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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。
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。
欧姆定律是实验定律.要正确理解欧姆定律,应了解如何通过试验来揭示电流、电压、电阻三个物理量之间的关系.因为是三个物理量,所以我们在研究实验时要采用控制变量法,探究过程中分两步.
1.保持电阻不变,研究电流跟电压的关系
研究电流跟电压的关系时,应保持电阻不变,那么,设计实验电路时就要考虑以下几个方面:①怎样测量定值电阻两端的电压U和定值电阻中的电流I?②怎样保持导体的电阻R不变?③通过什么方法改变定值电阻两端的电压U?设计实验电路图(如图1):
按电路图连接实物电路,利用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压,使它成整数倍的增加,并记录所对应的电流值,填入表一中.
表一:R=10Ω
通过上表可得:电阻一定时,电流与电压成正比.
2.保持电压不变,研究电流跟电阻的关系
同学们一定要明确“研究电流跟电阻的关系时,应保持电压不变”的思想.实验探究时应考虑:①怎样改变导体电阻R的大小?②怎样保持导体两端的电压U不变?这是这个探究实验的难点,当电阻的大小发生变化时,可通过滑动变阻器来控制其两端的电压U保持不变.
不断更换定值电阻,利用滑动变阻器保持定值电阻两端的电压不变,记录对应的电流值,填入表二中.
表二:U=3V
通过上表可得:电压一定时,电流与电阻成反比.
综上所述: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.
同学们在具体的探究活动中可能会遇到这样的问题:在电阻R阻值改变时,电阻R两端的电压也发生变化,如何移动滑动变阻器的滑片,使电阻R两端的电压恢复到原来的电压值.这也是把控制变量法从理论升华到实际的一个方面.
例1小刚同学用如图2电路探究欧姆定律的“一段电路中电流跟电阻的关系”.在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的惟一操作是().
A.保持变阻器滑片不动
B.将变阻器滑片适当向左移动
C.将变阻器滑片适当向右移动
D.将电池个数增加
解析当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,电路中的电流减小,滑动变阻器两端的电压减小,而A、B两点间的电压增大,所以滑动变阻器的电阻应当增大才能使A、B两点间的电压保持不变.这道题让大家真正了解到应如何灵活应用控制变量法.
二、正确理解欧姆定律
在欧姆定律中,三个物理量是指同一导体或同一段电路在同一时刻的I、U、R,同时三个物理量的单位必须要用国际单位制.
对于欧姆定律I=U/R和欧姆定律的变形式R=U/I,这两个公式是大家最容易混淆的.
特别是R=U/I只是用来计算导体电阻的,决不能认为R与U成正比,R与I成反比;对同一导体而言,即使导体上不加电压,导体电阻仍然存在.切记导体电阻与电压电流无关,它是导体本身的一种性质.
为了更形象深刻地理解欧姆定律,我们可以借助图像来描述.
根据I=U/R,当R一定时,I与U成正比,相当于数学中的正比例函数的图像.如图3甲所示.而在U一定时,I与R成反比,相当于数学中的反比例函数的图像.如图3乙所示.
应用这种图像可以来比较电阻的大小.
例如图4所示为接入闭合电路中阻值不同的两个电阻的电流随电压变化的I-U图像,从图中可知().
A.R1R2
B.R1R2串联后,总电阻I-U图线在区域Ⅱ内
C.R1R2并联后,总电阻I-U图线在区域Ⅲ内
D.R1R2并联后,总电阻I-U图线在区域Ⅰ内
解析 首先大家要对串并联电路的总电阻非常清楚,串联的总电阻大于任何一个分电阻,并联的总电阻小于任何一个分电阻.从图上可以选择电压一定时,比较电流的大小关系,I1I2,所以R1R2,可推出RⅠRⅡRⅢ,所以正确答案为D.
三、欧姆定律的应用
根据欧姆定律:①知道导体两端的电压和导体的电阻就可以求出导体中的电流;②知道通过导体的电流和导体的电阻就可以求出导体两端的电压;③知道通过导体的电流和导体两端的电压就可以求出导体的电阻值,即I=U/R,U=IR,R=U/I.
例2一个定值电阻两端加上6V电压时,通过它的电流是0.4A.如果给它加上3V的电压时,则流过它的电流是多少?为什么?
解析一
要求当电压是3V时,电流是多少,还需知道电阻,根据前面的两个条件可以求出电阻是15Ω,因为电阻是不变的,所以I=U/R=3V/15Ω
=0.2A.
解析二
根据欧姆定律,R一定时,I与U成正比,即得I=0.2A.
例3如图5所示,开关闭合后,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中().
A.电流表示数变小,电压表示数变大
B.电流表示数变小,电压表示数变小
C.电流表示数变大,电压表示数变大
D.电流表示数变大,电压表示数变小
解析当滑动变阻器滑片P向右滑动时,电路的总电阻变大.电压一定时,电阻变大,电流变小,所以电流表示数变小;通过定值电阻的电流减小,所以定值电阻分担的电压减小,电压表的示数变大.故选A.
例4如图6所示是“伏安法测电阻”的实验电路图.
(1)在图6中的圆圈内填入电流表、电压表的符号;
(2)某同学规范操作,正确测量,测得3组实验数据分别是:U1=2.4V,I1=0.20A;U2=4.5V,I2=0.38A;U3=6.0V,I3=0.50A.请你在虚线框内为他设计一个表格,并把这些数据正确填写在你设计的表格内.
(3)根据表格中数据,请你算出待测电阻Rx≈_______Ω.
(4)分析表格中的数据,你能得出的一个结论是:_______________________________.
解析(1)填入电流表和电压表,如图7所示.
(2)实验数据表格设计如下表:
一、人人“三会” 电路-------会连接、会画、会分析
《课程标准》指出:“实验是物理课程改革的重要环节”要求学生能动脑动手地“学”科学,改变过去以书本为主、实验为辅的教与学的方式,把实验地位空前提升。要解决学好抽象的电学这个问题,以实验课堂为主阵地,通过用电器工作过程中的具体情境学习抽象的电学。
利用课外活动时间让学生走进实验室操作,并且利用多媒体、实物讲解操作过程:什么是串联?什么是并联?什么是首尾相连?什么是两端分别连在一起?还有如何判断电路是串联还是并联?讲解连接电路时要注意的事项。对于特别害羞的女同学,她们不敢动手,要善于开导,训练她们的胆量,提高她们的动手实践能力,让她们通过实验体会接线柱接反了的现象,比你讲解多次效果明显。这样,人人会连接、分析电路,就能做好电路图和实物图之间的互相转化。
二、培养探究意识,做好探究性教学实验
在实施素质教育的过程中,物理教学主要是以探究性学习为主,注意对整个物理概念和结论的过程的探究,通过提出疑问、设计方案、动手操作、思考解决、得出结论等具体步骤,让学生自主地参与教学的整个过程。电学学习更是如此。
为此,要精心设计实验,激发学生探究的主体性,做好探究性实验,充分发挥探究式边学边实验的教育功能,实现教与学的双赢。而不是简单的把书中的演示实验做一遍,然后直接把结论告诉学生。
如“探究电阻上电流跟两端电压关系”时,可以创设这样的情境:先把一个2.5V的小灯泡接在一节干电池上,看看小灯泡的发光情况,再把电源换成两节干电池上,看看此时小灯泡的发光情况。
三、理解欧姆定律并突破定律
欧姆定律一章,是在学习了电流、电压、电阻三个重要物理量的基础上来学习这三个物理量之间的关系。它是贯穿整个电学的重要规律,奠定了整个电学的基础,是学习下一章电功率的前提,因此,本章内容处于重要地位,起着承上启下的作用。因此,欧姆定律是学好电学的关键。
欧姆定律最难理解的知识点是:
当导体两端电压一定时,导体的电流与导体中的电流成反比?
当导体电阻一定时,导体两端电压与导体中的电流成正比?
学生初学欧姆定律时最难理解知识点,所以在实验时应注意探究的方法、结合图像得出电流与电压、电阻的关系。首先巩固练习电路分析,然后理解串并联电路的特点,利用变化的量表示不变量或抓住其中相等的量列出关系式(电源电压一般不变、串联电流相等、并联电压相等……),若能熟能生巧,在做计算题时,这些隐含的条件便会在学生看到题的同时马上就跳出来,再结合欧姆定律,你就能轻易地解出此题。
定律中的电流、电压和电阻都必须是同一个导体或同一段电路上对应的物理量。不同的导体之间的电流、电压和电阻间不存在U=IR关系。因此在运用欧姆定律公式时,必须将同一个导体或同一段电路的电流、电压和电阻三者一一对应,再带入计算。对于欧姆定律及导出公式,前者既有物理意义又有数学意义,后面两个只有数学意义,所以就不成比例关系变形公式并非欧姆定律的内容,切勿混淆。把上述问题弄明白了,电学难题就迎刃而解了。
四、加强学生说题训练,升华学生思维
新课程倡导自主、合作、探究的学习方式,让课堂激扬,充满生命活力,让学生成为学习的主人。但相当多学生来自农村,许多学生生性胆怯,不善言谈,我们要用激励方式,让他们敢于开口,表达自己的想法。因此我以"说题"(把题目的已知条件和所求的内容用自己组织的物理语言叙述出来,)为突破口,消除知识点在审题过程中的错误,是做题更高一层的升华,以此来提高学生学习物理的能力。
利用“说题”来强化所学知识内容,通过“说题”为学生学习而设计活动,为学生发展而开展活动,提高课堂效率,就能使我们的课堂变得生机勃勃、充满智慧的欢乐与发展创造的快意。
五、加强变式训练,总结中考重要考点
对于初中物理知识中最大的一块知识“电学”, 题型杂乱,变幻莫测,学生如果抓不住解题规律,就题做题,进步不会很大。为了让学生更好的解决这部分的问题,深入理解基本内容,培养分析问题和解决问题的能力,针对电学的一些考点,我进行了以下几种变式处理练习,简化学习难度:
(一)经典中考试题,变换已知量的数据进行未知量的求解;把已知量和未知量求解交换进行的;达到举一反三的目的,触类旁通。
(二)同类的题型归类,找出题目中存在的异同
滑动变阻器在电学实验中的作用:
相同点:保护电路;
不同点:探究电流与电阻:保持电阻两端电压不变:
探究电流与电压关系实验中的作用:改变定值电阻两端的电压和通过的电流,多次测量,从而找出规律。
伏安法测电阻中的作用:改变定值电阻两端的电压和通过的电流,实现多次测量,从而减小实验误差。
伏安法测小灯泡电功率中的作用:改变小灯泡两端电压,使之分别小于、等于、大于灯泡的额定电压,以便测出不同电压时的实际功率。
滑动变阻器在测电阻实验中还可做定值电阻用
(三)固定的套路,变换求解
电学综合题有何规律可循呢?分析历届中考物理的电学计算题,我们也称之为电学综合题,此题看似简单,其实暗藏玄机?细分析做此题也有固定的套路:
1.由实物图转化为电路图,建立物理模型
2.做出每种情况的等效电路,注意同一性、同时性
3.抓住物理量那些变化,那些未变,用变化量表示不变量;利用电路特点,根据各状态之间的联系建立等式关系
4.解未知量
在进行变式练习时,认真钻研教材,精选例题;精讲例题,以点代面,突出重点;一题多变,等几个方面进行。应注意练习的层次,层层推进,使学生在解题时达到异中求同、同中存异、多题同解,沟通相关知识的联系,培养其联想思维、纵向思维能力化题型,通过解题的比较,体会解题思想,善于用概念、规律去揭示问题的本质特征,培养知识迁移运用的能力。
实践证明,通过师生共同努力,在教学过程中吸引学生主动参与学习,注重以上“策略”,初中生完全可以学好物理电学。
参考文献:
分析电路在两种状态下,电流表、电压表示数的对应关系不能搞错。当电流小时,R1两端电压小,R2两端电压大,此时R2阻值也大。因此,当电压表示数是10V时,电流表示数是0.2A。
一、解题方法比较
大多数同学习惯从整体上用欧姆定律公式解题,即将三个基本量合用于一个式子。
(一)列方程组法
在此题目中,无法找到“同一状态”下,与所求量U或R1在同一段电路中对应的另两个量的具本数值,由此想到用列方程组的方法解之。
建立方程组就是利用一定的关系,在不同状态下将所求量与对应的已知量组织在一起。下面是几种列方程组的方法。
1.表示电路中不变的量。
不管滑片如何滑动,引起怎样的变化,在电路中总存在着不变的量(往往就是所求的量),可用变化的量表示这些不变的量。
(1)电阻器R1的阻值不变
(2)电源电压U不变
②U=0.2R1+10U=0.48R1+7.2
2.利用电路中不变的关系。
不变的关系就是电路三个基本物理量间的关系,根据电路的特点和方程中应包括所求量的要求,建立方程组有以下三种方法。
(1)电阻关系。
在串联电路中电阻的关系是:R=R1+R2,为了简化方程组,可先计算出变阻器在两种状态下的阻值(用电压表和电流表对应的示数计算,分别是50Ω和15Ω)。
(2)电流关系。
在串联电路中电流处相等,即I=I1=I2。但在本题中只需用与所求量有关的部分,即I=I1。R2的阻值可先求出。
(3)电压关系。
在串联电路中电压的关系是:U=U1+U2,建立的方程组与方程组②相同。
3.表示已知量。
用所求量表示已知量的数值,可将它们组织在一起,从而建立方程组。
(1)表示电流
(2)表示电压
⑥7.2=U-0.48R110=U-0.2R1
由上可知,列方程组的方法很多,列出的方程组形式各异,但每个方程组都可通过数学变形而相通。但解方程组②和⑥要简单一些,因其与另外几个方程组相比,可省去去分母的麻烦。
(二)比例法。
克服思维定势的影响,若将欧姆定律分而用之,即分别利用其中的两个比例关系,反而能更好地体现定律的实质,使解题过程更简洁。
1.电压相同时,电流与电阻成反比。
利用这一反比例关系,一定要注意其前提条件是“电压相同”。分析题意知,电路中只有电源电压(即总电压)不变,因而电流应与总电阻成反比。可先用对应电压、电流值求出R2的阻值。
2.电阻相同时,电流与电压成正比。
同样,利用这一正比例关系,也要注意其前提条件:电阻相同。由题意知,电路中只有定值电阻R1的阻值不变,因而可用“R1中电流与R1两端电压成正比”例方程。
(三)比差法。
在比例法的基础上,能不能再次“由分到合”是很多同学思考的问题。能否由欧姆定律整体使用而求解呢?
仔细推敲欧姆定律内容:当电阻不变时,电流与电压成正比。当电压发生变化时,电流发生相同比例的变化。即电压的差值与电流差值的比值(导体的电阻)是不变的,以下面推导佐证之。
因此,可以用比差法――电压差值和电流差值的比,求出定值电阻,继而求出其他相关量。实际的电路问题,基本上是通过改变开关的状态,或滑动变阻器滑片的位置来改变电阻,从而改变某部分电路的电压和电流,故此方法适用性较强。
本题中电路仅分成两部分,一部分电压增大值就是另一部分电压的减少值,即ΔU1=ΔU2。
纵观三类方法的解题过程,一般来说,比差法较为简洁,为首选方法,其次是比例法,再次是列方程组法。
但它们的理解难度则依次降低,运用比差法则还需经过简单的推导。但我们应不惜“多费一些功夫”,努力理解和使用简单方法,因为我们都懂得“磨刀不误砍柴功”的道理。
二、巧用条件,善用“比”的形式解题
运用“比”的方法解题,可省去很多解方程组的繁琐步骤,提高解题速度。只要巧妙利用问题中的条件,大多数这类问题中构造“比”式是比较容易的。
例2如图2所示,电源电压保持不变,当滑动变阻器的滑片P滑至a端时,电流表的示数是0.6A,当滑片P滑至b端时,电压表的示数是6V,R2的最大阻值是30Ω,求电源电压U和定值电阻R1的值。
分析只要着意从“比”式入手,便可知晓题中条件的应用方法。
1.比例法。
需先计算出滑片P滑至b端时的电流值:
以下可用两种比例关系解题:
2.比差法。
需计算出通过定值电阻R1的电流变化值及两端电压变化值。
ΔI=I-I′=0.6A-0.2A=0.4A。
ΔU=U-(U-U2)=U2=6V。
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。
物理图象具有简洁、生动、形象和直观等特点,它在物理教学中有着不可低估的作用。近几年的中考试题中几乎每年都有关于图象的问题在其中,它从不同层面考查了学生利用图象处理数据和解决物理问题的能力。初中物理图象类型虽不复杂,但学生对图象的认识是分散的、不完整的,需要教师在教学过程中不断地渗透,引导学生养成用图象法分析问题的习惯,教会学生用图象法解决问题。对此,我与同行们交流一下图象法在物理教学中的心得,请大家提出宝贵意见。
一、图象使自变量与因变量的关系清晰化
部分教师在实际教学中一般比较重视口头的或文字叙述、分析及代数的演算,对物理图象能够帮助学生分析和理解物理问题的作用重视不够。如能根据实验数据正确地作出其关系图象,再由图象分析、解决物理问题,就可能突破问题的难点,简化语言的表达过程,提高课堂效率。
如,在“欧姆定律及其应用”这节课的教学中,要求学生通过实验自主探究电流和电压、电阻的关系。实验探究分两步展开:
探究一:保持电阻不变,探究电流和电压的关系时得到表一数据:
探究二:保持电压不变,探究电流和电阻的关系时得到表二数据:
师:请同学们根据实验数据进行分析归纳出电流与电压和电阻的关系。
生1:表一:电压增大,电流也增大。
表二:电阻增大,电流减小。
生2:表一:当电阻不变时,电压增大,电流也增大。
表二:当电压不变时,电阻增大,电流减小。
生3:电流随电压的增大而增大,随电阻的增大而减小。
师:刚才三位同学的结论你们更赞成哪一种?为什么?
生4:第2种,因为学生1和3没有控制变量。
师:大家都认为学生2的结论正确。学生2虽然表述完整,但只定性表达出电流和电压、电阻的关系。你还有其他处理实验数据的方法,定量地表达它们之间的关系吗?
点评:根据实验数据信息的分析,学生只能定性分析,不会定量分析,此时需要教师的引导,既然有数据,你能否根据实验数据寻找更精确的关系。
生5:可以画图处理。
师:现在请同学画出I-U图象和I-R。
师:展示学生图象并请学生回答,利用你们已有的数学知识如何理解该图象?
生6:当电阻不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比
在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比
师:为什么会得出这个结论?
生7:这个图象和我们数学中正比例函数和反比例函数图形一致。
师:利用图象法我们很直观地定性分析出: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,这就是著名的欧姆定律。
点评:学生利用实验数据作出图象很直观地找到它们的定性关系,且回答得非常规范,虽然画图花费时间多,但通过图象知道了自、因变量的正比关系,这个时间花得值。
二、在图象的变化规律中寻找个别差异
曾对所教班学生进行过调查,经过调查发现,很多学生尽管在读审完物理问题时能够初步建构物理图景,但苦于缺乏作图分析能力,无法将问题进行深入,最终以放弃告终;有些学生没有养成良好的作图习惯,往往懒得作图,或马马虎虎作个图也不规范,或图不达意,对分析物理问题没有起应有的作用,以至物理问题得不到解决,更别提培养能力了。本人认为虽然作图在物理课本中没有独立的章节,但它无论在解决物理问题上,还是在培养学生创新思维能力上都起着不可忽视的作用。如,在《欧姆定律的应用》中要求学生用“伏安法”测量定值电阻的阻值和小灯泡的电阻值,学生根据实验数据分别计算出定值电阻阻值和小灯泡的阻值,发现定值电阻阻值几乎不变,灯丝电阻是变化的。为了帮助学生理解,我要求学生绘制了“定值电阻”和“小灯泡”的U-I图象。从图象发现它们的图形完全不同,于是我将该节内容和前面的欧姆定律和导体电阻的影响因素相联系,学生很快知道了电阻不同的原因。原来灯丝在发光时将光能转化为内能,使得灯丝温度升高,灯丝电阻发生了变化,而定值电阻测量三次的目的是为了减少误差。
点评:本题考查了电压表和电流表的读数,欧姆定律的应用,如何减小误差,滑动变阻器的使用,图象问题,涉及的知识很多,综合性很强,增大了解题的难度。通过图象电流跟电压的关系,来确定电阻是否变化,通过电阻是否变化判断定值电阻和灯泡电阻不同的原因,让学生对所学的内容产生正迁移。
总之,物理图象教学更有利于学生寻找物理量之间的相互关系,直观地描述物理过程,形象地表达物理规律。利用图象既可突破教学的难点,提高教学效率,也能帮助学生理解物理概念和规律。
参考文献:
[1]吴效锋.新课程怎样教Ⅱ.辽宁大学出版社,2005.
[2]孙立仁.教学设计:实践基础教育课程改革的理论与方法.电子工业出版社,2004.
[3]董洪亮.教学组织策略与技术.教学科学出版社,2004.
一、物理教学策略设计案例
我们来分析针对《欧姆定律》一节课分别用归纳教学策略和探究教学策略设计的两则案例:
【案例1】 运用归纳教学策略设计的教案
1.导入:讲述欧姆为探索真理,十年呕心沥血,坚持不懈地研究,最终得出欧姆定律的感人经历,激励学生的学习欲望。
2.演示实验
步骤1:研究导体中的电流与导体两端电压的关系,记录有关数据。
步聚2:研究导体中的电流与导体电阻的关系,记录有关数据。
以上步骤由教师与学生共同活动完成。
3.对实验结果进行归纳推理:当导体的电阻不变时,增大导体两端的电压,电压越高,通过导体的电流越大,电压增大几倍,电流强度就随之增大几倍;当加在导体两端的电压不变时,随着电阻的增大,流过电阻的电流强度就减小,电阻增大到原来的几倍,电流强度就减小为原来的几分之一。通过以上推理得出:导体的电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比例关系;电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比例关系。
4.验证推理:设计两组实验数据表,每一组中留有适量的空白,请学生根据推理的结果在空白处填上适当的数据,教师通过演示实验同学生一道验证所得结论的正确性。
5.归纳得出结论:导体中的电流强度与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,这个结论叫做欧姆定律。
【案例2】 运用探究策略设计的教案
1.提出问题:教师指出,我们曾通过实验发现,灯泡两端的电压越高,灯就越亮,流过灯的电流就越大。电流与电压、电阻之间究竟有什么关系呢?
2.形成假设:学生通过讨论认为有可能电流与电压成正比,与电阻成反比(学生通过学过的有关电压与电阻的知识能够比较顺利的提出假设)
3.制订方案:固定电阻、改变电压、研究电流与导体两端电压的关系,换用不同的电阻,保持电压不变,重复上述步骤,研究电流与电阻的关系,教师与学生共同研讨,确定最佳方案。
4.实施方案:学生分组进行实验,并将实验结果填入自己设计的表格中。
5.分析与论证:分析实验结果,验证与假设是否相符,得出结论。
6.评价:检验实验过程的操作是否规范,实验结果是否可靠。
7.交流:各小组形成实验报告,交流实验结果,形成最终结论(有关作业与反馈,保持与迁移等环节在两案例中略)。
二、物理教学策略设计案例分析
在《电工基础》教学中渗透“习题意识”,是指根据教学大纲的要求,按知识的系统性、规律性,有目的、有意识地结合教材内容,适当编制习题让学生去解答,克服做题的盲目性、随意性,使教学趋向量化和定向化。同时,在《电工基础》教学中渗透“习题意识”,也能有效增强学生的主动性,激发学生学习兴趣。
笔者多年来一直担任计算机对口单招班《电工基础》课程教学和高三复习教学任务,在教学过程中经过总结和提炼,认为在《电工基础》课程中渗透“习题意识”应切实从下列三个方面去做。
一、讲清基本概念和基本定律的同时,注意渗透“习题意识”
对于基本概念,一般都应使学生理解它的含义,了解概念之间的区别和联系。如在讲授“电压和电位”的概念时,教师要引导学生理解两者之间的关系,理解电压的“绝对性”,即电路中两点之间的电压与所选择的参考点无关;理解电位的“相对性”,即电路中某点的电位取决于所选择的参考点,参考点改变,该点的电位也随之改变。在讲清这些概念的同时,教师应及时设计一些习题让学生思考,以加深对知识的理解。例如,讨论某电路中A、B两点之间的电压(分别选择A点和B点作为参考点),验证A、B两点之间电压的“绝对性”;讨论该电路中A、B两点的电位(分别选择A点和B点作为参考点),验证A、B两点电位的“相对性”。
对于基本定律,在讲解时教师应注意通过实例、实验和分析推理过程引出,应使学生掌握基本定律的表达式(包括文字表达和数字表达式)和适用范围。如在讲授“部分电路欧姆定律”时,笔者要求学生理解该定律的文字表达:“通过电阻的电流与加在它两端的电压成正比”;掌握该定律的数学表达式I=U/R。在理解和运用该定律时学生要注意以下几点:①R、U、I必须属于同一段电路;②不可把三个量间的因果关系与数量上的联系混为一谈:从电流形成条件的角度来分析,导体两端存在的电压是因,而导体中形成电流是果。欧姆定律揭示了由导体两端电压决定导体中电流的规律性。U、I之间的这种联系是因果关系。在运用欧姆定律来解决具体问题时,已知三个量中的任意两个量,即可求出第三个量。这仅仅是利用了三个量之间数量上的联系。③运用欧姆定律计算电阻时,即R=U/I。这仅仅意味着利用加在电阻两端的电压和流过电阻的电流来量度电阻的大小,而绝不意味着电阻是由电压和电流的大小决定。无论加在电阻R两端的电压取何值,电压U和相应的电流I的比值总是不变的。这时,教师可以通过设计一些判断题和选择题,通过习题来巩固该定律,辨析相关的表述。
因此,教师在传授电工基础知识时,要探索处理问题的方法,理清研究的思路,注意培养学生的分析能力、推理能力和想象能力。在这一环节中,教师应按知识重点、学生的知识水平及知识的“转化”规律,编选一些有利于巩固知识、掌握知识的基本练习题。这些习题,尽可能包括计算题、问答题(所学知识定向说明和解释电现象的题目)、选择题(目的性较强的题目)、证明题、思考讨论题和引申题等。
二、选好习题,上好习题课,通过例题渗透“习题意识”
题目的选择直接影响习题课的质量。教师必须精心选题,习题的选编要有利于学生加深对概念和知识的理解,以及对解题方法的掌握,通过例题的讲解和作业题的练习,达到明确概念、掌握方法、启迪思维、培养能力的目的。因此,在选择电工基础习题时,教师要注意目的性、典型性、延伸性、针对性和综合性。习题教学是将知识转化成能力的过程,在习题教学中教师应尽可能采用“多变、多析、多问、多解”的导向法。“多变”就是对一道题改变叙述方式、增减或隐蔽条件,增设“干扰量”或“比较量”,进行纵变、横变、纵横变,让学生在分析、比较和判断中拓宽思路。“多析”,就是让学生对一道题从不同角度入手进行分析,培养学生的逻辑思维能力。“多问”,就是对一道题从不同角度提问,使原题“开花”形成程序题,这样做既可以拓宽思路,又可以使学生把知识学活。“多解”,就是对同一题从不同角度启发、诱导,让学生用多种方法去解答。这样做不但可以发展学生思维,而且可以让学生沟通新旧知识的联系。可见,在习题教学中通过“四多”导向有助于激发学生求知欲望,发展学生的创造性思维。同时,教师应通过讲例题渗透“习题意识”,让学生注重习题的变通性,强化对问题的多维思考,以便充分发挥例题的示范、开发、导向等功能。
三、搞好复习,以“考”代“练”,强化“习题意识”
复习是电工基础教学中不可缺少的环节,复习的本身就渗透着提高。复习的重点应放在系统地掌握教材内容的内在联系上,掌握分析问题的方法和解决问题的方法上。教师努力从如下三方面去做,才能实现复习所要达到的目标。
1.在概念和规律的复习中,教师要向学生介绍知识结构,注重挖掘知识的内在联系,搞清知识的来龙去脉,务必使学生把所学知识系统化、条理化、立体化。
2.教师应结合各知识点编选习题,对典型题深入剖解,解题强调“四多”,即“多变、多析、多问、多解”,使学生通过解典型题,达到触类旁通的学习效果。
3.教师要搞好训练,精选题目,以“考”代“练”,单元过关。“练”是关键,“考”是手段。为此,教师要注重理解能力的考查,进行鉴定性测试、形式性测试和总结性测试,在形成性测试后,及时进行反馈、矫正、补缺、提高。同时,教师要瞄准对口高考试题的题型和考查方向,强化规定时间内的仿真适应性做题训练,从而提高学生做题效率,强化“习题意识”。
从上述几个方面可见,在电工基础教学中巧妙渗透“习题意识”是符合教学规律的,它与搞“题海战术”截然不同。渗透“习题意识”跟传授知识和培养能力是有机的结合,它贯穿在教学的全过程中。这个过程是一个以“用”促“学”,学用结合的过程。在教学过程中巧妙设计习题(或题组),能给学生提供一个运用所学知识解决实际问题的“实习”场所,有效地调动和发挥学生的主观能动性,提高“转化”效率。值得注意的是不能以习题代课本,因为习题在很大程度上只能体现知识的点,体现不了知识的面,但习题有导向作用,所以教师对习题的选编要紧紧围绕掌握知识、发展智能这两个基本点,使习题有实际意义。
下面我们对应答选择题的主要方式、各种题型的变化及解题技巧,做一些分析.
一、 直接判断法
直接判断法适用于概念性较强的选择题,其解题要点是运用物理概念和物理规律与每个备选项对照,不符合题意的选项就会显露出来,从而使我们找到符合题意的选项.
例1 关于物体的内能,下列说法错误的是( )
A. 0℃的物体内能为零
B. 一切物体都具有内能
C. 物体间的内能可以发生转移
D. 其他形式的能可以转化为内能
解析 物体的内能是指物体内所有分子的动能与势能之总和,它在任何温度下都不为零,可以发生转移(热传递),可以由其他形式的能转化而来.因此,四个选项中A错,B、C、D均正确,故选A.
例2 由欧姆定律公式可导出R=,关于此式的物理意义,下列说法中正确的是( )
A. 导体两端的电压为零时,导体的电阻为零
B. 导体两端的电压越大,导体的电阻越大
C. 通过导体的电流越大,导体的电阻越小
D. 导体电阻值的大小,可以用它两端的电压与通过它的电流的比值来表示
解析 导体的电阻是导体本身的一种属性,它与导体两端是否有电压,是否有电流通过无关.
二、 筛选法(排除法)
这种方法主要考察学生的细心,有时要求选择错误的,切忌不要下手太快.因根据题目的要求,先将明显的错误或不合理的备选答案一个一个地排除掉,最后只剩下正确的答案.
例3 如图所示,两盏相同的灯泡在电路开关S闭合后都能正常发光.过一会儿,两盏灯都熄灭了,此时电路中的电压表电流表均无示数,那么电路发生的故障可能是( )
A. 灯泡L灯丝断了 B. 灯泡L灯丝断了
C. 灯泡L短路 D. 灯泡L短路
解析 这是一道电路故障问题,可以用排除法,如果只有一盏灯短路,则另一盏灯应该能够发光而且电流表有示数,而现在的两灯都不发光,说明一盏灯短路是不可能的,因此可以排除C、D,那么电路故障只能是断路了,如果只有L断路,则电压表可以有示数,所以B也不对.
三、 图像分析法
根据图像识别横轴与纵轴对应的物理量,再辨别两个物理量的变化关系.
例4 (2011·黄冈市)小阳设计一个天然气泄漏检测电路,如图所示,R为气敏电阻,其阻值随天然气浓度变化曲线如图乙所示,R为定值电阻,电源电压恒定不变.则下列说法正确的是( )
A. 天然气浓度增大,电压表示数变小
B. 天然气浓度减小,电流表示数变大
C. 天然气浓度增大,电路消耗的总功率变小
D. 天然气浓度减小,电压表与电流表示数的比值不变
解析 A: 天然气浓度增大,由图像可知,R变小,根据串联电路电压分配与电阻成正比可知,R分压变小,由于总电压不变,所以R分压增大,即电压表示数变大.
B: 天然气浓度减小,R变大,因为R不变,所以串联总电阻变大,由于总电压不变,所以总电流变小,即电流表示数变小
C: 天然气浓度增大,R变小,串联总电阻变小,由于总电压不变,所以总电流变大.根据P=UI,可知总功率变大;还可以用P=U2/R(纯电阻电路)总电压不变,总电阻变小,总功率变大.
D: 电压表测R两端的电压,电流表也测通过R的电流,根据欧姆定律U/I=R,R不变,故比值不变.
四、 比值法
可以利用数学的比例式来解决物理问题。具体有下列几种方法
(1) 根据所求物理量选择相应的物理公式.
(2) 在题目中找出其它物理量之间的比例关系.
(3) 用“比例关系式”为纽带,将公式联立成比例式.
例5 甲、乙两物体的质量之比是2:1,比热容之比是3:4,若它们吸收相同的热量,则升高的温度之比是( )
A.2:3 B. 3:2 C. 3:8 D. 8:3
解析 根据相关物理量,应使用公式Q=cmΔt得,Δt=ΔQ/cm代入相对应的比值,求出结果.
五、 计算法
此类方法适用于涉及物理计算多,难度大的题目.根据命题给出的数据,运用物理公式推导或计算其结果并与备选答案对照,作出正确的选择.
例6 (2011衡阳)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S、S,电压表示数为6V,电流表示数为0.6A,断开S后,电压表示数变为2V,则R的电阻和电源电压分别是( )
A. 10Ω、9V B. 20Ω、6V
C. 20Ω、9V D. 10Ω、6V
解析 本题主要考查对欧姆公式的灵活运用和开关的闭合对电路的影响。当闭合开关S、S,只R连在电路中,电压表测电源电压,即为6V,R=U/I=6V/0.6A=10Ω。当断开S时,R,R串联,U=2V,I=U/R=2V/10Ω=0.2A, U=U-U=6V-2V=4V, R=U/I=4V/0.2A=20Ω。故选B
六、 整体法
对于有几个研究对象的物理题,有时把几个对象看成是一个整体,要比把它们分开考虑简单得多,把多个对象看成一个整体的方法叫整体法.
例7 用电压为220V的电源向远处某工地的一盏标着“PZ 220-60”的电灯供电,由于导线有电阻,灯泡消耗的实际功率为55W.则导线消耗的功率( )
A. 大于5 W B. 等于5 W
C. 小于5 W D. 不能确定
解析 将导线和灯泡看成一个整体,那么它的总电阻要比灯泡的电阻大,电源电压不变,根据P=U2/R可得导线和灯泡整体消耗的功率要比灯泡的额定功率小,所以它们的总功率小于60 W,因为灯泡消耗的实际功率为55 W,所以导线消耗的功率要小于5 W.
七、 推理法
根据题给条件,利用有关的物理规律、物理公式或物理原理通过逻辑推理或计算得出正确答案,然后再与备选答案对照作出选择.
例8 如图所示的电路,开关S闭合后,滑动变阻器滑片P向右滑动的过程中,有关电流表、电压表的读数以及灯泡亮度的变化,下列说法中正确的是
A. 电流表的读数变大,电压表的读数变小,灯泡变暗
B. 电流表的读数变小,电压表的读数变大,灯泡变亮
C. 电流表、电压表的读数都变小,灯泡变暗
D. 电流表、电压表的读教都变大,灯泡变亮
解析 本题考查的是欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用.
(1) 分析电路结构,明确各电路元件的连接方式;
电功和电功率部分的常考知识点有:电功和电功率的概念、公式、单位、计算以及电功率的测量;额定功率与实际功率的概念及应用;电流的热效应及其在电热器上的利用和防止。
电和磁部分除了考查磁场、磁感线等简单知识点外,还考查电流的磁场、影响电磁铁磁性强弱的因素、电磁感应现象、电动机和发电机的原理以及磁场对电流的作用等知识。从2008年各地的中考试卷可以看出,试题多联系生活实际,注重对能力的考查和研究问题的方法的考查。对于简单电路和欧姆定律的考查在各地中考中均有体现,难点出现在识别串并联电路和电流表、电压表的示数变化。预计2009年中考对本部分知识的考查不会出现较大的变化,但可能会稍稍增大探究题和创新题的分量。有关电功、电功率的考试命题将在继承2008命题特点上有所创新。如从电器的铭牌上获取信息、利用电能表计算家庭用电器使用的电费来考查节能、电器使用时的安全问题、电功率的测量、电器在使用时有关电热、电能及效率的问题等。其中,采用伏安法测电功率、电与热相结合的计算以及节能问题是中考中的重中之重,注重考查实际情境中解决问题的能力。如围绕电冰箱、电吹风、洗衣机、电水壶、电磁炉等家用电器展开的电功、电功率、电热的应用计算尤为重要,特别是在减少环境污染和建设节能型社会的今天,电能和太阳能相结合的题目更要引起我们重视。
随着常规能源的日益匮乏,有关用电器的效率考题也是中考的一个新亮点,预计2009年中考出现的几率会加大。
在中考复习中,基本知识忘记得比较快,所以复习时要注重基础。电路部分的知识单独考的并不多,对很多知识点的考查是隐藏在对欧姆定律、电功率的综合考查中的,复习的关键在于灵活掌握知识,理解题目意思,应对具体问题,努力尝试知识的总结和迁移。
考点一:电路设计与电路故障
冲刺点金设计简单的电路是目前中考中经常出现的题型,特别是与生活实际相结合的电路设计题已成为中考的热点。其形式有:根据具体的要求设计出电路图;给出电路图判断哪一个比较适用;既要设计电路图,又要连实物图等等。在画电路图时一定要规范:元件位置安排要适当,分布要均匀,元件不要画在拐角处,整个电路图最好呈矩形,图要完整美观,横平竖直,简洁工整。
电路故障通常有以下几种情况:串联电路或并联电路的干路出现断路故障,用电器不能工作,电流表没有示数;若电流表有示数,串联电路或并联电路的干路肯定是通路。
电路在教材中所占篇幅较多,汇集了基本电路、电路的连接、电流的测量等问题。中考出现的题型较多,主要有电路的设计、分析、连接实物、故障判断、电流和电压的规律研究等问题,难度以中、低挡为主,在近几年中考中已经大量涉及生产、生活中实际电路的应用及探究,这种趋势预计在2009年的中考还会得到更多的体现。
预测1:(素材来自于生活实际,主要考查电路的应用及电路设计)
投影仪用强光灯泡作为光源,发光时必须用风扇降温。为了保证灯泡不被烧坏,只有当带动风扇的电动机工作后,灯泡才能发光;风扇不转,灯泡不能发光。则在图1所示的四个电路图中符合要求的是()
预测2:(考查电路设计,串并联电路的特点及开关的作用)
2008奥运会男子佩剑决赛中,我国选手仲满不负众望,以15比9击败法国选手赢得冠军。如图2所示,在击剑比赛中,要求剑身连着导线,导线一头连通着电子计分器,一头连接着特制衣服,形成一个环形电路。比赛过程中,运动员(甲)没有刺到对方(乙)的时候就是断电的过程(对方的灯不亮同时计分器不计分),刺到对方的过程就是按下开关的过程(对方的灯亮同时计分器计分)。根据所学的物理知识,小明设计了如图3所示的几种电路图。能正确判断选手成功地击中对手的有效部位并显示得分的电路是()
预测3:(考查串联电路的特点,以及电路分析、故障判断)
图4所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,发现其中一个电压表示数变大,则()
A. 电流表的示数也增大
B. 电流表的示数可能不变
C. 电阻R可能断路
D. 电阻R可能短路
考点二:欧姆定律
冲刺点金欧姆定律是初中电学部分最基础的内容。探究欧姆定律和伏安法测电阻体现了电学部分最基本的实验技能,同时也体现了物理学最基本的研究方法――控制变量法,有很强的综合性,是历年来各地中考试题的必考内容。通过以上分析,我们可以看出,2009年中考也将是如此。随着新课程改革的深入,命题在联系实际,突出物理方法,考查实验的过程性方面会有所侧重,纯模型式串并联电路的计算会降低难度,创新题会增多。探究欧姆定律、伏安法测电阻在中考中必有一者出现,滑动变阻器的创新应用也有可能成为大题。
欧姆定律的内容是:一段导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。用公式表示为:I=。
由欧姆定律可导出R=,它表示导体的电阻可由计算出,即R与U、I的比值有关,但R与外加电压U和通过电流I无关。
在运用欧姆定律进行计算时,要注意公式中的I、U、R是对同一段电路同一时刻而言的,三者单位依次是A、V、Ω。有些试题通常会给出几组电压值和几组电流值,这些数值有时并不是相对应的,我们要从中选出具有对应关系的数值,如开关的闭合与断开、滑片的移动前后,会出现不同的电流、电压值,要能判断哪些数据是这个用电器或电阻在相同的状态下所拥有的。
从新课程改革的进程看,有关欧姆定律的命题形式将更加新颖灵活,重在考查知识的灵活应用及激发学生进一步学习物理的潜能。如电压表内阻的测量、不满足欧姆定律的非线性元件电压、电流关系的探究、水果导电性能的探究、伏安法测电阻系统误差的讨论、欧姆表的改装、压敏电阻、油量表、全电路欧姆定律,均很有创意,要注意消化吸收,推陈出新,做到举一反三。
预测1:(考查对导体的电阻和欧姆定律的正确理解)
由欧姆定律可以得出导体的电阻公式R=。下面几位同学对此公式的理解,其中正确的是()
A. 当电压为零时,导体的电阻也为零
B. 当电流减小时,电阻增大
C. 当电压减小时,电阻也减小
D. 电阻是导体本身的一种性质,与电流、电压无关
预测2:(结合欧姆定律,考查串联电路电流、电压的特点)
如图5所示,电源电压不变,当开关S闭合,滑动变阻器滑片从a向b移动的过程中()
A. 电压表示数变大,电压表示数变大,电流表的示数变大
B. 电压表示数不变,电压表示数变大,电流表的示数变小
C. 电压表示数不变,电压表示数变小,电流表的示数变大
D. 电压表示数变大,电压表示数变小,电流表的示数变小
预测3:(考查用欧姆定律分析变化电路中电表的变化情况)
如图6所示的电路中,电源电压不变。在滑动变阻器的滑片P移动的过程中,电流表示数变化范围是1.5~1.0 A,电压表的示数相应的变化范围是0~5 V,求R的阻值和电源电压。
考点三:电功
冲刺点金电功比较抽象,不像机械功那么直观,我们可以从能量转化的角度去理解电功的意义:电流做了多少功就消耗了多少电能,就有多少电能转化为其他形式的能。电功公式W=UIt是计算电功普遍适用的公式,对任何类型的用电器(或电路)都适用。结合欧姆定律I=,可推出电功公式的变换式W=t和W=I2Rt,这两个式子不适用于电动机以及蓄电池电路,只适用于纯电阻电路,即电能全部转化为热能的电路。
电能表是测量电能或电功的仪器。把电能表接在电路中,电能表计数器上前后两次读数之差就是这段时间内用电的度数,要弄清楚电能表铭牌上几个参数的含义。
从2008年的中考试卷可以看出,中考试题在考查基础知识和基本技能的同时,更注重考查学生应用知识的能力和实践探究的能力。而以能源开发和利用为背景来考查电功知识的应用则是近年来中考命题的新亮点,这类试题知识跨度大,更能综合考查学生应用电学知识的能力。
预测1:(考查对电功公式的理解和灵活应用)
灯泡L和L并联在电路中,L的电阻比L大,在相同的时间里,电流做功的情况为()
A. 对L灯做的功多B. 对L灯做的功多
C. 对两灯做的功一样多D. 无法确定
预测2:(考查学生是否会读家用电能表,会用电能表测量用电器在某段时间内所消耗的电能)
在家庭电路中,电能表是测量用户在某段时间内所消耗的电能的仪器。如果表面盘上标有“3 000 r/kW•h”字样,表示的意思是每消耗_________的电能,它的转盘转3 000转。把这个电能表接入家庭电路中,通过某用电器的电流使电能表在3 min内转了60转,那么,此时通过用电器的电流做功为_________J。
预测3:(考查光能与电能的转化,以及对电功公式的理解和应用)
太阳能汽车是用太阳能电池将所接收到的太阳光能转化为电能提供给电动机来驱动的。如图7所示。已知一种太阳能汽车,太阳光照射到电池板上的辐射总功率为1.2×104 W,且电池板对着太阳时产生的电压为240 V,并对车上的电动机提供10 A的电流。问:
(1)若通电1 min,车上电动机消耗的电能是多大?
(2)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?
考点四:电功率
冲刺点金电功率是描述电流做功快慢的物理量,它是指电流在单位时间内所做的功。电功率的定义式是P=,常用公式是P=UI,表明电功率跟电压、电流两个因素有关。电功率大的用电器消耗电能快,但不能说明电流做的功多。电功率公式的变换式W=和W=I2R只适用于纯电阻电路,对于电动机、电风扇等用电器来说,这两个公式都不适用。
用电器正常工作时的电压叫额定电压,在额定电压下的电功率叫额定功率。一个用电器一旦生产出来,其额定电压和额定功率就确定了。实际功率是用电器在实际工作时的电功率,是不确定的。用电器的实际功率不一定与额定功率相同,小灯泡的亮度是由其实际功率决定的。
电功率的计算是中考命题的热点,压轴题基本都在此出现,命题时常将欧姆定律、电功率、串并联电路结合起来出综合计算,并且分值多,难度较大。其内容主要为:①密切联系生活实际,如电热水壶、饮水机、居民用电等,真正体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的新课程理念。②注重对能力的考查和研究问题的方法的考查,如从电器的铭牌上获取信息的能力、探究电流做功快慢需采用控制变量法等。
预测1:(考查串联电路中各用电器功率的分配关系)
有两个电阻,R的阻值为2 Ω,R的阻值为8 Ω,把它们串联起来接在某电源的两极上,R的电功率为2 W,则此时R的电功率是_______W。
预测2:(考查对电功率公式的理解和应用)
图8所示为一玩具汽车上的控制电路,其电动机的线圈电阻为2 Ω,保护电阻R为8 Ω,当闭合开关S后,两电压表的示数分别为12 V和4 V,求:
(1)电路中的电流。
(2)电动机的功率。
预测3:(考查用电器额定功率与实际功率的关系)
某品牌电热水壶的铭牌上标着如右表所示的数据。根据表格中的数据,可知此电热水壶的电阻为多少?若在用电高峰时期用该电热水壶烧水,电压只有200 V,此时电热水壶发热时的功率为多大?
考点五:电热及其作用
冲刺点金电流在电路中做功,电能转化为内能的那一部分,称为电热,其公式Q=I2Rt适用于任何电路。注意两点:①在电流所做的功全部用来产生热量的情况下,Q=W=UIt=t。这里的条件是电功全部用来产生电热,而电流所做的功全部用来转化成热的情况,也只有纯电阻电路才成立,故上述导出公式只适用于纯电阻电路。②在电流所做的功只有一部分用来产生热量的情况下,如电动机正常工作时消耗的电能为W=UIt,产生的电热为Q=I2Rt,则转化为机械能的那部分能量为W-Q。若知道用电器将电能转化为热能的效率η(η
电与热相结合的计算是近年来中考命题的主要方向,以日常生活中电和热现象的实例为载体,将电学和热学结合在一起是中考命题的热点,是中考中的重中之重。随着常规能源的日益匮乏,有关用电器的效率考题也正在成为中考出现的一个新亮点,预计2009年中考出现的几率可能会进一步加大。
预测1:(考查电能与内能的转化,在不计热损失的情况下,消耗的电能等于产生的内能,即Q=W)
一电饭煲铭牌上标有“220 V1 100 W”的字样,其原理图如图9所示。它有高温烧煮和焖饭、保温两挡,通过单刀双掷开关S进行调节,R为电热丝。当开关S接高温烧煮挡时,电路的功率为1 100 W;当开关S接焖饭、保温挡时,电路的总功率为22 W。
(1)电饭煲在高温烧煮挡时,开关S应与哪个触点连接?
(2)电热丝R的阻值多大?
(3)电饭煲焖饭、保温1 min,电热丝R产生的热量为多少?
预测2:(考查电能与内能的转化,在有热损失的情况下,消耗电能的一部分等于产生的内能,即Q=ηW)
电视节目主持人,衣着光鲜,时尚靓丽,令人羡慕,其背后的艰辛却鲜为人知。由于演播室灯光密集,室内气温往往很高,在炙热灯光的“烧烤”下,看似风光无限的主持人其实也很不好受,几个小时的节目下来,主持人往往会大汗淋漓。若一个高3 m,面积为40 m2的演播室,灯的总功率为20 kW,灯将电能的80%转化为热能,且热能的10%被空气吸收。查阅资料得知,空气的密度约为1.3 kg/m3,空气的比热容约为103 J/(kg•℃)。现录制一个0.5 h的节目,求:
(1)演播室内所有灯消耗的电能。
(2)演播室内所有灯散发出的热量。
(3)演播室内空气升高的温度。
预测3:(通过电动机做功,考查电能与其他能量的转化及能量守恒定律)
从能量转化的角度看,电动机主要是把电能转化为机械能,同时还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现实验室有一个微型电动机,如图10所示,铭牌上标有“12 V 3 W”的字样。问:
(1)每分钟该微型电动机消耗的电能是多少?
(2)若该微型电动机线圈的电阻是4 Ω,则线圈每分钟产生的热量是多少?
(3)这台电动机每分钟所做的机械功是多少?
考点六:生活用电
冲刺点金家庭电路由电能表、总开关、保险丝、插座、用电器及其开关几部分组成。插座和各用电器之间是并联,用电器和控制它们的开关之间是串联,且开关应一端连火线一端连用电器,螺旋口灯座的螺旋套只能接在零线上。三孔插座比两孔插座多出的那个孔要接地,通过三脚插头与用电器的外壳相连,保证外壳与火线接通时的人体安全。生活中安全用电的原则是:不接触低压带电体,不靠近高压带电体。不用湿手触摸开关,不用湿抹布擦电器,不在电线上晾晒湿衣服,不在高压线附近放风筝,电视天线不要靠近树木,及时检查电器的绝缘皮是否有破损等。发现有人触电后,要切断电源或用绝缘的东西把电线挑开;电路着火时,必须先切断电源,切不可泼水救火。高大建筑要安装避雷针,雷雨天不能在大树下避雨,防止雷击。家庭电路中电流过大的原因有两个:①用电器的总功率过大;②发生短路。
以往的中考,重点考查生活中的安全用电原则、家庭中基本的电路连接和日常生活中用电事故的处理以及家庭电路中的故障分析。由于家庭电路与我们的生活息息相关,让学生掌握安全用电知识,提高安全用电的意识,具有实际意义。预计今年的中考热点是家庭电路中用电器的正确连接、生活中安全用电的知识和生活中出现用电事故的分析和处理。
预测1:(考查安全用电的原则)
用电安全是保证人民生命财产安全的基本原则。如图11所示的现象中,符合安全用电原则的是()
预测2:(考查学生对家庭电路中开关、电灯、带金属外壳的用电器连接的掌握情况)
请在如图12所示的家庭电路中,按照安全用电的原则,以笔画线代替导线,将一个带按钮开关的螺口灯泡、一个电热水壶接入电路。
预测3:(考查学生对用电器工作时的能量转化问题的理解,明确家庭电路中发生火灾的原因及发生电器火灾时应怎么做)
洗衣机是我们日常生活中最常用的电器之一,如图13所示。它工作时把电能转化为______和______,在使用洗衣机洗涤时,要注意掏清衣裤口袋里的物品,并在投放衣物时控制合理的投放量。若洗衣机一次性投入衣物过多,涡轮被绳、带、发卡等小物件卡住,会使洗衣机负荷过大甚至停止转动,进而导致电线过热,可能发生_________而起火。起火时应先________,再灭火。
考点七:电和磁
冲刺点金物体能吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性,具有磁性的物质叫磁体。磁体上磁性最强的部分叫做磁极,分别为南极(S)和北极(N)。同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
磁感线是形象地研究磁场的一种方法,它不是真实存在的线,是人们为形象地描述磁场而假想的一些曲线。磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来回到磁体的南极。
奥斯特实验表明通电导线周围存在着磁场,且磁场方向与电流方向有关。通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场一样,其极性可以由安培定则来判定:先辨清绕线方向,标出螺线管上电流的环绕方向;用右手握住螺线管,让四指弯向电流的方向;此时大拇指所指的一端即为通电螺线管的N极。将铁芯插入螺线管中就做成了电磁铁,螺线管的磁性强弱与通入电流的大小、线圈匝数的多少及是否插入铁芯有关。电磁铁的优点是磁性有无可以通过通断电来控制;磁性强弱可以由电流的大小来控制;磁极方向可以由电流的方向来控制。
让一个磁体接近一个通电导体就会产生磁力的作用。电动机就是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的,在工作中把电能转化为机械能。
闭合电路的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生感应电流,这种现象叫做电磁感应,产生感应电流的条件:第一,导体是闭合电路中一部分。第二,导体在磁场中做切割磁感线的运动。当导体平行于磁感线运动时,不产生感应电流;当导体放入磁场中不运动时,也不会产生感应电流。产生感应电流的方向和磁场方向、导体运动方向有关。发电机就是根据电磁感应现象制成的,工作时将机械能转化为电能。
根据近几年的中考题分析,这部分知识主要考查的是磁现象、电流对磁场的作用、电磁铁、电磁感应。随着人类社会的发展,能源危机和污染的日渐加剧,利用电磁感应知识产生清洁的电能将成为以后能源利用的一个重点方向。预计今年的中考热点可能在磁现象、电流的磁场和电磁感应及应用上。
预测1:(考查磁化现象、利用安培定则判断通电螺线管的磁场方向、磁感线方向的规定、影响电流的磁场的因素及磁极间的相互作用)
如图14所示,在螺线管中插入一根铁棒,通电后,铁棒被_________________,请在图中画出磁感线的方向。当变阻器向左滑动时,弹簧的长度将________。(选填“伸长”或“缩短”)
预测2:(考查发电机的原理是电磁感应,明确什么是电磁感应现象)