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1、在并聯電路中總電流等于各支路電流之和;
2、在并聯電路中電壓都相等;
3、在并聯電路中總電阻的倒數等于各支路電阻的倒數之和;
電學的中考復習與電路是分不開的,抓住這一條主線展開,橫向貫穿于電流、電壓、電阻、電能、電功率、電熱等電學知識。將其進行整合、形成系統。使學生在備考中將電學知識形成知識網絡。在應用中才能信手拈,達到舉一反三的地步。
1、各各元件并列聯接,有干路和支路之分;有分支點和匯合點之分;有兩個或兩個以上回路的電路,叫并聯電路。
2、并聯電路中,各各支路上的用電器相互不影響。每個支路與干路都能構成單獨的回路
3、并聯電路的干路電流等于各支路的電流之和。I=I1+I2+……+In
4、并聯電路的電壓處處相等。U=U1=U2=……=Un
5、并聯電路具有分流作用,分得的電流與自身阻值成反比。
推導:如圖2所示由U1=U2;U=IR得
I1R1=I2R2變形得
6、并聯在電路的電阻特點:
(1)并聯電路相當于增加導體的橫截面積,
總阻值比其中任何一個電阻都小。
(2)并聯電路總阻值的倒數等于各各電阻倒數之和。
推導:如圖2所示由I=I1+I2+……+In,
U=U1=U2=……=Un,可得
(1)幾個相同的電阻并聯,總阻值
推導:由R=R1=R2=……=RN=R/, 。
(2)兩個電阻并聯,總阻值
推導: 。
7、并聯電路消耗的總電能等于各部消耗的電能之和。
W=W1+W2+……Wn
推導:如圖2所示;由I=I1+I2+……+InU=U1=U2=……=Un
W=UIt可得W=U( I1+I2+……+In)tW=U I1t+U I2t+……+U Int
W=W1+W2+……Wn
8、 并聯電路對電能的分配與自身阻值成反比。
推導:如圖2所示,由 在相同時間內可得
9、 并聯電路消耗的電功率等于各部消耗的電功率之和。
P=P1+P2+……+Pn
推導:如圖2所示;由I=I1+I2+……+InU=U1=U2=……=Un
P=UI可得W=U( I1+I2+……+In)W=U I1+U I2+……+U InP=P1+P2+……+Pn
10、并聯電路對電功率的分配與自身阻值成反比。
推導:如圖2所示,由 可得
11、并聯電路消耗的總電熱等于各部消耗的電熱之和。
Q=Q1+Q2+……Qn
推導:如圖2所示;由于在純電阻電路中消耗的電熱等于消耗的電能即Q=W,由Q=W=W1+W2+……WnQ=Q1+Q2+……Qn
12、并聯電路對電熱的分配與自身阻值成反比。
本節教材是在學生初步了解了電路概念以及認識了串聯和并聯電路特點的基礎上進行教學的.本節是一節典型的實驗探究課.教材的編寫突出了學生的探究學習過程,整節課科學探究的技能要求比較明顯,在教學中占有相當分量.本節的內容具有很強的基礎性,無論從知識內容上還是從技能訓練上都是電學基礎,因此整節課應創造條件讓學生人人都能動手操作,在親自的動手操作中掌握電流表的使用,并且真正經歷探究的過程.
【學生現狀分析】
學生對本節內容有一定的感性基礎,生活中常常會聽到“電流”這個詞,但又認識得不夠明確,不具體.對于串聯電路和并聯電路中的電流特點容易受燈泡亮度的影響.
【總體設計思路】
本節課中電流的的概念不準備深入講解只需要學生了解電流有強弱之分.所以通過讓學生觀察燈泡亮度的變化、錄音機音量的變化、風扇轉動的變化,知道電流是有強弱的.關于電流表的讀數和使用,主要采用學生自學、動手實踐、總結的方式進行教學.在進行是串、并聯電路中的電流特點的這部分的教學時,通過給學生創設問題的情景,充分調動學生的積極性,讓學生親自經歷提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證的全過程,讓學生成為串、并聯電路中電流的規律的“發現者”.根據實驗現象“燈泡發光亮度不一樣”,提出問題,并做出合理的猜想.小組討論、交流實驗方案,不斷完善實驗計劃.得到最終的實驗方案后,學生合作完成實驗、收集數據.最后根據全班不同小組的實驗數據中總結出串、并聯電路電流的特點.
【教學目標】
1.知識與技能
(1)通過探究實驗,得出串、并聯電路中電流的規律,學習科學探究的方法;
(2)在實驗過程中,訓練學生連接電路、正確使用電流表的基本技能.
2.過程與方法
(1)經歷探究串聯和并聯電路電流特點的實驗操作過程,培養學生擬定簡單的科學探究計劃與實驗方案的能力和初步的信息處理能力.
(2)經歷學習電流表使用說明書的過程,提高學生自學的能力.
3.情感與價值觀
通過觀察、實驗及探究性學習活動,培養實事求是、尊重自然規律的科學態度,認識交流與合作的重要性,并感受成功的喜悅.
【教學重點與難點】
本節的主要物理知識蘊含于探究活動中,學生探究能力的增長、電流規律的得出及掌握電流表的使用都與探究過程密不可分,因此本節課的重點是會正確使用電流表和理解串、并聯電路中的電流關系.串、并聯電路的電流特點的實驗探究是本節教學的難點.
【教學用具】
電池組、兩個小燈泡、開關、電流表、導線若干.(說明:有的小組的兩個燈泡規格相同,有的小組的兩個燈泡規格不相同)
【教學過程】
一、電流
教師:上節課同學們學習了串聯和并聯電路,請你們來判斷一下這里的臺燈、錄音機、風扇是以什么方式連入電路的?
(給學生展示臺燈、錄音機、風扇)
學生:并聯.
教師:判斷的理由是什么呢?
學生:它們可以各自獨立工作,互不影響.臺燈不工作,錄音機、風扇可以照常工作.
教師:很好.那臺燈、錄音機、風扇可以工作,能說明什么?
學生:說明有電流通過.
教師:電流看不見、摸不著,我們就可以通過臺燈、錄音機、風扇的工作來感知電流的存在.
教師操作:調節臺燈的調光旋鈕,燈變亮;調節錄音機的音量旋鈕,聲音變大;調節風扇的轉速旋鈕,風扇轉快.
教師:燈變亮、聲音變大、風扇轉快,這些現象說明了什么?
學生:通過它們的電流變大了.
教師:很好.電流也是有強弱、大小之分的.物理學上就是用電流這個物理量來表示電流的強弱的.
教師:請大家自學課本53-54頁,完成學案相關內容.
學生自學課本.
電流的符號:
電流的單位:國際單位,其他單位.
單位換算:1 A=mA,1 mA=μA.
學生:電流的符號是I.
學生:單位是安培,還有毫安、微安.
教師:咱們再了解一下常用家用電器的電流值.
教師借助多媒體展示學生熟悉的家用電器的電流值:液晶顯示電子計算器約130 μA、30 W普通照明日光燈約130 mA、47 cm彩色電視機約200 mA、70 W家用電風扇約320 mA、家用電冰箱1.1~1.7 A、500 W家用電熨斗約2.3 A.
彩色電視機的電流約多少安呢?
學生:0.2 A.
(設計意圖:讓學生對電流的大小由感性的認識并熟悉電流的常用單位.)
二、電流表
教師:雖然我們可以通過同一燈泡的亮度、錄音機音量的大小、風扇轉動的快慢等一些直觀現象粗略判斷電流的大小,但要想準確知道電路中電流的大小,還是要使用專門的測量儀器的――電流表.(教師向學生展示電流表)
教師:你會使用電流表嗎?請你閱讀電流表的使用說明書,然后用電流表測量一下通過小燈泡的電流的大小(電路如圖1所示).
學生自學電流表使用的說明書,兩人一小組進行實驗.
教師進行巡視,及時發現學生在使用電流表的過程中存在的問題.
教師:大家在用電流表測量小燈泡電流的過程中遇到過什么問題嗎?
學生:我們連好電路,閉合開關后發現指針往零刻線左邊偏轉了.
教師:誰能幫這個小組的同學解決一下這個問題啊?
學生:他們小組沒有讓電流從正接線柱流入,負接線柱流出,電流表正負極接反了.
教師:非常好,大家在連接電流表時一定要“正進負出”,如果接反了,就會出現指針反向偏轉的現象.
學生:我們小組的電流表一開始指針就沒指在零刻線上,這怎么辦啊?
教師:遇到這種情況,在使用電流表前就需要先校零.
學生:我們小組閉合開關后,指針偏轉角度非常小?
教師:偏轉角度過小是什么原因造成的呢?
學生:他們小組肯定是用0~3 A的量程了,量程選大了.
教師:這就提醒大家,使用電流表時,一定要選擇合適的量程.
教師:電流表是比較精密的測量儀器,同學們在使用的過程中要按照使用說明書來進行操作.
(設計意圖:電流表使用的教學設計成讓學生先自學,然后親自使用電流表的方式,更符合學生的生活經驗,學生在不斷地摸索、嘗試中掌握了電流表的使用方法.糾錯的過程可以使學生對電流表的使用有更加深刻的認識.)
三、探究串、并聯電路電流的特點
1.情景設置、激智啟疑
學生活動:動動手,看誰的小燈最先亮.
教師:接下來同學們一起動動手讓你們桌上的兩盞小燈亮起來.這一大組的同學是串聯組,那邊一大組的就是并聯組,咱們比比看,串聯組中誰的兩盞小燈最先亮,并聯組中又是誰的兩盞小燈最先亮.
學生兩人一組利用器材連接電路.請小燈最先亮的小組展示.
學生:我們連接的是串聯電路.(操作:閉合開關,兩盞燈都亮了.兩盞燈炮一樣亮.)
學生:我們連接的是并聯電路.(操作:閉合開關,兩盞燈都亮了,兩盞燈炮一樣亮.)
教師:大家看,這組連接的串聯電路中的兩個燈泡亮度是一樣的,而這組連接的并聯電路中的兩個燈泡亮度也是一樣的.其它小組的兩盞燈的發光情況也都是這樣的嗎?
學生:我們小組不是.我們的是串聯電路,一個燈很亮,一個不太亮.(展示)
學生:我們連的是并聯電路,兩個燈的亮度也不一樣.
教師:不管是一樣亮還是不一樣亮,只要燈發光了就都說明有電流通過了.那你有沒有想過串聯電路和并聯電路中的電流會有什么樣的特點呢?下面請同學們進行有依據的大膽猜想.先小組討論有怎樣的猜想.
2.開放思想、大膽猜想
學生小組討論,發表自己的猜想.
教師:哪個小組能和大家分享一下你們的猜想啊?對了,還要說出你們猜想的依據啊.
學生:我們小組覺得串聯電路電流處處相等.因為我們的串聯電路中燈泡一樣亮.
教師:嗯,串聯的燈泡一樣亮猜想電流相等.還有其它的想法嗎?
學生:我們的猜想是串聯電路電流從負極往正極越來越小.我們這樣想的依據是靠近負極的燈泡比較亮.
學生:我們的猜想和剛才小組正好相反,靠近正極的燈泡比較亮,所以我們認為串聯電路中電流從正極出發越來越小.
教師:這兩個小組也是根據自己小組燈泡的發光情況做出了相應的猜想.
學生:我們覺得串聯電路中電流從正極出發越來越小,因為我們感覺電流經過用電器后會消耗一些電流.
教師:并聯電路呢?
學生:我們覺得并聯電路兩條支路的電流相等,因為兩條支路上的燈泡亮度一樣亮.
教師:那并聯電路干路和各支路電流會有什么關系呢?
學生:我們猜并聯電路干路上的電流等于兩支路電流和.就像河流分流,支流的水加起來就是干流的量.
(教學說明:科學是從想象開始的,想象是科學的準備階段,沒有想象就沒有創造意向,便不能進行創造;只有想象和大膽的猜想才能產生假說;同時想象和猜想又能激勵創造.可見,猜想與假設在科學探究中是極其重要的.在這個環節中,教師要不斷鼓勵學生進行合理、大膽的猜想.)
3.設計方案、合作交流
教師:大家的猜想很多,但哪種猜想是正確的呢?我們要用實驗進行驗證.請同學們根據自己小組的猜想,畫出實驗所需的電路圖,選擇所需器材,設計實驗過程.
學生分小組討論.
教師:哪個小組來展示探究串聯電路電流特點的設計方案啊?
學生投影電路圖簡單說出設計方案:把電流表分別串聯接入圖2電路中的A、B、C點,測量出A、B、C點的電流值進行比較,看猜想是否正確.
教師:好,那再請并聯組的同學展示一下并聯電路電流特點的設計方案.
學生投影電路圖簡單說出設計方案:用電流表分別測量出圖3中A、B、C三點的電流值,比較圖3中B、C兩點的電流值,看看支路電流有什么特點;比較三點電流,看干路和支路電流的特點.
教師:兩組的設計方案都展示完了,還有沒有需要改進完善的地方呢?請大家各抒己見,發表一下自己的看法.
學生:我認為在剛才兩個小組的設計中,他們各自只做了一組實驗,根據這一組數據就得結論的話,還不夠充分,偶然性太大了.
教師:說的很好,針對這個問題大家還有沒有很好的解決方案呢?
學生:可以更換電池,通過改變電源來得到多組數據.
學生:還可以更換兩個不同型號的燈泡重復他們剛才的實驗.
教師:想法都很好,這樣就可以得到多組數據,得到的結論也就更具有普遍性了.在課堂上,由于不同小組用的燈泡規格不同,我們采用小組交流的方法,來更快的得到結論.
(教學說明:在這個環節中,學生是當之無愧的主角.在生生互動的過程中,不斷完善實驗的方案.)
4.進行實驗、收集數據
教師:實驗方案有了,下面就請同學們按照自己設計的方案進行實驗,一定要如實地記錄實驗數據.
學生進行實驗.教師提醒學生實驗時要注意正確使用電流表,把實驗結果如實地記錄下來,填寫在表1的實驗記錄中,并把實驗中遇到的問題也記下來.教師巡視指導.
表1實驗次數A點的電流IAB點的電流IBC點的電流IC5.分析數據、得出結論
教師:由于時間關系,咱們的實驗先進行到這里.請同學關閉電源.很多組同學的實驗都完成得很好,完成串聯電流特點的小組能過來展示一下你們的實驗數據嗎?
學生投影數據說明結論:串聯電路中電流處處相等.
教師:你們小組的兩個燈泡亮度是什么樣的?
學生:一樣亮.
教師:串聯組中,兩個燈泡亮度不一樣的小組得到的結論是什么樣的?
學生:電流也是相等的.
教師:看來不管兩個燈泡的亮度是否相同,在串聯電路中電流是處處相等的.
教師:我們再來看看完成并聯電路電流特點的小組誰能展示一下?
學生投影數據說明結論:并聯電路中干路電流等于各支路電流之和.我們小組的兩個燈泡亮度不相同.
教師:并聯組中,兩個燈泡亮度一樣的小組得到什么樣的結論?
學生:和他們小組一樣,也是并聯電路中干路電流等于各支路電流之和.
教師:在并聯電路中,干路電流等于各支路電流之和.也與燈泡的亮度無關.
(設計意圖:在向全班展示實驗數據時,教師一定要多收集幾組數據.這樣不同的小組燈泡不一樣、電源不一樣,不僅實驗的準確性提高了、而且得出的結論更具普遍性.另一方面也更加強調了小組間交流協作的重要性和必要性.)
教師:這節課我們通過親自動手學會了電流表的使用,通過親自猜想、實驗設計、動手操作得到了串聯和并聯電路中電流的特點,收獲頗豐.下節課我們將運用串并聯電路電流的特點來解決一些電路中的問題,期待同學們有更精彩的表現.
關鍵詞:規范;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:當并聯電路一個支路電阻改變時,干路中電流會發生變化,但另一個電路電流和電壓不會發生變化。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,然后再根據電流電壓電阻關系解答。
二、規范解題
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范,所以養成規范的解題習慣,對提高教學成績和養成嚴謹的思維能力尤其重要。本節中,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,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展區,得出串聯電路電阻關系。串聯電路電阻關系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現: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,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)。通過計算同學們發現并聯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。讓學生發現三個數據關系,當我意識到沒有學生發現時,我又把三個數寫成倒數形式。這時熊可佳同學首先發現:1/8=1/10+1/40。我雖然欣喜,對她給予了表揚,但并沒急于下結論。而是讓學生用同理計算第二題,發現同樣的規律。此時我告訴學生并聯電路電阻的關系:總電阻的倒數等于各支路電阻倒數之和。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。學生馬上就發現:I1/I2=R2/R1。即,并聯電路電流比等于電阻比的倒數。通過數據,可以進一步引導學生發現:并聯電路中,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。這也是我們經常說的并聯電路各支路地位平等,相互不影響。
家庭電路中的保險絲都是串聯的并且它的電阻也相當小不會影響實際電壓。
保險絲的特性是有它規定的溶化溫度,不同用途的保險絲有不同的溶化溫度。當電路中的電流達到所上保險絲的規定值時,保險絲就會溶化,從而切斷電路起到保護的作用。
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