时间:2023-07-21 09:13:51
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“欧姆定律及其应用”的教学目标是让学生理解欧姆定律,并应用欧姆定律进行简单计算;能根据欧姆定律及其电路的特点,更深刻理解串、并联电路的特点;通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生逻辑思维能力,观察、实验能力以及分析问题、概括问题、解决问题的能力,并养成学生解答电学问题的良好习惯。通过实验探究等学习方法,激发和培养学生学习科学的兴趣,培养学生实事求是的科学态度以及认真谨慎的学习习惯。
近几年,中考对“欧姆定律及其应用”的考查非常多,归纳一下,主要是从这么几方面进行考查的。
1、以欧姆定律为基础,结合串、并联电路的电压、电流、电阻特点,解决一些简单的计算。
例1、如图3所示, ,A的示数为2.5A,V的示数为6V;若R1,R2串联在同一电源上,通过R1的电流为0.6A,求R1和R2的电阻值。
图3
解析:此题考查了学生对并联电路特点的掌握和对欧姆定律公式的理解。在解物理题中,数学工具的应用很重要。本题可先根据并联电路的特点,找出R1、R2和总电阻的关系。
2、结合伏安法测电阻的相关知识,更深刻的理解欧姆定律的生成,强化电学实验操作技能的考查。
例2、给出下列器材:电流表(0~0.6A,0~3A)一只,电压表(0~3V,0~15V)一只,滑动变阻器(0~10 )一只,电源(4V)一个,待测电阻的小灯泡(额定电压2.5V,电阻约10 )一个,开关一只,导线若干,要求用伏安法测定正常发光时小灯泡灯丝的电阻,测量时,两表的指针要求偏过表面刻度的中线。
(1)画出电路图;
(2)电流表的量程选 ,电压表的量程选 ;
(3)下列必要的实验步骤中,合理顺序是 。
A. 闭合开关 B. 将测出的数据填入表格中
C. 计算被测小灯泡的灯丝电阻 D. 读出电压表,电流表的数值
E. 断开开关 F. 将滑动变阻器的阻值调到最大
G. 对照电路图连好电路 H. 调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.5V
解析:欧姆定律的得出是根据伏安法测电阻的电路图来进行探究的,而伏安法测电阻同时也是欧姆定律的一个应用。所以伏安法测电阻与欧姆定律的应用其实是相辅相成的。对伏安法测电阻的相关知识的考查,其实更能帮助学生理解欧姆定律的生成。并且通过自己画电路图的过程,考查了学生对电路连接的作图能力和实验设计能力。
3、应用“欧姆定律”判断电路中各电表的示数变化
例3、如图1所示,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片P由左端向右移到中点的过程中,下列判断正确的是( )
A. 电压表和电压表A1,A2和示数变大
B. 电流表A1示数变大,电流表A2和电压表示数不变
C. 电流表A2示数变大,电流表A1,电压表示数不变
D. 条件不足,无法判断
解析:本题考查了利用欧姆定中电压、电流、电阻的关系来判断电流表、电压表示数变化的同时,也考查了学生对复杂电路的判断能力,电表测哪个用电器的电压,测通过哪个用电器的电流等。R1和R2是并联关系, 测电源电压; 测干路电流, 测R2的电流。
答案: B
4、通过解方程的方法结合欧姆定律,解决由于电阻变化而引起电压、电流变化的题。
例4、 如图2所示,变阻器R0的滑片P在移动过程中电压表的示数变化范围是0~4V,电流表的示数变化范围是1A~0.5A,求电阻器R的阻值、变阻器R0的最大阻值和电源电压U。
图2
解析:在电路中由于电阻发生变化引起的电流、电压变化的题,如不能直接用欧姆定律和串、并联电路特点直接求解,可考虑用方程解题。在设未知数时,尽量设电源电压、定值电阻等电路中不会变化的量。首先分析一下电路图,弄清电流表测量对象,同时可看出电压表示数为0V时,电流表示数最大为1A,电压表示数为4V时,电流表示数最小为0.5A。但根据已知,用欧姆定律和串联电路的特点能直接求出的量只有R0的最大电阻值,别的再无法直接求出,因此这里必须要列方程来解。
5、“欧姆定律”和生活实际的结合,提高学生观察生活的能力和解决实际问题的能力。
例5、下图是新型节能应急台灯电路示意图,台灯充好电后,使用时可通过调节滑动变阻器接入电路的阻值R改变灯泡的亮度,假定电源电压、灯泡电阻不变,则灯泡两端电压U随R变化的图象是( )
解析:灯L和滑动变阻器串联,电源电压U、灯泡电阻 不变。当滑片向左移动时,滑动变阻器的电阻变大,即电路中的总电阻变大,由 知,电路中的电流I会变小,则灯泡两端电压 也会变小。
答案:选C。
结论:授之以鱼不如授之以渔,以上总结的题目类型可能并不完全,但只要学生能掌握并真正理解欧姆定律的内涵,就能很好的应用它来解决生活实际中真正出现的问题,把理论转化为实践才是学习的真正目的。
参考文献
[1] 谢妮.欧姆定律教学的优化设计[J]. 职业
要做好两次演示实验,这为学生实验“伏安法测电阻”打下基础。并注意两次演示实验的异同,讲清实验过程中电流表、电压表及滑动变阻器的正确连法,以及滑动变阻器在两个实验中作用的异同,以及注意事项。
让学生感知实验探究电流跟电压、电阻的关系,经历科学探究的全过程,使学生感悟:“控制变量”来研究物理多因素问题,是一种有效的科学方法。
第二节“欧姆定律及其应用”继第一节后对数据的分析归纳,通过用列表法、观察法、数学比例法、图象法、类比法、分析、综合与归纳等方法来对实验数据进行研究的一些科学方法。从而分析电流、电压、电阻三者之间的定量关系——欧姆定律及其表达式。最终培养学生运用这些方法对实验数据进行研究、分析、归纳、概括物理规律的一些能力。
又通过实验探究“串联电路与并联电路中电阻的特点”。欧姆定律是电学中最基本的定律,是分析解决电路问题的关键。
在教学中这一节可分为四课时教学:
第一课时理解欧姆定律,进行简单计算(求电流、电压和电阻的三种书写格式),初步掌握运用欧姆定律解决实际电学问题的思路和方法;可补充:有两个用电器的简单计算(注意强调用不同角码区分不同用电器)。为下节课讲串并联电阻关系作铺垫。
第二课时通过欧姆定律的推导定量研究“串联电路与并联电路中电阻的特点”,得出:
串联电路:R=R1+R2
并联电路:1/R=1/R1+1/R2
第三课时运用欧姆定律及串并联电路的特点练习静态固定电路的相关计算;培养学生分析问题、解决问题的能力,注意教给学生解题思路、规范解题。
串联电路的特点:
①电流:I=I1=I2
②电压:U=U1+U2
③电阻:R=R1+R2
④串联分压成正比,即
U1:U2=R1:R2
电阻变大分得的电压变大,电阻变小分得的电压变小。
并联电路的特点:
①电流:I=I1+I2
②电压:U=U1=U2
③电阻:R=1/R1+1/R2
④并联分流成反比,即
I1:I2=R2:R1
电阻变大通过的电流变小,电阻变小通过的电压变大。
第四课时运用欧姆定律及串并联电路的特点,练习动态电路的相关计算。
动态电路------由于开关的通断、滑动变阻器滑片的移动导致电路中的物理量发生变化的电路。
简化电路的方法:
1、电流表看成导线,电压表看成断路。
2、短路和断路的电路可以去掉。
3、闭合的开关看成导线
解决变化电路问题的关键是把动态电路变成静态电路(电路的识别),可以把电流表简化成导线,将电压表简化成断开的或干脆拿掉。把闭合的开关看成导线,把被局部短路的用电器拿掉;把开关断开的支路去掉,来简化电路。画出每次变化后的等效电路图,标明已知量和未知量,再根据有关的公式和规律去解题。
第三节“测量小灯泡的电阻”是欧姆定律内容的延续,教学过程中以学生为主,本节主体内容是利用电压表、电流表测算出小灯泡的电阻,通过实验探究去发现灯丝电阻变化的规律,并最终找到影响灯丝变化的因素及它们之间的相互关系。注意多测几组数据,指明不能用平均法求电阻值(测量定值电阻的阻值用平均法求电阻值)。
通过本实验,进一步让学生认识到导体的电阻大小是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和导体中的电流无关,只与导体的材料、长度、横截面积有关,此外跟温度有关。这也为电功率中“测量小灯泡的电功率”作了铺垫。
第四节“欧姆定律及其安全用电”:课前安排学生收集安全用电的常识,课堂上进行交流,教师进行补充。再播放《安全用电》视频。
节课从电压的高低、电阻的大小对用电安全的影响入手,让学生学会运用已学的电学知识,解决有关生活中的实际的问题,既增强自我保护意识,又提高在帮助他人时讲安全、讲规则、讲科学的意识。
另外本节涉及电路故障(断路或短路),在教学中应加强练习,注意区分两者对电路造成的影响,以及电路中电流表、电压表的变化。要求学生懂得一些简单的电路故障的问题,学会简单的故障排除方法,目的是为了培养学生基本的生活技能。了解短路的知识,使学生懂得安全用电的基本常识,提高安全用电的意识。
教材中介绍了避雷针,使学生注意防雷的重要性,提高自我保护的意识。
应用导航一、 “伏安法”测电阻
1. 实验原理:
根据欧姆定律公式R=U/I,分别用电压表测出电阻两端的电压和用电流表测出通过电阻的电流,就可以算出电阻的阻值.
2. 电路图:如图1
3. 注意点:
(1) 滑动变阻器在电路中可以改变通过电阻的电流(即改变电阻的工作状态);
(2) 该实验中,电流表的示数不仅包括待测电阻中的电流,也包括通过电压表的微小电流,这是产生误差的主要原因;
(3) 当电流通过导体时,导体因发热而使电阻变大,长时间通电时,前后测得的电阻值偏差较大,因此实验时多次改变滑动变阻器滑片的位置,在每次读出电压表和电流表的示数后都要及时断开开关;
(4) 测量定值电阻的阻值时,可以用多次测量求平均值的方法求电阻,而测量小灯泡的电阻时由于灯泡的电阻值与温度的变化有关,所以不能用求平均值的方法测量.
应用实战
例1 在测定电阻阻值的实验中:
(1) 小明根据图2所示的电路图,将图3中的实验器材连接成实验电路.同小组的小亮在检查时认为,从实验目的来看,实验电路上有一根导线连接错了,建议小明改接.
① 请你在接错的那根线上打“×”;
② 另画一根导线,使电路连接正确;
③ 如果不改接这根导线,对实验的影响是:?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇 ?摇?摇.
(2) 小明将电路改接正确后,合上开关,调节变阻器的滑片到某位置时,电压表和电流表的指示如图4所示,则电压表的读数是?摇 V,电流表的读数是 ?摇 ?摇?摇A,被测电阻Rx的阻值是?摇 ?摇?摇?摇 Ω.(3) 小明和小亮为他俩在全班首先获得测量结果而高兴,准备整理实验器材结束实验.你认为他们的实验真的结束了吗?给他们提出什么建议呢?
① 写出你的建议: ;② 建议的目的是: .
应用解读
(1) 欧姆定律中的电流、电压、电阻是对同一段导体而言的,电流表“+”到A接线柱为错误,打“×”,改为电流表“+”到C接线柱,否则测量的是Rx与滑动变阻器两端的总电压。
(2) 电压表读数1.8V,电流表读数0.24A,由R=U/I计算电阻值为7.5Ω。
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2014)02-0086
实验是从感性到理性认识的过程,是从具体到抽象、从简单到复杂的思维形成过程,符合学生的身心特点和认识过程。因此,实验既是学习物理的重要基础,又是物理教学的重要内容、方法和手段。利用实验可以培养学生多方面的能力,通过对实验原理的理解、观看或亲自动手进行操作、信息(现象或数据)的获取、分析综合等过程,可以培养学生的多种能力。
欧姆定律是初中物理电学的重要定律之一,它把电流、电压和电阻三者融为一体,它在电学中起到桥梁和纽带的作用,同时欧姆定律的探究能力培养、考查学生的综合能力,所以对欧姆定律的探究也是中考中的高频考点。
例:某实验小组的同学探究电流与电压的关系时,用到如下器材:电源为2节干电池,电流表、电压表各1只,定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑动变阻器1只(标有“10Ω,2A)字样,开关1个,导线若干(如图1所示);设计的电路如图2所示,
(1)在这个实验中,电压表应选用的量程为 ,电流表应选用的量程为 。
(2)这个实验的探究方法是 ,其中被控制的变量是 ,下面是他们获取的几组实验数据。
(3)实验中他们选用的定值电阻为 Ω。
(4)请在图3的坐标系上画出电流随电压变化的图象。
(5)请根据电路图用笔画线代替导线,将图1中的元件连成电路.要求:滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表的示数变大。
(6)分析表中的数据或图象,可得到的初步结论是:
解析:(1)根据题目中给定的条件可知:电路中的电源为2节干电池,所以最大电压为3V,因此电压应选量程为0~3V(或3V);当滑动变阻器的滑片在最左端时,电路中的电阻最小,由欧姆定律得电路中的最大电流:I最大=■=■=0.6A,所以电流表应选量程为0~0.6A(或0.6A)。
(2)由于电路中的电流与导体导体两端的电压有关,也和这段导体的电阻有关,所以要探究电流与电压、电阻三者关系时应采用的探究方法是控制变量法。这个实验是探究电流与电压的关系,所以应控制的变量是电阻。
(3)在这个实验中所给的定值电阻有三个,那究竟用的那个电阻呢?这就要根据表中的实验数据,通过计算来确定。I=■,R=■=5Ω。所以他们选择的定值电阻应该为5Ω。
(4)根据表中的实验数据,在坐标系上将对应的电流值、电压值进行描点,再用笔画线将这些点连接起来,便画出了电流随电压变化的图象,如图答案⑷所示。
特别注意:在I-U图象中,当电压为0时,电流也为0,所以坐标原点为0。但根据电流、电压值所描绘的线表示电阻,而电阻是导体的一种属性,它的大小由导体的长度、横截面积、材料和温度决定,而与电流、电压无关,所以这条线不能以过坐标原点,如果经过坐标原点,那就会得出电压为0,电流为0时,电阻也为0的这种错误结论。
(5)电流表要串联在电路中,电压表要并联在被测电阻两端,又因为滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表的示数变大,即说明当滑片向左移动时,电路中的电阻减小。所以滑动变阻器电阻丝上的两个接线柱应接左端那个(无论金属杆上的两个接线柱接哪个),金属杆上的两个接线柱可任意接,如图答案⑸所示。
(6)不论是从表中的数据还是从图象分析都可以得出结论:在电阻一定时,导体中的电流与导体导体端的电压成正比。
答案:(1)0~3V(或3V),0~0.6A(或0.6A)。(2)控制变量法,电阻。(3)5Ω。(4)如图答案(4)所示。(5)如图答案⑸、⑹在电阻一定时,导体中的电流与导体导体端的电压成正比。