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欧姆定律成立条件精选(十四篇)

发布时间:2023-10-11 15:53:04

序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇欧姆定律成立条件,期待它们能激发您的灵感。

篇1

一、建模的理论基础及过程

1.电功知识

学生在电功知识的学习过程中,已经知道电流做功的过程实质上就是电能不断转化为其它形式的能的过程,同时知道了电流做功的多少即电功的大小,跟下面这三个因素的大小有关:电压U、电流I、时间t,计算公式为W=UIt,并且,对运用这个公式计算出的结果,学生们也能理解成电能转化为其它形式能之和的一个总量。

2.焦耳定律

电流通过导体会产生热量,这个热量的多少,跟电流I、电阻R、时间t有关,计算公式为Q=I2Rt,这就是焦耳定律。由这个定律计算出的数值,物理老师要引导学生把它理解为仅是电流做功转化为内能的一部分,为下面进行欧姆定律成立条件的理论模型构建做好铺垫。

3.引线搭桥之一

老师:当电流通过电扇时,电流在做功过程中会将电能转化为哪些形式的能呢?

学生:机械能和内能。

老师:此时电功W与内能Q谁大谁小呢?

学生:电能W大于内能Q,即W>Q。

老师:将上式W>Q中的W和Q,分别用公式W=UIt,Q=I2Rt进行替换,不就成了UIt>I2Rt吗?请同学们注意观察这个不等式它是不是一个最简式?

学生:不是。

老师:请同学们化简,并研究一下化简后所得的新的不等式会给我们怎样的启示?

学生:不等式两边同时约去It这个正数值,不等号的方向仍不会改变,即U>IR,这与我们前面学习过的欧姆定律I=不相符合。这就表明前面我们所学的欧姆定律,其成立是有条件限制的,这个限制条件为什么教科书的前前后后都没有说明呢?难道说我们找到了一个教科书上应该有的却不曾有的“新发现”?同学们兴奋不已,教室里的气氛顿时活跃了起来。

老师:同学们,你们的分析是有根有据的,做出欧姆定律成立是有条件的,判断也是正确的。因为我们所依据的物理公式W=UIt、Q=I2Rt,电扇工作时电能转化为机械能和内能的物理事实,以及运用不等式进行变形的数学知识都正确无疑。

老师:接下来我们就自然要追问:什么条件下U=IR呢?这个条件也就是欧姆定律成立的限制条件,请同学们再接再厉。

4.引线搭桥之二

老师:当电流通过哪种或哪类用电器做功时,它们两端的U才会等于流过的电流I与其自身的电阻R的乘积呢?请从电能转化的角度,列举实例进行分析。

学生:电流通过电饭煲、电水壶、电熨斗等用电器做功时,电能会全部转化为内能,即有W=Q。再将此式中的W和Q,分别用公式W=UIt,Q=I2Rt进行替换,得UIt=I2Rt,最后化简得U=IR。

老师:请同学们在你们的笔记本上写出这个理论的推导过程,好吗?

学生:对电饭煲、电水壶、电熨斗有W=Q

UIt=I2Rt 则U=IR

电能全部转化为内能的用电器,欧姆定I=就一定成立。

二、建模的功效

1.正确理解和区分电功或电热计算公式的多样性

对于电能全部转化为内能的用电器来说,U=IR,W=UIt都成立,因此,在计算电功W=UIt公式的四个量中,除时间t这一个物理量外,其它的三个物理量电压U、电流I、电阻R,任一个量可由公式U=IR用另外两个量求出,所以,可推出W=UIt=I2Rt=t三个计算公式,同理可得Q=UIt=I2Rt=t。而对于电扇、电动机等这类用电器,由于U>IR,计算电功只能用W=UIt,计算电热只能用Q=I2Rt了。

2.减轻学生在学习过程中理解和记忆知识所造成的心理负担,增强学生学习物理知识的理论水平和理解能力

比起借用“纯电阻”这个初中学生根本模糊不清的物理概念来理解和区分电功和电热计算公式的多样性来说,学生少吃了一知半解的亏,并且能在老师的引导下,从自己所理解的电功和电热的计算公式中,经历发现两者的区别和联系的数理推导过程,于自然的融合中,增强了学生的理论水平,深化了学生理解知识的能力。

3.为初中教师钻研教材、用好教材提供了一种方向

篇2

一、欧姆定律发现历程溯源

2.相同之处

欧姆定律适用于线性元件,如金属等,不适用于非线性元件,如气态导体等。

三、三点质疑

1.线性元件存在吗

材料的电阻率ρ会随其他因素的变化而变化(如温度),从而导致导体的电阻实际上不可能是稳定不变的,也就是说理想的线性元件并不存在。在实际问题中,当通电导体的电阻随工作条件变化很小时,可以近似看作线性元件,但这也是在电压变化范围较小的情况下才成立,例如常用的炭膜定值电阻,其额定电流一般较小,功率变化范围较小。

2.对所有非线性元件欧姆定律都不适合吗

在上述所有表述中都有欧姆定律适用于金属导体之说,又有欧姆定律适用的元件是线性元件之说,也就是说金属是线性材料,而我们知道,白炽灯泡的灯丝是金属材料钨制成的,也就是说线性材料钨制成的灯丝应是线性元件,但实践告诉我们灯丝显然不是线性元件,因此这里的表述就不正确,为了避免这种自相矛盾,许多资料上又说欧姆定律的应用有“同时性”,或者说“欧姆定律不适用于非线性元件,但对于各状态下是适合的”,笔者总觉得这样的解释难以让学生接受,有牵强之意,给教师的教造成难度,既然各个状态下都是适合的,那就是整个过程适合呀。

3.对欧姆定律适合的元件I与R一定成反比吗

I与R成反比必须有“导体两端的电压U相同”这一前提,在这一前提条件下改变导体的电阻R,那么通过导体的电流就会发生变化,因而导体的工作点就发生了变化,其制作材料的电阻率 ρ就随之变化,因此导致电阻又会发生进一步的变化,这样又会导致电流产生进一步的变化,所以实践中多数情况下I与R就不会成严格的反比关系,甚至相差很大。

四、两条教学对策

1.欧姆定律的表述需要改进

其实早就有一些老师对欧姆定律的表述进行过深入的分析,并结合他们自身长期的教学经验,已经提出了欧姆定律的表述的后半部分“I与R成反比”是多余的,应该删除,笔者也赞成这种做法,因为这种说法本身就是不准确的,这也是在上述三种大学普通物理教材中都没有出现这个说法的原因。

通过对欧姆定律发现历程的溯源,可知欧姆当时发现这一电路定律时也没有提出“反比”这一函数关系,只是定量地给出了一个等式,因此,笔者认为欧姆定律的现代表述有必要改进,既要传承欧姆当时的公式,也要符合实际情况,所以笔者认为欧姆定律应该表述为:通过导体的电流强度等于导体两端的电压与导体此时的电阻之比。

那么,为什么连“I与U成正比”也省去呢?当R一定时,I与U成正比是显然的,但如果在欧姆定律的表述中一旦出现“I与U成正比”的说法,学生就会很自然地想到“I与R成反比”,而这种说法是不对的,所以表述中最好不要出现“I与U成正比”和“I与R成反比”这两种说法。

2.线性还是非线性元件的区分不能以材料种类为判断标准

同样是金属材料,钨丝的伏安特性是非线性的,而一些合金材料导体的伏安特性却是非常接近理论线性,如标准电阻。所以我们在区分线性元件还是非线性元件时,不能以导体的材料种类作为判断的标准,而只能通过实验测定,得到I-U图象,以此来作为判断依据。

篇3

关键词:物理定律;教学方法;多种多样

关键词:是对物理规律的一种表达形式。通过大量的观察、实验归纳而成的结论。反映物理现象在一定条件下发生变化过程的必然关系。物理定律的教学应注意:首先要明确、掌握有关物理概念,再通过实验归纳出结论,或在实验的基础上进行逻辑推理(如牛顿第一定律)。有些物理量的定义式与定律的表式相同,就必须加以区别(如电阻的定义式与欧姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相关的物理定律之间的关系,还要明确定律的适用条件和范围。

(1)牛顿第一定律采用边讲、边讨论、边实验的教法,回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识;培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确:牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态,不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的涵义,引入了惯性的概念,是研究整个力学的出发点,不能把它当作第二定律的特例;惯性质量不是状态量,也不是过程量,更不是一种力。惯性是物体的属性,不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时,应使学生理解和使用常用的措词:“物体因惯性要保持原来的运动状态,所以……”。教师还应该明确,牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系,但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时,常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。

(2)牛顿第二定律在第一定律的基础上,从物体在外力作用下,它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达:物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应请注意:公式F=Kma中,比例系数K不是在任何情况下都等于1;a随F改变存在着瞬时关系;牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系,以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。

(3)万有引力定律教学时应注意:①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程,卡文迪许测定万有引力恒量的实验,海王星、冥王星的发现等物理学史料,对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比(平方反比定律),减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式,只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也发现了它的局限性。

(4)机械能守恒定律这个定律一般不用实验总结出来,因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理,在外力和非保守内力都不作功或所作的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化,就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量,用它来解决问题时,就可以不涉及状态变化的复杂过程(过程量被消去),使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件(只有系统内部的重力和弹力做功)。这个定律不适用的问题,可以利用动能定理或功能原理解决。

(5)动量守恒定律历史上,牛顿第二定律是以F=dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来,主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相,就目前中学的实验条件来说,多数难以做到。即使做得到,要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出,再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律,也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题,相互作用的物体的所有动量都在一条直线上,所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误,应该使他们明确,在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化,表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以不过程物理量,使问题大大地简化。若物体不发生相互作用,就没有守恒问题。在解决实际问题时,如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大,就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用,系统中有多少物体在相互作用,相互作用的形式如何,只要系统不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),动量守恒定律都是适用的。

篇4

关键词:电动势;电压;电流;电阻;功率

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)12-0060-3

1 P于闭合电路欧姆定律

1.定律内容:在外电路为纯电阻的闭合电路中,电流的大小跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比。

2.定律的得出:仔细分析人教版和教科版教材,他们给出定律的过程是相同的。在电源外部,电流由电源正极流向负极,在外电路上有电势降落,习惯上称为路端电压或外电压U,在内电路上也有电势降落,称为内电压U';在电源内部,由负极到正极电势升高,升高的数值等于电源的电动势。理论和实践证明电源内部电势升高的数值等于电路中电势降低的数值,即电源电动势E等于外电压U和内电压U'之和,即E=U+ U'=U+Ir。若外电路为纯电阻,则U=IR,所以E=IR+Ir,I=

从教学实际看,上述给出定律的方法很多同学并不能理解,只能生硬的接受,这给学生对定律的理解和运用带来困难。在教学中笔者尝试从能量角度推导定律,效果较好,过程如下:从能量转化观点看,闭合电路中同时进行着两种形式的能量转化:一种是把其他形式的能转化为电能,另一种是把电能转化为其他形式的能。

设一个正电荷q,从正极出发,经外电路和内电路回转一周,其能量的转化情况如下:

在外电路中,设外电路的路端电压为U,那么正电荷由正极经外电路移送到负极的过程中,电场力推动电荷所做的功W=qU,于是必有qU的电能转化为其他形式的能量(如化学能、机械能等)。在内电路中,设内电压为U',那么正电荷由负极移送到正极的过程中,电场力所做的功W=qU',于是必有qU'的电能转化为内能。若电源电动势为E,在电源内部依靠非静电力把电量为q的正电荷从负极移送到正极的过程中,非静电力做的功W=qE,于是有qE的其他形式的能(化学能、机械能等)转化为电能。

因此,根据能量转化和守恒定律,在闭合电路中,由于电场力移送电荷做功,使电能转化为其他形式的能(qU+qU'),应等于在内电路上由于非静电力移送电荷做功,使其他形式的能转化成电能(qE),因而qE=qU+qU',即E=U+U'。若外电路为纯电阻R,内电路的电阻为r,闭合电路中的电流强度为I,则U=IR,U'=Ir,代入上式即得I=

E/(R+r)。

3.定律的理解:不论外电路是否为纯电阻,E=U+ U'=U+Ir总是成立的,只有当外电路为纯电阻时,才能成立。闭合电路欧姆定律的适用条件跟部分电路欧姆定律一样,都是只适用于金属导电和电解液导电。

2 不同的物理量间的图像关系以及对图像的理解(以外电路为纯电阻为例)

图像1 电路中的总电流与外电阻的关系即I-R图像

图像2 外电压与外电阻的关系即U-R图像

由闭合电路欧姆定律可得:

分析可得:R增大,U增大;R减小,U减小,但不成线性关系。R0,U0; R∞,UE。故U-R图像如图2所示。当外电路短路(R=0),外电压为0;当外电路开路R∞,外电压等于电动势E,即若题目中告诉某一电源的开路电压,则间接告诉了电动势E的值。

图像3 外电压与总电流的关系即U-I图像

由闭合电路欧姆定律可得:U=E-U'=E-Ir。

分析可得:由于E、r为定值,故U与I成线性关系,斜率为负,故图像应如图3所示。当I=0,U=E,即图像的纵截距表示电动势;当 此时外电路短路,此电流即为短路电流,即横截距表示短路电流。斜率k=-r,即斜率的绝对值表示内电阻。

由上述分析可知,若给出了U-I图像,则由图像就可以知道电源电动势E和内阻r这两个重要的参量。若将不同电源的U-I图像画在同一个图中,如图4所示,则可以比较不同电源的电动势和内阻的大小。由图4可知E1=E2、r1

图像4 电源的输出功率与外电阻的关系,即P-R图像

图像5 电路中的功率与总电流的关系,即P-I图像

与闭合电路相关的功率有3个:电源的总功率、电源内部的热功率、电源的输出功率。

由P=IE可知P与I成正比,图像应为过原点的一条倾斜的直线。

由P=I2r可知图像应为顶点过原点的关于纵轴对称的开口向上的抛物线的一半。

由P=P-P=IE-I2r可知图像应为过原点的开口向下的抛物线的一部分。

若将3个功率与电流的关系图像画在同一图像中,则分别对应着图6中的图线1、2、3。

利用图线1可求电动势E,利用图线2可求内阻r,需要特别注意的是:此图像中3条图线不能随意画。“1”“2”交点说明此时P=P,即P=0,外电路短路,电流最大,此状态下图线“3”与横轴交点值一定是“1”“2”交点对应的横坐标值,否则就是错误的。“2”“3”交点的含义为P=P,此状态下R=r,则“2”“3”交点对应的横坐标一定为 ,若不是则错误。还必须注意的是“2”“3”的交点一定是“3”的最高点,因为R=r时,P最大,若不是这样则此图画错了。

案例 在图7(a)所示电路中,R0是阻值为5 Ω的定值电阻,R1是一滑动变阻器,在其滑片从最右端滑至最左端的过程中,测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图7(b)所示,其中图线上的A、B两点是滑片在变阻器的两个不同端点时分别得到的,讨论以下问题:

问题1 滑片从最右端滑至最左端的过程中,电流表示数如何变化?

分析:滑片从最右端滑至最左端的过程中,由电路结构可知外电阻R变小,由I-R图像可知电流表示数变大。

问题2 滑片从最右端滑至最左端的过程中,电压表示数如何变化?

分析:滑片淖钣叶嘶至最左端的过程中,由电路结构可知外电阻R变小,电压表测量的是外电压,由U-R图像可知电压表示数变小。

问题3 电源电动势和内阻各为多大?

分析:图7(b)给出的是外电压与电流的关系,由图可求得斜率绝对值为20,将图线延长与纵轴相交,可得纵截距为20,由U-I图像的物理含义可知电源电动势E=20 V,内阻r=20 Ω。

问题4 滑片从最右端滑至最左端的过程中,电源的输出功率如何变化?最大输出功率为多少?

分析:由题目所给条件可求得R1的最大阻值为75 Ω,滑片从最右端滑至最左端的过程中,外电阻的变化范围为80 Ω~5 Ω,由P-R图像可知P先变大再变小。调节过程中可以满足R=r,则当R1的有效阻值为15 Ω时,电源输出功率达最大 ,即为5 W。

问题5 若在上述条件下,仅将R0的阻值改为30 Ω,滑片从最右端滑至最左端的过程中,电源的输出功率如何变化?电源的最大输出功率为多少?

分析:滑片从最右端滑至最左端的过程中,外电阻的变化范围为105 Ω~30 Ω,由P-R图像可知P一直变小。由于无法满足R=r,则电源输出功率不可能为,则当R与r最最接近即R1=0 Ω时电源输出功率最大,计算可得为4.8 W。

与闭合电路欧姆定律应用相关的题目较多,题型多种多样,解决这类题目的关键是要搞清电路结构,搞清电表的测量对象,分清已知量与未知量,再运用相应规律求解则可。当然,这也不是一蹴而就的,只有多做、多练、多思考才能达到较好的效果。在解答闭合电路问题时,部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律经常交替使用,这就要求我们认清研究对象是全电路还是某一段电路,是这一段电路还是另一段电路,以便选用对应的欧姆定律,并且要注意每一组物理量(I、U或I、E、R、r)的对应关系是对同一研究对象的,不可“张冠李戴”。

参考文献:

篇5

(1)对于万有引力定律的表达式F=Gm1m2/r2,有同学认为当r0时,F∞。虽然万有引力定律适用于一切物体,但公式F=Gm1m2/r2计算万有引力时,却有一定的适用条件:

严格地说,万有引力定律的公式只适用于计算质点间的相互作用。质点本身就是一个理想化的模型,当两个物体间的距离比物体本身大得多时,可以认为是质点。认为当r0时,F∞的错误原因就在于实际情况中根本不可能出现r=0的情况,也就是说,在r0时,有质量的物体也就不能再看成质点了。

对于万有引力定律的适用还可以有下面两种情况:一是当两物体距离很近时,如果质量都是分布均匀的球体,此时r应是两球体球心间的距离,二者间距离最小也是在它们接触时,r为两球半径之和,而不是0。二是若为一均匀球体与球外一质点的万有引力也可用此公式,式中r是球心到质点的距离,此距离最小是球的半径,也不是0。

(2)对于库仑定律公式:F=KQ1Q1/r2仅适用于真空中(空气中近似成立)的两个点电荷间的相互作用,在理解库仑定律时,常有同学认为:r0时,得出库仑力F∞。

从数学的角度分析,这是正确的结论,但从物理学的角度分析,这一结论是错误的,错误的原因和对万有引力错误认识是类似的,原因在于当r0时,两电荷已经失去了点电荷成立的条件,何况实际电荷都有一定的大小,根本不会出现r=0的情况,也就是说,在r0时电荷已经不能再看成点电荷了,违背了库仑定律的适用条件(真空、点电荷),不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用了。

(3)对于闭合电路欧姆定律,根据欧姆定律及串、并联电路的性质来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况,在分析这一动态电路的基本方法中,可以用极限方法。极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。

先用两个例题来分析:

例1 如右图所示电路中,已知电源电动势E=3V,内电阻r=1Ω,R1=2Ω,滑动变阻器R的阻值可连续增大,求:当R多大时,R1将消耗的功率最大,且为多少?

解析 由P=I2R知,对于R1消耗的功率

P1=I2R1当I最大时,P1最大,要使I最大则由I=E/(r+R1+R)可知应使R=0,当R=0时R1将消耗的功率最大:Pm= R1E2/(r+ R1)2 =2W

例2 分析闭合电路路端电压与电流关系:U=E-Ir ;I=E/(r+R)。(E、r不变)

用极限法来分析是很容易理解的。

如果从数学角度来分析,U与I成一元一次函数关系,很容易得出U与I的图线:

篇6

难点;关键点;关系

〔中图分类号〕 G633.7

〔文献标识码〕 C

〔文章编号〕 1004—0463(2013)

06—0039—02

“三个焦点”是指在课堂教学中的三个主要因素,即重点、难点、关键点。下面笔者就以初中物理课堂教学为例来谈谈这“三个焦点”及相互关系和处理方法。

一、课堂教学中的“三个焦点”

1.重点。教学重点即课堂教学中的知识重点,是最基本、最重要也是学生应该掌握的教学内容,是一节课中要解决的主要矛盾。抓住了教学重点,就抓住了课堂教学中的关键。

2.难点。教学难点指学生在学习知识过程中难以理解和掌握的内容,是在完成“重点”教学任务或对教学内容进行提升和发展、延伸与拓展,以及理解、分析和解决问题时难以逾越的思维障碍。

3.关键点。教学关键点指解决好重点、难点的关键措施,它往往是学生的易错点、易混点、易忽略点。

例如,《密度》一节教学的重点是:(1)通过实验探究,学会用比值的方法定义密度的概念。(2)理解密度的概念、公式。(3)用密度知识解决简单的实际问题。难点是:在实验探究的基础上利用“比值”定义密度的概念。关键点是:做好实验探究,用“比值”建立密度的概念。

二、“三个焦点”之间的关系

教学重点、难点和关键点之间既相互独立又相互关联。任何学科的教学内容都有一定的知识结构,是一张相互联系的网。重点是这张网上的“纲”,难点是这张网上的“结”,关键点是理“纲”解“结”的方法措施。三者关系有全部重叠、部分重叠、非重叠三种。全部重叠时只要抓住关键点,重点、难点也就解决了;部分重叠时,抓住关键点就意味着突出重点或排除难点;非重叠时要精心设计和安排关键点去解决重点和难点。难点解决不好会影响整个课堂的教学效果,如果只注重教学难点,而未能较好地抓住教学重点和关键点,不但难点难以突破,而且教学任务也难以完成。关键点是突破重点、攻克难点的突破口,抓住关键点,才能更好地掌握重点和突破难点。

三、教学过程中如何处理好“三个焦点”

1.备好课。备好课是上好课的前提和保证,在备课过程中应注意以下几点:

(1)找准重点。备课时必须依据教学大纲的要求,认真研究教材或参阅有关资料,正确分析教材的重点,考虑好在教学中如何突出重点。例如,欧姆定律是反映电学中三个重要的物理量,是电流、电压、电阻关系的一个重要定律,是进一步学习电学知识和分析电路的基础,因此通过实验探究得出欧姆定律,掌握和理解欧姆定律的内容和公式,并用欧姆定律进行分析和解决简单的电路问题是教学的重点。

(2)找到难点。要找到难点,就要联系学生的实际情况,根据他们的知识基础和思维能力,分析和找到学生难于理解的地方,即内容比较抽象、深奥、复杂或学生接受起来比较困难的知识和技能,并且为在课堂上解决这个难点,可以提供适当的措施和方法。例如,欧姆定律教学的难点是设计实验过程和对欧姆定律的理解,其中学生对实验方法的掌握是重点也是难点。

(3)找出关键点。教学关键点突出反映了学生在新知识学习过程中认识上的矛盾性,体现了已学知识与新知识的联系,展示了教学过程中由感知教材向理解教材的合理过渡。因此,确定与处理教学关键点,对于顺利学习新知识起决定性的作用。 要确定与处理好关键点,就要深入钻研教材,弄清教材内容的内在联系。要对教材的内容作深入剖析,理出知识的层次,找出已学知识和后续知识与这些内容的联系,找出解决重点及难点的关键所在。例如,欧姆定律教学的关键点是:通过对实验数据的分析,概括出电流与电压、电流与电阻的关系。

2.上好课。上好课是提高教学质量的关键和保证,因此要做到以下几点:

(1)突出重点。教授重点是一节课的中心任务,课堂中的所有教学活动都必须紧紧围绕教学重点进行,在教学结束时应及时归纳总结,以突出重点。例如,牛顿第一定律中“一切物体在没有受到外力作用时总保持静止状态或匀速直线运动状态”是教学的重点,教学时应着重讲解。

(2)突破难点。难点是课堂教学中应集中解决的问题。对于难点,可采用“温故知新法”、 “循序渐进法”、 “类比法”、 “难点分散法”、“情境引导法”、“讨论交流法”等各种方法和措施,使难点得到解决。此外,还要了解学生对难点的掌握情况,并及时采取有效的解决措施。例如,牛顿第一定律的难点是对定律的理解,“一切”是指范围,即该定律对所有物体都普遍适用;“没有力的作用”是指定律成立的条件,它包含两层意思,一是理想情况,即物体确实没有受到外力作用,二是物体所受合力为零;“或”即两种状态居其一,不能同时存在。定律表明:物体不受力时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动。并根据“牛顿第一定律”理解惯性(物体保持运动状态不变的性质)以及运动和力的关系(力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因)。

篇7

一、部分电路知识是基础

1.电流:自由电荷的定向移动形成电流。I也流是标量,但有方向,我们规定正电荷的定向移动方向是电流的方向。电流的定义式为单位为A。

2.电压:当在导体两端加上一定电压后,在导体中将产生一定的电场,自由电荷在静电力的作用下做定向移动,形成电流。

3.电阻:电流通过导体时受到导体的阻碍作用。电阻的定义式为R,决定式,单位为Ω

4.部分电路欧姆定律: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。其表达式为I=,适用范围有金属导电和电解液导电(对气体不适用)和纯电阻电路。

5.电路:在串联电路中有,并联电路中有

例1 根据经典理论,金属导体中电流的微观表达式为I=nvSe,其中n为金属导体中单位体积内的自由电子数,v为导体中自由电子沿导体定向移动的速率,S为导体的横截面积,e为自由电子的电荷量。如图1所示,两段长度和材料完全相同、各自粗细均匀的金属导线ab、bc,圆形横截面的半径之比为rab:rbc=l:4,串联后加上电压,则()。

A.两导体内的自由电子定向移动的速率之比为vab:vbc=l:4

B.两导体内的自由电子定向移动的速率之比为vab:vbc=4:1

C.两导体上的电压之比为Uab:Ubc=4:1

D.两导体上的电压之比为Uab:Ubc=16:1

解析:两段导体串联,根据串联电路的特点可知,电流处处相等,即Iab=Ibc再由金属导体中电流的微观表达式I=nvSe,得,选项A、B错误。根据欧姆定律,得U=IR,所以。又有,得,选项c错误,D正确。答案为D。

点评:导体两端加电压后,在导体中会形成电场,自由电荷在静电力作用下做定向移动而形成电流,金属导体中电流的微观表达式I=nvSe就是由导体中电流推导而出的。串联在电路中的每段导体分得的电压跟电阻成正比。

例2 对于电阻的概念和电阻定律,下列说法正确的是()。

A.由可知,导体的电阻与导体两端的电压成正比,与流过导体的电流成反比

B.由可知,导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比

c.由可知,导体的电阻率与导体的横截面积成正比,与导体的长度成反比

D.导体的电阻率只由材料的种类决定,与温度无关

解析:电阻是由导体本身决定的,跟电流、电压无关,所以选项A错误,B正确。电阻率主要决定于导体的材料,还跟温度有关,所以选项C、D错误。答案为B。

点评:电阻是用比值法定义的,即电阻等于电压与电流的比值。而电阻的大小是由决定的,其中p为电阻率,主要决定于导体的材料,还与温度有关。

二、闭合电路分析是综合

1.电源:电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。(l)电动势是非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,即,单位为V1(2)电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫做内电阻,是反应电源性能的一个重要参数。

2.闭合电路:(1)闭合电路欧姆定律是指闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与内、外电阻之和成反比,其表达式为,只适用于纯电阻电路;(2)路端电压与电流的关系为U=E-Ir,此式适用于一切电路;(3)路端电压与外电阻的关系为U=,此式只适用于纯电阻电路。当外电路断开时,有1=0,U=E;当外电路短路时,有。

例3 一节干电池的电动势为1.5V,一节铅蓄电池的电动势为2V。所以()。

A.干电池在1s内将1.5J的化学能转变为电能

B.蓄电池将化学能转变为电能的本领比干电池的要大

C.无论接不接人外电路,一节干电池两极间的电压都为2V

D. g节蓄电池每通过IC电荷量,电源把2J的化学能转变为电能

解析:电动势的物理含义是电源搬运IC的电荷量做功(把其他形式的能转化为电能)的大小,显然,选项A错误,B、D正确。当电源接人外电路时,两端电压随外电阻的变化而变化,选项C错误。答案为BD。

点评:电动势是比较难理解的物理量,它是非静电力做功与电荷量的比值,而不是非静电力做功与时间的比值。当外电路接通时,随外电路电阻的变化,电流、路端电压也随之改变。

例4 如图2所示,在A、B两点间接有电动势E=4V,内电阻r=lΩ的直流电源,电阻R1、R2、R3的阻值均为4Ω,电容器的电容C=30μF,电流表的内阻不计,求:

(l)电流表的读数;

(2)电容器所带的电荷量;

(3)断开电源后.通过电阻R2的电荷量。

解析:当开关S闭合后,因为电容器的电阻无穷大,可以以去掉,而电阻R1、R2被电流表短路,所以外电路可以简化为电流表和电阻R3串联。

(1)根据欧姆定律可得,电流表的读数I=

(2)电容器接在电源两端,其电压为路端电压,即U=IR3=3.2V,因此电容器带电荷量Q=UC=

(3)断开开关S后,电容器相当于电源,因为电流表内阻不计,外电路是电阻R1、R2并联后与R3巾联,所以通过电阻R1和R2的电荷量之比为又有,解得

点评:电容器中间有电介质,电流不能通过其中,在电路中表现为断路,而理想电流表的内阻为零,在电路中表现为短路,在电路分析时要充分利用这些特点。

三、动态电路分析是热点

1.基本规律:(l)当外电路中任何一个电阻增大(或减小)而其他电阻不变时,电路的总电阻一定增大(或减小);(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路中的总电阻增大,若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小;(3)在如图3所示的分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联,A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。

2.分析思路:

例5 在如图4所示的电路中,Rc为定值电阻,闭合开关S。当滑动变阻器R的滑片P向右移动时,下列判断正确的是()。

A.电压表V1、电流表A的读数都增大

B.电压表V1与电流表A读数的比值保持不变

C.电压表V2与电流表A读数的比值保持不变

D.电压表V2、电流表A读数变化量的比值保持不变

解析:当滑动变阻器R的滑片P向右移动时,接人电路的阻值变大,总电阻变大,回路中的总电流减小,电流表A的读数减小,选项A错误。巾欧姆定律得。显然,选项B错误,c正确。而选项D正确。答案为CD。

点评:根据动态电路分析的一般思路,灵活运用部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律即可顺利求解本题。

例6 在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图5所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻Rm发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时()。

A.Rm变太,且R越大,U增大越明显

B.RM变大,且R越小,U增大越明显

C.RM变小,且R越大,U增大越明显

D.Rm变小,且R越小,U增大越明湿

解析:根据题述可知,传感器接触到药液时其电阻Rm发生变化,导致S两端电压U增大,因此Rm变小。又因为R与Rm并联,所以R越大,U增大越明显。答案为C。

点评:通常情况下对动态电路进行分析是通过电阻的变化确定电压的变化,而该题是利用电压的变化来确定电阻的变化。

四、功和功率的计算是难点

1.纯电阻电路的电功和电热:电流通过纯电阻电路时,它所消耗的电能全部转化为内能,电功等于电热,电功率等于热功率。数学表达式为w=Q=Pt

2.非纯电阻电路的电功和电热:当电路中含有电动机、电解槽等时,该电路为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中,消耗的电能除转化成内能外,还转化成机械能、化学能等。在非纯电阻电路中,电功大于电热,即;电功率大于热功率,即在计算电功和电功率时只能用定义式W=UIt和P=UI,在计算电热和热功率时只能用定义式Q=

3.电路中的功率与效率:电源的总功率P=EI,电源的输出功率P=UI,电源的内耗功率电源的效率

4.电源的最大输出功率:对于纯电阻电路有P=,当外电路电阻等于内电路电阻(R=r)时,电源的输出功率最大,且,此时电源的效率η=50%。

例7 如图6所示,电源电动势E=6V,内阻r=2Ω,定值电阻R1=R2=12Ω,电动机M的内阻R3=2Ω。当开关S闭合电动机转动稳定后,电压表的读数U1=4V。若电动机除内阻外其他损耗不计,求:

(1)电路的路端电压U2;

(2)电动机输出的机械功率P;

(3)电源的效率η。

解析:(1)设干路电流为I,对全电路,有E=成立。设通过R1和电动机的电流为I1,通过R2的电流为I2,对R3、R2,欧姆定律适用,有I1=。由并联电路的特点得即,解得

(2)电动机的输入功率,转化为机械功率P和通过其内阻生热的功率。根据能量守恒定律得。代人数据得

(3)电源的效率83.3%。

点评:对于含有电动机、电解槽等非纯电阻的电路,在分析和讨论时务必注意欧姆定律是不适用的。

五、图像问题讨论是提升

1.在恒定电流问题中,为了更加直观地反映某元件的电压和电流的关系,我们常常选用伏安(U-I)特性曲线来描绘。它们主要有两种:一是电阻元件对应的伏安特性曲线,简称“电阻线”,如图7甲所示,其对应的电阻R的大小等于tanα;另一种是电源元件对应的伏安特性曲线,简称“电源线”,如图7乙所示,其对应的电源内阻r的大小等于tanα,电动势E为直线在U轴上的截距。

2.在纯电阻电路中,我们常用功率与外电阻的图像来反映它们之间的变化规律,如图8所示,电源的总功率,电源的输出功率,电源的内耗功率

例8 某种材料的导体的U-I图像如图9所示,图像上A点和坐标原点连线与横轴成a角,A点的切线与横轴成β角。关于导体的下列说法中正确的是()。

A.在A点,导体的电阻大小等于tanα

B.在A点,导体的电阻大小等于tanβ

C.导体的电阻随电压U的增大而增大

D.导体的电功率随电压U的增大而增大

解析:由欧姆定律得,由图得在A点有,故导体的电阻随电压U的增大而增大,在A点,导体电阻的大小等于tana,选项A、C正确,B错误。由图可知随着电压的增大,电流也增大,所以导体的电功率增大,选项D正确。答案为ACD。

点评:根据部分电路欧姆定律可以确定U-I图像的几何意义。在解决恒定电流的某些问题时,巧妙地应用电阻线、电源线进行分析,不仅可以避免运用数学知识列式进行复杂的运算,而且可以获得直观形象、一目了然的效果。

侧9 电池甲和乙的电动势分别为E1和E2,内阻分别为r1和r2。若用甲、乙两电池分别向某个电阻R供电,则在这个电阻上所消耗的电功率相同。若用甲、乙两电池分别向某个电阻R'供电,则在R'上消耗的电功率分别为P1和P2。已知E>E2,R'>R,则()。

解析:依题意作出电池甲和乙(E1>E2)及电阻R的伏安特性曲线。因为两电池分别接R时,R消耗的电功率相等,所以这三条线必相交于一点,如图l0所示。由图可知a1>a2,所以,r1>r2。作R'的伏安特性曲线,因为R'>R,所以R'的伏安特性曲线应在R的上方。由图可知,当甲电池接R'时,;当乙电池接R'时。因为,所以。答案为AC。

点评:在U-I直角坐标系中作出电源的伏安特性曲线,再在此坐标系中作出电阻R的伏安特性曲线,则两条线的交点就表示了该闭合电路所工作的状态。此交点的纵、横坐标的比值表示外电阻R1纵、横坐标的乘积即为外电阻所消耗的功率。

跟踪训练

l.一个T形电路如图11所示,其中电阻。另有一测试电源,电压为lOOV,则()。

A.当c、d端短路时,a、b之间的等效电阻是40Ω

B.当a、b端短路时,c、d之间的等效电阻是40Ω

C,当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为80V

D.当c、d两端接通测试电源时,a、b两端的电压为80V

2.将一电动势为E、内阻为r的电池与外电路连接,构成一个闭合电路。用R表示外电路的电阻,I表示电路中的电流,U表示路端电压,则下列说法正确的是()。

A.由U=IR可知,外电压随I的增大而增大

B.由U=Ir可知,路端电压随I的增大而增大

C.由U=E-Ir可知,电源的输出电压随电流I的增大而减小

D.由可知,回路中电流随外电阻R的增大而减小

3.在如图12所示的闪光灯电路中,电源的电动势为E,电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时,闪光灯中才有电流通过并发光,当闪光灯正常工作时,会周期性短暂闪光,则可以判定()。

A.电源的电动势E一定小于击穿电压U

B.电容器所带的最大电荷量一定为CF

C.闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量一定增大

D.在一个闪光周期内,通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等

4.如图13所示,电源的电动势E=12V,内阻r=3Ω,Ro=1Ω,直流电动机的内阻Ro'=1Ω。当调节滑动变阻器R1时可使甲电路的输出功率最大,当调节滑动变阻器R2时可使乙电路的输出功率与甲电路相同也最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率Po=2W),则使电路输出功率最大的R1和R2的值分别为()。

A.2Ω,2Ω

B.2Ω,1.5Ω

C.1.5Ω,1.5Ω

D.1.5Ω,2Ω

5.如图14所示,直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图像,曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图像,则下列说法中正确的是()。

A.电源的电动势为50V

B.电源的内阻为

C.电流为2.5A时,外电路的电阻为15Ω

篇8

题目:如图(1)所示,磁流体动力泵的矩形槽左右两侧壁是导电极板,前后两壁是绝缘板,槽宽L=5cm,高h=10.5cm,槽的下部与水银面接触,上部与一竖直非导电管相连,匀强磁场方向垂直于绝缘壁,磁感应强度B=0.1T,给两导电板间加一电压U=1v,取水银的电阻率ρ=10Ω・m,水银密度ρ=1.4×10kg/m,则水银在泵中可上升的高度是多少?

此题是电磁学与生产技术相结合的问题,此题提供了磁流体动力泵的结构和工作原理的信息。若把导电板内的水银看成通电导线,可获得“通电导线在磁场中受力处于平衡状态”的物理模型。它在磁场中受到向上的力与向下的力平衡,利用平衡方程即可求解。在解此题时选取不同的研究对象来分析时,往往会收到不同的繁简效果。

解法一:假设水银已进入非导电管中并选取高出水银面的整个水银柱(包括大、小柱体中的水银)为研究对象,其在竖直方向受力如图(2)所示,其受到重力mg、矩形槽顶壁的弹力F、F,安培力F四个力作用,并设槽长为d,非导电管宽为L′,所求水银在泵中上升的高度为H:

由电阻定律得:R=ρ(1)

由欧姆定律得:I=(2)

由安培力公式得:F=BIL(3)

由(1)(2)(3)得:F=BhdU/ρ(4)

由密度公式得:mg=ρVg=ρg(V+V)(5)

由体积公式得:V=Lhd(6)

V=(H-h)(dL′)(7)

由(5)(6)(7)得:mg=ρg[Lhd+(H-h)dL′](8)

由压强公式得:F+F=ps=ρg(H-h)d(L-L′)(9)

由平衡条件得:F=mg+F+F(10)

由(4)(8)(9)代入(10)得:

H===1.5m

点评:因为H>h,所以水银进入非导电管,即假设成立,水银在泵中上升的高度为1.5m,但学生不仅在受力分析时常将矩形槽顶壁的弹力忽略,而且解题时槽长为d这一参数不知道设定,因此用此法解题时常出错不易解出正确答案。

解法二:选取高出水银面且宽为非导电管宽L′长为d,高为H的水银柱为研究对象,其在竖直方向受力如图(3)所示,受重力mg、安培力F二力作用。

由电阻定律得:R=ρ(1)

由欧姆定律得:I=(2)

由安培力公式得:F=BIL′(3)

由(1)(2)(3)式解得:F=(4)

mg=ρV=ρL′dHg(5)

由平衡条件得:mg=F(6)

将(4)(5)代入(6)

H===1.5m

点评:此法不仅避免了水银是否进入非导电管的讨论,而且使得对研究对象的受力分析更为简洁了,采用此法求解不容易解错。

解法三:选取矩形槽底面为研究对象,其在竖直方向受到向上安培力F和向下的压力F而平衡。

由题意得:F=F(1)

由压强公式得F=PS(2)

由液体压强公式得P=ρgH(3)

由几何图形得s=dL(4)

由平衡条件得F=F(5)

由(1)(2)(3)(4)代入(5)得

BL=ρgHdL化简得

H===1.5m

点评:此法最为简洁,但用此法解题,能力要求较高。

篇9

分类法就是一种科学的思维方法,指的是解决某一问题时,由于存在不确定因素,难以统一解答,这时需要将可能出现的各种情况进行分类,然后逐一进行分析讨论,最后再对讨论到的各种情况的结果进行归纳整理,以得出问题的完整答案,即“化整为零,逐一击破,再积零为整”.分类法既是一种重要的逻辑方法,同时又是一种重要的解题策略.本文就分类法在初中物理教学中的应用,谈谈笔者的认识和看法.

1 在知识的形成过程中,领略分类法的魅力

分类法并不直接由物理知识、内容所表达,而是往往隐藏在知识之中,并支配着知识的获取及应用,因此在物理教学过程中,教师应充分挖掘教材中的方法论因素,让学生领会方法的内涵,领略方法的魅力.

例如,苏科版八下教材第九章力与运动,教材在探究力与运动的关系这一复杂问题时,分三个小问题加以讨论:(1)物体在平衡力作用下怎样运动?(2)物体在不受力作用下怎样运动?(3)物体在非平衡力作用下怎样运动?通过一系列实验观察,数据积累,进行整理和归纳,总结得出:(1)物体受力平衡时,将保持静止或匀速直线运动状态(即运动状态不改变);(2)物体在没有受到力作用时,总保持静止或匀速直线运动状态,即牛顿第一定律;(3)物体在非平衡力作用下运动状态发生改变,可以概括得出结论:力是使物体运动状态改变的原因,力不是使物体运动的

原因.

再如,苏科版九上教材14.4滑动变阻器,如图1所示,在让学生了解其机构、各部分的名称和铭牌上各参数的意义的基础上,为了探究其正确的接法,先让学生思考讨论如下问题:

(1)滑动变阻器共有A、B、C、D四个接线柱,如果只选其中的两个接入电路,可能有哪几种接法?

(2)如果将滑动变阻器A、D两个接线柱接入电路,向左移动滑片,滑动变阻器接入电路的电阻将怎样改变?电路中的电流将怎样改变?

学生讨论后得出:滑动变阻器任意两个接线柱接入电路可能有六种接法①A、D;②A、C;③B、D;④B、C;⑤A、B;⑥C、D.

接下来,学生设计实验、进行实验后得出:滑动变阻器能改变接入电路的电阻只有四种:①A、D;② A、C;③B、D;④B、C.进一步分析实验现象得出:①A、D与②A、C等效;③B、D与④B、C等效,最终概括为;滑动变阻器接线柱的正确接法是“一上一下”.

其实,教材中在很多地方都渗透着分类法的思想,这不仅体现人们对分类法思想的重视,让学生体验到分类法伴随在知识的形成过程中,更重要的是分类法思想能锻炼学生逻辑思维的条理性和严密性,增强逻辑思维的能力,提高分析问题和解决问题的能力.

2 在解题过程中,体验分类法的应用

2.1 对物体运动状态的分类讨论

一般情况下,由于所研究的问题中,运动物体所处的状态未知而使问题在求解过程中显得复杂,因此尽可能对物体所处运动的状态进行充分考虑,然后进行分类讨论.

例1 将一物块轻轻放入盛满水的溢水杯,物块静止后,溢出81 g的水;再将其轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,有72 g的酒精溢出,则该物块的密度为

多少?

解析 此题属于浮力中较难的题目.首先根据阿基米德原理F浮=m排g, 可得 F浮水∶F浮酒=9∶8,求浮力不难,但难度在于确定物块静止时在液体中所处的状态,而此物块的状态具有不确定性,需分类讨论.可能有四种情形:

(1)物块在水、酒精中均漂浮;

(2)物块在水、酒精中均沉底(都浸没在其中);

(3)物块在水中沉底,在酒精中漂浮;

(4)物块在酒精中沉底,在水中漂浮.

现将上述情形逐一分析:

(1)假设情形1成立,根据漂浮条件,受到的浮力等于自身重力,且物块的质量不变、重力不变,所以,物块在水中和酒精中受到的浮力相等,即

F浮水∶F浮酒=1∶1≠9∶8,与题意不符,所以假设情形1不正确.

(2)假设情形2成立,则物体浸没在水中和酒精中,物体排开液体的体积和自身的体积相等,

即V排=V物;又根据阿基米德原理F浮水=ρ水gV物,F浮酒=ρ酒gV物,得浮力比为F浮水∶F浮酒=5∶4≠9∶8,与题意不符,所以假设情形2也不正确.

(3)假设情形3成立,则违背物体的浮沉条件:漂浮ρ液>ρ物,沉底ρ物>ρ液,所以假设情形3不正确.

(4)因水的密度大于酒精的密度,

所以,由(1)(2)(3)可知,只能是物体在水中漂浮,在酒精中沉底(浸没),

根据漂浮条件,物体受到水的浮力F浮水=

ρ物Vg;

根据阿基米德原理,在酒精中受到的浮力F浮酒=ρ酒gV,所以,

F浮水F浮酒=ρ物Vgρ酒Vg=98

解得:ρ物=ρ酒=98×0.8g/cm3=0.9 g/cm3.

2.2 对物质的物理属性分类讨论

有些物理问题,由于物质本身属性变化,会使问题的结果出现多种可能,因此在解决此类问题时,需要对物理属性的多种可能进行分类讨论,才有利于问题的解决.

例2 现有A、B、C三个轻质小球,已知:A带正电,A和B相互排斥,B和C相互吸引,C和A相互吸引,则C带电情况的是

A.一定带正电 B.一定带负电

C.可能不带电 D.无法确定

解析 该题主要涉及A、B、C三小球中任意两球电荷间相互作用的关系.由于A带正电,B、C两球的电性未知,可能有多种变化,因而需对B、C两球的电性进行分类讨论,具体如下:

B球的电性可能有三种:

(1)若B不带电,则A、B相互吸引,

(2)若B带负电,则A、B相互吸引,

(3)若B带正电,则A、B相互排斥,

根据题意,可确定:B带正电.

接下来,判定C的电性,参照上述方法分析:

(1)若C带正电,则B、C相互排斥,

(2)若C带负电,则B、C相互吸引,

(3)若C不带电,则B、C相互吸引.

对照已知条件,C可能不带电、也可能带负电,故答案为:C.

2.3 对已知条件分类讨论

在某些物理问题中,由于已知条件不够明确,此时出现需要对已知条件的多种可能进行分类讨论,才能对问题进行求解.

例3 已知电源电压为6 V不变,现有两个定值电阻R1、R2接入电路中,串联在其中的电流表示数为0.25 A;若R1、R2换另一种方式接入电路中,电流表示数变为1 A,求R1、R2的阻值分别为多少?

解析 该题主要考查串、并联电路中电流、电压的特点和欧姆定律.解答此类题首先需要确定两个电阻的连接方式,但在已知条件中并没有明确表示,致使R1、R2的连接方式有几种可能:

(1)若R1、R2并联,则根据并联电路中电流、电压的特点和欧姆定律,可得

I=UR1+UR2

(2)若R1、R2串联,则根据串联电路中电阻的特点和欧姆定律,可得

I′=UR1+R2

比较上述两式,可得:I>I′,

由此可得 6VR1+R2=0.25A

6VR1+6VR2=1 A

篇10

2008年各地中考试卷中,电学板块常考的知识点有:识别串并联电路、串并联电路中电流的特点、有关电压表的使用及读数和串并联电路电压的特点、决定电阻大小的因素、滑动变阻器的原理及应用等。其中,电流表、电压表的作用及串并联电路电流、电压的特点等内容在中考中所占比例较大,这些知识点常会与欧姆定律、电功率的计算综合起来考查。

电功和电功率部分的常考知识点有:电功和电功率的概念、公式、单位、计算以及电功率的测量;额定功率与实际功率的概念及应用;电流的热效应及其在电热器上的利用和防止。

电和磁部分除了考查磁场、磁感线等简单知识点外,还考查电流的磁场、影响电磁铁磁性强弱的因素、电磁感应现象、电动机和发电机的原理以及磁场对电流的作用等知识。从2008年各地的中考试卷可以看出,试题多联系生活实际,注重对能力的考查和研究问题的方法的考查。对于简单电路和欧姆定律的考查在各地中考中均有体现,难点出现在识别串并联电路和电流表、电压表的示数变化。预计2009年中考对本部分知识的考查不会出现较大的变化,但可能会稍稍增大探究题和创新题的分量。有关电功、电功率的考试命题将在继承2008命题特点上有所创新。如从电器的铭牌上获取信息、利用电能表计算家庭用电器使用的电费来考查节能、电器使用时的安全问题、电功率的测量、电器在使用时有关电热、电能及效率的问题等。其中,采用伏安法测电功率、电与热相结合的计算以及节能问题是中考中的重中之重,注重考查实际情境中解决问题的能力。如围绕电冰箱、电吹风、洗衣机、电水壶、电磁炉等家用电器展开的电功、电功率、电热的应用计算尤为重要,特别是在减少环境污染和建设节能型社会的今天,电能和太阳能相结合的题目更要引起我们重视。

随着常规能源的日益匮乏,有关用电器的效率考题也是中考的一个新亮点,预计2009年中考出现的几率会加大。

在中考复习中,基本知识忘记得比较快,所以复习时要注重基础。电路部分的知识单独考的并不多,对很多知识点的考查是隐藏在对欧姆定律、电功率的综合考查中的,复习的关键在于灵活掌握知识,理解题目意思,应对具体问题,努力尝试知识的总结和迁移。

考点一:电路设计与电路故障

冲刺点金设计简单的电路是目前中考中经常出现的题型,特别是与生活实际相结合的电路设计题已成为中考的热点。其形式有:根据具体的要求设计出电路图;给出电路图判断哪一个比较适用;既要设计电路图,又要连实物图等等。在画电路图时一定要规范:元件位置安排要适当,分布要均匀,元件不要画在拐角处,整个电路图最好呈矩形,图要完整美观,横平竖直,简洁工整。

电路故障通常有以下几种情况:串联电路或并联电路的干路出现断路故障,用电器不能工作,电流表没有示数;若电流表有示数,串联电路或并联电路的干路肯定是通路。

电路在教材中所占篇幅较多,汇集了基本电路、电路的连接、电流的测量等问题。中考出现的题型较多,主要有电路的设计、分析、连接实物、故障判断、电流和电压的规律研究等问题,难度以中、低挡为主,在近几年中考中已经大量涉及生产、生活中实际电路的应用及探究,这种趋势预计在2009年的中考还会得到更多的体现。

预测1:(素材来自于生活实际,主要考查电路的应用及电路设计)

投影仪用强光灯泡作为光源,发光时必须用风扇降温。为了保证灯泡不被烧坏,只有当带动风扇的电动机工作后,灯泡才能发光;风扇不转,灯泡不能发光。则在图1所示的四个电路图中符合要求的是()

预测2:(考查电路设计,串并联电路的特点及开关的作用)

2008奥运会男子佩剑决赛中,我国选手仲满不负众望,以15比9击败法国选手赢得冠军。如图2所示,在击剑比赛中,要求剑身连着导线,导线一头连通着电子计分器,一头连接着特制衣服,形成一个环形电路。比赛过程中,运动员(甲)没有刺到对方(乙)的时候就是断电的过程(对方的灯不亮同时计分器不计分),刺到对方的过程就是按下开关的过程(对方的灯亮同时计分器计分)。根据所学的物理知识,小明设计了如图3所示的几种电路图。能正确判断选手成功地击中对手的有效部位并显示得分的电路是()

预测3:(考查串联电路的特点,以及电路分析、故障判断)

图4所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,发现其中一个电压表示数变大,则()

A. 电流表的示数也增大

B. 电流表的示数可能不变

C. 电阻R可能断路

D. 电阻R可能短路

考点二:欧姆定律

冲刺点金欧姆定律是初中电学部分最基础的内容。探究欧姆定律和伏安法测电阻体现了电学部分最基本的实验技能,同时也体现了物理学最基本的研究方法――控制变量法,有很强的综合性,是历年来各地中考试题的必考内容。通过以上分析,我们可以看出,2009年中考也将是如此。随着新课程改革的深入,命题在联系实际,突出物理方法,考查实验的过程性方面会有所侧重,纯模型式串并联电路的计算会降低难度,创新题会增多。探究欧姆定律、伏安法测电阻在中考中必有一者出现,滑动变阻器的创新应用也有可能成为大题。

欧姆定律的内容是:一段导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。用公式表示为:I=。

由欧姆定律可导出R=,它表示导体的电阻可由计算出,即R与U、I的比值有关,但R与外加电压U和通过电流I无关。

在运用欧姆定律进行计算时,要注意公式中的I、U、R是对同一段电路同一时刻而言的,三者单位依次是A、V、Ω。有些试题通常会给出几组电压值和几组电流值,这些数值有时并不是相对应的,我们要从中选出具有对应关系的数值,如开关的闭合与断开、滑片的移动前后,会出现不同的电流、电压值,要能判断哪些数据是这个用电器或电阻在相同的状态下所拥有的。

从新课程改革的进程看,有关欧姆定律的命题形式将更加新颖灵活,重在考查知识的灵活应用及激发学生进一步学习物理的潜能。如电压表内阻的测量、不满足欧姆定律的非线性元件电压、电流关系的探究、水果导电性能的探究、伏安法测电阻系统误差的讨论、欧姆表的改装、压敏电阻、油量表、全电路欧姆定律,均很有创意,要注意消化吸收,推陈出新,做到举一反三。

预测1:(考查对导体的电阻和欧姆定律的正确理解)

由欧姆定律可以得出导体的电阻公式R=。下面几位同学对此公式的理解,其中正确的是()

A. 当电压为零时,导体的电阻也为零

B. 当电流减小时,电阻增大

C. 当电压减小时,电阻也减小

D. 电阻是导体本身的一种性质,与电流、电压无关

预测2:(结合欧姆定律,考查串联电路电流、电压的特点)

如图5所示,电源电压不变,当开关S闭合,滑动变阻器滑片从a向b移动的过程中()

A. 电压表示数变大,电压表示数变大,电流表的示数变大

B. 电压表示数不变,电压表示数变大,电流表的示数变小

C. 电压表示数不变,电压表示数变小,电流表的示数变大

D. 电压表示数变大,电压表示数变小,电流表的示数变小

预测3:(考查用欧姆定律分析变化电路中电表的变化情况)

如图6所示的电路中,电源电压不变。在滑动变阻器的滑片P移动的过程中,电流表示数变化范围是1.5~1.0 A,电压表的示数相应的变化范围是0~5 V,求R的阻值和电源电压。

考点三:电功

冲刺点金电功比较抽象,不像机械功那么直观,我们可以从能量转化的角度去理解电功的意义:电流做了多少功就消耗了多少电能,就有多少电能转化为其他形式的能。电功公式W=UIt是计算电功普遍适用的公式,对任何类型的用电器(或电路)都适用。结合欧姆定律I=,可推出电功公式的变换式W=t和W=I2Rt,这两个式子不适用于电动机以及蓄电池电路,只适用于纯电阻电路,即电能全部转化为热能的电路。

电能表是测量电能或电功的仪器。把电能表接在电路中,电能表计数器上前后两次读数之差就是这段时间内用电的度数,要弄清楚电能表铭牌上几个参数的含义。

从2008年的中考试卷可以看出,中考试题在考查基础知识和基本技能的同时,更注重考查学生应用知识的能力和实践探究的能力。而以能源开发和利用为背景来考查电功知识的应用则是近年来中考命题的新亮点,这类试题知识跨度大,更能综合考查学生应用电学知识的能力。

预测1:(考查对电功公式的理解和灵活应用)

灯泡L和L并联在电路中,L的电阻比L大,在相同的时间里,电流做功的情况为()

A. 对L灯做的功多B. 对L灯做的功多

C. 对两灯做的功一样多D. 无法确定

预测2:(考查学生是否会读家用电能表,会用电能表测量用电器在某段时间内所消耗的电能)

在家庭电路中,电能表是测量用户在某段时间内所消耗的电能的仪器。如果表面盘上标有“3 000 r/kW•h”字样,表示的意思是每消耗_________的电能,它的转盘转3 000转。把这个电能表接入家庭电路中,通过某用电器的电流使电能表在3 min内转了60转,那么,此时通过用电器的电流做功为_________J。

预测3:(考查光能与电能的转化,以及对电功公式的理解和应用)

太阳能汽车是用太阳能电池将所接收到的太阳光能转化为电能提供给电动机来驱动的。如图7所示。已知一种太阳能汽车,太阳光照射到电池板上的辐射总功率为1.2×104 W,且电池板对着太阳时产生的电压为240 V,并对车上的电动机提供10 A的电流。问:

(1)若通电1 min,车上电动机消耗的电能是多大?

(2)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?

考点四:电功率

冲刺点金电功率是描述电流做功快慢的物理量,它是指电流在单位时间内所做的功。电功率的定义式是P=,常用公式是P=UI,表明电功率跟电压、电流两个因素有关。电功率大的用电器消耗电能快,但不能说明电流做的功多。电功率公式的变换式W=和W=I2R只适用于纯电阻电路,对于电动机、电风扇等用电器来说,这两个公式都不适用。

用电器正常工作时的电压叫额定电压,在额定电压下的电功率叫额定功率。一个用电器一旦生产出来,其额定电压和额定功率就确定了。实际功率是用电器在实际工作时的电功率,是不确定的。用电器的实际功率不一定与额定功率相同,小灯泡的亮度是由其实际功率决定的。

电功率的计算是中考命题的热点,压轴题基本都在此出现,命题时常将欧姆定律、电功率、串并联电路结合起来出综合计算,并且分值多,难度较大。其内容主要为:①密切联系生活实际,如电热水壶、饮水机、居民用电等,真正体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的新课程理念。②注重对能力的考查和研究问题的方法的考查,如从电器的铭牌上获取信息的能力、探究电流做功快慢需采用控制变量法等。

预测1:(考查串联电路中各用电器功率的分配关系)

有两个电阻,R的阻值为2 Ω,R的阻值为8 Ω,把它们串联起来接在某电源的两极上,R的电功率为2 W,则此时R的电功率是_______W。

预测2:(考查对电功率公式的理解和应用)

图8所示为一玩具汽车上的控制电路,其电动机的线圈电阻为2 Ω,保护电阻R为8 Ω,当闭合开关S后,两电压表的示数分别为12 V和4 V,求:

(1)电路中的电流。

(2)电动机的功率。

预测3:(考查用电器额定功率与实际功率的关系)

某品牌电热水壶的铭牌上标着如右表所示的数据。根据表格中的数据,可知此电热水壶的电阻为多少?若在用电高峰时期用该电热水壶烧水,电压只有200 V,此时电热水壶发热时的功率为多大?

考点五:电热及其作用

冲刺点金电流在电路中做功,电能转化为内能的那一部分,称为电热,其公式Q=I2Rt适用于任何电路。注意两点:①在电流所做的功全部用来产生热量的情况下,Q=W=UIt=t。这里的条件是电功全部用来产生电热,而电流所做的功全部用来转化成热的情况,也只有纯电阻电路才成立,故上述导出公式只适用于纯电阻电路。②在电流所做的功只有一部分用来产生热量的情况下,如电动机正常工作时消耗的电能为W=UIt,产生的电热为Q=I2Rt,则转化为机械能的那部分能量为W-Q。若知道用电器将电能转化为热能的效率η(η

电与热相结合的计算是近年来中考命题的主要方向,以日常生活中电和热现象的实例为载体,将电学和热学结合在一起是中考命题的热点,是中考中的重中之重。随着常规能源的日益匮乏,有关用电器的效率考题也正在成为中考出现的一个新亮点,预计2009年中考出现的几率可能会进一步加大。

预测1:(考查电能与内能的转化,在不计热损失的情况下,消耗的电能等于产生的内能,即Q=W)

一电饭煲铭牌上标有“220 V1 100 W”的字样,其原理图如图9所示。它有高温烧煮和焖饭、保温两挡,通过单刀双掷开关S进行调节,R为电热丝。当开关S接高温烧煮挡时,电路的功率为1 100 W;当开关S接焖饭、保温挡时,电路的总功率为22 W。

(1)电饭煲在高温烧煮挡时,开关S应与哪个触点连接?

(2)电热丝R的阻值多大?

(3)电饭煲焖饭、保温1 min,电热丝R产生的热量为多少?

预测2:(考查电能与内能的转化,在有热损失的情况下,消耗电能的一部分等于产生的内能,即Q=ηW)

电视节目主持人,衣着光鲜,时尚靓丽,令人羡慕,其背后的艰辛却鲜为人知。由于演播室灯光密集,室内气温往往很高,在炙热灯光的“烧烤”下,看似风光无限的主持人其实也很不好受,几个小时的节目下来,主持人往往会大汗淋漓。若一个高3 m,面积为40 m2的演播室,灯的总功率为20 kW,灯将电能的80%转化为热能,且热能的10%被空气吸收。查阅资料得知,空气的密度约为1.3 kg/m3,空气的比热容约为103 J/(kg•℃)。现录制一个0.5 h的节目,求:

(1)演播室内所有灯消耗的电能。

(2)演播室内所有灯散发出的热量。

(3)演播室内空气升高的温度。

预测3:(通过电动机做功,考查电能与其他能量的转化及能量守恒定律)

从能量转化的角度看,电动机主要是把电能转化为机械能,同时还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现实验室有一个微型电动机,如图10所示,铭牌上标有“12 V 3 W”的字样。问:

(1)每分钟该微型电动机消耗的电能是多少?

(2)若该微型电动机线圈的电阻是4 Ω,则线圈每分钟产生的热量是多少?

(3)这台电动机每分钟所做的机械功是多少?

考点六:生活用电

冲刺点金家庭电路由电能表、总开关、保险丝、插座、用电器及其开关几部分组成。插座和各用电器之间是并联,用电器和控制它们的开关之间是串联,且开关应一端连火线一端连用电器,螺旋口灯座的螺旋套只能接在零线上。三孔插座比两孔插座多出的那个孔要接地,通过三脚插头与用电器的外壳相连,保证外壳与火线接通时的人体安全。生活中安全用电的原则是:不接触低压带电体,不靠近高压带电体。不用湿手触摸开关,不用湿抹布擦电器,不在电线上晾晒湿衣服,不在高压线附近放风筝,电视天线不要靠近树木,及时检查电器的绝缘皮是否有破损等。发现有人触电后,要切断电源或用绝缘的东西把电线挑开;电路着火时,必须先切断电源,切不可泼水救火。高大建筑要安装避雷针,雷雨天不能在大树下避雨,防止雷击。家庭电路中电流过大的原因有两个:①用电器的总功率过大;②发生短路。

以往的中考,重点考查生活中的安全用电原则、家庭中基本的电路连接和日常生活中用电事故的处理以及家庭电路中的故障分析。由于家庭电路与我们的生活息息相关,让学生掌握安全用电知识,提高安全用电的意识,具有实际意义。预计今年的中考热点是家庭电路中用电器的正确连接、生活中安全用电的知识和生活中出现用电事故的分析和处理。

预测1:(考查安全用电的原则)

用电安全是保证人民生命财产安全的基本原则。如图11所示的现象中,符合安全用电原则的是()

预测2:(考查学生对家庭电路中开关、电灯、带金属外壳的用电器连接的掌握情况)

请在如图12所示的家庭电路中,按照安全用电的原则,以笔画线代替导线,将一个带按钮开关的螺口灯泡、一个电热水壶接入电路。

预测3:(考查学生对用电器工作时的能量转化问题的理解,明确家庭电路中发生火灾的原因及发生电器火灾时应怎么做)

洗衣机是我们日常生活中最常用的电器之一,如图13所示。它工作时把电能转化为______和______,在使用洗衣机洗涤时,要注意掏清衣裤口袋里的物品,并在投放衣物时控制合理的投放量。若洗衣机一次性投入衣物过多,涡轮被绳、带、发卡等小物件卡住,会使洗衣机负荷过大甚至停止转动,进而导致电线过热,可能发生_________而起火。起火时应先________,再灭火。

考点七:电和磁

冲刺点金物体能吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性,具有磁性的物质叫磁体。磁体上磁性最强的部分叫做磁极,分别为南极(S)和北极(N)。同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。

磁感线是形象地研究磁场的一种方法,它不是真实存在的线,是人们为形象地描述磁场而假想的一些曲线。磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来回到磁体的南极。

奥斯特实验表明通电导线周围存在着磁场,且磁场方向与电流方向有关。通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场一样,其极性可以由安培定则来判定:先辨清绕线方向,标出螺线管上电流的环绕方向;用右手握住螺线管,让四指弯向电流的方向;此时大拇指所指的一端即为通电螺线管的N极。将铁芯插入螺线管中就做成了电磁铁,螺线管的磁性强弱与通入电流的大小、线圈匝数的多少及是否插入铁芯有关。电磁铁的优点是磁性有无可以通过通断电来控制;磁性强弱可以由电流的大小来控制;磁极方向可以由电流的方向来控制。

让一个磁体接近一个通电导体就会产生磁力的作用。电动机就是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的,在工作中把电能转化为机械能。

闭合电路的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生感应电流,这种现象叫做电磁感应,产生感应电流的条件:第一,导体是闭合电路中一部分。第二,导体在磁场中做切割磁感线的运动。当导体平行于磁感线运动时,不产生感应电流;当导体放入磁场中不运动时,也不会产生感应电流。产生感应电流的方向和磁场方向、导体运动方向有关。发电机就是根据电磁感应现象制成的,工作时将机械能转化为电能。

根据近几年的中考题分析,这部分知识主要考查的是磁现象、电流对磁场的作用、电磁铁、电磁感应。随着人类社会的发展,能源危机和污染的日渐加剧,利用电磁感应知识产生清洁的电能将成为以后能源利用的一个重点方向。预计今年的中考热点可能在磁现象、电流的磁场和电磁感应及应用上。

预测1:(考查磁化现象、利用安培定则判断通电螺线管的磁场方向、磁感线方向的规定、影响电流的磁场的因素及磁极间的相互作用)

如图14所示,在螺线管中插入一根铁棒,通电后,铁棒被_________________,请在图中画出磁感线的方向。当变阻器向左滑动时,弹簧的长度将________。(选填“伸长”或“缩短”)

预测2:(考查发电机的原理是电磁感应,明确什么是电磁感应现象)

据分析,由于中国经济仍将保持高速增长,因此电力供需矛盾在近几年将非常突出。为确保生产生活中用水、用电需求,许多单位、宾馆饭店、居住小区甚至家庭都备起了发电机。图15所示为一款家用小型发电机,其原理是___________________________________。它是由轴承及端盖将发电机的定子和转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做_______运动,从而产生______________。

篇11

最近我的物理学的也算好,原因是我联系生活,用科学来揭示生活的哲理。

电流是推动电器工作的动力,就相当于生活中做事的动力。电压就是我们常说的别人赋予的压力。俗话说:“有压力才有动力。”“压力越大动力越大。”这自然是有道理的(当然有道理,要不怎么流传了千百年),但他们忘了一点,那就是导体的电阻。方才的结论是在电阻不变的条件下成立的,我把这电阻理解为我们青少年特别强烈的逆反心理。

导体有两种,大部分温度越高电阻越高,小部分温度越大电阻越小。而根据焦尔定律可导出Q=UUt/R。即对大多数来说,在其他条件相同时,压力(电压)越大,气氛越激烈(温度越高),逆反心理越强(电阻越大),你硬我更硬。

篇12

物理规律是指客观事物内部固有的、本质的联系和发展的必然趋势,是事物现象中相对统一,相对静止,相对稳定的方面。规律表现为若干概念之间的内在联系,它反映了有关物理量之间在特定条件下的相互制约关系。物理规律的发现,往往体现了物理的思维方法和研究方法。

在物理教学中,重视对学生“物理思维方法”的培养,对学生整体思维素质的提高起着积极的作用。在初中物理教学中,应着重应培养以下几种思维方法:

1、理想化的思维方法

人们为了科学研究,通常需要建立一种理想化的模型,抛开具体事物中的无关因素和次要因素,抓住影响事物的主要因素,从而使物理问题得到简化。理想化的方法是科学家们常用的一种思维方法。教学中我们应充分利用好教材,向学生渗透这种思维方法,从而使学生逐步认识科学家们为简化实际问题所采用的这种思维方法。

2、类比思维方法

许多物理规律的建立,都采用了类比的思维方法。在物理教学中,我们也应重视对学生进行类比思维方法的训练,使学生逐步领会这一思维方法。

例如,在功率、电功率的教学中,为了反映做功快慢的情况,我们均可采用类比方法,仿照速度的概念建立,能较容易地引导学生形成功率、电功率的概念。又如在惯性的教学中,为了帮助学生认识惯性是物体的固有属性这一知识,我也采用了类比方法进行教学:一个正常健康人具有劳动能力(假定成立),正常健康人在参加劳动时具有劳动能力,在休息时也具有劳动能力。物体的惯性正如正常健康人的劳动能力,物体无论是否处于静止或匀速直线运动状态,都具有保持静止或匀速直线运动状态的性质,也就是一切物体任何时候都具有惯性。运用类比方法能帮助学生深刻理解惯性概念,起到较好的效果。

3、分析与综合的思维方法

任何事物和现象,都是由许多要素、许多属性组成的统一体。分析就是以事物的整体与部分为客观基础,为了从总体上把握事物的性质以及运动规律,就必须了解其各个组成部份和要素的性质、特点和相互联系。综合是把事物各个部分、侧面做为基础,分析以综合为前提。分析与综合所关心和强调的面不同,但都是重要的思维方法。掌握分析与综合的方法,训练分析与综合的思维方法,提高分析与综合的能力,是中学物理科学方法教育的最主要内容。因此,教师应充分重视对学生进行分析与综合思维方法的训练。

例如,《欧姆定律》的教学中、为了探索电流、电压、电阻这三个相互关联的物理量之间的关系,就采取了先分析后综合的思维方法。先保持其中一个物理量不变,研究其余两个物理量之间的变化关系;再保持另外一个物理量不变,研究剩余的两个物理量之间的变化关系。通过实验在得出:“保持电阻不变时,电流跟电压成正比;保持电压不变时,电流跟电阻成反比”结论的基础上,再综合得出了欧姆定律。在教学中,教师因充分认识到引导学生领会探索电流、电压、电阻三者变化关系的思维方法,这比学生知道欧姆定律的结论更为重要。

又如,在《电阻》一节的教学中,我也采用了分析与综合的思维进行教学。由于导体可以用不同的材料制成长度不同或横截面积不同的导体。教师首先提出问题;导体的电阻是否跟材料、长度、横截面积都有关呢?接着引导学生思考如何探索上述问题,通过讨论学生较容易想到采用如同探究《欧姆定律》类似的控制变量的方法进行探索。再通过实验在分别得出结论的基础上,再综合得出导体的电阻跟材料、长度、横截面积的关系。采取上述方法进行教学,以便学生有更多机会接受分析与与综合思维的训练。

4、抽象与概括的思维方法

抽象是在人脑中把事物的本质属性抽出来的过程。概括是在人脑中把抽象出来的事物的本质属性加以综合,推广到同类事物的过程。抽象与概括也是形成概念与规律的常用思维方法。例如,惯性概念的形成,为了使学生在感性认识的基础上进行分析,我们首先精选了如下两个典型事例:

(1)玻璃杯盛半杯水,上面盖一块塑料板,板上放一只鸡蛋。当用小棒猛击塑料板,塑料板离杯飞出,鸡蛋却稳稳地落入杯中。以此引导学生认识静止的物体(鸡蛋)具有保持静止的性质,我们把这种性质叫做惯性。

(2)两块长方体木块A、B一起沿着水平面向右作匀速直线运动,当木块B突然停止时,能观察到木块A仍能继续向前运动致使出现滑离木块B。 引导学生认识运动的物体(木块A)具有保持原来运动状态的性质, 我们把这种性质也叫做惯性。

在抽象出静止或匀速直线运动的物体都具有保持原来状态的性质(惯性)的基础上,把这些共特征概括起来得出:物体保持静止或匀速直线运动状态的性质叫做惯性。在教学中教师引导学生概括知识时,应在学生已有知识经验的基础上,上升到科学的概括,才能使学生正确理解和掌握教材的基本概念、基本理论。由于一切概念、规律、公式都是抽象和概括的结果,因此,在教学中教师应重视对学生进行抽象与概括这一思维方法的训练。

篇13

1电源的最大功率问题

电源的功率是P电源=EI,由于电源电动势E一定,故只要电流I有最大值时就有电源最大功率.由闭合电路欧姆定律有I=ER+r,故当R+r最小即R=0 (即将电源直接短接)时有最大电流Imax,此时电源功率有最大值P电源-max=E2r,此时电能全部转化为电源内阻r的内能,由于电源内阻r一般很小,故此时电源的热功率较大,电源发热厉害,很容易烧毁,这就是电源为何不能短接的根本原因.

2电源的最大输出功率两类问题和一般性条件

电源的输出功率是指电源的路端电压U与干路电流I的乘积即P=UI,根据能量守恒电源输出功率也等于电源的功率与电源内阻消耗的热功率之差即

P=EI-I2r.

(1)无定值电阻的纯电阻电路

如图1所示,电动势为E,内阻为r,滑动变阻器R.对于此类无定值电阻的电路,其电源最大功率的求解可以从负载R及电流I两个角度分别利用数学知识进行求解.

①从负载R的角度求解

电源的输出功率:

P=UI=I2R=(ER+r)2R=E2R(R-r)2+4Rr

=E2(R-r)2R+4r.

由上式可以看出,当负载电阻等于电源内电阻时(R=r),电源有最大输出功率Pmax=E24r;

当R

当R>r时,P随R的增大而减小;因此才可以定性绘出如图2所示的P-R图,对于每一个小于Pmax的功率P值总有两个电阻R1、R2.

这种方法是参考书常用方法,对于数学知识储备有限的高中生而言,只能定性地理解电源的输出功率P随电阻R的变化关系,不能精确地描绘出P-R图象,因而由P-R函数表达式过渡到P-R图的直观化表达具有一定的思维跳跃度,而这一阶梯往往成为学生理解的难点.为了有效化解这一思维难点,我们尝试从电流I的角度进行理解.

②从电流I的角度求解

P=P总-P内=EI-I2r(1)

由学生熟知的数学知识可知这是一个关于电流I的一元二次方程,其P-I函数图象如图3所示,对称轴为

I0=E-2(-r)=E2r,

此时电源有最大输出功率

Pmax=E・E2r-(E2r)2r=E24r.

再由R总=2r,及R总=R+r,可知R=r时电源有最大的输出功率.

结合图3学生比较容易理解:

当I=ER+r>I0=E2r时,电源的输出功率P随I的减小而增大;即当R

当I=ER+r≤I0=E2r时,电源的输出功率P随I的减小而减小;即当R>r时,电源的输出功率随R的增大而减小.

(2)含定值电阻的纯电阻电路

如图4所示,电源电动势为E,内阻为r,定值电阻为R0,滑动变阻器为R,其最大阻值为Rmax.为方便分析,我们接下来的几种类型的最大功率问题都采用这个电路图.

电源的输出功率

P=P总-P内=EI-I2r,

由(1)式可知,理论上当R总=2r,即R+R0=r时电源有最大输出功率,然而电源内阻r与定值电阻R0的大小关系并没有确定,因此在实际问题中需要分情况讨论:

若定值电阻R0≤r,则当R=R0-r时电源有最大输出功率Rmax=E24r;

若定值电阻R0>r,则由P-I图象可知当I=ER0+r+R靠近I0=E2r时有最大输出功率;

而R0+r+R>2r,功率随R0+r+R的增大而减小;

故当R=0时电源有最大功率Pmax=E2R0R0+r;

当R=Rmax(即I=ER0+r+Rmax)时电源有最大输出功率Pmax=E2RmaxR0+r+Rmax;

(3)电源最大输出功率的一般性条件

以上讨论的都是纯电阻电路中电源的最大输出功率问题,那如果外电路是含电动机的非纯电阻电路,其电源的最大功率又该如何求解呢?

如图5所示,电源电动势为E,内阻为r,AB两点间的电路可能含有电动机,设路端电压为U,则电源的输出功率为

P=IU=E-UrU=-1r(U2-EU)

=E24r-1r(U-E2)2.

故当U=E2(即当R外=r)时电源就有最大输出功率Pmax=E24r,但在一些具体电路中无论怎么调节外电路也不能实现U等于E2.从上面(2)的分析即可看出此结论的成立并不是对所有的电路都成立.不过我们还是可以得出电源最大功率的一般性条件:对于所有的电源电动势为E、内阻为r的电路(含非电阻电路),只要能通过调节滑动变阻器R能实现U=E2 (即R外=r)时,则当U=E2 (即R外=r)时,电源有最大输出功率Pmax=E24r,如不能实现R外=r时,只有当R外满足R外-r的绝对值最小时电源有最大的输出功率.

3定值电阻的最大功率问题

对于定值电阻的最大功率问题,我们可以采用“电流最大法”.如图4所示,定值电阻的功率为:

P=I2R0=(ER0+r+R)2R0,

故当滑动变阻器R=0时,定值电阻有最大功率

Pmax=E24(R0+r).

4可变电阻的最大功率问题

如图4所示,我们可以采用等效电源法,可变电阻R的最大功率实质上与等效电源(E,R0+r)的最大输出功率完全相同(如图6),因此可变电阻的功率为

P=P总-P内=EI-I2(R0+r);

若Rmax>R0+r,则当R=R0+r时电源有最大输出功率Pmax=E24(R0+r);

若Rmax

Pmax=E2RmaxR0+r+Rmax.

综上所述,对于闭合电路的最大功率问题,首先应分清楚是纯电阻电路还是非纯电阻电路;其次应明确是求哪个元件的最大功率.然后再采用相应的方法:

(1)电源的最大功率问题、定值电阻的最大功率问题采用“电流最大法”.

篇14

一、教师要为学生阅读教材创造条件

一方面要经常对学生进行自学能力重要性的教育,使学生充分认识到有了自学能力,才能不断地充实和更新自己的知识,才能适应迅速发展变化的社会,才能不断攀登科学的高峰,另一方面要多为学生阅读课本创造条件,学生自学必须要有时间的保证,现在初中学习的科目繁多,课业负担较重,学生每天平均用于自学的时间只有2至3小时,学生感到做作业都来不及了,哪有时间去看书啊!这就要求我们教师一方面必须改革教学方法,改变那种填鸭式的“满堂灌”,一堂课如果一讲到底,学生便始终处于被动状态连思考余地都没有,有些问题即使上课讲了,学生做了练了,但一考查起来还是不懂,这说明只有教师的讲是不行的,还必须有学生的独立思考,自己消化才行,另一方面,作业题应少而精,题目是永远做不完的,重要的是精选典型习题指导学生深入探讨,独立思考,在分析习题过程中探索其规律,使自己在解题的实践中逐步地掌握其思路和方法。总之,教师在教学中要尽量少灌输,多诱导,使教学过程成为学生在教师的指导下自己学习和钻研问题的过程。例如在上《欧姆定律》这课时,教师只通过演示实验讲清电流跟电压的关系,至于电流跟电阻的关系以及归纳得出定律,就可以让学生自己通过实验进行分析比较、归纳和阅读课文后得出结论,然后教师加以小结,这祥既可以在课堂上有时间让学生阅读课本,又可使学生自己实验、思考、讨论和研究问题,更促使学生去认真钻研教材。

二、根据物理教材的特点加强阅读指导

物理课本中既有对现象的描述,又有对现象的分析、概括;既有定量的计算,又有要动手做的实验,在表述方面,既有文学“语言”,又有数学“语言”(公式、图象)还有图画“语言”(插图、照片)。看这样的书,既要懂得文字表述的意思,又要理解数学的计算及其含义,有时,还得面图等等。学生刚开始是不易读懂,也不习惯的,因此,一开始教师就必须用心的加以引导,要要求学生从头到尾地看,并给予指导,必要时,在课堂上还得边读边讲;重要的句子、结论要求学生用笔划出来,对一些叙述较复杂的段落还要予分析解释。例如:《阿基米德原理》这一节,学生通过阅读课文后,对课文提出的概念、定义和原理就有了一个初步的轮廓,对实验过程和现象也有所了解,并能作大致的分析,这时教师可通过提问和学生一起进行讨论研究,使之进一步理解,然后教师指出,并要求学生对阿基米德原理的理解,应特别明确:谁是受力物体,浮力和大小,方向以及在什么情况下才有浮力等,帮助学生理解“原理”的实质,而不致于去死背条文。物理公式是用数学“语言”来描述物理规律的一种数学表达式,初中学生不易看懂,也往往把它当作代数来看待,这就需要教师一开始就要帮助他们去弄清其含义。其实,数学“语言”和文字“语言”是一致的,因此,先要训练学生当“翻译”,经常要求他们将某一物理语言或数学语言“译”成文字语言或将文字语言“译”成物理语言或数学语言,例如将“钢的密度比铝大,比铅的小”,“译”成写成“P铅<P钢<P铅”;又如将欧姆定律I=U/R公式“译”写成“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”等等。然后求学生还要了解掌握公式的物理意义、适用条件、各物理量的单位以及单位公式的变形等,经常通过这样的训练,就能逐步的提高他们的阅读能力。此外,物理课本中还常是一些物理术语,如“属性”、“竖直”、“状态”、“路程”等等,初中学生也是不易理解的,也需要教师通过讨论、比较,帮助学生去认识、了解。

三、培养预习习惯提升学生自学能力

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