時間:2023-08-23 16:24:58
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇歐姆定律的注意事項,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
要做好兩次演示實驗,這為學生實驗“伏安法測電阻”打下基礎。并注意兩次演示實驗的異同,講清實驗過程中電流表、電壓表及滑動變阻器的正確連法,以及滑動變阻器在兩個實驗中作用的異同,以及注意事項。
讓學生感知實驗探究電流跟電壓、電阻的關系,經歷科學探究的全過程,使學生感悟:“控制變量”來研究物理多因素問題,是一種有效的科學方法。
第二節“歐姆定律及其應用”繼第一節后對數據的分析歸納,通過用列表法、觀察法、數學比例法、圖象法、類比法、分析、綜合與歸納等方法來對實驗數據進行研究的一些科學方法。從而分析電流、電壓、電阻三者之間的定量關系——歐姆定律及其表達式。最終培養學生運用這些方法對實驗數據進行研究、分析、歸納、概括物理規律的一些能力。
又通過實驗探究“串聯電路與并聯電路中電阻的特點”。歐姆定律是電學中最基本的定律,是分析解決電路問題的關鍵。
在教學中這一節可分為四課時教學:
第一課時理解歐姆定律,進行簡單計算(求電流、電壓和電阻的三種書寫格式),初步掌握運用歐姆定律解決實際電學問題的思路和方法;可補充:有兩個用電器的簡單計算(注意強調用不同角碼區分不同用電器)。為下節課講串并聯電阻關系作鋪墊。
第二課時通過歐姆定律的推導定量研究“串聯電路與并聯電路中電阻的特點”,得出:
串聯電路:R=R1+R2
并聯電路:1/R=1/R1+1/R2
第三課時運用歐姆定律及串并聯電路的特點練習靜態固定電路的相關計算;培養學生分析問題、解決問題的能力,注意教給學生解題思路、規范解題。
串聯電路的特點:
①電流:I=I1=I2
②電壓:U=U1+U2
③電阻:R=R1+R2
④串聯分壓成正比,即
U1:U2=R1:R2
電阻變大分得的電壓變大,電阻變小分得的電壓變小。
并聯電路的特點:
①電流:I=I1+I2
②電壓:U=U1=U2
③電阻:R=1/R1+1/R2
④并聯分流成反比,即
I1:I2=R2:R1
電阻變大通過的電流變小,電阻變小通過的電壓變大。
第四課時運用歐姆定律及串并聯電路的特點,練習動態電路的相關計算。
動態電路------由于開關的通斷、滑動變阻器滑片的移動導致電路中的物理量發生變化的電路。
簡化電路的方法:
1、電流表看成導線,電壓表看成斷路。
2、短路和斷路的電路可以去掉。
3、閉合的開關看成導線
解決變化電路問題的關鍵是把動態電路變成靜態電路(電路的識別),可以把電流表簡化成導線,將電壓表簡化成斷開的或干脆拿掉。把閉合的開關看成導線,把被局部短路的用電器拿掉;把開關斷開的支路去掉,來簡化電路。畫出每次變化后的等效電路圖,標明已知量和未知量,再根據有關的公式和規律去解題。
第三節“測量小燈泡的電阻”是歐姆定律內容的延續,教學過程中以學生為主,本節主體內容是利用電壓表、電流表測算出小燈泡的電阻,通過實驗探究去發現燈絲電阻變化的規律,并最終找到影響燈絲變化的因素及它們之間的相互關系。注意多測幾組數據,指明不能用平均法求電阻值(測量定值電阻的阻值用平均法求電阻值)。
通過本實驗,進一步讓學生認識到導體的電阻大小是導體本身的一種性質,與導體兩端的電壓和導體中的電流無關,只與導體的材料、長度、橫截面積有關,此外跟溫度有關。這也為電功率中“測量小燈泡的電功率”作了鋪墊。
第四節“歐姆定律及其安全用電”:課前安排學生收集安全用電的常識,課堂上進行交流,教師進行補充。再播放《安全用電》視頻。
節課從電壓的高低、電阻的大小對用電安全的影響入手,讓學生學會運用已學的電學知識,解決有關生活中的實際的問題,既增強自我保護意識,又提高在幫助他人時講安全、講規則、講科學的意識。
另外本節涉及電路故障(斷路或短路),在教學中應加強練習,注意區分兩者對電路造成的影響,以及電路中電流表、電壓表的變化。要求學生懂得一些簡單的電路故障的問題,學會簡單的故障排除方法,目的是為了培養學生基本的生活技能。了解短路的知識,使學生懂得安全用電的基本常識,提高安全用電的意識。
教材中介紹了避雷針,使學生注意防雷的重要性,提高自我保護的意識。
1.探究電流與電壓、電阻的關系
探究電流與電壓、電阻的關系時,我們采用控制變量法。一般的結論是:(1)當導體的電阻不變時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比;(2)當導體兩端電壓恒定不變時,導體中的電流跟導體的電阻成反比。有時,我們也采用“圖像法”通過描點、畫圖,分析導體的U-I圖像、I-R圖像得出上述結論。
2.歐姆定律
(1)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。
(2)表達式I=■。公式中符號U表示導體兩端的電壓,單位是伏(V);I表示導體中的電流,單位是安(A);R表示導體的電阻,單位是歐(Ω)。該公式的兩個變形式:U=IR和R=■。
3.電阻的串聯和并聯
(1)串聯電路的總電阻等于各串聯電阻之和,以兩個電阻為例可用公式表示為:R=R1+R2;串聯電路的總電阻比其中任何一個都大,因為電阻串聯后相當于增加了導體的長度。若n個相等的電阻串聯,則有R串=nR。
(2)并聯電路總電阻的倒數等于各并聯電阻倒數的和,以兩個電阻為例可用公式表示為:■=■+■;并聯電路的總電阻比其中任何一個都小,因為并聯后相當于增加了導體的橫截面積。若n個相等的電阻并聯,則有R并=R/n。
4.伏安法測量小燈泡電阻
(1)方法:用電壓表和電流表間接測量。
(2)原理:歐姆定律的變形公式R=■。
(3)實驗用的電路圖如圖1所示,電路中滑動變阻器的作用一是改變小燈泡兩端的電壓,另一個是保護電路。
(4)實驗過程中的注意事項:a.連接電路時,開關應斷開,滑動變阻器滑片調到阻值最大位置,以保護電路元件的安全。b.閉合開關后,移動滑片,使電壓表示數等于小燈泡的正常工作電壓,從該電壓開始逐次降低,獲得幾組數據。c.利用公式R=■分別算出不同電壓下小燈泡燈絲的阻值,測得的結果不能求平均值,燈泡的電阻隨溫度的升高而增大。
5.歐姆定律和安全用電
(1)斷路:在某處斷開的電路。此狀態下電路中沒有電流,用電器也無法工作。
(2)短路:電路中不該相連的兩點被直接用導線連在一起的現象,叫做短路。一種是電源短路,它是電源兩極直接用導線相連,此時電路中電流非常大,電源會被燒壞,所以這種情況是絕對不允許的;另一種是用電器短路,它是用電器兩端直接用導線相連,被短路的用電器中沒有電流經過。
(3)安全用電:a.人體是導體,電壓越高時,流過人體的電流越大,越危險,實驗證明只有不高于36V的電壓對人體才是安全的。b.雷電是大氣中一種劇烈的放電現象,雨天不能在大樹下躲雨,人們通過在建筑物頂部安裝避雷針的方法防止雷電。
二、典例分析
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。
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
本節內容是全章的重點,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律問題,使學生明白物理規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、外電路及電源的內阻。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培養自主學習能力。②培養獨立思考、自主探究物理問題的能力。情感態度與價值觀:①激發學習興趣和求知欲。②培養嚴謹的科學態度和合作學習精神。
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
課前教師下發學案,學生根據學案進行預習,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)什么是內電路?什么是外電路?在回路中的電流方向如何?
(4)在內、外電路中電勢是如何變化的?
(5)怎樣計算內電路以及外電路中消耗的電能?
(6)如何計算電池內部非靜電力所做的功?
(7)內電路和外電路上消耗的電能與電源內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,避免傳統課堂“一刀切”的現象,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展和自我意識發展的需要,有利于開發學生學習物理的潛能。
2.交流探究
師友之間根據預習情況交流學習。由徒弟向師傅講解本節課的相關內容,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的指導,對學習深度不夠的師徒進行誘導點撥。如,有些師友根據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,分析實驗數據完成U-I圖像,進而依據圖像解釋U、I的關系以及在短路、斷路中的特殊現象。
【設計意圖】該環節采用學生之間交流合作學習的方式完成本節課的教學內容,并在教師的點撥下激發了學生動手設計實驗驗證物理定律和探究物理規律的積極性,從而通過學生的親身經歷完成了教學重難點內容的學習。這一做法顛覆了傳統教學中教師“高高在上”的地位,而是十分“親民”走到學生之中參與、啟發、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、培養他們的探索精神和創新能力。
3.互助提高
鼓勵學生積極上臺講解本節課自己學到的知識,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語,規范學生的解題步驟,引導學生歸納需要注意的問題以及總結相關規律。
【設計意圖】全國教育心理學研究發現,大多數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%。本環節中,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,真正實現人人參與、人人發展、人人進步的高效課堂的發展趨勢。
4.總結歸納
教師組織學生一起梳理本節課的知識點,針對學生仍然不理解以及容易產生錯誤的知識點予以講解;明確學生易混、易錯、易漏的問題,對解題規律、注意事項、解題方法和技巧等進行全面的總結,歸納出知識體系,以便學生能夠得心應手的運用。例如,教師應強調閉合電路歐姆定律反映的只是電動勢與路端電壓的數量上的關系,他們的本質是不同的,電動勢反映了電源把其他形式的能轉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】本節課的問題是由學生自己發現解決的,規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,因而在本環節中學生可以很容易地總結歸納出本節課的知識體系,真正做到將學來的知識變為自己所擁有的知識,實現學習效率的最大化。
5.當堂鞏固
教師根據學生對本節課內容的掌握情況出示有代表性的一或兩道典型題,學生在規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。
【設計意圖】本環節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,培養他們自行解決物理問題的信心和決心,端正學生的學習態度。同時,教師可以根據學生的掌握情況,及時反饋、適時調整并通過課后作業將學生的學習活動延伸到課下,為下節課埋下伏筆,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,做到環環相扣,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容要與本節課的教學內容相關,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向的學生大膽發言,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》的教學設計依據高中學生個性心理發展特點,通過課前預習以及課上互助式學習充分地調動學生的主觀能動性,有利于改變傳統教學方式在高中物理教學中出現的弊端,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).
實驗報告必須在科學實驗的基礎上進行。成功的或失敗的實驗結果的記載,有利于不斷積累研究資料,總結研究成果,提高實驗者的觀察能力。分析問題和解決問題的能力,培養理論聯系實際的學風和實事求是的科學態度。
二、寫作要求
實驗報告的種類繁多,其格式大同小異,比較固定。實驗報告,一般根據實驗的先后順序來寫,主要內容有:
1.實驗名稱名稱,要用最簡練的語言反映實驗的內容。如驗證某定律,可寫成“驗證×××”;如測量的實驗報告,可寫成“×××的測定。”
2.實驗目的實驗目的要明確,要抓住重點,可以從理論和實踐兩個方面考慮。在理論上,驗證定理定律,并使實驗者獲得深刻和系統的理解,在實踐上,掌握使用儀器或器材的技能技巧。
3.實驗用的儀器和材料如玻璃器皿。金屬用具、溶液、顏料、粉劑、燃料等。
4.實驗的步驟和方法這是實驗報告極其重要的內容。這部分要寫明依據何種原理。定律或操作方法進行實驗,要寫明經過哪兒個步驟。還應該畫出實驗裝置的結構示意圖,再配以相應的文字說明,這樣既可以節省許多文字說明,又能使實驗報告簡明扼要。清楚明白。
5.數據記錄和計算指從實驗中測到的數據以及計算結果。
6.結果即根據實驗過程中所見到的現象和測得的數據,作出結論。
7.備注或說明可寫上實驗成功或失敗的原因,實驗后的心得體會、建議等。
有的實驗報告采用事先設計好的表格,使用時只要逐項填寫即可。
三、撰寫時應注意事項
寫實驗報告是一件非常嚴肅。認真的工作,要講究科學性、準確性。求實性。在撰寫過程中,常見錯誤有以下幾種情況:
1.觀察不細致,沒有及時、準確、如實記錄。
在實驗時,由于觀察不細致,不認真,沒有及時記錄,結果不能準確地寫出所發生的各種現象,不能恰如其分。實事求是地分析各種現象發生的原因。故在記錄中,一定要看到什么,就記錄什么,不能弄虛作假。為了印證一些實驗現象而修改數據,假造實驗現象等做法,都是不允許的。
2.說明不準確,或層次不清晰。
比如,在化學實驗中,出現了沉淀物,但沒有準確他說明是“晶體沉淀”,還是“無定形沉淀”。說明步驟,有的說明沒有按照操作順序分條列出,結果出現層次不清晰。凌亂等問題。
3.沒有盡量采用專用術語來說明事物。
例如,“用棍子在混合物里轉動”一語,應用專用術語“攪拌”較好,既可使文字簡潔明白,又合乎實驗的情況。
4.外文、符號、公式不準確,沒有使用統一規定的名詞和符號。
驗證歐姆定律
【實驗目的】通過實驗加深對歐姆定律的理解,熟悉電流表、電壓表、變阻器的使用方法。
【知識準備】學習有關理論(略)
【實驗器材和裝置】器材:電流表、電壓表、電池組、定值電阻滑動變阻器、導線、開關、裝置(略)
【實驗步驟】
1. 按圖示連接電路。
2.保持定值電阻r不變,移動滑動變阻器的銅片,改變加在r兩端的電壓,將電流表、電壓表所測得的電流強度。電壓的數值依次填人表一。
3.改變定值電阻凡同時調節變阻器,使加在r兩端的電壓保持不變,將電阻r的數值與電流表測得的電流強度的數值依次填人表二。
4.通過實驗分析:當r一定時,i和v的關系及v一定時,i與r的關系。
表 一
r(歐姆)=4ωv(伏特)0.4v0.8v 1.2v
i(安培) 0.1a0.2a0.3a
表 二
v(伏特)=0.6vr(歐姆)1ω2ω 4ω
i(安培)0.6a0.3a0.15a
【實驗記錄】
1.調節滑動變阻器礦,觀察電壓表和電流表,可以看出,電阻r兩端的電壓增大到幾倍,通過它的電流強度也增大到幾倍。這表明,在電阻一定時,通過導體的電流強度同這段導體上的電壓成正比。
1.1電路部分要記住電路的形式、狀態、及組成部分。
1.1.1串聯、并聯。初中物理中要求學生掌握最基本的兩種連接方式:串聯、并聯。能否正確分析辨別他們對后面內容的學習至關重要。識別電路的類型,可以從以下幾個方面入手:①根據定義:“逐個順次連接”為串聯,各元件“首首相接、尾尾相接”并列地連在電路的兩點間,(“首”為電流流入用電器的哪一端,“尾”指電流流出用電器的那一端)此電路為并聯電路;②根據電路路徑法,此法為識別兩種電路最常用的方法。讓電流從正極出發經過用電器回到電源負極,途中不分流始終為一條路徑,則連接方式為串聯,若電流在某處分流,且每條路上只有一個用電器,電流在電路中有分有合,則連接方式為并聯;③拆除法,拆除其中的一個用電器,若其余用電器都不工作,則用電器為串聯連接。(因為串聯電路中各用電器工作之間相互影響),若其余用電器照樣工作,則用電器為并聯連接;④開關作用法,并聯有干路、支路之分,且開關的位置不同,其控制作用各異,而串聯電路中開關的位置的變化不影響控制的作用,所以控制作用相同時容易串聯,控制作用不同則為并聯;⑤節點法,在識別電路時,不論導線有多長,只要其間無用電器、電源等,導線兩端均可看成同一個點,從而找出各用電器的共同點,認清電路。
1.1.2通路、開路、短路。電路中出現的這三種狀態,其中通路為處處相通的電路,開路為電路中有處斷開的電路,這兩種狀態易于接受,便于分清。但是學生對于短路的分辨顯得力不從心,不知道何處短路,為什么短路。其實只要注意分析的要點即可辨出何處短路。電流具有走捷徑的特點,捷徑是指這條路徑中電阻很小,小到可以忽略不計、即為空導線,當一根空導線,或開關、或電流表(電阻小到可以認為沒有)與某個用電器并聯時,電流只走空導線,開關或電流表而不走用電器,使該用電器被短路,從而不能工作。
1.2三個重要的物理量一電流、電壓、電阻。
電學部分學習成績的好壞在很大程度上取決于對這三大物理量中涉及到的概念、單位、工具使用等知識的辨析程度。 1.2.1概念辨析。電荷的定向移動形成電流,這是電流的形成定義,簡單便于理解;電壓是形成電流的原因,沒有電壓就沒有電流;電阻是指導體對電流的阻礙作用,即阻礙作用越大,電流越小。
1.2.2表示符號。物理量的表示符號要與其他單位的符號區分開來。電流、電壓、電阻三物理量分別用I、U、R表示,而單位表示字母分別為A(安培)、V(伏特)、Ω(歐姆)。
1.2.3工具的使用。①電流表。電流表是測量電流的工具,使用時必須與被測電路串聯,電流必須從正接線柱流入,而從負接線柱流出,禁止不經過用電器直接連線電源兩極上。選擇合適的量程。②電壓表。電壓表是測量電路兩端電壓的工具,使用時必須與待測電路并聯,電流也從正接線柱流入從負接線柱流出,注意選擇合適的量程。③滑動變阻器。調節電路中的電流和用電器兩端的電壓。由于滑動變阻器上有四個接線拄使用起來就要注意了,接線柱選擇一上一下連入電路,串聯在電路中,鑒于滑動變阻器所起的作用,在使用前,滑片調至阻值最大處。
1.3電功(W)、電功率(P)。物理學中電功沒有確切的定義,只是描述性的,當電能轉為其它形式能時,就說做了電功。即電功就表示有多少電能轉化為其它形式的能,如果知道了電功的多少,就知道了消耗多少電能。而用電器單位時間內消耗的電能叫做電功率。電功率的大小不僅取決于消耗電能的多少,也取決于所用的時間的長短。
1.4快速識別電路圖,正確連接實物圖。電路圖的識別在前面已經說明了方法,但是當電路中加入電流表、電壓表、滑動變阻器等器材后,電路的識別就變得困難起來。但我們知道電流表、滑動變阻器使用時必須串聯、電壓表與用電器并聯,串聯易辯并聯難分。因此在分析次類電路時要想方設法排除這些相關干擾因素,即可把電壓表暫時隱蔽起來,辯清電路后再加回原處,概括為口訣一段:把電壓表放一旁,跟著電流走一趟;遇到分支為并聯,沒有分支為串聯。
2理解規律。把握關鍵
有的學生感到電學學習困難,有的教師也說電學太難講了,其實原因在于我們頭腦中的知識點散、亂不成體系,沒有規律。所以要熟記規律,加深理解,形成一個完整的知識體系,那么理解起來方可得心應手。
2.1三個物理量在串、并聯電路中的特點。在串聯電路中:電流處處相等;電路兩端的總電壓等于部分電路兩端電壓之和;總電阻等于各導體的電阻之和。
在并聯電路中:干路中電流等于各支路電流之和;各支路兩端的電壓相等;并聯電路總電阻的倒數等于各并聯導體的電阻倒數之和。
2.2歐姆定律。經驗告訴我們:由于電壓是形成電流的原因,因此電壓越高,電流越大;而電阻是導體對電流的阻礙作用,即電阻越大,電流越小。通過具體實驗的探究得到了歐姆定律的內容:一段導體的電流,跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。這個定律非常重要,一定要加強理解,熟記其使用的條件及注意事項。
2.3電功定律。某段電路上的電功,跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流以及通電的時間成正比。物理學中用電路兩端的電壓U,電路中的電流I,通過的時間f,三者的乘積來計算電功。
2.4焦耳定律。導體中有電流通過時,導體就要發熱,此現象稱為電流的熱效應。英國物理學家焦耳經過多年的研究,做了大量的實驗,精確地確定了電流產生的熱量與電流、電阻和時間的關系:電流流過某段導體時產生的熱量跟通過這段導體的電流的平方成正比,跟這段導體的電阻成正比,跟通電的時間成正比。
考查特點
教學之前,教師一定要認真研習課程標準,把握考試大綱,把握近年來高考中對實驗考查的特點.如注重對基本實驗儀器以及基本實驗方法的考查;注重對學生動手能力的考查;側重考查學生對實驗數據的分析與處理的能力等.教師只有把握了命題的動向,了解試題發展的脈絡,教學時才會有的放矢,教學的效果才會達到最佳.
二、把握實驗教學的特點,精心制
定教學方法
1.注重基本器材的使用
物理實驗離不開實驗器材,實驗儀器的運用,是開展物理實驗的第一步.在教學之初,就要讓學生對那些最基本的儀器的構造、原理及使用的方法、注意事項等爛熟于心.在教學中,教師可結合器材的共性特點做全面的歸納,如測量儀器大多在使用前要進行零點校正或零誤差修正等,也可針對那些特殊的器材作個性化的運用指導.
2.理解實驗原理,培養學生設計實驗的能力
設計實驗、模仿科學家研究物理問題是新課程理念下培養學生物理能力的重要追求.在教學中,教師應結合不同的實驗的目的、原理,引導學生開啟思維,讓他們針對實驗目的設計實驗.包括實驗中運用什么物理定律、涉及到哪些公式,在電學實驗中,選擇什么樣的電路圖等.在這樣的設計中,哪些因素會導致實驗產生誤差,如何減小誤差,讓實驗結果更靠近準確值.這些問題,教師可引導學生展開分析,引導他們去比較、判斷,進而做出恰當的選擇.教學中,教師采用多種形式,可自身示范,讓學生模仿和比較,也可在教師的點撥下,讓學生自主探索,自主進行儀器的安裝和調試,自主完善實驗的步驟.
3.正確記錄數據,培養學生分析和處理數據的能力
數據分析和處理的能力是學生實驗素養的重要體現.實驗的目的是為了獲取信息,進而對信息作出分析和判斷.如果學生僅僅停留在簡單的操作上,對實驗的結果不能正確地記錄和分析,則實驗的意義則蕩然無存.因此,在教學中,教師不僅應該指導學生正確實驗,更要指導學生正確讀取和記錄數據.如記錄要準確、及時,如注意按有效數字的形式記錄,注意數據的單位等.而對于數據的處理,則讓學生知道可以通過計算處理,也可運用圖像處理.尤其是運用圖像來處理數據,更是教學中需要強化的地方.
4.針對關鍵實驗,夯實基礎
高考試題中,電學實驗往往是熱點.在教學中,教師一定要把握這一重點部位,強化學生對電學實驗的認識.如教會學生認清電路,將電路分為:電源電路;測量電路;保護電路;測量儀器幾個部分.這樣,可以加深學生對電路原理的認識.此外,經常與學生對實驗進行歸納,如將具有相同實驗思想或實驗方法的實驗進行歸類,從而讓學生領悟這種思想和方法在不同實驗中的作用.如高中物理教材中有很多實驗都是以“歐姆定律”為原理的,如測定金屬的電阻率,描繪小燈泡的伏安特性曲線、測電源電動勢和內阻等,將這些實驗及時整合,提煉出共同的規律,不僅可以讓學生對這些實驗的內在規律深入把握,也可深化對歐姆定律的深刻理解,還能培養學生的創新能力和遷移水平.
5.訓練學生的思維方式
物理實驗中常見的思想方法有等效法、控制變量法、留跡法、圖象處理法等,這些方法不僅要求學生深入理解,更要能夠融會貫通的運用,要能讓學生明白在每個實驗中涉及到了何種物理思維方式,讓他們自己去體會,去感受,把握其精髓,這樣才能真正起到領會實質的效果.如對于驗證動量守恒定律的實驗中就運用位移替代速度,從而涉及到了等效法,用復寫紙留下了小球落地后的點,又涉及了留跡法等方法.在教學中,教師引導學生開動思維,積極分析,從而找出每一實驗中的思維方法,讓學生把握實驗的本質.
三、挖掘實驗教學資源,激發學生
物理教學中各種提問,按課型不同,大致有以下三類:新課的提問、實驗課的提問、復習課的提問。
(一)新課的提問。
新概念的引出,新規律的獲得,都遵循由淺入深、由易到難、循序漸進的原則。所以在授課時要層次清晰地引導學生一級一級跨上新的臺階。新授課的提問設計以順序性問題為好,在解決問題的時候,可以采取教師自問自答,師生共同討論,或由學生看課本回答,還可通過講、議、練三種形式有機結合來引起學生的思維活動,實現預想的目標。
在講述《比熱》一節時,因為比熱是學生較難掌握的一個概念,我通過簡化,并設計順序性提問,讓學生依次解決。這樣學生接受起來便容易多了。
例:(1)1克的水溫度升高1℃吸收的熱量和1克煤油溫度升高1℃的熱量是否相等?讓學生思考,當學生無法得出結論時,再做初中物理實驗。
(2)能從實驗中觀察到什么現象?(從溫度計可以看出,煤油溫度升高得比水快。)
(3)要使水升高的溫度跟煤油升高的溫度相同,應怎么辦?(繼續給水加熱,比煤油加熱的時間更長。)
(4)根據觀察到的現象,通過分析,能得出什么結論?(質量相等的不同的物質,升高相同的溫度,吸收的熱量不相等。)
(5)根據這個結論,應該用一個怎樣的概念來反映這個物理事實呢?(引出物理量――比熱。)
(6)根據比熱的物理意義,你能說出比熱的定義嗎?(單位質量的某種物質,溫度升高1℃吸收的熱量叫這種物質的比熱。)
(7)根據比熱的定義,你能寫出比熱的單位嗎?(焦/(千克℃))
通過以上順序性的提問設計,學生就容易接受比熱的概念了。另外,如果講授課是物理定義課,要按事物的發展的客觀規律設計提問。因物理定律可由有關的物理概念的定義推理而得,也可以通過實驗歸納推理而得,還可以由演繹推理而得。這幾種情況的提問都必須按事物發展的客觀規律設計提問,這樣可開闊學生視野,培養學生分析問題的能力。
(二)實驗課的提問
物理學是一門以實驗為基礎的學科,物理教學大綱明確提出:加強演示實驗和學生實驗,培養學生實驗能力、動手能力。因此實驗課的提問設計應建立在實驗的基礎上,為培養學生的實驗能力而設計。
如《伏安法測電阻》實驗課的提問設計:
1.實驗原理是什么?
2.實驗中需測哪些物理量?
3.實驗所需的儀器,以及使用注意事項各是什么?
4.本實驗中,滑動變阻器的作用是什么?
5.畫出實驗電路圖。
6.連接電路過程,開關應怎樣?滑動變阻器滑片應調到什么位置?
通過以上提問,學生對該實驗的認識就較明確了。
(三)復習課的提問。
復習課應使學生在知識上、方法上、能力上形成完整的結構,實現理性的飛躍。所以復習課的提問應設計一些學生平時不注意和易混淆的,但又十分重要的問題,用淺顯易懂,生動活潑的討論方法達到提高復習課的效果。切實實現教師為主導、學生為主體的教學方式,在分析解答物理習題時,應設置一系列循序漸進的問題以引導學生積極地進行科學思維,完成習題課的教學目的。學生通過解題,可以貫通物理概念、公式、原理,深刻理解它們的物理意義及內在聯系。
當一個問題可以從多角度看待,可以用多方法解決時,教師應多問問學生,鼓勵學生表達自己獨特的見解,闡述自己解題的方法。這樣能收到“一石激起千層浪”的效果,得到意想不到的收獲。我覺得要把最妙的觀點、最好的方法盡量從學生口中來得到。這樣學生能體會到課堂的一種共鳴、一種和諧,感到成功的喜悅和自我價值的實現,對于投入到這個互動過程也樂而忘返。經常如此,就不必太擔心作業問題了。
二、課堂提問的藝術
物理老師不僅要掌握物理課堂提問的目的與原則,明確各種類型提問的特點和要求,而且要注意提問的藝術,不斷提高提問的科學性。物理課堂提問應注意以下幾個方面。
(一)提出問題要明確,要有很強的針對性。例如提問同學:“請談談歐姆定律。”該問題不明確,是要學生答歐姆定律的特點呢?還是內容,還是歐姆定律的其它方面?這樣的提問無針對性,會使學生感到茫然。如果問題換成:“請你談談影響照明電路電流大小的因素有哪些?這些因素對電源電流大小的影響如何?”問題就更明確了。
(二)對提問中學生回答的錯誤,教師不要急于亮出正確答案,否則學生不知原來的答案錯在哪里。教師必須對錯誤的答案作一提示,甚至是剖析。這樣既能讓學生明確正確答案,又能認識問題的錯誤所在,有利于加深對物理概念的認識。
1、理解伏安法測電阻的原理。
2、知道伏安法測電阻有內接和外接兩種方法。
3、理解兩種方法的誤差原因,并能在實際中作出選擇。
4、理解多用電表直流電流檔、直流電壓檔、歐姆檔的基本原理.
(二)能力目標
1、通過本課的測量誤差分析,實際測量對比分析,培養學生動手操作能力和分析能力。
2、了解歐姆表的原理,學會使用歐姆表。
3、練習使用多用電表。
(三)情感目標
1、通過本課學生測量分析,器材選擇判斷,樹立學生知識來源于實踐,應用于實踐的觀點。
教學建議
1、伏安法測電阻這個實驗學生在初中階段已經學習過了,但是初中時只要求學生掌握測量基本原理,不需要學生考慮測量的誤差以及引起誤差的原因,也不需要學生掌握兩種連接方法,而在高中階段,本節重點是伏安法測電阻的兩種接法,使學生知道在什么情況下應該用哪種接法,知道兩種接法對測量值帶來的不同測量結果,要求學生對兩種連接方法所產生的誤差來源有所了解。
在新課講解中可以首先復習電阻定義,引出測量電阻的思路,結合具體實際,提出兩種測量方式,分析誤差原因,總結適用條件,通過測量分析,進一步鞏固。通過器材分析選擇,培養學生解決實際問題能力。
學生活動展開時應該在教師的引導下,分析兩種測量電阻方法的誤差原因及適用條件,利用自行測量進一步體會適用條件,通過練習題,進一步培養學生綜合分析能力,器材選擇判斷能力,解決實際問題能力。本節是閉合電路歐姆定律的運用,具有聯系實際的意義,為學生提供運用知識分析和解決問題的機會
2、教材要求了解歐姆表的原理,不要求進一步講解歐姆表的刻度等問題.
通過對歐姆表原理的講解,進一步加強學生使用歐姆表的能力,重點強調歐姆表在使用前調零的重要性和必要性,使學生分清歐姆表的各檔位之間的轉換,知道歐姆表內置電源的正負極與兩個表筆之間的連接,會對歐姆表進行讀數和測量。
3、對于程度不同的學生可以采取不同的教學方法,如果學生的程度較好,可以對電阻的測量進行展開教學。除了講解以上兩種電阻測量方法以外,還可以向學生介紹其他方法。比如替代法,補償法,惠斯通電橋法,另有利用一個已知電阻和伏特表,一個已知電阻和安培表進行測量的方法。
教學設計示例
電阻的測量
一、教學目標
1、在物理知識方面的要求:
(1)了解用伏安法測電阻,知道伏安法測電阻有內接和外接兩種方法,無論用“內接法”還是“外接法”,測出的阻值都有誤差。
(2)懂得誤差的產生是由于電壓表的分流或電流表的分壓作用造成的,并能在實際中根據給出的具體數據考慮選用什么規格的儀器。
(3)知道歐姆表測電阻的原理。
2、能力方面的要求:
(1)引導學生理解觀察內容的真實性,鼓勵學生尋查意外現象及異常現象所發生的原因。
(2)通過本課的測量誤差分析,實際測量對比分析,培養學生動手操作能力和分析能力。
(3)培養學生細心操作、認真觀察的習慣和分析實際問題的能力。
二、重點、難點分析
1、重點:使學生掌握引起測量誤差的原因及減小誤差的方法。
2、難點
(1)誤差的相對性。
(2)根據給出的具體數據考慮選用什么規格的儀器來減小誤差。
三、教具
電壓表,電流表,歐姆表,測電阻的示教板。
四、主要教學過程
(-)引入新課
我們在初中時已經做過了“用電壓表、電流表測電阻”的實驗,現在,再做“伏安法測電阻”,是不是簡單的重復呢?大家可以回想一下,當初做實驗時的情況,把兩個示數相除,再多次求平均即可,那你們有沒有想過,這樣得到的就是電阻的真實值嗎?不是,原因在于電壓表和電流表都不是理想的。
(二)教學過程
1、伏安法測電阻
我們已經了解了電流表并非無電阻,而電壓表也并不是電阻無窮大,用這樣的表去測量電阻,會對測量結果有什么樣的影響?
(1)、原理:利用部分電路歐姆定律
我們利用電壓表,電流表測量電阻值時,需把二者同時接入電路,否則無對應關系,沒有了測量的意義,那么接入時無非兩種接入方法,那么電路應如何?請同學們畫出。
(2)、電路:
如果是理想情況,即時,兩電路測量的數值應該是相同的。
提出問題,實際上兩塊表測量的是哪個研究對象的哪個值?測出來的數值與實際值有什么偏差,是偏大還是偏小?
外接法
是兩端電壓,是準確的,是過和的總電流,所以偏大。
偏小,是由于電壓表的分流作用造成的。
實際測的是與的并聯值,隨,誤差將越小。
內接法
是過的電流,是準確的,是加在與A上總電壓,所以偏大。偏大,是由于電流表的分壓作用造成的。
實際測的是與A的串聯值,隨,誤差將越小。
進一步提問:為了提高測量精度,選擇內、外接的原則是什么?
適用范圍:;
[思考題]給你電源、電流計、已知電阻、開關和未知電阻各一只,如何設計測量電阻的電路。
方法:將A前后兩次串入和各支路,測得電流強度為和,應有,則)
2、歐姆表測電阻
伏安法測電阻比較麻煩,實際應用時常用能直接讀出電阻值的歐姆表來測電阻,關于歐姆表的構造,先請同學們看書。
以上歐姆表的結構示意圖。借助電流表顯示示數,測電阻不同于測電流、電壓,表內本身含有電源,表盤上本身刻定的是電流值。試想,在兩表筆間接入不同的電阻時,電路中的電流強度會隨之發生改變,且一個阻值對應一個電流值,即指針偏在某一位置,所以可知:
(1)、原理:閉合電路歐姆定律
(2)、刻度的標定:
①兩表筆短接,調,使,刻出“0”
②兩表筆斷開,指針不偏,刻出“∞”
③任意加上,,在指針偏轉到的位置,刻出“”;
④若是正好是呢?應有,不難看出此時、,是此時的歐姆表內阻,也稱中值電阻。
拿出一塊歐姆表演示一下剛才的過程,同時說明:
①紅、黑表筆的規定是為了與以往的電壓表、電流表“+、-”極統一,即電流流入的為正極,電流流出的為負極。
②由于與并不是簡單的反比關系,所以歐姆表的刻度是不均勻的,從有向左,刻度越來越密。
(3)、使用歐姆表的注意事項:(請同學回答并總結出)
①測電阻時,要使被測電阻同其它電路脫離開。
②歐姆表一般均有幾檔,而且使用時間長了,電池的E,r均要發生改變,所以在每次使用前及換擋后都要進行調零。
③每次使用后要把開關撥到OFF檔或交流電壓檔的最大量程。
由此也可看出,利用歐姆表測電阻僅是粗測而已,在此基礎上,應再利用伏安法測量才會比較準確。
1 前言
安規測試儀器包含了耐壓測試儀、接地電阻測試儀、絕緣電阻測試儀、泄漏電流測試儀、耐壓/絕緣測試儀、耐壓/接地測試儀、耐壓/泄漏測試儀等眾多產品。產品廣泛應用于國防、醫療、家電、電機、照明、科研等各個行業,是企業3C認證優先選擇的產品。
2 安規測試儀簡介
2.1 耐壓測試部分
耐壓測試是指對各種低壓電器裝置,絕緣材料和絕緣結構的耐壓能力進行測試。它是將一個高于正常工作的電壓加在產品上測試,這個電壓必須持續一段規定的時間。如果一個零組件在規定的時間內,其漏電電流亦保持在規定的范圍內,就可以確定這個零組件在正常的條件下運轉,應該是非常安全。
對一般器具來說,耐壓測試是測試火線與機殼之間的擊穿電流。基本的規定是以兩倍于被測物的工作電壓,再加1000V,作為測試的電壓標準。有些產品的測試電壓可能高于兩倍工作電壓+1000V。但一般而言,具有“雙絕緣”設計的產品,其使用的測試電壓可能高于兩倍工作電壓+1000V。
2.2 接地電阻測試部分
接地電阻測試主要測量器具接地線與機殼之間的接觸點的電阻。基本上安規規范要求在接觸點上流過一個恒定的電流并維持一段規定的時間,模擬器具發生異常時所發生的異常電流狀況。假如在規定的時間內,接觸點的電阻保持在規定的范圍內,就可以確定在正常條件的狀態下運轉,器具應該較為安全。
測量接地電阻必須使用專用的接地電阻測試器測量。一般使用者會經常觸摸到的器具,除了CSA的規范要求30安培外,大多數的安檢機構都要求25安培,接觸點的電阻值必須低于100mΩ,同時電流必須持續60秒。國際上有些規格高于上述的標準,是以器具的額定輸入電流的5倍為測試的標準,而接觸點的電阻值仍為100mΩ,測試時間為60秒。
2.3 絕緣電阻測試簡介
絕緣電阻測試主要測量器具火線與機殼之間的電阻。測量的方式是依照歐姆定律的原理,在火線與機殼間加一個電壓,然后分別測量電壓和電流值,再依照歐姆定律計算出電阻值。通常是施加一個較大的恒定電壓(直流500V或1000V),并維持一段規定的時間,作為測試的標準。假如在規定的時間內,電阻保持在規定的規格內,就可以確定在正常條件的狀態下運轉,器具應該較為安全。
絕緣電阻值越高表示產品的絕緣越好。絕緣電阻測試測量到的絕緣電阻值為兩個測試點之間及其周邊連接在一起的各項關聯網絡所形成的等效電阻值。
2.4 泄漏電流測試簡介
泄漏電流測試是諸多安規測試中的一項,它有三種不同的方式,分別為對地的漏電電流、對機殼的漏電電流和對應用物體的漏電電流。這些測試的主要目的為讓使用者在操作或手握應用物件時非常安全,不至于有觸電的危險。
泄漏電流測試為一種產品的漏電電流經由一組模擬人體阻抗電路的“測量電路”作為量測依據的測試,測量電路規格的選擇必須依據要做何種測試以及所能允許的最大泄漏電流量來決定。產品泄漏電流的測量不但要做產品正常工作和一個故障時的測量,同時必須要做電源極換時的測量,以避免當產品在輸入電壓的最高值工作時,因故障或使用不當而引起的諸多問題和危險。
3 校準中注意事項
由于尚未出臺適用的安規測試儀國家檢定規程,所以現在對安規測試儀的校準是參照JJG795-2004《耐電壓測試儀檢定規程》、JJG 1005-2005《電子式絕緣電阻表檢定規程》、JJG984-2004《接地導通電阻測試儀檢定規程》、JJG843-2007《泄漏電流測試儀檢定規程》合起來運用進行校準。除了各個功能部分按照相應的檢定規程進行校準外,在校準過程中還有一些事項需要我們注意。
首先在準備校準前需要記下儀器的初始狀態,以便在校準完畢后恢復,以防后續儀器的誤使用。在校準時還需注意儀器所內部的設置是否為連續測試,如果是的話必須將設置修改為單項測試,以防測試時由于連續測試損毀標準器。
在安規測試儀校準工作中,使用較為廣泛的安規校準器一般是Chroma9102,它適用于多種安規測量參數的檢測,包含了AC/DC電壓、電流、接地電阻、絕緣電阻等。我們知道,對于所有的電器產品,在校準前先要將其接地端安全接地,這樣即能避免我們檢測中的安全事故,也能保障我們檢測的數據的準確性。尤其是對儀器是否接地十分敏感的安規儀器(如臺灣產的7650),如果其與Chroma9102在檢測時沒有安全接地,交流電流極其不穩定,這樣很容易給我們檢測造成誤判。雖然Chroma9102在檢測過程中已經很方便了,但在實際檢測中,對一些特別的安規仍需要有些特別注意事項。如GW公司所出產的GP安規系列產品,由于其內部結構的特殊性,在檢測絕緣電阻時,使用Chroma9102所檢測出的數據不準確,必須使用高阻箱才能檢測。