,另一方面是学生实验过程中教师的指导作用没有较好的发挥,从而导致学生对实验步骤、结论不够清楚。因此,组织学生展开分组实验,一要做好课前预习指导,二要注重在实验中引导学生参与互动和探究。以“测量小灯泡的电功率”的教学为例,在导入环节中引导学生复习小灯泡的电阻测量方法引出电功率的测量,引导学生根据测量要求和之前讨论的实验方案选择实验器材,引导学生实验,实验中教师巡视并根据学生实验情况进行指导。如调节滑动变阻器时因实际电压超过了额定电压导致小灯泡烧坏,而学生对这一现象的原因并不明确,此时教师可引导学生进行分析。实验过程中要注重对学生的实验步骤进行引导,实验中可先根据学生的实验方案作出指导,教师帮助学生修改方案后再实验。如调节滑动变阻器这一环节,要使小灯泡两端电压为额定电压值的1。2倍,然后观察灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数,学生设计方案时就可能忽略额定电压值,教师检查学生实验方案时就应做出指导。学生实验后教师要先引导小组学生对实验结论进行总结,然后再根据实验现象进行点拨。
三、紧密联系生活,注重拓展课外实验
以往的初中物理教学,课外实验很少,因为教师更注重让学生掌握教材中的实验以应付考试,而这对学生的终身发展没有太大意义。其实,生活和物理之间有着不可分割的关系,就初中物理而言和生活的联系很密切,很多物理知识都在生活中得到了广泛应用,物理实验教学中提倡联系生活,让学生从生活中去了解物理,在生活探究中学习物理,这不仅可促进学生学习效率的提升,对培养学生的科学探究能力和科学素养都有积极意义。初中物理教学实践中,教师要切实把握好实验对学生发展的作用,在课后引导学生展开实验探究,以此来加强对学生实践能力的培养。如“光的折射”的教学后,让学生在生活中用不同的实验去验证,如引导学生根据所学知识自制望远镜、显微镜等,如“不同物质的吸热能力”的教学后,引导学生对生活中常见的物质吸热情况进行实验探究。组织学生展开课外实验,一要考虑安全性,要保证学生能安全地进行实验,最好能在家长或教师的监督下进行,二要注重实验后引导学生总结,让学生能从实验中获得感悟。
四、总结
这类题有的可根据生活经验直接估计,有的则需要在估计的基础上进行相关的运算,学生对这类问题往往把握不准,常认为不好做或条件不足,无从下手.笔者就估计估算题分类例析,谈谈如何教会学生解决好这类问题.
1 长度的估计
例1 一只茶杯的高度最接近
A.1 m B.1 dm C.1 cm D.1 mm
解析 在估计长度时,首先要知道1 mm、1 cm、1 dm有多长,其次是要了解一些常见物体的尺寸.由日常生活经验可知,茶杯的高度最接近10 cm ,也就是1 dm,因此本题的正确选项是B.
2 对重力的估计
例2 下列物体中重力接近2 N的是
A.一袋方便面 B.一张学生桌
C.一枚大头针 D.一块砖
解析 在估计重力时,同样也要对1 N有多重,大体上有一个感性的认识,对一些常见物体的重力是多大,要有所了解,如两个鸡蛋所受重力约为1 N,由此可以推测一袋方便面的重力是最接近2 N的,正确选项是A.
3 对质量、体积的估算
例3 人体的密度与水的密度差不多,一个正常的成年人质量约为______kg,其体积约为______m3.
解析 先估算一个正常成年人的质量是50 kg~100 kg,人体密度与水差不多,可用水的密度代替人的密度,用公式V=m/ρ来进行计算,答案约为0.05 m3~0.1m3.
4 对压力、压强的估算
例4 现在你正在考试用的这张物理试卷,对折后再平放在水平桌面上,它对桌面的压强值最接近于
A.0.1 Pa B.1 Pa C.10 Pa D.100 Pa
解析 先估测出试卷质量约为了60 g,算出其重力约为0.6 N,再测出其面积约为6000 cm2,即0.6 m2,由P=F/s算出试卷对桌面的压强约为1 Pa,故选B.
5 对功和功率的估算
例5 某同学把一本初中物理课本从课桌旁的地面上拿到桌面上,则该同学对物理课本所做的功大小接近于
A.0.2 J B.2 J C.200 J D.2000 J
解析 估算出课本的重力约为2 N,课桌高度约为0.8 m,则所做的功为1.6 J,最接近2 J,故选B.
6 对电流、电功率的估算
例6 一只普通家用的白炽灯泡正常发光时,通过灯泡的电流大约为
A.200 A B.0.2 A C.20 A D.0.02 A
解析 题干所给的条件好象不足,无法进行具体计算,此时我们应根据生活实际中的经验数据进行粗略计算,照明电灯的功率一般常为40 W~60 W,照明电路电压为220 V,则由I=PU=40220=0.2 (A),故选B.
7 对温度和热量的估算
例7 在常温下烧开一普通热水瓶的开水需要吸收的热量大约是
A.8×103 J B.8×104 J C.8×105 J D.8×106 J
解析 首先应估算一下普通热水瓶装水的质量约为2 kg,而冷水温度估计为15 ℃,开水达到100 ℃,再由Q吸=cmΔt =4.2×103×2×85=7.14×105 (J),最接近8×105,故选C.
8 综合类估算
例8 下列说法最接近实际的是
A.课桌高度约为120 cm
B.家用普通照明灯泡正常工作时的电流约为1.2 A
C.一本初中物理课本的质量约为18 kg
D.人正常步行的速度为1.1 m/s
这道题综合了4个方面的估计、估算问题,需要结合前面介绍的多种解决方法逐一排出不合理的选项,课桌高度约为80 cm,A选项偏差过大,家用普通照明灯泡的功率一般在45 W至100 W之间,正常工作时的电流应在0.2 A~0.5 A,B选项也不合理,C选项中一本初中物理课本的质量约为18 kg,明显偏大,D选项中人正常步行的速度为1.1 m/s,换算成大家较为熟悉的单位km/h,则为3.96 km/h,比较接近实际,因此正确的选项应是D.
关键词:物理;电学;误区
有一句话道出了理科各科的特点:“物理难,化学繁,数学习题做不完”,许多学生反映物理难学,特别是电学不好理解,面对物理就像是雾里看花一样,总有不识庐山真面目之感。经过多年的教学实践调查,发现有此感觉的学生在学习中都同样走进了如下学习的误区中,本文希望通过对误区进行标识,帮助同学们走出学习的误区,提供参考的方向。
误区一:电阻不能做导线
这些同学认为平时使用的导线(铜线)电阻很小,实验的电阻元件都是完成的,只需一个个连接入电路中就可以了,而且在电路图中的符号是:,于是普遍地认为“电阻不能做导线”致使不能正确判断电路中的故障。
例1:两个灯泡L1和L2串联,电流表测电流,电压表测灯L1的电压,当开关S闭合后,若电压表的示数为零,这可能是灯L1出现了,也可能是L2出现故障,若电流表没有示数,而电压表有较大的示数,其故障可能是。有此错误认识的同学解答为:断路;短路;L2短路。
例2:如右图是李华连接的“电流跟电压、电阻关系”实验的电路图,闭合开关S、电流表、电压表可能出现的现象是()。
A电流表和电压表读数为零
B电流表和电压表指针迅速发生最大偏转,电表损坏
C电流表示数为零,电压表示数为2.8V
D电流表示数为0.4A,电压表示数为2.8V
多数学生错误地选择了A。因此,我们要正确认识到:一般情况下导线都是有电阻的,导线越长电阻就越大。
误区二:断章取义
在电学一章中,各种概念定律都是在大量的实验基础上总结归纳出来的,有些同学往往在学习中对概念定律的认识出现“断章取义”的错误行为。
如:在学习焦耳定律的时候,先是通过电流的热效应实验再进行分析归纳推导。但是有的同学在实际应用中只记住了实验时“电流产生的热量与电阻R成正比,电阻越大,产生的热量就越多”,忽略了它的前提条件“在通电电流和时间相同的情况下,……”
又如:在学习串并联电路特点时,有串联电路中电压分配与电阻成正比(),到实际应用时就变成了“电压跟电阻成正比”的错误认识。而对并联电路中电流分配与电阻成反比()的认识到了实际应用时却变成了“电阻跟电流成反比”了。最后干脆就一起了欧姆定律,错误地认为:“电阻跟电压成正比,跟电流成反比。”这是物理学发展史上多么悲惨的事呀!
因此,我们对电学中概念定律学习要实事求是不要断章取义,同时还要学会对物理概念的反复分析、琢磨;学会对物理实验的层层剖析;学会通过实践加深对物理公式中各物理量含义的确切理解;学会对类似知识点的归纳、总结。
误区三:死记公式
由于电学在初中物理中占的比例较大,知识面广,公式比较多。学习中,很多同学都以为只要记住了电学公式就行了,往往忽略对公式表术定律的理解和应用。
例1:已知:电阻R1=10Ω,R2=20Ω,(1)先将两电阻串联,求串联后电阻?(2)若将两电阻并联,并联后的总电阻又为多少?
解错过程:
已知R1=10Ω,R2=20Ω
(1)由,
R总==6.6Ω
(2)由R总=R1+R2
R总=10+20=30Ω
分析:本例题考查同学们对串并联电路电阻特点的认识和应用,由于该生过分强调自己记住公式,但不理解公式所表述的内容,最后造成乱用公式的错误现象。
例2:小宁在“测量小灯泡功率”的实验中所用的电源电压为6V,滑动变阻器标有“20Ω2A”字样,小灯光上面的字样模糊,但已知其额定电压是2.2V或3.8V。他按图甲所示的电路进行实验。实验时,他调节滑动变阻器滑片P的位置,观察小灯泡的发光情况。当他认为小灯泡接近正常发光时,再去观察电压表和电流表的示数,观察到的现象如图乙所示。小宁经过思考、分析后,重新实验,使小灯泡正常发光,此时,滑片P的位置恰好在中点(即滑动变阻器连入电路的电阻为10Ω)。求出小灯泡的额定功率。分析:本例考查同学们对电功率推导公式的理解应用能力,由于该生只记得电功率公式却不理解公式的应用要求:“同一时刻,同一段电路”,造致在使用数据时出现“张冠李带”的错误现象。
由此可见,在学习物理的时候不但要熟记公式,还注意如下几点:
(1)会表述:能熟记并正确地叙述概念、规律的内容。
(2)会表达:明确概念、规律的表达公式及公式中每个符号的物理意义。
(3)会理解:能掌握公式的应用范围和使用条件。
(4)会变形:会对公式进行正确变形,并理解变形后的含义。
(5)会应用:会用概念和公式进行简单的判断、推理和计算。
综上所述,我们在学习电学的时候,对基础的概念定律和公式要有正确全面的理解,切忌形而上学的学习态度。
初中物理实验,概括起来可分三种类型:①测量型实验;②验证型实验;③探究型实验。下面我们分别就这些类型进行讨论:
一、 测量型实验
这种实验主要是掌握各种基本仪器的基本使用方法,这些基本仪器主要包括刻度尺、量筒和量杯、天平、温度计、弹簧秤、电流表、电压表等仪器。但这些仪器的特点都有大致的相同点和一些不同点。比如:都有量程和分度值,刻度尺一般准确到mm或cm,天平准确到0.1g或0.2g;量筒准确到1ml或2ml或5ml;常用温度计准确到1℃;体温计准确到0.1℃。可根据实际需要选用最小刻度不同的同类仪器。在今年中考中这些也是常见的,例如:北京市2012年中考物理第24题天平的使用,25题温度计的使用,26题刻度尺的使用等等。
同时,这些基本仪器使用也要注意,例如:所有的基本仪器的使用前都要先看量程和分度值,读数时的准确程度就与本文由收集整理分度值有关。但也有一些不同,例如:刻度尺要零刻度线,天平、弹簧秤、电流表、电压表等要调零,读数时包括准确值、估计值和测量单位等等。
在初中阶段测量型实验除了上面的单独测量外,还有一些如密度的测量,速度测量及电阻测量等等,这些测量也有一个共同点就是都要多次测量求平均值以减小误差。以上这些就是测量型实验要注意的问题。另外测量型实验又分直接测量型与间接测量型两种。
1、直接测量型实验是指利用有关基本仪器直接测出欲测物理量的实验。如用刻度尺测长度(宽度、厚度),用量筒测体积,用天平测质量,用测力计测力,用温度计测温度,用电流表测电流,用电压表测电压等。
2、间接测量型实验是指先测出有关物理量,再由物理公式(或原理)计算得到欲测物理量的实验。如测密度时先测出质量m和体积v,再由p=mv 得到密度p ;又如测出小灯泡的电压u和电流i,则由r=ui可得小灯泡的电阻r,或由 可得小灯泡的实际电功率p(伏安法)等。例如2012苏州中考物理试卷第30题:按图示的电路图做“测量小电灯的功率”的实验.所用器材有:标有“3.8v”字样的待测小电灯、电压恒为6v 的电源、标有“20ω 1a”的滑动变阻器、电流表(量程为0~0.6a、0~3a)、电压表(量程为0~3v、0~15v)、开关及导线若干。
(1)某学生在实验时,把电流表与电压表的位置交换连接了,闭合开关后会造成____________.(填选项前的字母)
a.电流表烧坏 b.电压表烧坏
c.小电灯烧坏 d.小电灯不亮
(2)另一学生按图连接电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端时,灯不亮,电压表有较大的示数.经检查,导线连接完好,则电路故障是:____________.排除该故障换用新元件后,闭合开关时,观察到灯闪亮一下后立即熄
灭,该学生在操作过程中的不当之处是:____________.
(3)小明同学按电路图正确连接电路后,闭合开关,从大到小调节滑动变阻器的阻值,并将正确操作下的电压表和电流表的示数填入下表.
①通过上表数据,可算得小电灯的额定功率为____________w,还可得出关于灯丝电阻的结论是:____________;
②当小电灯正常工作时,连入电路的滑动变阻器的阻值为____________ω.
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6v 电源的两端,两灯消耗的总功率为____________w.
(4)若电压表的0~15v 量程已损坏,只能使用0~3v 量程,其它器材不变,如何测出小电灯的额定功率?
二、验证型实验
验证型实验的特点是通过实验,测出(直接测出或间接测出)需要验证的某条物理规律(或原理)中各物理量的数值,然后找出这些数值之间的关系,从而验证某条物理规律。例如:杠杆的平衡条件、同种物质的质量与体积的关系、阿基米德原理串并联电路电流规律光等等。这些实验都要多次实验,但目的不是减小误差而是为了避免偶然性。
三、探究型实验
探究型实验的特点是通过实验,测出(直接测出或间接测出)需要探究的某条物理规律(或原理)中有关物理量的数值,然后从这些数值之间去寻找关系,从而找出某条物理规律。
例如江苏2012物理中考第29题:在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中,某学生通过增减放在木块上的砝码重来改变木块对水平面的压力,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使它在粗糙程度不同的水平面上做匀速直线运动(此时弹簧测力计的示数等于木块所受滑动摩擦力的大小),该学生进行了三组实验,并记录有关数据如表一、表二、表三所示.
(1)分析比较表一(或表二、表三)中的数据,可得出的初步结论是:____________;
一、电功率
1.电功率是用来表示用电器消耗电能快慢的物理量.用电器在1s内消耗的电能叫做电功率,用公式P=■表示.利用该公式还可以得到电功率的另一个计算公式P=UI.这两个公式对不同情况下各种用电器的电功率的计算都适用.
2.利用P=UI和欧姆定律我们还可以推导出电功率的另外两个计算式P=I 2R=■,这两个公式只适用于纯电阻电路中电功率的计算.
3.用电器上一般都标有额定电压和额定功率,表示该用电器正常工作时的电压和电功率.而实际生活中,用电器两端的电压不一定就等于额定电压,因此其消耗的实际功率也不一定等于其额定功率.其关系如下:
当U实=U额时,P实=P额,用电器正常工作;
当U实
当U实>U额时,P实>P额,用电器不能正常工作,很容易损坏或缩短使用寿命.
对于某个用电器而言,额定电压是唯一的,因此其额定功率也是唯一的.而实际功率随着用电器两端的实际电压的改变而改变.对于灯泡而言,其亮度取决于它的实际功率.不同的工作条件,可能会导致额定功率大的灯泡发光较暗,而额定功率小的灯泡发光较亮.
4.电功率的测量
(1)伏安法:原理是P=UI.测量小灯泡在不同电压下的电功率时,应注意选取的电压值要有代表性,并且不能让电压超过额定电压的1.2倍.求灯泡电功率的平均值是没有意义的.
(2)用电能表测电功率:原理是P=■.测量时关闭其他所有用电器,只让待测用电器工作,通过电能表转动的圈数和通电时间即可算出该用电器的电功率.
5.串、并联电路中用电器消耗的总功率均等于各用电器消耗的电功率之和.
串联电路中各处的电流相等.根据P=I 2R,电流一定时,各用电器消耗的电功率与其阻值成正比,即电阻越大,消耗的电功率越多.
并联电路中各支路两端的电压相等.根据P=■,电压一定时,各用电器消耗的电功率与其阻值成反比,即电阻越大,消耗的电功率越少.
二、电热
1.电流的热效应:电流通过导体时,导体发热的现象.
2.焦耳定律:电流通过导体时产生的热量,与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比.用公式表示为Q
=I 2Rt.如果用电器消耗的电能全部转化为热(如在纯电阻电路中),则Q=W=UIt;若只有一部分转化为热,则Q
三、家庭安全用电
1.家庭电路的火线和零线之间的电压为220V.用测电笔可辨别火线与零线.
2.造成家庭电路中电流过大的原因有两个:一是短路,二是用电器的总功率过大.家庭电路中应安装熔丝或空气开关,在电流过大时自动切断电路.另外,当线路连接处接触不良时,容易引发火灾和安全事故.
3.若使用带有金属外壳的用电器,则要用三线插座,通过上面的线将金属外壳与大地连接,将外壳上可能带的电导入大地,以防触电事故的发生.
考点扫描
考点1 电能表
例1 小明家安装了新的电能表,一个月后此表的面板如图1所示,这个月他家用电 kW・h,电能表的转盘转过了 圈.
解析 本题考查学生是否具有一定的生活经验,是否理解电能表常见参数的含义,是否留意过电能表的读数.本题的正确答案是这个月他家用电125.0kW・h,电能表的转盘转过了2.5×105圈,小明家最多能接入总功率为P=UI=220V×20A=4.4×103W的用电器.
点拨 电能表是测量电路消耗电能的仪表,学习中要注意其常见参数的含义,如额定电压、电流规格、每千瓦时转数等.除此以外,还要知道电能表的计量单位是千瓦时,俗称度.读数要注意最后一位表示的是一位小数.同时还应了解日常电费收缴情况.
考点2 电功
例2 如图2所示的四个电路,电源电压相同,电阻R1<R2,若通电时间相同,则电路中电流所做的总功从大到小的排列顺序是( ).
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、丙、乙、甲
C.丁、甲、乙、丙
D.丙、乙、甲、丁
解析 在甲、乙、丙、丁四个电路图中,由于电源电压相同,电路中各电阻的通电时间相同,因此电路中电流经过电阻所做的总功大小决定于电路中的电阻大小,而电阻大小取决于电路中电阻的连接方式.根据电功公式以及欧姆定律的变形公式可知,在电压和通电时间一定时,电阻越小,电路中电流做功越大.根据电路的串、并联特点,丙图中R1和R2串联时电路中电阻R串最大,丁图中电阻并联时电阻R并最小,则有R串>R2>R1>R并,因此,四个电路中电流所做的总功从大到小排列顺序是丁、甲、乙、丙,本题应选C.
点拨 电功是指电流通过导体所做的功.电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程.电流通过导体所做的功与通过导体的电流大小、导体两端电压以及通电时间长短有关,一般电功的大小可以利用W
=UIt来进行计算.在利用W=UIt进行计算时,要统一使用国际单位,并应明确U、I是指同一段电路的电压和电流.在计算、比较串、并联电路中电流通过用电器电流做功的大小时,首先应了解串、并联电路电流、电压、电阻的特点,然后灵活运用有关公式解决问题.
考点3 电功率
例3 由电压为220V的电源向远处某工地的一盏标有“PZ220-60”的电灯供电,由于导线有电阻,灯泡消耗的实际功率为55W.则导线消耗的功率( ).
A.小于5W B.等于5W
C.大于5W D.不能确定
解析 通常情况下,电压为220V的电源向一盏标有“PZ220-60”的电灯供电时,电灯的电功率应为60W,但现在“由电压为220V的电源向远处某工地的一盏标有‘PZ220-60’的电灯供电”,由于导线较长,其电阻不能忽略,电路的总电阻将大于灯泡的电阻.由电功率公式P=■可知,当电压一定时,电路的总电阻越大,电路的总功率就越小,即电路的总功率应小于60W.因灯泡消耗的实际功率为55W,所以导线消耗的功率将小于5W,答案为A.
点拨 电功率是表示电流做功快慢的物理量,它等于单位时间内电流所做的功.根据电功公式W=UIt以及P=■,可以得到电功率计算公式P=UI.用电器正常工作时的电功率叫额定功率,而在实际电压下工作的电功率叫实际功率.
本题要求我们判断导线消耗的功率与5W的关系.但题中只说了导线有电阻,如果直接计算导线消耗的电功率,那相当困难.怎么办呢?我们可以把对导线消耗电功率的判断,转化为对电路消耗的总功率的判断.由于导线消耗的功率等于电路消耗的总功率减去电灯消耗的实际功率,灯泡消耗的实际功率为55W,而电路消耗的功率必定小于60W,因此导线消耗的功率将小于5W.本题旨在考查学生对公式P=■的理解和灵活运用,实用性强,它提醒我们在一种方法行不通或有困难时,可以通过转化变换为其他方法来解题.
考点4 电与热
例4 将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中,通电时间相同.则下列有关说法中,错误的是( ).
A.三个电器产生的热量一样多
B.电流通过三个电器做功一样多
C.三个电器消耗的电能一样多
D.电烙铁产生的热量最多
解析 三个用电器的功率、通电时间均相同,由W=Pt可知,它们消耗的电能一样多.但从能量转化的角度考虑,电风扇将电能转化为大量机械能和少量内能,电烙铁将电能全部转化为内能,而电视机将电能主要转化为光能和声能,转化成的内能只是其中的少部分,所以该题选项A的说法是错误的,应选A.
点拨 焦耳定律的表达式是Q=I 2Rt,其适用条件是纯电阻电路.研究用电器工作时的能量转化,应注意研究的电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路.
考点5 家庭电路与安全用电
例5 在安装室内照明电路时,室内的灯突然熄灭了,查看配电箱内的闸刀开关上的保险丝,发现有一根已熔断.小明同学拿出一个接有两根导线的照明灯泡,然后将该灯接入熔断保险丝的两个螺钉处,该灯正常发光.当故障排除后,该灯出现的现象是( ).
A.熄灭
B.亮度肯定不变
C.亮度明显变暗
D.熄灭、亮度明显变暗、亮度稍变暗三种现象都有可能
解析 由于保险丝与室内的用电器是串联的,在被烧断保险丝的两个螺钉处接入一个照明灯泡后,这个电灯正常发光,这说明室内照明电路发生短路.当故障排除后,室内用电器与这个电灯串联,由于串联电路的分压作用,这个电灯两端的电压会变小,因此,它的亮度会变暗,其变暗程度取决于室内用电器的多少,即室内用电器等效电阻和这个电灯灯丝电阻之间的大小比例关系,故本题正确答案是D.
点拨 家庭电路的组成通常包括火线、零线、电能表、总开关、保险盒、用电器、插座等.保险盒应串联在火线上.电路中若发生短路或断路故障,室内的用电器均会停止工作.但本题中保险丝熔断,由此可确定电路发生短路故障.因为室内用电器与灯泡是串联连接,而室内用电器等效电阻和电灯灯丝电阻之间的大小比例关系有多种可能,因此灯泡的亮暗程度难以确定.由此可见,解题时如果有了一个正确的解题思路,一定会收到事半功倍之效.
实验探究
例1 小明同学在做“测小灯泡额定功率”的探究实验时,已知某小灯泡的额定电压为3V,电功率小于1W.
(1)在连接电路时,小明同学有几根导线没有连接上,如图3所示.请你用笔画线作为导线,在实物图上帮他连接好电路(电流表和电压表的量程要选择正确).
(2)而另一实验小组中的小强同学连接电路完毕后,闭合电路开关、移动变阻器滑片时发现:灯泡变亮,电压表示数反而减小;灯泡变暗,电压表示数反而增大(器材是完好的).小强怎样连接电路才会出现这种现象呢?请将小强所连接电路的电路图画在虚线框中.
(3)小明在实验过程中,仔细对小灯泡对应的电流、电压值进行了数据记录,记录的数据如下表所示.
从表中数据可看出,在通过灯丝的电流在逐渐增大的过程中,灯丝的电阻的变化情况是 .该小灯泡的额定功率应为 W.
解析 (1)根据伏安法测电阻原理,本题需补充完整的电路连线图如图4所示.
(2)由题意可知,小灯泡的额定电压为3V,由于灯的额定功率小于1W,根据P=UI,可以推测小灯泡正常工作时的电流应小于0.6A,则电压表和电流表的量程选择应分别为0~3V和0~0.6A.通常情况下,本实验中的电压表应并联在灯泡两端,当电路中变阻器电阻改变时,电路中的电流就改变.当灯泡中通过的电流变大时,灯泡两端电压应随之变大,由于电路中电源电压不变,滑动变阻器的两端电压应随之降低.而小强同学却发现与之相反的情况,由此可见,小强实验时一定是将电压表与滑动变阻器并联连接了,小强连接的电路如图5所示.
(3)分析小明的实验数据记录可以发现,表格中前4次的灯泡电阻值均为10Ω,但从第5次到第8次,求出的灯泡的相应电阻值为10.6Ω、11.6Ω、13.0Ω、14.6Ω,因此灯丝的电阻变化情况是:先保持不变,后逐渐增大.刚实验时,流过灯泡的电流较小,灯丝的温度变化不大,对灯丝电阻的影响可以忽略不计;后来几次灯泡由“微亮”到“逐渐变亮”,直至正常发光,灯丝的温度升高较大,灯丝的电阻受温度影响较为显著.小灯泡正常发光时的电功率为额定功率,小灯泡正常发光时电压为3V,电流为0.205A,所以,小灯泡额定功率P=UI=3V×0.205A=0.615W.
点拨 伏安法测定小灯泡的电功率是初中电学中重要的探究实验.实验中应关注实验现象,熟知实验中可能出现的问题,学会对实验数据的收集、分析和处理,还要具有利用欧姆定律和电功率的知识解决实际问题的能力.
典例讲析
典例1 有一盏标有“220V 40W”字样的电灯甲(不考虑温度对电灯电阻的影响),问:
1.它的电阻有多大?
2.它正常发光时电流有多大?
3.它正常工作10h耗电多少焦?
4.1kW・h的电能能使它正常工作多少小时?
5.“220V 5A”的电能表能接几盏这种灯?
6.如果接到110V的电源中,它的实际功率有多大?
7.与“220V 100W”的电灯乙并联到220V的电路中,甲、乙两灯的实际功率各是多少?哪一盏灯更亮?
8.若要把它接到380V的电路中,我们应怎么办?
讲析 1.R=■=■=1210Ω.
2.它正常发光时的电流
I=■=■=■A=0.18A.
3.W=Pt=40W×36000s=1.44×106J.
4.t=■=■=25h.
5.我们首先要考虑电能表允许接入的用电器的最大功率应是P总=UI=220×5A
=1100W,再用1100W除以这种灯泡的电功率就可以得到灯泡数,即
n=■=■=27.5,
考虑到实际情况n取27.
6.解决这个问题我们首先要区分用电器额定功率和实际功率的关系.求实际功率的时候,我们往往先由R=■求出用电器的电阻,再根据P实=■求出实际功率.所以利用第一问求出电阻R=1210Ω的值可求:
P实=■=■=10W,可见它的实际功率只有10W.
7.根据题意可知这两盏灯各自在自己的额定电压下工作,所以此时的实际功率等于各自的额定功率,因此P甲实=40W,P乙实
=100W,所以乙灯更亮.
8.由于实际电压380V大于额定电压220V,那么为了使小灯泡能正常工作,我们应在电路中串联一个电阻,并且串联电阻的电压
U串=U实-U额=380V-220V=160V.
又因为电阻与电灯串联,根据串联电路电流的特点可知
I串=I额=■A.
利用欧姆定律可得
R串=■=■=880Ω.
评点 在复习过程中做习题是必不可少的环节.但并不是习题做得越多越好,而应该是少而精,有代表性,讲究质量.做了此类题目,就复习了某一部分或某一章的知识,既减了负又增了效.
典例2 明明和妈妈到商场去购买电饭锅.他从品种繁多的电饭锅说明书中取出一份,下表所示即为该说明书的一部分.
明明与妈妈商议后,购买了型号为MG-TD35型的电饭锅,回家后想想,此电饭锅将电能转化为锅内水的内能的效率如何?于是他在锅内装入1.5L温度为20℃的水,通电16min后水开始沸腾,根据以上实验,他估测了该型号电饭锅烧水的效率,你也能估算出吗?写出你的估算方法,并计算其效率.(家中照明电路电压220V,水的沸点100℃)
讲析 本题是以生活中的电饭锅作为命题的切入点,对电饭锅的热效率进行了研究.为了估测电饭锅烧水的效率,我们首先应根据电饭锅说明书提供的有关数据,利用公式W=Pt计算出电饭锅烧水时电流所做的功,然后根据公式Q=cm(t-t0)求出锅内水吸收的热量,最后根据热效率公式η
=Q吸/W算出该型号电饭锅烧水的热效率.
W=Pt=600W×16×60s=576000J,
Q吸=c水m(t-t0)=c水ρ水V(t2-t1)=4.2
×103J/(kg・℃)×1.0×103kg/m3×1.5×10-3m3
×(100℃-20℃)=504000J,
η=Q吸/W=(504000/576000)×100%
=87.5%.
该型号电饭锅烧水的效率为87.5%.
评点 本题将电学知识和热学知识进行了综合,是一道综合题.它通过产品说明书巧妙地将要研究的电饭锅额定功率给出,解题时只有提取了图表中的有用信息才能正确求得热效率.本题能有效检测处理信息的能力,同时又考查了灵活运用知识解决问题的能力.
仿真测试
一、选择题(每题3分,共30分)
1.下列用电器的额定功率最接近1kW的是( ).
A.空调 B.电风扇
C.收音机 D.电视机
2.下列用电器在工作过程中,电能几乎全部转化为内能的是( ).
A.电脑 B.电炉
C.洗衣机 D.电风扇
3.关于电功和电功率,下列说法正确的是( ).
A.电功是表示电流做功快慢的物理量
B.电功率大的用电器一定比电功率小的用电器做的功多
C.电流通过导体做功越多,电功率越大
D.在相同的时间内,电流通过导体做功越多,电功率越大
4.将以下几种不同规格的灯泡接到6V的电源上,其中最亮的是( ).
A.“12V 4W” B.“6V 4W”
C.“6V 6W” D.“12V 6W”
5.电熨斗通电后很烫,而连接电熨斗的导线却并不热,这是因为( ).
A.导线有绝缘层保护,能隔热
B.导线散热快,所以温度低
C.通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D.导线电阻小,产生热量少
6.以下操作符合安全用电规则的是( ).
A.家用电器的外壳可任接火线、零线或接地
B.检修电路及更换电路元件时,断开零线或火线均可
C.不要在居民小区突然断电时在家中检修电路
D.擦干的手可以直接触摸火线
7.一天晚上,小明家中的电灯突然熄灭,其他用电器也停止了工作,他检查电路发现保险丝并没有烧断,用测电笔测试室内各处电路时,氖管都发光,则电路故障可能是( ).
A.进户零线断路
B.进户火线断路
C.某用电器的插座短路
D.某盏灯的灯丝断了
8.在如图所示的电路中,电源电压恒定,灯L1、L2分别标有“6V 6W”和“6V 12W”字样.当S闭合时,灯L1正常发光;当S断开时,两盏灯的总电功率为(不考虑灯丝电阻的变化)( ).
A.4W B.18W C.9W D.12W
9.如图所示,电源电压U=18V,小灯泡L的额定电压为9V.当滑动变阻器的滑片P移至中点时,小灯泡L正常发光;当滑片P移至最右端时,小灯泡L的实际功率为6W.若不考虑灯丝电阻的变化,则小灯泡的额定功率和滑动变阻器的最大阻值分别为( ).
A.13.5W 6Ω
B.6W 13.5Ω
C.6W 12Ω
D.13.5W 12Ω
10.小华用如图所示的电路测小灯泡功率.电路中电源电压恒为4.5V,电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,灯泡标有“2.5V 1.25W”字样.若闭合开关,两电表的示数均不超过所选量程,灯泡两端电压不允许超过额定值,不考虑灯丝电阻的变化,则下列说法正确的是( ).
A.电流表示数的变化范围是0~0.5A
B.滑动变阻器的电阻允许调节的范围是2.5~20Ω
C.灯泡的最小功率是0.162W
D.该电路的最大功率是2.7W
二、填空题(每空1分,共25分)
11.我国家庭照明电路的电压是 V,台灯和控制它的开关是 (选填“串联”或“并联”)的,开关必须接在 (选填“零”或“火”)线上.
12.小华发现家里电能表的示数在3h内由 变成 ,则他家在这段时间用电 kW・h,用电器消耗的实际功率是 W.如果电能表标有“220V 10(20)A”字样,则电路中
(选填“能”或“不能”)再接入一个额定功率为800W的电饭煲.
13.一盏白炽灯泡铭牌上标有“220V 100W”字样,则这盏灯正常发光时的灯丝电阻为 Ω.灯泡正常发光1min,灯丝消耗的电能为 J.如果灯丝断了之后重新将灯丝搭上,灯丝电阻变为440Ω,通电后灯泡消耗的功率为 W.
14.如图所示家庭电路,两个灯泡的连接方式是 联.a、b两条导线中,
是火线,如果不慎将a、b直接相连,这种故障称为 .
15.两个定值电阻R1=4Ω,R2=2Ω,串联后接入电压为12V的电源两极间,则电阻R1的电功率是 W,每分钟电阻R2发热 J,电阻R1、R2上通过的电流之比I1∶I2= ,相同时间内电流通过电阻R1、R2所做功之比W1∶W2= .若两电阻并联在同一电源上,相同时间内两个电阻产生热量之比Q1∶Q2= .
16.小吴同学自制了一个简易的电热驱蚊器,它是利用电流的 效应来工作的.发热元件是一个阻值为10000Ω的电阻,当发热元件两端的电压为220V时,流过该元件的电流为 mA,通电100s产生的热量为 J.
17.某地实行“分时电费”的计费制度,计费方法如下表所示,这样可以减轻高峰时段电网压力,又能节省用户的电费支出.某用户家中的电热水器上标有“220V 2000W”字样,该电热水器正常工作的功率为 W,若该电热水器每天正常工作1h,现将它的工作时间由高峰时段移到低峰时段,则该用户每月(以30天计)至少可以节省电费 元.
18.灯泡L的额定电压为6V,小明通过实验测得其电流随电压变化的曲线如图所示.由图可知,当灯泡L正常发光时,通过其灯丝的电流是 A,此时灯泡L的电阻是 Ω;通过调节滑动变阻器,使灯泡L两端的电压为3V,则此时灯泡L消耗的实际功率为 W.
三、解答题(共45分)
19.(4分)小明同学学习了家庭电路的知识后,在生活中更加注意观察家用电器.
(1)如图所示,他发现自己家洗衣机用的是三脚插头,其铭牌上标有“10A 250V”字样,其中的“10A”表示什么意思?
(2)小明同学仔细观察三只插脚,又有新的发现:标有“E”字的插脚比其他两脚稍长一些.他又查看了其他家用电器的三脚插头,也是这种情况.它比其他两脚稍长一些有什么好处?
20.(9分)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小刚同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、一个滑动变阻器、电压为6V的电源和额定电压为3.8V的小灯泡,设计了如图甲所示的电路.
(1)实验中需要依据图甲所示的电路图,将图乙所示器材进行连线,请用笔画线代替导线,将图乙所示电路连接完整.
(2)正确连接好电路后,闭合开关,当滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数 (选填“变大”“变小”或“不变”).当电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表指针如图丙所示,其示数为 A.小灯泡的额定功率为 W.
(3)小明同学按同一电路图连接电路,当连接最后一根导线时,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭.检查后发现连线正确,请你找出实验中操作不当之处:
① ;
② .
21.(8分)小明要用如图所示的实验器材探究“电压一定时,电流的热效应与电阻的关系”,其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同.
(1)请用笔画线代替导线,把电路连接完整.
(2)电流产生热量的多少不易直接测量.因此,在这个实验中是通过 显示电流产生热量的多少的;像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法在物理学的研究中经常用到,请你列举一例: .
(3)在这个实验中,除了控制电压一定外,还要控制的量有 .
(4)根据所学知识可知,在相同时间内
瓶内的电阻丝放出的热量较多.(选填“甲”或“乙”)
22.(8分)如图所示,将一只额定电流为0.2A的小灯泡与一个滑动变阻器串联后接入电压恒为9V的电路中.开关闭合后,移动滑动变阻器滑片,当滑动变阻器消耗的功率为1.04W时,小灯泡恰好正常发光.
(1)小灯泡的额定电压和额定功率分别是多少?
(2)小灯泡正常发光时,变阻器接入电路的阻值是多少?
(3)移动滑动变阻器滑片,当电路中电流为0.1A时,小灯泡的实际功率是多大?(不计温度对灯丝电阻的影响)
23.(8分)小明家的电热饮水机,有加热和保温两种工作状态,饮水机热水箱内水温达到92℃时,开关S1自动断开,处于保温状态;当水温降至一定温度t时,S1又闭合,重新加热.饮水机的铭牌数据与电路原理图如下:
(1)求电阻R1的阻值.
(2)求正常加热时通过饮水机的电流.
(3)在无人取水情况下,饮水机重新加热一次的时间为5min.加热一次消耗的电能是多少?重新加热前的水温t是多少?[不计能量损失,c水=4.2×103J/(kg・℃)]
24.(8分)如图甲是测量高于湖水警戒水位装置的原理图.长方柱形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接,底部有一小孔与湖水相通,且容器底面与警戒水位相平.已知电源电压恒为6V,小灯泡标有“2V 2W”字样(灯丝电阻不变).两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图乙所示(x为容器内水柱高度h的倒数).求:
(1)小灯泡的电阻.
一、首先,在平时的教学中,帮助学生理解好以下几个基础知识点:
1、识别串、并联电路。
电路图是电学的重要内容。因为串并联电路的电流电压电阻电功率等的规律都不同,如果把电路图辨认错了,电路中的电流、电压、电阻等物理量的计算也随之而错,造成“全军覆没”的局面,所以分析电路是解题的基础。初中电学一般只要求串联、并联两种基本的连接,不要求混联电路。区分串、并联电路是解电学综合题的又一个需要突破的难点。
识别串、并联的方法
⑴电流分路法:
此方法的要点是:从电源的正极出发,顺着电流的方向找,直到电源的负极为止。不管电路如何弯曲,只要是电流不分路,即电流从一个用电器流向另一个用电器,一直流下去,那么用电器就是串联接法,组成的就是串联电路。如果电路在某点出现分路,表明这个电路中既有干路,又有支路,那么电流通过支路上的用电器后将在另一点汇合,在回到电源的负极。当干路上没有用电器,而每条支路上只要一个用电器时,这些用电器就组成并联电路。
⑵拆除法:
串联电路只有一条电流路径,若其中一个用电器被拆开,其他用电器就无法工作;并联电路有多条电流路径若其中一个用电器被断开,其他用电器照常工作。
(3)电源正负极法:
对于用电流法不容易区分的电路图,用此法比较简单。要点是看每一个用电器的两端是否分别直接跟电源的正负极相连,如果是就是并联,而且电流方向总是从接“+”那端流到接“-”极这端。如下图1所示,闭合开关后,R1的左端直接跟电源的正极相接,而右端直接跟电源的负极相接,R2的左端直接跟电源的负极相接,右端直接跟电源的正极相接,
R3的左端有一条导线直接跟电源的正极相接,右端直接跟电源的负极相接,所以这个图的等效电路图可以画成图2.
2、理清“短路”概念。
在教材中,只给出了“整体短路”的概念,“导线不经过用电器直接跟电源两极连接的电路,叫短路。”而在电学综合题中常常会出现局部短路的问题,如果导线不经过其他用电器而将某个用电器(或某部分电路)首尾相连就形成局部短路。局部短路仅造成用电器不工作,并不损坏用电器,因此是允许的。因它富于变化成为电学问题中的一个难点。
局部短路概念抽象,学生难以理解。可用实验帮助学生突破此难点。
实验原理如图3,当开关S闭合前,两灯均亮(较暗);闭合后,L1不亮,而L2仍发光(较亮)。
为了帮助初中生理解,可将L1比作是电流需通过的“一座高山”而开关S的短路通道则比作是“山里的一条隧洞”。有了“隧道”,电流只会“走隧道”而不会去“爬高山”。
3、理清电表的内阻问题。
告诉学生电流表的内阻很小,可看成接近于零,相当于“导线”,如果跟用电器并联就会让用电器短路;电压表内阻很大,相当于开路。如果跟用电器串联,灯泡不亮但电压表示数接近于电源电压。(如图4所示:灯泡不亮,电流表没有示数,电压表示数接近于电源电压。)
4、理解滑动变阻器的工作原理,看清滑动变阻器接入电路的是哪部分,经常跟学生分析一些电路图,用阴影部分表示有电流通过的部分。
5、平常要求学生纯熟理解并记住串、并联电路的有关规律与公式。可以帮学生列表总结,如串并联电路的电流、电压、电阻、电功率、电功的规律,串联电路中电压、功率之比与电阻之比成正比,而并联电路中的电流、功率之比与电阻成反比。
6、利用欧姆定律分析串联电路的分压与并联电路的分流规律并举例使学生熟练掌握。
二、学会简化电路图。
利用去“电表”法和题目中开关的闭合条件简化电路图。把电流表去掉,用导线代替电流表,把电压表拆掉,相当于开路(也就是去掉电压表)。只保留用电器,再画出等效电路图,这时就很易分清是串联还是并联电路了。
【注意】学生容易混淆灯泡正常发光时与非正常发光的电流、电阻、功率混为一谈,还容易把算得灯泡的功率作为总功率。正常发光时的电阻计算要用正常时的功率、电压、电流计算,非正常发光时就要用非正常时对应的电压、电流计算了。
四、理清电路故障问题,常见“症状”可归为四类:
1、用电器不工作。诊断:
(1)若题中电路是串联电路,看其它用电器能否工作,如果所有用电器均不能工作。