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关键词:物理定律;教学方法;多种多样
关键词:是对物理规律的一种表达形式。通过大量的观察、实验归纳而成的结论。反映物理现象在一定条件下发生变化过程的必然关系。物理定律的教学应注意:首先要明确、掌握有关物理概念,再通过实验归纳出结论,或在实验的基础上进行逻辑推理(如牛顿第一定律)。有些物理量的定义式与定律的表式相同,就必须加以区别(如电阻的定义式与欧姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相关的物理定律之间的关系,还要明确定律的适用条件和范围。
(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,不能把它当作第二定律的特例;惯性质量不是状态量,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作功或所作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。中学阶段有关动量的问题,相互作用的物体的所有动量都在一条直线上,所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误,应该使他们明确,在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化,表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以不过程物理量,使问题大大地简化。若物体不发生相互作用,就没有守恒问题。在解决实际问题时,如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大,就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用,系统中有多少物体在相互作用,相互作用的形式如何,只要系统不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),动量守恒定律都是适用的。
关键词:欧姆定律;教学难点;问题
闭合电路欧姆定律是电路中的一条重要规律,对于思维能力尚不是很完善的高中生来说,还是具有一定的难度。“知识不是被动接受的,而是认知主体积极建构的”,因此在教学过程中教师应积极的换位思考,针对学生的能力水平来尝试多种教学方式方法,
使学生切实掌握相关知识。此知识点之所以成为难点的重要原因和问题主要为:概念抽象,理解困难;传统教学方法单一;知识点容易混淆;应试教育,不能活学活用。所以,对以上问题提出一些突破教学难点的思路和方法,以供参考。
一、激发兴趣,打破抽象
在本章的教学内容中,对这一定律的概念和相关知识较为抽象,偏重理论的数学分析和推理,并且缺少直观的实验,使学生学习和理解起来存在着很大的难度。只是一贯地依靠教师的讲解难以达到良好的效果,反而有可能会适得其反,使学生感到枯燥乏味。因此,教师首先应该通过巧妙有效地向学生导入学习内容,最大限度地提高学生对新知识的好奇心和学习动机,俗话说得好:“兴趣是最好的老师”,营造一个可以使学生提出问题的学习情景。
通过简单实验和提出问题,来激发学生的学习热情和学习兴趣,
为下面对此难点的讲解分析做了良好的开头。使学生能主动地进行实验研究,在探索中产生学习兴趣,了解物理研究方法,增强综合实践能力。
二、分组实验,总结结论
在传统的教学中,常规的是先在之前所学知识的基础上推理出闭合电路欧姆定律的公式,再以此对其进行分析,得出变化规律。在此,应大胆地打破这种常规,这种方法只是简单的数学演绎推理,无法让学生感知认识到物理的规律变化。所以,接下来就要以更为具体、多样的实验,探索其中的规律。让学生分组实验,每组进行多种不同的实验进行对比,然后组员之间进行自由讨论,
再通过组员代表进行发言,最后通过教师的总结得出结论。在这样的通过分组实验、自主探索、合作交流、总结规律和解决问题的方法中,不但可以使学生深刻理解闭合电路欧姆定律的知识规
律,而且能提高学生的主动性,培养学生敢于探索、团结协作的精神,达到事半功倍的效果。
三、深入解析,避免混淆
通过以上的实验学习,学生基本掌握了闭合电路欧姆定律的基本知识,由于在学习闭合回路欧姆定律之前,学生已经学习过欧姆定律,这使得学生很容易产生概念混淆。所以,接下来教师应该对此知识点进行深入的分析,为学生讲解电动势、外电压、内电压、外电阻等概念,且其核心内容是了解闭合电路与部分电路的不同,教师可以通过实验让学生实际的理解闭合电路以及分电路、
内电路、外电路等等相关知识。这些内容较为复杂,学生容易混淆,在有了前面一系列实验的基础上,再进行这些知识的讲解,学生可以更好地理解,避免了知识点的混淆。
四、领悟思想,学以致用
通过实验提出问题进行导入,进而通过学生主动积极实验、观察、交流和讨论分析,加以教师的归纳总结,对于闭合电路欧姆定律的知识学生基本已经掌握,对课程的难点、重点也得到了直观的分析和解答。在此之后教师应该及时地对学生进行知识的扩展,结合到生活中,在课后作业中尽可能联系到实际生活环境,家庭中常见电路现象,使学生更深入地理解并掌握相关知识,领悟物理的思想方法和认识规律的本质,将所学知识运用到实际生活之中,达到活学活用、学以致用的效果。不仅及时巩固知识、查漏补缺,同时引导学生主动学习,从而保证了学生的学习速度和学习质量。
随着科技的发展,教学方式也在随其变化。物理教学过程中不能只是一味地“灌输式”的应试教育,应该让学生主动起来,把课堂归还给学生,在学习活动中提高学生的自主学习能力、创新意识,在学生遇到问题时教师应该对学生进行点拨、启发和激励,这样自然而然的突破教学中的难点、重点,找到解决问题有效的方法。尽管教学有一定的方法,但“教无定法”,怎么教学,怎么上课,也视学习环境和学生情况而定,更在于教师本人的长处和短处。所以,在教师教学过程中应该因地制宜,因材施教,通过不断地优化教学方法,充分发挥学生学习的主体作用及教师的主导作用。
参考文献:
题目 提供:一节新干电池、一只未知电压电源、一只已知阻值电阻、一只未知阻值的电阻Rx、一只电流表、一只电压表、一只有铭牌的滑动变阻器、三只开关、导线若干、你能用哪些方法测出未知电阻Rx的阻值?
方法一:使用未知阻值电阻、一节新干电池、一只电流表、一只开关、导线,如图1连接,测出电流值I,则:Rx=。
评论:本法电路结构简单,复习了干电池电压值,练习使用了欧姆定律。
方法二:使用未知阻值电阻、电源、一只电流表、一只电压表、一只开关,导线若干,如图2连接,读出电流表的读数I和电压表的读数U,则Rx=。
评论:本法复习欧姆定律,电流表、电压表的连接方法和读数。
方法三:在方法二的前提下增加滑动变阻器,如图3连接,移动滑动变阻器分别读出滑片在几个位置时相应的电流表读数和电压表读数。
评论:本法复习了滑动变阻器原理和使用。多次测量求平均值,提高了准确率。
方法四:使用未知阻值电阻Rx、已知阻值电阻Ro、电源、电流表、开关、导线,如图4连接。读出电流表读数为Io。移动电流表,使电流表与Rx串联,读出电流表读数为Ix
评论:本法复习巩固了并联电路电压特点。
方法五:用方法四的元件,作如图5连接,闭合S、S1,读出电流表读数I总,闭合S断开S1,读出电流表读数I。
评论:本法只需连接一次电路,综合复习了欧姆定律,并联电路电流、电压特点,并联电路分流规律,并联电路总电阻跟各并联电阻的关系。
方法六:使用未知阻值电阻Rx、已知阻值电阻Ro、电源、电压表,一只开关、导线,如图6连接,读出电压表读数Uo。移动电压表,使电流表与Rx并联,读出电压表读数Ux。
评论:本法复习欧姆定律,串联电路电流特点及串联分压规律。
方法七:使用未知阻值电阻Rx,滑动变阻器(最大值值Ro)电源、电流表、开关、导线。如图7连接,读出滑片P在b端时电流表读数Ib,将滑片P滑到a端读出读数Ia。
评论:本法灵活地将滑动变阻器改为定值电阻使用,复习了欧姆定律,电源电压保持不变,串联电路电阻特点。
方法八:将方法七中的电流表换成电压表,如图8连接,分别读出P在a点和b点的读数Ua、Ub则:Ux=Ua,Uo=Ub-Ua
串联电路电流不变
评论:本法复习了串联电路电流特点及串联分压规律。
模块一
单开关电路动态分析
例题精讲
【例1】
如图,当S闭合,滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电压表示数将_______,电流表示数将________,电压表示数与电流表示数的比值________(选填“变大”、“变小”或“不变”).
考点:
欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用;电路的动态分析.
解析:
当滑片向右移动时,接入电阻变大,总电阻变大,由欧姆定律得电路中电流变小,R上的电压变小.因R阻值不变,故电压表与电流表的示数不变.
答案:
变小,变小,不变.
【测试题】
如图所示的电路,滑动变阻器的滑片P
向右滑动的过程中,电流表和电压表的示数变化是(
)
A.电流表示数变小,电压表示数变大
B.
电流表、电压表示数都变大
C.电流表示数变大,电压表示数变小
D.
电流表、电压表示数都变小
考点:
欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用.
解析:
读图可知,这是一个串联电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测串联电路的电流.当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,接入电路的阻值变大,根据串联电路的分压原理,电压表的示数会变大.电路中的总电阻变大,在电源电压不变的情况下,电流会变小.所以只有选项A符合题意.
答案:
A
【例2】
如图所示电路,当滑动变阻器滑片向右滑动时,电流表和电压表示数变化情况是(
)
A.
电流表和电压表示数都不变
B.
电流表示数变小,电压表V1示数变小,电压表V2示数不变
C.
电流表示数不变,电压表示数都变大
D.
电流表示数变大,电压表V1示数不变,电压表V2示数变大
考点:
电路的动态分析;滑动变阻器的使用;欧姆定律的应用.
解析:
由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测电源的电压,电流表测电路中的电流;
电源的电压不变,
滑片移动时,电压表V2的示数不变,故AD不正确;
当滑动变阻器滑片向右滑动时,接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,
I=,
电路中的电流变小,即电流表的示数变小,故C不正确;
U=IR,
定值电阻R1两端的电压变小,即电压表V1示数变小,故B正确.
答案:
B
【测试题】
如图所示,当变阻器滑片P向右滑动时,两电压表示数的变化情况是(
)
A.
V1增大,V2增大
B.
V1减小,V2增大
C.
V1增大,V2减小
D.
V1减小,V2减小
考点:
电路的动态分析;串联电路的电压规律;滑动变阻器的使用;欧姆定律的应用.
解析:
⑴定值电阻R1、R2和滑动变阻器Rr组成串联电路,电压表V1测量定值电阻R1两端的电压,电压表V2测量滑动变阻器Rr和R2两端的电压;
⑵当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,其接入电路阻值变大,电路中总电阻变大,因此电路中电流变小;
⑶①定值电阻R1两端的电压为U1=IR1,I变小,R1不变,因此电阻R1两端的电压U1变小,即电压表示数V1减小;
②根据串联电路电压的特点,滑动变阻器和R2两端的电压U2=U-U1,U不变,U1都变小,所以U2变大,即电压表V2的示数会增大.
答案:
B
【例3】
如图所示电路,电源电压不变,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,各电表示数的变化情况是(
)
A.
A变小、V1变大,V2变小
B.
A变大、V1变大,V2变小
C.
A变小、V1变小,V2变大
D.
A变大、V1变小,V2变大
考点:
欧姆定律的应用;电路的动态分析.
解析:
由电路图可知,滑片P向右滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,
滑动变阻器的分压变大,电压表V1示数示数变大,由串联电路电压特点知,电阻R的分压减小,电压表V2示数变小;电源电压不变,电路电阻变大,由欧姆定律可知,电路电流减小,电流表示数变小.
答案:
A
【测试题】
如图所示,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片P向右滑动时,电表示数的变化情况是(
)
A.电压表V示数变小
B.
电流表A1示数变大
C.电流表A2示数变大
D.
电流表A1示数变小
考点:
欧姆定律的应用;电路的动态分析.
解析:
⑴电路的等效电路图如图所示:
⑵电源电压U不变,由电路图知,电压表测电源电压,因此电压表示数不变,故A错误;电阻R1阻值不变,由欧姆定律知IA2=I1=不变,即电流表A2示数不变,故C错误;
⑶滑动变阻器滑片P
向右滑动,滑动变阻器接入电路的阻值R2变大,
流过滑动变阻器的电流I2=变小,干路电流I=IA1=I1+I2变小,故B错误,D正确.
答案:
D
【例4】
如图所示电路中,当变阻器R的滑动片P向上滑动时,电压表V和电流表A的示数变化情况是(
)
A.V和A的示数都增大
B.V和A的示数都减小
C.V示数增大、A示数减小
D.
V示数减小、A示数增大
考点:
闭合电路的欧姆定律.
解析:
在变阻器R的滑片向上滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻增大,R与R3并联电阻R并增大,则外电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律得知,干路电流I减小,路端电压U增大,可知R2两端的电压减小,V的示数减小.
并联部分电压U并=E-I(R1+r),I减小,E、R1、r均不变,则U并增大,通过R3的电流增大,则电流表A的示数减小.故B正确,ACD错误.
答案:
B
【测试题】
如图所示电路,电源中电源两端的电压保持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.闭合开关S后,在滑动变阻器滑片P向右滑动的过程中,下列说法正确的是(
)
A.电流表A1的示数变小
B.
电流表A2的示数变大
C.电压表V的示数不变
D.
小灯泡L的亮度变暗
考点:
电路的动态分析;滑动变阻器的使用;欧姆定律的应用.
解析:
当滑片向右移动时,
电源电压不变,
通过定值电阻R0、灯的电流IL不变,
即电流表A2的示数不变,电压表V的示数不变,灯泡的亮暗不变;
I=,滑动变阻器连入的电阻变小,
本支路的电流IR变大,
I1=IL+IR,
通过灯和滑动变阻器的电流之和变大,即电流表A1的示数变小.
答案:
C
【例5】
如图所示的电路,电源两端电压不变,闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中,下列说法正确的是(
)
A.
电流表A1与电流表A2的示数相同
B.
电压表V与电流表A2示数的比值变小
C.
电压表V与电流表A2示数的比值变大
D.
电压表V与电流表A2示数的比值不变
考点:
欧姆定律的应用.
解析:
等效电路图如图所示;滑动变阻器的滑片P向右滑动,滑动变阻器接入电路的电阻
R滑变大.
电流表A1测流过灯泡的电流,电流表A2测流过电阻与灯泡的总电流,I1<I2,故A错误.
滑片右移,R滑变大,IR=变小,流过灯泡的电流I1不变,I2=I1+IR变小,
电压表V示数U不变,电流表A2示数I2变小,电压表V与电流表A2示数的比值变大,故B与D错误,C正确.
答案:
C
【测试题】
如图所示电路,电源两端电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是(
)
A.电压表示数变小
B.
电流表示数变大
C.电阻R1两端的电压变小
D.
电阻R2两端的电压变大
考点:
欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用.
解析:
读图可知,这是一个串联电路,电压表测量R1、R3两端的电压,R3是一个滑动变阻器,电流表测串联电路的电流.当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,接入电路的阻值变大,三个电阻的阻值之和(电路的总电阻)变大,在电源电压不变的情况下,电路中的电流变小,因此,电流表示数变小,B错误.
根据串联电路的分压关系,R3两端的电压变大,则R1、R2两端的电压都要相应变小,R2两端的电压变小,总电压减去R2两端的电压,也就是电压表此时的示数,应该变大,故A、D错,C对.
答案:
C
【例6】
如图是小李探究电路变化的实验电路,其中R1、R2为定值电阻,R0为滑动变阻器,Rmax为滑动变阻器的最大阻值,电源两极间电压不变.已知R1>R2>Rmax,当滑动变阻器R0的划片P置于某一位置时,R1、R2、R0两端的电压分别为U1、U2、U0;当划片P置于另一位置时,R1、R2、R0两端的电压分别为U1′、U2′、U0′.若U1=|U1-U1′|,U2=|U2-U2′|,U0=|U0-U0′|,则(
)
A.U0>U1>U2
B.U1<U2<U
C.U1>U2>U0
D.U0<U1<U2
考点:
欧姆定律的应用.
解析:
该电路为串联电路,因为R1、R2为定值电阻,并且R1>R2,而当滑动变阻器从一端移至另一端时,通过R1、R2的电流相等,所以定值电阻两端的电压变化为U1=|U1-U1′|=IR1,U2=|U2-U2′|=IR2;即U1>U2;又因为串联电路两端的电压等于各部分电压之和,因此滑动变阻器两端电压变化量是定值电阻电压变化量之和,即U0=U1+U2.所以U0>U1>U2.
答案:
A
【测试题】
如图所示,电源两端的电压保持不变,R0为定值电阻.将滑动变阻器的滑片P置于最右端,闭合开关S.移动滑动变阻器的滑片P到某一位置,此时滑动变阻器接入电路中的电阻为R1,电压表的示数为U0,电流表的示数为I0.继续移动滑动变阻器的滑片P,使滑动变阻器接入电路中的电阻值减小为R1/3,此时电压表的示数增大到2U0,电流表的示数变为I1.则R0:R1=______.
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:
当滑动变阻器接入电路中的电阻为R1时,
则:U0=I0R0-----①
U=U0+I0R1------②
当滑动变阻器接入电路中的电阻值减小为R1,
则:2U0=I1R0-----③
U=2U0+I1×R1---④
由①②③④可得:R0:R1=1:3.
答案:
1:3
【例7】
如图所示电路,电源两端电压保持不变.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,下列说法中正确的是(
)
A.电压表V1示数和电流表A示数的比值变小
B.电压表V2示数和电流表A示数的比值变小
C.电压表V1示数变化量和电流表A示数变化量的比值变大
D.电压表V2示数变化量和电流表A示数变化量的比值不变
考点:
欧姆定律的应用.
解析:
由电路图知:电阻R1、R2、R3串联,电压表V1测电阻R1两端的电压,
电压表V2测电阻R2、R3两端的总电压,电流表测电路电流,设电源电压为U.
动变阻器的滑片P向右滑动时,电阻R2电阻变大,设增加的电阻为R.
A、电压表V1示数和电流表A示数的比值=R1不变,故A错误.
B、电压表V2示数和电流表A示数的比值=R2+R3,R2变大,则比值变大,故B错误.
C、I=I'-I
=,
U1=(I'-I)R1=R1,
=R1,不变,故C错误.
D、U2=I'(R2+R+R3)-I(R2+R3)=(I'-I)(R2+R3)+I′R=I(R2+R3)+I′R,
=(R2+R3)+||R,>(R2+R3),由此可见当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,不变,故D正确.
答案:
D
【测试题】
如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表V1的示数与电流表A的示数的比值将_______(变小/不变/变大),电压表V1示数的变化_______(大于/等于/小于)电压表V2示数的变化.
考点:
欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用.
解析:
当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表V1始终测量R1两端的电压U1,电流表测通过R1的电流I;
所以根据欧姆定律可知=R1,R1的阻值不变,电压表V1的示数与电流表A的示数的比值也不变.
因串联电路总电压等于各分电压之和,
所以U1=U-U2,U1=U2,即电压表V1示数的变化等于电压表V2示数的变化.
答案:
不变;等于.
模块二
多开关电路动态分析
例题精讲
【例8】
如图所示电路,R1>R2,当闭合S1断开S2,滑动变阻器的滑片P放在变阻器的中点时,电压表的示数为U0.关于此电路的下列说法中,正确的是(
)
A.
闭合S1断开S2时,若滑动变阻器的滑片P向左移动,电压表的示数将大于U0
B.
若断开S1闭合S2,同时滑动变阻器的滑片P向右移动,电压表的示数可能等于U0
C.
若同时闭合S1、S2,无论滑动变阻器的滑片怎样移动,电压表的示数总等于U0
D.
断开S1闭合S2,若使电压表的示数还等于U0,则滑动变阻器的滑片P应向左移动
考点:
电路的动态分析.
解析:
A、当闭合S1断开S2,滑动变阻器的滑片P放在变阻器的中点时,R1和变阻器的R串联在电路中,则U0=IR1=
,若滑动变阻器的滑片P向左移动,连入的电阻变小,电路中的电流变大,因R1为定值电阻,所以电压表示数变大,故A选项正确;
B、若断开S1闭合S2,同时滑动变阻器的滑片P向右移动,则R2和变阻器大于R的阻值串联,电压表测量的是电阻R2两端的电压;电压表的示数U2=I2R2,因R1>R2,若滑动变阻器的滑片P不再向右移动,根据串联电路的分压特点可知:电阻R2两端的电压会减小,则电压表的示数减小;而同时滑动变阻器的滑片P向右移动,滑动变阻器的阻值变大,电流变小,电阻R2两端的电压会再减小,则电压表的示数减小,不可能等于U0,故B选项错误.
C、若同时闭合S1、S2,因R1、R2短路,只有滑动变阻器连入,电压表测量电源电压,则无论滑动变阻器的滑片怎样移动,电压表的示数总等于电源电压,保持不变,所以不等于U0,故C选项错误.
D、若断开S1闭合S2,因R1>R2,若滑动变阻器的滑片P继续向右移动,根据串联电路的分压特点可知:电阻R2两端的电压会减小,则电压表的示数减小;若使电压表的示数还等于U0,则根据U2=I2R2可知:电流变大,滑动变阻器的阻值变小,即滑动变阻器的滑片P应向左移动,故D选项正确.
答案:
AD
【测试题】
如图所示电路,电源电压不变,开关S1处于闭合状态.闭合开关S2,将滑动变阻器的滑片P向左移动时,电压表示数将________,若保持滑动变阻器的滑片P不动,当开关S2由闭合到断开时,电压表示数将________.(均选填“变大”、“变小”或“不变”)
考点:
电路的动态分析;欧姆定律的应用;电阻的串联.
解析:
⑴开关S1处于闭合状态,闭合开关S2时,R2与R3串联,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流,
电源的电压不变,
将滑动变阻器的滑片P向左移动时,电压表示数将不变;
⑵保持滑动变阻器的滑片P不动,当开关S1闭合、S2断开时,三电阻串联,电压表测R2与R3两端的电压之和,
串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
开关S2由闭合到断开时,电路中的总电阻变大,
I=,
电路中的电流变小,
U=IR,
R2与R3两端的电压之和变小,即电压表的示数变小.
答案:
不变;变小.
模块三
滑动变阻器的应用
例题精讲
【例9】
如图所示.物体M在水平导轨上平移时,带动滑动变阻器的滑片P移动,通过电压表显示的数据,可反映出物休移动距离的大小,下列说法正确的是(
)
A.物体M不动时,电流表、电压表都没有示数
B.物体M不动时.电流表有示数,电压表没有示数
C.物体M向右移动时.电流表、电压表示数都增大
D.
物体M向右移动时,电流表示数不变,电压表示数增大
考点:
电路的动态分析;串联电路的电压规律.
解析:
如图,
⑴当物体不动时,R连入电路,电流表有示数;AP间有分压,电压表有示数,所以AB都错
⑵当物体M向右移动时,不能改变电路中的电流,电流表有示数且不变;AP间电阻增大,分压增大,电压表的示数增大,所以C错、D对.
答案:
D
【测试题】
如图所示,滑动变阻器的滑片P向右滑动时,那么(
)
A.
V示数变大,A示数变小
B.
V示数不变,A示数变小
C.
V示数不变,A示数变大
D.
V、A的示数都变小
考点:
欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;滑动变阻器的使用.
解析:
当滑动变阻器滑片P向右滑动过程时,滑动变阻器接入电路的阻值变大;
根据电阻的串联可知,电路中的总电阻变大;
根据欧姆定律可知,电压不变时,电路中电流变小,即电流表的示数变小;
根据U=IR,电阻R1两端的电压变小,故电压表的示数变小.
答案:
D
【例10】
洋洋设计了一个自动测高仪,给出了四个电路,如图所示,R是定值电阻,R´是滑动变阻器.其中能够实现身高越低,电压表示数越小的电路是(
)
A.
B.
C.
D.
考点:
欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用.
解析:
A、由电路图可知:滑动变阻器和定值电阻串联,电压表测电源电压,示数不变.故A错误.
B、由电路图可知:电压表串联在电路中,电路无电流通过,电压表示数为电源电压,不变化.故B错误.
C、由电路图可知:滑动变阻器和定值电阻串联,电压表测滑动变阻器的电压,身高越低,滑动变阻器阻值越小,电压表示数越小.故C正确.
D、由电路图可知:滑动变阻器和定值电阻串联,电压表测定值电阻电压,身高越低,滑动变阻器阻值越小,电压表示数越大,故D错误.
答案:
C
【测试题】
小李同学设计的自动测高仪的电路如图所示.电路中
R′是滑动变阻器,R
是定值电阻,电源电压不变.其中能反映身高越高电压表示数越大的正确电路图是(
)
A.
B.
C.
D.
考点:
欧姆定律的应用;电压表的使用;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;滑动变阻器的使用;电路的动态分析.
解析:
A、R与R′并联,电压表测量的是并联支路两端的电压,身高越高,连入电阻越大,但电压表的示数不变,不合题意;
B、R与R′串联,电压表测量的是R′两端的电压,身高越高,连入电阻越大,分压越大(电压表的示数越大),符合题意;
C、R与R′串联,电压表测量的是R和R′串联电路两端的总电压(电源电压),身高越高,连入电阻越大,但电压表的示数不变,不合题意;
D、R与R′串联,电压表测量的是R两端的电压,身高越高,连入电阻越大,分压越大,R两端的电压越小(电压表的示数越小),不合题意.
答案:
B
【例11】
如图所示,是某同学设计的一个自动测定水箱内水位的装置,R是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,从水位表指针所指的刻度就可以知道水箱内水位的高低.从图中可知:水表是由________表改装而成,当水面上升时,滑片向_____滑动,滑动变阻器连入电路的电阻变______,水位表示数变______.
考点:
欧姆定律的应用;电流表的使用;滑动变阻器的使用.
解析:
⑴由电路图可知,水位表串联在电路中,说明水表是由电流表改装而成;若是电压表,则电路断路,水位表的示数不随水位的变化而变化.
⑵由图可知,当水面上升时,滑片向下移动,滑动变阻器连入电路的电阻变小,根据欧姆定律可知电路中的电流变大,即水位表的示数变大.
答案:
电流;下;小;大.
【测试题】
某同学家屋顶上安装了一个简易太阳能热水器,他设计了一种自动测量容器内水位高低的装置.如图所示,R是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,从水位表(由电流表改装而成)指针所指的刻度,就可知道水池内水位的高低.关于这个测量装置,下列说法中正确的是(
)
A.
水量增加,R增大,水位表指针偏转变小
B.
水量增加,R减小,水位表指针偏转变大
C.
水量减小,R增大,水位表指针偏转变大
D.
水量减小,R减小,水位表指针偏转变小
考点:
欧姆定律的应用.
解析:
由图知:
AB、水量增加,浮标向上运动,滑动变阻器接入电路的电阻R变小,通过水位表的电流变大,水位表指针向右偏转,示数变大,选项A错误、选项B正确;
CD、水量减小,浮标向下运动,滑动变阻器接入电路的电阻R变大,通过水位表的电流变小,水位表指针向左偏转,示数变小,选项CD均错误.
1.知识目标。
(l)掌握闭合电路的欧姆定律;
(2)理解端压跟外电路的电阻的关系,理解断路和短路时的端压和电流;
(3)理解端压发生变化的根本原因。
2.能力和方法目标
(l)培养学生“发现问题,提出假设,实验研究,得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法;
(2)通过学习,使学生会用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题。
【教学方法】
在教师指导下,师生共同探讨的启发式教学。
【教学器材】
电压表、电阻箱、电键、电池组、J1203型蓄电池、导线等各24组。新电池两节,内阻较大的电池一组(电动势为9V以上),灯泡若干,演示用电压表,保险丝,导线若干,单刀双掷开关,投影仪等。
【教学过程】
1.引入新课
师:如图1电路,将电压表接在电源两端,从电压表上读出的是什么?
生:电源电动势。
演示实验:测电源电动势并观察灯泡亮度。
师:出示图1装置示教板,简介实验装置,分别开关打向1和2,让学生通过电压表的实物投影读电源和的电动势。
生:,。
师:(将电压表换接成小灯泡,开关接1时。小灯泡很亮,几乎发白光)问:开关接2时,会发生什么情况?
生:(猜测):①烧毁,②更亮。
师:(开关接通2,小灯泡还不如接1时亮。)
生:(哗然,形成强烈反差)
师:学习了闭合电路欧姆定律后,我们就能解释这一实验现象了。
2.新课教学
2.l闭合电路欧姆定律的数学表达式(在教师的启发下,引导学生完成)
师:什么样的电路叫闭合电路呢?
生:由电源和用电器组成的完整电路。
师:电源有哪些重要的参量?
生:电源电动势和内阻。
师:(出示图2的动画电路)闭合电路中,流过内电路和外电路的电流有什么关系?
生:相等。
师:电源的电动势与端压(外电压)、内电压之间的关系是怎样的?
生:E=U=U′。
师:现设通过电路的电流强度为I,外电路的电阻为R电源电阻为r,根据欧姆定律,可以把上式进一步写成怎样的形式?
生:根据欧姆定律,外电压U′=IR,内电压U′=Ir,代入E=U+U′,可以得出:E=IR+Ir。。
师:如果我们要探讨电路里的电流强度I跟哪些因素有关,有什么关系,还需要把公式改变成怎样的形式?
生:可以改写成:。
师:好,这就是闭合电路欧姆定律的数学表达式。它表示:闭合电路中的电流,跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比。在公式中,R的含义是什么?
生:外电路的总电阻。
师:对给定的电源,E、r均为定值,外电阻变化时,会引起电路电流的变化,I随R会发生怎样的变化?
生:由公式知,R变大则I减少,R变小则I增大。
师:根据U=IR,R变大时端压(外电压)会随之发生怎样的变化呢?
生:(猜测。有人说变大,有人说变小)
师:请两个学生介绍判断的过程和依据。(暂时不做评价,由“实践是检验真理的标准”过渡到学生实验上来。)
2.2探讨U随R变化的规律
学生实验:探讨U随R变化的规律
师:如果给你一个电源,一个电键,一个电压表,一个电阻箱,让你来探讨外电压U随外电阻R变化的规律,你该怎样设计电路?请画出电路图。
生:(画电路图)
师:(讲评学生所画电路,指导学生进行实验)
生:(出示实验数据记录,得出结论)端压随外电阻的增大而增大,随外电阻的减少而减少。二者变化的趋势相同。
师:能否根据闭合电路欧姆定律从理论上分析为什么会发生这样的变化?
生:(讨论,在教师诱导下得出)
师:刚才我们通过实验和理论探讨了端压随外电阻变化的规律,得出了上述结论。请大家再思考,当外电阻很小时,会发生什么情况呢?
生:外电阻减少到零时,会发生短路现象。
师:短路时的电流有多大呢?
生:(可能会说无穷大教师从电路电阻出发引导,使学生得出)短路时:R=0,I=E/r,U′=E,U=0。
师:短路时的电流取决于E,r。一般情况下,电源内阻很小,像蓄电池的内阻只有0.005Ω-0.1Ω,所以短路时电流会很大,很大的电流会造成什么后果呢?
演示实验:保险丝熔断现象。
师:(出示示教板,简单向学生介绍电路的元件,先让电灯开始正常工作)大家说说,怎样的外电路才算短路呢?
生:将电键合上,使外电路的电阻R=0。
师:(演示:合上电键,保险丝烧断起烟,小灯泡熄灭)保险丝烧断,说明短路时的电流的确很大。如果没有保险丝,短路时很大的电流长时间通过电路,就可能损坏电源,甚至酿成火灾。所以在实验操作中和日常生活、生产中要注意避免短路,也不能图方便用铜丝替代保险丝。那么,怎样使电路恢复正常呢?
生:(教师引导)先排除故障,再换保险丝。
师:当外电阻很大时,又会发生什么现象呢?
生:(引导学生类比得出)断路。
断路时:R∞,I=0,U′=0,U=E。
师:电压表测电动势就是利用了这一道理.通过前面的讨论,我们对U随R变化的规律有了了解,但在讨论中都是以电源的E、r不变作为前提的。如果有两个电源,它们的内阻不同,端电压随外电阻的变化有什么区别呢?
2.3U随R变化的根本原因
学生实验:探究内阻不同时U随R变化的特点(电路如图3)。
师:现有四节干电池组,电动势约6V,内阻阻值大约在0.5Ω-2Ω之间;有一个蓄电池组,电动势约6V,内阻大约在0.005Ω-0.1Ω之间。请大家再做实验,比较这两个电源U随R变化的特点。
生:(实验操作,教师巡回指导)
实验结论:内电阻很小的电源,端电压随外电阻的变化不明显。
师:大家推测一下,当电源内电阻为零时,外电压还随外电阻的变化而变化吗?
生:不随。
师:能否理论推导一下?
生:r=0,无论I如何变化,U′=Ir=0,故U=E-U′=E不变。
师:内电阻等于零的电源叫理想电源,它的端压是不定值,不随外电阻的变化而变化,初中讨论的都是这样的电源。可是,实际的电源都有内阻。正是由于r≠0,才导致U随R的变化。可见,U随R变化的根本原因是……
生:r≠0。
3.规律应用演示实验:(装置见图5)
师:(简单介绍实验装置,电源为6V干电池组)逐个合上电键,灯泡的亮度会不会发生变化?
生:(讨论,看法不一)
师:(实验。结果发现接入电路中的小灯泡亮度逐渐变暗。)怎样解释看到的现象?
生:随着灯泡逐渐接入,外电路的总电阻逐渐减小,外电路的端压逐渐减小,由知,灯泡消耗的实际功率逐渐变小,灯泡亮度变暗。
师:(改用蓄电池作电源,再做上述实验,结果发现灯泡亮度几乎不变)
生:蓄电池内阻很小,外电路电阻变化时,端压变化非常小,灯泡消耗的实际功率变化很小,因而亮度几乎不变。
师:这一现象再次说明了……
生:内电阻不为零是端压变化的根本原因。
师:请大家思考,开始上课时做的演示实验为什么会出现那样一个结果?
生:(讨论后得出)电源的内阻很大,比灯泡的电阻还要大,因此内阻分压也大,第二次加在灯泡两端的外电压没有第一次的大。
师:你们的推理是否正确,实际测量一下就知道了。
演示实验:
师:(测图1灯泡两端在电键按1和2两种情况下的端压。结果表明,第二次的端压小于第一次)
生:(露出满意的笑容)
师:通过这节课的学习,我们解决了上一节课学习电动势时产生的“端压为什么会随外电阻的变化而变”的疑问,得到了闭合电路的欧姆定律,搞清了端压变化的根本原因。在本节课的学习中,有没有新的问题?
生:实验测量中发现,随着外电阻的增大,端压并不是一直增大的,这是为什么?
师:(表扬提问题的学生,引导大家讨论,然后解释)当外电阻大到一定程度时,由闭合电路欧姆定律知,总电流极小,内电阻止的分压趋近于零,端压趋近于电源的电动势,接近于发生了断路现象。
生:老师,你是怎样知道干电池和蓄电池的内阻的?
师:这个问题提的好。我们是在干电池组内阻大于蓄电池组内阻的前提下得出端压变化的根本原因的,如果事实不是这样,则结论也就不成立了,这个问题留做课后思考,下节课我们将通过实验来测定电源的电动势和内阻。实际上今天的课已经告诉了你一种测量方法了……大家还有问题吗?
生:……
4.小结
4.l闭合电路欧姆定律是高中电学中的重要规律之一,要掌握其内容并会运用它分析电流强度、端压随外电阻的变化规律。以及端压跟电流强度的关系。根据I=E′(R+r)、U′=Ir、U=E-Ir可知:
RIU′U
R=0,I=E/r,U′=E,U=0(短路)
RIU′U
R∞,I=0,U′=0,U=E(断路)
4.2在初中讨论电路问题时,不考虑电源内阻。到了高中,有些问题常要考虑电源内阻。路端电压随外电阻变化而变化,其根本原因是因为电源有内阻。我们关心路端电压的变化情况,是关系到用电器能否正常工作的问题,这在实际应用中有现实意义。
5.布置作业(略)。
【教学设计说明】
1.闭合电路的欧姆定律在高中“恒定电流”一章中占有重要地位,这是一节承上启下的课。在设计本节课时,我十分注意对学生科学素质的培养。在教学中实施素质教育的核心是培养学生的创新精神和实践能力。对于中学生来说,创新精神主要体现在学生应具有创新的意识,其直接的表现就是善于发现问题,善于提出问题。因此在课堂上应把主要精力放在引导学生发现问题并寻找解决问题的途径上。根据上一节课中学生对端压会发生变化所产生的疑问,我设计了本节课的教学流程,旨在通过学生的亲身实践,得到掌握知识、培养能力、形成习惯的最终目的。在这节课的最后,还留给学生一段时间,让他们自己来提问题,并讨论、解答,这也是出于培养创新意识的需要。
2.利用实验发现规律,利用实验验证结论是贯穿整个课堂教学的一条主旋律。本节课一开始,就利用学生的日常生活经验与演示实验的矛盾巧设“悬念”,使他们的心理经历了一次前科学意识与物理规律的强烈碰撞,求知欲望之火被迅速点燃,从而兴致勃勃地进入了主动学习的“角色”。在教学活动中,一个个演示、学生实验不断地开后学生思维的“阀门”,他们时而全神贯注,时而心领神会,在一系列“发现问题,提出假设,实验研究,得出结论”的过程中,错误的前概念逐步被纠正,科学的物理规律在脑海里扎下了很。物理教学活动的科学性和艺术性得到了有机的统一,科学美的教育也渗透在其中了。
有效的教学应该是有序的,何为有序?对于具体的一节课而言,“起、承、转、合”几个环节环环相扣,相得益彰,那么概念图用于探究式教学的策略如何呢?
1教师精心准备
备课是上好一节课的前提,运用概念图组织探究式教学,首先就要求我们教师对教学内容需要的资源进行二次开发,尤其注重收集生活中的现象,借助于多媒体将这些资源呈现出来,既引出了探究课题,也激发了学生学习兴趣,多个有联系的资源同时呈现,这体现了构建概念图的意识和思想.同时,教学目标也可以借助于概念图完整地呈现.例如,探究欧姆定律,可以设置教学目标如图2所示.
2学生预习,初建概念图
课前预习对于一节课的学习效果而言,是至关重要的,学生通过自主预习对学习内容有一个大致的了解,那么这些内容之间及内容与原有知识之间存在怎样的联系呢?可以自己尝试着画概念图,将自己能够同化的概念课前消化一部分,同时将疑问暴露出来。例如,探究欧姆定律这节课,围绕中心概念“电流”,学生自主预习后可以构成如图3所示的概念图.
3新课引入,资源可视化
物理概念都理性化,为了便于学生内化和掌握知识,笔者认为我们课堂上给学生的学习资源一定要可视化,引入新课,可以用图片、录像、动画等媒体手段引入,也可以将自己收集到的资源以概念图的形式引入,展现给学生,帮助学生将新旧知识联系到一起.
4讲授新课,进行科学探究
探究式物理课学生的探究活动是主要内容,这个过程也是可以实现可视化的,可视化的思维过程让学生的实验方法有效地迁移到规律探究中来,当然这个过程要让学生自己来完成,切忌由教师越俎代庖,给学生留足思维的时间和空间,在学生思维出现困难时,给予必要的帮助或提示,将方法迁移过来,促使学生能够完成探究.例如,探究欧姆定律这节课,探究时涉及到控制变量法,那么如何探究呢?能够和前期哪些规律探究构成联系呢?引导学生边思考边构建概念图(图4).
5归纳总结,完善概念图
当前,许多初中物理教师在进行电学复习时,常以教材上知识呈现先后次序为依据,按节顺次复习.在每节内容的复习中,常以物理概念梳理为基础,再穿行一些例题的讲解与学生的练习,以此完成复习任务.在整节课的复习中,对于物理概念大多是对旧知的重复,重点不突出,知识体系不清晰;对于练习的设计,常是许多题目的简单堆叠,题型纷繁复杂,主次不分,学生茫无头绪,学习兴趣不浓,收获不大,整节复习课的效果不明显.
在电学复习课中,笔者认为应以电学中基本的电路为基础,打破章节的束缚,采用问题教学法,引领学生系统梳理本章所涉及的物理概念,重温重要的物理实验,强化重要物理规律的探究方法与过程,同时,以基本电路为原型,设计重要题型,注重变式教学,举一反三,提高学生分析问题解决问题的能力.
苏科版九年级物理第十四章《欧姆定律》中的基本电路如图1所示.以此电学基本电路为主线,进行整个章节的系统复习教学,可以让学生感觉到重点突出,思路清晰,耳目一新,还可以调动学生学习的积极性,活跃课堂气氛,提高复习效果.
1利用基本电路,进行物理概念和规律的复习
物理概念和规律是物理学的基础,在物理的复习课中加强对物理概念和规律的再次重温与梳理,应是复习课的重要内容之一.在对《欧姆定律》复习时,笔者以此基本电路为基础,采用问题教学法,突出学生主体地位,引导学生梳理相关电学概念.
问题1此基本电路由电阻元件组成,请问电阻的定义、单位和影响因素各是什么?在研究影响电阻大小因素时采用了什么物理方法?
学生:电阻是导体对电流的阻碍作用,电阻的单位是欧姆(Ω),影响电阻的大小的因素有导体的长度、横截面积、材料和外界的温度,电阻是导体本身的一种性质;在研究影响电阻大小因素时采用了控制变量法.
问题2你能为滑动变阻器写一份说明书吗?
学生:滑动变阻器的工作原理是靠改变连入电路的电阻的长度来改变电阻的大小,它在电路中的主要作用是控制电路中的电流大小,起到保护电路的作用,它的正确接法是采用“一上一下”的接法,它的铭牌告诉我们它连入电路的最大阻值和允许通过的最大电流值.
问题3此基本电路中,电路的总电阻应如何计算?电压的分配与电阻值大小存在怎样的关系?
学生:串联电路的总电阻等于各串联电阻阻值之和,公式R总=R1+R2;串联电路电压的分配与电阻成正比,公式U1/U2=R1/R2.
2利用基本电路,加强电学实验的复习
在第十四章《欧姆定律》中,探究电流与电压、电阻的关系和伏安法测电阻是本章的两个重要实验.运用控制变量法,让学生再次重温实验探究过程,探究电流与电压、电阻的关系,从而得出欧姆定律,这对提高学生实验探究能力具有十分重要的意义;会依据欧姆定律测出定值电阻的阻值,在此基础上通过变式教学,让学生设计出测电阻的多种方法,在提高学生的实验操作技能的同时,可以培养学生的的创新能力和创新思维.对上述两个实验的复习与重温应是本章复习的重点.但两个实验的实验电路图是相同的,这为两个实验的复习提供了良好的基础.笔者在复习这两个实验时,通过一系列的问题设计,由表及里,层层推进,引导学生思考,从而进一步促进学生加深对这两个实验的理解与掌握.
2.1问题:利用这个基本电路,可以完成本章的哪些实验
学生:探究电流与电压、电阻的关系;伏安法测电阻.
2.2利用这个基本电路,复习探究电流与电压、电阻关系实验的问题设计
问题1:本实验所采用的实验方法是什么?
学生:控制变量法.
问题2:本实验的操作要点是什么?
学生:手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电压表的示数.
问题3:本实验滑动变阻器有什么作用?
学生:在探究电流与电压关系的实验中,滑动变阻器的作用是改变定值电阻电压;在探究电流与电阻关系的实验中,滑动变阻器的作用是控制电压不变;保护电路.
问题4:本实验数据记录表格怎样设计?(略)
问题5:本实验得到的实验结论是什么?怎样用图像表示?
学生: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,这就是欧姆定律的内容.(图像略)
问题6:欧姆定律的公式是什么?运用欧姆定律计算时,应注意什么问题?
学生:欧姆定律公式是I=U/R,运用欧姆定律计算时,应注意电流、电压、电阻是同一时刻同一用电器三个物理量,且该用电器是纯电阻用电器.
问题7:欧姆定律实验探究过程中具体问题的设计:在利用这个基本电路探究电流和电阻关系时:
(1)小明先将5 Ω的电阻接入电路读出电流I,再换10 Ω的定值电阻读出电流,发现并不等于I 的一半,请你分析产生这一现象的原因.(没有调节滑动变阻器保持电阻两端的电压不变)
(2)了解原因后,小明重新进行实验,实验过程中他控制定值电阻两端的电压恒为1.5 V.他先用5 Ω的定值电阻进行实验,再换用10 Ω的定值电阻,合上开关后,你认为电压表的示数将(大于)1.5 V,此时应向(右)调节滑片,使电压表的示数仍为1.5 V.
(3)若在这个电路中,电源电压是3 V,滑动变阻器的最大阻值是15 Ω.实验过程中小明控制定值电阻两端的电压恒为1.5 V,最后用20 Ω的电阻替换10 Ω的电阻接入电路中进行实验,发现无法读取与20 Ω的电阻对应的电流值.经检查,电路连接无误,且元件完好,请你帮他找出两种可能的原因.(原因1:滑动变阻器的最大阻值偏小;原因2:控制定值电阻两端电压偏小)
2.3利用这个电路进行伏安法测电阻实验的问题设计
问题1:伏安法测电阻的原理是什么?
学生:根据欧姆定律I=U/R.
问题2:在电路连接过程中应注意哪些问题?
学生:连接电路时,开关应断开.开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值位置.
问题3:在连接电路时,电流表与电压表的量程应怎样选择?
学生:电压表根据电源电压来选择量程;电流表根据电路中所估测的最大电流来选择量程.
问题4:此实验中滑动变阻器的作用是什么?表格应怎样设计?
学生:保护电路;多次测量取平均值,以减小实验误差.(表格略)
问题5:若用这个电路测小灯泡电阻,测出的小灯泡电阻不同,是由于实验误差的原因吗?
学生:不是,灯泡电阻受温度影响.
问题6:在伏安法测电阻的实验和探究电流和电压、电阻关系的实验中都做了三次实验,它们的目的相同吗?
学生:不同,前者是多次测量求平均值以减少误差,后者是排除实验偶然性.
问题7:在利用这个电路测量定值电阻阻值时,若电流表损坏,如何利用余下的实验器材测出定值电阻的阻值?
(1)方法1:如图2甲所示,闭合开关,先用电压表测出待测电阻Rx两端电压为U1,再用电压表测出滑动变阻器R两端电压为U2,变阻器一直处于最大阻值位置,则Rx=U1R/U2.
(2)方法2:如图2乙所示,闭合开关,将滑动变阻器滑片P滑到a端读出电压表示数为U1,滑片P滑到b端读出电压表示数为U2,则Rx=U2RU1-U2.
(3)方法3:若再提供一个电阻箱,如图2丙所示,保持滑动变阻器的滑片P不动,只闭合开关S1读出电压表示数为U;只闭合开关S2,并调节电阻箱R0使电压表示数仍为U,则电阻箱R0的阻值为此时待测电阻的阻值.此方法为等效替代法.
问题8:在利用这个电路测量定值电阻阻值时,若电压表损坏,又如何利用余下的实验器材测出定值电阻的阻值?
实验设计总体思路:电路并联.
3利用基本电路,提高学生解题能力
笔者认为,本章习题繁多,教师在复习时,若不注重总结、归纳和引导,容易使学生陷于题海中.本章虽题目繁多,但通过《义务教育物理课程标准》的学习和对大量题型的认真分析与总结,许多题目设计总是围绕笔者所提供的基本电路展开.在一节课复习时间有限的前提下,以此电路为基础,注重对重要知识点和重点题型的设计就显得尤为重要.通过对此电路相关问题的精心设计,在师生共同讨论与分析前提下,可提高学生分析问题和解决问题的能力,还能使学生触类旁通,起到事半功倍的效果.
问题1根据表1数据回答:在这个基本电路中,连接电路需用导线,应从铜线和铁线中,选用.制作滑动变阻器选择电阻线材料时,应从锰铜合金和镍铬合金中,选用.
表1导线电阻R/Ω导线电阻R/Ω铜0.017锰铜合金0.44铁0.096镍铬合金1.1(导线长1 m,横截面积1 mm2,温度20 ℃)
问题2当滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数,电压表的示数,电压表与电
流表的示数之比.
问题3当滑动变阻器的滑片向右移动时,若电流表示数不变且为零,但电压表的示数较大,可能的电路故障是;若电流表有示数,但电压表没有示数,可能的电路故障是.
问题4在这个电路中,若电源电压为6 V且保持不变,定值电阻阻值为8 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω.小明所选用的电压表量程为0~3 V,电流表量程为0~0.6 A.为了保证电路安全,实验中滑动变阻器接入电路的阻值范围是
A.0~2 ΩB.0~8 Ω
一、利用心理相容理论,培养师生间的深厚感情,激发和发展学生的课堂学习兴趣
所谓心理相容,是指双方举止言谈,思想观点等方面能互为对方心理所接受、所认可。师生间的心理相容、关系和谐,可消除学生的逆反心理,可引起学生对教师的肯定反应,并在课堂教学中配合默契,使双边活动积极,课堂气氛活跃,课堂上下主动,课堂组织井然有序,从而最大限度地发挥教师的主导功能和学生的主体功能,并从中激发学生课堂学习的兴趣。
二、把握优质课教学诸要素及环节,力求全方位激发学生的学习兴趣
1.复习检查提问,采用“单兵操练”。复习检查提问不吃“大锅饭”,采用多种形式、多种渠道,对不同层次的学生进行“单兵操练”,能调动动全体学生的学习积极性,使之动脑、动耳、动手、动口。教师可根据上节课的重点内容和新援课的需要,提出若干问题,使学生带着问题、带着疑难、带着求知的企盼心情听、看、记、想。
2.课堂引入引人入胜。教师为讲授新课,设计引人人胜的课堂引入,可使学生产生强烈的好奇心,从而激起学生课堂学习的浓厚兴趣。例如我讲《闭合电路的欧姆定律》时,是这样引入新课的:先用提问的方法复习了电动势的物理意义和数值的计算公式;又复习了部分电路欧姆定律的内容,并板书了一道题目让同学们思考。接着我说:部分电路欧姆定律只是研究一段纯电阻电路上的问题。如果研究的对象是包括电源在内的闭合电路,那么电路中的电流强度又跟什么有关呢?关系如何呢?黑板上的这个题目该如何计算(黑板上出现图示)请同学们思考后计算一下电路中的电流强度是多少?同学们静静地思考后,有的互相交流眼神,似有疑难,有的欲翻书。就在此时,我说:解决上述问题,需要闭合电路的欧姆定律。好,这节课我们学习这一定律,并运用它解决一些具体问题。这时同学们把目光投向了我。
关键词:概念和规律;必然性;创设情境;适用范围
物理知识中最重要最基本的内容是物理概念和规律,它们是整个物理知识的基本组成元素,学好物理概念和规律,并使学生的认识能力在形成概念和掌握规律的过程中得到发展,是物理教学的首要任务。物理概念和规律是人类在探索物理世界过程中,在大量观察实验的基础上,运用逻辑思维的方法,把物理现象,物理过程的本质属性加以抽象、概括形成的。任何概念和规律的形成并非一蹴而就,都需要一个发展的过程,其发展、完善的过程不乏有过程的科学分析,研究方法的确立以及人文价值的体现,这都是新课程标准的基本理念中的内容。
物理概念和规律的教学,一般要经过四个环节:引入概念和规律的必然性,建立概念和规律的过程,讨论概念和规律的适用性, 应用概念和规律解决问题的思路。
一、引入概念和规律的必然性
每一个概念和规律的引入都有它的必然性,当我们研究问题时用以前的概念和规律无法解释时,这就为概念和规律的引入创造了必然性,例如:在引入速度时,根据学生的生活经验,体育课100米赛跑,班里谁最快?汽车与骑自行车同时开始,哪个快?学生用时间或路程比较物体运动快慢,当甲同学跑150米用30秒, 乙同学270米用50秒,甲乙谁快?此时用时间或路程比物体运动快慢就不可行,就需要建立速度的概念来说明问题。
引入概念和规律的核心方法是创设物理情境,提供感性平台,概念和规律的基础是以感性现象为出发点,通过对具体的物理现象及其特性进行概括、提炼、归纳、汇总,才能形成概念,对于物理现象变化规律及概念之间的本质联系进行概括、归纳,就形成了物理规律,因此,教师要给学生提供丰富的感性素材。可以运用实验来展示感性素材的物理现象和过程,利用直观教具,利用学生已有的生活经验,以及学生已经学习过的知识来展示感性素材,让学生从这些不同的运动过程中,找出共性,从而概括定义。为形成概念、规律而选用的事例,必须是包括主要类型的,本质联系明显的。
二、建立概念和规律的过程
物理概念和规律是人脑对物理现象和过程等感性材料进行科学抽象的产物,在获得感性认识的基础上,提出问题,引导学生进行分析、综合、概括,排除次要因素,抓住主要矛盾,找出一系列现象的共性、本质属性,才能使学生正确形成概念。如功的概念的建立,是通过大量的生活情景,引导学生找出这些过程的共性,即不论哪个过程,都要有一个力,且物体都沿着这个力的方向移动一段距离。从而提炼出“功”的定义,在对共性进行概括和提炼时,教师要有意识引导学生突出本质,摒弃非本质,才能建立起正确的概念与规律。
三、讨论物理概念和规律的适用范围
教学实践证明,只有学生真正理解了的东西,才能牢固地掌握。因此,在物理概念和规律建立以后,还必须引导学生对概念和规律进行讨论,以深化认识。一般要从以下三个方面进行讨论:一是讨论其物理意义,二是讨论其适用范围和条件,三是讨论有关概念和规律间的关系。例如对于欧姆定律的讨论,首先应该让学生知道欧姆定律研究的是电流与电压、电阻的关系。而非电压与电流、电阻的关系,或是电阻与电压、电流的关系。其次要强调应用欧姆定律的对应性,这是学生特别容易出错的地方,另外还要从电压、电阻的作用入手说明电流与电压成正比,与电阻成反比的内在联系,只有把这三个方面的问题交代清楚了,学生在理解和掌握欧姆定律时才会少出错误。
四、运用物理概念和规律解决实际问题
学习物理知识的目的在于运用,在这一环节中,一方面要用典型的问题,通过教师的示范和师生共同讨论,深化活化对所学的概念和规律的理解,逐步领会分析、处理和解决物理问题的思路和方法;另一方面,更主要的是组织学生进行运用知识的练习,要帮助和引导学生在练习的基础上,逐步总结出在解决问题时的一些带有规律性的思路和方法。其次,物理知识来源于自然,它又要服务于自然,使科学技术真正成为生产力。