日期:2022-06-19
這是《歐姆定律》反思,是優秀的物理教案文章,供老師家長們參考學習。
從這一章開始,我們算是正式邁入物理殿堂。一至四章可以說是小學的科學課程的加深,算是復習了一遍,梳理了一遍;五至六章介紹了電學的三個重要概念:電流、電壓和電阻。第七章則是將這三個概念組合起來了,知識的物理韻味十分濃厚,綜合性大大加強,難度陡然加深,以至于同學們難以適應,眼花繚亂。
這一章起,算是有了正兒八經的計算題了,對于電路的分析、計算,甚至于解題格式,在同學們眼里都是嶄新的,對大家是一個極大的考驗。進入電學大廈,同學們猶如牙牙學語、步履蹣跚的嬰兒,需要處處引導、步步示范,稍有松懈就會云里霧里。
其實,本章內容的核心知識就是一個公式:歐姆定律。第一節是對電流的影響因素的探究,是對歐姆定律的得出做鋪墊;第二節是介紹和運用歐姆定律公式;第三節是歐姆定律公式的變形,伏安法測量電阻;第四節是運用歐姆定律解釋安全用電現象。
一、動態電路中電表示數的變化
電路中電源電壓是恒定的,當電阻發生變化時,會導致電流的變化、部分電壓重新分配,即電流表、電壓表示數會發生改變。
分析動態電路,追根溯源要研究電路中電阻如何變化。是由于滑片移動致使滑動變阻器連入電阻發生變化,還是開關的開、閉導致串并聯連接方式發生改變,抑或是電阻被開關短路引起電阻變化,這些都要搞清楚。
同學們最大的問題是不會分析滑動變阻器的電壓,有時還會受到思維定勢影響,不會區分總電壓還是部分電壓,從而判定電壓變化出錯。一般來說,分析的順序是:總電阻的變化→總電流的變化(歐姆定律)→定值電阻電壓的變化(歐姆定律)→變化電阻電壓的變化(電路的電壓特點)。
解決此類問題的關鍵是會靈活運用歐姆定律,要采取先整體后局部的思路,分析電表變化。
步驟是:(1)要把電路的連接方式、電表測量范圍弄明白,這是解題的前提,否則就會南轅北轍。(2)要會判斷總電阻是變大還是變小,進而知道電流的變化趨勢,這是解題的關鍵。(3)并聯電路重點研究電流,串聯電路重點研究電壓的分配,這是解題的方向問題。
二、利用分壓、分流規律解答比值題
串聯電壓與電阻成正比,并聯電流與電阻成反比。單一計算都會經常混淆,一旦出現同一題目中電壓、電流比值的轉換,真的是要了命,往往難倒一大批同學。究其原因,還是不能快速處理總體與局部的關系,“樹木和森林”只見其一,不能兼顧。
甲乙兩表均為電壓表,要重點看清是總電壓還是部分電壓,從而確定電阻比值關系。
如果甲乙兩表換為電流表,要看清楚是測量的干路還是支路電流,要先把支路電流比確定后,再利用干路電流等于支路電流之和的關系解題。
可見,困擾同學們的還是電路的準確分析,對這一問題我們要反復講解,反復練習,反復領會,逐漸內化和鞏固,絕對沒有捷徑可走。
三、伏安法元件互換的現象判斷
這有兩種情況:電表互換、電表和電阻互換。
出現錯誤的根源,還是在于對電表電阻特性的不了解。只要將電壓表串聯了,電路就處于斷路;電阻與電流表互換,則對電路或元件安全無任何影響,只是不能測量電阻阻值。
很多同學講這兩種情況混為一談,不能區分。也許是審題問題,也許是理解問題。
四、不同規格燈泡的串聯與并聯
燈泡、變阻器、電阻的串并聯遵循相同的安全規律,都要取較小的電流或電壓。所以解題的第一步就是分別計算或標注各用電器的最大電流和最大電壓,再根據連接方式確定電路中的電流或電壓(注意“和”與“或”的區別)。即串聯時取較小的“最大電流值”,并聯時取較小的“最大電壓值”,剩下的問題利用歐姆定律即可搞定。
五、利用I—U或I—R圖像解題
這是兩個不同條件下的結論。I—U是在電阻一定時的一條過原點的直線,反映了正比關系;I—R是在電壓一定時的曲線,反映了反比關系。正是對于這些條件,同學們無法準確理解,從而頻頻出錯,并且是錯了再錯。
一般地,在電壓一定時,將電阻換成大電阻,它的兩端的電壓會升高(即部分電壓隨著電阻變),那么,要保證條件不變,則需要調大滑動變阻器。即接大電阻,調大變阻器;接小電阻,調小變阻器。
這類題,一般出現在選擇題中,也可出現在探究題中,都有較大難度,是試卷中的拉擋題、爬坡題。
還有一點要注意,要會通過I—R曲線,計算出電壓,即它們的乘積始終相等,在曲線上無論哪個點的電流、電阻乘積都不變,也就是說可以在圖像上找出最大和最小電流。明白了這一點,可以有助于我們理解和解題。
六、燈絲電阻與定值電阻阻值測量與分析的區別
在表格設計上,燈絲電阻值不能去平均值,它的平均值沒有物理意義。
在決定因素上,溫度對燈絲電阻影響較大,而不要簡單認為決定電阻的因素是電壓。
在分析數據時,要透過現象看本質,分析電阻的變化與溫度(表面數據是電壓)變化的對應關系。
七、三個電阻的串并聯轉換
這類題容易出現三類錯誤。
(1)電路分析不正確,容易把并聯部分看成支路短路。殊不知,一個支路短路,意味著并聯部分都短路。初學者極易根據導線長短(而不是電阻有無)來判斷是否短接。仔細想來,這也是同學們接收運用新知識的速度問題,只要多訓練是會解決這一問題的。
(2)并聯電路運用串聯規律。這是記憶問題。串并聯規律拿來就用,有的卻是根本就沒有串并聯之分。比如,不論串并聯,一概認為總電阻等于各電阻之和。
(3)總電壓與總電流的決定因素理解錯誤。很多同學認為總電流是不變的,是一個定值。這是錯誤的。電壓是由電源提供的,只要不換電源,總電壓就不變。電流的決定因素有電壓和電阻,即使電壓不變,電阻改變了,電流也會改變。(歐姆定律和電阻意義均可分析。)
八、變式測電阻
變式測電阻,一般來說還是圍繞伏安法想辦法。即想辦法知道被測電阻的電壓和電流。要認真審題,仔細分析已知條件,充分利用器材,盡量挖掘隱含條件(電源電壓,已知阻值),方可完美答題。
變式測電阻的問題集中在方案設計、步驟表述、表達方式上。
步驟表述不僅有語言能力的考查,更有思路思維的考查。這是綜合能力的體現。對于補充式還好對付些,只要“順藤摸瓜”“瞻前顧后”即可。較難的是步驟的全新設計。這類題要根據步驟數量、已知條件、題目要求、所測物理量等設計步驟,一般可以表述為“怎樣做…,測什么…”。
表達式中只能有兩類符號:測出量、已知量或常數量,不能有過程量或計算量。
九、電表的改裝
大量程電流表、電壓表都是由小量程電流表改裝的,在原來基礎上增加了干路電流、分擔電壓。
小量程電流表自身有電阻,它的電流與電壓有對應關系,這是明白改裝的知識基礎。
要增大干路電流,就要增大另一支路電流,必須與電流計并聯一個較小電阻。
要增大分擔電壓,在不改變電流時,增大串聯電阻,以增大分擔電壓,從而擴大量程。
十、電路故障的可能判斷
出現一個故障,可能由不同原因引起,要知道世界是復雜的。在解答選擇題時,要注意措辭“一定”“可能”的區別,看題意是否窮盡,要理解“必要條件”和“充要條件”。
十一、導體電阻與電壓、電阻的關系
電阻的決定因素、伏安法關于電阻的表述、歐姆定律關于電阻的表述三者極易混淆。
單獨來看,電阻至于材料、長度橫截面積有關。從伏安法公式來看,電阻可以由電壓、電流計算,但要明白,電阻與電壓、電流無關。從歐姆定律公式分析,電流與電阻成反比,這也不是說電阻可變,而是說在電壓相同時,改變電阻,就會改變電流,注意描述的是“不同的電阻”哦。
十二、電學中的字母運算
在2011年武漢卷中電表示數比值的字母運算中,在初二學生做題時,幾乎全軍覆沒。電壓比值為字母,電流比值為另一個,再把字母列式運算,要分別列出等式進行比較判斷。
這類題的難點在于:一是對比值代表的物理意義不清楚,不能挖掘和利用中間條件;二是比值的數學運算功底欠缺,不適應,不習慣。
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