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中图分类号:G4
物理结论常用的表达方式有:文字叙述、数学语言表达、特定表示法,初中物理中以文字叙述最为常见。物理结论的表述要求科学、准确,同时必须注意结论的严密性和逻辑性。物理结论的形成通常建立在数据分析和因果关系分析,这两种关系的分析一般采用控制变量的研究方法,如果能知道一个现象的发生是由于某个原因引起的,又能从该现象和某原因之间所存在的数量关系中找出规律,只要把这两个方面概括起来进行描述,就很容易得出实验结论。下面结合欧姆定律的形成和理解,就同学们表述物理结论时出现的错误,谈谈物理结论的准确表述及形成过程。
欧姆定律这一基本规律,是初中电学知识的基础和重点,可以说它是解决电学问题的一把金钥匙。它揭示了电流、电压、电阻三者之间的定量关系,是利用控制变量法在实验的基础上归纳总结出来的。即控制电阻不变,得到通过导体中的电流跟导体两端的电压成正比;控制导体两端的电压不变,得到通过导体中的电流跟导体的电阻成反比。教材(北师大版九年级物理教材)中表述为: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。它的表达式为:,表示导体中的电流的大小取决于这段导体两端的电压和这段导体的电阻,当导体两端的电压(U)或导体本身的电阻(R)变化时,通过导体的电流(I)将发生相应的变化。其中电流(I)、电压(U)、电阻(R) 这三个物理量必须是对应于同一导体(或同一段电路)在同一时刻(或同一段时间),也可以说是"一一对应"的,即应用欧姆定律时,必须讲究同一性和同时性。用它进行计算时,带入数据的单位必须统一为国际单位。另外,它还反映了导体两端保持一定的电压,是导体形成持续电流的条件。若导体本身的电阻(R)不为零,两端的电压(U)为零,则通过导体的电流(I)也为零,也就是,给一导体两端不加电压,就没有电流通过;若导体是绝缘体电阻(R)可为无穷大,即使它的两端有电压(U),通过导体的电流(I)也为零,电流无法通过。
而通过欧姆定律得到的变形式表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比是一个不变的值,等于这个导体的电阻,它是电阻的计算式,而不是它的决定式。导体的电阻反映了导体本身的一种性质,是表示导体对电流阻碍作用的本领大小,其大小只决定于导体的材料、长度、横截面积和温度,跟导体两端的电压和导体中有无电流无关,不能受数学的思维定势影响。
例题:某同学在做"探究通过导体的电流与电阻的关系"的实验中,收集了一些实验数据如下表,由表内数据可得的结论是:___________。【电压U=3V】
电流I/A
0.3
0.2
0.1
电阻R/Ω
10
15
30
【错误结论之一】当导体两端的电压一定时,导体的电阻跟通过导体的电流成反比。
【病因】颠倒因果关系,犯逻辑错误
【分析 】原因和结果,在物理实验中,通常表现为物理条件和现象,物理条件是原因,物理现象是结果,物理条件的改变引起了物理现象的变化。因此要归纳科学规律,一方面要关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系,另一方面还要注意两个物理量的因果关系,不能前后颠倒。由于通过导体的电流跟导体两端的电压和导体的电阻这两个因素有关,因此本实验探究通过导体的电流跟电阻的关系的方法是:保持导体两端电压不变,通过改变导体的电阻,来观察电流的变化情况。电阻的变化是原因,电流的变化是结果。因此,表述这类问题必须首先明确"那是因、哪是果"。
【错误结论之二】当导体两端的电压一定时,导体的电阻越大,导体中的电流就越小。或者,当导体两端的电压一定时,导体的电阻随导体中的电流的增大而减小。
【病因】混淆定量描述与定性分析
【分析】从表中电流、电阻的实验数据的规律表明:当导体两端的电压一定时,导体的电阻增大为原来的几倍,导体中的电流就减小为原来的几分之一。两个物理量之间存在反比关系,属于定量关系,上述错误却表达为×××随×××的增大而减小,属于定性关系,不准确。
【错误结论之三】导体中的电流跟导体的电阻成反比。
【病因】注重结果,忽视条件
【分析】物理结论都有其成立的条件,表达时如果忽视了成立的条件,就是不准确的,甚至是错误的,这类问题常常用控制变量探究问题,分析实验数据时,要分清哪个因素是自变量(引起实验结果变化的原因),哪个因素是因变量(实验结果,其变化是由其它因素的变化引起的),哪个因素是不变量(包括相等的量),最后得出正确结论,其格式一般为"在......不变(或相等)的情况下(条件) ......(结果)"
本人在长期的教学实践中总结出,物理结论的形成一般分为以下四步:
(1)、抓问题。就是通过审题弄清要研究的问题,即研究对象。也就是说首先明确被研究量及相关的各个因素。上述问题研究的是通过导体的电流跟导体的电阻的关系。
(2)、找条件。确定结论成立的条件,即找出题目中给出的条件或控制哪些量不变。上述题目中给出导体两端的电压不变。
高中物理中机械能守恒定律的使用条件是“只有重力或弹簧弹力做功”.运用逆向思维辨析研究可知,“只有重力或弹簧弹力做功”仅是一种特例,如果除重力和弹簧弹力对物体系统做功之外,还有其他力对物体系统做功(用W它表示),则机械能必然发生增加或减少的相应变化(用ΔE表示),并且其它力对系统做了多少功,物体系统的机械能就会变化多少.由此得机械能守恒定律的推理式W它=ΔE.
例1具有一定初速度的物块沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动过程中,还受到一个沿斜面向上的恒定拉力F的作用,此时物块的加速度大小为4 m/s2,方向沿斜面向下.则在物块向上的运动过程中,正确的叙述是
A.物块的机械能一定增加
B.物块的机械能一定减小
C.物块的机械能可能不变
D.物块的机械能可能增加也可能减小
分析由题意知,除重力做功外还有拉力F和摩擦力f做功,则物块机械能的变化决定于拉力F和摩擦力f做功的大小关系.
由牛顿第二定律得
mgsinα+f―F=ma,
所以F―f=mgsinα―ma
=5m―4 m>0,
拉力F做的功WF大于摩擦力f做的功Wf,即WF―Wf>0.
由推论式W它=ΔE知,ΔE>0.
故物块的机械能增大,选A.
可见,机械能守恒定律固然重要,其推论式W它=ΔE的应用更为便捷.
二、运用整体思维分析物理概念中比值形式的定义式
高中物理概念有很多运用比值关系定义,并以比值形式表示其定义式(称为比值定义式).如:速度定义式v=ΔxDΔt、加速度定义式a=ΔvDΔt、牛顿第二定律公式F=ΔpDΔt(Δp为物体的动量变化量)、功率定义式P=ΔWDΔt;电流强度定义式I=ΔqDΔt、感应电动势定义式E=ΔφDΔt等,均以物理量的变化量与时间的比值形式(即物理量的时间变化率)出现.
此外,高中物理中还有用几个物理量的比值作为另一个新物理概念的定义式,并用这个比值形式的表达式作为新物理概念的定义式.如:电场强度定义式E=FDq、电势定义φ=EpDq、电容定义式C=QDU、磁感应强度定义式B=FDIL等.
不难看出,这些比值形式的公式体现的全是高中物理中的重要概念和主干知识.无论是“a=ΔvDΔt”类的变化率形式、还是“E=FDq”类的比值形式,其物理意义均由此“比值”整体体现.因而,教学中必须运用整体思维全面辨析、系统对待这种比值定义式的“整体”形式所包含的物理意义,切勿因定义形式而简单的视作“分子”与“分母”的组合.
三、运用求异思维分析物理概念定义式的变形式
高中物理中很多物理量的计算公式是依据相关物理概念的定义式,通过增加内涵、扩展外延、更新物理模型,运用求异思维加以辨析、推导、证明而成的变形式.如:带电粒子在电场中所受电场力的计算公式F=Eq,是由
电场强度定义式E=FDq推证而得到的变形式;带电粒子在电场中所具有的电势能的计算公式Ep=qφ,是由电势定义式φ=EpDq推证而得到的变形式;长直通电导体在均强磁场中所受安培力的计算公式F=BIL,是由磁感应强度定义式B=FDIL推证而得到的变形式等.
下表列出的是电场强度定义式E=FDq与形式F=Eq的对比内容.物理量D定义式E=FDqD变形式F=Eq电量qD①指放入电场中的检验电荷,必须是点电荷;
②带电量应足够小;
③电性可为正也可为负(一般为正电荷).D①指处在电场中的带电绝缘小物体(液滴、小球、微粒等);
②带电量可大些也可小些;
③电性可为正也可为负,视为点电荷.电场强度ED①指电场(可以是均强电场也可以是非均强电场)中某一点的电场强度;
②是矢量,与放在该点的带正电的检验电荷所受电场力的方向相同;
③表征该点的电场力的性质,与F的大小和方向无关,与q的有无、大小和正负无关,仅由电场自身决定D①在高中物理中指均强电场强度;
②是矢量,其方向由电场自身决定;
③电场强度与带电绝缘小物体的是否放入无关.电场力FD①检验电荷在电场中某点受到的电场力;
②不是E∝F,而是FDq为定值.D①带电绝缘小物体在电场中受到的电场力;
②存在F∝E、F∝q的关系对于定义式B=FDIL、φ=EpDq与变形式F=BIL、Ep=qφ亦有类似的内容对比.
四、运用形象思维分析物理量的定义式和决定式
在高中物理中,物理量的定义式和决定式是所有物理公式的先决和前提,故而在教学过程中应着力引导学生运用形象思维细加甄别、辨析和类比.
所谓物理量的定义式,指能够表征和量度物理量的本质属性、物理状态与物理过程的关系式,有比值定义式和乘积定义式两种数学形式.
所谓物理量的决定式,指能通过研究对象的物理属性和几何特征而直接、形象的表达物理量的大小、方向(对矢量)正负(对标量)的计算公式.
高中物理中,凡是乘积定义式一定是该物理量的决定式.如:功的公式W=Fs、动能公式Ek=1D2mv2、重力势能公式Ep=mgh、冲量公式I=Ft、动量公式P=mv、磁通量公式F=BS等,既是对应物理量的定义式,同时也是对应物理量的决定式.
比值定义式一般不是物理量的决定式.如v=ΔxDΔt、a=ΔvDΔt、F=ΔPDΔt、P=ΔWDΔt、I=ΔqDΔt、E=ΔφDΔt、E=FDq、φ=EpDq、C=QDU、B=FDIL等,只能是对应物理量的定义式而不会是对应物理量的决定式,这些物理量对应的决定式另有其表达形式.
高中物理中常见物理量的定义式与决定式对比如下表.
物理量D定义式D决定式加速度Da=ΔvDΔtDa=FDm(牛顿第二定律)电场强度DE=FDqDE=KQDr2(点电荷的场强公式)电容DC=QDUDC=εSD4Kπd(平行板容器公式)电阻DR=UDIDR=ρLDS电阻(电阻定律公式)电流强度DI=ΔqDΔtDI=UDR(欧姆定律公式)
2.理解计算实际功率的思路.
能力目标
培养学生审题能力和初步综合运用学过的电学知识解题的能力.
情感目标
使学生获得解决实际用电的初步知识.
教学建议
教材分析
有关电功率的计算涉及的物理量较多,综合性较强,而且灵活性强,对学生来说有一定难度.
本节习题课就是要帮助学生解决问题.教师在选择例题时应精心选择,要有目的性,如:课本上的例题1要解决的问题是要学生学会在使用电功率的公式时,应注意公式各个量的对应关系,熟悉电功率公式,为下道例题做铺垫.
例题2的目的是要学生掌握解电功率习题的思路,抓住解题中的变量和不变量,其中不变量在初中就是电阻不变.电压变电功率、电流变.
教材(人教版)中的例题2没有从最简便的方法解题突出了电功率的决定式的作用.
重点·难点·疑点及解决办法
理解计算实际功率的思路.
教法建议
有关电功率的计算涉及的物理公式较多对初中学生来说,有一定难度.在讲例题前可以帮助学生复习一下电功率的公式和欧姆定律的公式.讲例题前应给学生一定的思考时间,要在教会学生独立思考上下功夫.鼓励学生一题多解,教师也应在一体多变上下功夫.
计算涉及的物理量比较多,题目的难度比较大.解题时要认真审题,理清解题思路,挖掘题目中的隐含条件,加深对额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的认识和理解,提高运用知识的能力,弄清串、并联电路中电功率的特点,加深对计算过程中必须对各物理量一一对应的重要性的认识.
明确目标
会根据用电器的额定电压、额定功率算出用电器正常工作时的电流和用电器的电阻.
培养学生的审题能力.
理解计算实际功率的思路.培养学生的审题能力,通过一题多解、一题多变,训练学生思维的灵活性.
培养学生运用电功率知识解决实际问题的能力.
进一步理解计算实际功率的思路.
培养归纳解题思路的能力.
教学设计方案
重难点:重点电功率公式的运用,难点是灵活运用电功率、欧姆定律公式解决问题.
教学过程:
一.引入新课
方案一.复习引入新课
问:(1)欧姆定律的内容是什么?
(2)串联电路的电流、电压、电阻有什么特点?
(3)什么叫电功?什么叫电功率?
(4)用电器在什么情况下正常工作?
(5)实际功率和额定功率之间有什么关系?
方案二:直接引入课题
二.进行新课
解决问题:
1)已知用电器铭牌,求用电器正常工作时,电流.
2)已知用电器铭牌,求用电器实际工作时,电压或电流或功率.
3)电功率在串联、并联电路中的应用.
例1:课本中的[例题1].
例题小结:
①若已知用电器的额定状态,可求出用电器正常工作时的电流I=P额/U额和用电器的电阻R=U额2/P额.(一般地说,应当把用电器上所标明的额定条件,理解为给出了用电器的电阻.不考虑温度对电阻的影响.)
②额定电压相同的灯泡,额定功率大的灯泡电阻小,灯丝粗.
分析:当电灯两端电压发生变化时,可认为灯丝的电阻没有改变,根据欧姆定律I=U/R可知,I随U的变化而变化,所以灯泡实际发出的功率也变化.
解题思路:
①根据额定状态求出灯泡的电阻.
②根据I=U/R求出灯泡在新电压上的电流.
③根据P=UI求出新电压下的功率.
请两位同学上黑板分别算出灯泡在210伏和230伏电压下的功率P1和P2,其他同学在课堂作业本上解此题.
讨论:本题还有没有其他解法?学生回答,教师指出:用比例法P1∶P额=(U12∶U额)2求P1较为方便.
例题小结:
①用电器的实际功率是随着它两端的实际电压的改变而改变的;
②求实际功率的思路.
例3:将灯L1(PZ220-25)和灯L2(PZ220-60)并联接在220伏的电压上再将它们串联接在220伏的电路上,两种情况下哪盏灯泡亮些?为什么?
分析:要判断两灯的亮与暗,只要比较二灯的实际功率大小就可以了.
解:并联时,每盏灯的实际电压均为220伏,则其实际功率就等于灯的额定功率,因此可直接判断出灯L1比灯L1亮.
串联时,因每盏灯两端的电压均小于220伏,所以两灯均不能正常发光,根据例1的结果知道,灯L1的电阻R1大于灯L2的电阻R2,又因为两盏灯串联,所以通过它们的电流一样大.因此可根据P=UI=I2R判断出P1>P2,L1这盏灯亮些.
例题小结:在并联电路中,电阻大的用电器消耗电功率小;在串联电路中,电阻大的用电器消耗的电功率大.
例4:标有"6V3W"的小灯泡能不能直接接到9伏的电源上?若要使小灯泡接上后正常发光,应怎么办?
分析:学生根据已有的知识不难判断,因为9伏已大于灯泡的额定电压6伏,如果直接接上去,因实际功率比额定功率大得多,灯泡会烧坏,所以不能直接接入.若要接,应和灯泡串联一个电阻R再接入,让电阻R分担3伏的电压.
解:不能直接接入.应和一个阻值是R的电阻串联后再接入.
I=I额=P额/U额=3瓦/6伏=0.5安.
R=(U-U额)/I=(9伏-6伏)/0.5安=6欧.
讨论此题还有哪些方法求R.
例题小结:当加在用电器两端的实际电压比额定电压大许多时,用电器可能会烧坏,应和它串联一个电阻再接入.
探究活动
【课题】观察比较两只灯泡灯丝的粗细,判断额定功率的大小.
【组织形式】学生分组或个人
【活动方式】
(一)分子运动
1、不同物质接触时,彼此进入对方的现象叫做扩散现象。
2、固体、液体、气体之间都能发生扩散现象,气体之间的扩散最快,固体之间的扩散最慢。
3、扩散现象说明了一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动,另外还说明了分子存在着间隙。
4、影响扩散快慢的主要因素是温度。
5、一切物质的分子都在不停地做无规则运动运动,由于分子的运动跟温度
有关,因此分子的无规则叫做分子热运动;温度越高,热运动激烈。
6、、分子间存在着相互作用的引力和斥力。
7、使物体保持一定的体积,导致分子不分开的力,就是分子引力。如:使物体很难分开或拉长就说明分子间有相互的引力。
8、使得分子已经离得很近的物体很难进一步压缩的力,就是分子斥力。如:很难压缩物体,就说明分子间有相互的斥力。
9、分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而。
(二)内能
1、物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。
2、内能是能量的又一种形式,一切物体都具有内能。
3、内能的大小跟物体的体积、状态、质量和温度有关,同一物体的内能只跟物体的温度有关。
4、内能是不同于机械能的另一种形式的能,内能不能为零,机械能可能为零。
5、热传递是温度不同的物体相互接触时,低温物体温度降低,高温物体温度升高的现象。
6、热传递的实质是内能的转移,而不是温度。即:高温物体的内能减小,低温物体的内能增大。
7、在热传递过程中,传递内能的多少叫做热量,热量的单位也是焦耳。
8、对物体做功,物体内能增大,机械能转化为内能。
9、物体对外做功,物体的内能减小,内能能转化为机械能。
10、改变物体内能的方法是做功和热传递,且做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。
11、在热传递过程中,物体吸收了多少热量,内能就增加多少,放出多少热量,内能就减少多少。
(三)比热容
1、单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收的热量,叫做这种物质的比热容,
2、比热容是物质的一种特性,同一物质的比热容相同,不同物质的比热容一般不同。
3、同一物质的比热容还跟它的状态有关。
4、比热容的单位读作焦每千克摄氏度。
5、水的比热容,是4.2×J/(kg.℃),表示1kg的水温度升高1℃所吸收的热量是4.2×J。
6、吸收热量的计算公式是:=Cm(t-)=CmΔt。
7、放出热量的计算公式是:=Cm(-t)=CmΔt。
8、在热传递过程中,若不计热量的损失,则=。
9、吸收或放出热量的多少根物体的物质的种类(即比热容)、质量升高或降低的温度有关,根物体的初温和末温无关。
(四)、热机
1、将内能转化为机械能的机器,叫做热机。
2、内燃机是燃料在汽缸里燃烧生成高温高压的燃气,推动活塞对外做过的热机。
3、常见的内燃机有汽油机和柴油机。
4、汽油机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气等四个冲程。
5、每个冲程中,活塞往复运动两次,飞轮转动两周,对外做功一次。
6、在汽油机四个冲程中,只有做功冲程是燃气对外做功,其余三个冲程是靠飞轮的惯性来完成。
7、在压缩冲程中机械能转化为内能。
8、在做功冲程中内能转化为机械能。
9、汽缸顶部有火花塞的是汽油机,有喷油嘴的是柴油机。
10、在压缩冲程中,汽油机吸入汽油和空气的混合物,柴油机只吸入空气。
11、汽油机采用的点火方式是点燃式,柴油机采用的点火方式是压燃式。
12、燃料燃烧时将化学能转化为内能。
13、1Kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值。
14、热值是燃料本身的一种固有属性,单位是J/Kg。
15、燃料燃烧放出热量的计算公式:=mq或=Vq。
16、有效利用内能的途径:燃烧要尽可能充分;尽量减少能量损失。
17、用来做有用功的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机效率。
18、热机效率:=或=。
19、在热机的各种能量损失中,废气带走的能量最多。
20、能量守恒定律:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
十五章、电流和电路
(一)电荷
1、用摩擦的方法使物体带电,叫摩擦起电。
2、带电体都具有能吸引轻小物体的性质。
3、被丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷,叫正电荷;被毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷,叫负电荷。
4、同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
5、电荷量:是指电荷的多少,单位:库仑,简称库,符号C。
6、原子是由原子核和电子组成的,原子核带正电、核外电子带负电。
7、元电荷:最小的电荷叫元电荷,用符号e表示,e=1.6×C.
8、容易导电的物体,叫导体;不容易导电的物体,叫绝缘体;金属导电靠的是自由电子。
9、常见的导体:金属、大地、人体、石墨、酸碱盐的水溶液。
10、常见的绝缘体;橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油。
11、验电器是实验室用来检验物体是否带电的仪器,是根据同种电荷相互排斥的道理制成的。
(二)、电流和电路
1、电流是电荷的定向移动形成的。
2、把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向;在实际电路中,电流的方向总是:电源的正极用电器电源负极。
3、电路的基本构成:电源、开关、导线、用电器。
4、电路中产生持续电流的必要条件:(1)电路中必须有电源;(2)电路必须是通路。
5、电路的基本连接方式是串联和并联;电路的三种状态是通路、断路和短路。
(三)、电流的强弱
1、电流的强弱:就是电流的大小,用电流表示,符号是I,单位是安培,单位符号是A。
2、电流表的使用规则:(1)将电流表串联在被测电路中;(2)要求电流正进负出;(3)被测电流不能超过电流表的测量值;(4)绝不允许将电流表直接接在电源的两极上。
四、串、并联电路
1、把电路元件逐个顺次首尾相连组成的电路叫串联电路。
2、串联电路的特点:(1)电流只有一条路径,无干路、支路之分;(2)通过一个用电器的电流,一定通过另一个用电器;(3)用电器之间的工作情况相互影响,通则都通,断则都断;(4)电路中只需一个开关,即可控制整个电路。
3、串联电路中电流的规律:在串联电路中,各处的电流相等。公式:I==
4、把电路元件并列地首首相连、尾尾相连组成的电路叫并联电路。
5、并联电路的特点:(1)电流有两条或两条以上路径,有干路、支路之分;(2)每条支路都可与电源形成一个通路;(3)各支路中的用电器工作情况互不影响,一条支路断开,其他支路仍可工作;(4)干路上的开关控制整个电路,支路上的开关只能控制它所在的该支路。
6、并联电路中电流的规律:在并联电路中,干路中的电流等于各支路中的电流之和。公式:
I=+。
十六章、电压和电阻
(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。
十七章、欧姆定律安全用电
(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。
十八章、电功率
(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。
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。
中图分类号:G632.41 文献标志码:A ?摇文章编号:1674-9324(2014)04-0115-02
在初中阶段,电学是中考中的重点,占有重要地位。由于这部分内容的容量大、概念多,学生容易混淆,因此电学的复习对于学生有一定的难度。我认为,复习好电学应从以下三个方面入手。
一、在学生头脑中建立起明确的知识体系
在复习中,首先让学生知道电学有什么仪器、公式、物理量、定律,对电学内容有一个整体的认识。电学主要有三个基本电学实验仪器——电流表、电压表、滑动变阻器;七个电学物理量——电量、电流、电压、电阻、电功、电功率、电热;两个基本电路连接方式——串联电路、并联电路;一种典型的电学实验方法——伏安法;两个规律——欧姆定律、焦耳定律;三种电路状态——通路、开路、短路。这些基础知识让学生熟练地背下来,是复习好电学的前提,也为解决电路分析题做好准备。
二、教给学生判断电路的连接、状态的正确方法
电路的连接方式主要是串联和并联,让学生快速掌握,可以从以下几个方面入手:通过定义判断;根据循流法,让电流从正极出发经过用电器回到电源负极,途中电流只有一条路径的,连接方式为串联;若电流在某处分流,出现支路,连接方式为并联;有的时候还必须用拆除法,拆除其中的一个用电器,如果其余用电器都不工作,则用电器为串联连接,如果其余用电器照样工作,则用电器为并联连接。我找一些典型的电路图,画在黑板上,让学生识别,然后说明识别的依据,再适当布置相应的作业,巩固练习。我还用生活中的常见现象说明串联和并联:节假日,很多小彩灯为什么有一个坏了,其余都不发光?它们是什么连接方式?我用这些现象去激发学生的求知欲,经过很短的时间,学生就能准确判断串联和并联了。电路有三种状态——通路、开路、短路,通路和开路学生容易理解,但对于短路的分辨显得力不从心,总犯糊涂。我先给学生做了这样一个实验,用导线给两节干电池短路,结果只需要很短的时间,我让学生摸摸导线,学生发现导线已经热了。告诉学生,电源短路是很危险的,容易发生电路起火,生活中应避免电源短路,让学生在心中对短路有较深刻的认识。给学生指出电流具有走捷径的特点,捷径是指这条路径中电阻很小,小到可以忽略不计,当一根空导线,或开关、或电流表与某个用电器并联时,电流只走空导线、开关或电流表而不走用电器,使该用电器被短路,从而不能工作。再找适当的典型电路题给学生讲解,练习,一定能收到很好的效果。
三、讲清七个重要的物理量
电学部分有七个重要的物理量——电量、电流、电压、电阻、电功、电功率、电热。学生对这七个物理量中涉及到的概念、单位、公式、计算,特别吃力,而且经常混淆。能否学好这七个物理量,是学好电学的关键,我用最长的时间给学生复习这部分知识。
1.讲清七个物理量的定义、特点。电荷的定向移动形成电流,这是电流的形成定义,简单便于理解;电压是形成电流的原因,没有电压就没有电流;电阻是指导体对电流的阻碍作用,即阻碍作用越大,电流越小。物理学中电功没有确切的定义,当电能转为其他形式能时,就说做了电功。即电功就表示有多少电能转化为其他形式的能,如果知道了电功的多少,就知道了消耗多少电能。而用电器单位时间内消耗的电能叫做电功率。电功率的大小不仅取决于消耗电能的多少,也取决于所用的时间的长短。电流通过导体时所产生的热量叫电热,即电流的热效应。我对学生的要求就是能清楚这些物理量的定义,知道它们的表示符号、单位,不用死记硬背。
2.讲清七个物理量的公式。有些公式,学生不知道什么时候该用哪个,比如公式:I=Q/t和欧姆定律的表达式I=U/R。给学生指出,公式:I=Q/t是电流的定义式,I=U/R是电流、电压、电阻的定量关系式,只适用于电能转化成内能的纯电阻电路,这样学生就知道这两个公式的区别和用法了。电功定义式——W=UIt=Pt、导出式——W=I2RtW=(U2/R)t、电功率定义式——P=W/t、决定式—P=UI(因为W=UIt=Pt)、导出式——P=U2/R=I2R、电热定义式——Q=I2Rt(焦耳定律)、导出式——Q=W=UIt、Q=(U2/R)t。学生会问:这么多公式,怎么用呀?遇到具体问题有些慌。有一道2010年中考电学题:某校师生自制了一台电烘箱,电烘箱的电阻丝通过5A的电流时,每分钟可产生6.6×104J的热量,求①此时电阻丝的电功率。②此时电阻丝的电阻。③此时电阻丝的工作电压。告诉学生首先明确已知物理量,然后想用学过的哪个公式去解题,挑选好公式后,这个题就容易解决了。还要强调,公式的运用必须注意适用范围,可以给学生多出一些关于电动车、洗衣机等电动机的计算题,练练定义式和导出式的区别。
第一章第3节物理学中用位移与发生这个位移所用时间的比值表示物体运动的快慢,这就是速度.v=SX(]Δx]ΔtSX)]①速度是位移矢量对时间的变化率.②速度是表示物置变化快慢的物理量.加速度必修1
第一章第5节加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值a=SX(]Δv]ΔtSX)]①加速度是速度矢量的变化率.②加速度的决定式是a=F/m,力是产生加速度的原因③加速度是表示速度变化快慢的物理量.角速度必修2
第五章第4节物体在Δt时间内由A运动到B,半径OA在这段时间内转过的角度Δθ.它与所有时间Δt的比值叫做角速度.ω=SX(]Δθ]ΔtSX)]①角速度描述了物体绕圆心转动的快慢.②角速度是角度对时间的变化率线速度必修2
第五章第5节取一段很短的时间Δt,物体在这段时间内通过的弧长为Δs.比值Δs/Δt反映了物体运动的快慢,叫做线速度v=SX(]Δs]ΔtSX)]①线速度的大小描述做匀速圆周运动的物体通过弧长的快慢.②线速度是弧长对时间的变化率.功率必修2
第七章第3节功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率P=SX(]W]tSX)]功率表示物体做功的快慢电流选修3-1
第二章第1节用单位时间内通过导体横截面的电荷量多少,表示电流的强弱即电流I=SX(]q]tSX)]表示电流的强弱感应
电动势选修3-2
第四章第4节电磁感应定律E=SX(]nΔΦ]ΔtSX)]磁通量的变化率就是SX(]ΔΦ]ΔtSX)]HJ3mm]二、第二类比值法定义的物理量共同特征是:两个或多个物理量的比值是常数,它反映物质或物体属性,其大小由物体本身所决定,与定义式中的其他量没有关系.用这种方法定义的物理量有:HJ3mm]物理量出处定义公式说明电场强度HJ*3]选修3-1
第一章第3节试探电荷在电场中某个位置所受的力与试探电荷的电荷量的比值,叫做电场强度.E=SX(]F]qSX)]我们在理解的时候,不能认为E跟F成正比,E跟q成反比,电场强度是描述电场力的性质的物理量,它由电场本身性质及空间的位置决定,与试探电荷无关.BHG3*2]电势]选修3-1
第一章第4节]电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势]φ=SX(]Ep]qSX)] ]电势是描述电场能的性质的物理量,它的大小与试探电荷本身无关BHG6]电容]选修3-1
第一章第8节]电容器所带的电荷量Q与电容器两极间的电势差U的比值叫做电容器的电容]C=SX(]Q]USX)]]电容表征了电容器储存电荷的特性,不能认为C与Q成正比,与U成反比,C与电容器是否带电及带电多少无关.平行板电容器的电容公式C=εS/4πkd则反映了其电容决定于ε、S及d.BHG7]磁感应
强度]选修3-1
第三章第2节]磁感应强度用来描述磁场的强弱]B=SX(]F]ILSX)]]我们不能认为B与F成正比,跟IL成反比.磁场中某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的,与放入导线的长短L、流过导线的电流强度I的大小及电流受到的力F均无关,它由磁场本身的性质来决定.BG)F]BG(!]电动势]选修3-1
第二章第2节]电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.]E=SX(]W]qSX)]]电动势由电源中非静电力的特性决定,跟电源的体积无关,也跟外电路无关.BH]熔化热]选修3-3
第九章第4节]某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比,称做这种晶体的熔化热]λ=SX(]Q]mSX)]]不同的晶体有不同的结构,要破坏不同物质的结构,所需能量也不同,因此不同晶体的熔化热也不相同.BH]汽化热]选修3-3
第九章第4节]某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比,叫做这种物质在这个温度下的的汽化热.]L=SX(]Q]mSX)]BH]折射率]选修3-4
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2013)06-0140-03
在实现教学目标的基础上,由于教学任务的差异性,采用教学行动完善教学的策略,以达到预期的效果。在进行教学策略时,可以选择多种形式,如教学的过程研究,教学内容方面的安排,运用何种教学方法、步骤以及组织的形式等。不同的形式相互结合,形成更复杂、多样的教学策略。因此,如何选择成为了有效教学策略的问题。在教学过程中,教师要重点培养学生能力,增强交流互动的环节,提高课堂趣味性,保证教学全过程的顺利实施。并且通过反馈,不断地调节教学,协调发展,达到教学的最优化。高中物理课堂有效教学从理论的层面上来看,就是要采用适当、合理的教学策略,教会学生学会学习,学会探究,学会用物理思维解决问题,从而达到提高学生综合能力的教育目的。从操作层面上来看,在高中物理课堂教学过程中,教师要尽可能少地投入时间、精力、物力,但要取得尽可能好的物理教学效果,从而实现教学目标。
一、针对教学目标的全面发展探究课堂有效教学策略
新课程的研究有着较为完备系统的体系,以知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观作为教学的目标,这意味着教学的又一次新变革,教学的有效性更侧重于学生能力的不断提高,逐渐取代先前以学习知识的多少来衡量教学的观念,新课程将这种三维课程作为教学的目标。知识不再是决定教学质量的唯一因素,学生实现了在目标领域上更加全面的发展。教师实行多元化的教学,以学生的全面发展为目标,在发展德、智、体、美四个方面上构建认知、情感、技能的发展,达到更高的目标,实现知识与技能结合、过程中方法更好地运用以及情感态度和价值观的充分体现。现代教育理念是以生为本,课堂教学的有效与否在于这一理念的运用,以学生的和谐、自主发展为重点,关注学生身心健康的发展。在这体系中,要实现课堂的有效教学,无论是哪一方面都缺一不可,相反,完整的体系被打破甚至失衡,学生也就不能得到全面发展。在课堂上,学生要有独立的思维方式,独特的见解,积极的学习态度,自觉、主动地学习,明确学习的目标和计划,与教师不断地进行交流学习,提出问题,分析方法,获得知识,充分挖掘自身潜能,真正达到学生自主性学习的目标。这也对教师提出了更多的要求,教师要了解每一个学生,根据学生的实际情况制定教学计划,还要认真研究教学的课程分析教材,做到心中有数,统筹兼顾,使各方面均适应课堂教学,使教学目标更加趋于合理性,得到最有效的教学策略。
在进行教学设计的时候,教师一定要经过慎重考虑,首先就是要考虑到学生的兴趣问题,因为“兴趣是最好的老师”。比如,在做教学设计的时候,就要依托物理学科的特点,它是以实验为基础的学科,所以,我们要挖掘身边的丰富素材,为学生设计一些妙趣横生的实验。比如,上《超重与失重》这节课的时候,通过让学生在课堂上称体重的实验引入新课,通过分析学生在体重计上站起或蹲下过程中,体重计示数的变化,探究超重失重的本质,从而使学生对这节课充满了兴趣;其次,要分析教学的范围、目标和深度的问题。考虑到是在普通高中进行教学,应尽可能地把难度降低,找到知识的关联点,寻找相关的资料,运用多种辅助教学手段,从易到难,分解难点,从引导学生解决重点问题到强调重点、突出设计的教学目标,到运用知识规律解决问题,特别是要抓住导课环节的设计,最好让学生有一种耳目一新的感觉,直接切入,这样的教学设计更能让学生接受。
二、针对教学内容本身的特点探究课堂有效教学策略
教学策略的选择使教学内容更具有特点,比如,在高中物理的教学课堂上,有许多概念存在着不同的属性,属性的差异决定了不同的教学方法,因此,达到的效果也是显而易见的。还有一些概念比较抽象,无法运用实验来证明,像高中物理“加速度”这一概念,我们不得不实施奥苏贝尔的接受式教学为主的教学方法,其中包括五个方面,首先,强调加速度重要性;其次,定义“加速度”;再次,对关键词进行分析;接着,做练习题,巩固知识;最后,进行反思总结,找出定义时应注意的问题。如果是可以通过计算和实验就得到证明的概念,这时就要运用布鲁纳的发现式教学为主的教学方法了,比如说“电阻”,主要方法是:先做试验,得出实验结果,进一步分析观察实验过程,不难发现导体的材料、粗细、长度决定了“电阻”的大小。通过欧姆定律,进行计算,得到了“电阻”的决定式。基本概念、基本原理、物理实验和物理计算作为四种基本的构成要素,组成了高中物理完整的知识体系,不同的知识有着不同的特点,在选择教学策略时要充分考虑这些因素。
三、针对教学过程的交往、互动,探究课堂有效教学策略
在当今的教学中,越来越注重互动教学,教师与学生在教学过程中能够更好地进行交流,从而掌握学生的动态,使学生感觉到平等和开放的对话,增进与老师的感情,使学生与老师达到共识、共享和共进,从而提高教学水平。在课堂教学过程中,课堂氛围十分重要,如果课堂氛围好的话,学生就会对老师提出的问题产生兴趣,从而认真地去思考、联想,并解决这个问题,从而提高课堂效率,使学生的能力得到提高。结合实际教学,教师应充分利用教学资源,巧妙地设计问题,以提高课堂氛围。比如,在物理选修3—4中《机械波的形成和描述》这节课中,笔者了以下八个问题,构成“问题串”的形式进行教学:问题1:什么是机械波?问题2 :机械波产生需要什么条件?问题3:具备了波源和介质,波又是怎样形成和传播的?问题4:波在传播过程中,各质点是否随波逐流?问题5 :既然各质点在自己的平衡位置上反复运动,那它们的振动周期有什么关系呢?问题6:既然各质点做受迫振动,那橡皮管上为什么会出现凹凸相间的波形呢?问题7:波在传播的过程中,原来静止的质点,它们的起振方向如何?问题8:机械波在传播过程中,质点不会随波逐流,那波传播的是什么呢?在教学实践过程中,问题与学生的活动环环相扣,课堂气氛得到了很好的发挥,教学效果也得到了很好的体现。
从学生的实际出发是提高教学的另一项重要工作,这样有利于教师掌握学生的最新信息,知道同学们的想法,从而为学生营造问题情景,激发学生原有的知识经验,使同学们的知识更加完善。学生之间存在差异是很正常的,这就需要教师因材施教。老师们在教学过程中应针对不同同学制定不同的教学方法,争取充分利用每个同学的特点,让他们得到最适合的方法,从而提高他们的学习。例如,在闭合电路欧姆定律的教学中,针对实验班的学生,可以让同学分组讨论,亲自动手连接电路,观察电流表电压表的数据,从而发现电源的电动势与内外电路电压的关系。这样的教学,边操作边思考,边思考边找出规律,能有效引发学生的学习动机。而对于程度稍差一些的班级的学生,教师则要有更多地引导,与学生一起找出规律,这样才能更有效地提高教学效果。
四、针对培养学生的思维能力,探究课堂有效教学策略
现在我国正在全面实行素质教育,素质教育最重视的就是提高学生的各种能力,而提高各种能力的前提就需要有良好的思维能力。所以,现在在教学教师正在致力于培养学生的批判性思维以与分散性思维,所以这就需要教师在教学中多提问利于同学们多方面思考的问题,努力为学生营造充满想象的空间,引出学生更多的遐想。教材作为教师教学活动的载体,它为学生提供了学习和创新的助力。但是,教师不能墨守教材的内容,要在利用教材的同时发散性地引出更多的相关知识,使同学们接触的知识面更广。在《万有引力》这章中,教师可以介绍我国近几年航空事业的发展情况,使学生对航空科技充满好奇与向往,就很好地激发他们学习知识的兴趣,同时培养他们的爱国主义情怀。对于教学需要注意的方面还有很多,学生的学习情况、个人的知识、直接经验和生活实践,等等,教师要以这些为基础去改变自己的教学思路、方法,不断捕捉、判断和重组课堂生成的信息,使课堂的教学顺利进行。掌握了这些,教师就能在课堂上与学生形成一个富有气氛、高效率并且富有情感的教学过程。
教师的教学方法与策略时刻影响着教学的效果。教师在制定教学方法与策略时,因尽量发挥自己的特长,发挥自己的优势,与此同时,还要积极向别人学习,不断吸取别人的好的教学方法,使自己的教学方法与策略更加完善,使自己的教学效果得到他人的认可。
在新课程改革下,提倡“以学生为主体”的教学理念,而物理学科就是为解决“是什么,为什么,怎么做”。过去我们一直强调“就是这样的”,而物理学的发展过程,就是人类用已知世界不断探究未知世界一部历史。它包含了人类探究未知世界、认识世界的基本方法。构建物理学理论基石的两大基本方法:一种是理论推导加验证性实验;一种是探究性实验。实验是推动物理学发展的一大法宝。
提高学生成绩的关键是要转变学生观念:从“要我学”,转变到“我要学”。然而激发学生学习的兴趣,是转变学生这一观念的前提。这是在新课改背景下,最常说的话。选学物理的大多数学生认为物理难学,到底物理难学在哪里?多数学生认为:物理概念不能理解,物理公式记不住,更不知道如何应用,不会构建物理模型等等。总之一个字“难”。如何让物理知识与学生的生活相结合,降低学生学习物理思维认知的难度,才是调动学生学习物理积极性的突破口。
根据人类认识事物,解决问题的一般思路,应该使用已有知识能动的解决未知事件的方法一在物理中就是探究性实验法。也是科学家探究未知领域的基本方法,它符合人类探索认识未知世界的一般规律。因此如果把它应用在教学当中,能让学生在思维认知方面更容易接受,更符合人类发展的一般规律,进一步说,学生掌握这种方法对自己的生活和生产更有指导性和能动性。
探究性实验法一般有五个大的环节:猜想与假设、设计并进行实验、分析讨论、得出结论和交流合作。在中专物理教学中可以根据不同的知识和需要分别侧重于不同的环节。
关于物理概念利用探究实验法讲授时,需要教师首先通过搭建知识台阶作为铺垫,在此基础上让学生自主猜想和假设。关于老师的知识铺垫工作有几种常见的方式:一是生活常识再现;既有构建知识平台作用,还可以借此培养学生仔细观察,善于思考的习惯。二是演示实验再现;既有有构建知识平台作用,还可以培养学生多角度观察分析的习惯。三是以前学习过的知识再现;既有搭建知识平台的作用,还能复习知识,继续知识的再运用。四是当时的历史背景再现;既有搭建知识平台的作用,也可以经历科学家探究物理规律的过程,感知历史等等。
例如,在讲授平行板电容器的电容的决定式时,也可以让学生猜想与假设:影响平行板电容其电容的因素,教师可以启发学生类比与杯子盛水,杯子能容纳多少水与杯子的自身容积有关。与你倒水多少无关,即电容器的电容也与两端电压无关,所以C=Q/U只是它的定义式,但是从公式上看u一定的时候只要不同的电容器的极板上电荷量Q越大,电容器的电容就越大。这也能说明电容是用来描述电容器容纳电荷本领的物理量。学生可以想到当两个极板越大时,分布的电荷会更多,即平行板电容器的电容应该与极板正对面积有关;当两个极板靠的越近时,正负电荷吸引更大,电荷也会增多,即平行板电容器的电容也应该和两极板间的距离有关。至于电介质学生不能猜想出来。教师可以引导学生从电容器的结构上去分析。让学生理解猜想也应该与电介质的性质有关。
第二个环节是设计并进行实验。该环节大体可分四个步骤:一是设计实验原理;二是根据实验原理选取实验器材;三是根据实验原理和选取仪器组装;四是进行实验。该环节主要是应用在实验当中。
在演示实验中教师也可以利用此方法启发学生思考,更重要的是该环节可以更好的发挥学生在中专物理实验中主体作用。
比如:在《实验:测定电池的电动势和内阻》中,学生很快想到闭合电路的欧姆定律:I=E/R+r,根据其变形得到E=IR+Ir,在公式中有两个物理量R和I,只要有两组对应值,就能联立方程求出E和r来,而对应的R可以用可读的电阻箱,而I可以用电流表。所以这个实验学生可以自己设计出实验电路如图中间的电路图。同样的方法学生也可以根据E=U+Ir,选择仪器:电流表、电压表,设计出如图左一电路图进行实验;根据E=u+(U/R)r,选择仪器:电阻箱、电压表,设计出如:图4。
第三个环节是得出结论。它包括两大步骤,一是实验数据处理,其中包括一般两种方法:①图表法;②公式法。二是结论,如果是验证性实验,就看是否能验证。如果是探究性实验,就看结论和假设一致,如果不一致,继续以上步骤。
2009年底,笔者有幸在省物理学会中学物理研讨会章镇老师的指导下,上了一节关于高中物理“加速度”的概念教学课。虽然只是一节公开课,但从开始准备到最后开课历时近三个月,先后得到十几位优秀特、高级教师的帮助,让我受益匪浅,也让我对如何上好一堂物理概念课有了更加系统的认识,虽然只是《加速度》一节课,但我想物理概念的教学却有其共通之处,所以我想以加速度概念的建立浅谈高中物理概念教学中的一些心得体会。
翻开高中物理课本,涉及的概念上百个,在全日制普通高级中学物理教学大纲中提到:“教学中要重视概念和规律的建立过程……应该使学生认清概念和规律所依据的物理事实,理解概念和规律的含义……概念和规律的教学要思路清楚,使学生知道它们的来龙去脉,真正理解其中的道理,领会研究问题的方法。”
可见高中物理教学中,使学生形成概念,掌握规律,并使他们的认识能力在形成概念、掌握规律的过程中得到充分发展,是高中物理教学的核心问题。如何开展物理概念教学呢?我认为应注意以下三个过程。
一、概念的引入过程
(一)让学生明确引入新概念的重要性
为什么要引入一个新的物理概念呢?物理概念是由物理现象和事实中抽象出来的,是用来表征物质的属性和描述物质运动状态的。当已学的物理概念不能很好地描述新问题时,我们就要进行新的定义与描述,这就需要引入新的概念,让学生明确了为什么要引入一个新的物理概念,才能调动学生的学习积极性。
以加速度为例:为什么要引入“加速度”这个概念?自然界的许多物体都在做变速运动,速度在不断变化,但在运动过程中速度变化的快慢是不同。很明显单纯用“速度”这个概念是无法准确地描述变化快慢的,这时就要引入“加速度”这个概念。
(二)复习好预备知识,创设情景,营造概念氛围
在上加速度这节课前,学生连续学习了时间、时刻、瞬时速度、平均速度等新概念,而加速度概念的建立需要学生在理解好这些概念的基本上,可想而知,如果没有做好对这些概念的复习工作,在新课教学中将事倍功半。
创设情景,加速度的概念比较抽象,而刚进入高中学习的学生又比较缺乏理性思考,这样就更需要教师在去创设恰当的“境”,激发学生的“情”,以提高学生的兴趣。其中最常用的方法就是以实验观察引入的方式,例如在讲解闭合电路欧姆定律时,许多教师都以实验观察到的有趣现象,引入电源内阻与内电压的概念;同时,如果创设的情景能够一方面根据学生的生活经验,另一方面又容易让学生产生错觉,那么就能在满足学生探索欲的同时,让他们在矛盾中体会建立新概念的意义和需要。在加速度这节课中,我展示了一组F1赛车,摩托车,飞机同时从静止开始运动的视频,让学生观察三者运动的情况变化。在学生的潜意识中,所谓的“生活经验”告诉他们一定是飞机一路领先,其次赛车,而摩托车总是落在最后。而事实呢?通过观察视频发现在刚开始,摩托车是领先的,赛车其次,而飞机落在最后,直到经过一段时间后,飞机赛车才渐渐超越摩托,速度越来越快,学生开始觉得好奇了,而进一步深入分析发现尽管飞机速度最大,但在不同时段速度变化的情况是不一样的,这无法用速度这个概念准确表示,所以很自然的,我们需要引入新的概念——加速度。
二、概念的建立过程
(一)培养学生提取材料信息与抽象概括能力
在上一过程中,我们通过各种直观有趣的感性材料,获得了丰富的信息,但是这些材料信息往往比较复杂,所蕴含的物理知识比较综合,例如本例中引入加速度的视频,如果从受力分析的角度分析,也可以用于研究力与运动的关系规律,所以这就需要引导学生如何去从众多的现象中去提取对于今天这堂课有用的信息,抓住主要问题,暂时抛开次要因素来加以研究,并能够把这些信息进行分析、综合、抽象、概括,转化成物理模型或语言,并以诸如数据表格、坐标图象等形式来呈现。
在加速度这节课中,我在引导学生相互交流,培养学生抽象归纳后,总结出了这样的一张表格数据:
■
在这张表格中我们发现具体的飞机、赛车、摩托已经被抽象为更具有普遍性的甲、乙、丙物体,而表格中所留下的数据信息也已经过抽象归纳“深加工”,只剩下最核心最本质的两列数据,而最后留下“交流与讨论”的三个问题更是一步步把学生“带入加速度”。通过这样的比较,学生在探究中逐渐形成速度变化快慢的基本概念,并掌握了如何比较的方法(控制变量法)。通过与学生共同分析归纳,深化学生的思维,使学生对加速度的概念有了较清晰的认识。
(二)鼓励学生尝试概念定义
通过刚才的归纳总结,一切都水到渠成了,“加速度”概念呼之欲出了,是不是教师可以直接把定义“抛”给学生了呢?相信许多教师都有同样的想法,包括在上这节课之前的我。但章镇老师的一席话点拨了我:“许多老师经常埋怨学生学习概念死记硬背,生搬硬套,不能活学活用,为什么呢?老师讲十遍二十遍,都不如学生自己总结一遍,为什么不能让学生自己下定义呢?”
如果一个概念的定义是经过学生自己归纳总结的,那将是怎样结果呢?结果无非两种:一是学生定义得非常准确,皆大欢喜;另一种是学生定义得不够准确,甚至错误。这样不是正好暴露出问题,教师能更好地加以引导,再完善,最后归纳出准确定义。学生在逐步引导中对概念更加领悟,同时通过这种方法也提高了学生的自学能力和培养了学生的物理思想。
在加速度这节课中,最后学生归纳总结出两种定义方案:
方案一:■
速度变化量与时间的比值(单位时间速度的变化量),比值越大,速度变化越快。
方案二:■
时间与速度变化量的比值(单位速度变化量所用时间值),比值越小,速度变化越快。
事实上,两种方案都能很好地反映速度变化的快慢,我们的课本采用了方案一作为加速度的定义,但不能说方案二是不行的,我不得不佩服学生所表现出来的创新思维,也不得不反思在教学中曾经不经意中扼杀学生的创造力。
三、概念的理解与应用
概念的理解与应用的本质是充分运用多种教学方法引导学生突破概念难点。
教学难点是指学生不易理解的知识,或不易掌握的技能技巧。而概念本身又比较抽象难以理解,这就造成学生对概念难点的理解难上加难。学生只有很好地突破了难点,才能深入地理解概念的物理意义,才能理解概念的本质。物理概念理解困难通常在于学生没有生活经历、比较抽象看不见摸不着、与其他概念之间容易混淆等方面。例如高中物理教学中学生比较“头痛”的几个概念:加速度、势能、电场、电势等都属于这些原因。这时,教师应充分运用多种教学方法引导学生突破概念难点,例如,同类归纳法、类比法,对比区别法、实验探究法……
每一个物理概念都有其理解上的难点,甚至有的概念还不止一个难点,加速度就是一个典型的例子,它有两个难点:难点一在学生对速度变化快慢的理解,难点二在加速度a与V、V、t无关系。
加速度概念理解的难点之一在学生对物体速度变化快慢很容易与物体运动快慢混淆。如果我们运用对比的方法,直接指出速度与加速度两概念的区别,加以形象的生活例子说明,那么学生通过表格就能很直观地辨别二者的区别,较好地帮助学生理解。
附表格例子如下所示:
■
我记得同时期上课的一位教师在讲解速度变化快慢时,充分运用了类比的方法,通过把速度变化快慢与学生间花钱的快慢,大人小孩之间升高增长的快慢进行类比,例子贴近生活,通俗易懂,很好地突破了加速度概念的难点。
加速度概念理解的难点之二在加速度a与V、V、t之间的关系,例如我们经常让学生讨论“速度大的物体,加速度一定大;速度小的物体,加速度一定小,对吗?”“速度变化大的物体,加速度一定大。对吗?”……诸如此类的问题归根到底就是在引导学生明白:加速度a与V、V、t无关系。
关于这个难点,可以通过学生实验自主探究的方式加以突破。教师可以利用气垫导轨、光电门、数字采集器等仪器,让学生通过几组实验加以解决。
实验一:让滑块从斜面上端静止开始下滑,测出加速度a。
实验二:推一下滑块,让滑块从斜面上端以一定的初速度开始下滑,测出加速度a。
实验三:推一下滑块,让滑块从斜面底端以一定的初速度开始上滑,测出加速度a。
实验结果表明:“加速度a与V、V、t无关系,公式a=■是加速度的定义式,不是决定式。”学生通过亲自动手实验,在突破概念难点的同时,一方面能加深印象,巩固知识,另一方面也培养了动手合作的能力。
以上是笔者就加速度的一堂概念教学课,结合自身几年来的教学体会,浅谈对概念教学的一些初步理解。概念教学本身是一门学问,也是一门艺术。不同概念,概念教学所采用的方式也不是固定不变的,不同的教师,对同一个概念的教学理解也不尽相同。学习概念的目的在于理解与应用。正如物理课程标准所要求的:“……通过物理概念和规律的学习过程,能尝试运用有关物理知识和技能解释一些自然现象和生活中的问题。”只要学生巩固提高了对概念的理解,在解决问题的过程中对物理概念运用自如,那么概念教学就达到目的了。可见把握不同概念的特点,才能最大限度地让学生充分理解概念的内涵,发挥出概念教学中积极作用。正所谓,教无定法,只有不断创新,不断改进教学方法,才能提高概念教学的水平。
参考文献:
[1]教育部.普通高中物理课程标准.人民教育出版社,2006.
[2]郝瑞玲.樊晓莉五步教学法初探.甘肃教育,1999.
孔子曰:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”。是啊!兴趣是最好的老师。如果学生对某门学科产生兴趣,就会有掌握知识的求知欲,就会集中自己的注意力,采取积极主动的意志行动,使思维活动处于积极状态,从而极大地提高自己的学习效率。在物理教学中,激发和培养学生的学习兴趣,有利于培养学生的思维能力。
1.上好第一堂物理课,激发学习兴趣
学生刚接触物理这门学科,就会对物理这门学科产生兴趣。它研究什么?为什么学习它?怎样学好物理呢?此类问题出现在学生头脑中,学生对物理学科充满强烈的好奇心。这时只要正确引导,就能充分激发学生对物理学科的兴趣。为此可采取以下方法:①做好一个有趣实验。如浮力的实验、摩擦起电实验等。②提出几个日常生活中常见问题,制造悬念。如太阳为什么会发光?彩虹是怎样产生的?③举一些生活中物理知识应用的实例。如照相机、电灯等。通过几方面讲解,使物理科在学生的心理获得一个重要位置,激发学生学习的兴趣。
2.把物理学史融于教学中,激发学习兴趣
教学过程中注重研究教材内容,将物理学史融于教学中,讲解科学家发明创造的有趣故事,在教学万有引力时,把牛顿发现引力的故事渗透到教学中,这样既引起学生学习物理的兴趣,又培养了学生严谨求实的科学态度。
3.成立物理兴趣活动小组,激发学习兴趣
一是课堂上,教师指导,学生合作,讨论获得知识。二是利用课余时间,组织和引导学生自己动手组装诸如收音机、门铃等小家电。在活动中提高他们的动手能力和操作技能,让他们体会到成功的快乐,调动他们学习和探索物理知识的积极性和主动性。
4.开展各类型物理竞赛活动,激发学习兴趣
在物理教学过程中,穿插一些物理竞赛活动,如物理科基础知识比赛、物理科动手操作比赛等。培养学生的上进心、自尊心、荣誉感和竞争意识,激发学生学习动机,增强学习兴趣和克服困难的毅力。总之,在教学中注重培养学生的学习兴趣,可使学生始终处于积极主动的学习状态,让学生思维能力得以提高。
二、养成良好的观察习惯,培养学生思维能力
思维是在对事物感性认识的基础上进行的,观察则是对事物感性认识的重要途径,让学生养成良好的观察习惯,有利于学生思维能力的培养。生物学家巴甫洛夫曾以“观察、观察、再观察”为座右铭。如对部分电路欧姆定律实验的观察,第一步,定性观察电阻变化或电压变化都能引起电流变化;第二步,固定电阻,定量观察电压变化对电流的影响;第三步,固定电压,定量观察电阻变化对电流的影响。然后通过对比观察,不断思考一些本质问题,找到发生变化的原因,在这个过程中培养学生的思维能力。“观察”二字是物理教学的秘诀,物理教学中,教师指导学生从现象开始,认识事物的客观面,认识事物的必然性。如,斜插水中的筷子,从水平面看去是弯的,引导学生从现象去探究本质,在培养学生观察能力的同时,培养学生的思维能力。另外,物理教学中,注重演示实验教学。演示实验教学具有形象性、具体性、直观性、真实性等特点。在实验过程中,不断提醒学生注意观察,观察实验时发生的现象,从现象去探索发生现象的根本原因,充分培养学生的思维能力。
三、上好习题课,有利于培养学生的思维能力
知识是“金子”,良好的思维方法就是金子的“开采机”。只有让学生真正掌握科学的思维方法,教师启发思维才不是一句空话。上好习题课是培养学生思维能力的重要途径。
1.讲习题,培养学生逆向思维能力
逆向思维就是从相反方向,展开思路,分析问题,得出结论。在物理教学中,有些问题按通常思维方法去思考,往往既复杂又麻烦,甚至难以求解。若采用逆向思维方法,问题会意外简单。如,讲凸透镜成像练习时,通过实验探究不同位置成像情况得出:在2f以外成缩小的实像,在2f以内,f以外,成放大的实像;在f以内成正立、放大的虚像。同时遇到相反的问题,可以按逆向思维想,只要成虚像,物体一定在f以内;成放大的实像,物体一定在2f与f之间;成缩小的实像,物体一定在2f以外。
2.讲习题,培养学生的发散思维
发散思维又称扩散思维,辐射思维或求异思维。它是一种求异式、展开式思维,就是在思考问题时,注重多途径、多方案;解决问题时,注重举一反三,触类旁通。物理习题讲解时,做到一题多解,扩展学生思路,培养学生思维能力。如,密度应用练习题:实验室需要购买4kg的酒精,用容积为4.5L的容器够装吗?解题时,先让学生解答,结果发现绝大多数学生用求4kg酒精体积的方法来判断。为了达到一题多解的目的,教师启发学生从4.5L的容器能装多少kg的酒精和4kg的某种液体体积为4.5L,这种液体的密度是多少等思路,引申扩散思考。通过这些练习,促进知识迁移,并达到举一反三、触类旁通的效果,培养学生的思维能力。还比如,在学生解答“一列火车长200m,以15m/s的速度通过一座长1.6km的大桥,问需要用多少时间?”后,教师可以把题目改为:“如果这列火车以相同的速度,通过另一座桥用时150s,那么桥有多长?”还可以把这道题改成:已知火车长、桥长和过桥时间,求火车过桥速度;已知桥长、火车速度和过桥时间,求火车长等题目。通过这种“一题多变”的习题探讨,开拓学生思路,培养学生的思维能力。
四、处理好学生思维迁移,培养学生的思维能力
4、滑动变阻器的几种连接方式 a、限流连接:如图,变阻器与负载元件串联,电路中总电压为 U,此时负载 Rx 的电压调节范围红为UR x ~ U ,其中 Rp 起分压作用,一般称为限流电阻,滑线变阻器的连 Rx + R p接称为限流连接。
b 、分压连接:如图,变阻器一部分与负载并联,当滑片滑动时,两部分电阻丝的长度发生变化,对应电阻也发生变化,根据串联电阻的分压原理,其中 UAP=R AP U ,当 R AP + RPB滑片 P 自 A 端向 B 端滑动时,负载上的电压范围为 0~U,显然比限流时调节范围大,R 起分 压作用,滑动变阻器称为分压器,此连接方式为分压连接。
一般说来,当滑动变阻器的阻值范围比用电器的电阻小得多时,做分压器使用好;反之 做限流器使用好。
5、含电容器的电路:分析此问题的关键是找出稳定后,电容器两端的电压。
6、电路故障分析:电路不能正常工作,就是发生了故障,要求掌握断路、短路造成的 故障分析。路端电压随电流的变化图线中注意坐标原点是否都从零开始 电路动态变化分析(高考的热点)各灯、表的变化情况 1 程序法:局部变化 ? R 总 ? I 总 ? 先讨论电路中不变部分(如:r) ? 最后讨论变化部分 局部变化 R i ? R 总 ? I 总 ? U内 ? U 露 ? 再讨论其它 2 直观法:3 ①任一个 R 增必引起通过该电阻的电流减小,其两端电压 UR 增加.(本身电流、电压) (称串反并同 ②任一个 R 增必引起与之并联支路电流 I 并增加; 与之串联支路电压 U 串减小 法)?I ?I 局部 R i ? ? i ? 与之串 、 并联的电阻 ? 并 ?u i ?U 串 当 R=r 时,电源输出功率最大为 Pmax=E2/4r 而效率只有 50%, 路端电压跟负载的关系 (1)路端电压:外电路的电势降落,也就是外电路两端的电压,通常叫做路端电压。
(2)路端电压跟负载的关系 当外电阻增大时,电流减小,路端电压增大;当外电阻减小时,电流增大,路端电压减 小。
E 定性分析:RI(= )IrU(=E-Ir) R+r E RI(= )IrU(=E-Ir) R+r 特例: ∞ 外电路断路:RIIrU=E。
E 外电路短路:RI(= r )Ir(=E)U=0。
00 0U E UU=I1Rr=0U 内=I1rOI图象描述: 路端电压 U 与电流 I 的关系图象是一条向下倾斜的直线。
U—I 图象如图所示。
直线与纵轴的交点表示电源的电动势 E, 直线的斜率的绝对值表示电源的 内阻。
闭合电路中的功率 (1)闭合电路中的能量转化 qE=qU 外+qU 内 在某段时间内,电能提供的电能等于内、外电路消耗的电能的总和。
电源的电动势又可理解为在电源内部移送 1C 电量时,电源提供的电能。
(2)闭合电路中的功率:EI=U 外 I+U 内 I ? EI=I2R+I2r 说明电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上,转化为其他形式的能,另一部分消耗 在内阻上,转化为内能。
E2 (3)电源提供的电功率:又称之为电源的总功率。P=EI= R+r RP,R∞时,P=0。
E2 RP,R0 时,Pm= r 。
RE U 外=E-Ir= R+r(4)外电路消耗的电功率:又称之为电源的输出功率。P=U 外 I E 定性分析:I= R+r从这两个式子可知,R 很大或 R 很小时,电源的输出功率均不是最大。RE2 E2 定量分析:P 外=U 外 I= = (当 R=r 时,电源的输出功率为最大,P 外 max (R+r)2 (R-r)2 +4r R U P 2 R=r E E4rE/24O R rR 1 2ROI E/2r E/r E2 =4r) 图象表述: 从 P-R 图象中可知,当电源的输出功率小于最大输出功率时,对应有两个外电阻 R1、 R2 时电源的输出功率相等。可以证明,R1、R2 和 r 必须满足:r= R1R2。
(5)内电路消耗的电功率:是指电源内电阻发热的功率。
rE2 P 内=U 内 I= (R+r)2 RP 内,RP 内。P外 R (6)电源的效率:电源的输出功率与总功率的比值。η= P = R+r 当外电阻 R 越大时,电源的效率越高。当电源的输出功率最大时,η=50%。电学实验 ---测电动势和内阻 ---测电动势和内阻 (1)直接法:外电路断开时,用电压表测得的电压 U 为电动势 E ;U=E (2)通用方法:AV 法测要考虑表本身的电阻,有内外接法;①单一组数据计算,误差较大 ②应该测出多组(u,I)值,最后算出平均值 ③作图法处理数据,(u,I)值列表,在 u--I 图中描点,最后由 u--I 图线求出较精确的 E 和 r。
(3)特殊方法 (一)即计算法:画出各种电路图 E = I1 (R 1 + r) I R -I R I I (R - R ) r = 1 1 2 2 (一个电流表和两个定值电阻) E= 12 1 2 E = I 2 (R 2 + r) I 2 - I1 I 2 - I1E = u 1 + I1r E = u 2 + I2r变阻器)u1 r R1 u E = u2 + 2 r R2 E = u1 +E=I1u 2 - I2 u1 I1 - I 2r=u 2 - u1 I1 - I 2(一个电流表及一个电压表和一个滑动E=u 1u 2 (R 1 - R 2 ) u 2 R 1 - u1R 2r=(u 1 - u 2 )R 1R 2 (一个电压表和两个定值电阻) u 2 R 1 - u1R 2(二)测电源电动势ε和内阻 r 有甲、乙两种接法,如图 甲法中所测得ε和 r 都比真实值小,ε/r 测=ε测/r 真; 乙法中,ε测=ε真,且 r 测= r+rA。
(三)电源电动势ε也可用两阻值不同的电压表 A、B 测定,单独使用 A 表时,读数是 UA, 单独使用 B 表时,读数是 UB,用 A、B 两表测量时,读数是 U,则ε=UAUB/(UA-U) 。
电阻的测量法测:要考虑表本身的电阻,有内外接法;多组(u,I)值,列表由 u--I 图线求。怎样用 作图法处理数据 欧姆表测:测量原理两表笔短接后,调节 Ro 使电表指针满偏,得 接入被测电阻 Rx 后通过电表的电流为 Ig=E/(r+Rg+Ro) Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R 中+Rx)由于 Ix 与 Rx 对应,因此可指示被测电阻大小 使用方法:机械调零、选择量程(大到小)、欧姆调零、测量读数时注意挡位5 G R1 R2 S2VR2 R1 S (即倍率)、拨 off 挡。
注意:测量电阻时, 要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。电桥法测:R R R R1 = 3 ?R= 2 3 R2 R X R1半偏法测表电阻: 断 s2,调 R1 使表满偏; 闭 s2,调 R2 使表半偏.则 R 表=R2;一、测量电路( 内、外接法 ) 记忆决调 “内”字里面有一个“大”字 测量电路( 计算比较法 己知 Rv、RA 及 Rx 大致值时类型电路图V AR 测与 R 真比较条件R R 测=UR + UA =RX+RA > RX IR x ≈ R v ?R A适于测大电 阻 Rx > R A R v内V AR x ≈ R A ?R vR 测=RR xR v U = <Rx Iv + IR R x + R v阻适于测小电RX < R A R v外 当 Rv、RA 及 Rx 末知时,采用实验判断法:动端与 a 接时(I1;u1) ,I 有较大变化(即 u1 - u 2 < I1 - I 2 )说明 v 有较大电流通过,采用u1 I1内接法 动端与 c 接时(I2;u2) ,u 有较大变化(即 u1 - u 2 > I1 - I 2 )说明 A 有较强的分压作用,采u1 I1用内接法 测量电路( 内、外接法 )选择方法有(三) ①Rx 与 Rv、RA 粗略比较 ② 计算比较法 Rx 与 R A R v 比较③当 Rv、RA 及 Rx 末知时,采用实验判断法: 供电电路( 限流式、 二、供电电路( 限流式、调压式 ) 电路图 电压变化范围 电流变化范围 优势 选择方法R E E E ~E ~ Rx + R滑 Rx + R滑 Rx限流电路简单 附加功耗小Rx 比较小、R 滑 比较大, R 滑全>n 倍的 Rx 通电前调到最大0~ 调压 0~EE Rx电压变化范围 大 Rx 比较大、R 滑 比较小 要求电压 R 滑全>Rx/2 从 0 开始变化 通电前调到最小: 以“供电电路”来控制“测量电路” 采用以小控大的原则 供电电路”来控制“测量电路” 电路由测量电路和供电电路两部分组成,其组合以减小误差,调整处理数据两方便 R 滑不唯一:实难要求 ? 确定控制电路 ? R 滑 R 滑唯一:比较 R 滑与 Rx 确定 控制电路 ? 实难要求:①负载两端电压变化范围大。
②负载两端电压要求从 0 开始变 Rx<R 滑<10 Rx ? 限流方式6 RX ? 10R 滑 ? R x ? 分压接法化。
③电表量程较小而电源电动势较R 滑≈Rx 两种均可,从节能角度选限流大。
有以上 3 种要求都采用调压供电。
无特殊要求都采用限流供电三、选实验试材(仪表)和电路, 选实验试材(仪表)和电路, 按题设实验要求组装电路,画出电路图,能把实物接成实验电路,精心按排操作步骤,过程中 需要测?物理量,结果表达式中各符号的含义. (1)选量程的原则:测 u I,指针超过 1/2, 测电阻刻度应在中心附近. (1) (2)方法: 先画电路图,各元件的连接方式(先串再并的连线顺序) (2) 明确表的量程,画线连接各元件,铅笔先画,查实无误后,用钢笔填, 先画主电路,正极开始按顺序以单线连接方式将主电路元件依次串联,后把并联无 件并上. (3)注意事项:表的量程选对,正负极不能接错;导线应接在接线柱上,且不能分叉;不能用 (3) 铅笔画 用伏安法测小电珠的伏安特性曲线:测量电路用外接法,供电电路用调压供电。
(4)实物图连线技术 (4) 无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好;即:先接好主电路(供电电路). 对限流电路,只需用笔画线当作导线,从电源正极开始,把电源、电键、滑动变阻器、伏安 法四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程,滑动变阻器应调到阻值最大 处)。
对分压电路,应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来,然后 在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头, 比较该接头和滑动触头两点的电势高低, 根据 伏安法部分电表正负接线柱的情况,将伏安法部分接入该两点间。分压(滑动变阻器的下两个接线柱一定连在电源和电键的两 实物连线的总思路 端) 画出电路图连滑动变阻器 限流(一般连上一接线柱和下一接线柱) (两种情况合上电键前都要注意滑片的正确位 电表的正负接线柱 连接总回路: 总开关一定接在干路中 导线不能交叉微安表改装成各种表: 微安表改装成各种表:关健在于原理 首先要知:微安表的内阻、满偏电流、满偏电压。
采用半偏法先测出表的内阻;最后要对改装表进行较对。
(1)改为 V 表:串联电阻分压原理7 ug Rg=u - ug R?R=(u - ug ug) R = (n - 1)R g(n 为量程的扩大倍数)(2)改为 A 表:串联电阻分流原理Ig R g = (I - Ig )R ? R =(3)改为欧姆表的原理Ig I - IgRg =1 Rg n -1(n 为量程的扩大倍数)两表笔短接后,调节 Ro 使电表指针满偏,得 接入被测电阻 Rx 后通过电表的电流为Ig=E/(r+Rg+Ro) Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R 中+Rx)由于 Ix 与 Rx 对应,因此可指示被测电阻大小四、磁场基本特性,来源, 方向(小磁针静止时极的指向,磁感线的切线方向,外部(N S)内部 (S N)组成闭合曲线 要熟悉五种典型磁场的磁感线空间分布(正确分析解答问题的关 健) 脑中要有各种磁源产生的磁感线的立体空间分布观念;会从不同的角度看、画、识 各种磁 感线分布图 能够将磁感线分布的立体、空间图转化成不同方向的平面图(正视、符视、侧视、剖视图) 安培右手定则:电产生磁 安培分子电流假说,磁产生的实质(磁现象电本质)奥斯特和罗兰 实验 安培左手定则(与力有关) 磁通量概念一定要指明“是哪一个面积的、方向如何”且是双向 标量 F 安=B I L 推导 f 洛=q B v 建立电流的微观图景(物理模型)?从安培力 F=ILBsinθ和 I=neSv 推出 f=qvBsinθ。典型的比值定义 (E=w a b W F Q F I ? A = A 0 ) ( R= u R= ρ L ) (C= Q E=k 2 ) (B= B=k 2 ) (u= q q q IL I S u r rC=磁感强度 B:由这些公式写出 B 单位,单位 ? 公式 单位, : B=εs ) 4π k dF φ ; B= IL S;E=BLv ? B=E I ; B=k 2 (直导体) ;B= ? NI(螺线管) Lv rv2 mv mv ? R= ? B= qBv = m R qB qR电学中的三个力: 电学中的三个力:F 电=q E =q 中的三个力E d u = = ; qBv = qE ? B = v v dvf 洛= q B vuu dF 安=B I L注意:①、BL 时,f 洛最大,f 洛= q B v (f 、 、 三者方向两两垂直且力 f 方向时刻与速度 v 垂直)? 导致粒子做匀速圆周运动。
B v ②、B || v 时,f 洛=0 ? 做匀速直线运动。8 ③、B 与 v 成夹角时, (带电粒子沿一般方向射入磁场) , 可把 v 分解为(垂直 B 分量 v,此方向匀速圆周运动;平行 B 分量 v|| ,此方向匀速直线运 动。
) ? 合运动为等距螺旋线运动。
带电粒子在磁场中圆周运动(关健是画出运动轨迹图,画图应规范 。
画图应规范) 带电粒子在磁场中圆周运动(关健是画出运动轨迹图 画图应规范)2 规律: qBv = m v ? R = mv (不能直接用) R qBT=2πR 2πm = v qB1、 找圆心: ①(圆心的确定)因 f 洛一定指向圆心, 洛v 任意两个 f 洛方向的指向交点为圆心; f ②任意一弦的中垂线一定过圆心; ③两速度方向夹角的角平分线一定过圆心。2 2、 求半径(两个方面 两个方面):①物理规律 qBv = m v ? R = mv 两个方面RqB②由轨迹图得出几何关系方程 程 )( 解题时应突出这两条方几何关系:速度的偏向角 ? =偏转圆弧所对应的圆心角(回旋角) α =2 倍的弦切角 θ 相对的弦切角相等, 相邻弦切角互补 由轨迹画及几何关系式列出: 关于半径的几何关系 式去求。
3、求粒子的运动时间:偏向角(圆心角、回旋角) α =2 倍的弦切角 θ ,即 α =2 θt=圆心角(回旋角) 2π (或 360 )0×T4、圆周运动有关的对称规律:特别注意在文字中隐含着的临界条件 a、 从同一边界射入的粒子, 又从同一边界射出时, 速度与边界的夹角相等。
b、在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,一定沿径向射出。
注意:均匀辐射状的匀强磁场,圆形磁场,及周期性变化的磁场。9
高中物理知识点总结电路_高二物理串联电路和并联电路知识点总结高二物理串联电路和并联电路知识点总结凡事预则立, 不预则废。
学习物理需要讲究方法和技巧, 更要学会对知识点进行归纳整理。下面为大家整理的高二物 理串联电路和并联电路知识点,希望对大家有所帮助!高二物理串联电路和并联电路知识点总结1.部分电路基本规律知识点总结(1)形成电流的条件:一是要有自由电荷,二是导体内部 存在电场,即导体两端存在电压。(2)电流强度:通过导体横截面的电量 q 跟通过这些电量 所用时间 t 的比值,叫电流强度。(3)电阻及电阻定律:导体的电阻反映了导体阻碍电流的 性质, 定义式;在温度不变时, 导体的电阻与其长度成正比, 与导体的长度成正比,与导体的 横截面 S 成反比,跟导体 的材料有关,即由导体本身的因素决定,决定式 ;公式中 L、 S 是导体的几何特征量,r 叫材料的电阻率,反映了材料的 导电性能。按电阻 率的大小将材料分成导体和绝缘体。对于金属导体,它们的电阻率一般都与温度有关,温度升 高对电阻率增大,导体的电阻也随之增大,电阻定律是在温 度不变的条件下总结出的物理规律,因此也只有在温度不变 的条件下才能使用。将公式错误地认为 R 与 U 成正比或 R 与 I 成反比。
对这一 错误推论,可以从两个方面来分析:第一,电阻是导体的自 身结构特性决定的,与导体两端是否 加电压,加多大的电 压, 导体中是否有电流通过, 有多大电流通过没有直接关系; 加在导体上的电压大, 通过的电流也大, 导体的温度会升高, 导体的电阻会有所变 化,但这只是间接影响,而没有直接 关系。第二,伏安法测电阻是根据电阻的定义式,用伏特表 测出电阻两端的电压,用安培表测出通过电阻的电流,从而 计算出电 阻值,这是测量电阻的一种方法。(4)欧姆定律通过导体的电流强度,跟导体两端的电压成正比,跟导体 的电阻成反比,即,要注意:a:公式中的 I、U、R 三个量必须是属于同一段电路的具 有瞬时对应关系。 b:适用范围:适用于金属导体和电解质的溶液,不适用 于气体。在电动机中,导电的物质虽然也是金属,但由于电 动机转动时产生了电磁感应现象,这时通过电动机的电流, 也不能简单地由加在电动机两端的电压和电动机电枢的电 阻来决定。(5)电功和电功率: 电流做功的实质是电场力对电荷做功, 电场力对电荷做功电荷的电势能减少,电势能转化为其他形 式的能,因此电功 W = qU = UIt,这是计算电功普遍适用的 公式。单位时间内电流做的功叫电功率,这是计算电功率普 遍适用的公式。(6)电热和焦耳定律:电流通过电阻时产生的热叫电热。Q = I2 R t 这是普遍适用的电热的计算公式。 电热和电功的区别:a:纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为目的,例如 电炉、电熨斗、白炽灯等。b:非纯电阻用电器:电流通过用电器以转化为热能以外 的形式的能为目的,发热是不可避免的热能损失,例如电动 机、电解槽、给蓄电池充电等。在纯电阻电路中,电能全部转化为热能,电功等于电热, 即 W = UIt = I2Rt =是通用的,没有区别。同理也无区别。
在非纯电阻电路中,电路消耗的电能,即 W = UIt 分为两部 分:一大部分转化为热能以外的其他形式的能(例如电流通 过电动机,电动机转动将电能转化为机械能);另一小部分不 可避免地转化为电热 Q = I2R t。这里 W = UIt 不再等于 Q = I2Rt,而是 W > Q,应该是 W = E 其他 + Q,电功只能用 W = UIt,电热只能用 Q = I2Rt 计算。2.串联电路和并联电路知识点总结(1)串联电路及分压作用a:串联电路的基本特点:电路中各处的电流都相等;电路 两端的总电压等于电路各部分电压之和。b:串联电路重要性质:总电阻等于各串联电阻之和,即 R 总 = R1 + R2 + …+ Rn;串联电路中电压与电功率的分配 规律:串联电路中各个电阻两端的电压与各个电阻消耗的电 功率跟各个电阻的阻值成正比 c:给电流表串联一个分压电阻,就可以扩大它的电压量 程,从而将电流表改装成一个伏特表。如果电流表的内阻为 Rg,允许通过的最大电流为 Ig,用这样的电流表测量的最大 电压只能是 IgRg;如果给这个电流表串联一个分压电阻,该 电阻可由或 计算,其中为电压量程扩大的倍数。(2)并联电路及分流作用a:并联电路的基本特点:各并联支路的电压相等,且等 于并联支路的总电压;并联电路的总电流等于各支路的电流 之和。b:并联电路的重要性质:并联总电阻的倒数等于各并联 电阻的倒数之和,即;并联电路各支路的电流与电功率的分 配规律:并联电路中通过各个支路电阻的电流、各个支路电 阻上消耗的电功率跟各支路电阻的阻值成反比,即,c:给电流表并联一个分流电阻,就可以扩大它的电流量 程,从而将电流表改装成一个安培表。如果电流表的内阻是 Rg,允许通过的最大电流是 Ig。
用这样的电流表可以测量 的最大电流显然只能是 Ig。将电流表改装成安培表,需要给 电流表并联一个分流电阻,该电阻可由计算,其中 为电流 量程扩大的倍数。
高中物理知识点总结电路_高中物理知识点总结:专题复习三专题复习三 电场、电路、磁场一. 本周教学内容:专题复习三 电场、电路、磁场 【典型例题】 例 1. 如图所示,P、Q 是两个电量相等的正的点电荷,它们连线的中点是 O,A, B 是中垂线上的两点,OA<OB。用 EA、EB、UA、UB 分别表示 A、B 两点的场强和 电势,则( )A. EA 一定大于 EB,UA 一定大于 UB B. EA 不一定大于 EB,UA 一定大于 UB C. EA 一定大于 EB,UA 不一定大于 UB D. EA 不一定大于 EB,UA 不一定大于 UB 解析:等量同号点电荷电场分布,沿 OA 方向电势降低,场强先增大后减小,但 由于不能确定场强最大值出现在哪儿,故选 B。
例 2. 如图所示,虚线 a、b 和 c 是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别 是 Ua、Ub、Uc,且 Ua>Ub>Uc,一个带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如 实线 KLMN 所示,由图可知( )A.ab 间电路通,cd 间电路不通 B. ab 间电路不通,bc 间电路通 C. ab 间电路通,bc 间电路不通 D. bc 间电路不通,cd 间电路通 解析:Uad=220V,Ubd=220V,说明 ab 间通,由 Uad=220V,Uac=220V,说明 cd 间通,由于无电流,故只能 bc 间断,选 CD。
例 4. 如图所示,在粗糙水平面上固定一点电荷 Q,在 M 点无初速度释放一带有 恒定电量的小物块,小物块在 Q 的电场中运动到 N 点静止,则从 M 点运动到 N 点的过程中( )A. 小物块所受电场力逐渐减小 B. 小物块具有的电势能逐渐减小 C. M 点的电势一定高于 N 点的电势 D. 小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 解析:小物块在库仑斥力和摩擦力作用下从 M 至 N,先加速后减速,加速度变化 是先减小后增大。但库仑斥力一直做正功,电势能减小。由于小物块远离 Q,电 场力逐渐减小。对小物块由 M 点至 N 点运用动能定理,W 电-Wf=0-0,故 W 电 =Wf。由于不知 Q 的电性,故 M、N 点电势无法比较。选 ABD。
例 5. 目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机,它可以把气体的内 能直接转化为电能。如图所示为它的发电原理。将一束等离子体(即高温下电离 的气体,含有大量带正电和负电的微粒,从整体来说呈电中性)喷射入磁感应强 度为 B 的匀强磁场,磁场中有两块面积为 S,相距为 d 的平行金属板与外电阻 R 相连构成一电路。设气流的速度为 v,气体的电导率(电阻率的倒数)为 g,则 流过外电阻 R 的电流强度 I 及电流方向为( ) 解析:放电电流方向 ARB,选 D。
例 6. 在如图所示的电路中,当可变电阻 R 的阻值增大时( )A. AB 两点间的电压 U 增大 B. AB 两点间的电压 U 减小 C. 通过 R 的电流 I 增大 D. 回路中的总电功率增大 解析:当可变电阻 R 增大时,R 外增大故闭合电路总电流 I 减小,电源两端电压 U 端增例 7. 如图所示,虚线框 abcd 内为一矩形匀强磁场区域,ab=2bc,磁场方向垂 直纸面;实线框 a'b'c'd'是一正方形导线框,a'b'与 ab 边平行,若将导线框匀 速地拉离磁场区域, W1 表示沿平行于 ab 的方向拉出过程中外力所做的功,W2 以 表示以同样速率沿平行于 bc 的方向拉出过程中外力所做的功,则() 例 8. 电磁流量计如图所示,用非磁性材料制成的圆管道,外加一匀强磁场。当 管中导电液体流过此区域时,测出管道直径两端的电势差 U,就可以得知管中液 体的流量 Q,即单位时间内流过管道横截面的液体的体积(m3/s)。若管道直径 为 D,磁感应强度为 B,则 Q=_____________。A. 保持 K 接通,减小两极板间的距离,则两极板间电场的电场强度减小 B. 保持 K 接通,在两极板间插入一块介质,则极板上的电量减小 C. 断开 K,减小两极板间的距离,则两极板间的电势差减小 D. 断开 K,在两极板间插入一块介质,则两极板间的电势差增大 解析:K 接通,电容器电压不变,减小板间距 d,则电场强度增大。在两板插入 介质, 例 11. 如图所示,光滑绝缘半球槽的半径为 R,处在水平向右的匀强电场中,一 质量为 m 的带电小球从槽的右端 A 处无初速沿轨道滑下,滑到最低位置 B 时,球 对轨道的压力为 2mg。例 12. 汤姆生在测定阴极射线的荷质比时采用的方法是利用电场、磁场偏转法, 即通过测出阴极射线在给定匀强电场和匀强磁场中穿过一定距离时的速度偏转 角来达到测定其荷质比的目的。利用这种方法也可以测定其它未知粒子的荷质 比,反过来,知道了某种粒子的荷质比,也可以利用该方法了解电场或者磁场的 情况。
假设已知某种带正电粒子(不计重力)的荷质比(q/m)为 k,匀强电场的电场 强度为 E,方向竖直向下。先让粒子沿垂直于电场的方向射入电场,测出它穿过 水平距离 L 后的速度偏转角 θ (θ 很小,可认为 θ ≈tanθ )(见图甲);接 着用匀强磁场代替电场,让粒子以同样的初速度沿垂直于磁场的方向射入磁场, 测出它通过一段不超过 1/4 圆周长的弧解析: 例 13. 如图所示,空间分布着场强为 E 的匀强电场和匀强磁场 B1、B2,且磁感 强度大小 B1=B2=B,磁场 B2 的区域足够大,电场宽度为 L。一带电粒子质量为 m,电量为 q。不计重力,从电场边缘 A 点由静止释放该粒子经电场加速后进入 磁场,穿过磁场 B1 区域(图中虚线为磁场分界线,对粒子运动无影响。)进入 磁场 B2,粒子能沿某一路径再次返回 A 点,然后重复上述运动过程。求:(1)粒子进入磁场时的速度大小 v。
(2)磁场 B1 的宽度 D。
(3)粒子由 A 点出发至返回 A 点需要的最短时间 t。解析: 例 14. 如图所示为示波管的原理图,电子枪中炽热的金属丝可以发射电子,初 速度很小,可视为零。电子枪的加速电压为 U0,紧挨着是偏转电极 YY'和 XX', 设偏转电极的极板长均为求:(1)若只在 YY'偏转电极上加电压 UYY'=U1(U1>0),则电子到达荧光屏 上的速度多大? (2)在第(1)问中,若再在 XX'偏转电板上加上 UXX'=U2(U2>0),试在荧 光屏上标出亮点的大致位置,并求出该点在荧光屏上坐标系中的坐标值。解析:(1) (2)电子在 y 电场中偏移距离:根据相似三角形同理在 xx'方向根据相似三角形(1)试分析说明带电小球被抛出后沿竖直方向和水平方向分别做什么运动。