发布时间:2024-01-13 10:34:21
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5篇欧姆定律知识梳理,期待它们能激发您的灵感。
【关键词】欧姆定律 应用 初中科学 教学策略 探索
“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
[2] 邹冠男.欧姆定律知识梳理[J]. 中学生数理化(八年级物理)(人教版)
关健词:电压表;电流表;电阻;滑动变阻器
中图分类号:G633.7 文献标识码:B文章编号:1672-1578(2014)09-0227-01
测量电阻是初中物理教学最重要的内容之一,也是考察学生能力的热点命题之一。伏安法测电阻就是用一个电压表和一个电流表来测量待测电阻,因为电压表也叫伏特表,电流表也叫安培表,因此,用电压表和电流表测电阻的方法就叫伏安法测电阻。它的具体方法是:用电流表测量出通过待测电阻Rx的电流I,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压U,则可以根据欧姆定律的变形公式R=U/I求出待测电阻的阻值RX 。通过对各省市中考试题的分析可以发现,测量电阻除了用伏安法来考查外更多的是利用伏安法衍生出来的其他测量电阻的原理和方法,常见为单表(只用电流表或电压表)测电阻,它们可以考查学生综合运用欧姆定律,串联、并联电路知识的能力。以下是笔者对初中物理人教版中常用到的几种单表测电阻的方法进行梳理。
1.安阻法测电阻
安阻法测电阻是指用电流表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。利用的是欧姆定律和并联电路中的电压关系知识。如图1所示是安阻法测电阻的基本电路图,图中,我们先闭合S1,断开S2记下电流表的示数为I1;然后我们再闭合S2,断开S1记下电流表的示数为I2,然后根据并联电路中各支路两端的电压相等以及欧姆定律有: U0=UX即: I1RX = I2R0所以RX= I2R0/ I1根据这种方法可以延伸以下的情况:1.1 电路图:图2
测量方法:
①S1合,S2开测出电流表的示数为I1;②S1 、S2闭合,测出电流表的示数为I2;③Rx=(I2-I1)Ro / I1
图1图2图3
1.2 电路图:图3
测量方法:
①S1合,S2打开测出电流表的示数为I1;
②S1、S2闭合,测出电流表的示数为I2;
③Rx=I1Ro/(I2-I1)
图4图5
1.3 电路图:图4
测量方法:
①S接a时电流表示数为Ia;②S接b时电流表示数为Ib
③Rx=IaRo /Ib
4、电路图:图5
测量方法:
①S1、S2闭合电流表示数为I1
②S1闭合,S2断开电流表的示数为I2
③则Rx=I2Ro /(I1-I2)
对于以上安阻法测电阻,可以归纳为利用并联电路中各支路两端的电压相等或利用电源电压不变作为恒量,然后利用欧姆定律知识列一元一次方程,求待测电阻的。
2.伏阻法测电阻
伏阻法测电阻是指用电压表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。利用的是欧姆定律和串联电路中的电流关系的知识。
如图6所示就是伏欧法测电阻的原理图,在图中, 我们让S先接时a处,记下电压表的示数为Ua,接着让S接时b,记下电压表的示数为Ub ,根据串联电路中电流处处相等以及欧姆定律有: Ub/ Ro=( Ua-Ub)/ Rx ,所以Rx=(Ua-Ub)R0/Ub
图7图8图9
根据这种方法可以延伸到以下的情况:
2.1 电路图:图7
测量方法:
①S1、S2闭合,电压表的示数为U1
②S1闭合,S2断开电压表的示数为U2
③则Rx=(U1- U2)R0/U2
2.2 电路图:图8
测量方法:
①S1、S2闭合,电压表的示数为U1
②S1闭合,S2断开电压表的示数为U2
③则Rx= U2R0/( U1-U2)
对以上伏阻法测电阻,可以归纳为利用串联电路中电流处处都相等作恒量,然后利用电源电压不变特点及欧姆定律知识列一元一次方程,求待测电阻的。
3.利用单表(电压表或电流表)和滑动变阻器测量待测电阻阻值
3.1 电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值,如图10所示, 当滑动变阻器的滑片滑至a端时,用电压表测量出电源的电压Ua,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电压表测量出Rx两端的电压Ub,利用串联电路的电流关系以及串联分压原理,我们可以得到:Ub/Rx=(Ua-Ub)/R0 ,所以Rx= UbR0/(Ua-Ub)
关键词:导学案;环节;教学
【课前预习】
此部分由两个环节组成。
第一个环节:预设让学生在课前完成,即学生在不需教师指导和同学互助的前提下借助课本独立完成,以达到大体了解本节知识的目的。所以,设置的问题必须全部来自课本,但不是照抄照搬,而是对课本重点知识进行提炼,空格不宜过长,一般以填入2~4个关键字为主。问题设置不宜有难度,只要学生认真读完课本就可以知道答案,换言之,学生可以在课本上按照上下文的意思找到答案。如:“欧姆定律”可设计:欧姆定律内容是导体中的电流跟导体两端的电压U成____,跟导体的电阻成____;公式I=________。
第二个环节:需设置1~2个涉及关键性知识的思考题(可适当穿插在基础知识之间),思考题要具有普遍的代表性和趣味性,最好是与生活或社会热点有关联的问题。如:在“欧姆定律”一节设计:公式R=U/I与I=U/R的物理意义相同吗?
【分组讨论】
此即课堂学习的第二阶段。在第一阶段的基础上设置基础问题,目的是使学生在解决问题的过程中增长知识和技能。本部分内容学生独立完成有一定的难度,最好通过小组讨论的方式解决,所设置的问题应该有一定的难度和深度。紧扣本节的重点和难点,针对学生学习过程中可能产生的问题并作为下一阶段的知识储备而设问。如:“欧姆定律”的问题设计:在探究导体中的电流与导体两端的电压的关系时,若将导体换成晶体二极管,此时导体中的电流还与导体两端的电压成正比吗?
【课堂导学】
此即课堂学习的第三阶段。学生在前两个阶段的基础上,已经基本了解了本节内容,但还需要进一步巩固和提升。本阶段主要以例题讲解为主,所选例题要求具有代表性,一般以2~4道为宜,这些例题基本覆盖本节重、难点内容。如:“在“电势差”教学中设计3道题:①电势差的说法正误判断;②点电荷在电场中移动问题;③电势的高低判断。
解析侧重基本方法,不要求新奇的解法,以巩固本节知识为主要目的。通过对例题的学习,明确告诉学生的是什么,解题最重要的方法一定要详细总结出来。
【课堂展示】
紧跟每道重点探究例题后,根据本节重难点设置习题,要求学生在学会例题解法的基础上就能完成。难度保持和例题相当,与课堂导学内容相近。这里就不再举例说明了。
【课后拓展】
针对本节内容,拓展一些常见的考查方式、预测可能会出现的考查方式。可以以高考题为例但内容不能超前,没有合适的高考题,可以原创或改编一些较新的题目,拒绝现成题和旧题。试题选择题型4道,填空或探究题型2道。如:“欧姆定律”设计为:①欧姆定律适用性;②图像中最大电阻的判断;③同一导体中的电流、电压比例关系;④不同导体中的电流、电压比例关系;⑤计算温度对用电器电压的影响;⑥计算金属导体的电流和电阻。
关键词:串联电路 电表示数 判断方法
在电学知识考查中,对电表示数变化的判断是学生反映出来的一个难点,因为这类题是知识点的综合也是学生分析能力和表达能力的综合。现对此类题的分析作一下知识点的汇总和方法的总结:
一、必备基础知识
首先,学生要必备如下知识点:1.影响电阻大小的因素:材料、长度、横截面积和温度。2.电阻与长度的关系:当导体的材料和横截面积一定时,长度越长,电阻越大。3.滑动变阻器的变阻原理是通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电阻的。4.对串并联知识的理解梳理。
下面,笔者以串联电路为例总结一下各电表示数变化判断的几种典型方法。如右图所示电路,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片P向左滑动时,分析各电表的变化情况。
二、几种常见的判断方法
法一:层层推进法。
当滑片向左滑动时,L2接入变小得R2接入变小、R1不变,由串联得R总变小、U总不变。由欧姆定律得I总变大,由串联得I1、I2接入均变大,即电流表的示数变大。
R1不变,I1变大,得U1变大,即电压表V1的示数变大;U总不变,U1变大、由串联得U2接入变小,即V2表的示数变小。
对刚学完基础知识初次跟学生研究讨论这种表头示数变化的题型,建议用这种“层层推进法”,让学生对串联电路的电阻特点、电流特点、电压特点以及欧姆定律能更好地熟悉并加以灵活应用。
法二:综合分析法。
综合串联知识:I1=I2
U1+U2接入=U总,为定量
欧姆定律:I=U/R
U1/U2接入=R1/R2接入
因为R1不变,R2接入变小,得R1/R2接入变大,即U1/U2接入变大,所以U1变大(电压表V1的示数变大),U2接入变小(电压表V2的示数变小)。R1不变,U1变大,得I1变大,即电流表的示数变大。
在学生对串联知识及欧姆定律灵活应用的能力达到一定的水平,老师可以再推广综合分析法。这种方法要求学生具备一定的数学分析能力,且让学生的认知有一个循序渐进的过程。
法三:极端思维法(极限法)。
当滑片P向左滑动时,令最后滑到最左,U2接入最后变为零,这样能快速得出U2接入变小即得电压表V2的示数变小,而U总不变,由串联知识可得U1变大即电压表V1的示数变大;R1不变,U1变大,得I1变大,即电流表的示数变大。
若滑片P向右滑动时,令初始滑片在最左端,R2接入初始为零,得U2接入初始为零,这样能快速得出U2接入变大,即得电压表V2的示数变大,而U总不变,由串联知识可得U1变小,即电压表V1的示数变小;R1不变,U1变小,得I1变小,即电流表的示数变小。
学生能掌握极端思维法的要领,解决问题就会简单便捷。在力学的问题中也能得以方便使用。
示例一:小明用身边的器材做实验,验证杠杆的平衡条件。塑料直尺放在圆柱形水杯上,使其在水平位置平衡,图(a)所示。往直尺两端放不同数量的相同硬币,并调节硬币位置,使直尺在水平位置平衡,如图(b)所示。若从左、右两侧各取下一枚硬币,则直尺______端将下沉。
这题各取一枚可以变通理解为各取走相同枚数,极限法以左侧枚数为标准全取掉,可快速得知右端下倾。
示例二:如右图所示,斜面长1m,高0.4m,用大小为5N沿斜面向上的拉力F,将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端。若仅使倾角θ逐渐增大,此斜面的机械效率将逐渐______(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
《导体的电阻》是新课标物理选修3-1的第二章《恒定电流》第六节的内容,它是电学的基本规律之一,本节内容安排在部分电路欧姆定律知识之后,起到了承上启下的作用,部分电路的欧姆定律是研究导体两端电压、流过的电流等外界条件与导体电阻的数量关系而非决定关系;电阻定律是研究导体材料、长度、横截面积等自身条件与电阻的决定关系。学生在初中已经定性研究了导体材料、长度、横截面积等自身条件与电阻的决定关系,本节在此基础上通过实验分析进行定量描述的研究,同时突出了“电阻率”这一物理概念,这部分知识与现代科技、生活、生产等有着密切联系。本节课以问题为主线,通过同手实验、观察分析,辅助以多媒体进行教学。
2.教学目标
2.1知识目标
(1)通过探究“导体电阻与其影响因素的定量关系”这个实验,探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系,体会控制变量法在科学研究中的重要作用。
(2)通过逻辑推理,探究导体电阻与长度、横截面积的定量关系。
(3)通过运算,知道电阻率的的物理意义及电阻定律的内容和表达式。
(4)通过“加热日光灯丝,观察欧姆表示数变化”这个实验,了解电阻率与温度的关系。
2.2能力目标
(1)经历实验探究或逻辑推理探究导体电阻与其影响因素的定量关系的过程,使学生进一步掌握控制变量的科学方法。
(2)通过探究活动,培养学生科学思维的能力和合作交流的能力。
2.3情感目标
(1)通过对各种材料电阻率的介绍,加强学生安全用电的意识。
(2)培养实事求是、严谨认真的科学态度。
(3)让学生在自主学习中体会成功的喜悦,激发求知欲望,增强学习兴趣.
3.教学重难点
重点:电阻定律;
难点:电阻率。
4.器材准备
电压表,电流表,直流电源,滑动变阻器,电阻丝示教板,酒精灯,电阻丝(一根),多用电表。
5.教学流程
环节一 旧知链接,多媒体展示问题。
(1)电阻的定义式:,电阻是反映的物理量。
(2)n个阻值同为R的电阻串联,电路的总电阻为,n个阻值同为R的电阻并联,总电阻为。
设计意图:复习旧知,为学习新知识热身。
环节二提出问题,引入新课。
(师)问题1、为了改变电路中的电流,应该如何操作?
根据欧姆定律可知,只要增加导体两端的电压或降低倒导体的电阻即可。
(师)问题2、给定一个导体,如何测量它的电阻?(学生自己设计电路)
从上述问题可以看出,导体的电阻与两端的电压以及通过导体的电流无关,那么导体的电阻与导体的哪些因素有关呢?
设计意图:通过问题引导学生思考导体的电阻究竟跟什么因素有关,激发学生学习兴趣
环节三 新课教学,分组实验、探索定律。
(1)影响电阻的因素可能有哪些呢:(材料、长度、横截面积、温度……)
(2)解决办法——控制变量法 引导学生设计表格。
(3)实验探究:
A、引导学生设计实验电路图(教师投影打出)。
B、出示电阻定律示教板、说明板上的几种金属材料。
C、引导学生连接电路,并说明注意事项。
D、依次对四种金属材料的电阻进行测量。
E、对数据进行分析:
定性观察——R与长度、横接面积有关。
设计意图:通过自己设计实验,小组合作动手做实验,测量数据,通过比较电阻与长度、横截面积的关系,初步得出电阻与长度、横截面积的关系,培养学生动手实验能力和数据分析能力。
(4)逻辑推理探究:
分组活动:A、理论探讨电阻R与长度L的关系 n个电阻串联。
B、理论探讨电阻与横截面积的关系n个电阻并联。
投影展示电路图
设计意图:通过理论探讨得出分析导体的电阻与和它的长度的关系、与它的横截面积的关系
(5)实验:探究导体电阻与材料的关系(投影展示):
A、根据以上分析,我们可以等式的形式写出用导体长度l、导体横截面积S表示电阻R的关系式,比例系数用一常量表示,此等式为_____________。
B、已知上述试验中,导体长度l=50cm,直径d=0.50mm,横截面积S=1/4πd2=1.96×10-7m2,根据上述实验数据,分别计算上面四个导体的比例系数,并填入填入表格。
C、分析上述比例系数的物理意义:
设计意图:通过对实验数据的分析,得出比例系数即是电阻率,并使学生清楚的知道不同物体的电阻率不同,从而得出电阻定律的表达式。
环节四 总结规律,深化理解。
由学生总结电阻定律:
(1)内容:同种材料的导体的电阻R跟它的长度L成正比,跟它的横截面积S成反比;导体电组与构成它的材料有关。这就是电阻定律。
(2)公式:R=ρ
教师指出:式中ρ是比例常数,它与导体的材料有关,是一个反映材料导电性能的物理量,称为材料的电阻率。
电阻率ρ:
(1)电阻率是反映材料导电性能的物理量。
(2)单位:欧·米(Ω·m)
[投影]几种导体材料在20℃时的电阻率
学生思考:
(1)金属与合金哪种材料的电阻率大?
(2)制造输电电缆和线绕电阻时,怎样选择材料的电阻率?
设计意图:通过对电阻率的学习,让学生认识到电阻率在实际生活中的应用。
环节五、电阻率与温度的关系。
演示实验:将日光灯灯丝(额定功率为8W)与演示用欧姆表调零后连接成下图电路,观察用酒精灯加热灯丝前后,欧姆表示数的变化情况。
学生总结:当温度升高时,欧姆表的示数变大,表明金属灯丝的电阻增大,从而可以得出:金属的电阻率随着温度的升高而增大。
教师:介绍电阻温度计的主要构造、工作原理。如图2.6-5所示。
图2.6-5 金属电阻温度计
学生思考:锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小,怎样利用它们的这种性质?
设计意图:巩固知识,强化训练。
环节六:自主完善,意义构建。
让学生自己总结这节课学习的内容和方法,找出学习过程中,理解不透彻,容易混淆的地方进行小组合作学习