前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的歐姆定律的實驗探究主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
1.地位和作用
《歐姆定律及其應用》這一節在學生學習了電流表、電壓表、滑動變阻器的使用方法及電流與電壓、電阻的關系之后才編排的。通過這一節的學習,要求學生初步掌握和運用歐姆定律解決實際電學問題的思路和方法,了解運用“控制變量法”研究物理問題的實驗方法,為進一步學習電學內容打下一定的基礎。
2.教學目標
(1)知識目標
理解掌握歐姆定律及其表達式,能用歐姆定律進行簡單計算;根據歐姆定律得出串并聯電路中電阻的關系;通過計算,學會解答電學計算題的一般方法,培養學生的邏輯思維能力。
(2)技能目標
學習用“控制變量法”研究問題的方法,培養學生運用歐姆定律解決問題的能力。
(3)情感目標
通過介紹歐姆的生平,培養學生嚴謹細致的科學態度和探索精神,學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神。通過歐姆定律的運用,幫助學生樹立物理知識普遍聯系的觀點以及科學知識在實際中的價值意識。
3.重點和難點
重點:理解歐姆定律的內容及其表達式和變換式的意義,并且能運用歐姆定律進行簡單的電學計算。
難點:運用歐姆定律探究串、并聯電路中電阻的關系。
二、說學生
1.學生學情分析
在學習這節之前學生已經了解了電流、電壓、電阻的概念,并且還初步學會了電壓表、電流表、滑動變阻器的使用,具備了學習歐姆定律基礎知識的基本技能。但對電流與電壓、電阻之間的聯系的認識是膚淺的、不完整的,沒有上升到理性認識,需要具體的形象來支持。所以在本節學習中應結合實驗法和定量、定性分析法。
2.知識基礎
要想學好本節,需要學生應具備的知識有:電流、電壓、電阻的概念,電流表、電壓表、滑動變阻器使用方法,電流與電壓、電阻的關系。
三、說教法
結合學生情況和本節特點本人采取以下幾個教法:采用歸納總結法、采用控制變量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、說教學過程
1.課題導入(采用復習設置疑問的方式,時間3分鐘)
復習:電流是如何形成的?導體的電阻對電流有什么作用?
設疑思考:電壓、電阻和電流這三個量之間有什么樣的關系呢?通過簡單的回顧、分析,使學生很快回憶起這三個量的有關概念,通過猜想使學生對這三個量的關系研究產生了興趣,達到引入新課的目的。
2.展開探究活動,自主總結結論(時間37分鐘)
根據上節探究數據的基礎,讓學生自主總結出兩個結論:導體的電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比;導體兩端的電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比。
為了進一步得出歐姆定律的內容,可采用以下幾點做法:各小組在教師指導下,對實驗數據進行數學處理,理解數學上“成正比關系”“成反比關系”的意思,從而引入歐姆定律的內容;讓學生思考用一個什么樣的式子可以將這兩個結論所包含的意思表示出來,從而引入歐姆定律的表達式。
3.說明事項
在歐姆定律中有兩處用到“這段導體”,其意思是電流、電壓、電阻應就同一導體而言,即同一性和同時性。
向學生介紹歐姆的生平,以達成教學目標中的情感目標。學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神,激發學生的學習積極性。
歐姆定律應用之一:通過課本第26頁例題和第29頁習題2和習題3,讓學生自己先試做,然后教師再加以點評和補充,使學生理解掌握歐姆定律表達式及變形式的應用,達成教學目標的知識目標,充分體現了課堂上學生的自主地位。
應用歐姆定律解題時應注意以下幾點問題:
(1)同一性
即公式中的U、I,必須針對同一段導體而言,不許張冠李戴。
(2)統一性
即公式中的U、I、R的單位要求統一(都用國際主單位)。
(3)同時性
即公式中的U、I,必須是同一時刻的數值。
(4)規范性
解題時一定要注意解題的規范性(即按照已知、求、解、答四個步驟解題)。
歐姆定律應用之二:探究串并聯電路中電阻的關系。
(1)實驗分析
在演示實驗之前,要鼓勵學生進行各種大膽的猜想,當學生的猜想與實驗結果相同時,他會在實驗中體驗到快樂與興奮,有利于激發學生的學習興趣。
①演示實驗
將兩個電阻串聯起來,讓學生觀察燈泡的亮度情況(變暗了),并說出原因(電路中的電流變小了,說明總電阻變大了)。
得出結論:串聯電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都大。
②演示實驗
將兩個電阻并聯起來,同樣讓學生觀察燈泡的亮度情況(變亮了),并說出原因(路中的電流變大了,說明總電阻變小了)。
得出結論:并聯電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都小。
(2)定性分析
(提出問題)為什么串聯后總電阻會變大?并聯后總電阻會變小?
得出結論:電阻串聯相當于導體的長度變長了,所以串聯電阻的個數越多總電阻就越大;電阻并聯相當于導體的橫截面積變粗了,所以并聯電阻的個數越多總電阻就越小。
(3)定量分析
利用歐姆定律公式以及前面學過的串并聯電路中電流和電壓的特點推導串并聯電路中總電阻的關系得出結論:(1)電阻串聯后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯后的總電阻=+…+。
4.小結(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內容及其表達式
(2)運用歐姆定律解決有關電學的計算題以及探究串、并聯電路中電阻的關系
5.布置作業(1分鐘)
本節作業的布置主要是針對歐姆定律表達式及其變形公式的運用,并結合前面學習過的串并聯電路中電流、電壓的特點的一些常見題型加以知識的鞏固。
作業:《課堂點睛》17頁至18頁的習題。
五、說板書設計
歐姆定律的內容:導體中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。
歐姆定律的表達式:I
電阻的串聯:R串=R1+R2+…+Rn
關鍵詞:歐姆定律;學習能力;培養
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2016)12-0057
《歐姆定律》作為重要的物理規律,不僅是電流、電阻、電壓等電學知識的延伸,還揭示了電流、電壓、電阻這三個重要的電學量之間的必然聯系,是電學中最基本的物理規律,是分析解決電路問題的金鑰匙。在利用歐姆定律進行計算時,強調電流、電壓、電阻這三個物理量的同時性和同一性;加強學生對于這些問題的理解,對于后續課程測量電阻、電功、電功率的學習,起到良好的促進作用。因此,對于電學中的第一個規律的學習,教師應該注重學生學習能力的培養。
一、在教學中發現學生容易存在的問題分析
1. 進行電學實驗探究時,往往要求學生設計電路圖,很多學生在設計時不能一次將電路圖設計完整。
2. 從學生做題情況來看,學生不容易弄清楚控制變量法的作用。在歷年中考題中,常有這樣的題目:在探究電流與電阻的關系時,如將電路中的定值電阻從5歐姆換成10歐姆,將怎樣保證電壓不變?如何移動滑動變阻器?此類題目的得分率不高。
3. 在運用歐姆定律進行計算時,對于復雜一點的電路,如電路中的用電器不止一個時,學生往往容易將公式寫出,數據生搬硬套,亂算一通。這樣的習慣對于后續課程――電功、電功率的計算也產生了不良的影響。
針對學生的以上問題,筆者認為原因主要出在以下幾個地方:(1)對問題的分析缺乏全面的考慮。(2)對于控制變量法的應用不夠熟練,但電路分析有待加強。(3)對于各個物理量之間的因果關系沒有弄清楚。沒有理解到電阻或電壓的變化引起了電流的變化。(4)沒有理解歐姆定律的同時性和同一性。
二、結合教科版教材,如何在教學中培養學生的學習能力
筆者認為,結合教材情況以及學生的學習情況,我們可以在以下幾個地方做好細節處理,讓學生養成良好的學習習慣,培養學生學習能力的目的。
1. 實驗設計:分步探究,嘗試錯誤,完善設計,培養學生養成縝密的思維能力
在第一課時的教學中,教學重點在于如何通過實驗探究得出電流與電壓、電阻之間的關系。教師在提出電流大小與什么因素有關的問題時,學生根據以往的學習經驗,猜想出電壓、電阻會影響電流的大小。教師應引導學生用控制變量法探究它們之間具體有什么關系。從而將所探究的問題分為兩個小課題來進行,即電流與電壓的關系和電流與電阻的關系。在進行第一個小課題:探究電流與電壓的關系時,學生在設計電路圖的時候,容易根據自己的經驗將電流表、電壓表接入電路,而沒有接入滑動變阻器。
教師不必及時指出不足,可以進行展示以后,再提問怎樣改變電路中定值電阻兩端的電壓?這時學生可能會想到要用改變電源電壓的方法,但是這樣做不夠方便。如果用滑動變阻器來調節是最方便的。這時才設計出準確的電路圖。學生根據之前所學的串聯分壓的知識,很容易理解當滑動變阻器的阻值發生變化的時候,電路中定值電阻兩端的電壓會發生變化,而電流也會隨之發生改變。同樣,設計好的電路圖也可以用于第二個課題的探究。這種不斷地讓學生對問題作出反應,不斷調整自己的設計方案,最后走向完善,這樣做符合學生的認知規律。
2. 重視實驗探究的過程,培養學生的動手能力以及發現問題后尋找解決方法的能力
對于兩個課題的實驗,必須由學生自己在教師的引導下完成。絕不能因為趕教學進度而由教師代勞,讓學生只是簡單記下數據,分析數據得出規律。學生只有在實驗過程中才會發現問題。如課題二:在電壓不變時,探究電流與電阻的關系中,學生就會發現沒有移動滑動變阻器,而將定值電阻改變時,電壓表的示數也會隨之發生改變。那如何保證電壓表的示數不變呢?學生才會自己去想辦法通過移動滑動變阻器來完成。那滑動變阻器的移動是否有規律可循?學生通過自己的實驗,才會發現其中的規律。有了這樣的經驗以后,進行理論分析問題也就變得容易了。而具備了動手能力及解決問題的能力后,在后續課程測電阻、測電功率的學習中,也就較為輕松了。
3. 對于實驗結論的得出,要把握其中的因果關系,培養了學生的邏輯思維能力
雖然在之前的學習中,學生已經認識到了電壓是形成電流的原因。同時也認識到了導體對電流有阻礙作用,也即是導體存在電阻這樣的觀念。但是放到歐姆定律的學習中,尤其是對公式R=U/I的理解上,學生容易認為電阻與電壓成正比,電阻與電流成反比,也就是認為電壓和電流的大小會改變電阻的大小。學生會單純從數學的角度來理解物理公式,而不能把握三者之間的因果關系。也就是電流變化引起了電阻變化還是電阻變化引起了電流變化?這也是我們之前做實驗的過程中,讓學生分析的根本目的。教師應該要進行提問,由學生來思考變形公式的意義,可以培養學生的邏輯思維能力。對于物理規律的理解,要引導學生理解規律所反映的邏輯關系。
4. 對于歐姆定律內容的學習要注意抓住關鍵字詞,培養學生閱讀能力
筆者認為,對于歐姆定律的內涵的講解,教材上介B是不夠的,還需要做補充。我們可以教會學生,從規律或者基礎概念中抓住關鍵字詞進行分析。從而到得歐姆定律的適用范圍以及應用條件的同時性和同一性原則。
第1節 對歐姆定律的理解和應用
重點考點
歐姆定律是通過“探究導體的電流跟哪些因素有關”的實驗得出的實驗結論.應注意以下考點:(1)公式()說明導體中的電流大小與導體兩端的電壓和導體的電阻兩個因素有關,其中I、U、R必須對應于同一電路和同一時刻.(2)變形式()說明電阻R的大小可以由()計算得出,但與U、I無關.因為電阻是導體本身的一種性質,由自身的材料、長度和橫截面積決定.由此提醒我們,物理公式中各量都有自身的物理含義,不能單獨從數學角度理解.(3)串聯電路具有分壓作用,并聯電路具有分流作用.
中考常見題型
中考一般會從兩方面考查歐姆定律的應用,一是對歐姆定律及變形公式的理解和簡單計算,一般不加生活背景,以純知識性的題目出現在填空題或選擇題中:二是應用歐姆定律進行簡單的串并聯的相關計算.
例1 (2014.南京)如圖1所示,電源電壓恒定,R1=20Ω,閉合開關S,斷開開關S1,電流表示數是0.3 A;若再閉合開關S1,發現電流表示數變化了0.2 A.則電源電壓為____V,R2的阻值為____ Ω.
思路分析:閉合s,斷開S1時,電路為只有R1的簡單電路,可知電源電壓U=U1=I1R1=0.3 Ax20 Ω=6 V;若再閉合S1時,兩電阻并聯,則U2=U=6 V,因為R1支路兩端的電壓沒有變化,所以通過該支路的電流仍為0.3 A,電流表示數的變化量即為通過R2支路的電流,則I2=().
答案:6 30
小結:本題考查了并聯電路的特點和歐姆定律的靈活運用,關鍵是能判斷出閉合開關S1時電流表示數的變化即為通過R2支路的電流.每年的中招都有一個2分的這樣的純計算題目,以考查同學們對基礎知識的理解和掌握程度.
例2(2013.鄂州)如圖2甲所示的電路,電源電壓保持不變.閉合開關S,調節滑動變阻器,兩電壓表的示數隨電路中電流變化的圖象如圖、2乙所示.根據圖象的信息可知____.(填“α”或“b”)足電壓表V2示數變化的圖象,電源電壓為____V,電阻R1____的阻值為____ Ω.
思路分析:國先分析電路的連接情況和電表的作用:電阻R1和滑動變阻器R2串聯,電壓表V1測的是R1兩端的電壓,電壓表V2測的是滑動變阻器(左側)兩端的電壓.因為R1是定值電阻,通過它的電流與電壓成正比,所以它對應的圖象應是α,那么圖象b應是電壓表V2的變化圖象,觀察圖象可知:當電流都是0.3 A(找出任一個電流相等的點,兩圖線對應的電壓之和就是電源電壓)時,U1=U2=3 V,根據串聯電路中電壓的關系可知,電源電壓為6V,由于R1是定值電阻,所以在圖象α上任找一點,代入歐姆定律可知()
答案:b 6 10
小結:歐姆定律提示了電流、電壓、電阻三者之間的數量關系和比例關系,三個比例關系分別為:(1)電阻一定時,導體中的電流與導體兩端的電壓成正比,即()(2)電流一定時,導體兩端的電壓和它的電阻成正比,即().該規律又可描述為:串聯分壓,電壓的分配和電阻成正比,即電阻大的分壓多.(3)電壓一定時,導體中的電流和導體的電阻成反比,即(),該規律又可描述為:并聯分流,電流的分配和電阻成反比,即電阻大的分流小.圖象可以很直觀地呈現這種關系,學會從圖象中找出特殊點足解決歐姆定律問題的一大技巧,
第2節 動態電路中物理量的變化
重點考點
由于滑動變阻器滑片的移動或開關所處狀態的不同,使電路中電流和電壓發生改變,這樣的電路稱之為動態電路.這類題目涉及電路的分析、電表位置的確定、歐姆定律的計算、串并聯電路中電流和電壓分配的規律等眾多知識,因此同學們在分析過程中容易顧此失彼,下面我們通過例題梳理一下解決這類問題的一般思路,
中考常見題型
題日常聯系生活實際,以尾氣監控、超重監控、溫度監控、風速監控、身高測量等為背景,考查該部分知識的掌握情況,存中考題中常以選擇題的方式呈現,注意:如果題目中沒有特別說明,可認為電源電壓和定值電阻的阻值是不變的.
例3(2014.濟寧)小夢為濟寧市2014年5月份的體育測試設計了一個電子身高測量儀.圖3所示的四個電路中,Ro是定值電阻,R是滑動變阻器,電源電壓不變,滑片會隨身高上下平移.能夠實現身高越高,電壓表或電流表示數越大的電路是().
思路分析:圖A中兩個電阻R。和R串聯,電流表測量的是整個電路中的電流,當身高越高時,滑動變阻器接入電路中的阻值越大,電路中的電流越小,電流表的示數越小,圖B中身高越高時,滑動變阻器連人電路中的阻值越大,電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓,根據串聯電路分壓的規律知道,R越大電壓表的示數越大,符合題意.圖B與圖C中滑動變阻器的接法不同,圖C中身高越高,滑動變阻器連入電路中的阻值越小,同理知道電壓表的示數越小.圖D是并聯電路,電流表測的是支路電流,根據并聯電路各支路互不影響的特點知道,不論人的身高如何變化,電流表的示數都不會發生變化,選B.
小結:分析這類問題依據的物理知識是:(1)無論串并聯電路,部分電阻增大,總電阻隨之增大,而電源電壓不變,總電流與總電阻成反比.(2)分配關系:串聯分壓(電阻大的分壓多),并聯分流(電阻大的分流少).(3)在并聯電路中,各支路上的用電器互不影響,滑動變阻器只影響所在支路電流的變化,從而引起干路電流的變化.解決這類問題的一般思維程序是:(1)識別電路的連接方式并確定電表位置.(2)判斷部分電阻的變化.(3)判斷總電阻及總電流的變化.(4)根據串并聯電路的分壓或分流特點進行局部判斷.
例4如圖4所示電路,電源電壓不變,開關S處于閉合狀態.當開關S.由閉合到斷開時,電流表示數將____.電壓表示數將 ________ .(均填“變大”“不變”或“變小”)
思路分析:當開關S.閉合時,電燈L被短路,電路如圖5所示,電壓表測的是電阻R兩端的電壓(同時也是電源電壓),電流表測的是通過電阻R的電流.當開關S1斷開時,電燈L和電阻R串聯,電路如圖6所示,此時電壓表測電阻R兩端的電壓,它是總電壓的一部分,所以電壓表的示數變小;電流表測的是總電流,但跟S,閉合相比,這個電路的總電阻變大,總電壓不變,故電流表的示數變小.
答案:變小 變小
小結:本題引起電表示數變化的原因是開關處于不同狀態,解決本題的突破口是弄清楚當開關處于不同狀態時,電路的連接情況和電表的位置.
第3節 歐姆定律的探究及電阻的測量
重點考點
電學實驗探究題的考查比較常規,有以下幾方面:(1)選取器材及連接電路:根據題目要求,分析或計算出電表的量程和滑動變阻器的規格,連接電路時開關應斷開,滑動變阻器要“一上一下”接入,且滑片要放在阻值最大的位置.電表的量程和正負接線柱要正確.(2)滑動變阻器的作用:保護電路,改變電路中的電流或用電器兩端的電壓,實現多次測量.(3)分析實驗數據得出結論.怎樣分析數據才能得出結論是近年來考試的側重點,要注意結論成立的條件和物理量的順序.(4)多次測量的目的有兩個,如定值電阻的阻值不變,多次測量是為了求平均值減小誤差:燈絲電阻是變化的,多次測量是為了觀察在不同電壓下,電阻隨溫度變化的規律.難點是單表測電阻和創新型實驗的探究與設計.
中考常見題型 中考常以“探究電流與電壓或電阻的關系”“測小燈泡的電阻”和“測定值電阻的阻值”這三類題型,以實驗探究的方式考查同學們的動手能力和解決實際問題的能力,在常規的考查基礎上,近幾年又融人器材的選取、電路故障的處理、單表測電阻及如何分析數據才能得出結論等探究內容的考查.
例5用“伏安法”測電阻,小華實驗時的電路如圖7所示.
(1)正確連接電路后,閉合開關前滑片P應置于滑動變阻器的________(填“左”或“右”)端.
(2)測量時,當電壓表的示數為2.4V時,電流表的示數如圖7乙所示,則,_____A,根據實驗數據可得R2=____Ω.小華在電路中使用滑動變阻器的目的除了保護電路外,還有____.
(3)如果身邊只有一只電流表或電壓表,利用一已知阻值為Ro的定值電阻、開關、導線、電源等器材也可以測出未知電阻Rx請仿照表1中示例,設計出測量Rx阻值的其他方法.
思路分析:閉合開關前,滑動變阻器的阻值應調到最大.由于測量的是定值電阻的阻值,所以,應該多次測量求平均值減小誤差,這正是使用滑動變阻器的另一個目的.測電阻的原理是R=(),即用電壓表測出未知電阻兩端的電壓,用電流表測出通過未知電阻的電流,就能計算出未知電阻的阻值.當只有電流表時,我們應設法“借到”電壓,怎樣讓未知電阻兩端的電壓和已知電阻兩端的電壓相等呢?只有組成并聯電路,示例也證實了這一點.同樣道理,當只有電壓表時,我們可以組成串聯電路,這樣可以借助通過已知電阻的電流來計算未知電阻,
歐姆定律有效性反思電路設計滑動變阻器教材安排是通過實驗探究來研究電流與電壓電阻關系,從而得出歐姆定律。這樣安排比較好,但實際學生動手參與率不高,學生的科學探究有效性不高,有點照本宣科,對歐姆定律不能真正實現探究的思想,如何改變你?
歐姆定律(初中學習的是部分電路歐姆定律)作為一個重要的物理規律,反映了電流、電壓、電阻這三個重要的電學量之間的關系,是電學中最基本的定律,是分析解決電路問題的金鑰匙。
歐姆定律這節課的特點是,十分重視科學方法教育,重視科學研究的過程。讓學生在認知過程中體驗方法、學習方法,了解得出歐姆定律的過程。了解運用“控制變量法”研究多個變量關系的實驗方法,同時也為進一步學習電學知識打下了基礎。
教材安排是通過實驗探究來研究電流與電壓電阻關系,從而得出歐姆定律。這樣安排比較好,但實際學生動手參與率不高,學生的科學探究有效性不高,有點照本宣科,對歐姆定律不能真正實現探究的思想。究其原因有三點:
1.本實驗是用歐姆定律來研究歐姆定律由于學生還沒學習歐姆定律很難理解為什么調節滑片的位置就能改變或保持這段電路兩端的電壓。
2.學生很難正確區分一段電路和整個電路兩個概念及它們之間的關系,在本實驗中研究AB這段電路中的電流與電壓和電阻的關系時不容易將這段從整個電路中分離出來,更不會分析探究它們之間的關系。
3.在一個電路圖中卻要分次研究兩個實驗規律先研究電流與電壓的關系,后又更換電阻,研究電流與電阻的關系,學生很難理解,更別說自己設計這個電路來探究其中規律了。
以上是學生探究實驗和分析實驗電路的障礙,如何來解決呢?
在教學中筆者對實驗教學做了適當的改變。讓學生自己分兩步實驗來設計電路探究規律:先激疑,后激智,引出正確的電路設計,再完成正確的實驗操作。
第一步,研究電流與電壓的關系,他們的設計是:保持電阻不變,用改變電池節數來改變電池兩端的電壓。(因為學生很容易想到串聯電池越多電壓越大),于是我說,那你們就按你們的思路去探究,結果是能得出:電阻一定時,電壓越大,電流越大,卻得不出:電阻一定時,電流與電壓成正比的關系。此時,他們反問:問題出在哪呢?我接著反問:你們怎么知道定值電阻兩端的電壓是在成倍數的變化呢?學生馬上回答,因為電池是成倍的增加啊,我說,那你們用電壓表測測看,一測發現電壓并沒隨電池節數的成倍增加而成倍增大,學生反問:那怎么辦?有學生很快想到上節課學到滑動變阻器可以調節電壓,立即就串聯了滑動變阻器上去,結果,水到渠成,完成了該實驗,而且不用改變電池節數?,F在再反問學生這兩種電路設計的區別在哪,問題在哪,優勢在哪,這時老師點撥一下:因為導線也有電阻,學生就會豁然開朗,會心一笑,經過一次挫折他們重新設計出探究電流與電壓關系的電路,同時也自行將這段電路從整個電路中分離出來,研究出這段電路中電流與電壓的關系:電阻一定時,電流與電壓成正比的關系。
第二步,研究電流與電阻的關系,起初他們的設計是:保持電池節數不變,再改變電阻。(因為學生很容易想到串聯電池節數不變,電壓也不變),很快,有些學生就想到在第一步中出現的問題,于是想到可以用滑動變阻器控制電壓不變,只要在原來的電路圖上改變電阻就行了,并想到如用電阻箱來改變就更好了,因為不僅改變方便,能多次成倍數改變電阻,并且能知道電阻的值,這樣也更方便找到電流與電阻的更具體的關系。
這樣分兩個實驗電路圖分別設計,分別實驗,避免了照搬照抄,死記硬背的教學模式,實驗從開始設計到實驗障礙,再到改進實驗,總結規律,都是學生親身實踐,學生真正理解了:
1.兩步實驗中為何要用滑動變阻器,如何用滑動變阻器?
在研究電流與電壓的關系時,如果不用滑動變阻器,雖然能夠測量出R兩端的電壓和其中的電流,但該電路只能測量出一組電壓和電流的值,而從一組電流和電壓的數據是無法找出二者之間的關系的,應該再測幾組電壓和電流,因此就需要改變R兩端的電壓,用滑動變阻器可以成倍地改變R兩端的電壓,簡單方便,當然也可以采用改變電池節數的方法,但因為導線有電阻,很難成倍地改變R兩端的電壓,比較下來,當然是用滑動變阻器更方便快捷。同時,滑動變阻器還可以起到保護電路的作用。
2.用控制變量法探究電流I與電阻R之間的關系實驗中,應該如何操作?探究電流I與電壓U之間關系時,應該如何操作?
探究電流I與電阻R之間的關系時,如何保持電壓U不變?即改變定值電阻的阻值的同時,該電阻兩端的電壓就發生了變化,因此,要及時調節滑動變阻器以保持電壓不變,觀察并記錄電流表的示數隨電阻的變化關系。
探究電流I與電壓U之間關系時,要不斷的改變電壓,即保持定值電阻的阻值不變的同時,要改變電阻兩端的電壓,因此,要及時調節滑動變阻器使電壓成倍地變化,觀察并記錄電流表的示數隨電壓的變化關系。
總之,這樣改進充分發揮了實驗的作用,降低了教學環節中學生遇到問題的難度,調動了學生的學習興趣和積極性,更深入地理解和掌握了知識。既培養了思維能力,又培養了實驗能力,進一步實現了以教師為主導、學生為主體、思維為核心、能力為目標的教學理念,開闊了學生思路,有效地提高物理教學質量。
參考文獻:
[1]教育部.初中物理新課程標準(實驗稿).
關鍵詞:探究性實驗教學; 閉合電路歐姆定律; 模擬實驗; 學生實驗
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A文章編號:1006-3315(2014)05-155-002
在科學技術快速發展的今天,實施以創新精神和實踐能力為重點的素質教育,重要的著眼點是轉變學生的學習習慣和學習方式。大多數民考民預科生模仿性學習心理是構成接受知識的主要因素。這種依賴性強,靠模仿去接受知識的習慣,是一種較為簡單的學習心理,民考民預科生普遍認為物理難學。究其原因難在學生各方面能力與預科物理學習要求的差距大。預科階段,乃至大學階段,要求自主學習物理。不同于自學,它是指學生在教師的指導下,以學生自己的體驗、參與和探究為主,從自身社會生活實踐中獲取物理知識,并創造性地解決生活中的問題的一種學習方法。怎樣才能把課堂教學與探究性學習、發現性學習和自主性學習相結合?在大力倡導探究性實驗教學的今天,迫切需要大量優秀的、具有創新性的探究實驗來豐富我們的課堂教學。為此,我們立足民考民預科生學習特點,對探究式實驗教學作一些有益的嘗試,希望能夠引領學生較為深入地學習物理的相關理論、方法、技能;提高學生的科學素養,激發學生實驗探究的興趣;增強學生的創新意識;培養學生實事求是,嚴謹認真的科學態度;養成交流與合作的良好習慣;發展學生的實踐能力。本文就《閉合電路歐姆定律》一節做探究性實驗教學設計。
一、教材和教學對象分析
閉合電路的歐姆定律主要分為電動勢和閉合電路的歐姆定律兩部分。電動勢的概念是閉合電路歐姆定律的關鍵和基礎。其基本內容有兩個方面:電源電動勢由電源本身性質決定的,它表征了電源將其他形式的能轉化成電能本領的大小。電源電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓,在閉合電路里電源電動勢等于內外電壓之和。本節難點是路端電壓和外電阻之間的關系。學生通過多媒體的仿真實驗記錄數據,導出規律,使學生有感性的認識,課后讓學生進入實驗室,在做好仿真實驗的前提下,進行實驗,驗證結論,減少盲目性。
二、教學目標
1.知識目標
理解電動勢的定義。理解閉合電路歐姆定律及其公式,并能熟練地用來解決有關的電路問題。理解路端電壓隨電流(或外電阻)關系的公式表達和圖象表達,并能用來分析、計算有關問題。知道閉合電路中能量的轉化。
2.能力目標
通過路端電壓與外電阻的關系實驗探究,培養學生利用“實驗研究,得出結論”的科學思路和方法。研究路端電壓與電流的關系公式、圖象及圖象的物理意義,培養學生應用數學工具解決物理學問題的能力,培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。
3.情感態度與價值觀
通過多媒體仿真探究實驗和課后的學生探究實驗,激發學生求知欲和學習興趣,享受成功的樂趣,體會物理學研究的科學性。通過分析路端電壓與電流(外電阻)的關系,培養學生嚴謹的科學態度,感受物理之美。通過學生之間的討論、交流與協作探究,培養團隊合作精神。
三、教學重點
閉合電路歐姆定律。路端電壓與電流(外電阻)關系的公式表示及圖象表示。
四、教學難點
電動勢的概念。路端電壓與電流(外電阻)關系。
五、教學思路
《閉合電路歐姆定律》是學生感到較為難以理解的知識點,電動勢的物理意義的理解是掌握閉合電路歐姆定律的關鍵和基礎。首先讓學生課前感受生活中的一些電源,初步明確電源是將其他形式的能轉化成電能的裝置,讓學生自己用電壓表測量不同類型的電源兩極間的電壓,為引入電動勢的概念作鋪墊。再讓學生在電腦上進行仿真實驗,學生通過連接不同的開關,改變外電阻阻值,內電阻阻值,記錄電流、電壓,分析數據,探究路端電壓與外電阻(電流)的關系,得出路端電壓與外電阻(電流)的關系。然后在課堂仿真實驗的基礎上進入實驗室實驗。避免了盲目性,引發學生學習的興趣,再進行討論,解釋現象原因。講授閉合電路中的功率,進一步從能量的轉化角度說明電源是將其他形式的能轉化成電能的裝置。最后,利用兩道例題來應用閉合電路歐姆定律,并適當地延伸拓展,通過課外思考題,使學生對電動勢的概念有更深刻的理解。
六、教學方法:探究性實驗教學法、多媒體仿真實驗探究,實驗室驗證、實驗分析、討論等方法
(一)電源。展示不同型號、種類電池、手搖發電機,對小燈泡供電。電源不同,結構不同,但有相同的規律。演示:1用小燈泡點觸干電池,點觸蓄電池,小燈泡發光。2將小燈泡與手機電池相接,小燈泡發光。3手搖發電機,同樣能夠使小燈泡發光。學生得出結論:干電池、蓄電池是將化學能轉化成電能;手搖發電機是將機械能轉化成電能。
(二)電源的電動勢:模擬實驗,介紹電路圖(如圖1),介紹實驗儀器。得出內、外電路,內、外電壓的概念,指出電源內部有電阻。看電池內部(如圖2),電荷定向移動形成電流,電荷電勢能減小.從能量轉化的角度初步理解電動勢的物理意義。觀察仿真實驗:電場中兩點間電勢差在數值上等于什么?利用計算機課件進行模擬實驗(如圖3)【模擬實驗一】:不閉合S2、S3,只閉合S1,觀察V1的大小。問題思考:(1)閉合開關S1后,此時伏特表V1測得的電壓?(2)此時外電阻多大?學生回答:電動勢越大,電源把其他形式的能轉化成電能的本領越強。學生模擬實驗,分析得出(1)伏特表測電源電動勢;(2)外電路電阻無窮大。E在數值上等于外電路斷開時電源兩端點壓。
圖1 圖2圖3
新課程實施以來,湖北省宜昌市物理教師在市教科院熊春玲老師的主持下,吸取目標評價教學、建構主義學習、探究式教學、活動單導學等教學經驗,總結出“目標導學、學法導引、自主評價”的物理課堂教學模式,由于這個教學模式的推行和實施,老師們的課堂教學結構日趨成熟穩定.
為了把課程改革引向深入,探索更為科學有效的教學方法,筆者所在的長陽縣,廣大物理教師在實施市教科院教學模式的過程中,在縣研訓中心劉開雙老師的帶領下,結合我縣的實際,經過創新發展,總結探索出“三環六步導學”教學模式.并堅持在課堂教學中推行教學模式.經教學實踐證明,該模式簡潔易行,能有效促進學生學會學習,有利于提高教學效率.
2教學模式的解讀
“三環六步導學”教學模式的基本構想是,一節課由不同類型和形式的學習活動單元及過程組成,讓學生在目標和學習方法的引導下,自主合作學習,探究、體驗、領悟學習內容,展示、交流學習結果,教師通過講授、指導、評價等方式引導學生學習.
2.1“三環六步”教學模式的框架
[TP1CW36.TIF,BP#]
該模式體現創設情境、目標(或問題)引導、任務驅動、學生自學、活動探究、交流討論、自主評價、師生互動、應用反饋等多種學習方式綜合運用的一種教學模式(圖1).
2.2“三環”的涵義
“三環”是指 “目標導引、活動探究、評價應用 ” 三個環節.教學過程運用三個環節交替遞進,有效解決教學過程中目標不明、方法不清、評價滯后的問題.這三個環節的構想在筆者所在區域得以廣泛實踐.
2.2.1目標導引
我們到超市購物,如果沒有明確的目標,就會漫無目的地閑逛,如果有目標,購物效率會大大提高.學習活動也是如此,若是學生對學習目標是模糊的,學習效果就會打折扣.所以學習目標不單是教學設計的一個要素,不僅是教師要明白,也應該讓學生明白,讓學習活動有的放矢.一個好的學習目標的要[LL]素應該是:學習內容+學習方法+預期達到的學習水平和要求.這樣的學習目標不僅讓學生明確了學什么,而且讓學生明確怎么學,知道可以通過哪種學習方式達到目標,就能引導學生自主開展學習活動,也能引導學生自主開展評價活動.
2.2.2活動探究
活動探究是在學習目標的導引下進行的一系列學習活動和方法的總稱.通過問題引導、學法指導,一步i引導學生按具體的學習方式進行自主學習,進而達成學習目標,提高學習效率,同時培養學生的學習能力,促進學生學會學習.對于每一個學習活動,教學內容、方式是具體的,需要到達的水平和要求是明確的,這樣學生就可以在目標和學習方法的引導下,自主合作學習,探究、體驗、領悟學習內容.
2.2.3評價應用
在教學過程中,每個學習活動結束時,都安排相應的學生自主評價,及時檢查評價學習效果.在一節新課結束后,也要安排課堂小結、當堂演練、拓展延伸,對學生進行形成性評價,檢驗學生對所學知識應用情況.通過及時評價、形成性評價使自主評價緊隨教學活動的展開而展開,貫穿于教學活動的始終,通過評價促進學生的發展.
2.3“六步”的涵義
“六步”是指對于某一課時或某個學習活動采取的六個基本步驟,即“情景問題探究評價應用反饋”.“六i”是基于“以學定教”提出的一種范式,對于某個教學內容,并非要面面俱到,可以是全部,也可以側重其中的部分步驟.
2.3.1情境
新課程強調學習情境的創設.情境創設的途徑很多,如利用實驗創設,聯系社會生活現象和素材創設,利用新舊知識的聯系創設,通過實踐體驗創設,利用現代信息技術創設等.情境創設的作用是巨大的,能引發認知沖突,激發興趣,喚起主動學習的欲望,矯正前概念的偏差,做好思維鋪墊,活躍課堂氛圍.情境可以在引入課題時創設,也可以在每個學習活動單元過程中進行創設.
2.3.2問題
探究始于問題,沒有問題就沒有探究.針對學習目標而設計的一個個學習活動單元,是圍繞問題展開的,為解決這些問題,根據問題的特征而預設了多樣化的學習方法,讓學生在解決問題的過程中學習.對有的問題,可采取自主學習解決;有的問題,可采取小組合作學習解決;有的問題,可采用實驗法;還有的問題,需要進一步猜想與假設,設計實驗,進行實驗探究;
對教學過程中生成的問題,還要突破預設的束縛,靈活加以處理.總之,問題的設計是關鍵,問題設計得合理,解決問題的方法科學,就會有效驅動學生的整個學習過程,取得良好的學習效果.
2.3.3探究
新課程提倡探究式教學.廣義地講,學生或通過自己的活動,或在老師的引導下,通過各種方式的主動學習,從未知到已知的過程,都是探究過程.所以,如上所述,針對具體問題而采取的自學指導、合作探究、理論推理、實驗探究,以及精講點撥、師生對話、演示操作、小組討論、體驗、展示等學習活動,都是為了讓學生建構形成自己理解的知識和方法而采取的探究活動,這是教學過程的重頭戲.
2.3.4評價
新課倡導“立足過程,促進發展”的學生學習評價,促進學生全面富有個性的發展,促進教師反思和改進教學.這里的評價可以是對學生學習過程的及時評價,對自學效果的檢查,也可以是對整堂課的學習情況的檢測,還包括老師對學生的課堂表現進行的口頭點評、學生互評和學生對課堂收獲的自我總結.通過評價幫助學生認識自我,發展自我.同時,通過學生之間開展自主評價活動,從而使學生學會評價.
2.3.5應用
在學習過程中,應用指在一定情境下展示和表達學生所理解的知識,這個步驟貫穿于課堂提問、課堂練習、課外實踐和測驗考試之中,所以在上述“三環”的基礎上,還應注重當堂演練、拓展延伸等環節,既加強對知識的理解,也可初步檢驗學習目標的達成情況.
2.3.6反饋
反饋指教師利用課堂觀察、自主評價、當堂演練、拓展訓練和形成評價等環節,與學習目標中的水平和要求對照,提供反饋信息,發現學生理解概念和規律 上的差異,采取措施,修正教學素材或過程,修正偏差,進而進行釋疑解難、變式訓練,使盡可能多的學生達成學習目標.
綜上所述,“三環六步學導”教學模式以學習活動為中心,通過學生的自主、探究、合作學習,實現“以學定教、以教導學”的目的,不僅學會知識、技能和方法,而且學會學習,充分體現了“雙主”――教師的主導性和學生的主體性,使主導性和主體性和諧統一,發揮最大效益.能將課堂真正還給學生,使學生學會學習,學會評價,從而提高學生的學習能力和評價能力.
3“三環六步導學”教學模式課例
本文以人教版第十七章第二節《歐姆定律》為例,依據“三環六步導學”教學模式,具體地介紹.
3.1目標導引
(1)通過看書、討論,理解歐姆定律的內容、公式、單位及適用的條件.
(2)通過閱讀例題、老師講授、同步練習,學會運用歐姆定律進行簡單的計算及一般方法.
3.2活動探究
情景上節課,學生已經學習了電流跟電壓和電阻的關系,請同學們回顧一下并表述出來.
活動1:閱讀課本78頁,然后回答下面的問題.
活動2:討論電流、電壓、電阻之間的因果關系.
活動3:閱讀課本78、79頁的例題1和例題2,思考用公式進行計算的一般步驟和規范要求.
[BP(]活動4:例題講析
例3在如圖所示的電路中,調節滑動變阻器 R′,使燈泡正常發光,用電流表測得通過它的電流值是0.6 A.已知該燈泡正常發光時的電阻是20 Ω,求燈泡兩端的電壓.[BP)]
活動4:例題講析,點撥電阻與電壓、電流無關,歐姆定律的[HJ1.45mm]另一個適用條件是同一時刻(同一狀態).
例1加在某一電阻器兩端的電壓為5 V時,通過它的電流是0.5 A,則該電阻器的電阻應是多大?如果兩端的電壓增加[JP3]到20 V,此時這個電阻器的電阻值是多大?通過它的電流是多大?
3.3評價應用
3.3.1自主評價
評價1:請你口頭表達歐姆定律的內容.
評價2:請你說出歐姆定律的數學表達式.
評價3:公式中各物理量的單位是什么?(提示區分物理量的符號和單位符號)
評價4:歐姆定律的適用條件是什么?
評價5:下列關于歐姆定律說法中正確的是
A.導體中的電流與導體兩端的電壓成正比
B.導體中的電流與導體的電阻成反比
C.電壓一定時,導體的電阻與導體中的電流成反比
D.電阻是導體本身的一種性質,與電流、電壓無關
評價6:歸納用歐姆定律公式進行計算的一般步驟.
3.3.2當堂演練
(1)關于電流跟電壓和電阻的關系,下列說法正確的是
A.導體的電阻越大,通過導體的電流越小
B.導體的電阻越大,通過導體的電流越大
C.導體兩端的電壓越大,導體的電阻越大,通過導體的電流也越大
D.在導體兩端的電壓一定的情況下,導體的電阻越小,通過導體的電流越大
(2)一條鎳鉻合金線的兩端加上4 V電壓時,通過的電流是0.2 A,則它的電阻是[CD#3]Ω.若合金線的兩端電壓增至16 V時,它的電阻是[CD#3]Ω,這時若要用電流表測量它的電流,應選用量程為[CD#3]A的電流表.
(3)關于歐姆定律,下列敘述中不正確的是
A.在相同電壓下,導體的電流和電阻成反比
B.對同一個導體,導體中的電流和電壓成正比
C.因為電阻是導體本身的性質,所以電流只與導體兩端的電壓成正比
D.導體中的電流與導體兩端的電壓有關,也與導體的電阻有關
[TP1CW37.TIF,Y#]
(4)在探究電阻兩端的電壓跟通過電阻的電流的關系時,小東選用了甲、乙兩個定值電阻R甲、R乙分別做實驗,他根據實驗數據畫出了如圖2所示的圖像,請根據圖像比較電阻R甲與R乙的大小,R甲[CD#3]R乙.(選填“大于”、“等于”或“小于”)
3.3.3拓展延伸
我國刑法規定,從2011年5月1日起,駕駛員醉酒后駕車要負刑事責任.目前大多數國家都采用呼氣式酒精測試儀,對駕駛員進行現場檢測.
【關鍵詞】初中物理;教學方式;研究
物理作為初中生必學的自然學科,有著其自身獨特的科學性,物理課程給學生提供了了解自然規律的平臺,并且通過物理課程的學習還可以增加學生的見解,幫助他們熟悉自然界中某些事物發展的本質,并理解一些現象的科學內涵(例如雷電的形成、電流的形成、人體的靜電現象等)。正是因為物理嚴謹的科學性,使學生們接觸它的時候也帶來了一些困難,比如對有些現象的解釋太抽象,并且在傳統的物理教學模式中,都是以老師授課為主,老師占據了課堂的主體,只一味的向同學們簡單的傳授課本上的知識,忽略了課堂的靈活性,導致初中物理的教學方式存在較大漏洞。因此,借著新課改和素質教育的平臺,老師應該在物理教學的課堂中嘗試新的教學方法。
1.結合案例分析物理教學中存在的一些問題
1.1案例一——力學
力學是初中物理課程中最基本的章節,它是帶領學生走進物理世界的開篇之章,因此力學知識授課的好壞直接影響到學生對這門課程的認識,也會奠定學生們對物理印象基礎。在我國幾乎所有課程的教學模式都是以老師講課為主,學生聽課為輔,物理老師在講授力學這一章時也是這樣,缺乏和學生的交流,由于學生在課堂上發揮不了主體作用,并且物理是一門相當乏味的自然科學學科,因此,許多學生在接收物理知識時都存有被動心理,有的也只是為了完成學業的需要,并沒有真正的去好好掌握。
1.2案例二——歐姆定律
初中物理課程中,必不可少的一章就是《歐姆定律》,它作為初中物理課程中最基礎的知識章節,影響著許許多多初學者對物理課程的印象以及日后對學習物理的興趣培養,因此,作為一名初中物理老師,在講授該章節時需要注意的問題有很多,而不是一股腦的把所有知識概念都講完。
在傳統的授課方式中,物理老師在講授這一節時一般都是先把需要解釋的概念給學生講解一下,然后把這一章節涉及到的公式(主要是I=U/R)在例題中給同學們講解。這種授課方式如果不是天生對物理充滿興趣的人在聽起來時都會覺得很無聊。這就直接導致了許多學生在學習這一章時上課不認真聽講,老師留的作業題也是抄別人的,使教學的效果很不理想,教學任務也幾乎不能按時完成。
1.3案例三——物理實驗課
物理實驗課是帶領學生走入物理世界最直接、最有效的方法,然而由于教學資金的缺乏,許多初中學校根本就沒有開設這一門課程,或者是開設了這一門課程,卻因為缺乏實驗道具和器材,而從未真正上過。這種教學漏洞的出現,損失了教育學生學習物理的最好機會,由于物理知識大多數都十分抽象,初中生基本上無法從理論課上真正搞懂那些知識,而又沒有最直觀的教學實驗來演示,錯失了引導學生學習物理的最佳機會。
2.解決上述問題的有效措施
2.1消除力學知識的學習障礙
由于力學知識是物理課程最基本的入門知識,因此學好它對學好物理課程會打下良好的基礎。初中是一個人學生生涯中最容易對事物充滿好奇的時間段,教師要充分的利用學生的好奇心把他們引入物理的世界。最有效的方法就是讓學生成為課堂的主體,允許學生在課堂上發問,增加師生之間的交流,建立良好的師生關系,營造良好的課堂氛圍。例如教師在講解牛頓第一定律時可以在上課時帶一個蘋果,讓學生們在課堂上真實的體驗萬有引力;在講授自由落體的知識時,可以讓同學們在課堂上進行實驗,用自己的筆、紙片等來感受自由落體的妙處;在講力是相互的這一章節時,老師可以讓同學們自己報名來前臺互相感受一下;在講摩擦力時借助實驗道具在課堂上給同學們演示等。
2.2學習歐姆定律的有效途徑
其實要想有效的學習歐姆定律,在老師授完理論課的基礎上最有效的方式就是開設這一章節的實驗課。歐姆定律這一章的主要內容包括:歐姆定律并不適用于所有物體、導體的電阻不是一成不變的、串并聯電路歐姆定律的推廣式不同。
這些有關電路的問題在實際的課堂講解上是十分抽象的,教師只有親自帶領學生,讓學生們在實驗課中自己動手,體驗歐姆定律的實驗表現,才能使他們把這些知識真正掌握,否則即使他們掌握了理論要點,也無法真正的與實際相結合。
2.3充分借助多媒體資源
其實以上方法適用于所有物理章節的學習,實驗課是物理教學中的重點課程不能忽視。隨著科技的發達,多媒體教學方式也逐漸引入了物理教學的課堂,多媒體教學方式的實施,給學生們帶來了一種學習知識的新鮮感,PPT上鮮活的文字、圖片以及教學視頻等內容增加了物理教學的趣味性,也增加了學生們對物理課程的興趣。因此在初中物理的教學中要充分借助多媒體資源使抽象的物理知識在多媒體中得以具象化。
此外,改變教學最根本的方式是增加教師授課的趣味性,一個幽默的物理教師和一個死板的物理教師教學的效果是完全不一樣的,因此,要改變教學方式還需要教師從自身尋找問題,好的教學效果需要學生和老師共同完成。
作為一名初中物理老師,不僅要把知識完整的傳授給學生,還要讓他們能夠接受并且消化成為自己的東西。隨著國家經濟水平的提高和教學方式的改進,多媒體教學的方式逐漸走進了千千萬萬的大中小學校,因此,物理老師可以充分借助多媒體的力量來使枯燥的物理知識多彩化。此外物理課程中還應該多安排一些實驗課程,讓同學們通過自己的親身體驗來感受物理世界的多姿多彩,培養他們不斷探索科學的精神,培養他們對物理課程的興趣。
【參考文獻】
[1]張紅巖.《新課程理念下的初中物理教學案例與分析》.教學實踐,2012
[2]代衛建.《初中物理教學中加強學生實驗探究技能的培養》.新課程·中學,2010年9月8日
一、兩表的變化
例1 如圖1中電源電壓保持不變,R2為定值電阻。開關S閉合后,以下說法正確的是( )。
A. 滑片P向右移動,表A示數變小,表V示數變小
B. 滑片P向右移動,表A示數變大,表V示數變大
C. 滑片P向左移動,表A示數變小,表V示數變大
D. 滑片P向左移動,表A示數變大,表V示數變小
解析:滑片P向右移動時,滑動變阻器R1的阻值變大,電路中的總電阻變大,電源電壓不變,根據公式I=■可知,電路中的電流變小,R2的阻值不變,由U2=I2R2可知這時R2兩端的電壓變小。則電流表、電壓表的示數均變小。同理,若滑片P向左移動,電流表、電壓表的示數均變大。故正確選項為A。
答案:A
點撥:本題考查了同學們對電路電阻發生變化時,相應電表示數變化對應關系的掌握程度,并能熟練運用歐姆定律解決問題。這一考點是中考考查頻率最高的考點之一。電路中電表的示數變化問題主要有兩種類型:一類是由于開關的斷開或閉合,引起電路中各物理量的變化;另一類是由于變阻器滑片的移動,引起電路中各物理量的變化。這類問題的解題思路應先認清電路的連接形式,然后分清電流表和電壓表在測誰的電流和電壓,再根據電路總電阻的變化,運用歐姆定律和串、并聯電路的特點,來分析電流表和電壓表示數的變化。
二、開關與電路變化
例2 如圖2 所示電路,電源電壓恒定不變,R1、R2為兩個定值電阻,其阻值不隨溫度變化。當閉合開關S1,斷開開關S2、S3時,電流表的示數為3A;當閉合開關S1和S2,斷開開關S3時,電流表的示數為5A;當閉合開關S3,斷開S1、S2時,電路的總電阻為R3,則R1與R3之比為( ?搖)。
A. 5∶2?搖 B. 2∶5
C. 5∶3 D. 3∶5
解析:當閉合開關S1,斷開開關S2、S3時,只有電阻R1接在電源的兩端,電流為3A,則R1=■;閉合開關S1和S2,斷開開關S3時,R1與R3并聯,故通過R2的電流I2=I-I1=5A-3A=2A,R2=■=■。當閉合開關S3,斷開S1、S2時,R1與R2串聯,R3=R1+R2=■+■=■。所以R1 ∶ R3=■ ∶ ■=2 ∶ 5。
答案:B
點撥:開關在電路中的作用,除使整個電路接通或斷開外,還可以改變電路結構和使部分電路形成短路。本題的三個開關處在不同狀態時,形成了三個不同的電路:①只有R1接在電路中;②R1與R2并聯接在電路中;③R1與R2串聯接在電路中。只有根據題意,認清電路結構,才能運用串、并聯電路的規律和歐姆定律解題。
三、實驗探究
例3 要測出一個未知電阻Rx的阻值?,F有量程適當的電壓表、電流表各一只,已知阻值為R0的電阻一只,以及電源、若干開關和導線。請根據以下要求設計兩種測量Rx阻值的方法。要求:
(1)電流表、電壓表、已知阻值的電阻R0三個器材,每次只能選用兩個;
(2)測量器材在一種方法中可以使用兩次(即可以測出電路中兩個不同部分的值);
(3)將實驗電路圖、測量的物理量及RX的表達式分別填入下表。
解析:要測出Rx的阻值,由公式Rx=■知,必須設法直接或間接測出Ux、Ix。
方法一:電路如圖3所示,閉合開關S,測出Rx兩端電壓Ux和通過Ix的電流Ix,則Rx=■。
方法二:電路如圖4所示,閉合開關S,用電壓表分別測出RX兩端電壓Ux和R0兩端電壓U0,則Rx=■R0。
點撥:這是一道測未知電阻的電路設計題,此題解法較多,要求同學們根據歐姆定律及串、并聯電路的特點,進行電路設計。這類考題考查的知識面大,層次也深,不但實驗的基本項目要考查,而且還要考慮器材的規格和性能以及在實驗中起的主要作用,有實驗電路圖或實物圖的連接、電路故障的判斷等,實驗中往往同時使用電學的三大儀器——電流表、電壓表和滑動變阻器。因此是近幾年各地中考的熱點,考查的重中之重,出題形式也靈活多樣。
四、綜合應用
例4 小雯設計了一個測量物體重力的“托盤秤”,如圖5所示是原理示意圖,其中的托盤用來放置被測物體,OBA是可繞O點轉動的杠桿,R1是壓力傳感器(其電阻值會隨所受壓力大小而變化,變化關系如下表),R0為定值電阻,為顯示重力大小的儀表(實質是一個量程為0~3 V的電壓表)。已知OB ∶ OA=1 ∶ 2,R0=100 Ω,電源電壓恒為3 V(忽略托盤、杠桿及壓桿的重力)。
(1)托盤上沒放物體時,壓力傳感器R1的電阻值是?搖?搖 ?搖?搖Ω。
(2)當托盤上放被測物體時,電壓表的示數如圖6所示,則此時壓力傳感器R1上的電壓是多少?
(3)第(2)題中被測物體的重力是多少?
解析:(1)由表中壓力與電阻的關系可知,當托盤上沒放物體,即壓力為0時,R1的電阻值是300 Ω。
(2)由圖可知,R0和R1串聯,電壓表顯示加在R0兩端的電壓U0,根據串聯電路的電壓關系知,加在R1兩端的電壓為:U1=U-U0=3 V-2 V=1 V。
(3)根據串聯電路的電流規律及歐姆定律,I1=I0=U0/R0=2 V/100 Ω=0?郾02 A,R1=U1/I1=1V/0?郾02 A=50 Ω
查表得:F=250 N
由杠桿平衡條件可知GlOB=FlOA
G=■=■=500 N
人教版新教材《物理》選修3-1第二章第六節中電阻定律的編排確實是無違初衷。為了讓學生能容易理解和掌握電阻定律,教材編置了兩個探究實驗:1. 探究導體電阻與其影響因素的定量關系;2. 探究導體電阻與材料的關系。兩個探究以第一個為主要,它得出的數據正確并準確時,定律的架構就已經在學生的頭腦中搭建并確立起來;再通過探究實驗2的測量比較得出表達式中的比例常數,從而導出電阻定律及表達式。
由于配課實驗欠缺科學性,誤導了任課教師,致使新課材使用以來,該節課時上課的效果欠佳。究其原因應為:探究實驗1的定位欠缺科學依據,也就是說單純用電壓表不可能直測導體電阻;用比較的方法也不可能比出電阻與其影響因素的定量關系。因此,課堂上想用配課實驗提供的裝置,按照實驗的定位完成電阻與影響其因素的定量關系是不可能的;只能用直測電壓比較量值來引導學生從定性方面認識和掌握導體電阻與長度及截面的比例關系。或者,從另一角度來看,能按示圖裝置多個電阻線串聯的大規模裝置,設定按歐姆定律定量解釋――整個串聯外電路的電流強度相等,由于電源的不穩定性等系統原因,也不可能得到電阻與影響其因素的定量關系。再者,按《教師用書》中提供的方案,讓學生參與,達到探究的目標,由于儀表內阻的因素及其他人為的原因,也不能實現定量分析(以下是相關實驗過程及實測數值)。
實驗(1),按下圖,以電阻定律演示器(T2359),演示電表(T0401)1臺,低壓電源(T1201或1201-1)1臺,滑動變阻器(T2354-1.50Ω,1A)一個,連接電路(說明: A、B、C為同規格的鎳鉻絲,D為同規格的鐵絲),完成演示實驗。
1. 導體的電阻和長度的關系。
(1)測量取值:電源是直流2伏檔,調節滑動變阻器,使A~D的兩端接近2伏,改變鎳鉻絲的長度,取值。
(2)列表
(3)作圖
從圖像出現的偏差可以看出:測量過程中,電壓出現波動不可預知,也不可能調整使其始終保持一定量值不變,所以出現測量值的誤差。
2. 導體的電阻與截面的關系。
用連接片把其中兩條鎳鉻絲并接起來,保持原來的串聯電路。此時,長度同樣1m,截面面積是原來的兩倍。再進行測量,結果由于儀表內阻標準的問題,加上表頭的最小量值為1伏,表針滿度偏轉,得不到測量數據。
結論:只能理論解釋。
幾年來,由于教材是新課程配備的教本,其權威效應可想而知;每到課期,任課教師都要求按照教材提供規格準備實驗裝置,并期望以定量方式來完成電阻定律的授課過程,結果總是事與愿違。
本人認為,該節課時的配課實驗的定位存在一定的問題,可以不予以采用。可以另選用《高中物理實驗大全》推介的間接測量法――“伏安法測電阻”來完成引導教學過程。其效果眾所周知,并且此演示實驗真正實現定量確立定律的不同物理量之間的關系,既簡潔又明了,也不乏學生參與探究的環節。
實驗(2),器材:電阻定律演示器(T2359),演示電表(J0401)2臺,低壓電源(J120或J1201-1)1臺,滑動變阻器(J2354-4,50Ω,3A)1個,單刀開關等。
方法:
1. 導體電阻跟長度的關系(鎳鉻絲),始終保持電壓為2伏不變,改變長度,測得:
明確立論:證明R與L成正比。
作圖(如下圖)
2. 跟截面面積的關系。
用連接片把鎳鉻絲并聯起來接入電路,長為1m,截面面積為原來的兩倍,保持電壓2伏不變。
測得:
比較并明確立論:R與S成反比。
3. 金屬導體的電阻跟材料的關系。
方法同上(注意:銅線的良導性能),A用0~5A,電壓要求小于0.45V。測出量值,列表如下:
明確立論:長度及截面面積均相同的金屬導體,因材料不同,其電阻也不相同。