前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇歐姆定律的相量形式范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。
1.地位和作用
《歐姆定律及其應用》這一節(jié)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(jié)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(nèi)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(jù)歐姆定律得出串并聯(lián)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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)學生嚴謹細致的科學態(tài)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(lián)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(nèi)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(lián)電路中電阻的關系。
二、說學生
1.學生學情分析
在學習這節(jié)之前學生已經(jīng)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(lián)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(jié)學習中應結(jié)合實驗法和定量、定性分析法。
2.知識基礎
要想學好本節(jié),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(jié)合學生情況和本節(jié)特點本人采取以下幾個教法:采用歸納總結(jié)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(chǎn)生了興趣,達到引入新課的目的。
2.展開探究活動,自主總結(jié)結(jié)論(時間37分鐘)
根據(jù)上節(jié)探究數(shù)據(jù)的基礎,讓學生自主總結(jié)出兩個結(jié)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(nèi)容,可采用以下幾點做法:各小組在教師指導下,對實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)學處理,理解數(shù)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(nèi)容;讓學生思考用一個什么樣的式子可以將這兩個結(jié)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?qū)W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(fā)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(xiàn)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(tǒng)一性
即公式中的U、I、R的單位要求統(tǒng)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(shù)值。
(4)規(guī)范性
解題時一定要注意解題的規(guī)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(lián)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(jié)果相同時,他會在實驗中體驗到快樂與興奮,有利于激發(fā)學生的學習興趣。
①演示實驗
將兩個電阻串聯(lián)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(jié)論:串聯(lián)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(lián)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(jié)論:并聯(lián)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(lián)后總電阻會變大?并聯(lián)后總電阻會變?。?/p>
得出結(jié)論:電阻串聯(lián)相當于導體的長度變長了,所以串聯(lián)電阻的個數(shù)越多總電阻就越大;電阻并聯(lián)相當于導體的橫截面積變粗了,所以并聯(lián)電阻的個數(shù)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(lián)電路中電流和電壓的特點推導串并聯(lián)電路中總電阻的關系得出結(jié)論:(1)電阻串聯(lián)后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯(lián)后的總電阻=+…+。
4.小結(jié)(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內(nèi)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(lián)電路中電阻的關系
5.布置作業(yè)(1分鐘)
本節(jié)作業(yè)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(jié)合前面學習過的串并聯(lián)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(yè):《課堂點睛》17頁至18頁的習題。
五、說板書設計
歐姆定律的內(nèi)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(lián):R串=R1+R2+…+Rn
第1節(jié) 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(jié)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(zhì),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(shù)學角度理解.(3)串聯(lián)電路具有分壓作用,并聯(lián)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(xiàn)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(lián)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(shù)是0.3 A;若再閉合開關S1,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)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(lián),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(shù)的變化量即為通過R2支路的電流,則I2=().
答案:6 30
小結(jié):本題考查了并聯(lián)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(shù)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(diào)節(jié)滑動變阻器,兩電壓表的示數(shù)隨電路中電流變化的圖象如圖、2乙所示.根據(jù)圖象的信息可知____.(填“α”或“b”)足電壓表V2示數(shù)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(lián),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(cè))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(jù)串聯(lián)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(jié):歐姆定律提示了電流、電壓、電阻三者之間的數(shù)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(guī)律又可描述為:串聯(lián)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(guī)律又可描述為:并聯(lián)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(xiàn)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(jié) 動態(tài)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(tài)的不同,使電路中電流和電壓發(fā)生改變,這樣的電路稱之為動態(tài)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(lián)電路中電流和電壓分配的規(guī)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(lián)系生活實際,以尾氣監(jiān)控、超重監(jiān)控、溫度監(jiān)控、風速監(jiān)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(xiàn),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?qū)崿F(xiàn)身高越高,電壓表或電流表示數(shù)越大的電路是().
思路分析:圖A中兩個電阻R。和R串聯(lián),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(shù)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(jù)串聯(lián)電路分壓的規(guī)律知道,R越大電壓表的示數(shù)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(shù)越小.圖D是并聯(lián)電路,電流表測的是支路電流,根據(jù)并聯(lián)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(shù)都不會發(fā)生變化,選B.
小結(jié):分析這類問題依據(jù)的物理知識是:(1)無論串并聯(lián)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(lián)分壓(電阻大的分壓多),并聯(lián)分流(電阻大的分流少).(3)在并聯(lián)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(jù)串并聯(lián)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(tài).當開關S.由閉合到斷開時,電流表示數(shù)將____.電壓表示數(shù)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(lián),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(shù)變?。浑娏鞅頊y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(shù)變小.
答案:變小 變小
小結(jié):本題引起電表示數(shù)變化的原因是開關處于不同狀態(tài),解決本題的突破口是弄清楚當開關處于不同狀態(tài)時,電路的連接情況和電表的位置.
第3節(jié) 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(guī),有以下幾方面:(1)選取器材及連接電路:根據(jù)題目要求,分析或計算出電表的量程和滑動變阻器的規(guī)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(xiàn)多次測量.(3)分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論.怎樣分析數(shù)據(jù)才能得出結(jié)論是近年來考試的側(cè)重點,要注意結(jié)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(guī)律.難點是單表測電阻和創(chuàng)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(guī)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(shù)據(jù)才能得出結(jié)論等探究內(nèi)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(shù)為2.4V時,電流表的示數(shù)如圖7乙所示,則,_____A,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)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(diào)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(lián)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(lián)電路,這樣可以借助通過已知電阻的電流來計算未知電阻,
關鍵詞:《閉合電路歐姆定律》;教學設計;高中物理
一、教學設計
1.課題
閉合電路的歐姆定律(人教版普通高中課程標準實驗教科書選修3-1)
2.教材分析
本節(jié)內(nèi)容是全章的重點,是歐姆定律的延伸,教材從能量入手,循序漸進地引導學生推出閉合電路的歐姆定律,教學過程簡單、學生易于接受。之后應用定律解決物理規(guī)律問題,使學生明白物理規(guī)律可以用已知定律從理論上導出,將理論應用于實際。
3.教學目標
知識與技能:①理解內(nèi)、外電路及電源的內(nèi)阻。②知道電源電動勢等于沒接入電路時兩極板間的電壓。③理解閉合電路的歐姆定律及其公式并能熟練地解決電路問題。過程與方法:①培養(yǎng)自主學習能力。②培養(yǎng)獨立思考、自主探究物理問題的能力。情感態(tài)度與價值觀:①激發(fā)學習興趣和求知欲。②培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和合作學習精神。
4.教學重、難點
教學重點:①閉合電路歐姆定律的內(nèi)容。②路端電壓與電流的關系公式及圖像表示。教學難點:①閉合電路歐姆定律的應用。②路端電壓與負載的關系。
二、教學過程
1.自主學習
課前教師下發(fā)學案,學生根據(jù)學案進行預習,重點思考并回答以下問題:
(1)什么是電源?
(2)電源電動勢的概念和物理意義是什么?
(3)什么是內(nèi)電路?什么是外電路?在回路中的電流方向如何?
(4)在內(nèi)、外電路中電勢是如何變化的?
(5)怎樣計算內(nèi)電路以及外電路中消耗的電能?
(6)如何計算電池內(nèi)部非靜電力所做的功?
(7)內(nèi)電路和外電路上消耗的電能與電源內(nèi)部非靜電力做的功有什么關系?
(8)路端電壓與負載的關系是怎樣的?
【設計意圖】課前預習使學生將學習活動延伸到了課外,保證了學生思考的空間,增加了有效學習的時間。只有學生本人了解自己已經(jīng)掌握了哪些知識,需要學習哪些知識,才能有針對性地進行相關復習、查閱資料,避免傳統(tǒng)課堂“一刀切”的現(xiàn)象,學生帶著問題積極主動地學習新知識,滿足了高中生思維發(fā)展和自我意識發(fā)展的需要,有利于開發(fā)學生學習物理的潛能。
2.交流探究
師友之間根據(jù)預習情況交流學習。由徒弟向師傅講解本節(jié)課的相關內(nèi)容,師傅補充完善不足之處,在合作中解決疑難問題,突破重難點。教師巡視了解每對師徒的學習情況,對學習過程中存在疑問的師徒進行適當?shù)闹笇?,對學習深度不夠的師徒進行誘導點撥。如,有些師友根據(jù)理論知識推導出閉合電路的歐姆定律之后便欣然接受,此時教師應該提醒學生設計實驗對其進行驗證;在師友探討路端電壓與負載的關系之前,教師應提出問題:能否用實驗探究路端電壓與負載的關系,并引導師友合作設計實驗方案,完成實驗步驟,分析實驗數(shù)據(jù)完成U-I圖像,進而依據(jù)圖像解釋U、I的關系以及在短路、斷路中的特殊現(xiàn)象。
【設計意圖】該環(huán)節(jié)采用學生之間交流合作學習的方式完成本節(jié)課的教學內(nèi)容,并在教師的點撥下激發(fā)了學生動手設計實驗驗證物理定律和探究物理規(guī)律的積極性,從而通過學生的親身經(jīng)歷完成了教學重難點內(nèi)容的學習。這一做法顛覆了傳統(tǒng)教學中教師“高高在上”的地位,而是十分“親民”走到學生之中參與、啟發(fā)、引導學生學習,消除了教師與學生之間的距離感。同時,學生之間通過交流不僅可以在學習上取長補短、互利共贏,更可以在性格上相互影響、共同發(fā)展,這樣不但能鍛煉學生與人交流合作的能力,又有利于開拓思路、培養(yǎng)他們的探索精神和創(chuàng)新能力。
3.互助提高
鼓勵學生積極上臺講解本節(jié)課自己學到的知識,板演相關例題,其他學生認真聽講并進行補充,也可以提出自己的質(zhì)疑并闡述觀點進行全班討論。教師注意指導學生使用物理術(shù)語,規(guī)范學生的解題步驟,引導學生歸納需要注意的問題以及總結(jié)相關規(guī)律。
【設計意圖】全國教育心理學研究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)教師所青睞的講授式教學方式學生對知識的記住率只有5%,而極少數(shù)教師鼓勵的學生教別人的方法,使學生本人對知識的記住率高達95%。本環(huán)節(jié)中,教師把課堂真正讓位給學生,讓學生做主講,不但鍛煉了學生的表達能力,同時在學生教會其他同學時自己也會收獲新的體會,而全班同學的參與交流又可以各抒己見、集思廣益、通力合作,真正實現(xiàn)人人參與、人人發(fā)展、人人進步的高效課堂的發(fā)展趨勢。
4.總結(jié)歸納
教師組織學生一起梳理本節(jié)課的知識點,針對學生仍然不理解以及容易產(chǎn)生錯誤的知識點予以講解;明確學生易混、易錯、易漏的問題,對解題規(guī)律、注意事項、解題方法和技巧等進行全面的總結(jié),歸納出知識體系,以便學生能夠得心應手的運用。例如,教師應強調(diào)閉合電路歐姆定律反映的只是電動勢與路端電壓的數(shù)量上的關系,他們的本質(zhì)是不同的,電動勢反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領的大小,而路端電壓反映了外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領的大小,因而用電壓表直接接在電源兩級上,其示數(shù)不等于電源電動勢,但很接近電源電動勢:U=IRV=?RV=,當RV>r時,U≈E。
【設計意圖】本節(jié)課的問題是由學生自己發(fā)現(xiàn)解決的,規(guī)律也是由學生自己探究驗證出來的,甚至例題都是學生自己解讀體悟的,可以說全程都是由學生自己完成的,因而在本環(huán)節(jié)中學生可以很容易地總結(jié)歸納出本節(jié)課的知識體系,真正做到將學來的知識變?yōu)樽约核鶕碛械闹R,實現(xiàn)學習效率的最大化。
5.當堂鞏固
教師根據(jù)學生對本節(jié)課內(nèi)容的掌握情況出示有代表性的一或兩道典型題,學生在規(guī)定時間完成后師友當堂交換批改,之后交流做題心得與體會。教師檢查學生的掌握情況,布置課后作業(yè)。
【設計意圖】本環(huán)節(jié)的設計意在幫助學生檢驗學習成果,深化學生對各個知識點的認知,培養(yǎng)他們自行解決物理問題的信心和決心,端正學生的學習態(tài)度。同時,教師可以根據(jù)學生的掌握情況,及時反饋、適時調(diào)整并通過課后作業(yè)將學生的學習活動延伸到課下,為下節(jié)課埋下伏筆,使整堂課留有余味。
三、課堂教學設計建議
在設計學案時應當充分分析教材以及學生,做到環(huán)環(huán)相扣,循序漸進地引導學生完成自學;在學生進行交流探究時,教師應該注意學生探究的內(nèi)容要與本節(jié)課的教學內(nèi)容相關,探究要有深度不能屈于表面;在互助提高階段,教師應該積極鼓勵內(nèi)向的學生大膽發(fā)言,提高其與同學溝通以及表達能力。本文中《閉合電路歐姆定律》的教學設計依據(jù)高中學生個性心理發(fā)展特點,通過課前預習以及課上互助式學習充分地調(diào)動學生的主觀能動性,有利于改變傳統(tǒng)教學方式在高中物理教學中出現(xiàn)的弊端,以便于為物理教師的有效教學提供參考。
參考文獻:
[l]李志剛.“和諧互助”式教學策略研究概述[J].中國教育學刊,2010,31(12).
[2]李志剛,吳越.活力課堂[M].上海:上海教育出版社,2009.
【關鍵詞】電路電動機純電阻與非純電阻
電流通過純電阻與非純電阻時的能量轉(zhuǎn)化關系,是高中物理直流電路部分的重點知識,但由于很多同學不能夠正確區(qū)分純電阻與非純電阻,導致很多問題的分析出現(xiàn)問題,本人結(jié)合教學過程中的實際情況,以電動機為例,較好的解決了純電阻與非純電阻中應用中的區(qū)別與聯(lián)系。
一、設計的幾個實驗分析:
當電流通過電動機的過程中,消耗電能,同時會產(chǎn)生其他形式的能,這個能量轉(zhuǎn)化的過程就是電流做功的過程,即電功W=IUt。而電流通過線圈時會產(chǎn)生焦耳熱,Q=I2Rt,那么,Q與W相等嗎?
解決方案:假設Q=W,將推導出I=U/R,即歐姆定律,而歐姆定律是有它的適用條件的。
分析:歐姆定律有它的適用條件,電流消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,此時電功等于電熱。所以,歐姆定律適用的電路叫做純電阻電路;歐姆定律不適用的電路叫做非純電阻電路。
實驗1:探究電動機在不轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下,電壓、電流和電阻的關系有何特點。
實驗2:探究電動機在轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下,電壓、電流和電阻的關系有何特點。
通過具體的實驗讓學生清晰的辨別純電阻電路與非純電阻電路。
實驗3:進一步探究電動機在不轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下,電壓、電流和熱功率、總功率的關系。
實驗結(jié)論:電流通過純電阻時,熱功率在總功率中所占比值很高。在誤差允許的情況下,純電阻電路產(chǎn)生的電熱近似等于消耗的電功,即W=Q.
實驗4:進一步探究電動機在轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下,電壓、電流和熱功率、總功率的關系。
實驗結(jié)論:電流通過非純電阻時,熱功率在總功率中所占比值較小。從能量守恒的角度去考慮,W=Q+E,即電動機消耗的電能等于產(chǎn)生的熱量及產(chǎn)生的機械能的總和。
二、大思路
含電動機的電路由于涉及電能轉(zhuǎn)化為機械能,電動機正常工作的電壓電流關系不再滿足,我們需要從能量守恒的角度去研究。
電動機正常工作時的輸入功率(即電動機消耗的總功率)一部分轉(zhuǎn)化為電熱,一部分轉(zhuǎn)化為機械能輸出。根據(jù)能量守恒:
P輸入+P熱=P輸出
1.求電動機兩端的電壓U
2.求流過電動機的電流I
3.求電動機的內(nèi)阻r
4.求電動機輸入功率P輸入,用電功率公式P=IU計算
5.求電動機內(nèi)阻消耗的電熱功率P熱,根據(jù)焦耳定律求出P熱=I2r
注意:4、5中的兩個公式不能使用純電阻電路中的其他變形。
6求出P輸入、P熱之后,不難求出P輸出
舉一反三,如果已知P輸入、P熱、P輸出中的任意兩個,則另一個可以通過解能量守恒方程求出。
三、例題分析:
例:一臺電風扇,內(nèi)阻為20Ω,接上220V電壓后,消耗功率66W,問:
(1)電風扇正常工作時通過電動機的電流是多少?
(2)電風扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機械能的功率是多少?轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少?電動機的效率是多少?
(3)如果接上電源后,電風扇的風葉被卡住,不能轉(zhuǎn)動,這時通過電動機的電流,以及電動機消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少?
分析(1)因為P入=IU
所以I=PUA=0.3A
(2)電風扇正常工作時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率
P內(nèi)=I2R=0.32×20W=1.8W
電風扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機械能的功率
P機=P入-P內(nèi)=66W-1.8W=64.2W
電風扇正常工作時的效率
η=64.266×100%=97.3%
(3)電風扇風葉被卡住后電動機不轉(zhuǎn)時可視為純電阻,通過電風扇的電流
I=UR=22020A=11A
電動機消耗的電功率
P=IU=11×220W=2420W
電動機發(fā)熱功率
P內(nèi)=I2R=112×20W=2420W
關鍵詞:規(guī)范;知識的補充與拓展;靈活運用和融會貫通
中圖分類號:G633.7 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)34-0116-02
教科書中所給的兩道例題具有很強的代表性,第一個例題是讓學生體會:當串聯(lián)電路中一個電阻改變時,電路中電流及另一個電阻兩端電壓會隨之改變。例題二讓學生體會:當并聯(lián)電路一個支路電阻改變時,干路中電流會發(fā)生變化,但另一個電路電流和電壓不會發(fā)生變化。兩個例題做下對比,解決了學生疑惑。下面筆者從以下幾方面談談本節(jié)教學的注意事項以及心得體會。
一、仔細分析題目
分析題目是思維能力的展示,是對知識的具體運用。首先讓學生熟練掌握歐姆定律的內(nèi)容及形變公式,然后對電路進行分析判斷,確定電路特點,然后再根據(jù)電流電壓電阻關系解答。
二、規(guī)范解題
初中學生接觸物理學習時間不長,對于會做的題目往往不知怎樣表達,有時表達顧此失彼造成丟分。究其原因是解題不規(guī)范,所以養(yǎng)成規(guī)范的解題習慣,對提高教學成績和養(yǎng)成嚴謹?shù)乃季S能力尤其重要。本節(jié)中,利用該定律解題應注意:(1)I,U,R都是指同一導體或同一段電路在同一狀態(tài)下的物理量。(2)利用好該定律的兩個變形公式U=IR,R=U/I。(3)單位必須統(tǒng)一用國際單位的主單位。(4)在I,U,R下方標上角標,表示不同的導體,或者同一導體的不同時刻。(5)要有必要的文字表達,在物理語言的表達上要嚴謹、有序。
三、注意知識的補充與拓展
以例一為例:電阻R1為10歐,電源兩端電壓6伏,開關S閉合后,求:(1)當滑動變阻器R接入電路中的電阻R2為50歐時,通過R1的電流I;(2)當滑動變阻器接入電路中電阻為20歐時,通過R1的電流I。本題中,由于電阻串聯(lián),通過R1的電流與總電流相等,由于知道總電壓U,只要知道總電阻就可以了,我就提問學生:總電阻是多少呢?學生異口同聲回答:R1+R2。我又問,為什么是兩個電阻之和呢?此時學生無語,引起認知沖突。這時,我把學生帶入最近發(fā)展區(qū),得出串聯(lián)電路電阻關系。串聯(lián)電路電阻關系U=U1+U2;電流關系:I=I1=I2,得U/I=U1/I1+U2/I2。由歐姆定律可知R=R1+R2。所以也可以求出通過R1電流I=U/R=6/60=0.1(A)。同理可以求出當R3=20歐時電流I=0.2A。此時老師可以讓學生分別求出兩個小題滑動變阻器兩端電壓和電阻R1兩端電壓分別是多少。當滑動變R2=50歐時,U1=I1xR1=0.1x10=1(v),U2=I2xR2=0.1x50=5(v);當滑動變阻器電阻R3=20歐時,U1=I1xR1=0.2x10=2(v),U3=I3xR3=0.2x20=4(v)。引導學生比較兩種情況下電阻與各自電壓關系發(fā)現(xiàn):第一種情況下U1/R1=U2/R2;第二種情況下:U1/R1=U3/R3。由此得出串聯(lián)電路電壓比等于各自電阻比,即:U1/U2=R1/R2。老師點撥學生認識到,串聯(lián)電路中,當一個電阻改變時,另一個電阻兩端電壓和電流都要改變,可謂“牽一發(fā)而動全身”。以例二為例:電阻R1為10歐,與滑動變阻器組R并聯(lián)電路,電源電壓12V,開關S閉合后,求:(1)當滑動變阻器R接入電路中電阻R2=40歐時,通過R1的電流I1和總電流I;(2)當滑動變阻器接入電路中電阻R3=20歐時,通過R1電流I1和總電流I。本題由于電阻與變阻器組成并聯(lián),所以它們兩端電壓U1=U2=U=12V。以第一小題看,由歐姆定律得,通過R1的電流I1=U1/R1=12/10=1.2A;通過R2的電流I2=U2/R2=12/40=0.3A;總電流I=I1+I2=1.2+0.3=1.5(A)。我此時問學生:由歐姆定律,總電流I可以用總電壓U與總電阻R的比求得,那么并聯(lián)電路總電阻是多少呢?這時學生很快回答:等于兩個電阻之和。我沒有否定學生的回答,而是讓他們用總電壓除以總電流看看總電阻是多少,和想象的是否一樣?即:R=U/I=12/1.5=8(歐)。通過計算同學們發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電路總電阻并不等于各電阻大小之和,不但比它們的和要小,而且比任何一個都要小。但又找不出到底有什么關系。我把三個電阻大小依次列出來:8 10 40。讓學生發(fā)現(xiàn)三個數(shù)據(jù)關系,當我意識到?jīng)]有學生發(fā)現(xiàn)時,我又把三個數(shù)寫成倒數(shù)形式。這時熊可佳同學首先發(fā)現(xiàn):1/8=1/10+1/40。我雖然欣喜,對她給予了表揚,但并沒急于下結(jié)論。而是讓學生用同理計算第二題,發(fā)現(xiàn)同樣的規(guī)律。此時我告訴學生并聯(lián)電路電阻的關系:總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和。即1/R=1/R1+1/R2。
當滿足學生一時的求知欲時,學生的好奇心被進一步調(diào)動,老師趁熱打鐵,讓學生找找兩種情況下,電阻和通過它們的電流的關系。以第一小題中,R1=10歐,I1=1.2安;R2=40歐,I2=0.3安。學生馬上就發(fā)現(xiàn):I1/I2=R2/R1。即,并聯(lián)電路電流比等于電阻比的倒數(shù)。通過數(shù)據(jù),可以進一步引導學生發(fā)現(xiàn):并聯(lián)電路中,當一個支路電阻改變時,只能改變本支路電流,對其他支路的電壓,電流沒有影響。這也是我們經(jīng)常說的并聯(lián)電路各支路地位平等,相互不影響。