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關(guān)鍵詞: 物理 歐姆定律 復(fù)習(xí)
在物理復(fù)習(xí)的整個(gè)知識(shí)體系中,電學(xué)知識(shí)板塊兒尤為重要。一是:它占整個(gè)三式合一理化試題物理部分的40%左右,即70分中的近30分屬于物理電學(xué)試題。二是:電學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中的重要作用已凸顯出來(lái)。而要學(xué)生全面掌握、領(lǐng)會(huì)初中階段電學(xué)知識(shí),對(duì)于相當(dāng)一部分初中生來(lái)說(shuō)具有較大的難度。從教以來(lái)我聽(tīng)過(guò)一些初中電學(xué)復(fù)習(xí)課:有的先把所要用到的電學(xué)公式板書在黑板上,再講典型例題,接著練習(xí);有的則通過(guò)學(xué)生作題中所反饋的問(wèn)題對(duì)知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充強(qiáng)調(diào),再練習(xí);有的直接強(qiáng)調(diào)萬(wàn)變不離其宗,讓學(xué)生多看教材,然后講例題等。復(fù)習(xí)中講例題沒(méi)錯(cuò),但選擇的例題過(guò)多,又無(wú)代表性,既延長(zhǎng)了復(fù)習(xí)時(shí)間,又不能使學(xué)生的知識(shí)得到升華。久而久之,學(xué)生疲勞,老師厭煩。要使復(fù)習(xí)課在短時(shí)間內(nèi)生動(dòng)、奏效,應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)睦},在講例題的基礎(chǔ)上,對(duì)知識(shí)進(jìn)行歸納和升華。
復(fù)習(xí)課,一要體現(xiàn)“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”,教學(xué)方式多樣化等新課程理念;二要體現(xiàn)“知識(shí)與技能、過(guò)程與方法以及情感態(tài)度和價(jià)值觀”三維目標(biāo)的培養(yǎng);三要優(yōu)化學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu),讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)、幫助下,把學(xué)到的知識(shí)歸納起來(lái),從而便于提練和記憶。所以對(duì)電學(xué)的復(fù)習(xí)要從學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的小電器起步,從典型例題入手進(jìn)行歸納總結(jié)。
例1:如圖-1是一個(gè)玩具汽車上的控制電路。小明對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和研究發(fā)現(xiàn):電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為1Ω,保護(hù)電阻R為4Ω。當(dāng)閉合S后,兩電壓表的示數(shù)分別為6V和2V,則電路中的電流為?搖 ?搖?搖?搖A,電動(dòng)機(jī)的功率為?搖?搖 ?搖?搖W。(這是陜西師范大學(xué)出版社出版,經(jīng)陜西省中小學(xué)教材審定委員會(huì)2008年審定通過(guò)的《物理課堂練習(xí)冊(cè)》中的一道題)
學(xué)生通常按下列方法計(jì)算電路中的電流:
R中的電流:I=U/R=2V/4Ω=0.5A,
電動(dòng)機(jī)中的電流:I=U/R=4V/1Ω=4A,
由此得第一空電路中的電流就有兩個(gè)值0.5A和4A。
于是第二空的對(duì)應(yīng)值為:P=UI=4V×0.5A=2W與P=UI=4V×4A=16W。這就存在兩個(gè)問(wèn)題:
1.根據(jù)歐姆定律計(jì)算出兩個(gè)串聯(lián)元件中的電流不相等,與串聯(lián)電路中電流的特點(diǎn)相矛盾。
2.由串聯(lián)分壓原理得:U:U=R∶R=1∶4,得:
①當(dāng)U=2V時(shí),U=8V,得到U+U=2V+8V=10V≠U源;
②當(dāng)UM′=4V時(shí),U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U,這與串聯(lián)電路中的電壓關(guān)系相矛盾。
對(duì)此,應(yīng)找出題中所涉及的知識(shí)點(diǎn),分析這些知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系,那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先,應(yīng)對(duì)歐姆定律有深入的理解。
例2:如圖2所示電路(R≠R≠R)。引導(dǎo)學(xué)生分析如下:
1.對(duì)電路狀態(tài)的分析。
(1)當(dāng)S、S、S都閉合時(shí),R與R并聯(lián),并聯(lián)后作為一個(gè)整體再與R串聯(lián)。A測(cè)R中的電流,V測(cè)R或R兩端電壓。
(2)當(dāng)S、S閉合S斷開(kāi)時(shí),則由圖-2演變?yōu)閳D-2(a)到(b)。
R與R串聯(lián),R處于斷開(kāi)狀態(tài),A測(cè)整個(gè)電路中的電流。
(3)當(dāng)S、S閉合S斷開(kāi)時(shí),則由圖2演變?yōu)閳D-2(c)到(d)。
R與R串聯(lián),R處于斷開(kāi)狀態(tài),V測(cè)R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個(gè)量間的關(guān)系。
(1)歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量是針對(duì)同一個(gè)用電器或者同一部分電路而言的,即必須滿足“同一性”。
當(dāng)圖-2中的S、S、S都閉合時(shí),A測(cè)R中的電流為I,V測(cè)R兩端電壓為U。此時(shí)能否用U與I的比值來(lái)計(jì)算R或R阻值呢?(即R=U/I)。
如果R=R時(shí),由于R與R并聯(lián),所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U,即U=U=U。根據(jù)R=U/I得R=U/I,R=U/I。這樣計(jì)算出的R2的值雖然是正確的,但屬于不正確的方法得出了正確的結(jié)果,實(shí)屬偶然巧合。
若R≠R時(shí),那么R=U/I,若再按R=U/I來(lái)計(jì)算R的電阻值就沒(méi)有上述的巧合了。因?yàn)殡妷合嗟仁遣⒙?lián)電路電壓的特點(diǎn),R、R中的電流是不相等的。上述中錯(cuò)誤地認(rèn)為R、R中電流相等。這里的電壓是R兩端電壓,而電流是R中的電流,電壓與電流是兩個(gè)不同電阻(或用電器,或電路)的對(duì)應(yīng)量,也就違背了“同一性”。
這就告訴我們,在應(yīng)用歐姆定律解題時(shí),一定要遵循“同一性”原則,切忌“張冠李戴”,電學(xué)中的所有公式都不能違背“同一性”原則。如:W=UIt、Q=IRt、P=UI等。
(2)歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量必須是同一狀態(tài)、同一時(shí)刻存在的三個(gè)物理量,即必須滿足“同時(shí)性”。
在圖-2中,當(dāng)S、S閉合時(shí),R中的電流大小與S、S閉合時(shí)R中的電流大小是否相等?
在圖-2中,當(dāng)S、S閉合S斷開(kāi)時(shí),不難看出,R與R串聯(lián):I=I=I則I=U源/(R+R);當(dāng)S、S閉合S斷開(kāi)時(shí),R與R串聯(lián):I=I=I,則I=U/(R+R)。因?yàn)镽+R≠R+R所以U源/(R+R)≠U源/(R+R),即兩次電流不相等。S、S閉合時(shí),R中的電流大小與S、S閉合時(shí)R中的電流大小不相等,這是因?yàn)镾、S閉合時(shí)與S、S閉合時(shí)電路狀態(tài)不同,R是在不同的狀態(tài)下工作,不是同一時(shí)間內(nèi)電流的大小,電流不相等。
在利用公式計(jì)算的過(guò)程中,不能用第一狀態(tài)下的量值與第二狀態(tài)下的量值代入關(guān)系式計(jì)算。如:要計(jì)算R的電阻值,就不能用第一狀態(tài)下R兩端的電壓值與第二狀態(tài)下R中的電流的比值來(lái)計(jì)算R的電阻值。在計(jì)算電流、電壓時(shí),也不能這樣處理。
因此在利用公式計(jì)算時(shí),帶值入式的物理量必須是同一狀態(tài)下的物理量,必須滿足“同時(shí)性”。
(3)歐姆定律中的I、U、R三個(gè)量的單位必須同一到國(guó)際單位制,即I―A、U―V、R―Ω。即應(yīng)滿足“統(tǒng)一性”。
除各物理量的主單位外,還應(yīng)記住常用單位及其單位換算關(guān)系,將常用單位換算為國(guó)際單位制單位,在利用其它電學(xué)公式計(jì)算時(shí)也要統(tǒng)一單位。
如:電功的公式W=UIt中,各物理量的對(duì)應(yīng)單位:U-V、I-A、t-S;這樣W的單位才是J。電熱的公式Q=IRt中:I―A、R―Ω、t―S;這樣Q的單位才是J。電功率的公式P=UI中:U-V、I-A,這樣P的單位才是W。
我們要確定歐姆定律的適用條件。
1.歐姆定律只對(duì)一段不含電源的導(dǎo)體成立,即只適用于純電阻電路。因此,歐姆定律又稱為一段不含源電路的歐姆定律。
例1中涉及到電磁轉(zhuǎn)換的知識(shí),電動(dòng)機(jī)工作時(shí)實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)發(fā)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)工作時(shí),其閉合線圈切割磁感線會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,所產(chǎn)生的感應(yīng)電流對(duì)流過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈中的電流有一定影響。
實(shí)際上圖1相當(dāng)于一個(gè)“RL”串聯(lián)電路,總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數(shù)和,即U≠U+U。但得到的電流有效值的關(guān)系I=U/Z與直流(或部分)電路的歐姆定律相似,各元件上的分電壓與該元件的阻抗(Z)成正比。
雖然電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的阻抗目前初中階段無(wú)法計(jì)算出來(lái),但無(wú)論電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的阻抗為多少,電路中的電流都等于電阻R中的電流,即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。電動(dòng)機(jī)兩端的實(shí)加電壓等于總電壓(電源電壓)減去電阻R兩端的電壓,即U=U-U=6V-2V=4V。則電動(dòng)機(jī)的功率為:P=UI=4V×0.5A=2W。
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上述分析說(shuō)明,電阻R所在的這部分電路與電動(dòng)機(jī)所在的這部分電路有著本質(zhì)的不同。從能量轉(zhuǎn)化的角度看:電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能;而電動(dòng)機(jī)所在的這部分電路電能只有少部分轉(zhuǎn)化為熱能,大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。前者屬于純電阻電路,后者屬于非純電阻電路。
歐姆定律只適用于純電阻電路,即用電器工作的時(shí)候電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。例如電熨斗、電暖氣、電熱毯、電飯鍋、熱得快等。而電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇,等等,除了發(fā)熱外,還對(duì)外做功,所以這些是非純電阻電路,歐姆定律不再適用。由歐姆定律導(dǎo)出的公式也只適用于純電阻電路(如:W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。)
2.歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體和通常狀態(tài)下的電解質(zhì)溶液;但是對(duì)于氣態(tài)導(dǎo)體(如日光燈管中的汞蒸氣)和其它一些導(dǎo)電元器件,歐姆定律不成立。歐姆定律對(duì)某一導(dǎo)體是否適用,關(guān)鍵是看該導(dǎo)體的電阻是否為常數(shù)。當(dāng)導(dǎo)體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數(shù)時(shí),其電阻叫線性電阻或歐姆電阻,歐姆定律對(duì)它成立;當(dāng)導(dǎo)體的電阻隨電壓、電流變化時(shí),其電阻叫非線性電阻,如:電子管、晶體管、熱敏電阻等,歐姆定律對(duì)它不成立。
3.歐姆定律只有在等溫條件下,即導(dǎo)體溫度保持恒定時(shí)才能成立。當(dāng)導(dǎo)體溫度變化時(shí),歐姆定律對(duì)該導(dǎo)體不成立,因?yàn)殡娮枋菧囟鹊暮瘮?shù)。
在講解歐姆定律的應(yīng)用時(shí),常舉白熾燈的例子,實(shí)際上白熾燈的鎢絲在溫度變化很大時(shí)電阻具有非線性,隨著電流的增大,鎢絲的溫度升高很多,其電阻也隨著變化。對(duì)非線性電阻,歐姆定律不成立,但是作為電阻定義的關(guān)系式R=U/I仍然成立,只不過(guò)對(duì)非線性電阻,R不再是常量。
綜上所述,例1中第一空電路中的電流有兩個(gè)值0.5A和4A,一個(gè)是在純電阻電路(電阻R)中用歐姆定律算出的電流0.5A。另一個(gè)是用歐姆定律計(jì)算在非純電阻電路(含電動(dòng)機(jī)的電路)中的電流為4A,顯然不對(duì)。
通過(guò)對(duì)例1的全面、透徹的分析,我們對(duì)電學(xué)知識(shí)得到了進(jìn)一步升華:(1)判斷電路的連接方式;(2)判斷電表的作用;(3)利用歐姆定律解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)必須注意“三性”;(4)復(fù)習(xí)了電功率、焦耳定律等相關(guān)電學(xué)公式;(5)歐姆定律的適用范圍。
學(xué)生能夠領(lǐng)悟到,復(fù)習(xí)不是為了解題,而是要掌握知識(shí)的前后聯(lián)系,優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu);仔細(xì)觀察,認(rèn)真分析;發(fā)散思維,以點(diǎn)帶面;舉一反三,融會(huì)貫通。這樣,從而體現(xiàn)出知識(shí)與技能、過(guò)程與方法,以及情感態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)。
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一、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
歐姆定律探究電流與電壓、電阻的關(guān)系歐姆定律內(nèi)容、公式歐姆定律的應(yīng)用伏安法測(cè)電阻串聯(lián)、并聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)
二、知識(shí)梳理
(一)歐姆定律的探究(探究電流與電壓、電阻的關(guān)系)
1.探究方法:控制變量.
2.實(shí)驗(yàn)電路圖:如圖1所示.
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在電阻一定時(shí),導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;在電壓一定時(shí),導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比.
(二)歐姆定律
1.內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.
2.表達(dá)式:I=■
3.適用范圍:歐姆定律所研究的電路是電源外部的一部分或全部電路;在非純電阻電路中(如含有電動(dòng)機(jī)的電路),公式中的U、I、R的關(guān)系不成立.
4.適用條件:歐姆定律公式中的各個(gè)物理量具有同一性,即I、U、R是對(duì)同一段電路(或?qū)w)、同一時(shí)刻(或狀態(tài))而言的.
5.公式變形:由歐姆定律數(shù)學(xué)表達(dá)式可得到公式R=■、U=IR,用于計(jì)算導(dǎo)體的電阻和導(dǎo)體兩端的電壓.
(三)歐姆定律的應(yīng)用
1.伏安法測(cè)電阻
伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)原理是R=■.用伏安法測(cè)量導(dǎo)體電阻的大小,即用電壓表測(cè)量導(dǎo)體兩端的電壓大小,用電流表測(cè)量導(dǎo)體中電流大小,根據(jù)公式R=■,即可得到導(dǎo)體電阻的大小.在用伏安法測(cè)電阻時(shí),要正確選擇電壓表與電流表的量程,同時(shí),要利用多次測(cè)量求平均值以減小實(shí)驗(yàn)誤差.
2.推導(dǎo)串聯(lián)電路的總電阻
如圖2,根據(jù)串聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)可知:
I=I1=I2,U串=U1+U2
再根據(jù)歐姆定律變形公式可得:
IR串=I1R1+I2R2
所以,R串=R1+R2
結(jié)論:串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體電阻之和.(若有n個(gè)導(dǎo)體串聯(lián),其總電阻為R串=R1+R2……+Rn)
3.推導(dǎo)并聯(lián)電路的總電阻
如圖3,根據(jù)并聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)可知:
I=I1+I2,U=U1=U2
再根據(jù)歐姆定律的變形公式可得:
■=■+■
所以,■=■+■
結(jié)論:并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)導(dǎo)體電阻倒數(shù)之和.(若有n個(gè)導(dǎo)體并聯(lián),其總電阻為■=■+■+……+■)
三、典型例題
例1 由歐姆定律數(shù)學(xué)表達(dá)式可以得出公式R=■.關(guān)于此表達(dá)式,下列說(shuō)法正確的是( ).
A.當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓是原來(lái)的2倍時(shí),導(dǎo)體的電阻也是原來(lái)的2倍
B.當(dāng)導(dǎo)體中電流是原來(lái)的2倍時(shí),導(dǎo)體的電阻是原來(lái)的0.5倍
C.當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓增加幾倍,導(dǎo)體中的電流也增加幾倍,導(dǎo)體的電阻不變
D.當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓為零時(shí),導(dǎo)體的電阻也為零
解析 公式R=■是由歐姆定律數(shù)學(xué)表達(dá)式變形得到的,它表示一段導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體電流的比值是不變的,它反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用.電阻是導(dǎo)體本身的一種屬性,跟導(dǎo)體兩端電壓、電流均無(wú)關(guān).
答案 C.
例2 小明同學(xué)想探究“一段電路中的電流跟電阻的關(guān)系”,設(shè)計(jì)了如圖4所示的電路圖(電源電壓恒為6V).
(1)根據(jù)小明設(shè)計(jì)的圖4,用鉛筆將圖5的實(shí)物連接完整.
(2)小明將第一次實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)填入了下面表格中,然后將E、F兩點(diǎn)間的電阻由10Ω更換為20Ω,讓滑動(dòng)變阻器的滑片P向 移動(dòng)(選填“A”或“B”),直到電壓表的示數(shù)為 V.此時(shí)電流表的指針位置如圖6所示,請(qǐng)把測(cè)得的電流數(shù)值填入表格.
(3)小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到如下結(jié)論:導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比.請(qǐng)你對(duì)以上的探究過(guò)程和得出的結(jié)論做出評(píng)價(jià),并寫出兩點(diǎn)評(píng)價(jià)意見(jiàn): ; .
解析 (1)連接實(shí)物圖時(shí),電壓表要并聯(lián)在定值電阻兩端,并注意選擇合適的量程;連接滑動(dòng)變阻器要注意連接“一上一下”兩個(gè)連接柱.
(2)因?yàn)閷?dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻和導(dǎo)體兩端的電壓均有關(guān),所以探究“一段電路中的電流跟電阻關(guān)系”時(shí)應(yīng)控制定值電阻兩端電壓相同.當(dāng)E、F兩點(diǎn)間的電阻由10Ω更換為20Ω時(shí),如果滑動(dòng)變阻器滑片P不移動(dòng),則電壓表示數(shù)會(huì)變大,為了保持電壓表示數(shù)不變,滑片P應(yīng)向B端移動(dòng),直到電壓表示數(shù)與第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)一樣,即4V.
(3)通過(guò)數(shù)據(jù)分析找出物理規(guī)律是研究物理問(wèn)題的常用方法,但僅通過(guò)一兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就得到結(jié)論并不科學(xué),常常會(huì)使結(jié)果帶有偶然性,因此需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn);得出的結(jié)論是有條件限制的,結(jié)論缺少前提條件.
答案 (1)如圖7所示.
(2)B 電壓表的示數(shù)為4V 0.2
(3)實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少(沒(méi)有進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn));結(jié)論缺少“電壓一定”的前提條件
例3 小華想測(cè)出一個(gè)電阻Rx的電阻值,將選用的器材連接成如圖8所示的電路,R0為已知阻值的定值電阻.由于電源電壓未知,所以,沒(méi)能測(cè)出電阻Rx的阻值.請(qǐng)你選添合適的器材,幫他完成這個(gè)實(shí)驗(yàn).要求:(1)用兩種不同的方法,分別畫出電路圖,簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)方法,并寫出電阻Rx的表達(dá)式.(2)每一種方法在不拆除原有電路接線的條件下,只允許選添一種器材和導(dǎo)線接入電路.
解析 方法1:如圖9,用電流表測(cè)出通過(guò)Rx的電流I,用電壓表測(cè)出Rx兩端的電壓U,則電阻Rx=■.
方法2:如圖10,用電流表測(cè)出通過(guò)Rx的電流為I,用電壓表測(cè)出Rx和R0兩端的總電壓為U,則電阻Rx=■-R0.
方法3:如圖11,先用電流表測(cè)出電路中的電流為I1,再將導(dǎo)線并聯(lián)在電阻Rx兩端,測(cè)出電流表為I2,則電阻Rx=■R0 .
點(diǎn)評(píng) 本題采用特殊方法測(cè)量電阻.因?yàn)橐延须娏鞅?,這樣就可以測(cè)出電阻Rx和已知電阻R0的電流值.但由于缺少電壓表,因此解決本題的關(guān)鍵是如何測(cè)量出電阻Rx兩端的電壓.解決本題的方法是開(kāi)放性的,只要能測(cè)出電阻Rx兩端的電壓(或Rx和R0兩端的總電壓),即可利用R=■求出電阻Rx的阻值(或電阻器Rx與R0的總電阻,從而可求Rx的阻值).另外,將導(dǎo)線并聯(lián)在電阻Rx或已知電阻R0兩端,可使得電路中電流發(fā)生變化.根據(jù)電流表的數(shù)值,并利用歐姆定律即可求出電阻Rx的阻值.
例4 在學(xué)校舉行的物理創(chuàng)新大賽上,小明和小紅所在的科技小組分別設(shè)計(jì)了一種測(cè)量托盤所受壓力的壓力測(cè)量?jī)x,如圖12、圖13所示.兩裝置中所用的器材與規(guī)格完全相同,壓力表是由電壓表改裝而成,R1為定值電阻,阻值為10Ω,R2為滑動(dòng)變阻器,規(guī)格為“10Ω 1A”.金屬指針OP可在金屬桿AB上滑動(dòng),且與它接觸良好,金屬指針和金屬桿電阻忽略不計(jì).M為彈簧,在彈性限度內(nèi)它縮短的長(zhǎng)度與其所受的壓力大小成正比.當(dāng)托盤所受壓力為零時(shí),P恰好位于R2的最上端;當(dāng)托盤所受壓力為50N時(shí),P恰好位于R2的最下端,此時(shí)彈簧的形變?nèi)栽趶椥韵薅葍?nèi).
(1)圖12裝置中,當(dāng)P位于R2的最下端時(shí),電壓表的示數(shù)為3V,則電源電壓是多少?
(2)圖12裝置中,壓力25N的刻度位置標(biāo)在電壓表表盤多少伏的刻度線上?
(3)在圖12、圖13兩種裝置中,兩個(gè)壓力表的刻度特點(diǎn)有何不同?試說(shuō)明理由.
解析 (1)圖12裝置中,當(dāng)P位于R2的最下端時(shí),
電路中的電流I=■=■=0.3A.
電源電壓U=I(R1+R2)=0.3A×(10Ω
+10Ω)=6V.
(2)圖12裝置中,當(dāng)托盤所受壓力為25N時(shí),P恰好位于R2的中點(diǎn),滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R2為5Ω.電壓表測(cè)R2兩端電壓.
電路中的電流I=■=■=0.4A.
電壓表的示數(shù)為U2=IR2=0.4A×5Ω=2V.
壓力25N的刻度位置標(biāo)在電壓表表盤2V的刻度線上.
(3)圖12裝置中壓力表的刻度是不均勻的,圖13裝置中壓力表的刻度是均勻的.
圖12裝置中,當(dāng)改變托盤所受的壓力時(shí),R2接入電路中的電阻發(fā)生變化,電壓U2=■,U2與R2不是正比關(guān)系,壓力表的刻度不均勻.
模塊一
單開(kāi)關(guān)電路動(dòng)態(tài)分析
例題精講
【例1】
如圖,當(dāng)S閉合,滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),電壓表示數(shù)將_______,電流表示數(shù)將________,電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的比值________(選填“變大”、“變小”或“不變”).
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用;滑動(dòng)變阻器的使用;電路的動(dòng)態(tài)分析.
解析:
當(dāng)滑片向右移動(dòng)時(shí),接入電阻變大,總電阻變大,由歐姆定律得電路中電流變小,R上的電壓變小.因R阻值不變,故電壓表與電流表的示數(shù)不變.
答案:
變小,變小,不變.
【測(cè)試題】
如圖所示的電路,滑動(dòng)變阻器的滑片P
向右滑動(dòng)的過(guò)程中,電流表和電壓表的示數(shù)變化是(
)
A.電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大
B.
電流表、電壓表示數(shù)都變大
C.電流表示數(shù)變大,電壓表示數(shù)變小
D.
電流表、電壓表示數(shù)都變小
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用;滑動(dòng)變阻器的使用.
解析:
讀圖可知,這是一個(gè)串聯(lián)電路,電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,電流表測(cè)串聯(lián)電路的電流.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),接入電路的阻值變大,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理,電壓表的示數(shù)會(huì)變大.電路中的總電阻變大,在電源電壓不變的情況下,電流會(huì)變?。灾挥羞x項(xiàng)A符合題意.
答案:
A
【例2】
如圖所示電路,當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向右滑動(dòng)時(shí),電流表和電壓表示數(shù)變化情況是(
)
A.
電流表和電壓表示數(shù)都不變
B.
電流表示數(shù)變小,電壓表V1示數(shù)變小,電壓表V2示數(shù)不變
C.
電流表示數(shù)不變,電壓表示數(shù)都變大
D.
電流表示數(shù)變大,電壓表V1示數(shù)不變,電壓表V2示數(shù)變大
考點(diǎn):
電路的動(dòng)態(tài)分析;滑動(dòng)變阻器的使用;歐姆定律的應(yīng)用.
解析:
由電路圖可知,R1與R2串聯(lián),電壓表V1測(cè)R1兩端的電壓,電壓表V2測(cè)電源的電壓,電流表測(cè)電路中的電流;
電源的電壓不變,
滑片移動(dòng)時(shí),電壓表V2的示數(shù)不變,故AD不正確;
當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向右滑動(dòng)時(shí),接入電路中的電阻變大,電路中的總電阻變大,
I=,
電路中的電流變小,即電流表的示數(shù)變小,故C不正確;
U=IR,
定值電阻R1兩端的電壓變小,即電壓表V1示數(shù)變小,故B正確.
答案:
B
【測(cè)試題】
如圖所示,當(dāng)變阻器滑片P向右滑動(dòng)時(shí),兩電壓表示數(shù)的變化情況是(
)
A.
V1增大,V2增大
B.
V1減小,V2增大
C.
V1增大,V2減小
D.
V1減小,V2減小
考點(diǎn):
電路的動(dòng)態(tài)分析;串聯(lián)電路的電壓規(guī)律;滑動(dòng)變阻器的使用;歐姆定律的應(yīng)用.
解析:
⑴定值電阻R1、R2和滑動(dòng)變阻器Rr組成串聯(lián)電路,電壓表V1測(cè)量定值電阻R1兩端的電壓,電壓表V2測(cè)量滑動(dòng)變阻器Rr和R2兩端的電壓;
⑵當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),其接入電路阻值變大,電路中總電阻變大,因此電路中電流變?。?/p>
⑶①定值電阻R1兩端的電壓為U1=IR1,I變小,R1不變,因此電阻R1兩端的電壓U1變小,即電壓表示數(shù)V1減??;
②根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn),滑動(dòng)變阻器和R2兩端的電壓U2=U-U1,U不變,U1都變小,所以U2變大,即電壓表V2的示數(shù)會(huì)增大.
答案:
B
【例3】
如圖所示電路,電源電壓不變,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),各電表示數(shù)的變化情況是(
)
A.
A變小、V1變大,V2變小
B.
A變大、V1變大,V2變小
C.
A變小、V1變小,V2變大
D.
A變大、V1變小,V2變大
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用;電路的動(dòng)態(tài)分析.
解析:
由電路圖可知,滑片P向右滑動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大,
滑動(dòng)變阻器的分壓變大,電壓表V1示數(shù)示數(shù)變大,由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)知,電阻R的分壓減小,電壓表V2示數(shù)變??;電源電壓不變,電路電阻變大,由歐姆定律可知,電路電流減小,電流表示數(shù)變?。?/p>
答案:
A
【測(cè)試題】
如圖所示,電源電壓保持不變,當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向右滑動(dòng)時(shí),電表示數(shù)的變化情況是(
)
A.電壓表V示數(shù)變小
B.
電流表A1示數(shù)變大
C.電流表A2示數(shù)變大
D.
電流表A1示數(shù)變小
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用;電路的動(dòng)態(tài)分析.
解析:
⑴電路的等效電路圖如圖所示:
⑵電源電壓U不變,由電路圖知,電壓表測(cè)電源電壓,因此電壓表示數(shù)不變,故A錯(cuò)誤;電阻R1阻值不變,由歐姆定律知IA2=I1=不變,即電流表A2示數(shù)不變,故C錯(cuò)誤;
⑶滑動(dòng)變阻器滑片P
向右滑動(dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R2變大,
流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流I2=變小,干路電流I=IA1=I1+I(xiàn)2變小,故B錯(cuò)誤,D正確.
答案:
D
【例4】
如圖所示電路中,當(dāng)變阻器R的滑動(dòng)片P向上滑動(dòng)時(shí),電壓表V和電流表A的示數(shù)變化情況是(
)
A.V和A的示數(shù)都增大
B.V和A的示數(shù)都減小
C.V示數(shù)增大、A示數(shù)減小
D.
V示數(shù)減小、A示數(shù)增大
考點(diǎn):
閉合電路的歐姆定律.
解析:
在變阻器R的滑片向上滑動(dòng)的過(guò)程中,變阻器接入電路的電阻增大,R與R3并聯(lián)電阻R并增大,則外電路總電阻增大,根據(jù)閉合電路歐姆定律得知,干路電流I減小,路端電壓U增大,可知R2兩端的電壓減小,V的示數(shù)減?。?/p>
并聯(lián)部分電壓U并=E-I(R1+r),I減小,E、R1、r均不變,則U并增大,通過(guò)R3的電流增大,則電流表A的示數(shù)減?。蔅正確,ACD錯(cuò)誤.
答案:
B
【測(cè)試題】
如圖所示電路,電源中電源兩端的電壓保持不變,R0為定值電阻,R為滑動(dòng)變阻器.閉合開(kāi)關(guān)S后,在滑動(dòng)變阻器滑片P向右滑動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(
)
A.電流表A1的示數(shù)變小
B.
電流表A2的示數(shù)變大
C.電壓表V的示數(shù)不變
D.
小燈泡L的亮度變暗
考點(diǎn):
電路的動(dòng)態(tài)分析;滑動(dòng)變阻器的使用;歐姆定律的應(yīng)用.
解析:
當(dāng)滑片向右移動(dòng)時(shí),
電源電壓不變,
通過(guò)定值電阻R0、燈的電流IL不變,
即電流表A2的示數(shù)不變,電壓表V的示數(shù)不變,燈泡的亮暗不變;
I=,滑動(dòng)變阻器連入的電阻變小,
本支路的電流IR變大,
I1=IL+I(xiàn)R,
通過(guò)燈和滑動(dòng)變阻器的電流之和變大,即電流表A1的示數(shù)變?。?/p>
答案:
C
【例5】
如圖所示的電路,電源兩端電壓不變,閉合開(kāi)關(guān)S后,滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(
)
A.
電流表A1與電流表A2的示數(shù)相同
B.
電壓表V與電流表A2示數(shù)的比值變小
C.
電壓表V與電流表A2示數(shù)的比值變大
D.
電壓表V與電流表A2示數(shù)的比值不變
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用.
解析:
等效電路圖如圖所示;滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻
R滑變大.
電流表A1測(cè)流過(guò)燈泡的電流,電流表A2測(cè)流過(guò)電阻與燈泡的總電流,I1<I2,故A錯(cuò)誤.
滑片右移,R滑變大,IR=變小,流過(guò)燈泡的電流I1不變,I2=I1+I(xiàn)R變小,
電壓表V示數(shù)U不變,電流表A2示數(shù)I2變小,電壓表V與電流表A2示數(shù)的比值變大,故B與D錯(cuò)誤,C正確.
答案:
C
【測(cè)試題】
如圖所示電路,電源兩端電壓不變,閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(
)
A.電壓表示數(shù)變小
B.
電流表示數(shù)變大
C.電阻R1兩端的電壓變小
D.
電阻R2兩端的電壓變大
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用;滑動(dòng)變阻器的使用.
解析:
讀圖可知,這是一個(gè)串聯(lián)電路,電壓表測(cè)量R1、R3兩端的電壓,R3是一個(gè)滑動(dòng)變阻器,電流表測(cè)串聯(lián)電路的電流.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),接入電路的阻值變大,三個(gè)電阻的阻值之和(電路的總電阻)變大,在電源電壓不變的情況下,電路中的電流變小,因此,電流表示數(shù)變小,B錯(cuò)誤.
根據(jù)串聯(lián)電路的分壓關(guān)系,R3兩端的電壓變大,則R1、R2兩端的電壓都要相應(yīng)變小,R2兩端的電壓變小,總電壓減去R2兩端的電壓,也就是電壓表此時(shí)的示數(shù),應(yīng)該變大,故A、D錯(cuò),C對(duì).
答案:
C
【例6】
如圖是小李探究電路變化的實(shí)驗(yàn)電路,其中R1、R2為定值電阻,R0為滑動(dòng)變阻器,Rmax為滑動(dòng)變阻器的最大阻值,電源兩極間電壓不變.已知R1>R2>Rmax,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R0的劃片P置于某一位置時(shí),R1、R2、R0兩端的電壓分別為U1、U2、U0;當(dāng)劃片P置于另一位置時(shí),R1、R2、R0兩端的電壓分別為U1′、U2′、U0′.若U1=|U1-U1′|,U2=|U2-U2′|,U0=|U0-U0′|,則(
)
A.U0>U1>U2
B.U1<U2<U
C.U1>U2>U0
D.U0<U1<U2
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用.
解析:
該電路為串聯(lián)電路,因?yàn)镽1、R2為定值電阻,并且R1>R2,而當(dāng)滑動(dòng)變阻器從一端移至另一端時(shí),通過(guò)R1、R2的電流相等,所以定值電阻兩端的電壓變化為U1=|U1-U1′|=IR1,U2=|U2-U2′|=IR2;即U1>U2;又因?yàn)榇?lián)電路兩端的電壓等于各部分電壓之和,因此滑動(dòng)變阻器兩端電壓變化量是定值電阻電壓變化量之和,即U0=U1+U2.所以U0>U1>U2.
答案:
A
【測(cè)試題】
如圖所示,電源兩端的電壓保持不變,R0為定值電阻.將滑動(dòng)變阻器的滑片P置于最右端,閉合開(kāi)關(guān)S.移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P到某一位置,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為R1,電壓表的示數(shù)為U0,電流表的示數(shù)為I0.繼續(xù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,使滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值減小為R1/3,此時(shí)電壓表的示數(shù)增大到2U0,電流表的示數(shù)變?yōu)镮1.則R0:R1=______.
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用;串聯(lián)電路的電流規(guī)律;串聯(lián)電路的電壓規(guī)律;電路的動(dòng)態(tài)分析.
解析:
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為R1時(shí),
則:U0=I0R0-----①
U=U0+I(xiàn)0R1------②
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值減小為R1,
則:2U0=I1R0-----③
U=2U0+I(xiàn)1×R1---④
由①②③④可得:R0:R1=1:3.
答案:
1:3
【例7】
如圖所示電路,電源兩端電壓保持不變.閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法中正確的是(
)
A.電壓表V1示數(shù)和電流表A示數(shù)的比值變小
B.電壓表V2示數(shù)和電流表A示數(shù)的比值變小
C.電壓表V1示數(shù)變化量和電流表A示數(shù)變化量的比值變大
D.電壓表V2示數(shù)變化量和電流表A示數(shù)變化量的比值不變
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用.
解析:
由電路圖知:電阻R1、R2、R3串聯(lián),電壓表V1測(cè)電阻R1兩端的電壓,
電壓表V2測(cè)電阻R2、R3兩端的總電壓,電流表測(cè)電路電流,設(shè)電源電壓為U.
動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),電阻R2電阻變大,設(shè)增加的電阻為R.
A、電壓表V1示數(shù)和電流表A示數(shù)的比值=R1不變,故A錯(cuò)誤.
B、電壓表V2示數(shù)和電流表A示數(shù)的比值=R2+R3,R2變大,則比值變大,故B錯(cuò)誤.
C、I=I'-I
=,
U1=(I'-I)R1=R1,
=R1,不變,故C錯(cuò)誤.
D、U2=I'(R2+R+R3)-I(R2+R3)=(I'-I)(R2+R3)+I(xiàn)′R=I(R2+R3)+I(xiàn)′R,
=(R2+R3)+||R,>(R2+R3),由此可見(jiàn)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),不變,故D正確.
答案:
D
【測(cè)試題】
如圖所示的電路中,電源電壓保持不變.閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí),電壓表V1的示數(shù)與電流表A的示數(shù)的比值將_______(變小/不變/變大),電壓表V1示數(shù)的變化_______(大于/等于/小于)電壓表V2示數(shù)的變化.
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用;滑動(dòng)變阻器的使用.
解析:
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí),電壓表V1始終測(cè)量R1兩端的電壓U1,電流表測(cè)通過(guò)R1的電流I;
所以根據(jù)歐姆定律可知=R1,R1的阻值不變,電壓表V1的示數(shù)與電流表A的示數(shù)的比值也不變.
因串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和,
所以U1=U-U2,U1=U2,即電壓表V1示數(shù)的變化等于電壓表V2示數(shù)的變化.
答案:
不變;等于.
模塊二
多開(kāi)關(guān)電路動(dòng)態(tài)分析
例題精講
【例8】
如圖所示電路,R1>R2,當(dāng)閉合S1斷開(kāi)S2,滑動(dòng)變阻器的滑片P放在變阻器的中點(diǎn)時(shí),電壓表的示數(shù)為U0.關(guān)于此電路的下列說(shuō)法中,正確的是(
)
A.
閉合S1斷開(kāi)S2時(shí),若滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng),電壓表的示數(shù)將大于U0
B.
若斷開(kāi)S1閉合S2,同時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng),電壓表的示數(shù)可能等于U0
C.
若同時(shí)閉合S1、S2,無(wú)論滑動(dòng)變阻器的滑片怎樣移動(dòng),電壓表的示數(shù)總等于U0
D.
斷開(kāi)S1閉合S2,若使電壓表的示數(shù)還等于U0,則滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)向左移動(dòng)
考點(diǎn):
電路的動(dòng)態(tài)分析.
解析:
A、當(dāng)閉合S1斷開(kāi)S2,滑動(dòng)變阻器的滑片P放在變阻器的中點(diǎn)時(shí),R1和變阻器的R串聯(lián)在電路中,則U0=IR1=
,若滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng),連入的電阻變小,電路中的電流變大,因R1為定值電阻,所以電壓表示數(shù)變大,故A選項(xiàng)正確;
B、若斷開(kāi)S1閉合S2,同時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng),則R2和變阻器大于R的阻值串聯(lián),電壓表測(cè)量的是電阻R2兩端的電壓;電壓表的示數(shù)U2=I2R2,因R1>R2,若滑動(dòng)變阻器的滑片P不再向右移動(dòng),根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知:電阻R2兩端的電壓會(huì)減小,則電壓表的示數(shù)減??;而同時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng),滑動(dòng)變阻器的阻值變大,電流變小,電阻R2兩端的電壓會(huì)再減小,則電壓表的示數(shù)減小,不可能等于U0,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤.
C、若同時(shí)閉合S1、S2,因R1、R2短路,只有滑動(dòng)變阻器連入,電壓表測(cè)量電源電壓,則無(wú)論滑動(dòng)變阻器的滑片怎樣移動(dòng),電壓表的示數(shù)總等于電源電壓,保持不變,所以不等于U0,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤.
D、若斷開(kāi)S1閉合S2,因R1>R2,若滑動(dòng)變阻器的滑片P繼續(xù)向右移動(dòng),根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知:電阻R2兩端的電壓會(huì)減小,則電壓表的示數(shù)減?。蝗羰闺妷罕淼氖緮?shù)還等于U0,則根據(jù)U2=I2R2可知:電流變大,滑動(dòng)變阻器的阻值變小,即滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)向左移動(dòng),故D選項(xiàng)正確.
答案:
AD
【測(cè)試題】
如圖所示電路,電源電壓不變,開(kāi)關(guān)S1處于閉合狀態(tài).閉合開(kāi)關(guān)S2,將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)時(shí),電壓表示數(shù)將________,若保持滑動(dòng)變阻器的滑片P不動(dòng),當(dāng)開(kāi)關(guān)S2由閉合到斷開(kāi)時(shí),電壓表示數(shù)將________.(均選填“變大”、“變小”或“不變”)
考點(diǎn):
電路的動(dòng)態(tài)分析;歐姆定律的應(yīng)用;電阻的串聯(lián).
解析:
⑴開(kāi)關(guān)S1處于閉合狀態(tài),閉合開(kāi)關(guān)S2時(shí),R2與R3串聯(lián),電壓表測(cè)電源的電壓,電流表測(cè)電路中的電流,
電源的電壓不變,
將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)時(shí),電壓表示數(shù)將不變;
⑵保持滑動(dòng)變阻器的滑片P不動(dòng),當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí),三電阻串聯(lián),電壓表測(cè)R2與R3兩端的電壓之和,
串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
開(kāi)關(guān)S2由閉合到斷開(kāi)時(shí),電路中的總電阻變大,
I=,
電路中的電流變小,
U=IR,
R2與R3兩端的電壓之和變小,即電壓表的示數(shù)變?。?/p>
答案:
不變;變?。?/p>
模塊三
滑動(dòng)變阻器的應(yīng)用
例題精講
【例9】
如圖所示.物體M在水平導(dǎo)軌上平移時(shí),帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移動(dòng),通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù),可反映出物休移動(dòng)距離的大小,下列說(shuō)法正確的是(
)
A.物體M不動(dòng)時(shí),電流表、電壓表都沒(méi)有示數(shù)
B.物體M不動(dòng)時(shí).電流表有示數(shù),電壓表沒(méi)有示數(shù)
C.物體M向右移動(dòng)時(shí).電流表、電壓表示數(shù)都增大
D.
物體M向右移動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)不變,電壓表示數(shù)增大
考點(diǎn):
電路的動(dòng)態(tài)分析;串聯(lián)電路的電壓規(guī)律.
解析:
如圖,
⑴當(dāng)物體不動(dòng)時(shí),R連入電路,電流表有示數(shù);AP間有分壓,電壓表有示數(shù),所以AB都錯(cuò)
⑵當(dāng)物體M向右移動(dòng)時(shí),不能改變電路中的電流,電流表有示數(shù)且不變;AP間電阻增大,分壓增大,電壓表的示數(shù)增大,所以C錯(cuò)、D對(duì).
答案:
D
【測(cè)試題】
如圖所示,滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),那么(
)
A.
V示數(shù)變大,A示數(shù)變小
B.
V示數(shù)不變,A示數(shù)變小
C.
V示數(shù)不變,A示數(shù)變大
D.
V、A的示數(shù)都變小
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用;串聯(lián)電路的電流規(guī)律;滑動(dòng)變阻器的使用.
解析:
當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向右滑動(dòng)過(guò)程時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大;
根據(jù)電阻的串聯(lián)可知,電路中的總電阻變大;
根據(jù)歐姆定律可知,電壓不變時(shí),電路中電流變小,即電流表的示數(shù)變?。?/p>
根據(jù)U=IR,電阻R1兩端的電壓變小,故電壓表的示數(shù)變小.
答案:
D
【例10】
洋洋設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)測(cè)高儀,給出了四個(gè)電路,如圖所示,R是定值電阻,R′是滑動(dòng)變阻器.其中能夠?qū)崿F(xiàn)身高越低,電壓表示數(shù)越小的電路是(
)
A.
B.
C.
D.
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用;滑動(dòng)變阻器的使用.
解析:
A、由電路圖可知:滑動(dòng)變阻器和定值電阻串聯(lián),電壓表測(cè)電源電壓,示數(shù)不變.故A錯(cuò)誤.
B、由電路圖可知:電壓表串聯(lián)在電路中,電路無(wú)電流通過(guò),電壓表示數(shù)為電源電壓,不變化.故B錯(cuò)誤.
C、由電路圖可知:滑動(dòng)變阻器和定值電阻串聯(lián),電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器的電壓,身高越低,滑動(dòng)變阻器阻值越小,電壓表示數(shù)越小.故C正確.
D、由電路圖可知:滑動(dòng)變阻器和定值電阻串聯(lián),電壓表測(cè)定值電阻電壓,身高越低,滑動(dòng)變阻器阻值越小,電壓表示數(shù)越大,故D錯(cuò)誤.
答案:
C
【測(cè)試題】
小李同學(xué)設(shè)計(jì)的自動(dòng)測(cè)高儀的電路如圖所示.電路中
R′是滑動(dòng)變阻器,R
是定值電阻,電源電壓不變.其中能反映身高越高電壓表示數(shù)越大的正確電路圖是(
)
A.
B.
C.
D.
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用;電壓表的使用;串聯(lián)電路的電壓規(guī)律;并聯(lián)電路的電壓規(guī)律;滑動(dòng)變阻器的使用;電路的動(dòng)態(tài)分析.
解析:
A、R與R′并聯(lián),電壓表測(cè)量的是并聯(lián)支路兩端的電壓,身高越高,連入電阻越大,但電壓表的示數(shù)不變,不合題意;
B、R與R′串聯(lián),電壓表測(cè)量的是R′兩端的電壓,身高越高,連入電阻越大,分壓越大(電壓表的示數(shù)越大),符合題意;
C、R與R′串聯(lián),電壓表測(cè)量的是R和R′串聯(lián)電路兩端的總電壓(電源電壓),身高越高,連入電阻越大,但電壓表的示數(shù)不變,不合題意;
D、R與R′串聯(lián),電壓表測(cè)量的是R兩端的電壓,身高越高,連入電阻越大,分壓越大,R兩端的電壓越小(電壓表的示數(shù)越小),不合題意.
答案:
B
【例11】
如圖所示,是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)自動(dòng)測(cè)定水箱內(nèi)水位的裝置,R是滑動(dòng)變阻器,它的金屬滑片是杠桿的一端,從水位表指針?biāo)傅目潭染涂梢灾浪鋬?nèi)水位的高低.從圖中可知:水表是由________表改裝而成,當(dāng)水面上升時(shí),滑片向_____滑動(dòng),滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變______,水位表示數(shù)變______.
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用;電流表的使用;滑動(dòng)變阻器的使用.
解析:
⑴由電路圖可知,水位表串聯(lián)在電路中,說(shuō)明水表是由電流表改裝而成;若是電壓表,則電路斷路,水位表的示數(shù)不隨水位的變化而變化.
⑵由圖可知,當(dāng)水面上升時(shí),滑片向下移動(dòng),滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變小,根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變大,即水位表的示數(shù)變大.
答案:
電流;下;??;大.
【測(cè)試題】
某同學(xué)家屋頂上安裝了一個(gè)簡(jiǎn)易太陽(yáng)能熱水器,他設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)測(cè)量容器內(nèi)水位高低的裝置.如圖所示,R是滑動(dòng)變阻器,它的金屬滑片是杠桿的一端,從水位表(由電流表改裝而成)指針?biāo)傅目潭龋涂芍浪貎?nèi)水位的高低.關(guān)于這個(gè)測(cè)量裝置,下列說(shuō)法中正確的是(
)
A.
水量增加,R增大,水位表指針偏轉(zhuǎn)變小
B.
水量增加,R減小,水位表指針偏轉(zhuǎn)變大
C.
水量減小,R增大,水位表指針偏轉(zhuǎn)變大
D.
水量減小,R減小,水位表指針偏轉(zhuǎn)變小
考點(diǎn):
歐姆定律的應(yīng)用.
解析:
由圖知:
AB、水量增加,浮標(biāo)向上運(yùn)動(dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R變小,通過(guò)水位表的電流變大,水位表指針向右偏轉(zhuǎn),示數(shù)變大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤、選項(xiàng)B正確;
CD、水量減小,浮標(biāo)向下運(yùn)動(dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R變大,通過(guò)水位表的電流變小,水位表指針向左偏轉(zhuǎn),示數(shù)變小,選項(xiàng)CD均錯(cuò)誤.
分析其根源:初中電學(xué)抽象難懂,面對(duì)縱橫交錯(cuò)的電路圖,學(xué)生們往往感到無(wú)從下手,錯(cuò)綜繁雜的電學(xué)概念、定律及計(jì)算公式常常使學(xué)生不知所措,然而電學(xué)綜合題歷來(lái)又是中考物理的壓軸熱點(diǎn),并且綜合性強(qiáng)、障礙設(shè)置多。通過(guò)師生共同分析根源,我覺(jué)得在學(xué)習(xí)電學(xué)的過(guò)程中注重以下策略,可以有效提高學(xué)習(xí)效率:
一、人人“三會(huì)” 電路-------會(huì)連接、會(huì)畫、會(huì)分析
《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:“實(shí)驗(yàn)是物理課程改革的重要環(huán)節(jié)”要求學(xué)生能動(dòng)腦動(dòng)手地“學(xué)”科學(xué),改變過(guò)去以書本為主、實(shí)驗(yàn)為輔的教與學(xué)的方式,把實(shí)驗(yàn)地位空前提升。要解決學(xué)好抽象的電學(xué)這個(gè)問(wèn)題,以實(shí)驗(yàn)課堂為主陣地,通過(guò)用電器工作過(guò)程中的具體情境學(xué)習(xí)抽象的電學(xué)。
利用課外活動(dòng)時(shí)間讓學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室操作,并且利用多媒體、實(shí)物講解操作過(guò)程:什么是串聯(lián)?什么是并聯(lián)?什么是首尾相連?什么是兩端分別連在一起?還有如何判斷電路是串聯(lián)還是并聯(lián)?講解連接電路時(shí)要注意的事項(xiàng)。對(duì)于特別害羞的女同學(xué),她們不敢動(dòng)手,要善于開(kāi)導(dǎo),訓(xùn)練她們的膽量,提高她們的動(dòng)手實(shí)踐能力,讓她們通過(guò)實(shí)驗(yàn)體會(huì)接線柱接反了的現(xiàn)象,比你講解多次效果明顯。這樣,人人會(huì)連接、分析電路,就能做好電路圖和實(shí)物圖之間的互相轉(zhuǎn)化。
二、培養(yǎng)探究意識(shí),做好探究性教學(xué)實(shí)驗(yàn)
在實(shí)施素質(zhì)教育的過(guò)程中,物理教學(xué)主要是以探究性學(xué)習(xí)為主,注意對(duì)整個(gè)物理概念和結(jié)論的過(guò)程的探究,通過(guò)提出疑問(wèn)、設(shè)計(jì)方案、動(dòng)手操作、思考解決、得出結(jié)論等具體步驟,讓學(xué)生自主地參與教學(xué)的整個(gè)過(guò)程。電學(xué)學(xué)習(xí)更是如此。
為此,要精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生探究的主體性,做好探究性實(shí)驗(yàn),充分發(fā)揮探究式邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)的教育功能,實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的雙贏。而不是簡(jiǎn)單的把書中的演示實(shí)驗(yàn)做一遍,然后直接把結(jié)論告訴學(xué)生。
如“探究電阻上電流跟兩端電壓關(guān)系”時(shí),可以創(chuàng)設(shè)這樣的情境:先把一個(gè)2.5V的小燈泡接在一節(jié)干電池上,看看小燈泡的發(fā)光情況,再把電源換成兩節(jié)干電池上,看看此時(shí)小燈泡的發(fā)光情況。
三、理解歐姆定律并突破定律
歐姆定律一章,是在學(xué)習(xí)了電流、電壓、電阻三個(gè)重要物理量的基礎(chǔ)上來(lái)學(xué)習(xí)這三個(gè)物理量之間的關(guān)系。它是貫穿整個(gè)電學(xué)的重要規(guī)律,奠定了整個(gè)電學(xué)的基礎(chǔ),是學(xué)習(xí)下一章電功率的前提,因此,本章內(nèi)容處于重要地位,起著承上啟下的作用。因此,歐姆定律是學(xué)好電學(xué)的關(guān)鍵。
歐姆定律最難理解的知識(shí)點(diǎn)是:
當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí),導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體中的電流成反比?
當(dāng)導(dǎo)體電阻一定時(shí),導(dǎo)體兩端電壓與導(dǎo)體中的電流成正比?
學(xué)生初學(xué)歐姆定律時(shí)最難理解知識(shí)點(diǎn),所以在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意探究的方法、結(jié)合圖像得出電流與電壓、電阻的關(guān)系。首先鞏固練習(xí)電路分析,然后理解串并聯(lián)電路的特點(diǎn),利用變化的量表示不變量或抓住其中相等的量列出關(guān)系式(電源電壓一般不變、串聯(lián)電流相等、并聯(lián)電壓相等……),若能熟能生巧,在做計(jì)算題時(shí),這些隱含的條件便會(huì)在學(xué)生看到題的同時(shí)馬上就跳出來(lái),再結(jié)合歐姆定律,你就能輕易地解出此題。
定律中的電流、電壓和電阻都必須是同一個(gè)導(dǎo)體或同一段電路上對(duì)應(yīng)的物理量。不同的導(dǎo)體之間的電流、電壓和電阻間不存在U=IR關(guān)系。因此在運(yùn)用歐姆定律公式時(shí),必須將同一個(gè)導(dǎo)體或同一段電路的電流、電壓和電阻三者一一對(duì)應(yīng),再帶入計(jì)算。對(duì)于歐姆定律及導(dǎo)出公式,前者既有物理意義又有數(shù)學(xué)意義,后面兩個(gè)只有數(shù)學(xué)意義,所以就不成比例關(guān)系變形公式并非歐姆定律的內(nèi)容,切勿混淆。把上述問(wèn)題弄明白了,電學(xué)難題就迎刃而解了。
四、加強(qiáng)學(xué)生說(shuō)題訓(xùn)練,升華學(xué)生思維
新課程倡導(dǎo)自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式,讓課堂激揚(yáng),充滿生命活力,讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人。但相當(dāng)多學(xué)生來(lái)自農(nóng)村,許多學(xué)生生性膽怯,不善言談,我們要用激勵(lì)方式,讓他們敢于開(kāi)口,表達(dá)自己的想法。因此我以"說(shuō)題"(把題目的已知條件和所求的內(nèi)容用自己組織的物理語(yǔ)言敘述出來(lái),)為突破口,消除知識(shí)點(diǎn)在審題過(guò)程中的錯(cuò)誤,是做題更高一層的升華,以此來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的能力。
利用“說(shuō)題”來(lái)強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)內(nèi)容,通過(guò)“說(shuō)題”為學(xué)生學(xué)習(xí)而設(shè)計(jì)活動(dòng),為學(xué)生發(fā)展而開(kāi)展活動(dòng),提高課堂效率,就能使我們的課堂變得生機(jī)勃勃、充滿智慧的歡樂(lè)與發(fā)展創(chuàng)造的快意。
五、加強(qiáng)變式訓(xùn)練,總結(jié)中考重要考點(diǎn)
對(duì)于初中物理知識(shí)中最大的一塊知識(shí)“電學(xué)”, 題型雜亂,變幻莫測(cè),學(xué)生如果抓不住解題規(guī)律,就題做題,進(jìn)步不會(huì)很大。為了讓學(xué)生更好的解決這部分的問(wèn)題,深入理解基本內(nèi)容,培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,針對(duì)電學(xué)的一些考點(diǎn),我進(jìn)行了以下幾種變式處理練習(xí),簡(jiǎn)化學(xué)習(xí)難度:
(一)經(jīng)典中考試題,變換已知量的數(shù)據(jù)進(jìn)行未知量的求解;把已知量和未知量求解交換進(jìn)行的;達(dá)到舉一反三的目的,觸類旁通。
(二)同類的題型歸類,找出題目中存在的異同
滑動(dòng)變阻器在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用:
相同點(diǎn):保護(hù)電路;
不同點(diǎn):探究電流與電阻:保持電阻兩端電壓不變:
探究電流與電壓關(guān)系實(shí)驗(yàn)中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過(guò)的電流,多次測(cè)量,從而找出規(guī)律。
伏安法測(cè)電阻中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過(guò)的電流,實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量,從而減小實(shí)驗(yàn)誤差。
伏安法測(cè)小燈泡電功率中的作用:改變小燈泡兩端電壓,使之分別小于、等于、大于燈泡的額定電壓,以便測(cè)出不同電壓時(shí)的實(shí)際功率。
滑動(dòng)變阻器在測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中還可做定值電阻用
(三)固定的套路,變換求解
電學(xué)綜合題有何規(guī)律可循呢?分析歷屆中考物理的電學(xué)計(jì)算題,我們也稱之為電學(xué)綜合題,此題看似簡(jiǎn)單,其實(shí)暗藏玄機(jī)?細(xì)分析做此題也有固定的套路:
1.由實(shí)物圖轉(zhuǎn)化為電路圖,建立物理模型
2.做出每種情況的等效電路,注意同一性、同時(shí)性
3.抓住物理量那些變化,那些未變,用變化量表示不變量;利用電路特點(diǎn),根據(jù)各狀態(tài)之間的聯(lián)系建立等式關(guān)系
4.解未知量
在進(jìn)行變式練習(xí)時(shí),認(rèn)真鉆研教材,精選例題;精講例題,以點(diǎn)代面,突出重點(diǎn);一題多變,等幾個(gè)方面進(jìn)行。應(yīng)注意練習(xí)的層次,層層推進(jìn),使學(xué)生在解題時(shí)達(dá)到異中求同、同中存異、多題同解,溝通相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系,培養(yǎng)其聯(lián)想思維、縱向思維能力化題型,通過(guò)解題的比較,體會(huì)解題思想,善于用概念、規(guī)律去揭示問(wèn)題的本質(zhì)特征,培養(yǎng)知識(shí)遷移運(yùn)用的能力。
實(shí)踐證明,通過(guò)師生共同努力,在教學(xué)過(guò)程中吸引學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí),注重以上“策略”,初中生完全可以學(xué)好物理電學(xué)。
參考文獻(xiàn):
1、《初中物理教學(xué)中的問(wèn)題與對(duì)策》東北師范大學(xué)出版社
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括電流、產(chǎn)生持續(xù)電流的條件、電阻、電壓、電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻、路端電壓、電功、電功率等基本概念,以及電阻串并聯(lián)的特點(diǎn)、歐姆定律、電阻定律、閉合電路的歐姆定律、焦耳定律、串聯(lián)電路的分壓作用、并聯(lián)電路的分流作用等規(guī)律。
二、基本方法
本章涉及到的基本方法有運(yùn)用電路分析法畫出等效電路圖,掌握電路在不同連接方式下結(jié)構(gòu)特點(diǎn),進(jìn)而分析能量分配關(guān)系是最重要的方法;注意理想化模型與非理想化模型的區(qū)別與聯(lián)系;熟練運(yùn)用邏輯推理方法,分析局部電路與整體電路的關(guān)系
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
1.鞏固串聯(lián)電路的電流和電壓特點(diǎn).
2.理解串聯(lián)電路的等效電阻和計(jì)算公式.
3.會(huì)用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算.
能力目標(biāo)
1.培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力和研究問(wèn)題的方法.
2.培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力.
情感目標(biāo)
激發(fā)學(xué)生興趣及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,加強(qiáng)思想品德教育.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)從解決兩只5Ω的定值電阻如何得到一個(gè)10Ω的電阻入手引入課題,從實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論.串聯(lián)電路總電阻的計(jì)算公式是本節(jié)的重點(diǎn),用等效的觀點(diǎn)分析串聯(lián)電路是本書的難點(diǎn),協(xié)調(diào)好實(shí)驗(yàn)法和理論推導(dǎo)法的關(guān)系是本書教學(xué)的關(guān)鍵.
教法建議
本節(jié)擬采用猜想、實(shí)驗(yàn)和理論證明相結(jié)合的方式進(jìn)行學(xué)習(xí).
實(shí)驗(yàn)法和理論推導(dǎo)法并舉,不僅可以使學(xué)生對(duì)串聯(lián)電路的總電阻的認(rèn)識(shí)更充分一些,而且能使學(xué)生對(duì)歐姆定律和伏安法測(cè)電阻的理解深刻一些.
由于實(shí)驗(yàn)法放在理論推導(dǎo)法之前,因此該實(shí)驗(yàn)就屬于探索性實(shí)驗(yàn),是伏安法測(cè)電阻的繼續(xù).對(duì)于理論推導(dǎo)法,應(yīng)先明確兩點(diǎn):一是串聯(lián)電路電流和電壓的特點(diǎn).二是對(duì)歐姆定律的應(yīng)用范圍要從一個(gè)導(dǎo)體擴(kuò)展到幾個(gè)導(dǎo)體(或某段電路)計(jì)算串聯(lián)電路的電流、電壓和電阻時(shí),常出現(xiàn)一個(gè)“總”字,對(duì)“總”字不能單純理解總和,而是“總代替”,即“等效”性,用等效觀點(diǎn)處理問(wèn)題常使電路變成簡(jiǎn)單電路.
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
1.引入課題
復(fù)習(xí)鞏固,要求學(xué)生思考,計(jì)算回答
如圖所示,已知,電流表的示數(shù)為1A,那么
電流表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表V的示數(shù)是多少?
通過(guò)這道題目,使學(xué)生回憶并答出串聯(lián)電路中電流、電壓的關(guān)系
(1)串聯(lián)電路中各處的電流相等.
(2)串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓之和.
在實(shí)際電路中通常有幾個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體組成電路,幾個(gè)導(dǎo)體串聯(lián)以后總電阻是多少?與分電阻有什么關(guān)系?例如在修理某電子儀器時(shí),需要一個(gè)10的電阻,但不巧手邊沒(méi)有這種規(guī)格的電阻,而只有一些5的電阻,那么可不可以把幾個(gè)5的電阻合起來(lái)代替10的電阻呢?
電阻的串聯(lián)知識(shí)可以幫助我們解決這個(gè)問(wèn)題.
2.串聯(lián)電阻實(shí)驗(yàn)
讓學(xué)生確認(rèn)待測(cè)串聯(lián)的三個(gè)電阻的阻值,然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證.指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn).按圖所示,連接電路,首先將電阻串聯(lián)入電路,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表的讀數(shù)為一整數(shù)(如3V),電流表的讀數(shù)為0.6A,根據(jù)伏安法測(cè)出.
然后分別用代替,分別測(cè)出.
將與串聯(lián)起來(lái)接在電路的a、b兩點(diǎn)之間,提示學(xué)生,把已串聯(lián)的電阻與當(dāng)作一個(gè)整體(一個(gè)電阻)閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時(shí)讀數(shù)為0.2A,根據(jù)伏安法測(cè)出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測(cè)量結(jié)果得出總電阻與、的關(guān)系.
再串入電阻,把已串聯(lián)的電阻當(dāng)作一個(gè)整體,閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電壓表的示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時(shí)示數(shù)為0.1A,根據(jù)伏安法測(cè)出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測(cè)量結(jié)果,得出總電阻與的關(guān)系:.
3.應(yīng)用歐姆定律推導(dǎo)串聯(lián)電路的總電阻與分電阻的關(guān)系:
作圖并從歐姆定律分別求得
在串聯(lián)電路中
所以
這表明串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和.
4.運(yùn)用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算
例一把的電阻與的電阻串聯(lián)起來(lái)接在6V的電源上,求這串聯(lián)
電路中的電流
讓學(xué)生仔細(xì)讀題,根據(jù)題意畫出電路圖并標(biāo)出已知量的符號(hào)及數(shù)值,未知量的符號(hào).
引導(dǎo)學(xué)生找出求電路中電流的三種方法
(1)(2)(3)
經(jīng)比較得出第(3)種方法簡(jiǎn)便,找學(xué)生回答出串聯(lián)電路的電阻計(jì)算
解題過(guò)程
已知V,求I
解
根據(jù)得
答這個(gè)串聯(lián)電路中的電流為0.3A.
強(qiáng)調(diào)歐姆定律中的I、U、R必須對(duì)應(yīng)同一段電路.
例二有一小燈泡,它正常發(fā)光時(shí)燈絲電阻為8.3,兩端電壓為2.5V.如果我們只有電壓為6V的電源,要使燈泡正常工作,需要串聯(lián)一個(gè)多大的電阻?
讓學(xué)生根據(jù)題意畫出電路圖,并標(biāo)明已知量的符號(hào)及數(shù)值,未知量的符號(hào).
引導(dǎo)學(xué)生分析得出
(1)這盞燈正常工作時(shí)兩端電壓只許是2.5V,而電源電壓是6V,那么串聯(lián)的電阻要分擔(dān)的電壓為
(2)的大小根據(jù)歐姆定律求出
(3)因?yàn)榕c串聯(lián),通過(guò)的電流與通過(guò)的電流相等.
(4)通過(guò)的電流根據(jù)求出.
解題過(guò)程
已知,求
解電阻兩端電壓為
電路中的電流為
例1.某同學(xué)在探究“電流跟電壓、電阻的關(guān)系”時(shí),根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)畫出了如圖所示的一個(gè)圖像.下列結(jié)論與圖像相符的是()
A.電阻一定時(shí),電流隨著電壓的增大而增大
B.電阻一定時(shí),電壓隨著電流的增大而增大
C.電壓一定時(shí),電流隨著電阻的增大而減小
D.電壓一定時(shí),電阻隨著電流的增大而減小
分析:(1)圖像的橫坐標(biāo)表示電阻,縱坐標(biāo)表示電流,因此得到的是電流和電壓的關(guān)系;(2)圖像是個(gè)反比例函數(shù)圖像,因此說(shuō)明電流與電阻成反比,即電流隨電阻的增大而減??;(3)在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制電壓不變.
綜上,由圖像可得出的結(jié)論是:電壓一定時(shí),電流隨電阻的增大而減小.
答案:C
例2.在如圖所示的電路中,電阻R1的阻值為10歐.閉合電鍵S,電流表Al的示數(shù)為0.3安,電流表A的示數(shù)為0.5安,試求:
(1)通過(guò)電阻R2的電流是多少?
(2)電阻R2的阻值是多少?
分析:(1)分析電路圖可知,兩電阻并聯(lián),電流表A1測(cè)流過(guò)R1的電流,電流表A2測(cè)總電流.則由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可求得流過(guò)R2的電流.
I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A.
(2)對(duì)于R1,由歐姆定律可求得電路兩端的電壓.對(duì)于R2,由歐姆定律可求得R2的阻值.由歐姆定律得:U1=I1R1=0.3A×10Ω=3V,因兩電阻并聯(lián),故U2=U1,則R2=U2/I2=3V/0.2A=15Ω.
答案:(1)通過(guò)R2的電流是0.2A;
(2)電阻R2的阻值為15Ω.
例3.如圖所示為伏安法測(cè)量小燈泡電阻的電路圖.
(1)在電路圖甲中的“”內(nèi)填上電表符號(hào);
(2)閉合開(kāi)關(guān)S,電流表示數(shù)如圖乙所示.向A端移動(dòng)滑片P,小燈泡的亮度會(huì)變_____;
分析:(1)根據(jù)電壓表與燈泡并聯(lián),電流表與燈泡串聯(lián)的連接方式,可以判斷空圈內(nèi)填什么電表.
(2)滑動(dòng)變阻器接左半段,滑片向A端移動(dòng),左半段變短,電阻變小,總電阻變小,電路電流變大,燈泡變亮.
答案:(1)
(2)亮
【小試牛刀】
在探究“電流與電壓、電阻的關(guān)系”的過(guò)程中,兩小組同學(xué)提出了以下猜想:
小組1猜想:電流可能跟電壓成正比;小組2猜想:電流可能跟電阻成反比.
( 1)小組1的做法是:按圖1所示連接電路,此時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)處于_____狀態(tài)(填“斷開(kāi)”或“閉合”).保持定值電阻R=10Ω不變,閉合開(kāi)關(guān)S后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R′,得到多組數(shù)據(jù).在分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得出正確結(jié)論.
(2)小組2也連接了如圖1所示的電路圖.
正確的實(shí)驗(yàn)步驟為:
①將5Ω電阻接入電路,閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電壓表示數(shù)為1.5 V,記錄電流表示數(shù);
②將5Ω電阻換成10Ω電阻,閉合開(kāi)關(guān)后發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)大于1.5 V,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向______(填“左”或“右”)移動(dòng),當(dāng)觀察到電壓表示數(shù)變?yōu)開(kāi)________ V時(shí),記錄電流表示數(shù);
③將10Ω電阻換成15Ω電阻,閉合開(kāi)關(guān)后發(fā)現(xiàn):當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到最右端時(shí),電流表和電壓表的示數(shù)如圖2所示.出現(xiàn)上述情況的原因可能是()
A.滑動(dòng)變阻器最大阻值太大
B.滑動(dòng)變阻器最大阻值太小
C.滑動(dòng)變阻器斷路
D.定阻電阻短路
關(guān)鍵詞:初中物理;電流表電壓表;實(shí)驗(yàn)觀察
對(duì)于剛剛升入九年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō),九年級(jí)電學(xué)知識(shí)在近幾年的中考中占有近40%的比例,只是2012年相應(yīng)比例少點(diǎn),八年級(jí)物理明顯的不同點(diǎn)是:八年級(jí)物理各章相對(duì)獨(dú)立些,特別是滬科版上冊(cè)是聲學(xué)、光學(xué)、物質(zhì)的形態(tài)及其變化、物質(zhì)的質(zhì)量與密度,下冊(cè)是力學(xué)知識(shí):力與機(jī)械、運(yùn)動(dòng)與力、壓強(qiáng)與浮力。所以某部分沒(méi)學(xué)好,其他章節(jié)還能迎頭趕上。我個(gè)人認(rèn)為這是怕學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中枯燥乏味。而到九年級(jí),開(kāi)篇就是電學(xué),大部分時(shí)間都在接觸電學(xué),電學(xué)的學(xué)習(xí)就像爬山一樣,一開(kāi)始如果就很累的話,那么越學(xué)到后面越吃力,到后來(lái)就根本爬不動(dòng),不可收拾,有的同學(xué)要補(bǔ)課還不知從何補(bǔ)起。所以,可以說(shuō),學(xué)好了電學(xué)就是學(xué)好了九年級(jí)物理。
一、注重學(xué)習(xí)效率,上課時(shí)專心聽(tīng)講,是學(xué)好電學(xué)的主要途徑。
課堂中的例題分析,考后試卷錯(cuò)題的講解,只有真正聽(tīng)懂、理解了、消化了,課后是不需要死記硬背的。對(duì)于教師而言,學(xué)生實(shí)驗(yàn)自己做了,結(jié)論自己得出了,規(guī)律也會(huì)找了,但后面緊跟著的是大量的練習(xí),來(lái)鞏固對(duì)理論的理解。所以必須要有多種形式的教學(xué)手段來(lái)吸引學(xué)生上課認(rèn)真聽(tīng)講。有時(shí)連續(xù)幾節(jié)課都是講、練習(xí)題,必然會(huì)有些枯燥,這時(shí)教師除了運(yùn)用多媒體手段教學(xué),還可以進(jìn)行學(xué)生編題比賽、學(xué)生糾錯(cuò)等多種教學(xué)手段,有時(shí)教師還可以故意設(shè)下陷進(jìn),讓學(xué)生去犯錯(cuò),然后讓他們自己去“鉆”出來(lái),學(xué)生必定有一種釋然的感覺(jué)。種種方式或手段目的都是為了調(diào)動(dòng)同學(xué)們的積極性,讓枯燥的習(xí)題課上得生動(dòng)有趣。
另一方面,由于學(xué)生學(xué)得好壞有差異,學(xué)生的成績(jī)也就有差別,所以整堂課的例題選擇要顧及到絕大多數(shù)學(xué)生。
二、電學(xué)的學(xué)習(xí),要注重學(xué)習(xí)方法的轉(zhuǎn)變。
第一,重視電學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究,不再是依賴?yán)蠋煹难菔緦?shí)驗(yàn),而是同學(xué)們依靠自己與同伴的協(xié)作,連接電路圖、測(cè)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)律、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)方法,電學(xué)中有幾個(gè)重要的定律,貫穿在整個(gè)電學(xué)中。同學(xué)們?cè)谡J(rèn)真完成課內(nèi)規(guī)定實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,還可以自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),來(lái)判斷自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案在實(shí)踐中是否可行,因?yàn)榇罅康奈锢硪?guī)律是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的。例如,設(shè)計(jì)樓道口開(kāi)關(guān)電路、醫(yī)院為病號(hào)設(shè)計(jì)電路,或設(shè)計(jì)在缺少電流表或缺少電壓表的條件下測(cè)量未知電阻的實(shí)驗(yàn)。這些都需要學(xué)生自己獨(dú)立思考、探索,不斷提高自己的觀察、判斷、發(fā)散思維等能力,使自己對(duì)電學(xué)知識(shí)的理解更深刻,分析、解決問(wèn)題更全面。
第二,電學(xué)要重視畫圖和識(shí)圖的思維方法,剛學(xué)電學(xué)探究電路和探究歐姆定律離不開(kāi)圖形,復(fù)雜電路設(shè)計(jì),都是主要依靠“圖形語(yǔ)言”來(lái)表述的。畫圖能夠變抽象思維為形象思維,更精確地掌握物理過(guò)程。有了圖就能作狀態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析,明確歐姆定律應(yīng)用于某一電阻還是整個(gè)電路;特別是班班通電子白板的應(yīng)用,另外還必須根據(jù)現(xiàn)成的圖形學(xué)會(huì)識(shí)圖,要學(xué)會(huì)在復(fù)雜的圖形中看出基本圖形。例如,在計(jì)算有關(guān)電路的習(xí)題時(shí),已給出的電路圖往往很難分析出來(lái)是串聯(lián)或是并聯(lián),如果能熟練地將所給出的電路圖畫成等效電路圖,就會(huì)很容易地看出電路的連接特點(diǎn),使有關(guān)問(wèn)題迎刃而解。
三、學(xué)習(xí)電學(xué)要善于總結(jié)與歸類。
在學(xué)習(xí)完歐姆定律后,有大量的習(xí)題,很多題目都有重復(fù)性,但很多同學(xué)就是不停地犯錯(cuò)。因?yàn)椴簧朴诳偨Y(jié)、思考,所以成績(jī)一直不理想??偨Y(jié)中不難發(fā)現(xiàn),在整個(gè)電學(xué)知識(shí)體系中,歐姆定律是精髓,電流、電壓、電阻、電功、電熱以及電功率的計(jì)算,都要在對(duì)歐姆定律深刻的理解基礎(chǔ)上才能解答得熟練而準(zhǔn)確。所以,對(duì)一階段的學(xué)習(xí)及時(shí)做一下總結(jié),既是承上做一個(gè)復(fù)習(xí)又是啟下的一個(gè)預(yù)習(xí)。
對(duì)于歸類而言,其實(shí)把問(wèn)題分一下類,就不難發(fā)現(xiàn)后面計(jì)算題的電路圖與剛開(kāi)始電路分析的電路圖相差無(wú)幾,只是多了條件,多了要求。而計(jì)算的熟練與否是來(lái)自于前面扎實(shí)的電路分析。比如開(kāi)關(guān)類型的題目可以歸為一類,剛開(kāi)始學(xué)習(xí)時(shí),主要是分析開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或閉合時(shí),有哪些用電器工作并屬于什么連接方式,或者要求用電器串聯(lián)或并聯(lián),開(kāi)關(guān)應(yīng)如何動(dòng)作,在分析電路時(shí),短路現(xiàn)象的分析是難點(diǎn);在學(xué)習(xí)了歐姆定律后,就出現(xiàn)了大量的計(jì)算題。有了前面會(huì)分析電路的基礎(chǔ),結(jié)合公式I=U/R以及兩個(gè)變形公式,解題時(shí)注意短路現(xiàn)象和歐姆定律針對(duì)的是同一部分電路,經(jīng)過(guò)一定量的練習(xí),那么考試時(shí)計(jì)算題基本是得分題。故障分析的可以歸為一類。只要做個(gè)有心人,把后面與前面所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)互相聯(lián)系起來(lái),則整個(gè)電學(xué)就會(huì)逐漸在頭腦中構(gòu)成一個(gè)完整的知識(shí)網(wǎng),任何題目隱藏的就是這張網(wǎng)中的一個(gè)或多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的結(jié)合。
在中學(xué)物理教學(xué)中常用的教學(xué)方法有講授法、實(shí)驗(yàn)法、討論法、探索發(fā)現(xiàn)法。教學(xué)方法有多種多樣,每一種方法都有自己的特點(diǎn),各有其適用條件和適用范圍,也就是說(shuō),每種方法都有各自的局限性。把某一種方法說(shuō)成是放之四海而皆準(zhǔn)的最佳方法,過(guò)份地強(qiáng)調(diào)其作用,或把某一種教學(xué)方法說(shuō)得一無(wú)是處,過(guò)份貶低其作用,都是錯(cuò)誤的。
我今天要說(shuō)的類比教學(xué)法應(yīng)屬于講授法中的一種常用方法,講授法的特點(diǎn)就是通過(guò)教師的語(yǔ)言,適當(dāng)輔以其他手段(利用實(shí)物、掛圖、類比、演示實(shí)驗(yàn)等),使學(xué)生掌握知識(shí),啟發(fā)學(xué)生思維,發(fā)展學(xué)生能力。講授法要求物理教師通過(guò)各種直觀演示,或以生動(dòng)形象的事例喚起學(xué)生已有的感性認(rèn)識(shí),系統(tǒng)地講解物理知識(shí),揭示事物的矛盾,講解問(wèn)題的關(guān)鍵、要害,教給學(xué)生處理問(wèn)題的方法,引導(dǎo)學(xué)生積極思考,學(xué)會(huì)掌握物理知識(shí)的特點(diǎn)。類比的教學(xué)法就是把學(xué)生不容易理解的問(wèn)題通過(guò)類比后變得容易理解,把學(xué)生容易混淆的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)類比變得清晰,把學(xué)生難于記憶的知識(shí)通過(guò)類比后變得容易記憶,通過(guò)比較、分析、綜合、概括、推理等思維過(guò)程和形式,把科學(xué)的客觀性、邏輯性與一些藝術(shù)手法結(jié)合起來(lái),使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中,掌握發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、處理問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法,從而發(fā)展學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
在中學(xué)物理的教學(xué)中,能夠應(yīng)用類比方法教學(xué)的地方很多,如講靜電力學(xué)的問(wèn)題時(shí),我們就可以用類比的方法,通過(guò)學(xué)生已知的“重力勢(shì)能”來(lái)類比“電勢(shì)能”。在重力場(chǎng)中,物體因受重力作用而相對(duì)于某點(diǎn)(參考點(diǎn))具有重力勢(shì)能,而在電場(chǎng)中,電荷因受電場(chǎng)力作用而相對(duì)于某點(diǎn)(參考點(diǎn))具有電勢(shì)能;在重力場(chǎng)中,物體在重力作用下從高處向低處移動(dòng)時(shí),重力做功,對(duì)同一物體,高度差越大,重力做功越多。與此類似,電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力做功,同一個(gè)電荷從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做功越多,就說(shuō)這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差越大,從而講清楚“電勢(shì)差”(即電壓)的概念;另外,說(shuō)“電勢(shì)”和說(shuō)“高度”一樣,得選一個(gè)高度的起點(diǎn),即電勢(shì)零點(diǎn)和高度的起點(diǎn)是可類比的,選好高度的起點(diǎn)就可以測(cè)量物體的高度了,如選海平面為高度的起點(diǎn),就可以測(cè)量各地的海拔高度,選人的腳底為高度的起點(diǎn)就可以測(cè)量人的身高等等,同理,選了電勢(shì)零點(diǎn)即可用電勢(shì)差(電壓)測(cè)量電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)的高低了。
在學(xué)生剛接觸“電壓”這一概念時(shí)是比較抽象和難于理解的,電壓即“電位差”,如果用“水位差”來(lái)類比不就可以把抽象的問(wèn)題變得形象化了嗎?,以U形管為例,當(dāng)兩端水位高度一致時(shí),U形管中的水是不會(huì)流動(dòng)的,只有當(dāng)兩端的水位高度不一致時(shí),即有水位差時(shí),U形管中的水才會(huì)流動(dòng),且水流方向是從高水位端流向低水位端。同理,在電路中,沒(méi)有電位差就不會(huì)形成電流,在電阻電路中,電流方向也總是從高電位端流向低電位端;在特殊情況下,水流可以從低水位端流向高水位端,如抽水機(jī)抽水時(shí),那是外力對(duì)水做了功。類似的,電流也可以從低電位端流向高電位端,如電源內(nèi)部,那是非靜電力做功的結(jié)果。相似嗎?
在講庫(kù)侖定律時(shí),我們常把萬(wàn)有引力定律拿來(lái)對(duì)比講解,因?yàn)閹?kù)侖定律的公式和萬(wàn)有引力的公式真是有著驚人的相似,庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力的大小都與兩個(gè)物體之間距離的二次方成反比,與兩個(gè)物體的質(zhì)量或電荷量的乘積成正比,力的方向都在兩個(gè)物體的連線上。利用這種相似性的類比,可以使學(xué)生更好地記住這兩個(gè)公式,這種相似性也可以啟發(fā)人們思考這樣的問(wèn)題:庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力之間有沒(méi)有內(nèi)在聯(lián)系?從更深層次上看,會(huì)不會(huì)是同一種相互作用的不同的表現(xiàn)呢?從而激發(fā)學(xué)生的求知欲。
在講到磁路歐姆定律時(shí),我們往往用電路歐姆定律來(lái)類比,因?yàn)榇怕泛碗娐芬灿泻芏嘞嗨浦?,如電路有電阻,磁路有磁阻;電路有電?dòng)勢(shì),磁路有磁動(dòng)勢(shì);電路有電流,磁路有磁通;電路中的電流跟電動(dòng)勢(shì)成正比,而磁路中的磁通跟磁動(dòng)勢(shì)成正比;電路中電流跟電阻成反比,而磁路中磁通跟磁阻成反比;磁路歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:磁通=磁動(dòng)勢(shì)?M磁阻。電路歐姆定律:電流=電動(dòng)勢(shì)?M電阻??梢?jiàn)他們非常相似,故教學(xué)時(shí)宜采用類比的方法進(jìn)行教學(xué)。
在講電場(chǎng)、磁場(chǎng)時(shí),當(dāng)我們講完了左手定則,右手定則,右手螺旋定則和楞次定律時(shí),學(xué)生對(duì)這幾個(gè)定則的應(yīng)用是模湖的,混淆的,常常是該用左手定則的地方用右手定則,該用右手定則的地方又用左手定則,為消除學(xué)生的這種模湖和混淆,我們就必須把這幾個(gè)定則放到一起進(jìn)行比較,比較他們有哪些相似處和異同點(diǎn),比較他們各自的用途和注意事項(xiàng),從而使學(xué)生能準(zhǔn)確地應(yīng)用這幾個(gè)定則。