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欧姆定律极值问题赏析八篇

时间:2023-10-07 15:57:12

欧姆定律极值问题

欧姆定律极值问题第1篇

1.地位和作用

《欧姆定律及其应用》这一节在学生学习了电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法及电流与电压、电阻的关系之后才编排的。通过这一节的学习,要求学生初步掌握和运用欧姆定律解决实际电学问题的思路和方法,了解运用“控制变量法”研究物理问题的实验方法,为进一步学习电学内容打下一定的基础。

2.教学目标

(1)知识目标

理解掌握欧姆定律及其表达式,能用欧姆定律进行简单计算;根据欧姆定律得出串并联电路中电阻的关系;通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生的逻辑思维能力。

(2)技能目标

学习用“控制变量法”研究问题的方法,培养学生运用欧姆定律解决问题的能力。

(3)情感目标

通过介绍欧姆的生平,培养学生严谨细致的科学态度和探索精神,学习科学家献身科学、勇于探索真理的精神。通过欧姆定律的运用,帮助学生树立物理知识普遍联系的观点以及科学知识在实际中的价值意识。

3.重点和难点

重点:理解欧姆定律的内容及其表达式和变换式的意义,并且能运用欧姆定律进行简单的电学计算。

难点:运用欧姆定律探究串、并联电路中电阻的关系。

二、说学生

1.学生学情分析

在学习这节之前学生已经了解了电流、电压、电阻的概念,并且还初步学会了电压表、电流表、滑动变阻器的使用,具备了学习欧姆定律基础知识的基本技能。但对电流与电压、电阻之间的联系的认识是肤浅的、不完整的,没有上升到理性认识,需要具体的形象来支持。所以在本节学习中应结合实验法和定量、定性分析法。

2.知识基础

要想学好本节,需要学生应具备的知识有:电流、电压、电阻的概念,电流表、电压表、滑动变阻器使用方法,电流与电压、电阻的关系。

三、说教法

结合学生情况和本节特点本人采取以下几个教法:采用归纳总结法、采用控制变量法、采用定性分析法和定量分析法。

四、说教学过程

1.课题导入(采用复习设置疑问的方式,时间3分钟)

复习:电流是如何形成的?导体的电阻对电流有什么作用?

设疑思考:电压、电阻和电流这三个量之间有什么样的关系呢?通过简单的回顾、分析,使学生很快回忆起这三个量的有关概念,通过猜想使学生对这三个量的关系研究产生了兴趣,达到引入新课的目的。

2.展开探究活动,自主总结结论(时间37分钟)

根据上节探究数据的基础,让学生自主总结出两个结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。

为了进一步得出欧姆定律的内容,可采用以下几点做法:各小组在教师指导下,对实验数据进行数学处理,理解数学上“成正比关系”“成反比关系”的意思,从而引入欧姆定律的内容;让学生思考用一个什么样的式子可以将这两个结论所包含的意思表示出来,从而引入欧姆定律的表达式。

3.说明事项

在欧姆定律中有两处用到“这段导体”,其意思是电流、电压、电阻应就同一导体而言,即同一性和同时性。

向学生介绍欧姆的生平,以达成教学目标中的情感目标。学习科学家献身科学、勇于探索真理的精神,激发学生的学习积极性。

欧姆定律应用之一:通过课本第26页例题和第29页习题2和习题3,让学生自己先试做,然后教师再加以点评和补充,使学生理解掌握欧姆定律表达式及变形式的应用,达成教学目标的知识目标,充分体现了课堂上学生的自主地位。

应用欧姆定律解题时应注意以下几点问题:

(1)同一性

即公式中的U、I,必须针对同一段导体而言,不许张冠李戴。

(2)统一性

即公式中的U、I、R的单位要求统一(都用国际主单位)。

(3)同时性

即公式中的U、I,必须是同一时刻的数值。

(4)规范性

解题时一定要注意解题的规范性(即按照已知、求、解、答四个步骤解题)。

欧姆定律应用之二:探究串并联电路中电阻的关系。

(1)实验分析

在演示实验之前,要鼓励学生进行各种大胆的猜想,当学生的猜想与实验结果相同时,他会在实验中体验到快乐与兴奋,有利于激发学生的学习兴趣。

①演示实验

将两个电阻串联起来,让学生观察灯泡的亮度情况(变暗了),并说出原因(电路中的电流变小了,说明总电阻变大了)。

得出结论:串联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大。

②演示实验

将两个电阻并联起来,同样让学生观察灯泡的亮度情况(变亮了),并说出原因(路中的电流变大了,说明总电阻变小了)。

得出结论:并联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。

(2)定性分析

(提出问题)为什么串联后总电阻会变大?并联后总电阻会变小?

得出结论:电阻串联相当于导体的长度变长了,所以串联电阻的个数越多总电阻就越大;电阻并联相当于导体的横截面积变粗了,所以并联电阻的个数越多总电阻就越小。

(3)定量分析

利用欧姆定律公式以及前面学过的串并联电路中电流和电压的特点推导串并联电路中总电阻的关系得出结论:(1)电阻串联后的总电阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)电阻并联后的总电阻=+…+。

4.小结(4分钟)

(1)理解掌握欧姆定律的内容及其表达式

(2)运用欧姆定律解决有关电学的计算题以及探究串、并联电路中电阻的关系

5.布置作业(1分钟)

本节作业的布置主要是针对欧姆定律表达式及其变形公式的运用,并结合前面学习过的串并联电路中电流、电压的特点的一些常见题型加以知识的巩固。

作业:《课堂点睛》17页至18页的习题。

五、说板书设计

欧姆定律的内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。

欧姆定律的表达式:I

电阻的串联:R串=R1+R2+…+Rn

欧姆定律极值问题第2篇

关键词:高中物理;闭合电路;欧姆定律;难点教学

虽然高中生的抽象思维能力较之初中生而言要强一些,但是由于闭合电路的欧姆定律的相关知识较为抽象,学生理解起来仍然存在很大的难度。因而,在进行这一定律的教学时,教师应立足于学生的知识结构及能力水平,采用多种教学方法帮助学生切实掌握相关知识,尤其将之与之前所学的欧姆定律的知识区别开来,避免混淆。那么,在高中闭合电路的欧姆定律教学中,教师如何具体完成这一难点的教学呢?

一、巧妙导入,激发兴趣

在进行这一定律的教学时,教师首先要通过有效的导入来充分激发学生的学习兴趣,从而顺利将学生引入新知识的学习中。

针对于此,教师可以通过一个小实验来进行导入。教师先准备好几节日常生活中常用的不同型号的干电池及蓄电池,然后在干电池上标明1.5V,蓄电池上标明2.0V,然后准备15V的电源及一个小电筒灯泡,然后进行实验:先将小灯泡接到2V的蓄电池上,学生观察到小灯泡发出很亮的光。之后让学生猜想,如果将小灯泡接到15V的电源上,会发生什么情况?结合生活经验,学生们通常会以为小灯泡会被烧坏。接着教师就进行这一实验,却发现小灯泡安然无恙,而且发出光的亮度反而比之前2V的还要暗。这就有效地激起了学生的求知欲,为什么会这样呢?教师就可以顺利导入新课的学习——闭合电路的欧姆定律。这样,学生必定兴趣大增,积极投入之后的教学中,为这一难点的教学奠定了良好的基础。

二、借助实验,突破难点

上文说到,这一内容的知识较为抽象,因而在教学中教师如果单靠讲解的话,学生理解起来难度较大,因而笔者认为教师可以借助实验进行相关知识的讲解,让学生通过实验获得知识,从而有效地突破这一教学难点。

首先,教师可以通过让学生观察实验电路来确切了解闭合电路以及分电路、内电路、外电路等知识,并且掌握电源的外部电流流向及内部电流流向,从而为之后的学习扫除一定的障碍。之后组织学生进行仿真实验,并在实验过程中通过记录改变电阻值、

闭合开关后电动势、电流以及电阻的关系,认真分析后,获得闭合电路的欧姆定律。

三、积极拓展,学以致用

在学生对相关知识有了一定的掌握后,教师可以进行及时的知识拓展,帮助学生更深地理解并掌握这一定律,从而达到学以致用的目的。比如,让学生结合所学知识讨论两种较为特殊的情况(短路及断路)并进行解决:如,教师应让学生明确如果发生短路现象,常会导致电源被烧坏甚至引起火灾,因而为了避免这一问题,可以安装保险丝等。通过这种方式,有效地拓展了知识,培养了学生学以致用的能力。

当然,对于闭合电路的欧姆定律这一难点的教学,自然不止这一方法,并且难点是相对的。因而在具体教学中,教师要立足于学生实际进行教学,这样方能有效突破难点,最终帮助学生掌握相关知识并能灵活运用。

参考文献:

[1]孙殿乔.闭合电路欧姆定律的教学难点突破[J].新课程学习:中,2010(8).

[2]呵泓.闭合电路的欧姆定律教学难点的分析与突破[J].物理通报,2000(5).

欧姆定律极值问题第3篇

1 多用电表上交流电压的刻度不均匀 而交流电流的刻度均匀

多用电表测量高压交流电电压的刻度线一般是线性的,但测量低压交流电电压(一般10 V以内)的刻度线是不均匀的。这是由于低压交流电流过表头的时候要先整流,整流后会由于二极管本身的压降使电压降低,而被测交流电电压本来就低,二极管损失的电压就不能忽略,为了消除该误差必须在刻线上进行修正,所以该刻线不能是均匀的,并且电压越低,刻度线越不均匀。高电压的交流电,由于二极管损失的电压远远小于被测电压,所以就忽略不计了,因此刻度线就做成均匀的了。

2 多用电表长期不用时要把选择开关置于OFF档或者交流电压最高档

多用电表不用时要把拨档旋钮置于“OFF”目的是为了断开电源,同时与表笔断开,防止误用;打到交流电压最高档是为了防止误用低压档或其他档误测高压。如果打在直流电压档,测高压交流电压时有可能损坏多用表,而用交流高压档测量直流电压,只要被测直流电压没有超过交流高压档测量上限的峰值,多用表就不会损坏。最常见的交流高压是市电220 V和380 V,其峰值分别为311 V和658 V。如果打在直流电流档,一旦误测电压,不论是交流电压还是直流电压,都有可能烧坏多用表,至少是烧保险丝。

3 多用电表电池用旧后 导致电阻测量值偏大

电表上的刻度值是根据电池正常的电动势数值标定的,电表内电池用旧,电动势减小而内阻增大。测量某一电阻时,电路中的电流比正常值要小,也就是说电表指针在正常位置的左边。而欧姆表的指针越靠近左边示数越大,所以,测出的电阻值变大。

4 多用电表欧姆档刻度不均匀

电流表和电压表的刻度是均匀的,而且刻度的左边是零位,即“左小右大”。欧姆表的表盘很特殊,其刻度呈“左密右疏,左大右小”的规律分布。欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律,即I=E(Rg+R+r+Rx),红黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆表调零。①当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”;②当I=0时,Rx∞,在I=0处标为“∞”;③当I=Ig/2时,Rx=(Rg+R+r),此电阻是欧姆表的内阻,也叫中值电阻;④一般地,I=E(Rg+R+r+Rx)时,刻度值为Rx。总之,欧姆表的刻度特点不同于电流表和电压表,刻度盘的最右端是“0”,最左端是“∞”,靠近“0”刻度比较疏,靠近“∞”刻度比较密,靠近中间刻度比较均匀,故读数时越靠近中间读数,实验数据越精确。

5 用多用电表测电阻 倍率改变了就要重新进行欧姆调零

欧姆表换档换的是与表头并联的电阻值,改变了量程的同时也改变了中值电阻。设×1k档的中值电阻为R,满偏电流为I。换到×100档时,相当于并联了一个R/9的电阻,使此时的中值电阻变为R/10,量程变为10 I。换到×10档时,相当于并联了一个R/99的电阻,使此时的中值电阻变为R/100,量程变为100 I。换到×1档时,相当于并联

了一个R/999的电阻,使此时的中值电阻变为R/1000,量程变为1 000 I。倍率降低时表笔短接,表头分得的电压减小,指针会指向小于满偏的位置,这就是换档之后必须进行欧姆调零的原因。

6 多用电表测量电阻时黑表笔接内部电池正极 红表笔接内部电池负极

多用电表使用时,红黑表笔有规定插孔,是为了操作方便,减少次数,尽量避免误操作。多用表笔在测量电流、电压时,红表笔是接正极,黑表笔接负极,外面的电源和内部的电源是串联关系,内正外负外正外负内正构成循环。其实测量电阻任意插表笔都可以,但如果不按规定插表笔,因为习惯上的原因或互相使用,容易出错。所以无论是测电压、电流还是电阻,多用电表上电流的流入方式都是黑表笔流出,红表笔流进。总结为“红正黑负,红进黑出”,所以多用表的黑表笔接内部电池正极,红表笔接内部电池负极。

7 多用电表中值电阻是欧姆表的内阻

多用电表实际上是在小量程电流表的基础上改装的,指针的指示仍然遵循电流表的原则。欧姆档自带电源,可形成独立回路,如果指针在正中央(中值)就说明通过的电流恰为量程的一半。电路短接(直接把两表笔接通)时,回路中只接入了内部的电阻,此时指针指向最大量程;接入外电阻后,如果指针指向半量程,则说明通过的电流只有短接的一半,由欧姆定律可知此时的总阻值为短接时的2倍,所以外阻和内阻此时相等。

8 多用电表除了测电压 电流 电阻外的其他用处

多用电表可以检测大容量电容器,对于容量较大(1 μF以上)的电容器,可用多用电表的电阻(R×100档或R×1k档)进行简易检测。当多用电表的两表笔分别与电容器的两极接触时,若指针根本不动,则表示该电容器处于断路;如果指针由快到慢地摆动,然后又回到“∞”处,表明这个电容器良好,且电容器的容量越大,指针摆过的偏角越大;若指针立即指到右端“0”位置而不回摆,则表示该电容器已被击穿(短路);若指针向右端摆动,但最终不能回摆到左端的“∞”,则表示该电容器漏电了。

多用电表可以判断实际生活电路的火线和零线。将选择开关置于小量程的交流档,取下黑表笔,将红表笔插在“+”孔,先把被测处的两根电线拉开2~5 cm的距离,再用红表笔的笔尖分别去碰触两根电线,多用电表显示值较大的即为火线。

欧姆定律极值问题第4篇

学生在遇到电学黑箱问题时,常常感到无从应对,束手无策,因为处理黑箱问题对学生的综合探究能力要求较高,一方面要求学生要有熟练使用多用电表进行测量、记录、观察的能力,另一方面要能对实验记录的数据进行分析、推理和判断的能力,同时还要具有一定的知识储备、具有猜想、假设和探究的能力,另外平时学生接触电学实验器材和这类电学黑箱的机会不多,没有引起学生足够的重视,所以“电学黑箱”就成为学生学习中的一个薄弱点和难点.本文将以黑箱为载体,谈谈如何快速有效地处理“电学黑箱”问题.

在教学实践中,我通常采用理论探究和分组实验探究的方法来进行突破.分组实验探究时,先在实验室准备多个多用电表和多个种类的电学黑箱,然后让学生四人一组,在课后分小组进行自主探究,找出其内在的规律.

1明确探究原则,熟悉探究的步骤

学生在自主探究过程中往往是探究无目的,测量无记录,有的对同一接线柱进行反复测试,且多数同学首先选用多用电表欧姆档进行探测,发现指针过偏或反偏后,才会考虑要用多用电表电压档检测箱中是否会有电源.为此,在学生分组探究之前教师要作适当的点拨,明确探究必须遵循的原则和探究的步骤.

1.1探究实验必须遵循的原则

(1)安全性原则.在实验过程中不能损坏多用电表,这一原则要求学生对多用电表的原理、电路及电压表、电流表、欧姆表使用注意事项要十分熟悉,如欧姆表的红、黑表笔与电源正负极的关系,电流表指针偏转方向与电流流向的关系等.

(2)程序性原则.要求学生在探究过程中要总结出普遍适用的判断流程,具有可操作性.

(3)唯一性原则.实验中所进行的操作过程要能唯一确定元件的种类,具有排他性,这一原则要求学生对各种电学元件的电学特征必须非常熟悉,如二极管的单向导电性等.

1.2探究电学黑箱的操作步骤

(1)先检电源.在探究中,若无法判断箱内是否有电源时,可用多用电表的直流电压档串接二极管进行检测,检测时先采用触接法,若电压表有读数,则箱内一定含有电源.

(2)然后判断是否有二极管或定值电阻,用欧姆表对黑箱外两接柱分别加正向和反向电压,若读数相差很大,则箱内一定有二极管,若读数相同,则两接线柱间一定是定值电阻.

(3)再进行实验数据记录和分析.在进行探究黑箱实验中,要养成良好的实验数据记录和分析的习惯,必须对接线柱进行编号,如1、2、3、…,分红、黑表笔记录数据,设计好数据记录表格,然后逐一记录,表格样式表1.

HT6]JZ]表1BG(!]BHDFG3,WK8,K4,K4,K4W]XXZSX3-YX]XXZSY1-YX]BS(ZSX5Y*4-ZSX5Y*4]红表笔BS)]BS(ZSX1*2Y*3-ZSX1*2Y*3]读数BS)]BS(ZSX*8Y1*8/9-ZSX*8Y1*8/9]黑表笔BS)]]1]2]…BHDG2]1]XXZX-YS]BHD]2]]XXZX-YS]BH]…]]]XXZX-YS]BG)F]最后要求学生根据表中数据呈现出的规律进行分析、归纳,确定出黑箱内电学元件的种类和连接方式.

2设计黑箱案例,分组实施探究

课外,我设计了几个典型案例,让学生分组分批对这几个案例进行探究,然后进行交流,从而逐步提高学生的探究能力.

各探究小组拿到黑箱后,根据实验原则和实验步骤,先制定探究方案,设计好实验测量数据记录表格,然后着手进行实验,根据数据进行推理判断,得出结论,从而完成实验,在各组都完成实验后,进行交换实验,最后由各组推选一个代表汇报各实验方案的探究结果.

TP4GW131.TIF,Y#]案例一如图1所示的黑箱中有三个完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测,在判定黑箱中无电源后,用欧姆表测量各接点间的阻值,测量中发现,每对接点间正反向电阻均相等,测量记录如表2.

HT6]JZ]表2BG(!]BHDFG2,WK10,K10W]两表笔接的接点]多用电表示数BHD]a,b]5 ΩBH]a,c]10.0 ΩBH]b,c]15.0 ΩBG)F]请通过探究,画出黑箱中可能的电路.

实验结果由题意可知,此黑箱内无电源,无二极管为纯电阻黑箱,根据接点间电阻的关系,a,c间阻值为a,b间阻值的一倍,很容易判断出箱内三只电阻的连接方式,如图2所示.

TP4GW132.TIF,BP#]此实验要注意具有双解性,因为当内部结构不同时,外部特点可能相同,所以答案有上述两种.

TP4GW133.TIF,Y#]案例二如图3所示,黑箱上有1、2、3三个接线柱,用多用电表测量结果如下:

(1)用直流电压档测量,1、2、3接线柱之间均无电压;

(2)用欧姆档测量结果如表3.

HT6]JZ]表3BG(!]BHDFG3,WK8,K4,K4,K4W]XXZSX3-YX]XXZSY1-YX]BS(ZSX5Y*4-ZSX5Y*4]红表笔BS)]BS(ZSX1*3Y*4-ZSX4Y1]读数/ΩBS)]BS(ZSX*8Y1*8/9-ZSX*8Y1*8/9]黑表笔BS)]]1]2]3BHDG2]1]XXZX-YS]]65]25BHD]2]1.6k]XXZX-YS]]1.7kBH]3]25]81]XXZX-YS]BG)F]请根据上述测量结果判断箱内电学元件及连接方式.

实验结果根据实验数据分析可知,由于直流电压表测量三个接线柱之间均无电压,所以可以判断出箱内无电源;又由于用欧姆表测1、3接线柱间正反向电阻值不变,可以确定1、3之间为一定值电阻TP4GW134.TIF,Y#];再根据欧姆表黑表笔接2,红表笔分别接1和3测得电阻值较大,而黑表笔接1红表笔接2,其阻值较小,因此1、2接线柱之间应为二极管,电路连接如图4所示.

上述分析采用先判断有无电源,然后用欧姆表根据二极管和定值电阻的电学特性结合测量数据进行分析和推理,很快就能得出结果.

TP4GW135.TIF,Y#]案例三在图5所示的黑箱内,有一个内阻不计的电源,几个阻值相同的电阻和若干导线组成的电路,外有4个接线柱,用电压表测量各接线柱之间的电压分别为U12=5 V,U34=3 V,U13=2 V,U24=0,试画出黑箱内使用电阻最少的电路图.

实验结果因为U12=5 V,且2个接线柱间电压最大,说明1、2接线柱间有电源,且1接线柱接电源正极;U24=0表明2、4接线柱之间没有电压,即2、4之间直接有一根导线相连.

因此,在1、3接线柱之间可接二个电阻,在3、4接线柱间可接三只电阻,也可在1、3接线柱之间接一只电阻,在3、4接线柱之间接三只电阻,或1、3接线柱间接三只电阻,3、4接线柱间接一只电阻.如图6所示:

TP4GW136.TIF,BP#]根据题目要求可知,图6中B、C两种电路电阻最少.

在分组进行探究过程中,学生目标明确,求知欲强,纷纷动手,先猜测,再测量,学习兴趣浓烈,同时小组内学生个体存在差异,有的动手能力强,有的学生思维敏捷,反应较快,这时就要求组内同学相互帮助进行协作,加强学生之间的互动和合作,通过这种课外探究活动学生总结出了一批处理黑箱问题的经验和规律,大大提升了学生的探究能力.

3总结实验规律,提升判断能力

在学生分组探究结果汇报之后,要求学生就探究过程中发现的规律和体会进行交流,归纳总结,学生踊跃发言,就他们发现的各种电学元件的特有的现象进行如下归纳:

3.1用直流电压表测量

若电压表测得两接线柱间电压最大,则两接线柱间有电源;若电压表测得各接线柱间电压不同,则黑箱内部电源与元件构成一回路;若任意两接线柱间无电压,则盒内无电源;若两接柱间电压成比例,则反应其对应阻值也同样成比例.

3.2用欧姆表测量

若测得两接线柱间电阻为零,则两接线柱由无阻导线短接;若两接线柱间红、黑表笔正反连接,读数相同,则两接线柱间为一定值电阻;若欧姆表测得电阻为无穷大,则两接线柱间开路;若欧姆表测得两简线柱间正、反向阻值相差很大,则两接线柱间接有二极管;若欧姆表测得两接线柱间电阻值先很小,后逐渐变大,回到“∞”刻度处,则两接线柱间有电容;若欧姆表测得两接线柱间电阻值先很大、后逐渐变小,则两接线柱间有电感线圈.

欧姆定律极值问题第5篇

1 明确提问的目的

每个提问,都是有一定的教学目的,不同教学阶段,教师设计提问要达到的教学目的不同.怎样去实现教学目标呢?

1.1 导入提问

教师围绕课题,出示电路如图1(由教师操作,让学生观察电流表示数变化),用诱发式提出问题“电路中电流大小跟什么因素有关呢?”请大家大胆猜想…….设计提问的目的在于借助情境、面向全体诱发问题,同时又为新课电路设计铺路,激起学生求知欲望.

1.2 新课提问

猜想一:电阻一定时,电阻两端电压越大,通过的电流越大.

猜想二:电压一定时,电阻越大,通过该电阻的电流越小.

按予环环相扣,边演示边观察边记录,有机提出:如果没有变阻器将会怎样呢?为什么要进行三次实验?根据表格获得的数据,谁能归纳出结论呢?通过提出问题、建立假设、设计实验、检验假设、整合归纳为主线,揭示欧姆定律.新课提问的第一层是“一石激起千层浪”实现突出教材重点,培养探索能力的教学目标.

欧姆定律I=U/R又如何运用?

例 一电阻两端电压为6伏时,通过的电流为0.3安,这电阻为多少欧?当通过的电流为零时,该电阻又为多少欧?此时电阻两端电压为多少?当电阻两端电压为4伏时,通过的电流为多少?

目的是理清电流、电压、电阻的概念与三者关系,熟练变换公式的运用.

练习 如图2,I—U图像分别是电阻A、B两端电流与电压变化曲线,你能析图得出哪些结论?(本题要根据学生的理解能力而择定)

开放式练习,旨在让全体学生参与.

新课提问的第二层是理解知识,化解教材难点.

1.3 结题提问

结题是指课堂教学在结尾阶段的教学.教师通过总结性、延伸性的问题,在学生答问中获得反馈信息,了解学生的学习情况.学生也可以从中了解学习重点、难点,检查自己的学习成效及知识的深化和发展.如,什么是欧姆定律? 

欧姆定律如何应用?在电路中(图3),R1为10欧,电压表示数为6伏,电流表示数为0.2安,请用欧姆定律及相关知识求出三个量(这是欧姆定律在串联电路中拓展).使学生懂得知识的延伸,也留给优秀生课外探索的空间,让学生带着问题走出课堂,达到“课虽结而趣无穷”的效果.

2 掌握提问策略

2.1 精心设计提问

教师要树立“问题意识”,以问题为纽带,设疑、启疑、答疑和学生的怀疑、质疑、解疑,实现教学过程中教师引导,学生主动参与,需要教师设计问题注意几点.

(1)紧扣文本、创设问题

文本是学生学习活动的资源,教师必须静心“品读”,领悟出其中的内涵和外延,创设相应有价值的问题,用于课堂教学,激活学生的思维、开发学生的智力.如,对欧姆定律的理解,我创设的例题是为了借助例题中问题组织“问题中品读,讨论中交流,点拨中领悟,分析中提高”等课堂教学活动时,发挥该文本应有作用.

(2)把握问题难度

人的认知结构可以划分“已知区”、“最近发展区”和“末知区”.教师要努力寻找学生“已知区”和“最近发展区”的结合点,在不知不觉中唤起学生学习的热情,然后逐渐提高问题难度.如导入部分,学生已知电压、电阻的作用,有待建立电流与电压、电阻的关系.

(3)关注问题角度

教师要从培养学生能力入手,处理好问题大小、多少的关系.同一问题,可以从不同侧面提出,提问角度不同,效果往往不一样.如,探索研究电流与电压、电阻关系的电路中“如果没有变阻器将会怎样?”与“变阻器有什么作用?”两种提问比较,前者问题自然,易打开学生思路;后者生硬,不易培养学生思维能力.

(4)力求问题开放.开放性问题能为培养学生的发散思维能力、发展学生个性提供广阔的空间.如何促进学生有效思维?教师可以使用追问、转化等策略引导学生正确地深入思考问题.如,练习中,追问B曲线为什么不遵从欧姆定律?

2.2 正确了解学生

课堂提问是以学生积极参与为前提的,为了激发学生答题的积极性,教师在精心设计提问的同时,还应全面了解提问的对象,知道所面对的学生的认知水平,找到与学生契合的思维衔接点.如电路、表格的设计,只能让基础较好的学生在老师启发下完成.课堂提问必须面向全体学生,兼顾优差生,使所有学生都有参与的机会.教师可针对不同层次的学生,采用不同提问方式,换位思考问题,让每位学生在课堂上都能找到自信.

2.3 科学引导理答

有效提问意味着教师所提出的问题能够引起学生的思考和回答,积极参与学习过程,这就要求教师科学合理地处理好以下三点: 

(1)耐心等待

很多教师常常怕时间不够完不成预期教学任务,留给学生的等候时间太短,导致学生没有时间对问题进行细致深入思考,答不出或草率应答,这是违背“以学生发展为本”的教学理念.有效的策略是:控制时间,就是不浪费时间又给学生必要的思考时间,让学生感觉教师在等待.如在欧姆定律整合时,多给学生半分钟思考,学生表述会更清楚、更严密,教学效果显得更好.

(2)启发、追问

学生回答不出问题,其因是思维受阻,教师要加以稀释问题,补充相关信息,经启发、追问的方法,以便学生打通思维得出较完整的结论.如例题中第二问(作练习使用),答错学生有十之八九.如果教师出示一根导线追问:这根导线有电阻吗?电阻由什么条件决定?将起到化繁为简、化难为易的作用,有助学生思维畅通之目的.

(3)倾听、评价

欧姆定律极值问题第6篇

1、“闭合电路的欧姆定律”是人教版新课标高二物理选修3-1《恒定电流》第七节的内容。本节课是在学习了部分电路欧姆定律、焦耳定律以及电动势等概念的基础上进行的,是分析各种电路的基础,既是电学的重要规律之一,也是本章的教学重点。

2、从教材结构看,教材采用传统的处理方法:先利用能量守恒导出闭合电路的欧姆定律,进而得出路端电压随着外电阻变化的规律。这样的程序,数学演绎推理的味道很浓,加之没有令人信服的实验,缺少了对物理规律的感性认识的过程,学生难以形成比较深刻的理解。

二、学情分析

1、从学生的认识结构和能力水平来看,学生不知道电源的内阻对闭合电路的影响,因此,常常把路端电压看成是不随外电路变化的。这种先入为主的错误观念,容易形成思维定势,仅通过几次讲解是难以逆转的。

2、学生已学习了电动势、内电阻、外电阻等概念,知道部分电路的欧姆定律。

三、教学目标

1、基础知识技能方面:

(1)导出闭合电路的欧姆定律

(2)研究路端电压的变化规律,掌握闭合电路中的

(3)学会运用闭合电路的欧姆定律解决简单电路的问题,知道闭合电路中能量的转化。

2、能力方面:

(1)通过实验,让学生积极主动的探求科学结论,成为知识的探索者和“发现者”,在获得知识的同时发展能力。

(2)通过分组随堂实验,培养学生利用实验研究,得出结论的探究物理规律的科学思路和方法,加强对学生科学素质的培养。

(3)通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

3、思想及情感方面:

A.通过外电阻改变引起电流、电压的变化,树立学生“事物普遍联系”的观点。

B.通过分析外电压变化的原因,了解内因与外因关系。

C.通过短路电流的模拟实验,加强学生的安全用电意识。

D.通过先猜想再验证的教学模式,培养学生“大胆猜想,小心求证”的科学研究态度以及合作实验的意识。

四、重点难点

1.重点:闭合电路的欧姆定律的导出

2.难点:路端电压的变化规律,

应用闭合电路的欧姆定律解决简单的实际问题

五、突破重难点的教学设计思想

1、营造能引起学生认知冲突的问题情景

设计一个如图1所示的电路,让学生先猜测再观察实

验现象。(小灯接电动势为3v电源时较亮)让学生产生强烈的认知冲突,激发了他们的探求新知的动机,为突破重难点提供了良好的开端。

2、让学生积极主动地去归纳物理规律、构建自己的正确理解

教师演示实验, 让学生在实验数据中探索出“新”的物理规律,使学生在探研过程中分析、归纳、推理的能力得到提高,同时也突破了教学难点。

六、课前准备

【教学用具】

自制演示实验电路板、干电池、安培表、伏特表、滑动变阻器、电键、导线、课件等。

七、教学过程

(一)创设情景引入新课

演示实验一:电源电动势增大时小灯泡的亮度变化

教师出示电路板,小灯泡与两节干电池串联,闭合开关,小灯泡发光。在原电源的基础上,再串上4节干电池,让学生猜想:闭合开关后,小灯泡可能会发生什么现象?

教师演示:发现小灯泡变暗了。

留下疑问:是什么原因导致小灯泡没有变得更亮,也没有烧坏,而是变暗了呢?

(二)新课教学

1、闭合电路的欧姆定律的推导

设问:我们已经学习了电动势,知道电动势是反映电源将其他形式的能量转化为电能本领的物理量,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压,那如果电源接入了电路,电动势与内电压、外电压之间又有怎样的关系呢?

演示实验二:E与U内、U外的关系

教师向学生介绍可变内阻电源装置。让同学们仔细观察两个电表的读数并记录五组数据。教师边演示边让学生记录数据。

2、路端电压与负载的关系

探究活动二:路端电压与负载的关系

老师引导学生设计电路图。让学生分组实验探究路端电压与负载的关系,注意短路、断路两种特例的分析,记录实验现象。

演示实验三:低压电源短路

电路短路时,电路当中的电流非常大,会造成很严重的后果,生活中一定要避免短路的发生。教师演示模拟电源短路的小实验(为了安全起见,只用10V的学生电源),加强学生安全用电意识。

教师:通过实验我们研究了路端电压和负载的关系,在实验过程中我们发现当外电阻变化时,电流会变,路端电压也会变,那路端电压和电流之间会不会有直接的关系呢?

探究活动三:路端电压与电流的关系(推理法与图象法相结合)

引导学生利用闭合电路的欧姆定律推导路端电压与电流关系的数学表达式:教师:大家利用所学的数学知识推断一下:若以电流为自变量,路端电压为因变量,那么

函数图象应该是怎样的?

教师利用幻灯片展示一张U-I图像,让学生观察这张图像,思考直线与Y轴、X轴的交点分别代表什么物理意义,引导学生深刻理解图像。

探究活动四:闭合电路中的功率关系

教师:引导学生推导得到有关功率的相关结论:

教师:学习了有关闭合电路的欧姆定律相关的知识后,我们一起来看看在刚上课时所留下疑问:电源电动势由3V变成9V,为什么小灯泡会变暗呢?

学生自己分析,推测小灯泡变暗的原因。

演示实验四:多个小灯泡并联时的亮度变化

例题:当开关逐渐闭合时,小灯泡的亮度会发生怎样的变化,电压表的读数呢?

教师展示电路板,先让学生自己分析,再用实物演示讲解。

欧姆定律极值问题第7篇

2010年的夏天,欧盟各国被法国驱逐罗姆人(即吉普赛人)的行动搅得有些不安。

事件起于7月。当月16日夜,两名阿拉伯裔男子在法国南部城市格勒诺布尔(Grenoble)抢劫了一家,其中一人在与警察进行枪战时被击毙。当地少数族裔青年对此事反应激烈,大规模骚乱随即爆发,骚乱中,50余辆汽车和多家商店被烧毁。

同一天的几乎同一时间,法国西部城市圣艾尼昂(Saint-Aignan)也发生了枪击事件。一名罗姆青年在开车路遇警方检查时强行冲卡并撞伤执勤人员,宪兵开枪还击致其身亡。两天后,当地罗姆人对警察局发动武装进攻,此间,抗议者破坏了多处公共设施且焚烧了法国国旗。法国政府在向圣艾尼昂市调派了300名士兵后才将暴动平息。

两起骚乱震动了法国。7月28日,法国总统尼古拉斯•萨科齐(Nicolas Sarkozy)召开内阁紧急会议,决定于三个月内将非法滞留在法国的罗姆人和其他旅居者遣返回国,同时拆除约300个非法建立的罗姆人营地。在解释政府的这一决定时,法国内政部长布里斯•奥尔特弗(Brice Hortefeux)说,因为那些罗姆人聚居区是“非法交易、利用儿童行乞及犯罪的渊薮”。

法国的驱逐令震动了欧盟。9月9日,已就此事分别谴责过萨科齐政府的欧盟各国,经欧洲议会形成决议,要求法国立即暂停驱逐罗姆人的行动。尽管这一决议不具约束性,但按照欧洲议会议员克劳德•马洛斯(Claude Moraes)的话说,“欧洲议会以这样的方式对一个成员国进行批评实属罕见”。法国移民部长埃里克•贝松(Eric Besson)随即抨击欧洲议会越权行事,并称法国不会服从这项决议……

如是,谴责与不顾谴责的行动至今未止,欧洲罗姆人的命运也因之引得人们持续关注。

该不该走,争论不休

几个月来,对法国驱逐罗姆人最感“忧虑”的便是罗马尼亚、保加利亚和欧盟委员会,原因很简单――法国此次驱逐的罗姆人多为罗马尼亚和保加利亚公民。罗马尼亚和保加利亚于2007年加入欧盟。根据欧盟的相关法律,欧盟成员国公民有权居住在任何欧盟国家。正因如此,罗马尼亚和保加利亚的罗姆人才会在两国入盟后涌进富庶的法国,以期改善生活处境;而对于法国来说,驱逐罗姆人的行动却有违反欧盟法律之嫌,欧盟委员会因此提醒法国尊重少数民族权益,并遵守欧盟境内人员自由往来的原则。

欧美各大媒体则近乎一致地对法国发出谴责。《华盛顿邮报》(Washington Post)认为,“法国的政策破坏了这个国家作为流亡者避难所和人权事业指向标的形象”。《纽约时报》(New York Times)指出,法国的法律规定,城市政府应为旅居者预留生活空间并提供水、电服务,但法国的市长们并不情愿为之,所以很多旅居者只能建立非法营地。《泰晤士报》(The Times)直接将萨科齐与纳粹德国时代的盖世太保相提并论,同时援引法国反对派政治家的观点,斥责萨科齐“将罗姆人当作替罪羊,利用他们转移公众对现政府政治丑闻的关注”。路透社(Reuters)则在批评萨科齐政府“排外”的同时,不忘提醒人们注意那些命令执行者的背景,比如曾有涉嫌种族歧视言论的内政部长奥尔特弗。

2009年,奥尔特弗在出席一次青年夏令营活动时,当众评价一位阿拉伯裔青年“不符合典型的阿拉伯人形象”,并说“我们这里总该有个阿拉伯人,只有当这样的人太多时才会有麻烦”。尽管奥尔特弗后来声称其言论被媒体曲解,但巴黎刑事法院最终还是判其缴纳750欧元罚款,并赔偿精神损失费2000欧元。欧洲议会议员马洛斯曾将驱逐令斥为“种族主义政策”,积极主张驱逐的奥尔特弗身负如此“劣迹”,显然为这种说法添了旁证。

不过,无论谴责如何,真正感受到切肤之痛还是那些罗姆人。埃恩•库提塔卢(Ion Cutitaru)是罗马尼亚巴布勒斯提市(Barbulesti)市长,也是罗马尼亚唯一的罗姆人市长。在向《镜报》(Spiegel)提及此次驱逐行动时,库提塔卢表达了颇为务实的愤怒。“法国应该把我们当作廉价劳动力,而不是赶走”,他说,“萨科齐严重损害了罗姆人的名誉,现在,我们再次成为欧洲人眼中窃贼和罪犯。”库提塔卢的儿子佐巴尔(Zobar)也曾到法国碰过运气,佐巴尔本想在建筑工地找份工作,但没人愿意雇佣他,于是这个年轻的罗姆人开始佯装跛脚,沿街乞讨。

然而,被罗姆人当作悲惨境遇的现实,在法国政府看来却正是这些人该被驱逐的理由。“他们给孩子灌下,然后利用昏迷不醒的儿童进行乞讨。”法国家庭事务部长纳迪娜•莫拉诺(Nadine Morano)说,“我相信任谁也不能接受这样的行为。”

除不能接受这样的行为外,法国政府还拥有驱逐罗姆人的法理依据。事实上,欧盟公民虽然有迁居任何欧盟国家的自由,但在入境三个月内必须找到工作或表明有维持生计的正当手段,否则即属非法居留。“法律面前人人平等”,奥尔特弗坚称,“罗姆人不能凌驾于法律之上,也不会受到法律歧视。萨科齐政府只是在执行欧盟的法律。”

对于政府的决定,多数法国人表示支持。在8月底进行的一次调查中,48%的参访者赞成驱逐非法居留的罗姆人,42%反对,10%不愿表态。这样的民意基础无疑进一步加强了政府的信心,而在此前的8月19日,第一批共计100名罗姆人已经被遣送回罗马尼亚。离开法国之前,这些人作为“自愿离境者”还获得了政府发给的补偿金:成人每人300欧元,儿童每人100欧元。为防止有人重复领取,法国政府专门制定了电子指纹收集计划,如果顺利,三个月内应有约700名罗姆人在留下指纹之后“自愿”离开法国。

不过,不少“自愿离境者”在机场与亲友告别时都放话说,“几天之后我就回来!”

流浪在主流之外

事实上,这也正是很多人都在担心的事,因为依据欧盟法律,被遣返的罗姆人甚至在第二天就可以重回法国。“这完全合法,情况不会有任何改变,除了更强的敌意和需要更加频繁地清除营地”,世界医生组织(Doctors of the World)的一位法国官员如此预测。而难以预测的是,驱逐行动究竟能在多大程度上改善法国的社会治安,特别是考虑到被驱逐者属于一个殊异于欧洲主流文化,且至少在历史上酷爱流浪的民族。

殊异也许是因为罗姆人本就不属于欧洲民族。据历史学家考证,罗姆人(Roma)原居于印度北部,公元十世纪时,罗姆人迫于战乱和饥荒开始大举外迁。此后,他们经中亚和东、南欧不断西进,并最终于十六世纪到达苏格兰和瑞典。

一路走来,罗姆人收获了不少新名字,比如俄罗斯和东欧国家多称他们为“茨冈人”,法国人称之为“波希米亚人”(Bohemian),英国人则称之为“吉普赛人”(Gypsy)。值得一提的是,当年英格兰人见罗姆人肤色黝黑,误以为他们来自炎热的埃及,所以便称其为“埃及人”(Egyptian),而“Gypsy”一词其实就是“Egyptian”的变体。尽管如此,这个四处流浪的民族却始终坚称自己为“罗姆人”,在他们自己的语言里,“罗姆”意为“人”。

由于居无定所,罗姆人基本不从事农业劳动。传统的罗姆人多靠街头歌舞表演或动物杂耍维持生计,妇女则常用水晶球或塔罗牌为人占卜命运。在六七百年以前的欧洲,流浪的罗姆人几乎就是“危险”的同义词――在一般人看来,这些来历不明的人很可能会传播鼠疫、霍乱等恶性疾病,而在教会眼里,这些热衷于巫术的家伙则代表异端。

大约就是从那时起,欧洲开始出现对罗姆人的偏见和歧视,不过除了“游手好闲”、“传播疾病”和“妖言惑众”之外,罗姆人还有一个习惯容易引人反感,那就是偷窃。

罗姆人中流传着一个说法:耶稣被受难时,心脏处本应被楔入一颗钉子,而正是因为一个罗姆人,耶稣才最终躲过了这致命的打击,因为那个罗姆人偷走了那颗钉子。为了报答罗姆人,上帝从此允许罗姆人偷窃非罗姆人的东西。

传说之外,据说罗姆人还相信自然界的树木、鸟兽和鱼是人类共有之物,任何人都可以享用。只是流浪途中,罗姆人有时会把路旁的家禽也归入“自然界鸟兽”之列,而家禽的主人自然会把罗姆人的这种行为归入偷窃。

罗姆人的另外一些观念也使其难以融入现代社会。比如他们认为,房间里因为有食物,所以不能有厕所,即使有也不可使用,不过在房间之外堆放杂物和垃圾倒是无可指责。再比如,罗姆人通常不与外族人通婚,且偏爱早婚多育,封闭、贫困和充斥文盲因此成为罗姆人社区的传统特征。即使是罗马尼亚的罗姆人市长库提塔卢,在抱怨法国政府的时候也不得不承认,“教育是逃离贫困的唯一出路,但是,我们甚至无法为每个学生提供一把椅子。我们的生育率实在太高,平均每个家庭有七个孩子。”

实际上,欧洲人很早就开始帮助或强迫罗姆人停止流浪,并接受新的生活方式,但罗姆人往往将这种努力视为对罗姆文化的破坏,因而总是加以抗拒,罗姆人与欧洲主流社会之间的对立则因此总难消除。由于罗姆人四处流浪,而且在填写出生证明、申请社会保障、考取驾驶执照时经常使用不同的名字,所以到目前为止,全世界罗姆民族的人口数也仅是介于500万至1200万之间的猜测。很多欧洲人认为,罗姆人隐瞒实际身份是为了从事犯罪活动,而罗姆人却说是因为害怕被歧视。

声援可以,接纳别提

不过与同化的努力相比,欧洲各国拒斥罗姆人的举动更加令人印象深刻。

极端的事例发生在1940年代初的德国,当时的纳粹政府曾对罗姆人和犹太人一并实施灭绝式屠杀,大约50万罗姆人因此丧命。

及至近年,欧洲的罗姆人仍常被主流社会刻意疏离。捷克的一位市长就曾建议在罗姆人的房屋与非罗姆人的房屋之间建墙隔离。由于受教育程度低,加之令人歧视的民族身份,罗姆人往往还是欧洲劳动力市场上最先被解雇、最后受雇佣的人。

驱逐行动则更是不乏先例。2007年,大约100名罗姆人因在都柏林M50高速公路附近宿营遭爱尔兰政府驱逐;2008年,数千名罗姆人因“对社会安全构成威胁”遭意大利政府驱逐;2009年,50名罗姆人遭瑞典政府驱逐;同年,约一万名罗姆人遭法国政府驱逐;而在2010年法国再次驱逐罗姆人之前,德国和丹麦也已开始计划或实施驱逐罗姆人。

“罗姆人问题是欧洲所有国家的问题”,意大利总理西尔维奥•贝卢斯科尼(Silvio Berlusconi)直言道。在萨科齐政府的驱逐行动开始后,贝卢斯科尼曾明确表示支持法国的强硬政策,而他的重要政治盟友克劳迪奥•达米科(Claudio d’Amico)则在支持法国的同时,呼吁意大利政府采取行动,以防止被法国驱逐的罗姆人涌入意大利。

鉴于欧盟各国之间尚存在一定贫富差距,达米科担心的事或许也是所有欧盟国家正在担心的事。8月19日离开法国之前,很多遭遇驱逐的罗姆人都说他们在罗马尼亚毫无指望,“生活在法国虽然违法,但还是好过罗马尼亚”。所以,他们或者将在不久后回到法国,或者将前往其他欧洲国家。

欧姆定律极值问题第8篇

关键词:高密度勘探; 输气管道工程; 温纳装置; 断裂构造

1前言

我国的工程勘察是建国初期按照前苏联模式建立起来的,包括工程测量、水文地质勘察、工程地质勘察3 个专业。我国的长输管道工程勘察是自50 年代开始随着管道建设的兴起而逐渐发展起来的,当今随着对外技术交流的广泛深入和涉外管道工程的建设,尤其是全球高新技术的飞速发展和中国管道建设的又一个高潮的到来,对长输管道的工程勘察也提出了更高的要求。长输管道工程勘察相对于建筑、水电、铁路等工程勘察有其特殊性,中国石油天然气管道工程有限公司进行了一些非常有益的尝试,取得了很好的社会效益。以下笔者就对高密度电法勘探在长输管道工程勘察技术的应用和问题谈一些看法。

电法勘探是综合地球物理勘探方法中的基本方法之一。电法勘探是以地下岩( 矿) 石之间的电性差异为基础,根据地面测定和研究人工或天然电场或电磁场的分布特点和变化规律来推断地下电阻率分布,从而推断地质构造和矿产资源的分布状况,即电法勘探中的反问题。

近十年来,高密度电阻率法在工程勘察中的应用越来越广泛,尤其在岩溶、水文、构造、检测等领域,高密度电法的应用效果,已远远超过了理论上的预期。

2勘探原理

高密度电法是八十年代国际上兴起的一种电法勘探方法,其原理与常规的电阻率法基本相同。不同的是前者在探测剖面上同时布置多道电极,由人工控制向地下发送电流,使地下形成稳定的电流场,通过自动控制转换装置对所布设的剖面进行自动观测和记录。高密度电法可进行二维地电断面测量,兼具剖面法和测深法的功能,是进行地层划分、探测隐伏断层构造、岩溶空洞以及地质滑坡体等的一种有效手段。相对而言,高密度电法具有测点密度大、信息量大、工作效率高等特点,测量过程中,通过转换装置控制电极间的不同排列组合,能够实现直流电法勘探中的各种装置形式的探测,可以提供更多的地电断面信息,有利于对比分析,因此充分发挥了物探技术在勘探中的优势。

3工作方法

高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法,关于阵列电探的思想早在7 0 年代末就有人开始考虑实施,英国学者所设计的电测深偏置系统实际上就是高密度电法的最初模式。在现场测量时,它只需在预先选定的测线和测点上,将全部电极设置在一定间隔的测点上,然后通过特制的电极转换装置根据需要,将这些电极组合成指定的电极装置和电极距,快速完成多种电极装置和多电极距在观测剖面的多个测点上的电阻率法( 视电阻率) 观测。再配上相应的数据处理、成图和解释软件,便可及时完成给定的地质勘查任务。

其中,高密度电法勘探温纳装置α排列。最小间隔系数n(MIN)=1,最大间隔系数为n(MAX)=16。每个断面的探测参数如下:

排列方式:α排列

电极:60

电极间距(米):5

最小间隔系数:1

最大间隔系数:16

供电电压:180V

1)数据处理

数据处理是中南大学研制的激电法反演软件IPInv。数据处理主要包括两大部分,即数据预处理和数据反演处理。

2)数据预处理

数据预处理主要包括:

(1)编辑视电阻率值,对突变点和噪声引起的畸变数据进行剔除;

(2)对由多个测量断面组成的剖面进行拼接;

(3)把各电极所对应的平面坐标添加到数据文件中;

(4)对于地形起伏较大的剖面,把高程坐标添加到数据文件中,以备反演处理时进行地形校正处理。

3)反演处理

野外采集的数据经过反演计算,转换为深度——电阻率的关系,以获得地下地电断面的特征。反演处理主要包括:根据地质调查资料建立初始的二维地电模型、选择反演参数(阻尼系数、迭代次数、收敛极限)等,然后采用最小二乘法进行反演计算,查看反演结果,最后进行地形校正,获得最终的地下地电断面,用于地质解释。

4工程应用

西气东输二线管道是确保国家油气供应安全的重大骨干工程。它将中亚天然气与我国经济最发达的珠三角和长三角地区相连,同时实现塔里木、准噶尔、吐哈和鄂尔多斯盆地天然气资源联网,有利于改善我国能源结构,保障天然气供应,促进节能减排,推动国际能源合作互利共赢,意义重大。

西气东输二线管道西起新疆的霍尔果斯,经西安、南昌,南下广州,东至上海,途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽、湖北、湖南、江西、广西、广东、浙江和上海13个省、自治区、直辖市。干线全长4859km,加上若干条支线,管道总长度超过7000km。

项目物探组共承担了以下四条隧道的初步工程物探(反射波地震勘探和高密度电法)工作:①密岭一号隧道,长1224.72m;②密岭二号隧道,长1605.93m;③杨家村一号隧道,长219.15m;④杨家村二号隧道,长1891.50m。这四个隧道分散在两个测区,前两条隧道位于江西省吉安市遂川县枚江镇和巾石乡境内,后两条隧道位于江西省南康市赤土乡和大余县新城镇境内,工区交通便利,附近有105国道,323国道以及其它公路通过,如图1。

四条隧道属于丘陵-低山地貌,其中图2为密岭二号隧道测线示意图,地形起伏大,地面黄海高程变化在150m至800m之间,山比较陡;当地雨水充足,使得测区范围内植被覆盖良好,树木茂盛,茅草丛生。

根据该段高密度电阻率二维反演断面成果图,见图3,该隧道沿纵剖面电阻率异常形态复杂,大致可分为三段。桩号m2A+0m~m2A+320m段在整条剖面上电阻率值相对较低,基本在1000欧姆·米以下,局部有高阻体出现。在桩号m2A+320m~m2A+1040m范围内电阻率值表现为高阻低阻相间分布,高阻体电阻率值一般在3000至10000欧姆·米以上,推测对应区间内基岩面埋深较浅,而此段内有多处低阻异常带,电阻率值最低处仅为几十欧姆·米,推测为岩体破碎带。在桩号m2A+1040m~隧道出口,电阻率值普遍在3000欧姆·米,局部低阻异常值也在700欧姆·米以上,推测岩体较为完整,仅有局部破碎带存在。对整个剖面内多处低阻异常带分析如下:

在桩号为m2A+292m~m2A+348m段出现了阻值小于200欧姆·米的低值异常,埋深在15m以下并向下延伸;

桩号为m2A+400m~m2A+480m段内出现一组低阻圈闭异常,其电阻率值为100欧姆·米以下,推测为构造破碎带;

桩号为m2A+640m~m2A+750m段,埋深30m以下出现了规模较大的低阻体,其阻值最低处小于100欧姆·米,推测为低阻充填物;

桩号m2A+764m~m2A+828m之间出现低值异常带,电阻率值最低处不足100欧姆·米,与高阻围岩阻值差异明显,可能有破碎带存在;

桩号m2A+916m~m2A+945m范围内出现了条带状异常,产状近乎直立,电阻率值在150欧姆·米左右,可能为构造破碎带;

桩号m2A+988m~m2A+1026m及m2A

+1308m~m2A+1344m范围内较高阻围岩的阻值差异明显,但这两处电阻率均在500欧姆·米以上,推测为破碎带,但低阻充填物存在的可能性不大。

测区地形条件复杂、高差起伏大,工作条件相对较差,这些因素在一定程度上影响物探探测精度。本次高密度电法工作成果提交后布置两钻孔进行验证,均在预测位置发现破碎带,取得了较好的勘探效果。

5存在的问题

虽然高密度探测技术在工程中的应用已很广泛,但实际工作中还存在以下问题:

5.1有效数据的分辨

这是个最基本的问题。不仅是本方法,其它的物探方法也是如此。在数据采集的现场,我们必需能有效地分辨:采集到的数据是不是有效的数据,用句简单的话就是:原始数据是否真实?

一般而言,有效的高密度电阻率法成果数据有如下特征:等值线较为平缓,没有突变起伏点,高阻、低阻区的变化是渐变的;视电阻率数值上没有孤值畸变异常,反应到等值线上是没有“漩涡异常”(独立的漩涡状异常是可以通过编辑原始数据来解决,密集的,如出现较多的漩涡状异常则需要重测);等值线上没有出现规律的“八字异常”及其演变而成的“半八字”或“双八字”异常。

5.2观测方式对数据成果的影响

目前,高密度电阻率法仪器发展得相当快,几乎所有的电阻率法观测装置都可以在高密度仪器中实现。总体而言,笔者倾向于将高密度电阻率法的观测方式分为两大类:剖面类观测方式和测深类观测方式。

在不少技术人员的眼里,这两种方法是等效的,其实不然。设计现场作业及处理时,应按如下原则选择观测装置:只要场地条件许可,尽量采用剖面类观测方式,尤其是首选四极剖面装置,因为这种观测方式是真正集中了电剖面和电测深法的优点,其采集点分布更均匀合理,在不少场合、不同要求的勘探项目中都可以取得好的效果。在剖面烃观测时,其资料的反演解释时应以二维剖面为主,单点测深、水平曲线分析为辅。而在场地限制只能采用测深类装置时,要尽可能改善各点的接地条件,资料反演解释时应以单点测深反演为主,二维剖面为辅,尤其是解释出直立状接触带时,一定要谨慎,以免贻笑大方。

5.3错误对待反演成果

在和不少生产单位接触的过程中,笔者发现有一种倾向危害很大:有一些单位和技术人员非常迷信反演软件的力量,每一条剖面都经过反演,甚至于在资料解释时只看反演剖面不看原始剖面,最终的报告也只附反演成果,这是非常幼稚的,常常会遭至较大的失败。

5.4视电阻率的负值异常问题

在电法勘探中经常会遇到视电阻率的负值异常问题,高密度电阻率法也不例外。一般而言,视电阻率是不应该出现负值的,有负值就说明有问题。

引起负值的原因很多,大致有:首先是仪器,如果仪器的阻抗低,抗干扰能力弱,极化补偿能力差,其测试中负值出现的机会就比较大。另外,较大的自然干扰电场也会产生负值异常。

6结束语

高密度电法勘探作为一种比较成熟的地球物理勘探方法,具有简便、快速、经济、适用场地小、应用范围广等优点,但对高密度电法勘探理论的研究以及实际应用等有待进一步的深入和开拓,使之在生产实践中不断总结、完善和提高。

参考文献

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