时间:2023-07-18 17:23:58
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇欧姆定律的基本公式,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

关键词:初中;物理;欧姆定律;教学问题
中图分类号:G633.7 文献标志码:A 文章编号:1008-3561(2015)09-0056-01
一、在实验探究中让学生学习欧姆定律
欧姆定律是电学重要内容之一,也是中考重点考查内容,所以能否教好欧姆定律关系到之后对中考的重点知识复习,更有可能影响学生对于物理学的热情。在实验探究的过程之中以学生为主,教师起引导作用,让学生通过观察电压表、电流表、滑动变阻器的微量变化发现问题、提出问题,他们对于自己发现的问题会比老师直接教导的印象深刻,从而达到了教学目的。
二、在欧姆定律的学习中最经常遇到的问题
在实际的教学之中,教师要把电路的认识与画电路图、连接电路作为主要的教学任务,开阔学生的思维,加强对电路的认识。物理是一门比较枯燥的课程,只有激发学生的热情,才能更好地完成授课。电流、电压、电阻的概念及单位,电流表、电压表、滑动变阻器的使用,是最基础的概念。电流表测量电流、电压表测量电压、变阻器调节电路中的电流,这部分则比较重要,需要重点讲解。电流、电压、电阻的概念是基本的电学测量仪器,明确这些仪器的使用与操作,是非常重要的,关系到后期实验的正确性与对知识的理解。以上基础知识的理解与运用又是进一步学习欧姆定律的基础。
三、欧姆定律的主要内容是电流、电压、电阻的关系
这部分知识是在实验的基础上概括、归纳出了电路中电压、电流、电阻三者相互关联的关系。教师在实验中要让学生理解电流随电压和电阻的变化而变化,对于多个变量问题的研究是采用固定一个量不变,研究其余两个量的变化的处理方法,从而让学生学会物理学中常用这种方法。欧姆定律在初中只讲部分电路的欧姆定律,是电学中的基本定律,是进一步学习电学知识分析和进行电路计算的基础,是初中电学的重点知识。
欧姆定律是初中物理学电学的重点、也是难点,想要研究欧姆定律必须要建立电流、电压、电阻的关系,并在实验的基础上得出欧姆定律,做好演示实验,归纳、分析、概括实验结果,使学生正确理解欧姆定律的基础。所以,使用电流表、电压表、滑动变阻器是这部分知识中的重点实验的基础。
电流、电压、电阻的概念是学生学习的难点,由于初中学生水平有限,对电流、电压的概念要求较低,并没有下准确的定义。因此,电阻的概念就成了学生理解的难点。教师要多举例子帮助学生理解电阻是导体本身的属性,决定于导体的材料、长度、横截面和温度,它用两端的电压和通过的电流的比值来表示是为了测量的方便,与外加电压、电流无关。同时,教师一定要纠正一些学生经常出现的电阻随电压、电流的变化而变化的错误概念,也就是对欧姆定律的错误理解。欧姆定律在学生头脑的建立过程是十分重要的,认真做好演示实验,用实验来探索一个量随两个量变化的定量关系是第一次。首先要向学生交代清楚实验的研究方法,本实验彩用控制变量法来研究,即“固定电阻不变,研究电流跟电压的关系;固定电压不变,研究电流跟电阻的关系”。在连接如图(图略)所示的实验电路时,要将具体接法演示给学生看。可以先从电源正极开始,按电流方向依次为电池、开关S、滑动变阻器R′、定值电阻R、电流表串联起来组成一个闭合回路,最后将电压表并联在定值电阻R两端。同时提醒学生注意电流必须从电流表和电压表的正接线柱流进电表,负接线柱流出电表及量程选择,电流表与R串联,其示数等于通过R的电流。电压表与R并联其数等于R两端的电压。
运用欧姆定律可以推导串联电路中的总电阻跟各串联电阻之间的关系及电压分配跟导体电阻的关系,具体推导如下:
在串联电路中:I=I1=I2;U=U1+U2;由欧姆定律公式I=U/R,可得U=IR;U1=I1R1;U2=I2R2将这些式子代入上式得:IR=I1R1+I2R2即R=R1+R2;也就是说串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和。
在串联电路中:I=I1=I2;由欧姆定律公式I=U/R,可得:I1=U1/R1;I2=U2/R2;将这些式子代入上式得:U1/R2=U2/R2 变换一下形式得:U1/U2=R1/R2;即串联电路中,电压分配跟导体电阻成正比。
四、结束语
通过对物理教学内容的分析、思维方法、能力训练的具体研究,对教学内容进行归纳总结,可以使初中物理教师掌握欧姆定律的基本理论方法,更好地驾驶物理教材,提高物理教学质量,把重点真正落实在教学过程中,帮助学生提高实验操作能力、归纳概括能力、演绎推理能力、逻辑推理能力、抽象思维能力及灵活运用知识解决问题的能力,让学生学会控制变量法研究多个变量的问题,学会用等效法分析复杂电路。因此,教师要注重培养学生实事求是的科学态度,从而有效培养学生的物理素质。
参考文献:
【关键词】物理;欧姆定律;问题;解题思路
欧姆定律是高中物理电学部分的核心内容,也是高考的重难点内容,同时欧姆定律掌握的好坏会直接影响我们的考试成绩,因此要多用时间将这块知识进行巩固,以取得更高的分数。
1在欧姆定律的学习中常遇到的问题
1.1欧姆定律的使用范围问题
在电路的实验过程中,我会出现忽略导线,电子元件与电源自身的电阻,将整个电路视为纯电阻电路的问题。而欧姆定律通常只适用于导电金属和导电液体,对于气体、半导体、超导体等特殊电路元器件不适用,但我们知道,白炽灯泡的灯丝是金属材料钨制成的,也就是说线性材料钨制成的灯丝应是线性元件,但实践告诉我们灯丝显然不是线性元件,因此这里的表述就不正确,本人为了弄清这里的问题,向老师进行了请教并查阅了相关资料,许多资料上说欧姆定律的应用有“同时性”与“欧姆定律不适用于非线性元件,但对于各状态下是适合的”。但我自身总觉得这样的解释难以接受,有牵强之意,即个人理解为既然各个状态下都是适合的,那就是适合整个过程。
1.2线性元件的存在问题
通过物理学习我们会发现材料的电阻率ρ会随其它因素的变化而变化(如温度),从而导致导体的电阻实际上不可能是稳定不变的,也就是说理想的线性元件并不存在。而在实际问题中,当通电导体的电阻随工作条件变化很小时,可以近似看作线性元件,但这也是在电压变化范围较小的情况下才成立,例如常用的炭膜定值电阻,其额定电流一般较小,功率变化范围较小。
1.3电流,电压与电阻使用的问题
电流、电压、电阻的概念及单位,电流表、电压表、滑动变阻器的使用,是最基础的概念,也是我最容易混淆的内容。电流表测量电流、电压表测量电压、变阻器调节电路中的电流,而电流、电压、电阻的概念是基本的电学测量仪器,另外,欧姆定律只是用来研究电路内部系统,不包括电源内部的电阻、电流等,在学习欧姆定律的过程中,电流表、电压表、导线等电子元器件的影响常常是不考虑在内的,而对于欧姆定律的公式I=UR,I、U、R这三个物理量,则要求必须是在同一电路系统中,且是同一时刻的数值。
2欧姆定律学习中需要掌握的内容
本人在基于电学的基础之上,通过对欧姆定律的解题方式进行分析,个人认为我们需掌握以下内容:了解产生电流的条件;理解电流的概念和定义式I=q/t,并能进行相关的计算;熟练掌握欧姆定律的表达式I=U/R,明确欧姆定律的适用条件范围,并能用欧姆定律解决相关的电路问题;知道什么是导体的伏安特性,什么是线性元件与非线性元件;知道电阻的定义和定义式R=U/I;能综合运用欧姆定律分析、计算实际问题;需要进行实验、设计实验,能根据实验分析、计算、统计物理规律,并能运用公式法和图像法相结合的方法解决问题。
3欧姆定律的解题思路及技巧
3.1加深对欧姆定律内容的理解
在欧姆定律例题分析中,我们比较常见的问题是多个变量的问题,以我自身为例,由于物理理解水平有限,且电压、电流、电阻的概念比较抽象,所以学习难度较大,但我通过相关教学短片的学习,将电阻比喻成“阻碍电流通行的路障,电阻越大路越不好走,电阻越小通过速度则快”的方式,明白了电阻是导体自身的特有属性,其大小是受温度、导体的材料、长度等各方面因素影响的,与其两端的电压跟电流的大小无关,并且明白了电阻不会随着电流或者电压的大小改变而改变。同时我们每一个人都知道对于不同的习题,解决步骤都是不相同的,虽同一问题会有不同的解题方法,但总是离不开欧姆定律这个框架。因此对于一些与电学有关的知识,我一般会利用欧姆定律解决电生磁现象与电功率计算问题。例如:某人做验时把两盏电灯串联起来,灯丝电阻分别为R1=30Ω,R2=24Ω,电流表的读数为0.2A,那么加在R1和R2两端的电压各是多少?我可以根据两灯串联这一关建条件,与U=IR得出:U1=IR1=0.2A×30Ω=6V,U2=IR2=0.2A×24Ω=4.8V,故R1和R2两端电压分别为6V、4.8V的结论。
3.2利用电路图进行进行计算
在解有关欧姆定律的题时,以前直接把不同导体上的电流、电压和电阻代入表达式I=U/R及导出式U=IR和R=U/I进行计算,并把同一导体不同时刻、不同情况下的电流、电压和电阻都代入欧姆定律的表达式及导出式进行计算,因此经常混淆,不便于分析问题。通过后期老师给予我的建议,在解题前我都会先根据题意画出电路图,并在图上标明已知量、数值和未知量的符号,明确需分析的是哪一部分电路,这部分电路的连接方式是串联还是并联,以抓住电流、电压、电阻在串联、并联电路中的特征进行解题。同时,我还会注意开关通断引起电路结构的变化情况,并且回给“同一段电路”同一时刻的I、U、R加上同一种脚标,其中需注意单位的统一与电流表、电压表在电路中的连接情况,以及滑动变阻器滑片移动时电流、电压、电阻的变化情况。
3.3利用电阻进行知识拓展
本着从易到难的原则,我们可从一个电阻的问题进行计算,再扩展到两个电阻、三个电阻,逐渐拓宽我们的思路,让自己找到学习的目标以及方法。比如遇到当定值电阻接在电源两端后电压由U1变为U2,电路中的电流由I1增大到I2,这个定值电阻是多少的问题时,我们可利用欧姆定律的概念ΔU=ΔI・R得到电阻的值,而当难度增加由一个电阻变为两个电阻时,定值电阻与滑动变阻器串联在电压恒定的电源两端,电压表V1的变化量为ΔU1,电压表V2的变化量为ΔU2,电流表的示数为ΔI,在这样的问题上可将变化的问题转化为固定的关系之间的数值,就可简化许多变量问题的计算。当变量变为三个电阻时难度会进一步的增大,我起初认为这是一项不可能完成的任务,所以放弃了这类题,而在经过询问成绩优秀的同学时,才知道可将三个电阻尽量化为两个电阻,通过电压表与电流表的位置将电阻进行合并,以此简化题目。
4总结
简言之,欧姆定律是物理教材中最为重要的电学定律之一,是电学内容的重要知识,也是我们学习电磁学最基础的知识。当然,对于欧姆定律的学习与解题方法,自然不止以上所述方法,因而在具体的学习中,我们要立足于自身实际学习情况来进行方法的选取,突破重难点知识,以找到更好的解题思路。
参考文献:
[1]高飞.欧姆定律在串并联电路中的应用技巧[J].才智,2009(27)
关键词:物理;规律教学;思维
物理规律(包括定律、定理、原理、公式等)反映了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律,反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系,揭示了物理事物本质属性之间的内在联系,是物理学科结构的核心。整个中学物理是以为数不多的基本概念和基本规律为主干的一个完整体系,物理基本概念是基石,基本规律是中心,基本方法是纽带。要使学生掌握学科的基本结构,就必须让学生学好基本规律。
纵观整个初中物理,可以将物理规律分为以下三类:
1.实验规律
物理学中的很多规律都是在观察和实验的基础上,通过分析归纳总结出来的。我们把它们叫做实验规律。如杠杠平衡原理、欧姆定律、阿基米德原理等。
2.理想规律
有些物理规律不能直接用实验来证明,但是具有足够数量的经验事实。如果把这些经验事实进行整理分析,抓住主要因素,忽略次要因素,推理到理想的情况下,总结出来的规律,这样的规律我们把它叫做理想规律,如牛顿第一定律、真空不能传声等。
3.理论规律
有些物理规律是以已知的事实为根据,通过推理总结出来的,我们把它叫做理论规律。如并联电路中电阻大小的计算等。
怎样才能搞好规律教学呢?
1 联系新旧知识、收集事实依据,学会研究物理规律的方法
物理规律本身反映了物理现象中的相互联系、因果关系和有关物理量间的严格数量关系。因此在物理规律的教学中必须将原来分散学习的有关概念综合起来。只有用联系的观点来引导学生研究新课题提出新问题才能激发学生新的求知欲与新的兴趣。另一方面物理规律本身总是以一定的物理事实为依据的。因此学生学习物理规律也必须在认识、分析和研究有关的物理事实的基础上来进行。尤其是初中学生他们的抽象思维能力不强理解和掌握物理规律更需要有充分的感性材料为基础。
2 建立思维方法,理解物理规律
初中阶段所研究的物理规律一般着重于用文字语言加以表达即用一段话把某一规律的物理意义表述出来,有些规律还用公式加以表达。对于物理规律的文字表述要认真加以分析,使学生真正理解它的含义而不是让学生去死记结论。例如牛顿第一定律这一理想规律的教学就可采用“合理推理法”,即在实验的基础上进行推理想象,由有摩擦的情况推想到无摩擦时的运动情况,最后把这一规律的内容表述出来。在理解时要弄清定律的条件是“物体没有受到外力作用”。还要正确理解“或”这个字的含义,“或”不是指物体有时保持匀速直线运动状态有时保持静止状态,而是指如果物体原来是静止它就保持静止状态,如果物体原来是运动的它就保持匀速直线运动状态;许多理论物理规律的内容可以用数学形式表达出来就是公式。要使学生从物理意义上去理解公式中所表示的物理量之间的数量关系而不能从纯数学的角度加以理解。例如:对于欧姆定律的表达式应当使学生理解这一公式表达了电流的强弱决定于加在导体两端电压的大小和导体本身电阻的大小,即某段电路中电流的大小与这段电路两端的电压成正比与这段电路中的电阻成反比,公式中的I、U、R三个物理量是对同一段电路而言的。把公式进行变换得到电阻的定义式R=U/I。如果不理解公式的物理意义就可能得出“电阻与电压成正比”这一错误的结论。
3 明确物理规律的适用条件和范围
每一个物理规律都是在一定的条件下反映某个物理现象或物理过程的变化规律,而规律的成立是有条件的。因此每一规律的适用条件和范围也是一定的。学生只有明确规律的适用条件和范围才能正确地运用规律来解决问题才能避免乱用规律、乱套公式的现象。例如,欧姆定律I=U/R,适用于金属导体,不适用于高电压的液体导电,不适用于气体导电,不适用于含源电路或含有非线性元件的电路。而且I、U、R必须是同一段电路上的三个物理量。
4 认清关系,加以区别
物理规律总是与许多物理概念紧密联系在一起的,与某些物理规律也是互相关联的,应当使学生把物理规律与同它相关的物理概念和物理规律之间的关系搞清楚。如:牛顿第一定律与物体的惯性虽有联系但二者有本质的区别不能混为一谈。在教学中经常发现学生把惯性与运动状态等同起来,把物体不受外力作用保持原来的运动状态说成是“保持物体的惯性”。我们知道惯性是物体的固有属性,物体无论是静止还是运动、是否受力,任何时候都有惯性。而牛顿第一定律是一个反映这些客观事实的物理规律,两者不能混为一谈。
5 联系实际应用,掌握物理规律
物理学的逻辑性很强,纯理论的知识让学生们很难接受,而且中职学校学生的基础知识普遍较差,学习兴趣不浓,容易使之产生一种厌学情绪。以物理新课程理念审视物理教育,物理课程在重视科学知识积累的同时,还应重视学生主动参与知识探究的全过程,加强学生实践和实验能力的培养,强调科学方法和科学思维习惯的养成。所以要有目的的引导学生主动思考使学生很自然的掌握相应知识。
1 结合专业实际特点利用以下手段促进课程改革
1.1 贴近生活。各种家用电器的大量使用,为物理教学提供了丰富的感性材料。如电压、电流、电磁炉等,学生在日常生活中,观察和接触的电现象和应用电的知识的事例,恰当地利用学生已有的感性认识及生活经验,通过举例引导学生提取储存在头脑中的印象。教师在课堂上应密切联系生活实际,注意身边的科学,如学生普遍对现代电子信息技术比较感兴趣,教师可以针对这一问题,有意识地讲述物理知识在电子信息技术中的重要作用等。以日常生活中的电学概念教学,可以增加学生学习的主动性。
1.2 注重实验。物理学是一门以实验为基础的自然学科,物理规律和理论是以实验为基础并验正的。在物理学里,某些性质不同的物理现象都是要通过实验来验证的,运用演示实验或学生亲自做实验来获得感性认识,容易更好的集中学生的注意力,培养学生的观察力,激发学生的学习兴趣。新颖的实验往往更能吸引学生注意,恰当地将教材中的实验加以发展、变化,可以增加学生的好奇心和求知欲。采用演示教学法,在整个教学过程中,教师边演示、边提问、边解答,学生边观察,边考虑问题,把抽象的理论变得具体、生动。使学生在愉悦的教学环境中,深深感受到学习的趣味性和有用性。
1.3 利用多媒体课件模拟演示。物理概念和原理是比较抽象的,有些现象在传统的实验中也是无法展示的,所以仅靠形象、表象和想象对初学者来说是不容易理解和掌握的。但是,利用多媒体课件可以较好地解决这一难点。例如“电流”概念比较抽象,可以利用多媒体模拟电路中电流的流动,看到正电荷从正极向负极运动,这样将电流转换成电荷的流动,让本来看不见的电流变成动态的画面,将课本中不动的图形变为电荷不断流动的动画。遵循学生的思维由浅入深、由表及里,从具体到抽象,由现象到本质的循序渐进的思维过程,可以比较容易地解决这一教学难点。加深学生对电流的感观认识,从而为建立电流概念打下基础。
1.4 在公式分析。讲解公式时,注重公式推理、得出过程,注重公式的使用条件,主要学习公式的如何使用。这是物理式正确使用的前提,前期学不好,后期无法正确应用。中职学生在初中物理中已学过的部分电路欧姆定律,它只适用于电路中某个导体或某一部分电路的电压、电流和电阻三者之间的关系。《电工基础》中引入了全电路欧姆定律新知识,进一步完善电路中内、外电路的电流、电压(电动势)和电阻间的关系,使知识由“部分电路”向“全电路”深化和发展。教学中可以充分利用部分电路欧姆定律的概念和相关知识,引入全电路欧姆定律的概念。如在课本电路中,将全电路分解为外电路和内电路两部分,在外电路中,根据部分电路欧姆定律可知负载R两端的电压降为:U=IR.在内电路中,电源电动势E与内阻r的电压降Ur和电源端电压的关系是:U=E-Ir。在全电路中,负载两端电压U与电源端电压U相等,且内外电路电流相等,则可得:I=E/R+r即为全电路欧姆定律。通过实例的讲解,注意强调部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律两种概念的共同点、不同点以及相互联系,使学生对新知识能进一步理解和掌握。
2 提高基础学力,促进科学素养可持续发展
学力,是指通过学习获得的能力。物理教育在提高学生科学素养的同时,还要提高学生的学力水平,并使更多的学生对物理产生兴趣。学力是教育的内核,是学校课程设计的前提。任何一门学科教学的目标大体有四个组成部分:①知识、理解;②技能;③思考力、判断力;④关系、动机、态度。前两部分为显性学力,后两部分为隐形学力。就犹如浮在水面上的冰山,浮出水面的仅仅只是冰山一角,而更多的、隐匿在水面下的才是支撑浮出水面部分的基础,四部分做为一个整体反映了一种学力观。
3 结合学生、学校或专业的特定环境和特点,开展适合专业特点和学生实际的校本课程开发,是培养学生专业素养的必要补充
遵循“够用、实用、适用”的原则,力求体现专业特色,正确把握物理课在电子专业教育体系中的地位,客观分析学生未来就业发展的要求。在内容安排上,突出核心基础知识和基本技能,力求为后续专业课打好基础,同时,注意培养学生掌握物理学的基本思想和基本方法,提高他们的综合素质。
职业教育的教学侧重于理论与实践的紧密结合,在教学方法上强调教育与生产实践相结合,在课程设置上理论与实习并行,知识与技能并重,培养的教育人才具有实践性和应用性的特点。职业教育的特点决定了应用性较强的物理基础堂教学必须突出能力上的要求,掌握相对应的物理知识。物理教学不是孤立的,它与学生所学的相关专业是关联的,教师应注重构建一套完整的体系,使学生更好的学以致用。
难点;关键点;关系
〔中图分类号〕 G633.7
〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004—0463(2013)
06—0039—02
“三个焦点”是指在课堂教学中的三个主要因素,即重点、难点、关键点。下面笔者就以初中物理课堂教学为例来谈谈这“三个焦点”及相互关系和处理方法。
一、课堂教学中的“三个焦点”
1.重点。教学重点即课堂教学中的知识重点,是最基本、最重要也是学生应该掌握的教学内容,是一节课中要解决的主要矛盾。抓住了教学重点,就抓住了课堂教学中的关键。
2.难点。教学难点指学生在学习知识过程中难以理解和掌握的内容,是在完成“重点”教学任务或对教学内容进行提升和发展、延伸与拓展,以及理解、分析和解决问题时难以逾越的思维障碍。
3.关键点。教学关键点指解决好重点、难点的关键措施,它往往是学生的易错点、易混点、易忽略点。
例如,《密度》一节教学的重点是:(1)通过实验探究,学会用比值的方法定义密度的概念。(2)理解密度的概念、公式。(3)用密度知识解决简单的实际问题。难点是:在实验探究的基础上利用“比值”定义密度的概念。关键点是:做好实验探究,用“比值”建立密度的概念。
二、“三个焦点”之间的关系
教学重点、难点和关键点之间既相互独立又相互关联。任何学科的教学内容都有一定的知识结构,是一张相互联系的网。重点是这张网上的“纲”,难点是这张网上的“结”,关键点是理“纲”解“结”的方法措施。三者关系有全部重叠、部分重叠、非重叠三种。全部重叠时只要抓住关键点,重点、难点也就解决了;部分重叠时,抓住关键点就意味着突出重点或排除难点;非重叠时要精心设计和安排关键点去解决重点和难点。难点解决不好会影响整个课堂的教学效果,如果只注重教学难点,而未能较好地抓住教学重点和关键点,不但难点难以突破,而且教学任务也难以完成。关键点是突破重点、攻克难点的突破口,抓住关键点,才能更好地掌握重点和突破难点。
三、教学过程中如何处理好“三个焦点”
1.备好课。备好课是上好课的前提和保证,在备课过程中应注意以下几点:
(1)找准重点。备课时必须依据教学大纲的要求,认真研究教材或参阅有关资料,正确分析教材的重点,考虑好在教学中如何突出重点。例如,欧姆定律是反映电学中三个重要的物理量,是电流、电压、电阻关系的一个重要定律,是进一步学习电学知识和分析电路的基础,因此通过实验探究得出欧姆定律,掌握和理解欧姆定律的内容和公式,并用欧姆定律进行分析和解决简单的电路问题是教学的重点。
(2)找到难点。要找到难点,就要联系学生的实际情况,根据他们的知识基础和思维能力,分析和找到学生难于理解的地方,即内容比较抽象、深奥、复杂或学生接受起来比较困难的知识和技能,并且为在课堂上解决这个难点,可以提供适当的措施和方法。例如,欧姆定律教学的难点是设计实验过程和对欧姆定律的理解,其中学生对实验方法的掌握是重点也是难点。
(3)找出关键点。教学关键点突出反映了学生在新知识学习过程中认识上的矛盾性,体现了已学知识与新知识的联系,展示了教学过程中由感知教材向理解教材的合理过渡。因此,确定与处理教学关键点,对于顺利学习新知识起决定性的作用。 要确定与处理好关键点,就要深入钻研教材,弄清教材内容的内在联系。要对教材的内容作深入剖析,理出知识的层次,找出已学知识和后续知识与这些内容的联系,找出解决重点及难点的关键所在。例如,欧姆定律教学的关键点是:通过对实验数据的分析,概括出电流与电压、电流与电阻的关系。
2.上好课。上好课是提高教学质量的关键和保证,因此要做到以下几点:
(1)突出重点。教授重点是一节课的中心任务,课堂中的所有教学活动都必须紧紧围绕教学重点进行,在教学结束时应及时归纳总结,以突出重点。例如,牛顿第一定律中“一切物体在没有受到外力作用时总保持静止状态或匀速直线运动状态”是教学的重点,教学时应着重讲解。
(2)突破难点。难点是课堂教学中应集中解决的问题。对于难点,可采用“温故知新法”、 “循序渐进法”、 “类比法”、 “难点分散法”、“情境引导法”、“讨论交流法”等各种方法和措施,使难点得到解决。此外,还要了解学生对难点的掌握情况,并及时采取有效的解决措施。例如,牛顿第一定律的难点是对定律的理解,“一切”是指范围,即该定律对所有物体都普遍适用;“没有力的作用”是指定律成立的条件,它包含两层意思,一是理想情况,即物体确实没有受到外力作用,二是物体所受合力为零;“或”即两种状态居其一,不能同时存在。定律表明:物体不受力时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动。并根据“牛顿第一定律”理解惯性(物体保持运动状态不变的性质)以及运动和力的关系(力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因)。
学生在进入高中阶段学习了闭合电路欧姆定律以后,知道了利用伏安法测定电源的电动势和内阻的基本思路,但他们没有深层次研究在伏安法基础上所派生出来的很多种测量方法.当学生在常规的伏安法的基础上猛地接触到没有电压表或电流表,取而代之的是电阻箱等电学仪器时总感不适应,难度太大.如何从思维的抽象上升到思维的具体,如何把伏安法知识灵活应用起来,这是学生认识水平的需要,也是教师在教学中不可回避的问题.
1 建构模型,提出问题
(1)在实验室里测定电源的电动势与内阻的电路如图1所示.
提出问题:在不考虑系统误差时,依据什么原理测定电源的电动势和内阻?
教师引导学生从闭合电路欧姆定律的基本表达式出发,总结出测量原理.
本质是采用伏安法原理,测出电流I和电压U.I、U应满足的函数表达式.
过利用电压表测得的电压U和电流表测出的电流I作为已知数,在闭合电路欧姆定律的基础上建立相应的函数表达式,利用计算法和图象法这两种方法中的其中一种都可以得到需要测量的值.
设计意图 探究始于问题,作为复习课,学生已经有了一定的基础,选择典型的问题作为切入后,构建模型,通过解决问题的过程复习所学知识点,将学生从抽象的概念中引入到具体的实践中,是一种直观的,既能够调动学生学习积极性的做法,避免干巴巴的重复,又能使学生在实际中得到锻炼.
解决问题都有自己的规律,要通过典型试题找到解决问题的基本思路,避免就题论题,无法提高学生的能力.
2 变换仪器,总结规律
2.1 教师对学生进行启发式引导
通过上述试题,学生能够解决当电路中有电压表和电流表的前提下,测定电源电动势和内阻的问题,那么如果在实验器材中缺少电压表或电流表,或者所给的电压表或电流表不符合题意需要时,我们能不能用其他的仪器等效代替呢?
为了回答这个问题,我们先来看如下试题:
某班举行了一次物理实验操作技能比赛,其中一项比赛为用规定的电学元件设计合理的电路图,并能较准确地测量一电池组的电动势及其内阻.
设计意图 上述试题的求解过程从本质上来看,仍旧是伏安法,只是其电压表是利用电流表和合适的定值电阻等效代替而已,只要引导学生认清这个本质,试题就变得很简单了.
2.2 教师引导学生总结出解题的思维
(1)遵循本质的思维.电源电动势、内阻的测定实验,在实验室采用的是伏安法,其本质是建立了路端电压与总电流之间的函数关系.
(2)等效替代的思维.缺少电压表时,可以用已知电阻的电流表和合适的定值电阻相串联来代替.同样的,在缺少电流表时,可以用已知电阻的电流表和合适的定值电阻并联来代替.
(3)数学分析的思维.建立起函数表达式与相关图象的对应关系,就通过截距和斜率得到需要测定的物理量.
在以上分析结论的过程中启发我们基本思维:
(1)闭合电路欧姆定律为基础;(2)等效代替法的思维;(3)确立测量值之间的函数关系并画出图象.
设计意图 学生在考虑电学实验试题时,头脑中出现的信息往往是最基本的伏安法测定电阻的模型,只能就题论题,试题稍作变动,就无所适从.在伏安法的基础上,通过等效替代法创设一类问题的情景,帮助学生找到解决问题的基本思维、基本规律.这种解决问题的方法,可以迁移到其他更深层次,综合性更强的问题上面,为后期解决复杂问题奠定基础,明确方向.
3 层层深入,拓宽思维
师:如果在测定电源电动势和内阻的试验中,没有电压表,只有电流表和电阻箱,以上总结的规律还有存在的价值吗?
思维整合 实际上,无论是伏安法测定电源电动势、内阻的问题,还是缺少电压(流)表,利用其它电学仪器等效代替的问题,只要学生能认清实验的原理,明确了等效替代的本质,即:仍旧按照伏安法测电源电动势和内阻的思路,在做图象时,通过公式变型找到测量值所满足的基本关系式(重点表现形式为一次函数)即可.
其实,再难的学习内容只要我们能够掌握其中的方法、技巧、要领,注重练习,善于总结,就能达到“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的境界。这里笔者结合教学实践,谈谈从根本上解决这个问题的点滴体会。
一、联系生活实践,多动手脑,培养兴趣
让物理融入生活,是物理教学的初衷;从生活走向物理,则是物理教学的途径。电学知识与我们的生活联系非常紧密。为什么灯泡用久了会发黑?为什么灯泡丝要做成螺旋状?电饭煲是如何煮饭的?探究起来,妙趣无穷。
因此,鼓励学生联系生活实际,是学以致用的需要,是物理知识化难为简的需要,更是激发学生学习兴趣的需要。“兴趣是最好的老师”,有了兴趣就有了成功的动力。
在实验课上,我们可以设置与生活息息相关、让学生感兴趣的实验帮助学生理解相关电学知识。例如,在课后习题中有一个兴趣实验“自制水果电池”,学生可以进行分组探究,每个小组都可以向实验室借一只电压表和一些导线,每个小组成员都自备不同种类的水果和蔬菜。通过实验去探究水果电池的正负极,水果电池的电压的影响因素等。最后让各个小组展示他们的研究成果。这不仅满足了学生的求知欲,还最大限度地激发了学生的学习兴趣。
其实,四驱车、自制电铃、简易电话……学生完全可以利用所学的电学知识自己设计完成。教师应当鼓励学生在保证安全的前提下自己动脑动手进行这些小制作,并给予学生适当展示成果的机会,呵护学生“破坏和创造”的热情。这样既培养了学生的动手操作能力,又提高了学生的设计实验的水平,让学生在实验中体验了成功的快乐。
二、打好基础,发展学生思维
学好电学知识要抽丝剥茧,抓住重点,即应牢固掌握基本概念、基本定理和主要公式。
1.明确每个符号的物理意义,能掌握电学的基本规律。电学基础知识包括“五概念四规律”,即电流、电压、电阻、电功、电功率;欧姆定律、焦耳定律、串联电路的特点、并联电路的特点。对于以上重点概念,能让学生知道为什么引入它们,如何定义,单位是什么(对物理量),有什么重要应用等;对于规律,应着重理解它们反映的是哪些物理量、有什么样的关系或变化规律、这些规律的成立条件和适用范围是什么。学习时,要分清主次、突出重点,以重点带动一般,切勿平均使用力量。
2.能掌握公式的使用条件,对公式进行正确变形,并能熟记和应用。理解这些规律可以,例如,数学中a=c/b说明a与b成反比,a与c成正比,但在物理ρ=m/V定义式中,ρ与m、V的大小无关;在I=U/R中,却有I与U成正比,I与R成反比等,这就要求学生对物理的基本概念理解深刻。
又例如,在学习“电路连接的基本方式”后,利用串联电路只有一条电流路径的特点及开关与用电器一般串联的知识,向学生提出这样一个问题:一个电路中有一个电源,一个开关S,两个灯泡L1和L2,且这两个灯泡串联,当开关S断开时,L1、L2均发亮,但S闭合后,L1不发光,L2发光,这种情况是否存在?若存在画出可能的电路图。由于已有知识的干扰,将学生置于“矛盾”之中。学生只有敢于想象,冲出开关只能与用电器串联的定势,才能解决这个问题,既加深了知识的理解,又锻炼了思维的深刻性和广阔性。
三、重视画图和识图
学习物理离不开图形。复杂电路设计,都是主要依靠“图形语言”来表述的,图像能够变抽象思维为形象思维,更精确地掌握物理过程,有了图就能作状态分析和动态分析。
例如,在计算有关电路的习题时,已给出的电路图往往很难分析出电路的连接方式,而电路连接的方式不清楚,就无法正确选用串、并联电路的规律。如果能熟练地将所给出的电路图画成等效电路图,就会很容易地看出电路的连接特点,使有关问题迎刃而解。
对于这部分内容的学习,教师应当明确欧姆定律应用于某一电阻还是整个电路,教会学生根据现成的图形学会识图、绘图。教师对于学生电路图的学习,一定要有耐心,毕竟学生开始接触电学,不可能一下就能掌握和识别电路图。尤其是开始接触电路图,一定要每个图都帮助学生分析到位,这里宁可慢一点,也要为学生打下扎实的基础,有了识别电路图的本领,学习欧姆定律及计算,难度会相应减小许多。
四、引导学生做好实验
实验教学,还应注意把所学的物理知识与日常生活、生产中的现象结合起来,其中也包含与物理实验现象的结合,因为大量的物理规律是在实验的基础上总结出来的。在认真完成课内规定实验教学的基础上,还可以布置一些学生自己设计的实验。
例如,可以设计在缺少电流表或缺少电压表的条件下测量未知电阻的实验。这些都需要同学们自己独立思考、探索,不断提高自己的观察、判断、发散思维等能力,使自己对物理知识的理解更深刻。
五、引导学生做好综合应用题
电学知识头绪多,综合性强,做综合应用题时,学生往往感到无从下手,稍有疏忽就会造成错误。在教学中,教师应在以下两个方面起引导作用。
第一方面,学生在解题过程中由于物理知识理解不透,常会出现生搬硬套的现象,这时,教师要找准症结给予指点。
例如,在学过“电功率知识”后,学生讨论“220 V,40 W”和“220 V,100 W”两盏灯串联在电路中,哪个更亮?大多数学生会认为:100 W的灯泡比40 W的灯泡更亮,这说明学生被灯泡的额定功率所迷惑,而忽视了灯泡的明暗程度与灯泡的实际功率有关。找到症结后,教师让学生思考“220 V,40 W”和“220 V,100 W”的两个灯泡,哪个电阻大?将它们串联起来,通过它们的电流大小怎样?最后引导学生利用公式“P=I■R”来判断哪个灯泡会更亮。
第二方面,对于难度较大的题目,教师应采用降低梯度,分设疑点的方法,将学生引向正确轨道。
关键词:经典理论 量子力学 联系
中图分类号:O413.1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)08(a)-0143-02
量子力学于20世纪早期建立以来,经过飞速的发展,逐渐成为现代物理学科中不可分割的一部分。量子力学是现代量子理论的核心,它的发展不仅关乎人类的物质文明,还使人们对量子世界的认识有了革命性的进展[1]。
但是,量子力学并不是一个完备的理论,其体系中还存在许多问题,特别是微观与宏观,即经典理论与量子力学的联系。为解决这些迷惑,历史上相关科学家提出了很多实验与理论。该文旨在以量子力学发展史上提出的几个实验为例,对其进行简单分析,以展示经典理论与量子力学的联系。
1 问题的提出
1935年3月,爱因斯坦等人在EPR论文中提出了“量子纠缠态”的概念,所谓的“量子纠缠态”是以两个及以上粒子为对象的。在某种意义上,“量子纠缠态”可以理解为是把迭加态应用于两个及以上的粒子。若存在两个处于“量子纠缠态”的粒子,那这两个粒子一定是相互关联的,用量子力学的知识去理解,只要人们不去探测,那么每个粒子的状态都不能够确定。但是,假如同时使这两个粒子保持某一时刻的状态不变,也就是说,使两个粒子的迭加态在一瞬间坍缩,粒子1这时会保持一个状态不再发生变化,根据守恒定律,粒子2将会处于一个与粒子1状态相对应的状态。如果二者相距非常遥远,又不存在超距作用的话,是不可能在一瞬间实现两个粒子的相互通信的。但超距作用与当今很多理论是相悖的,于是,这里就形成了佯谬,即“EPR佯谬”。
同年,薛定谔提出了一个实验,后人称之为“薛定谔的猫”。设想把一只猫关在盒子里,盒中有一个不受猫直接干扰的装置,这套装置是由其中的原子衰变进行触发,若原子衰变,装置会被触发,猫会立即死去。于是,量子力学中的原子核衰变间接决定了经典理论中猫的生死。由量子力学可知,原子核应该处于一种迭加态,这种迭加态是由“衰变”和“不衰变”两个状态形成的,那么猫应该也是处在一种迭加态,这种迭加态应该是由“死”与“生”两个状态形成的,猫的生死不再是一个客观存在,而是依赖于观察者的观测。显然,这与常理是相悖的[2]。
这两个佯谬的根源是相同的,都是经典理论与量子理论之间的关系。
2 近代研究进展
2.1 验证量子纠缠的存在
华裔物理学家Yanhua Shih[3]曾做过一个被称为“幽灵成像”的实验,其实验过程及现象大致可以描述为:假设存在一个纠缠光源,这个光源可以发出两种互为纠缠的光子,通过偏振器使两种光子相互分离,令第一束光子通过一个狭缝,第二束不处理,然后观察两束光的投影,结果发现第二束光的投影形状与第一束光通过的狭缝形状完全相同。
人们发现,如果仅仅使用经典理论,实验现象是无法解释的,必须应用量子理论,才能解释“幽灵成像”的现象。这个实验也恰好验证了“量子纠缠”现象的存在。
2.2 量子世界中的欧姆定律
欧姆定律是由德国物理学家Ohm于19世纪早期提出来的,它是一种基于观察材料的电学传输性质得到的经验定律,其内容是:在同一电路中,导体中的电流跟导体两端所加的电压成正比,跟导体自身电阻成反比,即 (U指导体两端电压;R指导体电阻;I指通过导体的电流)。
18世纪二、三十年代,人们认为经典方法在宏观领域是正确的,但是在微观领域将会被打破。Landauer公式给出了纳米线电阻的计算方法,即(h为普朗克常量;e为电子电量;N为横波模式数量);而在宏观中,(为材料的密度;l为样品的长度;s为样品的横截面积)。由此发现,在宏观领域,样品的电阻是随着样品的长度增加而增加的,而在微观领域,样品的电阻与样品的长度没有关系。
Weber[4]等人制备了原子尺度的纳米线并进行观察,实验发现,在微观领域,欧姆定律也是满足的。Ferry[5]认为样品的电阻是由多种机理所导致的,而他最后得到的结果正是由于多种机理的相互叠加。经过分析,他认为欧姆定律何时开始生效取决于纳米线中电子耗散的力度,力度越大说明开始生效时的尺度越小。但这也同时引发了另一个问题的思考:低温条件下,欧姆定律是仍然成立的,也就是说经典理论仍然成立,但往往是希望在低温下研究比较纯粹的量子效应。低温条件下欧姆定律的成立要求在进行实验研究时,必须花费更多的精力来使得经典理论与量子理论分离开。
2.3 生活中的量子力学――光合作用与量子力学
Scholes等[6]从两种不同的海藻中提取出了一种名为捕光色素复合体的化学物质,并在其正常的生活条件下,通过二维电子光谱术对其作用机理进行了分析研究。他们首先使用了飞秒激光脉冲模拟太阳光来激发这些蛋白,发现了会长时间存在的量子状态。也就是说,这些蛋白吸收的光能能够在同一时刻存在于不同地点,而这实际上是一种量子迭加态。由此可见,量子力学与光合作用是有很大联系的。
3 结语
从近几年来量子力学的基本问题和相关的实验研究可以看出,虽然经典理论与量子理论的联系仍然是一个悬而未决的问题,但是当代科学家已经能够通过各种精妙的实验逐步解决历史遗留的一个个谜团,使得微观领域的单个量子的测量与控制成为可能,并且积极研究宏观现象的微观本质,将生活与量子力学逐渐的联系起来。对于“经典理论与量子力学的联系”这一专题还需要进行不断研究,使量子力学得到进一步完善与发展。
参考文献
[1] 孙昌璞.量子力学若干基本问题研究的新进展[J].物理,2001,30(5):310-316.
[2] 孙昌璞.经典与量子边界上的“薛定谔猫”[J].科学,2001(3):2,7-11.
[3] Shih Y. The Physics of Ghost Imaging[J].2008.
[4] Weber B, Mahapatra S, Ryu H, et al. Ohm's law survives to the atomic scale[J].Science,2012,335(6064):64-67.
电学部分的计算在中考中的比重与力学部分相当,只要能够充分理解并熟练运用相关公式及其原理就可以解决.不过,对于电学中的基本计算,同学们还应该认真对待、仔细体会,因为它不仅是中考直接考查的内容之一,也是解决复杂电学计算题的基础.
复杂的电学计算题很令人头痛,一般情况下,都需要首先分析电路,弄清电路连接的实质,然后再设法依据各种等量关系,列出相应的算式或方程式,最终解出要求的物理量.
(一) 有关欧姆定律的综合计算
例5 一个电阻为20Ω的用电器正常工作时,两端的电压是12V,如果要使用电器在18V的电源上仍能正常工作,则:
(1)应在电路中串联一个电阻,还是并联一个电阻?画出电路图;
(2)这个电阻的阻值是多少?
解析:(1)应串联一个电阻R2分压,其电路如图4所示;
点拨:欧姆定律是电学的基本定律和核心内容,在历年中考试卷中所占比例都很大,是中考考查的重中之重.掌握欧姆定律及其公式和熟练运用欧姆定律分析解决简单的串、并联电路问题是中考命题的重点.伏安法测电阻实验是这部分的一个主要基础实验,也是历年中考的重要考查点.
(二)有关电能、电功率、电热的综合计算
例6电饭锅的原理如图5所示,煮饭时按下温控开关S,使之与a、b接触,红色指示灯亮;饭熟后,温控开关S自动断开;当饭的温度低于68℃时,开关S自动上升与触点c接触,电饭锅处于低温加热状态,黄色指示灯亮;温度升至68℃时,温控开关S自动断开,如此反复.(红、黄指示灯的电阻很小,计算时可忽略不计)
(1)试分析R1、R2各起什么作用.
(2)若煮饭时发热板的功率为484W,而低温加热时发热板的功率为4.84W,求R2的阻值.
解析:此题通过温控开关的上下移动来改变电路的连接情况,以达到加热、保温的目的.可分别画出等效电路图,然后分别在各图中进行分析、求解.电饭锅的工作原理图略显复杂,解题时可根据电路情况适当简化,使之方便解题.
(1)当S与a、b接通时,等效电路如图6所示,R1跟红灯串联,然后与发热板并联,红灯所在的支路不影响发热板的功率.红灯起煮饭状态的指示作用,本身电阻很小,必须串联一个较大的电阻R1,所以R1起分压限流保护红灯的作用.
当S与c接触时,等效电路如图7所示.R2、黄灯、发热板串联,R2分去一部分电压,使发热板的功率减小,电饭锅处于低温加热状态,所以R2起分压降低发热板功率的作用.
点拨:这是一道典型的应用类计算题.应用类计算题信息量大,内容丰富,给出信息的形式多种多样,既可以是文字,也可以是图表、图像等.题中的物理过程、已知条件以及要解决的问题往往具有隐蔽性,因此,要解决这类问题首先要认真读题,理解题意,了解问题的背景,挖掘隐含条件,抓住问题的实质,然后再运用学过的物理知识去解决问题.
三、热学部分
中考中热学计算的比例较之力学、电学部分要小一些,但是,同样不可忽视.热学计算主要依据的公式有:
(1)燃料燃烧放热:Q=qm(q表示热值)
(2)物质升温吸热: Q吸=cm(t-t0)=cmt升
(3)物质降温放热: Q放=cm(t-t0)=cmt降
(4)热平衡方程: Q吸=Q放
例7 卖火柴的小女孩在严寒中只能靠点燃火柴取暖.一根火柴的质量约为0.065g,火柴的热值平均为1.2×107J/kg,求一根火柴完全燃烧能使1m3的空气温度升高多少摄氏度?〔已知空气的密度为1.3kg/m3,比热容为1×103J/(kg・℃)〕
解析:设火柴完全燃烧释放的热量全部被空气吸收,由Q吸=Q放得:
Q放=qm2
=1.2×107J/kg×6.5×10-5 kg
=7.8×102J
完全燃烧一根火柴能使1m3的空气升高的温度:
根据Q吸=cm(t-t0),Q吸=Q放得
点拨:本题把燃料燃烧的放热公式、热量的计算公式与密度知识结合起来,具有一定的综合性.应用公式时要注意其适用条件和范围.
四、综合计算
例8图8是一种测量小汽车油量装置的原理图.压力传感器R的电阻会随所受压力大小发生变化,油量表(由电流表改装而成)指针能指示出油箱里油的多少.已知:压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表3所示.
若压力传感器R的上表面面积为5cm2,汽油热值为4.6×107J/kg,汽油密度为0.71×103kg/m3,电源电压为6V,g=10N/kg.请回答:
(1)当油与油箱总重为600N时,压力传感器R受到的压强多大?
(2)若油箱内的油为10kg时,汽油完全燃烧放出的热量是多少?
(3)如果空油箱的质量为5.8kg,油量表指针指向2×10-2m3时,电路中电流是多少?
解析:(1)(2)两问较简单,(1)p=1.2×106Pa;(2)Q=4.6×108J.
(3)油量表指针指向2×10-2m3时,箱内汽油质量为:m油=ρV=0.71×103kg/m3×2×10-2m3=14.2kg,
油和箱的总质量:m=m油+m箱=14.2kg+5.8kg=20kg,
总压力F=20kg×10N/kg=200N.
近几年来,中考物理计算题的形式越来越多,但是任何形式的题都不能脱离相关的基础知识,因此,希望同学们能够脚踏实地地学好基础知识,并尽可能地把基础知识运用于现实生活中,实现知识的飞跃.最后祝同学们在中考中取得理想的成绩.
《导体的电阻》是新课标物理选修3-1的第二章《恒定电流》第六节的内容,它是电学的基本规律之一,本节内容安排在部分电路欧姆定律知识之后,起到了承上启下的作用,部分电路的欧姆定律是研究导体两端电压、流过的电流等外界条件与导体电阻的数量关系而非决定关系;电阻定律是研究导体材料、长度、横截面积等自身条件与电阻的决定关系。学生在初中已经定性研究了导体材料、长度、横截面积等自身条件与电阻的决定关系,本节在此基础上通过实验分析进行定量描述的研究,同时突出了“电阻率”这一物理概念,这部分知识与现代科技、生活、生产等有着密切联系。本节课以问题为主线,通过同手实验、观察分析,辅助以多媒体进行教学。
2.教学目标
2.1知识目标
(1)通过探究“导体电阻与其影响因素的定量关系”这个实验,探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系,体会控制变量法在科学研究中的重要作用。
(2)通过逻辑推理,探究导体电阻与长度、横截面积的定量关系。
(3)通过运算,知道电阻率的的物理意义及电阻定律的内容和表达式。
(4)通过“加热日光灯丝,观察欧姆表示数变化”这个实验,了解电阻率与温度的关系。
2.2能力目标
(1)经历实验探究或逻辑推理探究导体电阻与其影响因素的定量关系的过程,使学生进一步掌握控制变量的科学方法。
(2)通过探究活动,培养学生科学思维的能力和合作交流的能力。
2.3情感目标
(1)通过对各种材料电阻率的介绍,加强学生安全用电的意识。
(2)培养实事求是、严谨认真的科学态度。
(3)让学生在自主学习中体会成功的喜悦,激发求知欲望,增强学习兴趣.
3.教学重难点
重点:电阻定律;
难点:电阻率。
4.器材准备
电压表,电流表,直流电源,滑动变阻器,电阻丝示教板,酒精灯,电阻丝(一根),多用电表。
5.教学流程
环节一 旧知链接,多媒体展示问题。
(1)电阻的定义式:,电阻是反映的物理量。
(2)n个阻值同为R的电阻串联,电路的总电阻为,n个阻值同为R的电阻并联,总电阻为。
设计意图:复习旧知,为学习新知识热身。
环节二提出问题,引入新课。
(师)问题1、为了改变电路中的电流,应该如何操作?
根据欧姆定律可知,只要增加导体两端的电压或降低倒导体的电阻即可。
(师)问题2、给定一个导体,如何测量它的电阻?(学生自己设计电路)
从上述问题可以看出,导体的电阻与两端的电压以及通过导体的电流无关,那么导体的电阻与导体的哪些因素有关呢?
设计意图:通过问题引导学生思考导体的电阻究竟跟什么因素有关,激发学生学习兴趣
环节三 新课教学,分组实验、探索定律。
(1)影响电阻的因素可能有哪些呢:(材料、长度、横截面积、温度……)
(2)解决办法——控制变量法 引导学生设计表格。
(3)实验探究:
A、引导学生设计实验电路图(教师投影打出)。
B、出示电阻定律示教板、说明板上的几种金属材料。
C、引导学生连接电路,并说明注意事项。
D、依次对四种金属材料的电阻进行测量。
E、对数据进行分析:
定性观察——R与长度、横接面积有关。
设计意图:通过自己设计实验,小组合作动手做实验,测量数据,通过比较电阻与长度、横截面积的关系,初步得出电阻与长度、横截面积的关系,培养学生动手实验能力和数据分析能力。
(4)逻辑推理探究:
分组活动:A、理论探讨电阻R与长度L的关系 n个电阻串联。
B、理论探讨电阻与横截面积的关系n个电阻并联。
投影展示电路图
设计意图:通过理论探讨得出分析导体的电阻与和它的长度的关系、与它的横截面积的关系
(5)实验:探究导体电阻与材料的关系(投影展示):
A、根据以上分析,我们可以等式的形式写出用导体长度l、导体横截面积S表示电阻R的关系式,比例系数用一常量表示,此等式为_____________。
B、已知上述试验中,导体长度l=50cm,直径d=0.50mm,横截面积S=1/4πd2=1.96×10-7m2,根据上述实验数据,分别计算上面四个导体的比例系数,并填入填入表格。
C、分析上述比例系数的物理意义:
设计意图:通过对实验数据的分析,得出比例系数即是电阻率,并使学生清楚的知道不同物体的电阻率不同,从而得出电阻定律的表达式。
环节四 总结规律,深化理解。
由学生总结电阻定律:
(1)内容:同种材料的导体的电阻R跟它的长度L成正比,跟它的横截面积S成反比;导体电组与构成它的材料有关。这就是电阻定律。
(2)公式:R=ρ
教师指出:式中ρ是比例常数,它与导体的材料有关,是一个反映材料导电性能的物理量,称为材料的电阻率。
电阻率ρ:
(1)电阻率是反映材料导电性能的物理量。
(2)单位:欧·米(Ω·m)
[投影]几种导体材料在20℃时的电阻率
学生思考:
(1)金属与合金哪种材料的电阻率大?
(2)制造输电电缆和线绕电阻时,怎样选择材料的电阻率?
设计意图:通过对电阻率的学习,让学生认识到电阻率在实际生活中的应用。
环节五、电阻率与温度的关系。
演示实验:将日光灯灯丝(额定功率为8W)与演示用欧姆表调零后连接成下图电路,观察用酒精灯加热灯丝前后,欧姆表示数的变化情况。
学生总结:当温度升高时,欧姆表的示数变大,表明金属灯丝的电阻增大,从而可以得出:金属的电阻率随着温度的升高而增大。
教师:介绍电阻温度计的主要构造、工作原理。如图2.6-5所示。
图2.6-5 金属电阻温度计
学生思考:锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小,怎样利用它们的这种性质?
设计意图:巩固知识,强化训练。
环节六:自主完善,意义构建。
让学生自己总结这节课学习的内容和方法,找出学习过程中,理解不透彻,容易混淆的地方进行小组合作学习
就快期末考试了,考试如何复习呢。那么你们知道关于2021年初三上册期末物理知识点复习资料内容还有哪些呢?下面是小编为大家准备初三上册物理《电压电能》知识点复习资料大全,欢迎参阅。
初三上册期末物理知识点复习资料章一
(一)电压
1、电压
(1)电路中提供电压的装置是电源。
(2)电压的作用是使电路中的自由电荷发生定向移动形成电流。
(3)电压用字母U表示。电压的单位是伏特,简称伏,符号是V。
(4)一节干电池两端的电压是1.5V,一个铅蓄电池的电压是2V,家庭照明电路的电压是220V,对人体的安全电压是不高于36V。
2、电压的测量
(1)电压表是测量导体或电路两端电压仪表,电路中的符号。
(2)电压表的使用规则:①使用前注意观察:接线柱、量程、分度值、校“0”;
②电压表应该并联在被测电路的两端;(否则电流会很大,此时测的是电源电压);
③电压表正接线柱应与靠近电源正极的一端相连,负接线柱应与靠近电源负极的一端相连;(即电流从电压表的“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出,否则指针会反偏);
④不允许被测电路两端的电压超过电压表的测量值。(用较大量程试触,否则指针可能打弯);
⑤读数时看清接线柱(量程)、明确分度值、看清指针位置。
3、串联电池组的电压等于各节电池的电压之和。
4、串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和;并联电路中各支路两端的电压相等。
5、把电压比作水压→类比法。
6、电压表与电流表使用方法的相同点:电流表或电压表的电流都要从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出;被测的电流或电压都不要超过电流表或电压表的测量值。
7、电压表与电流表使用方法的不同点:电流表与被测部分串联,电压表与被测部分并联;电流表不允许直接接到电源的两极上,而电压表能直接接到电源的两极上。
(二)电阻(R)
1、导体对电流碍作用叫电阻,任何导体都有电阻,电阻是导体本身的一种性质。
2、电阻用字母R表示,电阻的国际单位是欧姆,简称欧,符号Ω;常用单位:兆欧(MΩ)、千欧(KΩ);1MΩ=1×KΩ,1KΩ=1×Ω。
3、导体两端的电压相同时,通过导体的电流越小,导体的电阻大,或电压相同时,灯泡越暗,电阻大。(转换法)
4、决定导体电阻大小的因素有材料、长度、横截面积、温度。
5、长度和横截面积相同的不同材料的导体电阻一般不同。
6、材料和横截面积相同的导体,长度越长,电阻越大。
7、材料和长度相同的导体,横截面积越小,电阻越大
8、大多数金属的电阻随温度的升高而增大;大多数非金属的电阻随温度的升高而减小。
9、导体的电阻很小,绝缘体的电阻很大;导电能力介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体,如:硅和锗。
10、某些导体在温度很低的情况下电阻就变成了零,这就是超导现象。
(三)、变阻器
1、滑动变阻器能改变电路中的电流、控制某电路两端的电压、分担电压保护电路。
2、滑动变阻器的原理是通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变电阻。
3、滑动变阻器使用规则:?串联在电路中;?不能使通过它的电流超过铭牌上所标的电流;?连接时,所使用的接线柱要“一上一下”。④闭合开关前,滑动变阻器的滑片要置于阻值处。
4、规格的物理意义:“50Ω,1.5A”表示滑动变阻器的阻值变化范围为0——50Ω,允许通过的电流是1.5A。
5、使用口诀:一上一下接线柱,阻值变化观下柱,滑片靠近阻值小,滑片远离阻值大。
6、电阻箱的优点:能显示电阻箱连入电阻大小的变阻器;
7、电阻箱的原理:与滑动变阻器的原理相同;
8、电阻箱的读数方法:每个旋盘所指示的数字乘以相应的倍数的总和。
初三上册期末物理知识点复习资料章二
(一)探究电阻上的电流跟两端电压的关系
1、电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。即R一定时,︰=︰。
2、电压不变时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。即电压不变时︰=︰。
3、若电压表、电流表的指针反偏,则是电压表、电流表的正负接线柱反了;
4、若电压表、电流表的指针偏转很小,则电压表、电流表的量程选大了,若电压表、电流表的指针偏转到最右边,则电压表、电流表的量程选小了。
5、无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流都不变,若此时的电流较大,则是滑动变阻器的两个接线柱都接在了金属杆上,若此时的电流很小,则是欢动变阻器的两个接线柱都接在了电阻丝上。
(二)欧姆定律
1、欧姆定律的内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比;数学表达示:I=U/R;
2、使用欧姆定律时应注意同时性和同体性;
3、“同体性”指公式中的I、U、R必须是同一电路或同一电阻或是整个电路的三个物理量;
4、“同时性”是指公式中的I、U、R必须是同一时刻的值;
5、使用公式时I、U、R都必须用国际单位,即,I——安培,U——电压,R——欧姆;
6、I=U/R,变形为U=IR,R=U/I;
7、R=U/I表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比等于这个导体的电阻,它是电阻的计算式,不是电阻的决定式。
8、电路计算时应做到“两步三查”。两步是指画图标量(书写已知条件、求解的问题)和列式求解(①写出计算公式,②带数字和单位,③计算出结果)。三查是指查物理公式、查下标、查单位。
9、电阻的串联实际上是增加了电阻的长度,因此串联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大;
10、串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,公式是R=+;
11、n个阻值相同的电阻串联后的总电阻=nR
12、串联电路中,导体两端的电压与导体电阻成正比,即::=︰
13、电阻的并联实际上是增加了电阻的横截面积,因此并联电路的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。
14、并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。公式是1/R=1/+1/;
15、n个相同的电阻R并联,总电阻=1/n。
16、并联电路中,电流与电阻成反比,即︰=︰。
17、串联、并联电路的电流、电压、电阻关系的口诀:串流并压各相等,串压并流总之和,串联电阻总之和,并联电阻合倒和。
(三)测量小灯泡的电阻
1、伏安法测电阻的实验原理:R=U/I;
2、操作时的注意事项:①电流表、电压表的量程要选择适当;②连接电路时开关应处于断开状态;③闭合开关前,应使滑动变阻器连入电路的电阻;
3、测量的物理量:用电压表测出电压,用电流表测出电流代入公式R=U/I计算出电阻值;
4、滑动变阻器的作用:改变连入电路的阻值,从而改变电流和电压,以达到多测几次的目的。
5、该实验中至少要测三组数据,是为了求电阻的平均值,以减小误差。
6、在该实验中闭合开关时,灯泡不亮,电流表无示数,电压表有明显的示数,则出现的故障是灯泡断路(即灯丝断了、接灯泡的导线断了或接线柱松动、接触不良)。
7、在该实验中移动滑片时,电流表和电压表的示数变化不一致,则是电压表并联在了滑动变阻器的两端。
(四)欧姆定律和安全用电
1、人体的电阻一定,根据欧姆定律,电压越高,通过的电流越大;
2、只有不高于36V的电压才是安全的;
3、不能用湿手触摸电器,或扳开关;
4、断路:由于导线断了、用电器损坏、开关断开或接触不良造成电路中没有电流的现象。
5、短路:电源的两端或用电器两端被导线直接连接起来的电路,发生短路时会烧坏电源或电流表,也有可能发生火灾。
6、雷电产生是带正负电的云层靠近时产生剧烈的放电现象;
7、雷电的预防是安装避雷针(又叫引雷针,把雷电引来入地,从而保护其他物体)。
8、螺丝口灯泡的螺旋套只准接在零线上。
初三上册期末物理知识点复习资料章三
(一)电能
1、电能的获得将其他形式的能转化为电能。
2、用电器工作的过程就是消耗电能的过程,用电器工作时把电能转化为其他形式能。
3、物理学中,电能的国际单位是焦耳,简称焦,符号J;
4、生活中常用度作为电能的单位,学名“千瓦时”;
5、1度=1千瓦时,“千瓦时”的物理意义:1千瓦的用电器正常使用1h所消耗的电能;1KW.h=3.6×J.
6、电能表(又叫电度表)测量用电器在一段时间内所消耗的电能;
7、电能表串联在干路上(一三孔进、二四孔出);
8、测量较大电能时用计数器读数;计数器上最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位;
9、电能表前后两次读数之差就是这段时间内用电的度数。
10、“600R/KW.h”是说,接在这个电能表上的用电器每消耗1千瓦时的电能,电能表的转盘转过600转。
11、电流做功的过程就是消耗电能的过程;
12、电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能,也就是消耗了多少电能;
13、电功的国际单位:焦耳,简称焦,符号,J。
(二)电功率
1、在物理学中,用电功率表示消耗电能快慢的物理量。用字母“P”表示。
2、用电器在1秒内消耗的电能,叫做电功率,
3、电功率的单位是瓦特,简称瓦,符号W。
4、电功率的定义式:P=W/t;基本式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。
5、导出的计算公式P=R、P=/R。这两个公式只适用于纯电阻电路中电功率的计算。(即电能全部转化为热能)
6、公式中的单位:U——电压——伏特(V),I——电流——安培(A),
R——电阻——欧姆(Ω),P——电功率——瓦特(W)
7、P=W/t公式中物理量的单位:W——电能——焦耳(J)——千瓦时(度,KW.H),t——时间——秒(s)——小时(H),P——电功率——瓦特(W)——千瓦(KW)。
8、额定电压:用电器正常工作时的电压叫做额定电压。
9、额定功率:用电器在额定电压下的功率叫做额定功率。
10、一般用电器的铭牌上都标有额定电压和额定功率,如灯泡上标有“220V40W”时,表示此灯的额定电压为220V,额定功率为40W。
11、额定功率与实际功率的关系:?当=时,=,用电器正常工作,如:灯泡正常发光;
当<时,<,用电器不能正常工作,如:灯泡发光暗淡;
当>时,>,用电器不能正常工作,很容易损坏或缩短使用寿命,如:灯泡发光强烈。
12、灯泡的亮度决定于它的实际功率功率。
13、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。
14、电能的基本计算公式是W=Pt和W=UIt。(适用任何情况)。导出公式有W=Rt和W=t/R。(只适用于纯电阻电路)
15、串、并联电路中用电器消耗的总电能均等于各用电器消耗的电能之和。
(三)电与热
1、电流通过导体时电能转化成热,这个现象叫做电流的热效应。
2、电流热效应的大小:跟导体的电阻、通过电流的大小、通电时间有关。
3、电流有热效应、化学效应和磁效应,电饭锅、电熨斗、电烙铁、电炉等电热器就是利用电流的热效应工作的。
4、焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比;
5、焦耳定律的数学表达式:Q=Rt。
6、符号和单位:Q——热量——焦耳(J)R——电阻——欧姆(Ω)
I——电流——安培(A)t——时间——秒(s)
7、导出公式:如果用电器消耗的电能全部转化为热,则Q=W=UIt=Pt=Rt=t/R。若只有一部分转化为热,则Q<w,计算电热时应用q=rt。< p="">
8、用电来加热的设备叫做电热器。
9、电热器的主要组成部分是发热体。
10、发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝制成的。
11、串联电路中,电压、电能、电功率、电热都与电阻成正比,即︰=︰=︰=︰=︰。
12、并联电路中电流、电能、电功率、电热都与电阻成反比,即︰=︰=︰=︰=︰。
(四)电功率和安全用电
1、家庭电路中电流过大的原因:(1)发生短路;(2)用电器的电功率过大。2、接入电路用电器的总功率越大,电路中的总电流越大。家庭电路中应安装保险丝或空气开关,在电流过大时自动切断电路。
3、保险丝的作用是当电流过大时,自动切断电路
4、保险丝是用铅锑合金制作的,电阻比较大,熔点比较低。
5、保险丝原理:电流过大时,产生较多的热量使它的温度达到熔点,于是保险丝熔断,自动切断电路,起到保险的作用。
6、保险丝串联接在干路的火线上。
7、保险丝的额定电流等于或稍大于家庭电路的电流。
8、不能用铁丝、铜丝代替保险丝。
(六)生活用电常识
1、家庭电路的组成:低压供电线路、电能表、闸刀开关、保险装置、用电器、插座、灯座、开关。
2、家庭电路中的各用电器采用并联,用电器与插座并联,控制灯泡的开关应与灯泡串联,接在灯泡与火线之间,保险丝要串联接在火线上,螺丝扣灯泡的螺旋套只准接在零线上。
3、家庭电路的进户线有:火线和零线,它们之间的电压为220V,火线与大地之间的电压为220V,零线与大地之间的电压为0。
4、辨别火线和零线的工具是试电笔。
5、使用试电笔时,手指按住笔卡,笔尖接触被测导体,能使氖管反光的是火线。
6、两孔插座:一孔接火线,另一孔接零线。
7、三孔插座:两孔分别接火线和零线,第三孔把用电器的金属外壳与大地连接起来,防止了外壳带电引起触电事故。
8、使用有金属外壳的家用电器,外壳一定要接地。
9、家庭电路中的触电事故都是人体直接或间接跟火线连通,形成通路造成的。
10、安全电压不高于36V,动力电路电压380V,家庭电路电压220V,都超出了安全电压。
11、低压触电的形式是:单线触电和双线触电;高压触电形式有高压跨步电压触电和高压放电电压触电。
12、安全用电原则是:不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
题型一:有关电功率的计算
此类问题多以基本公式和基础知识为考查目标,有时以图象为载体,有时以具体的电路图为载体,综合考查公式的选择和灵活应用,以及相应的计算。
例1 (2012年襄阳中考)右图所示的是电阻甲和乙的U-I图象。若将甲、乙串联在某一电路中,当电流为0.1A时,电源电压为_______V;若将甲、乙并联在电源电压为1.5V的电路中,电路消耗的总功率为_______W。(2V,0.6W)
分析:①电阻甲、乙串联在电路中,因此通过它们的电流相等,从U-I图象中读出当电流为0.1A时电阻甲和乙对应的电压值,再根据串联电路电压的特点,计算出电源电压。②电阻甲、乙并联在电路中,因此它们两端的电压等于电源电压,从U-I图象中读出当电压为1.5V时,电阻甲和乙对应的电流值,再根据并联电路电流的特点,计算出电路中的总电流,再根据P=UI即可求出电路消耗的总功率。(详解略)
例2 (2012年泰州中考)下图是某电热器的原理简图,它有高温、低温两挡,发热体由R1和R2两个电热丝构成,阻值分别为110Ω、220Ω。
(1)S1闭合、S2开时,求电热器的功率;(440W)
(2)S1,S2都闭合时,求电热器的工作电流;(3A)
(3)S1,S2都闭合时,电热器是处于“高温挡”还是处于“低温挡”,通过有关计算证明你的结论。(“高温挡”)
分析:(1)S1闭合、S2开时,只有电阻R1接入电路,由功率公式P=■可以求出此时电热器的功率;(2)S1,S2都闭合时,两电阻并联,由并联电路特点及功率公式P=■可以求出此时电热器的功率;(3)求出S1,S2都闭合时电热器的功率,比较S1闭合、S2开与S1,S2都闭合时电热器的功率大小,然后判断S1,S2都闭合时,电热器是处于什么挡。
点评:本题考查了并联电路的特点和欧姆定律及电功率公式的应用;关键是电功率公式的灵活应用和加热器状态的判断,以及电路图的分析。
题型二:电功率的测量
此类问题多以基础知识为出发点,综合考查据实物图画电路图、滑动变阻器的调节、分析电功率的测量值与真实值间的关系等问题;分析清楚电路结构、明确各电路元件的连接方式是正确解题的关键。
例3 (2012年天津市中考)现有A,B两灯泡,分别标有“6V 6W”和“6V 8W”,先将灯A与定值电阻R0串联接入电路中,A恰能正常发光,如图。若用灯B替换灯A接在电路中,灯B的实际功率将_______(大于/小于)8W。
(电源电压不变,不考虑温度对灯丝电阻的影响)
解:根据公式RL=■可算得RA=6Ω,RB=4.5Ω,灯A与电阻R0串联接入电路后正常发光,说明UA=6V。现在以电阻比A小的灯B替换A与R0串联,根据欧姆定律I=■可知,电路中的电流必增大,U0=IR0增大,UB=U-U0减小,这样UB必小于6V,灯B比正常发光时暗,P实B<P额B=8W。
点拨:在算得A,B两灯的电阻后,也可以根据串联电路的分压特点推得,替换后灯泡B两端的电压小于6V。
题型三:电热问题(例略)
题型四:家庭电路与安全用电
要想解决此类问题,需要让学生知道在家庭电路中,输电导线有一定的电阻,要分担一部分电压,从而导致用电器两端的电压发生变化,其电功率发生变化,并且用到并联电路电流和电阻的特点。此类问题属于应用实践,以实际应用为主,如:以油量表、拉力器、光敏电阻等为平台,考查应用电学解决实际问题的能力。
例4 (2012年通辽市中考)小明家电饭锅有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),从说明书上收集到如下数据与如右图所示的原理图。
说明:加热功率:800W,保温功率:44W。
(1)请说明此时该电饭锅处于何种状态?
(2)试求R1,R2的阻值;
(3)当电饭锅正常加热15min后,小明家的电能表表盘示数从329.4kWh会变成多少?
解析:(1)S闭合、S0断开时,R1,R2串联,根据公式P=■可推得U一定,R越大,P越小,此时处于保温状态。
(2)加热时P加=■=■=800W,保温时P保=■=■=44W,解得:R1=60.5Ω,R2=1039.5Ω。