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一、牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養(yǎng)學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的含義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發(fā)點,不能把它當做第二定律的特例;慣性不是狀態(tài)量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態(tài)和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態(tài),所以......”教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
二、牛頓第二定律。在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應注意公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬有引力定律。教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力常量的實驗,海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬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。
四、機械能守恒定律。這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內力都不做功或所做的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態(tài)變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統(tǒng)內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
五、動量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來,主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出,再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規(guī)律,也不違反科學規(guī)律。中學階段有關動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤,應該使他們明確,在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質點系內部的相互作用力遠比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用,系統(tǒng)中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
六、歐姆定律。中學物理課本中歐姆定律是通過實驗得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學時應注意:①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導體而言;“電流強度跟電阻成反比”是對不同導體說的。②I、U、R是同一電路的三個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學難點和關鍵是電動勢的概念,并用實驗得到電源電動勢等于內、外電壓之和。然后用歐姆定律導出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉化和守恒定律推導)。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教師應明確,普通物理學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,導體就不服從歐姆定律。但不論導體服從歐姆定律與否,R=U/I這個關系式都可以作為導體電阻的一般定義式。中學物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學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、電磁學教材的整體結構
電磁運動是物質的一種基本運動形式。電磁學的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應用。其具體內容包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象,電磁輻射和電磁場等。為了便于研究,把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開處理,實際上,這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。透徹分析電磁學的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系,才能使孤立的、分散的教學變成系統(tǒng)化、結構化的教學。對此,應從以下三個方面來認真分析教材。
1. 電磁學的兩種研究方式。
整個電磁學的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行,這兩種方式均在高中教材里體現(xiàn)出來。只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質,培養(yǎng)學生的思維能力。
場的方法是研究電磁學的一般方法。場是物質,是物質的相互作用的特殊方式。中學物理的電磁學部分完全可用場的概念統(tǒng)帥起來,靜電場、恒定電場、恒定磁場、靜磁場、電磁場等,組成一個關于場的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括中學物理電學部分的各章內容。
2. 物理知識規(guī)律。
物理知識的規(guī)律體現(xiàn)為一系列物理基本概念、定律和原理的規(guī)律,以及它們的相互聯(lián)系。
物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復觀察和多次實驗,掌握了充分可靠的事實之后,進行分析和比較找出它們相互之間存在著的關系,并把這些關系用定律的形式表達出來。物理定律的形成,也是在物理概念的基礎上進行的。但是,物理定律并不是絕對準確的,在實驗基礎上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性,因此其適用范圍有一定的局限性。
“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律。歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的,對金屬導電、電解液導電適用,但對氣體導電是不適用的。歐姆定律的運用有對應關系。
電阻是電路的物理性質,適用于溫度不變時的金屬導體。
3.通過電磁場在各方面表現(xiàn)的物質屬性,使學生建立“世界是物質的”的觀點。
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。大量實驗證明在電荷的周圍存在電場,每個帶電粒子都被電場包圍著。電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用。運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種場——磁場。磁體的周圍也存在著磁場。磁場也是一種客觀存在的物質。磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用。現(xiàn)在,科學實驗和廣泛的生產(chǎn)實踐完全肯定了場的觀點,并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質的一種形態(tài)。
二、以“學科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體
1. 場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題。電場強度、電勢、磁場磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念。電場線,磁感線是形象地描述場分布的一種手段。要進行比較,找出兩種力線的共性和區(qū)別以加強對場的理解。
2. 電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用。在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯(lián)系與區(qū)別。
3. 認真做好演示實驗和學生實驗,使抽象的概念形象化,通過演示實驗是非常重要的措施。把各種實驗做好,不僅使學生易于接受知識和掌握知識,也是基本技能的培養(yǎng)和訓練。安排學生自己動手做實驗,加強對實驗現(xiàn)象的分析,引導學生從實驗觀察和現(xiàn)象分析中來發(fā)展思維能力。從物理學的特點與對中學物理教學提出的要求來看,應著力培養(yǎng)學生的獨立實驗能力和自學能力,使知識的傳授和能力的培養(yǎng)統(tǒng)一在使學生真正掌握科學知識體系上。
根據(jù)物理學本身的特點,可把物理學科的學習方法概括為三要素:一是要科學地進行觀察和實驗,二是要重視對物理概念和規(guī)律的理解,三是要理論聯(lián)系實際,下面給大家分享一些關于高一物理的學習小技巧,希望對大家有所幫助。
一、物理現(xiàn)象觀察法物理學是以實驗為基礎的科學,初中物理要求學生具有的觀察能力主要是:有目的地觀察,明了觀察對象的主要特征及其變化的條件。觀察物理現(xiàn)象應該做到:
1.激發(fā)主動性
學生應激發(fā)自己對物理現(xiàn)象觀察和學習物理知識的興趣,主動性和自覺性,助力物理意識。
2.明確觀察目的
要明確具體的觀察目的,觀察中心,觀察條件和范圍。
3.準確記錄
觀察時,要準確記錄物理現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展和終結全結論,寫出觀察報告。
二、物理實驗法物理學是一門以實驗為基礎的科學。物理實驗不僅要了解它提供的實驗結果,更重要的是掌握實驗的構思方法和研究物理問題的思路。物理實驗可分為;觀察實驗、驗證實驗、探索性實驗、模擬實驗和思想實驗等。實驗學習應該注意:
1 .樹立嚴謹?shù)目茖W態(tài)度
要一絲不茍地進行實驗,實事求是地記錄,不放過任何一個現(xiàn)象變化和細節(jié)。
2.構思方法技巧
實驗構思的主要方法有:(1)放大與擴展;(2)間接觀察后再作推論;(3)模擬類比(4)思想實驗(理想實驗) 如:伽俐略的斜面實驗中,在水平面上依次鋪上毛巾、棉布、木板、玻璃板,測量其小車滑行的距離,再得出結論:平而越光滑,小車運動的距離越遠;根據(jù)實驗事實推理;若平面完全光滑,小車將運動到無窮遠,即一直運動下去不會停下來,由此總結出“慣性定律”。
3.實驗要求
進行物理實驗時,要了解物理實驗的目的,會正常使用儀器,會作必要的記錄,會根據(jù)實驗結果得出結論,會寫簡單的實驗報告和進行簡單的誤差分析。
三、物理概念學習法一個物理概念,它是某類型物理現(xiàn)象的概括;是物理知識的核心內容之一。學習物理概念應該注意:
1.歸納概括
就是將物理進行分類比較,將同一類型的物理現(xiàn)象的共性找出來,概括并能說明這一類型的物理現(xiàn)象的本質特征。例如;“質量”概念,各個物體的物質組成不同,但“物體所含物質的多少”就是物體的共性,即質量,與物體的形狀,所處的狀態(tài),地理位置和溫度無關。
2.實例聯(lián)系
抽象概念的理解是困難的,如果把“概念”放在實例中去記憶,去理解,就要簡單得多,也就要容易區(qū)分相關因素和無關因素,找出共同特征。如“蒸發(fā)”概念,對應水在任何溫度下都能蒸發(fā),且需吸熱,就能夠很快地對“蒸發(fā)”概念理解透徹。
3.內涵與外延
不能將物理概念任意外推,如果這樣就會導致概念與事實不相容的矛盾。例如:“慣性”這個概念,它說明一切物體都具有的保持其原來的運動狀態(tài)性質,物質運動靜止,不是因為物體是否受力,而是物體具有“慣性”。受力與否,是決定物體運動狀態(tài)變化與否的必要條件。兩千多年前,古希臘科學家亞里斯多德認為:“力是維持物體運動的原因”,他之所以錯誤,就是沒有概括出物體運動的本質特征。
四、物理定律學習法物理概念和物理規(guī)律是物理知識的核心內容,是物理課中的基礎知識,物理定律是通過歸納大量事實和實驗中認識的客觀規(guī)律后形成的科學結論。如牛頓第一定律、歐姆定律、焦耳定律、阿基米德原理等。學習物理定律應該注意:
1.準確理解物理定律的物理意義
知道物理定律的內容,理解其實質,能用準確的語言表述,能聯(lián)想一個實例。
2.明確物理定律的適用條件
物理定律是客觀規(guī)律的總結,但它并不一定在任何條件下都成立。因此,不能忽視物理定律所適用的范圍和條件。如:熱平衡方程“Q吸=Q放”的成立條件是:系統(tǒng)與外界無熱交換。若系統(tǒng)與外界有熱交換,則只能在不計一切熱損失的條件下才能成立。
3.弄清各物理量間的相互聯(lián)系
弄清各物理量間的相互聯(lián)系,透徹理解各概念;知道定律的建立(或帳號)過程,重視各部分知識間的聯(lián)系,把前后概念連貫起來,從而使知識系統(tǒng)化、條理化。
4.建立物理定律所對應的模型
對每一個物理定律,都應記住它所對應的模型或典型范例。要了解它的研究對象,研究對象的運動狀態(tài)等。如:“反射定律”的典型范例是平面鏡成像。
5.記住物理定律所對應的典型實驗
物理定律的基礎是物理實驗,應將物理定律與相應的典型實驗對應起來,有利于對物理定律的理解和深化。如:“阿基米德原理”所對應的典型實驗就是“排液法”測浮力,“歐姆定律”所對應的典型實例就是研究“電壓與電流強度的關系”實驗。
五、物理公式學習法物理公式(含物理定律的數(shù)學表達式)是物理學成熟的重要標志.從定性到定量的研究,使物理現(xiàn)象從經(jīng)驗升華到科學。物理公式一般可分為三大類:
1.定義式
它是對一類問題的概括性表達式。表示某一物理概念的意義。使用這類公式,不能簡單地從數(shù)學角度看,而應透過數(shù)學表達式這個現(xiàn)象,去領會它的物理實質。如密度p=m/V,絕不能認為密度與質量M成正比,與體積V成反比,密度是物質自身的特性,由物質的種類決定,與物體的質量和體積無關。同理,電阻的定義R=U/I也是如此,電阻R由組成電阻的材料、長度、橫截面積來決定。
2.物理定律、規(guī)律、原理表達式
它揭示了這一類物理現(xiàn)象在運動變化過程中所遵循的法則,使用時,要特別注意這類表達式的運用范圍和條件。例如:液體壓強公式P=≥gh,它表達了液體在內部各處產(chǎn)生的壓強所遵循的規(guī)律,它的適用范圍是:靜止液體,應特別注意的是,h是從液體上表面往卜測量的深度,而不是通常意義上所說的高度。
3.計算式
一、電磁學教材的整體結構
電磁運動是物質的一種基本運動形式.電磁學的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應用.其具體內容包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象,電磁輻射和電磁場等.為了便于研究,把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開處理,實際上,這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的.透徹分析電磁學的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系,才能使孤立的、分散的教學變成系統(tǒng)化、結構化的教學.對此,應從以下三個方面來認真分析教材.
1.電磁學的兩種研究方式
整個電磁學的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行,這兩種方式均在高中教材里體現(xiàn)出來.只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質,培養(yǎng)學生的思維能力.
場的方法是研究電磁學的一般方法.場是物質,是物質的相互作用的特殊方式.中學物理的電磁學部分完全可用場的概念統(tǒng)帥起來,靜電嘗恒定電嘗恒定磁嘗靜磁嘗似穩(wěn)電磁嘗迅變電磁場等,組成一個關于場的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括中學物理電學部分的各章內容.
“路”是“場”的一種特殊情況.中學教材以“路”為線的大骨架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等.
“場”和“路”之間存在著內在的聯(lián)系.麥克斯韋方程是電磁場的普遍規(guī)律,是以“場”為基礎的.“場”是電磁運動的實質,因此可以說“場”是實質,“路”是方法.
2.物理知識規(guī)律物
理知識的規(guī)律體現(xiàn)為一系列物理基本概念、定律和原理的規(guī)律,以及它們的相互聯(lián)系.
物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復觀察和多次實驗,掌握了充分可靠的事實之后,進行分析和比較找出它們相互之間存在著的關系,并把這些關系用定律的形式表達出來.物理定律的形成,也是在物理概念的基礎上進行的.但是,物理定律并不是絕對準確的,在實驗基礎上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性,因此其適用范圍有一定的局限性.
第二冊第一章“電潮重要的物理規(guī)律是庫侖定律.庫侖定律的實驗是在空氣中做的,其結果跟在真空中相差很小.其適用范圍只適用于點電荷,即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計的情況.
“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律.歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的,對金屬導電、電解液導電適用,但對氣體導電是不適用的.歐姆定律的運用有對應關系.電阻是電路的物理性質,適用于溫度不變時的金屬導體.
“磁場”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性,用研究電場的方法進行類比,可以較好地解決磁場和磁感應強度的概念.
“電磁感應”這一章,重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應定律和楞次定律.在這部分知識中,能的轉化和守恒定律是將各知識點串起來的主線.本章以電流、磁場為基礎,它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉化的重要方面,是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎.電磁感應的重點和核心是感應電動勢.運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的.
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎上結合電磁感應的理論和實踐,進一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場,對場的認識又上升了一步.麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規(guī)律,同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步.
3.通過電磁場在各方面表現(xiàn)的物質屬性,使學生建立“世界是物質的”的觀點
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的.大量實驗證明在電荷的周圍存在電場,每個帶電粒子都被電場包圍著.電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用.運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種唱—磁場.磁體的周圍也存在著磁場.磁場也是一種客觀存在的物質.磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用.現(xiàn)在,科學實驗和廣泛的生產(chǎn)實踐完全肯定了場的觀點,并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質的一種形態(tài).
運動的電荷(電流)產(chǎn)生磁場,磁場對其它運動的電荷(電流)有磁場力的作用.所有磁現(xiàn)象都可以歸結為運動電荷(電流)之間是通過磁場而發(fā)生作用的.麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現(xiàn)象,得出結論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場.按照這個理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的,形成一個不可分割的統(tǒng)一場,這就是電磁場.電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波.
從場的觀點來闡述路.電荷的定向運動形成電流.產(chǎn)生電流的條件有兩個:一是存在可自由移動的電荷;二是存在電場.導體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處.導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例,即導體中形成電流時,它的本身要形成電場又要提供自由電荷.當導體中電勢差不存在時,電流也隨之而終止.
二、以“學科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體
1.場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題.第一章“電潮是學好電磁學的基礎和關鍵.電場強度、電勢、磁嘗磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念.電場線,磁感線是形象地描述場分布的一種手段.要進行比較,找出兩種力線的共性和區(qū)別以加強對場的理解.
2.電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用.在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯(lián)系與區(qū)別,比如,場不是力,電勢不是能等.場中不同位置場的強弱不同,可用受場力者受場力的大小(方向)跟其特征物理量的比值來描述場的強弱程度.在電場中用電場力做功,說明場具有能量.通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能,離開了電場就談不上電荷的電勢能了.
3.認真做好演示實驗和學生實驗,使“潮抽象的概念形象化,通過演示實驗是非常重要的措施.把各種實驗做好,不僅使學生易于接受知識和掌握知識,也是基本技能的培養(yǎng)和訓練.安排學生自己動手做實驗,加強對實驗現(xiàn)象的分析,引導學生從實驗觀察和現(xiàn)象分析中來發(fā)展思維能力.從物理學的特點與對中學物理教學提出的要求來看,應著力培養(yǎng)學生的獨立實驗能力和自學能力,使知識的傳授和能力的培養(yǎng)統(tǒng)一在使學生真正掌握科學知識體系上.
一、伏安法測電阻
此法重在考查一些電學基礎知識、學生對書本中“伏安法測電阻”實驗的掌握情況以及在學習過程中的動手實驗情況,題目具有一定的綜合性。
例1(2010年鎮(zhèn)江市)小明做“伏安法測電阻”的實驗時,
(1)按1甲所示電路圖,用筆畫線代替導線將實物連接完整。電壓表選用0~3 V量程。
(2)閉合開關后,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為零,電壓表有明顯偏轉,則電路中發(fā)生斷路的器件是。
(3)改正電路后開始實驗。前兩次的實驗數(shù)據(jù)已填在下面的表格內,第三次實驗時電流表的示數(shù)如圖2所示。請將表格中的空白處填寫完整。(計算結果保留一位小數(shù))
實驗次數(shù)電流/A電壓/V電阻/Ω10。302。58。3 20。262。18。1 31。6測量結果
R=Ω解析(1)、(2)兩問著重考查學生的電學綜合知識、動手操作的能力以及故障分析的能力;第(3)問考查“伏安法測電阻”中測量三組數(shù)據(jù)的目的、求電阻的平均值、電流表的讀數(shù)以及利用歐姆定律的公式進行計算等基礎知識。
答案(1)略(2)定值電阻R
(3)0。2 A8。0Ω8。1 Ω
二、等效替代法測電阻
“等效替代法”是一種常用的物理研究方法。在蘇科版九年級上冊物理課本《歐姆定律》一章中,以習題的形式明確提出了用“等效替代法”測量電阻的方法。一般注重考查學生對“等效替代法”的理解,以及運用該方法測電阻的基本操作。
本題考查的知識點有兩個。一是,平均速度等于時間中點的瞬時速度即v1=v2;二是,時間中點的瞬時速度小于位移中點瞬時速度即v2<v3。
實際上,學生只要把握了其中任意一個知識點,剩下的就會不攻自破。因為,符合v1=v2的只有一個選項C,符合v2<v3的也只有一個選項C.這樣的試題對學生的考察效果,自然打了折扣。
當然,選擇題的命題還有其它的原則,這里僅就一道中考題中出現(xiàn)的問題進行一點簡單剖析,供大家命題時參考。
【作者單位:(236400)安徽省臨泉第一中學】例2(2010年南京)小明設計了一種測量未知電阻Rx的實驗方案,并選擇合適的器材測量,電路如圖3所示,電源電壓恒定,滑動變阻器最大阻值未知,在A、B兩點間接人的元件每次只能是電阻箱或未知電阻Rx。
(1)請你幫他完成相關實驗內容。
①將接入A、B兩點間;
②閉合開關,移動滑動變阻器滑片到某一合適位置時,記下;
③斷開開關,取下A、B間的元件,將接在A、B兩點間;
④閉合開關,調節(jié),使;
⑤讀出,即可知道Rx的阻值。
(2)小明測量電阻的方法在科學研究中經(jīng)常用到,下面四個實例中,采用這種研究方法的是
A.力是看不見的,可以通過力的作用效果認識它
B.根據(jù)磁鐵吸引大頭針多少判定磁鐵磁性的強弱
C.用總電阻表示同一段電路中串聯(lián)的兩個電阻
D.用磁感線的疏密程度表示磁場的強弱
解析此題把書本“等效替代法”測電阻的題目中的電流表改成了電壓表,并把考查方式加以改變,重在考查學生對“等效替代法”的理解及操作。
答案(1)①Rx②電壓表的示數(shù)③電阻箱④電阻箱電壓表示數(shù)與原來相同⑤電阻箱的示數(shù)(2)C
三、特殊方法測電阻
所謂特殊方法測電阻是指在題目所給的器材不全的情況下所采用的測電阻的方法,常見的有以下幾種情況。
1。缺少電流表的情況
例3(2010年南通)實驗室中要測量一個阻值約為數(shù)百歐的電阻。提供的器材有:電源(電壓約5 V)、學生用電壓表(0~6 V)、電阻箱R(0~9999 Ω5 A)、開關S1和S2、導線若干。現(xiàn)要測量待測電阻Rx的阻值,設計了如圖4甲所示的實驗電路圖。
(1)小虎進行的實驗過程如下。
①根據(jù)實驗電路圖,連接成如圖乙所示的實物電路,但存在連接錯誤,只需改動一根導線,即可使電路連接正確,請在接錯的導線上打“×”,并用筆畫線代替導線畫出正確的接法。
②電路連接正確后,閉合S1,將S2撥到觸點1時,電壓表的讀數(shù)為U1,則電源電壓為。
③閉合S1,將S2撥到觸點2,當電阻箱的阻值調為R0時,電壓表的示數(shù)為U2,則待測電阻的阻值Rx=。
(2)如果實驗器材中沒有提供電壓表,現(xiàn)再提供一只電流表(0~0。6 A),利用上述器材,你認為(選填“能”或“不能”)較準確測出該待測電阻的阻值,原因是。
解析本題的第(1)小題考查學生在缺少電流表的情況下,如何測量電阻。在缺少電流表但有已知電阻的情況下(電阻箱可當做已知電阻),可以利用串聯(lián)電路電流相等的規(guī)律來測算電阻。第(2)小題主要考查學生的審題能力,電壓約為5 V,但所測量的電阻阻值大約數(shù)百歐,其電流很小,電流表無法測量。大多數(shù)學生由于審題時沒有注意到“阻值約為數(shù)百歐的電阻”這一信息,而無法解題。
答案(1)①略②U1③U2R0U1-U2
(2)不能原因:所測電阻阻值過大,電流過小,電流表無法測量
2。缺少電壓表的情況
例4在實驗室測量電阻的實驗中,老師提供了下列器材:電壓恒定的電源一個(電壓未知),定值電阻R0一個(阻值已知),待測電阻Rx一個,滑動變阻器一個,量程合適的電流表一個,單刀開關兩個,導線若干。請在給出的器材中選用一些進行組合,完成實驗。
①畫出實驗電路圖。
②寫出實驗的主要步驟。
③寫出Rx的表達式。
解析本題最顯著的特點是器材中缺少電壓表,無法直接測量電壓。可以利用并聯(lián)電路各用電器兩端電壓相等的規(guī)律進行間接測量;也可以利用電源電壓不變的特點,采用局部短路的方法測出電源電壓后,再用串聯(lián)電路的電壓特點及歐姆定律進行計算。
解法1利用并聯(lián)電路各用電器兩端電壓相等的規(guī)律進行間接測量
(1)實驗電路見圖5。
(2)主要實驗步驟:①將電流表與R0串聯(lián),測出通過R0的電流,記為I1;
②將電流表換為與Rx串聯(lián),測出通過Rx的電流,記為I2。
(3)Rx的表達式:Rx=I1R0I2。
解法2利用電源電壓不變的特點,采用局部短路的方法測量
(1)實驗電路見圖6。
(2)主要實驗步驟:
①將S1、S2都閉合,測出通過R0的電流I1,則電源電壓為I1R0;
②將開關S1閉合,斷開開關S2,測出通過R0和Rx的電流I2;
(3)Rx的表達式:Rx=I1R0-I2R0I2。
例5某同學在做“伏安法測電阻”的實驗時,連好電路后發(fā)現(xiàn)電壓表壞了,如圖7。你能在不增加器材,不拆開電路的情況下,利用原來的電路測出待測電阻的值嗎?(滑動變阻器的最大電阻為R)寫出主要實驗步驟及Rx的表達式。
解析此題仍然是缺少電壓表的題型。很明顯,在這種情況下,滑動變阻器應當做定值電阻使用,以增加可利用的條件。
難點在于,不拆開電路,也不增加器材的情況下,如何解決電壓測量的問題,唯一可以利用的是電源電壓不變。
解法(1)實驗步驟:
①將滑動變阻器的滑片移到變阻器的最左端,記下電流表示數(shù)I1,此時變阻器電阻R=0,電源電壓可表示為U電源=I1Rx;
②將滑動變阻器的滑片移到變阻器的最右端,記下電流表示數(shù)I2,此時變阻器電阻阻值最大為R,電源電壓可表示為U電源=I2(Rx+R);
③根據(jù)電源電壓不變可得
I1Rx=I2(Rx+R);
(2)Rx的表達式為Rx=I2RI1-I2。