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A.I1:I2=3:2 U1:U2=1:1
B.I1:I2=3:2 U1:U2=3:2
C.I1:I2=2:3 U1:U2=1:1
D.I1:I2=1:1 U1:U2=2:3
習題答案
解析:
并聯電路各支路兩端的電壓相等;由I=即可求出電流之比。
因為并聯電路電壓相等,因此將它們并聯在同一電路中,它們兩端的電壓之比為1:1;故BD錯誤;由I=可得:電流之比:
1.地位和作用
《歐姆定律及其應用》這一節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;根據歐姆定律得出串并聯電路中電阻的關系;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,培養學生嚴謹細致的科學態度和探索精神,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、并聯電路中電阻的關系。
二、說學生
1.學生學情分析
在學習這節之前學生已經了解了電流、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。所以在本節學習中應結合實驗法和定量、定性分析法。
2.知識基礎
要想學好本節,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
結合學生情況和本節特點本人采取以下幾個教法:采用歸納總結法、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生了興趣,達到引入新課的目的。
2.展開探究活動,自主總結結論(時間37分鐘)
根據上節探究數據的基礎,讓學生自主總結出兩個結論: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容,可采用以下幾點做法:各小組在教師指導下,對實驗數據進行數學處理,理解數學上“成正比關系”“成反比關系”的意思,從而引入歐姆定律的內容;讓學生思考用一個什么樣的式子可以將這兩個結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。
向學生介紹歐姆的生平,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)統一性
即公式中的U、I、R的單位要求統一(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值。
(4)規范性
解題時一定要注意解題的規范性(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果相同時,他會在實驗中體驗到快樂與興奮,有利于激發學生的學習興趣。
①演示實驗
將兩個電阻串聯起來,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)。
得出結論:串聯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)。
得出結論:并聯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)為什么串聯后總電阻會變大?并聯后總電阻會變小?
得出結論:電阻串聯相當于導體的長度變長了,所以串聯電阻的個數越多總電阻就越大;電阻并聯相當于導體的橫截面積變粗了,所以并聯電阻的個數越多總電阻就越小。
(3)定量分析
利用歐姆定律公式以及前面學過的串并聯電路中電流和電壓的特點推導串并聯電路中總電阻的關系得出結論:(1)電阻串聯后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯后的總電阻=+…+。
4.小結(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內容及其表達式
(2)運用歐姆定律解決有關電學的計算題以及探究串、并聯電路中電阻的關系
5.布置作業(1分鐘)
本節作業的布置主要是針對歐姆定律表達式及其變形公式的運用,并結合前面學習過的串并聯電路中電流、電壓的特點的一些常見題型加以知識的鞏固。
作業:《課堂點睛》17頁至18頁的習題。
五、說板書設計
歐姆定律的內容: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:R串=R1+R2+…+Rn
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,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(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。
模塊一
單開關電路動態分析
例題精講
【例1】
如圖,當S閉合,滑動變阻器的滑片P向右滑動時,電壓表示數將_______,電流表示數將________,電壓表示數與電流表示數的比值________(選填“變大”、“變小”或“不變”).
考點:
歐姆定律的應用;滑動變阻器的使用;電路的動態分析.
解析:
當滑片向右移動時,接入電阻變大,總電阻變大,由歐姆定律得電路中電流變小,R上的電壓變小.因R阻值不變,故電壓表與電流表的示數不變.
答案:
變小,變小,不變.
【測試題】
如圖所示的電路,滑動變阻器的滑片P
向右滑動的過程中,電流表和電壓表的示數變化是(
)
A.電流表示數變小,電壓表示數變大
B.
電流表、電壓表示數都變大
C.電流表示數變大,電壓表示數變小
D.
電流表、電壓表示數都變小
考點:
歐姆定律的應用;滑動變阻器的使用.
解析:
讀圖可知,這是一個串聯電路,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測串聯電路的電流.當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,接入電路的阻值變大,根據串聯電路的分壓原理,電壓表的示數會變大.電路中的總電阻變大,在電源電壓不變的情況下,電流會變小.所以只有選項A符合題意.
答案:
A
【例2】
如圖所示電路,當滑動變阻器滑片向右滑動時,電流表和電壓表示數變化情況是(
)
A.
電流表和電壓表示數都不變
B.
電流表示數變小,電壓表V1示數變小,電壓表V2示數不變
C.
電流表示數不變,電壓表示數都變大
D.
電流表示數變大,電壓表V1示數不變,電壓表V2示數變大
考點:
電路的動態分析;滑動變阻器的使用;歐姆定律的應用.
解析:
由電路圖可知,R1與R2串聯,電壓表V1測R1兩端的電壓,電壓表V2測電源的電壓,電流表測電路中的電流;
電源的電壓不變,
滑片移動時,電壓表V2的示數不變,故AD不正確;
當滑動變阻器滑片向右滑動時,接入電路中的電阻變大,電路中的總電阻變大,
I=,
電路中的電流變小,即電流表的示數變小,故C不正確;
U=IR,
定值電阻R1兩端的電壓變小,即電壓表V1示數變小,故B正確.
答案:
B
【測試題】
如圖所示,當變阻器滑片P向右滑動時,兩電壓表示數的變化情況是(
)
A.
V1增大,V2增大
B.
V1減小,V2增大
C.
V1增大,V2減小
D.
V1減小,V2減小
考點:
電路的動態分析;串聯電路的電壓規律;滑動變阻器的使用;歐姆定律的應用.
解析:
⑴定值電阻R1、R2和滑動變阻器Rr組成串聯電路,電壓表V1測量定值電阻R1兩端的電壓,電壓表V2測量滑動變阻器Rr和R2兩端的電壓;
⑵當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,其接入電路阻值變大,電路中總電阻變大,因此電路中電流變小;
⑶①定值電阻R1兩端的電壓為U1=IR1,I變小,R1不變,因此電阻R1兩端的電壓U1變小,即電壓表示數V1減小;
②根據串聯電路電壓的特點,滑動變阻器和R2兩端的電壓U2=U-U1,U不變,U1都變小,所以U2變大,即電壓表V2的示數會增大.
答案:
B
【例3】
如圖所示電路,電源電壓不變,當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,各電表示數的變化情況是(
)
A.
A變小、V1變大,V2變小
B.
A變大、V1變大,V2變小
C.
A變小、V1變小,V2變大
D.
A變大、V1變小,V2變大
考點:
歐姆定律的應用;電路的動態分析.
解析:
由電路圖可知,滑片P向右滑動時,滑動變阻器接入電路的阻值變大,
滑動變阻器的分壓變大,電壓表V1示數示數變大,由串聯電路電壓特點知,電阻R的分壓減小,電壓表V2示數變小;電源電壓不變,電路電阻變大,由歐姆定律可知,電路電流減小,電流表示數變小.
答案:
A
【測試題】
如圖所示,電源電壓保持不變,當滑動變阻器滑片P向右滑動時,電表示數的變化情況是(
)
A.電壓表V示數變小
B.
電流表A1示數變大
C.電流表A2示數變大
D.
電流表A1示數變小
考點:
歐姆定律的應用;電路的動態分析.
解析:
⑴電路的等效電路圖如圖所示:
⑵電源電壓U不變,由電路圖知,電壓表測電源電壓,因此電壓表示數不變,故A錯誤;電阻R1阻值不變,由歐姆定律知IA2=I1=不變,即電流表A2示數不變,故C錯誤;
⑶滑動變阻器滑片P
向右滑動,滑動變阻器接入電路的阻值R2變大,
流過滑動變阻器的電流I2=變小,干路電流I=IA1=I1+I2變小,故B錯誤,D正確.
答案:
D
【例4】
如圖所示電路中,當變阻器R的滑動片P向上滑動時,電壓表V和電流表A的示數變化情況是(
)
A.V和A的示數都增大
B.V和A的示數都減小
C.V示數增大、A示數減小
D.
V示數減小、A示數增大
考點:
閉合電路的歐姆定律.
解析:
在變阻器R的滑片向上滑動的過程中,變阻器接入電路的電阻增大,R與R3并聯電阻R并增大,則外電路總電阻增大,根據閉合電路歐姆定律得知,干路電流I減小,路端電壓U增大,可知R2兩端的電壓減小,V的示數減小.
并聯部分電壓U并=E-I(R1+r),I減小,E、R1、r均不變,則U并增大,通過R3的電流增大,則電流表A的示數減小.故B正確,ACD錯誤.
答案:
B
【測試題】
如圖所示電路,電源中電源兩端的電壓保持不變,R0為定值電阻,R為滑動變阻器.閉合開關S后,在滑動變阻器滑片P向右滑動的過程中,下列說法正確的是(
)
A.電流表A1的示數變小
B.
電流表A2的示數變大
C.電壓表V的示數不變
D.
小燈泡L的亮度變暗
考點:
電路的動態分析;滑動變阻器的使用;歐姆定律的應用.
解析:
當滑片向右移動時,
電源電壓不變,
通過定值電阻R0、燈的電流IL不變,
即電流表A2的示數不變,電壓表V的示數不變,燈泡的亮暗不變;
I=,滑動變阻器連入的電阻變小,
本支路的電流IR變大,
I1=IL+IR,
通過燈和滑動變阻器的電流之和變大,即電流表A1的示數變小.
答案:
C
【例5】
如圖所示的電路,電源兩端電壓不變,閉合開關S后,滑動變阻器的滑片P向右滑動過程中,下列說法正確的是(
)
A.
電流表A1與電流表A2的示數相同
B.
電壓表V與電流表A2示數的比值變小
C.
電壓表V與電流表A2示數的比值變大
D.
電壓表V與電流表A2示數的比值不變
考點:
歐姆定律的應用.
解析:
等效電路圖如圖所示;滑動變阻器的滑片P向右滑動,滑動變阻器接入電路的電阻
R滑變大.
電流表A1測流過燈泡的電流,電流表A2測流過電阻與燈泡的總電流,I1<I2,故A錯誤.
滑片右移,R滑變大,IR=變小,流過燈泡的電流I1不變,I2=I1+IR變小,
電壓表V示數U不變,電流表A2示數I2變小,電壓表V與電流表A2示數的比值變大,故B與D錯誤,C正確.
答案:
C
【測試題】
如圖所示電路,電源兩端電壓不變,閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P向右移動的過程中,下列說法正確的是(
)
A.電壓表示數變小
B.
電流表示數變大
C.電阻R1兩端的電壓變小
D.
電阻R2兩端的電壓變大
考點:
歐姆定律的應用;滑動變阻器的使用.
解析:
讀圖可知,這是一個串聯電路,電壓表測量R1、R3兩端的電壓,R3是一個滑動變阻器,電流表測串聯電路的電流.當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,接入電路的阻值變大,三個電阻的阻值之和(電路的總電阻)變大,在電源電壓不變的情況下,電路中的電流變小,因此,電流表示數變小,B錯誤.
根據串聯電路的分壓關系,R3兩端的電壓變大,則R1、R2兩端的電壓都要相應變小,R2兩端的電壓變小,總電壓減去R2兩端的電壓,也就是電壓表此時的示數,應該變大,故A、D錯,C對.
答案:
C
【例6】
如圖是小李探究電路變化的實驗電路,其中R1、R2為定值電阻,R0為滑動變阻器,Rmax為滑動變阻器的最大阻值,電源兩極間電壓不變.已知R1>R2>Rmax,當滑動變阻器R0的劃片P置于某一位置時,R1、R2、R0兩端的電壓分別為U1、U2、U0;當劃片P置于另一位置時,R1、R2、R0兩端的電壓分別為U1′、U2′、U0′.若U1=|U1-U1′|,U2=|U2-U2′|,U0=|U0-U0′|,則(
)
A.U0>U1>U2
B.U1<U2<U
C.U1>U2>U0
D.U0<U1<U2
考點:
歐姆定律的應用.
解析:
該電路為串聯電路,因為R1、R2為定值電阻,并且R1>R2,而當滑動變阻器從一端移至另一端時,通過R1、R2的電流相等,所以定值電阻兩端的電壓變化為U1=|U1-U1′|=IR1,U2=|U2-U2′|=IR2;即U1>U2;又因為串聯電路兩端的電壓等于各部分電壓之和,因此滑動變阻器兩端電壓變化量是定值電阻電壓變化量之和,即U0=U1+U2.所以U0>U1>U2.
答案:
A
【測試題】
如圖所示,電源兩端的電壓保持不變,R0為定值電阻.將滑動變阻器的滑片P置于最右端,閉合開關S.移動滑動變阻器的滑片P到某一位置,此時滑動變阻器接入電路中的電阻為R1,電壓表的示數為U0,電流表的示數為I0.繼續移動滑動變阻器的滑片P,使滑動變阻器接入電路中的電阻值減小為R1/3,此時電壓表的示數增大到2U0,電流表的示數變為I1.則R0:R1=______.
考點:
歐姆定律的應用;串聯電路的電流規律;串聯電路的電壓規律;電路的動態分析.
解析:
當滑動變阻器接入電路中的電阻為R1時,
則:U0=I0R0-----①
U=U0+I0R1------②
當滑動變阻器接入電路中的電阻值減小為R1,
則:2U0=I1R0-----③
U=2U0+I1×R1---④
由①②③④可得:R0:R1=1:3.
答案:
1:3
【例7】
如圖所示電路,電源兩端電壓保持不變.閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,下列說法中正確的是(
)
A.電壓表V1示數和電流表A示數的比值變小
B.電壓表V2示數和電流表A示數的比值變小
C.電壓表V1示數變化量和電流表A示數變化量的比值變大
D.電壓表V2示數變化量和電流表A示數變化量的比值不變
考點:
歐姆定律的應用.
解析:
由電路圖知:電阻R1、R2、R3串聯,電壓表V1測電阻R1兩端的電壓,
電壓表V2測電阻R2、R3兩端的總電壓,電流表測電路電流,設電源電壓為U.
動變阻器的滑片P向右滑動時,電阻R2電阻變大,設增加的電阻為R.
A、電壓表V1示數和電流表A示數的比值=R1不變,故A錯誤.
B、電壓表V2示數和電流表A示數的比值=R2+R3,R2變大,則比值變大,故B錯誤.
C、I=I'-I
=,
U1=(I'-I)R1=R1,
=R1,不變,故C錯誤.
D、U2=I'(R2+R+R3)-I(R2+R3)=(I'-I)(R2+R3)+I′R=I(R2+R3)+I′R,
=(R2+R3)+||R,>(R2+R3),由此可見當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,不變,故D正確.
答案:
D
【測試題】
如圖所示的電路中,電源電壓保持不變.閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P向右移動時,電壓表V1的示數與電流表A的示數的比值將_______(變小/不變/變大),電壓表V1示數的變化_______(大于/等于/小于)電壓表V2示數的變化.
考點:
歐姆定律的應用;滑動變阻器的使用.
解析:
當滑動變阻器的滑片P向右移動時,電壓表V1始終測量R1兩端的電壓U1,電流表測通過R1的電流I;
所以根據歐姆定律可知=R1,R1的阻值不變,電壓表V1的示數與電流表A的示數的比值也不變.
因串聯電路總電壓等于各分電壓之和,
所以U1=U-U2,U1=U2,即電壓表V1示數的變化等于電壓表V2示數的變化.
答案:
不變;等于.
模塊二
多開關電路動態分析
例題精講
【例8】
如圖所示電路,R1>R2,當閉合S1斷開S2,滑動變阻器的滑片P放在變阻器的中點時,電壓表的示數為U0.關于此電路的下列說法中,正確的是(
)
A.
閉合S1斷開S2時,若滑動變阻器的滑片P向左移動,電壓表的示數將大于U0
B.
若斷開S1閉合S2,同時滑動變阻器的滑片P向右移動,電壓表的示數可能等于U0
C.
若同時閉合S1、S2,無論滑動變阻器的滑片怎樣移動,電壓表的示數總等于U0
D.
斷開S1閉合S2,若使電壓表的示數還等于U0,則滑動變阻器的滑片P應向左移動
考點:
電路的動態分析.
解析:
A、當閉合S1斷開S2,滑動變阻器的滑片P放在變阻器的中點時,R1和變阻器的R串聯在電路中,則U0=IR1=
,若滑動變阻器的滑片P向左移動,連入的電阻變小,電路中的電流變大,因R1為定值電阻,所以電壓表示數變大,故A選項正確;
B、若斷開S1閉合S2,同時滑動變阻器的滑片P向右移動,則R2和變阻器大于R的阻值串聯,電壓表測量的是電阻R2兩端的電壓;電壓表的示數U2=I2R2,因R1>R2,若滑動變阻器的滑片P不再向右移動,根據串聯電路的分壓特點可知:電阻R2兩端的電壓會減小,則電壓表的示數減小;而同時滑動變阻器的滑片P向右移動,滑動變阻器的阻值變大,電流變小,電阻R2兩端的電壓會再減小,則電壓表的示數減小,不可能等于U0,故B選項錯誤.
C、若同時閉合S1、S2,因R1、R2短路,只有滑動變阻器連入,電壓表測量電源電壓,則無論滑動變阻器的滑片怎樣移動,電壓表的示數總等于電源電壓,保持不變,所以不等于U0,故C選項錯誤.
D、若斷開S1閉合S2,因R1>R2,若滑動變阻器的滑片P繼續向右移動,根據串聯電路的分壓特點可知:電阻R2兩端的電壓會減小,則電壓表的示數減小;若使電壓表的示數還等于U0,則根據U2=I2R2可知:電流變大,滑動變阻器的阻值變小,即滑動變阻器的滑片P應向左移動,故D選項正確.
答案:
AD
【測試題】
如圖所示電路,電源電壓不變,開關S1處于閉合狀態.閉合開關S2,將滑動變阻器的滑片P向左移動時,電壓表示數將________,若保持滑動變阻器的滑片P不動,當開關S2由閉合到斷開時,電壓表示數將________.(均選填“變大”、“變小”或“不變”)
考點:
電路的動態分析;歐姆定律的應用;電阻的串聯.
解析:
⑴開關S1處于閉合狀態,閉合開關S2時,R2與R3串聯,電壓表測電源的電壓,電流表測電路中的電流,
電源的電壓不變,
將滑動變阻器的滑片P向左移動時,電壓表示數將不變;
⑵保持滑動變阻器的滑片P不動,當開關S1閉合、S2斷開時,三電阻串聯,電壓表測R2與R3兩端的電壓之和,
串聯電路中總電阻等于各分電阻之和,
開關S2由閉合到斷開時,電路中的總電阻變大,
I=,
電路中的電流變小,
U=IR,
R2與R3兩端的電壓之和變小,即電壓表的示數變小.
答案:
不變;變小.
模塊三
滑動變阻器的應用
例題精講
【例9】
如圖所示.物體M在水平導軌上平移時,帶動滑動變阻器的滑片P移動,通過電壓表顯示的數據,可反映出物休移動距離的大小,下列說法正確的是(
)
A.物體M不動時,電流表、電壓表都沒有示數
B.物體M不動時.電流表有示數,電壓表沒有示數
C.物體M向右移動時.電流表、電壓表示數都增大
D.
物體M向右移動時,電流表示數不變,電壓表示數增大
考點:
電路的動態分析;串聯電路的電壓規律.
解析:
如圖,
⑴當物體不動時,R連入電路,電流表有示數;AP間有分壓,電壓表有示數,所以AB都錯
⑵當物體M向右移動時,不能改變電路中的電流,電流表有示數且不變;AP間電阻增大,分壓增大,電壓表的示數增大,所以C錯、D對.
答案:
D
【測試題】
如圖所示,滑動變阻器的滑片P向右滑動時,那么(
)
A.
V示數變大,A示數變小
B.
V示數不變,A示數變小
C.
V示數不變,A示數變大
D.
V、A的示數都變小
考點:
歐姆定律的應用;串聯電路的電流規律;滑動變阻器的使用.
解析:
當滑動變阻器滑片P向右滑動過程時,滑動變阻器接入電路的阻值變大;
根據電阻的串聯可知,電路中的總電阻變大;
根據歐姆定律可知,電壓不變時,電路中電流變小,即電流表的示數變小;
根據U=IR,電阻R1兩端的電壓變小,故電壓表的示數變小.
答案:
D
【例10】
洋洋設計了一個自動測高儀,給出了四個電路,如圖所示,R是定值電阻,R′是滑動變阻器.其中能夠實現身高越低,電壓表示數越小的電路是(
)
A.
B.
C.
D.
考點:
歐姆定律的應用;滑動變阻器的使用.
解析:
A、由電路圖可知:滑動變阻器和定值電阻串聯,電壓表測電源電壓,示數不變.故A錯誤.
B、由電路圖可知:電壓表串聯在電路中,電路無電流通過,電壓表示數為電源電壓,不變化.故B錯誤.
C、由電路圖可知:滑動變阻器和定值電阻串聯,電壓表測滑動變阻器的電壓,身高越低,滑動變阻器阻值越小,電壓表示數越小.故C正確.
D、由電路圖可知:滑動變阻器和定值電阻串聯,電壓表測定值電阻電壓,身高越低,滑動變阻器阻值越小,電壓表示數越大,故D錯誤.
答案:
C
【測試題】
小李同學設計的自動測高儀的電路如圖所示.電路中
R′是滑動變阻器,R
是定值電阻,電源電壓不變.其中能反映身高越高電壓表示數越大的正確電路圖是(
)
A.
B.
C.
D.
考點:
歐姆定律的應用;電壓表的使用;串聯電路的電壓規律;并聯電路的電壓規律;滑動變阻器的使用;電路的動態分析.
解析:
A、R與R′并聯,電壓表測量的是并聯支路兩端的電壓,身高越高,連入電阻越大,但電壓表的示數不變,不合題意;
B、R與R′串聯,電壓表測量的是R′兩端的電壓,身高越高,連入電阻越大,分壓越大(電壓表的示數越大),符合題意;
C、R與R′串聯,電壓表測量的是R和R′串聯電路兩端的總電壓(電源電壓),身高越高,連入電阻越大,但電壓表的示數不變,不合題意;
D、R與R′串聯,電壓表測量的是R兩端的電壓,身高越高,連入電阻越大,分壓越大,R兩端的電壓越小(電壓表的示數越小),不合題意.
答案:
B
【例11】
如圖所示,是某同學設計的一個自動測定水箱內水位的裝置,R是滑動變阻器,它的金屬滑片是杠桿的一端,從水位表指針所指的刻度就可以知道水箱內水位的高低.從圖中可知:水表是由________表改裝而成,當水面上升時,滑片向_____滑動,滑動變阻器連入電路的電阻變______,水位表示數變______.
考點:
歐姆定律的應用;電流表的使用;滑動變阻器的使用.
解析:
⑴由電路圖可知,水位表串聯在電路中,說明水表是由電流表改裝而成;若是電壓表,則電路斷路,水位表的示數不隨水位的變化而變化.
⑵由圖可知,當水面上升時,滑片向下移動,滑動變阻器連入電路的電阻變小,根據歐姆定律可知電路中的電流變大,即水位表的示數變大.
答案:
電流;下;小;大.
【測試題】
某同學家屋頂上安裝了一個簡易太陽能熱水器,他設計了一種自動測量容器內水位高低的裝置.如圖所示,R是滑動變阻器,它的金屬滑片是杠桿的一端,從水位表(由電流表改裝而成)指針所指的刻度,就可知道水池內水位的高低.關于這個測量裝置,下列說法中正確的是(
)
A.
水量增加,R增大,水位表指針偏轉變小
B.
水量增加,R減小,水位表指針偏轉變大
C.
水量減小,R增大,水位表指針偏轉變大
D.
水量減小,R減小,水位表指針偏轉變小
考點:
歐姆定律的應用.
解析:
由圖知:
AB、水量增加,浮標向上運動,滑動變阻器接入電路的電阻R變小,通過水位表的電流變大,水位表指針向右偏轉,示數變大,選項A錯誤、選項B正確;
CD、水量減小,浮標向下運動,滑動變阻器接入電路的電阻R變大,通過水位表的電流變小,水位表指針向左偏轉,示數變小,選項CD均錯誤.
關鍵詞:故事;歐姆定律;探究課堂;學習興趣
亞里士多德說:“古往今來人們開始探索,都應起源于對自然萬物的驚異。”對學生而言,這種驚異無疑會帶動興趣的產生,從而引發認知活動的展開。故事對學生而言,有著不可抵擋的吸引力,若將故事與物理相結合,引入課堂當中,不但能激發學生的學習興趣,也能讓學生在閱讀故事、解決故事所包含的物理情境問題中,培養學生的分析、歸納能力與解決問題的能力等等。
新課程強調的探究學習要求學生在主動參與的前提下,根據自己的猜想或假設,在科學理論指導下,運用科學的方法對問題進行研究,在研究過程中獲得創新實踐能力、獲得思維發展,自主構建知識體系。如何將探究過程滲透到課堂教學中,是眾多教師亟待考慮的問題。筆者就將一則《如果你是柯南》的破案故事,引入初二下學期“歐姆定律及其應用”的學習中,以激發學生的學習興趣,將物理問題插入故事情節中,經由學生的獨立思考與分組討論,體會物理問題的探究過程,促進學生對歐姆定律的理解與掌握,培養學生的問題解決能力,并借此開展了一節探究課堂。
一、拋出故事,引發學生的學習興趣
歐姆定律,是學生在學習了電流、電壓和電阻的概念之后所接觸的第一條物理規律,也是初中階段學生第一次應用物理公式通過計算來解決問題。歐姆定律是電學的基礎,很多學生因為不能掌握歐姆定律的物理意義、靈活運用公式進行計算,而導致在后期的學習當中越來越困難。理解與靈活應用歐姆定律,是本節課的一個教學重點。
筆者所引入的故事情節中有四個人同時入住旅館的晚上,店主的鉆石不見了,警察介入此事并展開調查,四個人分別提供了不在場的證明,依次是在用電烙鐵修收音機、用電熱水爐燒水、電爐取暖和電飯鍋煮飯,問:如果你是柯南,你能找出誰是小偷嗎?
柯南作為一個卡通角色,學生對他追崇源自于柯南通過自己的智慧成功破獲了眾多案件,讓學生為之著迷。本則故事則可以輕而易舉打開學生的興趣大門,吸引學生迫不及待地閱讀故事情節,以柯南的角色投入破案,并思考如何解決故事結尾所提出的問題。
二、針對故事情節,提出問題,引發學生的思考
對柯南的故事,學生展現出了極大的興趣,個別學生會在沒讀完之前,便迫不及待地說出自己所認為的那個兇手。
學生甲:熊仔是小偷,因為沒有人會在旅館里用電烙鐵修收音機。
教師:這只是你自己的感覺而已,如果熊仔是一個修電器的師傅,就可以用電烙鐵修收音機。
學生乙:小美是小偷。
教師:為什么?
學生乙:不知道,感覺像是小偷。
對初中生來說,他們的思維已經發展得較為完善,但是對于客觀事實的判斷,依靠的還是主觀判斷。對于學生眾多的討論結果,也有細心的學生會發現故事中還存在隱含的條件。此時,引導全體學生再次閱讀故事,并告知他們:在故事或者是物理題當中,題目往往會包含隱含的條件,要通過細心的閱讀才能發現。適當地引導學生可以讓學生體會物理解題的過程及培養學生嚴謹的科學態度,鼓勵學生針對自己的想法與周邊的同學進行討論。
討論的過程可以更好地發揮學生的主動性、積極性,有利于培養學生的獨立思維能力、口頭表達能力,促進學生靈活地運用知識。
三、根據歐姆定律,解決問題、驗證猜想,歸納并得出結論
學生經過再次閱讀之后,在警察觀察現場時發現了一個問
題:“家庭旅館使用220 V的家庭電壓,每個房間的電閘都標示房間規定最大電流是5 A。”
教師:房間的最大規定電流是5 A,這是什么意思呢?
不斷地給學生提出問題,引發學生的思考。找到5 A所代表的物理意義,那學生就逐漸明白,如果四個人的房間中,誰的電流超過5 A,那么他就是小偷。接下來的問題就是如何計算房間的電流。學生會輕而易舉地想到通過歐姆定律可以計算得出房間的電流值。經過一番討論之后,將全班同學就近分組,引導學生在前面所學過的知識中找到不同電器的電阻值,給予小組適當的時間進行分組討論與計算,帶動小組間的交流與溝通,培養學生合作學習的能力。在討論完畢后,讓每個小組派代表來公布結論與理由,間接鍛煉學生的總結歸納能力與語言表達能力。
在整個探究過程中,學生不僅找出了故事中的小偷,并且進一步鞏固、應用了歐姆定律,更將其與生活實際緊密結合起來。此時,學生依然保持高漲的學習熱情,表現出意猶未盡的感覺,更有學生認為如果多些類似的故事,物理就會變得更有趣,覺得學習物理并不是一件很難的事情。這個時候把握機會,引入關于歐姆定律應用的具體實例,以進一步強化對歐姆定律的運用。
在物理教學中,恰當地引入情景故事,不僅可以激發與提高學生的學習興趣,還能夠在故事中滲透科學的教育思想,引導學生探究并解決問題,鍛煉學生的思維能力與自主建構知識的能力,進行有意義的學習。創設教學情境,引入包含物理知識的趣味故事,讓學生從物理走向生活,并在生活中學習物理,加深對物理知識的理解與掌握,這也是新課標對物理教學的要求。
參考文獻:
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