時間:2023-07-30 10:10:32
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關鍵詞:初中物理;歐姆定律;應用
在電學的定律當中,歐姆定律是非常關鍵的一項,它貫穿于整個電學的始終。深入、系統和全面地理解歐姆定律是有效解決牽涉電學問題的基礎和前提條件,針對歐姆定律的教學,教師需要做好如下的兩個方面:
一、引導學生注重三個物理量之間的關系
“導體當中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比”,這就是歐姆定律。在此,教師應當引導學生注重三個物理量之間的關系。(1)歐姆定律強調電壓與電阻決定了導體當中的電流,而不是由電源提供的電壓,這跟電阻和電流是毫無關系的,電阻屬于導體自身的性質,這跟電壓和電流也是毫無關系的,因此是電壓與電阻一起決定了電流。(2)注重計算關系。在公式:I= 當中,只要確定了任意的兩個物理量,就可以對另外的一個物理量進行計算,這就需要引導學生熟練地掌握公式的變化。(3)注重這三個物理量一定要根據同一段的導體,比如,將R1與R2進行串聯,接在30 V的電源上面,R1是10歐姆,經過R1的電流是0.2安,問R2的電阻與R2兩端的電壓是多少。教師在指導學生練習或者是講解的時候,需要將電路圖畫出來,注明相應的物理量,突出需要注意的問題,以實現理想的教學效果。
二、拓展和應用歐姆定律
教師在講解歐姆定律的時候,需要引導學生注重知識的應用和拓展。通過并、串聯電路的電壓和電流規律,對電阻規律進行推導,可以概括并聯電路的規律是:(1)電流I=I1+I2;(2)電壓U=U1=U2;(3)電阻 。可以概括串聯電路的規律是:(1)電流I=I1=I2;(2)電壓U=U1+U2;(3)電阻R=R1+R2,再應用電阻規律對一些實際問題進行解決。比如,教師在教學的過程中,可以提問學生下面的一些問題:為什么調節臺燈的亮度按鈕,燈泡能夠變亮或者是變暗?為什么手電筒當中的電池使用時間長了之后,燈泡會變暗?這兩個問題的原理是一樣的嗎?這樣,學生就能夠積極主動地探討,紛紛發表自己的看法,課堂氛圍頓時活躍起來。學生通過應用歐姆定律,對實際生活當中一些不好理解的問題進行了解釋,從而調動了學生的學習興趣。
總之,在初中物理教學當中,歐姆定律是非常重要的。教師一定要引起高度的重視,實施有效的教學策略,教授學生關于歐姆定律的知識。
參考文獻:
1、歐姆定律是指在同一電路中,通過某段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。該定律是由德國物理學家喬治·西蒙·歐姆1826年4月發表的《金屬導電定律的測定》論文提出的。
2、隨研究電路工作的進展,人們逐漸認識到歐姆定律的重要性,歐姆本人的聲譽也大大提高。為了紀念歐姆對電磁學的貢獻,物理學界將電阻的單位命名為歐姆,以符號Ω表示。
3、歐姆定律成立時,以導體兩端電壓為橫坐標,導體中的電流I為縱坐標,所做出的曲線,稱為伏安特性曲線。這是一條通過坐標原點的直線,它的斜率為電阻的倒數。具有這種性質的電器元件叫線性元件,其電阻叫線性電阻或歐姆電阻。
(來源:文章屋網 )
關鍵詞:物理定律;教學方法;多種多樣
關鍵詞:是對物理規律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意:首先要明確、掌握有關物理概念,再通過實驗歸納出結論,或在實驗的基礎上進行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關的物理定律之間的關系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常??梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈敽玫膽T性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。(5)動量守恒定律歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來,主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結出規律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出,再安排一節“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規律,也不違反科學規律。中學階段有關動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數式替代矢量式。學生在解題時最容易發生符號的錯誤,應該使他們明確,在同一個式子中必須規定統一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量,使問題大大地簡化。若物體不發生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質點系內部的相互作用力遠比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規律之一。無論是宏觀系統或微觀粒子的相互作用,系統中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
關鍵詞:物理定律;教學方法;多種多樣
關鍵詞:是對物理規律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意:首先要明確、掌握有關物理概念,再通過實驗歸納出結論,或在實驗的基礎上進行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關的物理定律之間的關系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常??梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈敽玫膽T性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
(5)動量守恒定律歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來,主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結出規律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出,再安排一節“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規律,也不違反科學規律。中學階段有關動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數式替代矢量式。學生在解題時最容易發生符號的錯誤,應該使他們明確,在同一個式子中必須規定統一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量,使問題大大地簡化。若物體不發生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質點系內部的相互作用力遠比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規律之一。無論是宏觀系統或微觀粒子的相互作用,系統中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
關鍵詞:理解;歐姆定律;電流;電壓;電阻
歐姆定律是初中物理電學部分的核心內容,也是中考中考點的重點內容、難點內容。歐姆定律掌握的好壞直接影響學生的考試成績,要多用時間將這塊知識夯實,才能取得高考的勝利。
一、明確歐姆定律的內容
1、實驗思想和方法
歐姆定律在教材上是通過在“控制變量法”的實驗思想基礎上歸納總結出來的:即在控制電阻不變,得到通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比;控制導體兩端的電壓不變,得到通過導體的電流跟導體的電阻成反比。由此得到了電路中電流與電壓、電阻之間的關系。
2、歐姆定律的表達式
由實驗總結和歸納出歐姆定律:通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。
表達式為:I=U/R;I的單位是安(A),U的單位是伏(V),R的單位是歐(Ω);導出式:U=IRR=U/I
注意表達式中的三個物理量之間的關系式是一一對應的關系,即具有同一時間,同一段導體的關系。
3、歐姆定律的應用條件
(1).歐姆定律只適用于純電阻電路;
(2).歐姆定律只適用于金屬導電和液體導電,而對于氣體、半導體導電一般不適用;
(3).歐姆定律表達式I=U/R表示的是研究不包含電源在內的“部分電路”;
(4).歐姆電律中“通過”的電流I、“兩端”的電壓U及“導體”的電阻R都是同一個導體或同一段電路上對應的物理量,不同導體之間的電流、電壓和電阻間不存在上述關系。
4.區別I=U/R和R=U/I的意義
歐姆定律中I=U/R表示導體中的電流的大小取決于這段導體兩端的電壓和這段導體的電阻。當導體中的U或R變化時,導體中的I將發生相應的變化。可見,I、U、R都是變量。另外,I=U/R還反映了導體兩端保持一定的電壓,是導體形成持續電流的條件。若R不為零,U為零,則I也為零;若導體是絕緣體R可為無窮大,即使它的兩端有電壓,I也為零。因此,在歐姆定律I=U/R中,當R一定時I與U成正比;當U一定時I與R成反比。
R=U/I是歐姆定律推導得出的,表示一段導體兩端的電壓跟這段導體中的電流之比等于這個導體的電阻。它是電阻的計算式,而不是它的決定式。導體的電阻反映了導體本身的一種性質,因此,在導出式R=U/I中R與I、U不成比例。
對于給定的一個導體,比值U/I是個定值;而對于不同的導體,這個比值是不同的。不能認為導體的電阻跟電壓和電流有關。
二、歐姆定律的應用
在運用歐姆定律,分析、解決實際問題,進行有關計算時應注意以下幾方面的問題:
1.要分析清楚電路圖,搞清楚要研究的是哪一部分電路。這部分電路的連接方式是串聯,還是并聯,這是解題的關鍵。
2.利用歐姆定律解題時,不能把不同導體上的電流、電壓和電阻代入表達式I=U/R及導出式U=IR和R=U/I進行計算,也不能把同一導體不同時刻、不同情況下的電流、電壓和電阻代入歐姆定律的表達式及導出式進行計算。為了避免混淆,便于分析問題,最好在解題前先根據題意畫出電路圖,在圖上標明已知量的符號、數值和未知量的符號。同時要給“同一段電路”同一時刻的I、U、R加上同一種腳標;不能亂套公式,并注意單位的統一。
3.要搞清楚改變和控制電路結構的兩個基本因素:一是開關的通、斷情況;二是滑動變阻器連入電路中的阻值發生變化時對電路的影響情況。因此,電路變化問題主要有兩種類型:一類是由于變阻器滑片的移動,引起電路中各個物理量的變化;另一類是由于開關的斷開或閉合,引起電路中各個物理量的變化。解答電路變化問題的思路為:先看電阻變化,再根據歐姆定律和串、并聯電路的特點來分析電壓和電流的變化。這是電路分析的基礎。
三、典型例題剖析
例1 在如圖所示的電路中,R=12Ω,Rt的最大阻值為18Ω,當開關閉合時,滑片P位于最左端時電壓表的示數為16V,那么當滑片P位于最右端時電壓表的示數是多少?
解析:分析本題的電路得知是定值電阻R和滑動變阻器Rt 串聯的電路,電壓表是測R兩端電壓的。當滑動變阻器的滑片P位于最左端時電壓表的示數為6V,說明電路中的總電壓(電源的電壓)是6V,而當滑動變阻器的滑片P位于最右端時,電壓表僅測R兩端的電壓,而此時電壓表的示數小于6V。
滑片P位于變阻器的最右端時的電流為I=U1R+Rt=6V12Ω+18Ω=0.2A。此時電壓表的示數為U2=IR=0.2A×12Ω=2.4V。
例2 如圖所示,滑動變阻器的滑片P向B滑動時,電流表的示數將;電壓表的示數將。(填“變大”、“變小”或“不變”)如此時電壓表的示數為2.5V,要使電壓表的示數變為3V,滑片P應向端滑動。
圖1
分析:根據歐姆定律I=UR,電源電壓不變時,電路中的電流跟電阻成反比。此電路中滑動變阻器接入電路的電阻是AP段,動滑片P向B滑動時,AP段變長,電阻變大,所以電流變小。電壓表是測Rx兩端的電壓,根據Ux=IRx可知,Rx不變,I變小,電壓表示數變小。反之,要使電壓表示數變大,滑片P應向A端滑動。
答案:變小;變小;A。
參考文獻:
歐姆定律在中考中的題型主要有填空題、選擇題、圖像題、問答題、實驗探究題、計算題等。填空題、選擇題、圖像題主要考查歐姆定律的基礎知識,實驗探究題主要集中在探究電流與電壓、電阻的關系及伏安法測電阻上,問答題一般在實際應用方面出題,計算題主要考查歐姆定律的計算。
重點考查:
1.探究實驗:探究電流與電壓、電阻的關系;伏安法測電阻及變形;
2.歐姆定律的意義及應用:對歐姆定律的理解及應用歐姆定律解決問題。
考查熱點:
1.實驗:探究電流與電壓、電阻的關系;伏安法測電阻及變形;
2.理解:對歐姆定律的理解;
3.應用:應用歐姆定律分析動態電路、計算及解決實際問題。
考點1: 電流與電壓、電阻的關系
例1:小華用如圖所示的電路探究電流與電阻的關系。已知電源電壓為6V,滑動變阻器R2的最大電阻為20Ω,電阻R1為l0Ω。實驗過程中,將滑動變阻器滑片移到某一位置時,讀出電阻R1兩端電壓為4V,并讀出了電流表此時的示數。緊接著小華想更換與電壓表并聯的電阻再做兩次實驗,可供選擇的電阻有l5Ω、30Ω、45Ω和60Ω各一個,為了保證實驗成功,小華應選擇的電阻是 Ω和 Ω。
解析:要探究電流與電阻的關系時,必須要控制電阻R1兩端的電壓一定,即R1兩端電壓U1=4V不變。要能保證實驗成功,滑動變阻器兩端電壓控制為6V-4V=2V,R2中也就是電路中的最小電流為2V/20Ω=0.1A,此時定值電阻最大為U1/I=4V/0.1A=40Ω,故只能選擇l5Ω、30Ω的電阻。
答案:15,30。
點撥: 探究電流與電阻的關系,要改變電阻大小,而必須控制其兩端電壓一定。
考點2: 歐姆定律表達式及其物理意義
例2:關于歐姆定律公式I= ■,下列說法正確的是( )。
A.導體的電阻與電壓成正比,與電流成反比
B.導體兩端的電壓越大,其電阻越大
C.據歐姆定律公式變形可得R= ■,可見導體電阻大小與通過它的電流與它兩端電壓有關
D. 根導體電阻的大小等于加在它兩端的電壓與通過它的電流的比值
解析:I、U、R三者不能隨意用正比、反比關系說明,R=U/I,它是電阻的計算式,而不是決定式,導體的電阻是導體本身的性質,與電流電壓無關,只與導體的長度、材料、橫截面積和溫度有關,但可用電壓與電流的比值求電阻。
答案:D。
點撥:理解歐姆定律中的“成反比”和“成正比”兩個關系及知道決定電阻大小的因素。
考點3:動態電路分析
例3:如下圖所示,電源電壓不變.閉合S1后,再閉合S2,電流表的示數 ,電壓表的示數 。(選填“變大”、“變小”或“不變”。)
解析:當閉合S1后,再閉合S2,此時R2被短路,電壓表接到電源兩端,因此電壓表示數變大,此時電路中的總電阻減小,電流表示數也變大。
答案:變大,變大。
點撥:分清原來開關閉合時電路狀態和兩個開關同時閉合時電路的狀態。
考點4:歐姆定律計算
例4:實驗室有甲、乙兩只燈泡,甲標有“15V 1.0A”字樣,乙標有“10V 0.5A”字樣?,F把它們串聯起來,則該串聯電路兩端允許加的最高電壓為(不考慮溫度對燈泡電阻的影響)( )。
A.25V B.35V C.15V D.12.5V
解析:甲燈的電阻是R甲=■=■=15Ω。乙燈的電阻R乙=■=■=20Ω,兩燈串起來后,總電阻是15Ω+20Ω=30Ω,允許通過的最大電流是0.5A,所以最高電壓是30Ω×0.5A=15V。
答案:C。
點撥:不能把兩額定電壓的值相加作為最高電壓;串聯應取小電流。
考點5:電阻的測量
例5:現有一個電池組,一個電流表,一個開關,一個已知電阻R0,導線若干,用上述器材測定待測電阻Rx的阻值,要求:①畫出實驗電路圖;②簡要寫出實驗步驟并用字母表示測量的物理量;③根據所測物理量寫出待測阻值Rx的表達式。
解析:此題是伏安法測電阻的變形――雙安法,在兩表一器不全的情況下設計電路測電阻,因有電流表和定值電阻,故設計并聯電路,測出兩支路電流,利用電壓相等,電流比等于電阻反比列關系式解答。答案不唯一,但基本原理是設計成并聯電路。
2、兩點間的電壓只與這兩點的位置有關,與電荷移動的路徑無關。
3、電壓有正,負之分,它與標志的參考電壓方向有關。
4、沿電路中任一閉合回路行走一圈,各段電壓的和恒為零。
5、電壓的單位是伏特(V),根據不同的需要,也用千伏(KV),毫伏(mV)和微伏(μV)為單位。1KV=1000V1V=000 mV1mV=1000μV
6、電阻的概念是什么?導體對電流起阻礙作用的能力稱為電阻,用符號R表示,當電壓為1伏,電流為1安時,導體的電阻即為1歐姆(Ω),常用的單位千歐(KΩ),兆歐(MΩ)。
7、1 MΩ=1000 KΩ
8、1 KΩ=1000Ω
9、什麼是部分電路的歐姆定律?
流過電路的電流與電路兩端的電壓成正比,而與該電路的電阻成反比,這個關系叫做歐姆定律。用公式表示為I=U/R。
式中:I——電流(A);U——電壓(V);R——電阻(Ω)。
部分電路的歐姆定律反映了部分電路中電壓,電流和電阻的相互關系,它是分析和計算部分電路的主要依據。
當開關S閉和接通時,電路中將有電流流通,根據部分電路歐姆定律,在外電路負載電阻R上的電阻壓降等于I×R=U,而在內電路中電源內阻r0上的電壓降為U0=I×r0。