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例1. 手电筒的小灯泡上标有“2.5V,0.3A”,表示加2.5V电压时,通过的电流为0.3A,灯泡正常发光。1灯泡发光时的电阻是多少?
2灯泡正常发光时的功率?
3能灯泡正常发光10min消耗的电?
解:1 由欧姆定律得:R=U/I=2.5V/0.3A=8.3Ω
2由功率的公式得:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
3由W=UIt=2.5V×0.3A×10×60S=450J.
下面我们再来看一道题
例2. 某一电动机铭牌上标有“36V,0.5A”。求:
1. 问能否求出电动机正常工作时的电阻吗?
因为上题我们用欧姆定律求出灯泡正常发光时的电阻,同学们回答:能。大部分同学都很熟练的用R=U/I=36V/0.5A=72Ω 计算出电动机的电阻。
2. 问能否求出电动机正常工作时的功率吗?
学生根据功率的公式得:P=UI=36V×0.5A=18W。
3. 问能否求出电动机正常工作10min消耗的电能吗?
由W=UIt=36V×0.5A×10×60S=1.08×10 J
4.问能否求出电动机正常工作10min产生的热量吗/
学生根据焦耳定律,得Q= Rt= ×72 Ω×600S=1.08×10 J
教师首先引导学生比较电机消耗的电能和产生的热量关系发现:W=Q
思考1. 电动机消耗的电能是否全部转化为内能呢?
学生回答:不是。因为电动机消耗的电能主要转化为机械能和还有一部分内能。例如,电风扇消耗的电能主要转化为机械能(风扇转动)和内能(用手摸一摸开关旋钮感觉很热)
思考2.上述求解过程中什么地方出错?
学生发现:电动机的电阻不能用欧姆定律求,那么例1中的灯泡的电阻可以根据欧姆定律计算为什么?
因为灯泡消耗的电能全部转化为内能,是纯电阻电路。以根据欧姆定律计算电动机消耗的电能主要转化为机械能和还有一部分内能,电动机消耗的电能的电路是非纯电阻电路。电动机的电阻不能用欧姆定律求
关键词:数学推理;科学探究;问题情境;科学方法;理论联系实际
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2017)1-0019-3
人教版高中物理选修3-1第二章第七节《闭合电路的欧姆定律》是电学知识的核心内容,其中包含了许多科学思想方法,是学生学习和体会科学思想方法的好素材。作为一节典型的规律探究课,本节内容较抽象,学生在学习时,对电源内电路认识模糊,难以理解电源有内阻;对内外电路的电压与电源电动势的关系及路端电压与负载关系感到疑惑,对其中蕴含的科学方法未能深刻领会。“如何有效突破这些教学难点?”“如何设计好闭合电路欧姆定律的探究过程,有效实施三维目标教学?”一直是广大物理教师研究的重要课题,本文试图通过对本节课的教材、教法的分析,探究形成学生认知困难的主要原因以及在本节课中如何有效实施探究教学,培养学生的核心素养。
1 教材、教法分析
人教版教材是把《闭合电路的欧姆定簟钒才旁诘缭础⒌缍势、欧姆定律、串并联电路、焦耳定律和导体的电阻之后来学习的。很显然,这种安排的意图是在承接“从做功角度认识电动势”的基础上,引导学生从功能关系角度来建立闭合电路的欧姆定律,体现了循序渐进的教学原则。顺应这种构想,教材对本节内容以如下方式呈现:先直接给出闭合电路的概念,然后从功能关系出发, 根据能量守恒,理论推导出闭合电路的欧姆定律和U+U=E,再根据闭合电路的欧姆定律,理论分析路端电压与负载的关系。这种呈现方式的好处是:既充分体现了功和能的概念在物理学中的重要性,又有利于学生从理论角度理解闭合电路的欧姆定律。从教材体系来看这种呈现方式具有一定的合理性和科学性。
笔者曾多次参与“闭合电路的欧姆定律”的观摩教学,领略了执教老师们的各种处理方法,比较有代表性的是以下两种教法:
第一种教法是沿用原教材的思路,采用比较传统的方式,注重理论探究,先从理论上推导得出闭合电路欧姆定律的数学表达式,再应用定律讨论了路端电压随外电路电阻的变化规律,最后引导学生运用规律解题,把立足点放在训练学生的解题能力上。
第二种教法注重突出实验的地位,发挥实验在探究教学中的作用。利用实验创设悬念,引入课题,设计探究实验,让学生在实验中总结归纳出内外电压之间的关系,再利用教材中的图2.7-3实验探究路端电压与负载的关系。
根据课后反馈发现,沿用原教材思路设计的教学,效果并没有达到设计者想象的结果,究其原因,主要有以下几个方面:
1.教材中的闭合电路的欧姆定律是从理论角度得出的,注重于数学推理,比较抽象,缺乏令人信服的探究实验,学生无直接经验感知和相应的认知过程,难以形成深刻的理解。
2.教材对闭合电路,特别是内电路的建构过于直接,无感知过程,学生对教材中为了突出闭合电路而提供的闭合电路中电势高低变化的模型图难以理解,加之学生对部分电路的欧姆定律印象深刻,对电源内部的电路无直观印象,对电源也有内阻心存疑虑,难以突破初中形成的“路端电压不随外电路变化”的思维定势。
3.教材是利用纯电阻电路中的能量守恒关系推导得到IR+Ir=E和U+U=E,这种处理方式,会让学生对U+U=E的普适性产生怀疑:非纯电阻电路还适用吗?
4.作为一节规律探究课,本节课包含了许多科学思想方法,教材过于注重理论推导,忽视了实验探究,淡化了猜想、类比、比较、分析等多种科学思想方法教育,这对培养学生的探究能力和体验研究物理问题的方法是不利的,也不利于提高课堂教学的有效性。
第二种“通过设计多个实验来进行实验探究”的处理方法,调动学生学习的主动性和积极性,学生能获得更直观的认识,有效地突破一些教学难点,但由于本节知识点多,思维量大,设计过多的实验(特别是设计繁杂的分组实验)势必会分散学生的注意力,干扰学生的正常思考,挤压学生思考和实践应用的时间,影响了学生主体作用的发挥,效果同样不尽如人意。
2 教学建议
2.1 尊重学生的认知规律,科学设计探究过程
从物理学史来看,欧姆定律是基于实验而发现的,并非演绎推理的结果,教材通过功能关系分析来建立闭合电路的欧姆定律。这种处理方法带来的负面影响是学生缺乏感性认识,没有参与知识发现过程中的情感体验,难以形成深刻的理解,课堂上学生学习的积极性也不高。规避这种负面影响的方法就是在教学设计时,应当尊重学生的心理特点和认知规律,科学地设计探究过程,让学生在亲身探究中理解定律,体验方法。基于这种指导思想,笔者在教学设计时,先用两节新电池和内阻较大的9 V电池组分别给灯泡供电,产生了与学生日常生活经验相矛盾的现象来设置“悬念”――引入新课。然后,引导学生针对“引入实验”中的现象展开探究,让学生在实验探究中分析、思考、归纳,得出电源内电压和外电压之间的关系。接着再引导学生利用功能关系,从理论角度来推导、探究,让实验得出结论在理论上获得支撑。最后,引а生利用所学规律解决引入实验和实际生活中的问题。这种在引入实验为基础的“实验和理论推导相互结合的探究过程”的设计,既避免了设计过多的实验,又让学生亲身体验了探究的过程,加深了对知识的理解,深刻领会到物理学科的严谨性和流畅性,感受到物理的探究之美和应用之美。同时,又能激发学生的学习热情,使物理课堂教学产生无穷的乐趣,进而实现高效的物理课堂教学。
2.2 合理创设问题情境,引导学生质疑探究
作为一节规律探究课,本节课的重点是如何落实探究教学,让学生在探究中理解闭合电路的欧姆定律,感知科学探究的过程和方法。在探究教学中,问题是探究的起点,没有问题就不可能有探究,正是在问题的驱动下,学生才能积极思考,从而产生探究欲望。这就需要教师在深入挖掘规律形成过程的基础上,精心创设问题情境,以问诱思,引导学生融入到探究学习的情境中去。例如:在构建“闭合电路”概念时,用两节新电池和内阻较大的9 V电池组分别给灯泡供电后,可设置如下问题情境:“为什么灯泡接到电动势为9 V的电池时,亮度反而暗了?难道电池坏了?”“为什么电池与灯泡接通时两端的电压变小?减小的电压哪儿去了?”“电池有内阻?可能吗?”“我们来看看电池(触摸电池),电池变热了,什么原因导致工作的电池会变热?”学生在问题的引领下观察、实验、体验,由此认识到“电源内部也有电阻和电流”“电源内部电流的通路,称为内电路”。这种以问题启发学生思考,以实验引导学生体验来构建闭合电路的方法,既弥补了教材对内电路建构的非直观性,也让学生经历了在质疑中分析、探究的过程,学生对闭合电路的认识潜移默化、水到渠成,远比直接灌输效果好。
在引导学生从能量角度验证实验探究结果时,设置如下问题情境:“刚才我们通过实验探究了闭合电路中的电流规律,这个结论可靠吗?”“如果我们能从理论上找到依据,是不是更可靠?如何从理论上来分析呢?”“从能量角度行吗?”“内、外电路在时间 t 内消耗多少电能? ”“这些能量从何而来?”学生在上述问题的引导下,发现也可以从能量角度来推导得出与实验相同的结果。
在引导学生探究路端电压与负载的关系时,设置以下问题情境:“实验表明,灯泡变暗是由于路端电压变小的缘故,你们能说说路端电压与什么有关吗?”“它们之间具体的关系是什么?”“如何设计实验来研究呢?”“从实验数据中能得出什么结论?”“能从理论上分析为什么会发生这样的变化吗?”“如果外电阻断开,路端电压为多少?外电阻短路,路端电压又为多少?”“谁能说说路端电压随外电阻变化的根本原因是什么?”在这一个个问题的引领下,学生从实验探究到理论分析两个方面找到了路端电压与外电阻的关系,不仅体验了科学探究过程,提高了理论分析和实验探究的能力,也养成了乐于探索、勤于动手的好习惯。
2.3 注重渗透科学方法教育,加深对规律本质的认识
作为一根主线,科学探究法贯穿在整个课堂教学过程中,教学中要注意尊重学生的心理特点和认知规律,强化科学探究法的显性教育:以引入实验为线索,引导学生经历“观察实验、提出问题、猜想假设、设计实验、分析论证”等过程,领会科学探究的方法。
“闭合回路中的电势变化”抽象而难以理解,突破这一难点的最重要的方法就是“比法”。教材试图以图1的模型来形象地说明这个问题,但这种模型对学生来说还是比较抽象,难以理解。笔者用如图2所示的“电梯加滑梯”模型和闭合电路加以类比,来说明闭合电路中的电势高低变化情况。这样的方法,既简单又源于学生的生活经验,学生容易接受,教学中应注意引导学生体会类比法的作用。
“演绎推理法”在“闭合电路欧姆定律的推导”和“路端电压与负载的关系推导”中两次用到,教学中要注意借助问题情境,把规律的探究以一个个问题的形式呈现出来,让学生在问题的引领下经历演绎、推理过程,构建对“闭合电路的欧姆定律”和“路端电压与负载关系”的正确理解,体验演绎推理过程中获得成功的愉悦。
另外,本节课中,要特别注意引导学生在了解路端电压与负载电阻的关系的基础上,通过极限法分析和理解电路断路时的路端电压和短路电流的现实意义,体会极限法在物理学习中的作用和意义,有效地训练学生突破思维定势,培养创造性的思维能力。
2.4 注重理论联系实际,物理与生活的联系
研究和学习物理最重要的方法就是理论联系实际,将理论和实际、物理与生活联系起来,可以帮助学生更透彻地理解所学的物理知识,培养学生的创造性思维和逻辑思维能力。欧姆定律与生产、生活联系密切,教学设计时,应注意还原知识的产生背景,注重将知识应用于实际生活。例如:新课引入可以从生活现象来提出问题,引发学生思考探究;在得出路端电压与外电阻R的关系后,引导学生通过将R推向两个极端情况的分析,来理解实际中“为什么电源开路时路端电压就等于电源的电动势”及“为什么电源不能用导线直接相连”;在学完了本节知识后,可引导学生用本节课所学知识分析解决新课引入及生产、生活中的实际问题。让学生充分地感知从生活走进物理、从物理回到生活的过程,培养学生利用物理知识分析解决实际问题的能力,建构对知识(尤其是难点知识)的正确理解,从而真切地感受所学物理知识的实用性,充分理解物理学科对时展的深远意义。
参考文献:
目前一些学生家长及学校老师认为要培养优秀的学生,主要靠的是个别辅导及课外小组的研究活动,与课堂教学并无多大关系。我认为这种观点是片面的。实际上一切的研究活动都是以课堂教学为基础的,所以对于课堂教学教师一定要尽心尽力做到最好。比如学生学习物理的时候,首先接触到的就是物理定律,所以我们一定要首先搞好物理定律的教学。物理定律是我们以后做题、实验、推理的主要依据。教学物理定律,不能只是简单地依靠课本,课本上的知识往往比较注重结果,每一个物理定律的成立都有着一个复杂而漫长的过程。我们应该多讲解一些这个定律成立的路程,以及成立的依据,这样学生们会觉得这一个物理定律是活生生的,掌握和应用起来都会更加得心应手。学生掌握了这一物理定律就可以自如运用,能够在实验与试题中应用以后,我们就要引导学生思索这一物理定律之所以成功的原因。它之所以能够确立起来,其中一定有着恰当的思维和推理方式,还有比较合理科学的探究方式,这种探究精神的学习才是最为重要的,才是物理学科教研活动中最重要的东西。这可以说是物理教学甚至是一切的学习活动中最根本的东西。
比如学生在学习电学当中最著名的欧姆定律这一物理定律时,预习以后会觉得欧姆定律非常简单,仅仅认为就是研究通过导体的电流与导体两端的电压之间的关系而已,没有什么困难,不就是运用一定的实验器材,电压表电流表可变电阻器、电源、导线若干、连接一个恰当的电路就可以了吗?当然以一个现代的学生看一切都在情理之中,没有非议。可是我给他们的讲解是,在欧姆那个时代,不但没有电流表、电压表之类的仪器,而且连电压、电流、电阻的定义和单位都没有,欧姆在当时面临的困难是我们无法想象的。他到底是通过什么样的方式,经过什么样的思索获得这一物理定律的呢?这个时候学生的兴趣就被调动起来了。在学习欧姆定律诞生的过程时,我通过电脑多媒体教室等先进的教学设施,大量搜集演示各种可能的实验过程。在最后阶段我根据欧姆的实验方式,简单介绍了可以用图线探究新规律的方式。其实物理定律的教学与学习并不是我们想象的那么简单的,如果记住物理定律只是学会了皮毛而已,能够运用也只不过是为了取得高分,我们一定要让学生们学会思考、学会探究,这种学习精神是物理学习中最为宝贵的,有了这种探究精神就可以不断探索大自然的奥秘。
我听过这样一个笑话:有一位老师在参观一所美国的学校以后对校长说:能否给我们一套你们的教材,以便我进一步了解美国课程的情况。当时校长很为难,没有马上回答。那位老师觉得这校长挺小气的,几本教材还舍不得。可是过了两个星期,那校长突然打来电话说:“教材给你搞到了,马上送去。”结果来的是一个货运卡车,一共10大箱教材――从出版社直接运来的。里面不仅有学生和教师用书,还有光盘和图片等。这时,这位老师才知道为什么那位校长当时没有马上答应。原来对于美国教师而言,一套教材意味着所有的教学用书和教学辅助资料。这是价值上千美元的财产,没准儿经过学区董事会决议才能定。由此可以看出,我国的教育和美国的教育确实有很大区别,单单从观念上来说也是有很大不同的。我们在备课的过程中,一定要把眼光放宽一些,深挖教学资源的潜力,运用优质的教学资源、参考补充。不能仅仅依靠一本教科书和教材,否则太狭隘、太片面。要想让学生学好,我们一定要多参考多学习,一定要让学生学好物理,学会探究性学习。
1 知识目标
1.1 知道电动势的定义.
1.2 理解闭合电路欧姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意义,并能熟练地用来解决有关的电路问题。
1.3 知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
1.4 理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,知道这种关系的公式表达和图线表达,并能用来分析、计算有关问题。
1.5 理解闭合电路的功率表达式。
1.6 理解闭合电路中能量转化的情况。
2 能力目标
2.1 培养学生分析解决问题能力,会用闭合电路欧姆定律分析外电压随外电阻变化的规律。
2.2 理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,知道这种关系的公式表达和图线表达,并能用来分析、计算有关问题。
2.3 通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律,培养学生用多种方式分析问题能力。
3 情感目标
3.1 通过外电阻改变引起电流、电压的变化,树立学生普遍联系观点。
3.2 通过分析外电压变化原因,了解内因与外因关系。
3.3 通过对闭合电路的分析计算,培养学生能量守恒思想。
3.4 知道用能量的观点说明电动势的意义。
教学建议
1 电源电动势的概念在高中是个难点,是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础,在处理电动势的概念时,可以根据教材,采用不同的讲法.从理论上分析电源中非静电力做功从电源的负极将正电荷运送到正极,克服电场力做功,非静电力搬运电荷在两极之间产生电势差的大小,反映了电源做功的本领,由此引出电动势的概念;也可以按本书采取讨论闭合电路中电势升降的方法,给出电动势等于内、外电路上电势降落之和的结论.教学中不要求论证这个结论.教材中给出一个比喻(儿童滑梯),帮助学生接受这个结论。
需要强调的是电源的电动势反映的电源做功的能力,它与外电路无关,是由电源本生的特性决定的。 电动势是标量,没有方向,这要给学生说明,如果学生程度较好,可以向学生说明,做为电源,由正负极之分,在电源内部,电流从负极流向正极,为了说明问题方便,也给电动势一个方向,人们规定电源电动势的方向为内电路的电流方向,即从负极指向正极。
2 路端电压与电流(或外电阻)的关系,是一个难点.希望作好演示实验,使学生有明确的感性认识,然后用公式加以解释.路端电压与电流的关系图线,可以直观地表示出路端电压与电流的关系,务必使学生熟悉这个图线。
学生应该知道,断路时的路端电压等于电源的电动势.因此,用电压表测出断路时的路端电压就可以得到电源的电动势.在考虑电压表的内阻时,希望通过第五节的“思考与讨论”,让学生自己解决这个问题。
3 最后讲述闭合电路中的功率,得出公式 , .要从能量转化的观点说明,公式左方的 表示单位时间内电源提供的电能.理解了这一点,就容易理解上式的意义:电源提供的电能,一部分消耗在内阻上,其余部分输出到外电路中。
教学设计方案
闭合电路的欧姆定律
1 教育目标
1.1 知识教学点
1.1.1 初步了解电动势的物理意义。
1.1.2 了解电动势与内外电压的关系。
1.1.3 理解闭合电路欧姆定律及其公式,并能熟练地用来解决有关的电路问题。
1.1.4 理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,知道这种关系的公式表达和图线表达,并能用来分析、计算有关问题。
1.1.5 理解闭合电路的功率表达式,理解闭合电路中能量的转化。
1.2 能力训练点
通过用公式、图像分析外电压随外电阻变化而变化的规律,培养学生用多种方法分析问题的能力。
1.3 德育渗透点[来源:高考资源网]
1.3.1 通过外电阻的改变而引起I、U变化的深入分析,树立事物之间存在普遍的相互联系的观点。
1.3.2 通过对闭合电路的分析计算,培养学生能量守恒的思想。
2 重点、难点、疑点及解决办法
2.1 重点
①正确理解电动势的物理意义。[来源:高考资源网]
②对闭合电路欧姆定律的理解和应用。
2.2 难点
路端电压、电流随外电阻变化规律。
2.3 疑点
路端电压变化的原因(内因、外因)。
2.4 解决办法
制作多媒体课件,采用类比分析、动态画面、图像等帮助同学增强感性认识,逐步了解电动势的含义,推导闭合电路欧姆定律公式,分析各项的意义,使学生有初步整体感知,精选运用闭合电路欧姆定律分析路端电压随外电阻改变而改变的规律的典型例题,结合图像分析突破难点。
3 教学过程设计
引入新课:
教师:同学们都知道,电荷的定向移动形成电流.那么,导体中形成电流的条件是什么呢?(学生答:导体两端有电势差)
演示:将小灯泡接在充满电的电容器两端,会看到什么现象?(小灯泡闪亮一下就熄灭.)为什么会出现这种现象呢?
分析:当电容器充完电后,其上下两极板分别带上正负电荷,如图1所示,两板间形成电势差.当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后,电子就在电场力的作用下通过导线产生定向移动而形成电流,但这是一瞬间的电流.因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少,两极板间电势差也逐渐减少为零,所以电流减小为零,因此只有电场力的作用是不能形成持续电流的。
教师:为了形成持续的电源,必须有一种本质上完全不同于静电性的力,能够不断地分离正负电荷来补充两极板上减少的电荷.这才能使两极板保持恒定的电势差,从而在导线中维持恒定的电流,能够提供这种非静电力的装置叫电源.电源在维持恒定电流时,电源中的非静电力将不断做功,从而把已经流到低电势处的正电荷不断地送回到高电势处.使它的电势能增加。
4 课时安排[来源:高考资源网][来源:高考资源网]
1课时
5 教具学具准备
不同型号的干电池若干、小灯泡(3.8V)、电容器一个、纽扣电池若干、手摇发电机一台、可调高内阻蓄电池一个、电路示教板一块、示教电压表(0~2.5V)两台、10Ω定值电阻一个、滑线变阻器(0~50Ω)一只、开关、导线若干。
6 学生活动设计
学生观察、动手测电源电动势,并边观察边思考,逐步推导闭合电路欧姆定律,在教师的启发下逐渐理解公式含义,引导学生用公式法和图像法去分析同一问题。
7 教学过程
教师:同学们都知道,电荷的定向移动形成电流。那么,导体中形成电流的条件是什么呢?(学生答:导体两端有电势差。)
演示:将小灯泡接在充电后的电容器两端,会看到什么现象?(小灯泡闪亮一下就熄灭。)为什么会出现这种现象呢?
分析:当电容器充完电后,其上下两极板分别带上正负电荷,如图1所示,两板间形成电势差。当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后,电子就在电场力作用下沿导线定向移动形成电流,但这是一瞬间的电流。因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少,两极板间电势差也逐渐减小为零,所以电流减小为零,因此要得到持续的电流,就必须有持续的电势差。
教师:能够产生持续电势差的装置就是电源。那么,如何描述电源的特性?电源接入电路,组成闭合电路,闭合电路中的电流有什么规律呢?这节课我们就来学习闭合电路欧姆定律。
8 板书设计
8.1 电源电动势:等于电源没有接入电路时两极间的电压。
8.2 闭合电路欧姆定律。
闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。
8.3 路端电压跟负载的关系。
路端电压随外电阻增大而增大。
1背景分析
1.1教材
不同版本的教材对这部分内容的处理方法有所差异,有的从非静电力做功的角度引入,也有的直接从电势升降的角度给出结论.笔者以教科版教材为基础,借鉴人教版教材的一些思路,以问题为线索,重新调整了教学顺序――先介绍电源的内阻,然后通过定量实验探究得到闭合电路的欧姆定律,最后再分析电动势的物理意义.
1.2学情
学生在初中已学过部分电路的欧姆定律,普遍认为电源提供的电压是不变的,也不知道电源有内阻,要打破这个思维定势,仅靠抽象的理论推导是不够的,应尽可能通过实验做到“眼见为实”,让学生真正信服.
2问题设计
问题1如图1,将小灯泡分别接到两节电池和三节电池的两端,猜一猜哪种情况更亮?
设计意图学生们根据初中所学的电学知识,很容易想到两节干电池提供的电压为3.0 V,而三节干电池提供的电压为4.5 V,肯定是接到三节电池上时灯泡更亮.教师在准备时,左侧可用两节新电池,右侧用三节旧电池,让小灯泡接到右侧时反而更暗一些,引导学生思考既然是相同的小灯泡,那么问题应该出在电源上,从而顺势引入外电路、内电路以及电源内阻的概念.这个设计可以激起学生的认知冲突,迅速把学生的注意力吸引到教学内容上来.
问题2依次闭合S1、S2、S3,观察小灯泡L的亮度变化,并阐述原因.
设计意图在初中时,学生们都认为电源提供的电压是不变的,所以即便多并联几盏灯泡,也不会影响到L的亮度,但实验中他们看到的却是L越来越暗,这是又一次思维上的冲突,此时可以让学生讨论现象背后的原因,由于有问题1的铺垫,学生们很容易想到从串联分压的角度来解释L变暗的原因.教师结合问题1,最后做一个归纳:灯泡的亮暗既与电源有关,又与外电路有关,这里面到底满足什么定量规律呢?从而顺势引入本节课的主题――闭合电路的欧姆定律.
问题3外电路以及内电路上电势的降落之和与“可乐电池”正负两极附近电势的上升之和有什么关系?
设计意图在教科版的教材上,焦耳定律放在了本节内容的后面,故暂时还不能用能量守恒定律的方法进行理论推导,只能从电势升降的角度进行探究.为了使实验尽可能精确,笔者用了四个电压传感器分别测量外电压U1、内电压U2,正极附近电势上升的值U3、负极附近电势上升的值U4.将电键闭合后,增大变阻器R,U1增大,U2减小,但是U3和U4基本保持不变,让学生对比U1+U2和U3+U4,很容易得出U1+U2=U3+U4的结论,接着很自然地就可以引出电动势E的概念,电动势即正负两极附近电势上升的值之和,即E=U3+U4.为了让学生能更清楚地认识到闭合电路中电势的变化情况,还可以用以下两幅图加深理解.
最后,假定外电路是纯电阻电路,经过简单的理论推导后,即可得到闭合电路的欧姆定律I=ER+r,整个过程非常自然,一点没有突兀的感觉.
问题4如果外电路出现了短路或者断路的情况,电路中电势的升降情况会如何?
设计意图这两种特殊情况,如果用理论推导的方式去讲解,略显枯燥,借助于问题4中的思路,则非常好理解.在短路情况下,电势的升降全部发生在电源内部,而在断路情况下,外电压Uab就等于电动势,这也是我们用电压表粗测电源电动势的依据.
问题5请用闭合电路的欧姆定律解释问题1和问题2中出现的现象.
设计意图学以致用是师生们共同的追求,在一开始回答问题1和问题2时,学生们多半是连蒙带猜的,并没有十足的把握,现在回过头来重新审视这两个问题,应该底气十足了.正是因为电源有内阻,导致外电压并不等于电动势,教师可在电源两端并联上电压传感器,学生就可以非常清楚地看到接上灯泡后,问题1中的U2
问题6我们常说一节干电池的电压是1.5 V,这种说法对吗?
设计意图通过问题5的分析,学生们非常直观地看到外电压一般是小于电动势的,少掉的那部分是内电压,电动势应等于内外电压之和,或者等于正负极附近上升的电势之和.为了进一步加深学生对电动势E的认识,教师还可以从非静电力做功的角度作进一步阐述,让学生知道电动势E的值等于电源把1C正电荷从它的负极搬运到正极的过程中,非静电力所做功,即E=W非/q.
电压和电阻
电压
作用:电压是使电路形成电流的原因
常用单位以及换算:千伏,毫伏,微伏1kv=1000v1v=1000mv1mv=1000uv
电压的测量——电压表
1读数:看清量程,弄清每大格和每小格表示电压数
2接法:并联在被测电路两端,使标有﹣号的接线柱接电源的负极,标有﹢号的接线柱接电源的正极,被测电压不超过电压表的量程
串联,并联电路电压的规律
串联电路中总电压等于各部分电路
中分电压之和
并联电路中各支路两端电压都相等
电阻
电阻的意义:一切导体都具有阻碍电流作用的性质,不同的导体对电流阻碍作用不同
单位:欧姆ω,其他常用的单位:兆欧mω、千欧kω1mω=1000klω=1000000ω
影响电阻大小的因素:长度、材料、横截面积、温度
半导体、超导体的特点:半导体随慰藉条件的改变它的电阻也改变(压敏电阻、光敏电阻等)
变阻器
原理:改变接入电路中电阻丝的长度来改变电路中的电阻
构造:支架、电阻丝、瓷筒、金属棒等
使用方法:“一上一下”
第七章知识总结与能力整合
本章直接从研究电流与电压,电阻的关系切入,引导学生探究电流与电压,电阻之间的关系,得出重要的电学定律——欧姆定律,并进一步运用欧姆定律进行简单的电学定量计算,得出电阻串联,电阻并联的关系,以欧姆定律为理论基础,运用相应的实验器材设计实验测量小灯泡的电阻,运用欧姆定律分析了一些与安全用电有关的现象,认识断路和短路现象,加深对欧姆定律的理解,提高了学生运用知识解决实际问题的能力,激发学生学习物理的积极性
欧姆定律
电阻上的电流跟电压的关系:导体中通过的电流与这段导体两端的电压成正比
内容:导体中通过的电流跟这段导体两端的电压成正比,与电阻成反比
表达式:i=u/r
应用求电流,电压,电阻
测量小灯泡的电阻
原理:r=u/i
方法:伏安法测电阻
注意:小灯泡的电阻太小会随灯丝温度的升高而增大
安全用电
电压越高越危险
断路,短路的认识
注意防雷,正确使用避雷针
第八章知识总结与能力整合
本章是在学习欧姆定律长的基础上,吧对于电学的研究扩展到电能和电功率,是初中物理的重点章节之一,也是难点之一,本章学习的主要目标是让学生了解电能和电功率的概念,知道焦耳定律以及与电功率有关的安全用电方面的问题,整章教材的结构是围绕电能的概念展开的。
电功率
电能
电能的获得:电能是由自然界中各种其他形式的能转化而来的,是由电源(发电机、电池等)提供的
单位:焦耳j、千瓦时kw•h,千瓦时在日常生活中也叫度
1kw•h=1度=3.6*10^6j
电能表
作用:用来测量用电器在一段时间内消耗的电能
测量方法:电能表的计数器上前后两次读数之差
表盘上参数的含义:例如,2500rews/kw•h表示每消耗1kw•h的电能,电能表转盘转2500转
电功
实质:电流做功德过程实质上就是电能转化成其他形式能的过程,有多少电能转化成其他形式的能,电流就做了多少功。
单位:与电能的单位一样,都是焦耳j
计算:w=p•t
电功率
物理意义:表示消耗电能的快慢,符号用p表示
定义:一个用电器功率的大小等于它在1秒内所消耗的电能,用公式p=w/t表示
单位:瓦特w、千瓦kw,1kw=10^3w(1w=1j/1s=1j/s)
千瓦时的来世:1千瓦时是功率为1kw的用电器使用1h所消耗的电能,1kw•h=1kw*1h
额定电压及额定功率:用电器正常工作时的电压叫做额定电压,用电器在额定电压下的功率叫用电器的额定功率。一般来说,在用电器铭牌上标明的电压和电功率就是这个用电器的额定电压和额定功率
测量:原理(p=ui),器材,电路图
电流的热效应
电流的热效应:电流通过道题是,电能要转化成热,这种现象叫电流的热效应,任何导体中有电流通过时,道题都要发热
焦耳定律的内容及表达式:q=i^2rt
电热的利用和防止
电功率和安全用电
电功率与电流的关系:根据公式p=ui得i=p/u可知,由于家庭电路中的电压时一定的,即为220v,所以用电器功率越大,电路中的电流i就越大,为了安全用电,应注意不要让干路中的电流超过家里供电线路和电能表所允许的最大电流值
保险丝
特点:保险丝是用铅锑合金制作的,电阻率大而熔点低
作用:电路中的电流超过允许值时,保险丝能自动熔断而自动切断电路,以保证电路的安全。家庭电路中千万不能用铜丝、铁丝代替保险丝
第九章知识总结与能力整合
本章从生活中常见的磁现象出发,介绍磁的一些基本知识,通过各种探究活动让学生感受到特殊物质“磁场”的存在,并探究“电生磁”和“磁生电”的辩证关系,了解电和磁的内在关系。通过探究活动了解物理学家研究问题的方法,获取先关信息并掌握相关知识。
电和磁
磁现象
磁性:吸引铁、钴、镍等物质的性质
磁体吸铁性指向性:指向南北方向
磁极
磁体上磁性最强的部分叫磁极
磁极:南极s、北极n,任何磁体都有两个磁极
作用规律:同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引
磁场
存在于
磁体周围空间
电流周围空间
1电流的磁效应——奥斯特饰演
2通电螺线管(1)磁场与条形磁铁相似
(2)极性与电流方向有关
(3)应用:电磁铁(影响因素应用:电磁继电器、扬声器)
最基本性质
1对放入其中磁体有力的作用
2对放入其中电流有力的作用——电动机原理及能量转化
方向规定:物理学中,把小磁针静止时北极所指的方向规定为该点的磁场方向
描述——磁感线
特点:闭合曲线,在此题的外部从n极到s极,内部从s极到n极,磁感线不想交
功能:磁感线能反映磁场的强弱,密的地方磁场强,疏的地方磁场弱
磁生电
电磁感应现象:只有当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中才会产生电流,这种现象叫做电磁感应现象,得到的电流叫感应电流
应用:发电机
原理:电磁感应
能量转化:机械能转化为电能
补充发动机能量转化是电能转化为机械能
第十章知识总结与能力整合
本章主要讲述电磁波以及信息的传播。
信息传播
固定电话
结构及原理:用简单的电话是由话筒和听筒组成。其基本原理:利用电流把信息传到远方。过程是振动——变化的电流——振动
电话交换机:一般电话之间是通过交换机来转换的。可以提高线路利用率
模拟通信:信息电流的变化情况与声音的变化情况一样,这种信号叫模拟信号,使用模拟信号的通信方式叫模拟通信
数字通信:信号使用不同的符号的不同组合来表示,这种信号叫数字信号,使用数字信号的通信方式叫数字通信。数字信号形成简单,抗干扰力强,失真小。
电磁波
产生:迅速变化的电流产生电磁波
传播:电磁波可以在真空中传播,传播速度与光一样
电磁波的波速、伯成河频率
应用:广播、电视、移动电话、通信
越来越宽的信息之旅
微波通信:用微波来传递信息的通信方式就是微波通信。微薄的波长在10m到1mm之间,频率为30mhz到3*10^5mhz之间
卫星通信:是借助地球同步通信卫星来传递信息的,卫星通信可以克服微波不能沿着地球表面传播的不足(微波只能沿着直线传播)
光纤通信:通过光导纤维来传递信息叫光纤通信。光纤通信的特点是携带的信息量大
网络通信:是通过计算机来完成的,其主要形式是电子邮件
高中物理教学工作总结
在1826~1827年,德国物理学家欧姆用实验和理论确立了欧姆定律。
然而,在德国,只有费西内尔和斯威格尔等极少数科学家接受欧姆的发现,而绝大多数则反对欧姆的“歪理邪说”。例如,物理学家鲍尔就撰文煽动舆论,攻击欧姆的著作:“以虔诚眼光看待世界的人不要去读这本书,因为它纯粹是不可置信的欺骗,它的唯一目的是要亵渎自然的尊严。”
但是,在“曾经沧海”和“除却巫山”15年之后的1841年,科学界终于承认了欧姆的成果――英国皇家学会授予欧姆皇家学会的最高科学奖科普利奖章,还吸收他为学会的外籍会员。
这“花开德意志,果结英格兰”的成果,使欧姆的祖国终于认识到了他的价值。1849年,慕尼黑大学终于聘请60岁高龄的欧姆为教授……
花发神州果结美洲――“女生”、“施泰纳”远涉重洋
“请我去讲学?讲组合数学?你们中国不是有陆家羲博士么?”1983年,中国某单位邀请两位世界组合数学专家――加拿大多伦多大学的门德尔松教授与滑铁卢大学的郝迪教授来中国讲学,并出席在大连举办的中国首届组合数学学术讨论会。对此,他俩睁大了眼睛,门德尔松还疑惑不解地这样用反问来回答。
他俩为什么会如此惊诧呢?
在1961~1979年间,包头九中物理教师陆家羲先后6次向国内有关研究机构和刊物寄出有关“柯克曼女生问题”的论文。但是,他得到的回答不是“无价值”或“改投其他刊物”,就是退稿或石沉大海没有回音!
“柯克曼女生问题”,是美国数学家柯克曼在1850年提出来的组合数学问题。和“女生”相关的,还有出生在瑞士的德国数学家施泰纳提出的“施泰纳系列问题”。它们都是100多年以来没有得到彻底解决的世界性数学难题。
到了1980年春,陆家羲又攻克了“施泰纳”,并立即把有关论文寄往北京。后来,按苏州大学朱烈教授的建议,他把论文投寄给《组合论》杂志。为杂志审查论文的世界组合学权威之一门德尔松高度评价说:“这是世界上十年来组合设计方面最重大的成果之一。”1983年3月,他的6篇论文在《组合论》杂志上正式发表。
陆家羲死后4年的1987年,国家科委把他的一个成果评为国家自然科学一等奖。
带着“远行”去远行――无线电“离家出走”
1896年初夏,一个容貌清秀的青年提着一个大箱子,登上了一艘从意大利开往英国的邮船。他踌躇满志而又恋恋不舍――毕竟,要离开自己的祖国,的确“别有一番滋味在心头”。
这个青年,就是意大利发明家马可尼。那么,他为什么要“从故乡到异乡”呢?
1894年的一天,马可尼的母亲目睹了儿子的发明――楼上的无线电试验装置使楼下的电铃响了起来。1895年夏,他把信号传送距离扩大到2.7千米……
初步成功和经费紧缺,促使马可尼向他的农场主父亲借钱,还写信向意大利邮电部求助,但都没有得到支持。于是,他只好“离家出走”去远行――大箱子里就是能让电波“远行”的无线电设备。
1896年12月12日,伦敦科技大厅座无虚席,英国邮电总局总工程师、英国电信界权威普利斯做完了无线电的科普讲演之后,把马可尼和他的无线电报装置介绍给了大家,并当场作了表演,从而使“整个大厅变得比游艺场还热闹”。也是在这一年,马可尼在英国取得了无线电发明的专利权。
1897年5月11日,马可尼和乔治・肯普首次完成了不用导线把信号传过英国的一个海湾的壮举……
就这样,在南欧开花的无线电,在英伦结了果。
苏格兰播种美利坚收获――青霉素穿越大西洋
1928年,出生在苏格兰的英国医学家弗莱明发现了青霉素。然而,“小扣柴扉久不开”――由于当时弗莱明和他的合作者无法解决产销问题,它被尘封了10年。
在“二战”隆隆的炮声中,牛津大学的弗洛里和他年轻的助手――德国化学家钱恩在图书馆里翻阅资料的时候,发现了当年弗莱明关于青霉素的论文。
1941年,英国分析化学家马丁和英国生物化学家赛恩其发明了分离复杂化学物质的纸层分析法。借助于这种方法,弗洛里和钱恩解决了青霉素的提纯问题。然而,在生产青霉素的方面,他俩却“雪拥蓝关马不前”了――许多英国药厂因德寇飞机时常空袭而拒绝投产,英国帝国化学工业公司只能生产出少量的青霉素。不知“云横秦岭家何在”的弗洛里和钱恩,只好带上青霉素样品穿越大西洋,到美国去寻找合作者。1944年,美国大量生产的青霉素在英美普通公民中广泛使用。青霉素的大量生产,拯救了千百万伤病员,成为第二次世界大战中与原子弹、雷达并列的三大发明之一。
就这样,由苏格兰人播种的青霉素,在美利坚得到丰收。
观念、环境和评价机制――“红杏出墙”的启迪
为什么科技史上会有这么多“墙内开花墙外红”的现象呢?它又给我们什么启迪呢?
第一个原因是观念的陈旧。
观念陈旧的表现之一,是科学方法观念的陈旧。
欧姆定律起初没有被德国科学家普遍承认,原因之一就是他们片面强调实验的重要性,忽略理论的概括作用,更忽略了伽利略开创的数学物理演绎法。例如,德国物理学家孟克就曾说:“我们更需要的是观察和实验,而不是计算和几何公式。”
科学方法观念的陈旧,还表现在推导欧姆定律的时候。欧姆采用了傅立叶在均匀热传导时金属导线与外界完全绝热的方法,而德国的一些实验物理学家们认为这根本不可能。但在事实上,这种方法正是伽利略和牛顿早已采用过的“理想实验”的基本物理方法之一。
由此可见,只有破除陈旧的科学方法,科学理论才有可能破土而出。
观念陈旧的表现之二,是“大人物”忽视“小人物”。
一些科学家认为,欧美第一流的科学家尚未解决的问题不会如此简单,作为“小小的中学教师”的欧姆不可能解决。
陆家羲的成果最早不是在国内得到承认,多少也有忽视“小人物”的因素。
观念陈旧的表现之三,是对科学研究和技术开发的轻视。
青霉素之花之所以在异地大量结果,还有一个重要原因:英国重视科学,相对轻视技术;而美国则两者并重。按人口平均计算,标志着科学水平三个自然学科(物理、化学和医学)诺贝尔奖得主的人数,英国至今仍居世界第一。然而,英国的经济发展速度,却只居西欧共同体的倒数第二――更不能和美国及其他发展快的国家比肩!在这种科技政策下,青霉素“异地结果”就不足为奇了。
第二个原因是环境影响科研成果。
许多英国药厂当年拒绝研究青霉素的规模化生产的重要原因是,“二战”时德寇的飞机时常空袭,而美国本土则没有这种空袭。陆家羲的论文之所以被多次忽略,原因之一也是因为他投寄论文时的社会环境是在“”时期。
由此可见,和谐、安定的社会环境,对科研(和其他活动),是多么重要。
第三个原因是评价机制。
欧姆和陆家羲的成果之所以没能在“本土”及时得到公认,与当时评价机制的失误有关。
奥地利生物学家孟德尔发现的生物遗传学规律,在死后16年的1900年,才在荷兰的德・弗里斯、德国的科伦斯和奥地利的西森内格・契马克完成的“再发现”后得到公认,也与评价机制不健全有关。
1 伏安法
1.1 实验原理
U=E-Ir。
1.2 电路设计
伏安法电路设计一般如图1(a)所示。
1.3 数据处理
改变R的值,测出多组U、I值,作出U-I图线,如图1(b)所示。图线与U轴交点的纵坐标即为电源电动势E的大小,电源内阻r为图线斜率的相反数。
例1:某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图2(a)所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A,V为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0是标称值为4.0 Ω的定值电阻。
(1)已知灵敏电流计G的满偏电流Ig=100 μA、内阻rg=2.0 kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200 mA,并联一只______Ω(保留一位小数)的定值电阻R1。
(2)根据图2中实验原理图,用笔画线代替导线将图2(b)连接成完整电路。
(3)某次实验的数据如下,见表1:该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r=_________ Ω(保留两位小数);为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是_________ 。
(4)该小组在前面实验的基础上,为探究图2(a)所示的电路中各元器件的识记阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误,则内阻测量值总是偏大的原因是___________ 。(填选项前的字母)
A.电压表内阻的影响
B.滑动变阻器的最大阻值偏小
C.R1的识记阻值比计算值偏小
D.R0的识记阻值比标称值偏大
解析:(1)改装电流表扩大量程I=Ig+IgrgR1,则R1=IgrgI-Ig=1.0 Ω。
(2)连接图如图3所示。
(3)电流表相邻两次读数之差为ΔI=20 mA,r+R0=-(U5+U6+U7+U8)-(U1+U2+U3+U4)16ΔI=5.66 Ω,可得r=1.66 Ω。这样做的优点是可以充分利用每一组数据。
(4)由题给出“用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同”,这说明电压表内阻很大,其分流作用很小可以忽略不计。如果电压表的分流作用不可忽略,这会导致电源电动势与内阻的测量值均偏小,故A选项错误;滑动变阻器的作用是调节电路中总电阻的变化,不会对实验测量带来误差,B选项错误;R1实际值偏小,计算值偏大,会导致计算电流时电流值偏小。设与灵敏电流计G并联的电阻的计算值为R1,实际值为R1′(R1′
点评:本题中安培表由电流计G与电阻R1并联改装而成。当被测电源的内阻较小时,可用一个已知阻值的定值电阻R0与电源串联以保护电源。本题对实验数据的处理采用了“逐差法”,体现出知识的迁移能力与应用能力。该题第(4)问关于实验误差的分析是本题的一个难点,在以上的求解中采用U-I图像进行误差分析,有效地突破了这个难点。
2 伏伏法
在无电流表时,可用一只电压表测电源路端电压,用两只电压表的示数差与一定值电阻来测电流,作U1-U2图像。
例2:某同学用如图5所示的电路测量电动势和内电阻。电源电动势约为3 V,内阻为几欧姆;两只直流电压表V1、V2,量程均为0~3 V,内阻约为3 kΩ;定值电阻R0=5 Ω;滑动变阻器R的最大阻值为50 Ω。实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1-U2图像,如图6所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则电源的电动势E=___________,内阻r=___________(用k、a、R0表示)。
解析:某次实验中两电压表V1和V2的示数分别为U1、U2,由闭合电路的欧姆定律有:
U2=E-U2-U1R0r
变形得:U1=-ER0r+R0+rrU2
由测量数据绘出的U1-U2图像知,当U1=0时U2=ER0R0+r=a,k=R0+rr
1关于电路
1.1电路部分要记住电路的形式、状态、及组成部分。
1.1.1串联、并联。初中物理中要求学生掌握最基本的两种连接方式:串联、并联。能否正确分析辨别他们对后面内容的学习至关重要。识别电路的类型,可以从以下几个方面入手:①根据定义:“逐个顺次连接”为串联,各元件“首首相接、尾尾相接”并列地连在电路的两点间,(“首”为电流流入用电器的哪一端,“尾”指电流流出用电器的那一端)此电路为并联电路;②根据电路路径法,此法为识别两种电路最常用的方法。让电流从正极出发经过用电器回到电源负极,途中不分流始终为一条路径,则连接方式为串联,若电流在某处分流,且每条路上只有一个用电器,电流在电路中有分有合,则连接方式为并联;③拆除法,拆除其中的一个用电器,若其余用电器都不工作,则用电器为串联连接。(因为串联电路中各用电器工作之间相互影响),若其余用电器照样工作,则用电器为并联连接;④开关作用法,并联有干路、支路之分,且开关的位置不同,其控制作用各异,而串联电路中开关的位置的变化不影响控制的作用,所以控制作用相同时容易串联,控制作用不同则为并联;⑤节点法,在识别电路时,不论导线有多长,只要其间无用电器、电源等,导线两端均可看成同一个点,从而找出各用电器的共同点,认清电路。
1.1.2通路、开路、短路。电路中出现的这三种状态,其中通路为处处相通的电路,开路为电路中有处断开的电路,这两种状态易于接受,便于分清。但是学生对于短路的分辨显得力不从心,不知道何处短路,为什么短路。其实只要注意分析的要点即可辨出何处短路。电流具有走捷径的特点,捷径是指这条路径中电阻很小,小到可以忽略不计、即为空导线,当一根空导线,或开关、或电流表(电阻小到可以认为没有)与某个用电器并联时,电流只走空导线,开关或电流表而不走用电器,使该用电器被短路,从而不能工作。
1.2三个重要的物理量一电流、电压、电阻。
电学部分学习成绩的好坏在很大程度上取决于对这三大物理量中涉及到的概念、单位、工具使用等知识的辨析程度。 1.2.1概念辨析。电荷的定向移动形成电流,这是电流的形成定义,简单便于理解;电压是形成电流的原因,没有电压就没有电流;电阻是指导体对电流的阻碍作用,即阻碍作用越大,电流越小。
1.2.2表示符号。物理量的表示符号要与其他单位的符号区分开来。电流、电压、电阻三物理量分别用I、U、R表示,而单位表示字母分别为A(安培)、V(伏特)、Ω(欧姆)。
1.2.3工具的使用。①电流表。电流表是测量电流的工具,使用时必须与被测电路串联,电流必须从正接线柱流入,而从负接线柱流出,禁止不经过用电器直接连线电源两极上。选择合适的量程。②电压表。电压表是测量电路两端电压的工具,使用时必须与待测电路并联,电流也从正接线柱流入从负接线柱流出,注意选择合适的量程。③滑动变阻器。调节电路中的电流和用电器两端的电压。由于滑动变阻器上有四个接线拄使用起来就要注意了,接线柱选择一上一下连入电路,串联在电路中,鉴于滑动变阻器所起的作用,在使用前,滑片调至阻值最大处。
1.3电功(W)、电功率(P)。物理学中电功没有确切的定义,只是描述性的,当电能转为其它形式能时,就说做了电功。即电功就表示有多少电能转化为其它形式的能,如果知道了电功的多少,就知道了消耗多少电能。而用电器单位时间内消耗的电能叫做电功率。电功率的大小不仅取决于消耗电能的多少,也取决于所用的时间的长短。
1.4快速识别电路图,正确连接实物图。电路图的识别在前面已经说明了方法,但是当电路中加入电流表、电压表、滑动变阻器等器材后,电路的识别就变得困难起来。但我们知道电流表、滑动变阻器使用时必须串联、电压表与用电器并联,串联易辩并联难分。因此在分析次类电路时要想方设法排除这些相关干扰因素,即可把电压表暂时隐蔽起来,辩清电路后再加回原处,概括为口诀一段:把电压表放一旁,跟着电流走一趟;遇到分支为并联,没有分支为串联。
2理解规律。把握关键
有的学生感到电学学习困难,有的教师也说电学太难讲了,其实原因在于我们头脑中的知识点散、乱不成体系,没有规律。所以要熟记规律,加深理解,形成一个完整的知识体系,那么理解起来方可得心应手。
2.1三个物理量在串、并联电路中的特点。在串联电路中:电流处处相等;电路两端的总电压等于部分电路两端电压之和;总电阻等于各导体的电阻之和。
在并联电路中:干路中电流等于各支路电流之和;各支路两端的电压相等;并联电路总电阻的倒数等于各并联导体的电阻倒数之和。
2.2欧姆定律。经验告诉我们:由于电压是形成电流的原因,因此电压越高,电流越大;而电阻是导体对电流的阻碍作用,即电阻越大,电流越小。通过具体实验的探究得到了欧姆定律的内容:一段导体的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。这个定律非常重要,一定要加强理解,熟记其使用的条件及注意事项。
2.3电功定律。某段电路上的电功,跟这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电的时间成正比。物理学中用电路两端的电压U,电路中的电流I,通过的时间f,三者的乘积来计算电功。
2.4焦耳定律。导体中有电流通过时,导体就要发热,此现象称为电流的热效应。英国物理学家焦耳经过多年的研究,做了大量的实验,精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和时间的关系:电流流过某段导体时产生的热量跟通过这段导体的电流的平方成正比,跟这段导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。
3疏通关系,构建框架