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1.地位和作用
《歐姆定律及其應(yīng)用》這一節(jié)在學(xué)生學(xué)習(xí)了電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用方法及電流與電壓、電阻的關(guān)系之后才編排的。通過(guò)這一節(jié)的學(xué)習(xí),要求學(xué)生初步掌握和運(yùn)用歐姆定律解決實(shí)際電學(xué)問(wèn)題的思路和方法,了解運(yùn)用“控制變量法”研究物理問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方法,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)內(nèi)容打下一定的基礎(chǔ)。
2.教學(xué)目標(biāo)
(1)知識(shí)目標(biāo)
理解掌握歐姆定律及其表達(dá)式,能用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算;根據(jù)歐姆定律得出串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系;通過(guò)計(jì)算,學(xué)會(huì)解答電學(xué)計(jì)算題的一般方法,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
(2)技能目標(biāo)
學(xué)習(xí)用“控制變量法”研究問(wèn)題的方法,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用歐姆定律解決問(wèn)題的能力。
(3)情感目標(biāo)
通過(guò)介紹歐姆的生平,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和探索精神,學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)、勇于探索真理的精神。通過(guò)歐姆定律的運(yùn)用,幫助學(xué)生樹(shù)立物理知識(shí)普遍聯(lián)系的觀(guān)點(diǎn)以及科學(xué)知識(shí)在實(shí)際中的價(jià)值意識(shí)。
3.重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn):理解歐姆定律的內(nèi)容及其表達(dá)式和變換式的意義,并且能運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的電學(xué)計(jì)算。
難點(diǎn):運(yùn)用歐姆定律探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
二、說(shuō)學(xué)生
1.學(xué)生學(xué)情分析
在學(xué)習(xí)這節(jié)之前學(xué)生已經(jīng)了解了電流、電壓、電阻的概念,并且還初步學(xué)會(huì)了電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的使用,具備了學(xué)習(xí)歐姆定律基礎(chǔ)知識(shí)的基本技能。但對(duì)電流與電壓、電阻之間的聯(lián)系的認(rèn)識(shí)是膚淺的、不完整的,沒(méi)有上升到理性認(rèn)識(shí),需要具體的形象來(lái)支持。所以在本節(jié)學(xué)習(xí)中應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)法和定量、定性分析法。
2.知識(shí)基礎(chǔ)
要想學(xué)好本節(jié),需要學(xué)生應(yīng)具備的知識(shí)有:電流、電壓、電阻的概念,電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器使用方法,電流與電壓、電阻的關(guān)系。
三、說(shuō)教法
結(jié)合學(xué)生情況和本節(jié)特點(diǎn)本人采取以下幾個(gè)教法:采用歸納總結(jié)法、采用控制變量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、說(shuō)教學(xué)過(guò)程
1.課題導(dǎo)入(采用復(fù)習(xí)設(shè)置疑問(wèn)的方式,時(shí)間3分鐘)
復(fù)習(xí):電流是如何形成的?導(dǎo)體的電阻對(duì)電流有什么作用?
設(shè)疑思考:電壓、電阻和電流這三個(gè)量之間有什么樣的關(guān)系呢?通過(guò)簡(jiǎn)單的回顧、分析,使學(xué)生很快回憶起這三個(gè)量的有關(guān)概念,通過(guò)猜想使學(xué)生對(duì)這三個(gè)量的關(guān)系研究產(chǎn)生了興趣,達(dá)到引入新課的目的。
2.展開(kāi)探究活動(dòng),自主總結(jié)結(jié)論(時(shí)間37分鐘)
根據(jù)上節(jié)探究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ),讓學(xué)生自主總結(jié)出兩個(gè)結(jié)論:導(dǎo)體的電阻一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
為了進(jìn)一步得出歐姆定律的內(nèi)容,可采用以下幾點(diǎn)做法:各小組在教師指導(dǎo)下,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理,理解數(shù)學(xué)上“成正比關(guān)系”“成反比關(guān)系”的意思,從而引入歐姆定律的內(nèi)容;讓學(xué)生思考用一個(gè)什么樣的式子可以將這兩個(gè)結(jié)論所包含的意思表示出來(lái),從而引入歐姆定律的表達(dá)式。
3.說(shuō)明事項(xiàng)
在歐姆定律中有兩處用到“這段導(dǎo)體”,其意思是電流、電壓、電阻應(yīng)就同一導(dǎo)體而言,即同一性和同時(shí)性。
向?qū)W生介紹歐姆的生平,以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)中的情感目標(biāo)。學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)、勇于探索真理的精神,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
歐姆定律應(yīng)用之一:通過(guò)課本第26頁(yè)例題和第29頁(yè)習(xí)題2和習(xí)題3,讓學(xué)生自己先試做,然后教師再加以點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充,使學(xué)生理解掌握歐姆定律表達(dá)式及變形式的應(yīng)用,達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的知識(shí)目標(biāo),充分體現(xiàn)了課堂上學(xué)生的自主地位。
應(yīng)用歐姆定律解題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題:
(1)同一性
即公式中的U、I,必須針對(duì)同一段導(dǎo)體而言,不許張冠李戴。
(2)統(tǒng)一性
即公式中的U、I、R的單位要求統(tǒng)一(都用國(guó)際主單位)。
(3)同時(shí)性
即公式中的U、I,必須是同一時(shí)刻的數(shù)值。
(4)規(guī)范性
解題時(shí)一定要注意解題的規(guī)范性(即按照已知、求、解、答四個(gè)步驟解題)。
歐姆定律應(yīng)用之二:探究串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
(1)實(shí)驗(yàn)分析
在演示實(shí)驗(yàn)之前,要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行各種大膽的猜想,當(dāng)學(xué)生的猜想與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同時(shí),他會(huì)在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)到快樂(lè)與興奮,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
①演示實(shí)驗(yàn)
將兩個(gè)電阻串聯(lián)起來(lái),讓學(xué)生觀(guān)察燈泡的亮度情況(變暗了),并說(shuō)出原因(電路中的電流變小了,說(shuō)明總電阻變大了)。
得出結(jié)論:串聯(lián)電阻的總電阻比任何一個(gè)分電阻的阻值都大。
②演示實(shí)驗(yàn)
將兩個(gè)電阻并聯(lián)起來(lái),同樣讓學(xué)生觀(guān)察燈泡的亮度情況(變亮了),并說(shuō)出原因(路中的電流變大了,說(shuō)明總電阻變小了)。
得出結(jié)論:并聯(lián)電阻的總電阻比任何一個(gè)分電阻的阻值都小。
(2)定性分析
(提出問(wèn)題)為什么串聯(lián)后總電阻會(huì)變大?并聯(lián)后總電阻會(huì)變小?
得出結(jié)論:電阻串聯(lián)相當(dāng)于導(dǎo)體的長(zhǎng)度變長(zhǎng)了,所以串聯(lián)電阻的個(gè)數(shù)越多總電阻就越大;電阻并聯(lián)相當(dāng)于導(dǎo)體的橫截面積變粗了,所以并聯(lián)電阻的個(gè)數(shù)越多總電阻就越小。
(3)定量分析
利用歐姆定律公式以及前面學(xué)過(guò)的串并聯(lián)電路中電流和電壓的特點(diǎn)推導(dǎo)串并聯(lián)電路中總電阻的關(guān)系得出結(jié)論:(1)電阻串聯(lián)后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯(lián)后的總電阻=+…+。
4.小結(jié)(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內(nèi)容及其表達(dá)式
(2)運(yùn)用歐姆定律解決有關(guān)電學(xué)的計(jì)算題以及探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系
5.布置作業(yè)(1分鐘)
本節(jié)作業(yè)的布置主要是針對(duì)歐姆定律表達(dá)式及其變形公式的運(yùn)用,并結(jié)合前面學(xué)習(xí)過(guò)的串并聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)的一些常見(jiàn)題型加以知識(shí)的鞏固。
作業(yè):《課堂點(diǎn)睛》17頁(yè)至18頁(yè)的習(xí)題。
五、說(shuō)板書(shū)設(shè)計(jì)
歐姆定律的內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。
歐姆定律的表達(dá)式:I
電阻的串聯(lián):R串=R1+R2+…+Rn
(1)牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實(shí)驗(yàn)的教法,回顧“運(yùn)動(dòng)和力”的歷史。消除學(xué)生對(duì)力的作用效果的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí);培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實(shí)驗(yàn)加外推法。教學(xué)時(shí)應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡(jiǎn)單地按字面意義用實(shí)驗(yàn)直接加以驗(yàn)證。但大量客觀(guān)事實(shí)證實(shí)了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個(gè)力學(xué)的出發(fā)點(diǎn),不能把它當(dāng)做第二定律的特例;慣性不是狀態(tài)量,也不是過(guò)程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),應(yīng)使學(xué)生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以……”教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對(duì)于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當(dāng)我們?cè)谝欢屋^短的時(shí)間內(nèi)研究力學(xué)問(wèn)題時(shí),常常可以把地球看成近似程度相當(dāng)好的慣性系。
(2)牛頓第二定律。在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實(shí)驗(yàn)方法歸納出物體在單個(gè)力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達(dá):物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時(shí)還應(yīng)請(qǐng)注意:公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時(shí)關(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)量、功和能等知識(shí)的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬(wàn)有引力定律。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬(wàn)有引力定律的過(guò)程,卡文迪許測(cè)定萬(wàn)有引力恒量的實(shí)驗(yàn),海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力跟質(zhì)點(diǎn)間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學(xué)生在解題中漏平方的錯(cuò)誤。③明確是萬(wàn)有引力基本的、簡(jiǎn)單的表式,只適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
(4)機(jī)械能守恒定律。這個(gè)定律一般不用實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái),因?yàn)閷?shí)驗(yàn)誤差太大。實(shí)驗(yàn)可作為驗(yàn)證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不做功或所做的總功為零的條件下推導(dǎo)出來(lái)。高中教材是用實(shí)例總結(jié)出來(lái)再加以推廣。若不同形式的機(jī)械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒(méi)有守恒問(wèn)題。機(jī)械能守恒定律表式中各項(xiàng)都是狀態(tài)量,用它來(lái)解決問(wèn)題時(shí),就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過(guò)程(過(guò)程量被消去),使問(wèn)題大大地簡(jiǎn)化。要特別注意定律的適用條件(只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功)。這個(gè)定律不適用的問(wèn)題,可以利用動(dòng)能定理或功能原理解決。
(5)動(dòng)量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來(lái)的。所以有人認(rèn)為動(dòng)量守恒定律不能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出來(lái),主張從實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)。但是實(shí)驗(yàn)要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)說(shuō),多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運(yùn)動(dòng)定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動(dòng)量和牛頓運(yùn)動(dòng)定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。
(6)歐姆定律。中學(xué)物理課本中歐姆定律是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①“電流強(qiáng)度跟電壓成正比”是對(duì)同一導(dǎo)體而言;“電流強(qiáng)度跟電阻成反比”是對(duì)不同導(dǎo)體說(shuō)的。②I、U、R是同一電路的3個(gè)參量。③閉合電路的歐姆定律的教學(xué)難點(diǎn)和關(guān)鍵是電動(dòng)勢(shì)的概念,并用實(shí)驗(yàn)得到電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和。然后用歐姆定律導(dǎo)出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律推導(dǎo))。④閉合電路的歐姆定律公式可變換成多種形式,要明確它們的物理意義。⑤教師應(yīng)明確,普通物理學(xué)中的歐姆定律公式多數(shù)是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導(dǎo)體就不服從歐姆定律。但不論導(dǎo)體服從歐姆定律與否,R=U/I這個(gè)關(guān)系式都可以作為導(dǎo)體電阻的一般定義。中學(xué)物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學(xué)生把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。
(一)知識(shí)目標(biāo)
1、知道電動(dòng)勢(shì)的定義.
2、理解閉合電路歐姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意義,并能熟練地用來(lái)解決有關(guān)的電路問(wèn)題.
3、知道電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓,電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電勢(shì)降落之和.
4、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線(xiàn)表達(dá),并能用來(lái)分析、計(jì)算有關(guān)問(wèn)題.
5、理解閉合電路的功率表達(dá)式.
6、理解閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情況.
(二)能力目標(biāo)
1、培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題能力,會(huì)用閉合電路歐姆定律分析外電壓隨外電阻變化的規(guī)律
2、理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線(xiàn)表達(dá),并能用來(lái)分析、計(jì)算有關(guān)問(wèn)題.
3、通過(guò)用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生用多種方式分析問(wèn)題能力.
(三)情感目標(biāo)
1、通過(guò)外電阻改變引起電流、電壓的變化,樹(shù)立學(xué)生普遍聯(lián)系觀(guān)點(diǎn)
2、通過(guò)分析外電壓變化原因,了解內(nèi)因與外因關(guān)系
3、通過(guò)對(duì)閉合電路的分析計(jì)算,培養(yǎng)學(xué)生能量守恒思想
4、知道用能量的觀(guān)點(diǎn)說(shuō)明電動(dòng)勢(shì)的意義
教學(xué)建議
1、電源電動(dòng)勢(shì)的概念在高中是個(gè)難點(diǎn),是掌握閉合電路歐姆定律的關(guān)鍵和基礎(chǔ),在處理電動(dòng)勢(shì)的概念時(shí),可以根據(jù)教材,采用不同的講法.從理論上分析電源中非靜電力做功從電源的負(fù)極將正電荷運(yùn)送到正極,克服電場(chǎng)力做功,非靜電力搬運(yùn)電荷在兩極之間產(chǎn)生電勢(shì)差的大小,反映了電源做功的本領(lǐng),由此引出電動(dòng)勢(shì)的概念;也可以按本書(shū)采取討論閉合電路中電勢(shì)升降的方法,給出電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電勢(shì)降落之和的結(jié)論.教學(xué)中不要求論證這個(gè)結(jié)論.教材中給出一個(gè)比喻(兒童滑梯),幫助學(xué)生接受這個(gè)結(jié)論.
需要強(qiáng)調(diào)的是電源的電動(dòng)勢(shì)反映的電源做功的能力,它與外電路無(wú)關(guān),是由電源本生的特性決定的.
電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量,沒(méi)有方向,這要給學(xué)生說(shuō)明,如果學(xué)生程度較好,可以向?qū)W生說(shuō)明,做為電源,由正負(fù)極之分,在電源內(nèi)部,電流從負(fù)極流向正極,為了說(shuō)明問(wèn)題方便,也給電動(dòng)勢(shì)一個(gè)方向,人們規(guī)定電源電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)閮?nèi)電路的電流方向,即從負(fù)極指向正極.
2、路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系,是一個(gè)難點(diǎn).希望作好演示實(shí)驗(yàn),使學(xué)生有明確的感性認(rèn)識(shí),然后用公式加以解釋.路端電壓與電流的關(guān)系圖線(xiàn),可以直觀(guān)地表示出路端電壓與電流的關(guān)系,務(wù)必使學(xué)生熟悉這個(gè)圖線(xiàn).
學(xué)生應(yīng)該知道,斷路時(shí)的路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì).因此,用電壓表測(cè)出斷路時(shí)的路端電壓就可以得到電源的電動(dòng)勢(shì).在考慮電壓表的內(nèi)阻時(shí),希望通過(guò)第五節(jié)的“思考與討論”,讓學(xué)生自己解決這個(gè)問(wèn)題.
3、最后講述閉合電路中的功率,得出公式,.要從能量轉(zhuǎn)化的觀(guān)點(diǎn)說(shuō)明,公式左方的表示單位時(shí)間內(nèi)電源提供的電能.理解了這一點(diǎn),就容易理解上式的意義:電源提供的電能,一部分消耗在內(nèi)阻上,其余部分輸出到外電路中.
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
閉合電路的歐姆定律
一、教學(xué)目標(biāo)
1、在物理知識(shí)方面的要求:
(1)鞏固產(chǎn)生恒定電流的條件;
(2)知道電動(dòng)勢(shì)是表征電源特性的物理量,它在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓.
(3)明確在閉合回路中電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和.
(4)掌握閉合電路的歐姆定律,理解各物理量及公式的物理意義
(5)掌握路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律.
2、在物理方法上的要求:
(1)通過(guò)電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和的教學(xué),使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律的方法.
(2)從能量和能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動(dòng)勢(shì)的物理意義.
(3)通過(guò)對(duì)路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律的討論培養(yǎng)學(xué)生的推理能力.
(4)通過(guò)用公式、圖像分析外電壓隨外電阻改變規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生用多種方式分析
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1、重點(diǎn):
(1)電動(dòng)勢(shì)是表示電源特性的物理量
(2)閉合電路歐姆定律的內(nèi)容;
(3)應(yīng)用定律討論路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律.
2、難點(diǎn):
(1)閉合回路中電源電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和.
(2)短路、斷路特征
(3)應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流強(qiáng)度隨外電阻變化的關(guān)系
三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
引入新課:
教師:同學(xué)們都知道,電荷的定向移動(dòng)形成電流.那么,導(dǎo)體中形成電流的條件是什么呢?(學(xué)生答:導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差.)
演示:將小燈泡接在充滿(mǎn)電的電容器兩端,會(huì)看到什么現(xiàn)象?(小燈泡閃亮一下就熄滅.)為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?
分析:當(dāng)電容器充完電后,其上下兩極板分別帶上正負(fù)電荷,如圖1所示,兩板間形成電勢(shì)差.當(dāng)用導(dǎo)線(xiàn)把小燈泡和電容器兩極板連通后,電子就在電場(chǎng)力的作用下通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生定向移動(dòng)而形成電流,但這是一瞬間的電流.因?yàn)閮蓸O板上正負(fù)電荷逐漸中和而減少,兩極板間電勢(shì)差也逐漸減少為零,所以電流減小為零,因此只有電場(chǎng)力的作用是不能形成持續(xù)電流的.
教師:為了形成持續(xù)的電源,必須有一種本質(zhì)上完全不同于靜電性的力,能夠不斷地分離正負(fù)電荷來(lái)補(bǔ)充兩極板上減少的電荷.這才能使兩極板保持恒定的電勢(shì)差,從而在導(dǎo)線(xiàn)中維持恒定的電流,能夠提供這種非靜電力的裝置叫電源.電源在維持恒定電流時(shí),電源中的非靜電力將不斷做功,從而把已經(jīng)流到低電勢(shì)處的正電荷不斷地送回到高電勢(shì)處.使它的電勢(shì)能增加.
板書(shū):1、電源:電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.它并不創(chuàng)造能量,也不創(chuàng)造電荷.例如:干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能、核能等轉(zhuǎn)化為電能的裝置.
教師:電源能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽⑶夷軌蛱峁┖愣ǖ碾妷海敲床煌碾娫矗瑑蓸O間的電壓相同嗎?展示各種干電池(1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)、7號(hào)),請(qǐng)幾個(gè)同學(xué)觀(guān)察電池上面寫(xiě)的規(guī)格,發(fā)現(xiàn)盡管電池的型號(hào)不同,但是都標(biāo)有“1.5V”字樣.我們把示教電壓表直接接在干電池的兩端進(jìn)行測(cè)量,發(fā)現(xiàn)結(jié)果確實(shí)是1.5V.講臺(tái)上還擺放有手搖發(fā)電機(jī)、蓄電池、紐扣電池,它們兩端的電壓是否也是1.5V呢?(學(xué)生回答:不是)那么如何知道它們兩端的電壓呢?(學(xué)生:用電壓表直接測(cè)量)·
結(jié)論:電源兩極間的電壓完全由電源本身的性質(zhì)(如材料、工作方式等)決定,同種電池用電壓表測(cè)量其兩極間的電壓是相同的,不同種類(lèi)的電池用電壓表測(cè)量其兩極間的電壓是不同的.為了表示電源本身的這種特性,物理學(xué)中引入了電動(dòng)勢(shì)的概念.
板書(shū):2、電源電動(dòng)勢(shì)
教師:從上面的演示和分析可知,電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電壓.
板書(shū):電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)其兩極間的電壓.
例如,各種型號(hào)的干電池的電動(dòng)勢(shì)都是1.5V.那么把一節(jié)1號(hào)電池接入電路中,它兩極間的電壓是否還是1.5V呢?用示教板演示
,電路如圖所示,結(jié)論:開(kāi)關(guān)閉合前,電壓表示數(shù)是1.5V,開(kāi)關(guān)閉合后,電壓表示數(shù)變?yōu)?.4V.實(shí)驗(yàn)表明,電路中有了電流后,電源兩極間的電壓減少了.
教師:上面的實(shí)驗(yàn)中,開(kāi)關(guān)閉合后,電源兩極間的電壓降為1.4V,那么減少的電壓哪去了呢?用投影儀展示實(shí)驗(yàn)電路,介紹閉合電路可分為內(nèi)、外電路兩部分,電源內(nèi)部的叫內(nèi)電路,電源外部的叫外電路.接在電源外電路兩端的電壓表測(cè)得的電壓叫外電壓.在電源內(nèi)部電極附近的探針A、B上連接的電壓表測(cè)得的電壓叫內(nèi)電壓.我們現(xiàn)在就通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究閉合電路中電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)、外電壓之間的關(guān)系.
板書(shū):3、內(nèi)電壓和外電壓
教師:向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)裝置及電路連接方法,重點(diǎn)說(shuō)明內(nèi)電壓的測(cè)量.實(shí)驗(yàn)中接通電鍵,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭使其阻值減小,由兩個(gè)電壓表讀出若干組內(nèi)、外電壓和的值.再斷開(kāi)電鍵,由電壓表測(cè)出電動(dòng)勢(shì).分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢?
學(xué)生:在誤差許可的范圍內(nèi),內(nèi)、外電壓之和等于電源電動(dòng)勢(shì).
板書(shū):在閉合電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和,即.
下面我們來(lái)分析在整個(gè)電路中電壓、電流、電阻之間的關(guān)系.
教師:我們來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn),電路圖如圖所示
觀(guān)察電鍵S先后接通1和2時(shí)小燈泡的亮度.
結(jié)論:把開(kāi)關(guān)撥到2后,發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度比剛才接3V的電源時(shí)還稍暗些.怎么解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢?這就要用到我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——閉合電路的歐姆定律.
板書(shū):閉合電路的歐姆定律
教師:在圖1所示電路圖中,設(shè)電流為,根據(jù)歐姆定律,,,那么,電流強(qiáng)度,這就是閉合電路的歐姆定律.
板書(shū):4、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容:閉合電路中的電流強(qiáng)度和電源電動(dòng)勢(shì)成正比,和電路的內(nèi)外電阻之和成反比.表達(dá)式為.
同學(xué)們從這個(gè)表達(dá)式可以看出,在電源恒定時(shí),電路中的電流強(qiáng)度隨電路的外電阻變化而變化;當(dāng)外電路中的電阻是定值電阻時(shí),電路中的電流強(qiáng)度和電源有關(guān).
教師:同學(xué)們能否用閉合電路的歐姆定律來(lái)解釋上一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢?
學(xué)生:9V的電源如果內(nèi)電阻很大,由閉合電路的歐姆定律可知,用它做電源,電路中的電流I可能較小;而電動(dòng)勢(shì)3V的電源內(nèi)阻如果很小,電路中的電流可能比大,用這兩個(gè)電源分別給相同的小燈泡供電,燈泡的亮度取決于,那么就出現(xiàn)了剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了.
教師:很好.一般電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)可以認(rèn)為是不變的.那么外電阻的變化,就會(huì)引起電路中電流的變化,繼而引起路端電壓、輸出功率、電源效率等的變化.
幾個(gè)重要推論
(1)路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律
板書(shū):5幾個(gè)重要推論
(l)路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律演示實(shí)驗(yàn),圖3所示電路,
4節(jié)1號(hào)電池和1個(gè)10Ω的定值電阻串聯(lián)組成電源(因?yàn)橥ǔk娫磧?nèi)阻很小,的變化也很小,現(xiàn)象不明顯)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片,觀(guān)察電流表和電壓表的示數(shù)是如何隨變化?
教師:從實(shí)驗(yàn)出發(fā),隨著電阻的增大,電流逐漸減小,路端電壓逐漸增大.大家能用閉合電路的歐姆定律來(lái)解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎?
學(xué)生:因?yàn)樽兇螅]合電路的總電阻增大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律,,電路中的總電流減小,又因?yàn)椋瑒t路端電壓增大.
教師:正確.我們得出結(jié)論,路端電壓隨外電阻增大而增大,隨外電阻減小而減小.一般認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻在短時(shí)間內(nèi)是不變的,初中我們認(rèn)為電路兩端電壓是不變的,應(yīng)該是有條件的,當(dāng)無(wú)窮大時(shí),0,外電路可視為斷路,0,根據(jù),則,即當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí),用電壓表直接測(cè)量電源兩極電壓,數(shù)值等于電源的電動(dòng)勢(shì);當(dāng)減小為0時(shí),電路可視為短路,為短路電流,路端電壓.
板書(shū)5:路端電壓隨外電阻增大而增大,隨外電阻減小而減小.斷路時(shí),∞,0,;短路時(shí),,.
電路的路端電壓與電流的關(guān)系可以用圖像表示如下
(2)電源的輸出功率隨外電阻變化的規(guī)律.
教師:在純電阻電路中,當(dāng)用一個(gè)固定的電源(設(shè)、r是定值)向變化的外電阻供電時(shí),輸出的功率,
又因?yàn)椋?/p>
所以,
當(dāng)時(shí),電源有最大的輸出功率.我們可以畫(huà)出輸出功率隨外電阻變化的圖線(xiàn),如圖所示.
板書(shū)6:在純電阻電路中,當(dāng)用一個(gè)固定的電源(即、是定值)向變化的外電阻供電時(shí),輸出的功率有最大值.
教師:當(dāng)輸出功率最大時(shí),電源的效率是否也最大呢?
板書(shū)7:電源的效率隨外電阻變化的規(guī)律
教師:在電路中電源的總功率為,輸出的功率為,內(nèi)電路損耗的功率為,則電源的效率為,當(dāng)變大,也變大.而當(dāng)時(shí),即輸出功率最大時(shí),電源的效率=50%.
板書(shū)8:電源的效率隨外電阻的增大而增大.
四、講解例題
五、總結(jié)
探究活動(dòng)
1、調(diào)查各種不同電源的性能特點(diǎn)。
(包括電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻、能量轉(zhuǎn)化情況、工作原理、可否充電)
2、考察目前對(duì)廢舊電池的回收情況。
(1)化學(xué)電池的工作原理;
(2)廢舊電池對(duì)環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在哪些方面;
(3)當(dāng)前社會(huì)對(duì)廢舊電池的重視程度;
(4)廢舊電池的回收由哪些主要的途徑和利用方式;
關(guān)鍵詞:類(lèi)比法;全電路;電動(dòng)勢(shì);全電動(dòng)歐姆定律
全電路歐姆定律是《電工基礎(chǔ)》第一章重要的一節(jié)內(nèi)容,后續(xù)的章節(jié)中多處電路的分析和計(jì)算要用這一定律,因此掌握全電路歐姆定律對(duì)于學(xué)好《電工基礎(chǔ)》這門(mén)課程至關(guān)重要。但是由于本節(jié)涉及較多的概念且各物理量之間的關(guān)系復(fù)雜,再加上教材未附加相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),因此學(xué)生很難理解和接受。針對(duì)這種情況,我通過(guò)實(shí)踐,采用類(lèi)比法講解本節(jié)內(nèi)容,取得了令人滿(mǎn)意的效果。下面我就什么叫類(lèi)比法以及如何用類(lèi)比法講全電路歐姆定律,介紹如下。
類(lèi)比法是指在新事物同已知事物間具有類(lèi)似方面比較,是人們所熟知幾種邏輯推理中,最富有創(chuàng)造性的。科學(xué)史上很多重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明,往往發(fā)端于類(lèi)比。例如:安培從環(huán)形電流的磁效應(yīng)現(xiàn)象類(lèi)比推出了分子環(huán)形電流的假說(shuō);庫(kù)侖根據(jù)靜電力與萬(wàn)有引力的類(lèi)比,建立了庫(kù)侖定律等。類(lèi)比又被譽(yù)為科學(xué)活動(dòng)中“偉大的引路人”。是它首先推動(dòng)了假說(shuō)的產(chǎn)生,盡管類(lèi)比不能代替論證,但可以理解新知識(shí)、新概念和規(guī)律提供依托。全電路是指含有電源的閉合電路,電流通過(guò)時(shí),可用電流類(lèi)比水流。在重力作用下,水在水管中是由高處向低處流動(dòng)的,通過(guò)重力作功使水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)樗膭?dòng)能。電流是電荷的定向移動(dòng)形成的,在電場(chǎng)力的作用下,正電荷在導(dǎo)體中由電勢(shì)高處向電勢(shì)底處移動(dòng),通過(guò)電場(chǎng)力做功轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪埽措娔苻D(zhuǎn)化為其他形式的能。我們知道重力使水向下流,但卻不能使水循環(huán)流動(dòng)。要想實(shí)現(xiàn)循環(huán)流動(dòng),就必須在循環(huán)系統(tǒng)中有水泵,水泵不停把低處水抽向高處,這樣水就一直在循環(huán)流動(dòng)。同樣,在電路中要想維持一個(gè)循環(huán)穩(wěn)定的電流,也要有一個(gè)“電泵”,即電源。這樣電荷就在電源內(nèi)部依靠電源力,把正電荷從低電位的負(fù)極經(jīng)內(nèi)電路送到高電位的正極,內(nèi)電路和外電路連接而成一個(gè)閉合電路,這樣電路中就有持續(xù)穩(wěn)定的電流了。
在水泵中,水泵功率的大小是看它把單位質(zhì)量的水提升多高,提升越高,其對(duì)水做的功率越多。同樣,電源的強(qiáng)弱是看它把單位正電荷的電勢(shì)提高的程度,提得越高對(duì)電荷所做的功就越多,即該電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)就越強(qiáng)。這樣一類(lèi)比,就很生動(dòng)形象地向?qū)W生引出了難懂又抽象的電動(dòng)勢(shì)的概念。即電源力將單位正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功,用符號(hào)E表示。當(dāng)水流在水泵內(nèi)部時(shí),要受水流阻力,同樣,電流通過(guò)電源內(nèi)部時(shí),也受到阻礙,即電源內(nèi)阻,一般用符號(hào)r0表示。很明顯全電路就分為內(nèi)外兩部分:電源內(nèi)部的電路成為內(nèi)電路,電源外部的電路成為外電路,內(nèi)外電路電壓降之和等于電動(dòng)勢(shì),用E表示。有部分電路歐姆定律來(lái)類(lèi)比全電路歐姆定律為:全電路中的電流I與電源的電動(dòng)勢(shì)E成正比,與電路的總電阻(外電路的電阻R和內(nèi)電路的電阻r0之和)成反比,即I=/。由此事還可得出,E=IR+Ir0=U+Ur0,U是外電路中的電壓降,也是電源兩端的電壓,稱(chēng)為路端電壓;Ir0是電源內(nèi)部的電壓降。通過(guò)類(lèi)比,學(xué)生很容易理解和記憶全電路歐姆定律。下面舉一例題:
如圖電路中,已知電源電動(dòng)勢(shì)E=24V,內(nèi)阻r0=2?贅,負(fù)載電阻R=10?贅,求:
(1)電路中的電流;
(2)電源的端電壓;
(3)負(fù)載電阻上的端電壓;
(4)電源內(nèi)阻上的電壓降。
解:根據(jù)全電路歐姆定律I=得:
(1)電路中的電I=流=24/10+2=2A
(2)電源中的端電壓U=E-Ir0=24-2×2=20V
(3)負(fù)載電阻上的端電壓U=IR=2×10=20V
第1節(jié) 對(duì)歐姆定律的理解和應(yīng)用
重點(diǎn)考點(diǎn)
歐姆定律是通過(guò)“探究導(dǎo)體的電流跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.應(yīng)注意以下考點(diǎn):(1)公式()說(shuō)明導(dǎo)體中的電流大小與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻兩個(gè)因素有關(guān),其中I、U、R必須對(duì)應(yīng)于同一電路和同一時(shí)刻.(2)變形式()說(shuō)明電阻R的大小可以由()計(jì)算得出,但與U、I無(wú)關(guān).因?yàn)殡娮枋菍?dǎo)體本身的一種性質(zhì),由自身的材料、長(zhǎng)度和橫截面積決定.由此提醒我們,物理公式中各量都有自身的物理含義,不能單獨(dú)從數(shù)學(xué)角度理解.(3)串聯(lián)電路具有分壓作用,并聯(lián)電路具有分流作用.
中考常見(jiàn)題型
中考一般會(huì)從兩方面考查歐姆定律的應(yīng)用,一是對(duì)歐姆定律及變形公式的理解和簡(jiǎn)單計(jì)算,一般不加生活背景,以純知識(shí)性的題目出現(xiàn)在填空題或選擇題中:二是應(yīng)用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的串并聯(lián)的相關(guān)計(jì)算.
例1 (2014.南京)如圖1所示,電源電壓恒定,R1=20Ω,閉合開(kāi)關(guān)S,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1,電流表示數(shù)是0.3 A;若再閉合開(kāi)關(guān)S1,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變化了0.2 A.則電源電壓為_(kāi)___V,R2的阻值為_(kāi)___ Ω.
思路分析:閉合s,斷開(kāi)S1時(shí),電路為只有R1的簡(jiǎn)單電路,可知電源電壓U=U1=I1R1=0.3 Ax20 Ω=6 V;若再閉合S1時(shí),兩電阻并聯(lián),則U2=U=6 V,因?yàn)镽1支路兩端的電壓沒(méi)有變化,所以通過(guò)該支路的電流仍為0.3 A,電流表示數(shù)的變化量即為通過(guò)R2支路的電流,則I2=().
答案:6 30
小結(jié):本題考查了并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的靈活運(yùn)用,關(guān)鍵是能判斷出閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)電流表示數(shù)的變化即為通過(guò)R2支路的電流.每年的中招都有一個(gè)2分的這樣的純計(jì)算題目,以考查同學(xué)們對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握程度.
例2(2013.鄂州)如圖2甲所示的電路,電源電壓保持不變.閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,兩電壓表的示數(shù)隨電路中電流變化的圖象如圖、2乙所示.根據(jù)圖象的信息可知____.(填“α”或“b”)足電壓表V2示數(shù)變化的圖象,電源電壓為_(kāi)___V,電阻R1____的阻值為_(kāi)___ Ω.
思路分析:國(guó)先分析電路的連接情況和電表的作用:電阻R1和滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián),電壓表V1測(cè)的是R1兩端的電壓,電壓表V2測(cè)的是滑動(dòng)變阻器(左側(cè))兩端的電壓.因?yàn)镽1是定值電阻,通過(guò)它的電流與電壓成正比,所以它對(duì)應(yīng)的圖象應(yīng)是α,那么圖象b應(yīng)是電壓表V2的變化圖象,觀(guān)察圖象可知:當(dāng)電流都是0.3 A(找出任一個(gè)電流相等的點(diǎn),兩圖線(xiàn)對(duì)應(yīng)的電壓之和就是電源電壓)時(shí),U1=U2=3 V,根據(jù)串聯(lián)電路中電壓的關(guān)系可知,電源電壓為6V,由于R1是定值電阻,所以在圖象α上任找一點(diǎn),代入歐姆定律可知()
答案:b 6 10
小結(jié):歐姆定律提示了電流、電壓、電阻三者之間的數(shù)量關(guān)系和比例關(guān)系,三個(gè)比例關(guān)系分別為:(1)電阻一定時(shí),導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,即()(2)電流一定時(shí),導(dǎo)體兩端的電壓和它的電阻成正比,即().該規(guī)律又可描述為:串聯(lián)分壓,電壓的分配和電阻成正比,即電阻大的分壓多.(3)電壓一定時(shí),導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體的電阻成反比,即(),該規(guī)律又可描述為:并聯(lián)分流,電流的分配和電阻成反比,即電阻大的分流小.圖象可以很直觀(guān)地呈現(xiàn)這種關(guān)系,學(xué)會(huì)從圖象中找出特殊點(diǎn)足解決歐姆定律問(wèn)題的一大技巧,
第2節(jié) 動(dòng)態(tài)電路中物理量的變化
重點(diǎn)考點(diǎn)
由于滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)或開(kāi)關(guān)所處狀態(tài)的不同,使電路中電流和電壓發(fā)生改變,這樣的電路稱(chēng)之為動(dòng)態(tài)電路.這類(lèi)題目涉及電路的分析、電表位置的確定、歐姆定律的計(jì)算、串并聯(lián)電路中電流和電壓分配的規(guī)律等眾多知識(shí),因此同學(xué)們?cè)诜治鲞^(guò)程中容易顧此失彼,下面我們通過(guò)例題梳理一下解決這類(lèi)問(wèn)題的一般思路,
中考常見(jiàn)題型
題日常聯(lián)系生活實(shí)際,以尾氣監(jiān)控、超重監(jiān)控、溫度監(jiān)控、風(fēng)速監(jiān)控、身高測(cè)量等為背景,考查該部分知識(shí)的掌握情況,存中考題中常以選擇題的方式呈現(xiàn),注意:如果題目中沒(méi)有特別說(shuō)明,可認(rèn)為電源電壓和定值電阻的阻值是不變的.
例3(2014.濟(jì)寧)小夢(mèng)為濟(jì)寧市2014年5月份的體育測(cè)試設(shè)計(jì)了一個(gè)電子身高測(cè)量?jī)x.圖3所示的四個(gè)電路中,Ro是定值電阻,R是滑動(dòng)變阻器,電源電壓不變,滑片會(huì)隨身高上下平移.能夠?qū)崿F(xiàn)身高越高,電壓表或電流表示數(shù)越大的電路是().
思路分析:圖A中兩個(gè)電阻R。和R串聯(lián),電流表測(cè)量的是整個(gè)電路中的電流,當(dāng)身高越高時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值越大,電路中的電流越小,電流表的示數(shù)越小,圖B中身高越高時(shí),滑動(dòng)變阻器連人電路中的阻值越大,電壓表測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路分壓的規(guī)律知道,R越大電壓表的示數(shù)越大,符合題意.圖B與圖C中滑動(dòng)變阻器的接法不同,圖C中身高越高,滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值越小,同理知道電壓表的示數(shù)越小.圖D是并聯(lián)電路,電流表測(cè)的是支路電流,根據(jù)并聯(lián)電路各支路互不影響的特點(diǎn)知道,不論人的身高如何變化,電流表的示數(shù)都不會(huì)發(fā)生變化,選B.
小結(jié):分析這類(lèi)問(wèn)題依據(jù)的物理知識(shí)是:(1)無(wú)論串并聯(lián)電路,部分電阻增大,總電阻隨之增大,而電源電壓不變,總電流與總電阻成反比.(2)分配關(guān)系:串聯(lián)分壓(電阻大的分壓多),并聯(lián)分流(電阻大的分流少).(3)在并聯(lián)電路中,各支路上的用電器互不影響,滑動(dòng)變阻器只影響所在支路電流的變化,從而引起干路電流的變化.解決這類(lèi)問(wèn)題的一般思維程序是:(1)識(shí)別電路的連接方式并確定電表位置.(2)判斷部分電阻的變化.(3)判斷總電阻及總電流的變化.(4)根據(jù)串并聯(lián)電路的分壓或分流特點(diǎn)進(jìn)行局部判斷.
例4如圖4所示電路,電源電壓不變,開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài).當(dāng)開(kāi)關(guān)S.由閉合到斷開(kāi)時(shí),電流表示數(shù)將____.電壓表示數(shù)將 ________ .(均填“變大”“不變”或“變小”)
思路分析:當(dāng)開(kāi)關(guān)S.閉合時(shí),電燈L被短路,電路如圖5所示,電壓表測(cè)的是電阻R兩端的電壓(同時(shí)也是電源電壓),電流表測(cè)的是通過(guò)電阻R的電流.當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)時(shí),電燈L和電阻R串聯(lián),電路如圖6所示,此時(shí)電壓表測(cè)電阻R兩端的電壓,它是總電壓的一部分,所以電壓表的示數(shù)變小;電流表測(cè)的是總電流,但跟S,閉合相比,這個(gè)電路的總電阻變大,總電壓不變,故電流表的示數(shù)變小.
答案:變小 變小
小結(jié):本題引起電表示數(shù)變化的原因是開(kāi)關(guān)處于不同狀態(tài),解決本題的突破口是弄清楚當(dāng)開(kāi)關(guān)處于不同狀態(tài)時(shí),電路的連接情況和電表的位置.
第3節(jié) 歐姆定律的探究及電阻的測(cè)量
重點(diǎn)考點(diǎn)
電學(xué)實(shí)驗(yàn)探究題的考查比較常規(guī),有以下幾方面:(1)選取器材及連接電路:根據(jù)題目要求,分析或計(jì)算出電表的量程和滑動(dòng)變阻器的規(guī)格,連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi),滑動(dòng)變阻器要“一上一下”接入,且滑片要放在阻值最大的位置.電表的量程和正負(fù)接線(xiàn)柱要正確.(2)滑動(dòng)變阻器的作用:保護(hù)電路,改變電路中的電流或用電器兩端的電壓,實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量.(3)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論.怎樣分析數(shù)據(jù)才能得出結(jié)論是近年來(lái)考試的側(cè)重點(diǎn),要注意結(jié)論成立的條件和物理量的順序.(4)多次測(cè)量的目的有兩個(gè),如定值電阻的阻值不變,多次測(cè)量是為了求平均值減小誤差:燈絲電阻是變化的,多次測(cè)量是為了觀(guān)察在不同電壓下,電阻隨溫度變化的規(guī)律.難點(diǎn)是單表測(cè)電阻和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的探究與設(shè)計(jì).
中考常見(jiàn)題型 中考常以“探究電流與電壓或電阻的關(guān)系”“測(cè)小燈泡的電阻”和“測(cè)定值電阻的阻值”這三類(lèi)題型,以實(shí)驗(yàn)探究的方式考查同學(xué)們的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,在常規(guī)的考查基礎(chǔ)上,近幾年又融人器材的選取、電路故障的處理、單表測(cè)電阻及如何分析數(shù)據(jù)才能得出結(jié)論等探究?jī)?nèi)容的考查.
例5用“伏安法”測(cè)電阻,小華實(shí)驗(yàn)時(shí)的電路如圖7所示.
(1)正確連接電路后,閉合開(kāi)關(guān)前滑片P應(yīng)置于滑動(dòng)變阻器的________(填“左”或“右”)端.
(2)測(cè)量時(shí),當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.4V時(shí),電流表的示數(shù)如圖7乙所示,則,_____A,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得R2=____Ω.小華在電路中使用滑動(dòng)變阻器的目的除了保護(hù)電路外,還有____.
(3)如果身邊只有一只電流表或電壓表,利用一已知阻值為Ro的定值電阻、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)、電源等器材也可以測(cè)出未知電阻Rx請(qǐng)仿照表1中示例,設(shè)計(jì)出測(cè)量Rx阻值的其他方法.
思路分析:閉合開(kāi)關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)調(diào)到最大.由于測(cè)量的是定值電阻的阻值,所以,應(yīng)該多次測(cè)量求平均值減小誤差,這正是使用滑動(dòng)變阻器的另一個(gè)目的.測(cè)電阻的原理是R=(),即用電壓表測(cè)出未知電阻兩端的電壓,用電流表測(cè)出通過(guò)未知電阻的電流,就能計(jì)算出未知電阻的阻值.當(dāng)只有電流表時(shí),我們應(yīng)設(shè)法“借到”電壓,怎樣讓未知電阻兩端的電壓和已知電阻兩端的電壓相等呢?只有組成并聯(lián)電路,示例也證實(shí)了這一點(diǎn).同樣道理,當(dāng)只有電壓表時(shí),我們可以組成串聯(lián)電路,這樣可以借助通過(guò)已知電阻的電流來(lái)計(jì)算未知電阻,