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欧姆定律的结论赏析八篇

发布时间:2023-10-13 16:08:10

欧姆定律的结论

第1篇

关键词:欧姆定律;理解概念;实际问题

欧姆定律是初中物理教材中一条很重要的电学定律,是电学内容的重要知识,也是学生今后学习电磁学最基础的知识。欧姆定律无论在理论上还是在实际生活中运用都非常广泛,可是对于初中生来说,学习起来有很大的难度,因此,作为一名物理教师,有责任教会学生怎样学好欧姆定律。下面是我在教学实践中的几点尝试,仅供大家参考:

一、引导学生理解概念内涵

学习欧姆定律的关键是从理解概念入手,因为多年的教学经验告诉我:很多学生能够准确地背诵欧姆定律公式,但不会对公式进行巧妙的运用,更说不上对公式进行深入理解了。这种现象往往导致学生在考试时经常出错,纵观我们的中考试题,很多题目涉及概念题,所以说理解概念是非常重要的。因此,在学习欧姆定律时,我这样引导学生理解欧姆定律:1.导体中的电流与导体两端电压是成正比的,与导体电阻是成反比的。2.在实际的电路中有几个导体,即使是同一个导体,在不同的时刻I、U、R值也是不同的,因此在运用欧姆定律时应看清是不是同一导体、同一时刻的I、U、R值。3.要明白是电阻大小的一个计算公式,不是决定式,如果某段导体两端的电压变化几倍,它的电流也随之变化几倍,因此,比值R是一个定值。

二、引导学生解决实际问题

在物理教学中,教师不只是让学生掌握教材知识,更重要的是引导他们运用物理知识来解决生活问题,学生只有把书本中的知识运用到生活当中,才能适应社会发展的需要。例如在学习欧姆定律时,我给同学们出示了这样一个问题:在开汽车时,听听音乐可以减轻司机驾车疲劳,使乘车人身心愉快,某汽车上的收音机基本结构如图所示,

初中物理中的欧姆定律对学生来说是一个难点,教师只有运用恰当的教学方法,学生才能有所收获。在今后的教学中,我将继续研究新颖的教学方法,进一步提高物理课堂教学效率。

参考文献:

[1]蒋国成.中考对欧姆定律的考查分析与复习指要[J].中学教学参考,2009(23).

第2篇

关键词:初中;物理;欧姆定律;教学问题

中图分类号:G633.7 文献标志码:A 文章编号:1008-3561(2015)09-0056-01

一、在实验探究中让学生学习欧姆定律

欧姆定律是电学重要内容之一,也是中考重点考查内容,所以能否教好欧姆定律关系到之后对中考的重点知识复习,更有可能影响学生对于物理学的热情。在实验探究的过程之中以学生为主,教师起引导作用,让学生通过观察电压表、电流表、滑动变阻器的微量变化发现问题、提出问题,他们对于自己发现的问题会比老师直接教导的印象深刻,从而达到了教学目的。

二、在欧姆定律的学习中最经常遇到的问题

在实际的教学之中,教师要把电路的认识与画电路图、连接电路作为主要的教学任务,开阔学生的思维,加强对电路的认识。物理是一门比较枯燥的课程,只有激发学生的热情,才能更好地完成授课。电流、电压、电阻的概念及单位,电流表、电压表、滑动变阻器的使用,是最基础的概念。电流表测量电流、电压表测量电压、变阻器调节电路中的电流,这部分则比较重要,需要重点讲解。电流、电压、电阻的概念是基本的电学测量仪器,明确这些仪器的使用与操作,是非常重要的,关系到后期实验的正确性与对知识的理解。以上基础知识的理解与运用又是进一步学习欧姆定律的基础。

三、欧姆定律的主要内容是电流、电压、电阻的关系

这部分知识是在实验的基础上概括、归纳出了电路中电压、电流、电阻三者相互关联的关系。教师在实验中要让学生理解电流随电压和电阻的变化而变化,对于多个变量问题的研究是采用固定一个量不变,研究其余两个量的变化的处理方法,从而让学生学会物理学中常用这种方法。欧姆定律在初中只讲部分电路的欧姆定律,是电学中的基本定律,是进一步学习电学知识分析和进行电路计算的基础,是初中电学的重点知识。

欧姆定律是初中物理学电学的重点、也是难点,想要研究欧姆定律必须要建立电流、电压、电阻的关系,并在实验的基础上得出欧姆定律,做好演示实验,归纳、分析、概括实验结果,使学生正确理解欧姆定律的基础。所以,使用电流表、电压表、滑动变阻器是这部分知识中的重点实验的基础。

电流、电压、电阻的概念是学生学习的难点,由于初中学生水平有限,对电流、电压的概念要求较低,并没有下准确的定义。因此,电阻的概念就成了学生理解的难点。教师要多举例子帮助学生理解电阻是导体本身的属性,决定于导体的材料、长度、横截面和温度,它用两端的电压和通过的电流的比值来表示是为了测量的方便,与外加电压、电流无关。同时,教师一定要纠正一些学生经常出现的电阻随电压、电流的变化而变化的错误概念,也就是对欧姆定律的错误理解。欧姆定律在学生头脑的建立过程是十分重要的,认真做好演示实验,用实验来探索一个量随两个量变化的定量关系是第一次。首先要向学生交代清楚实验的研究方法,本实验彩用控制变量法来研究,即“固定电阻不变,研究电流跟电压的关系;固定电压不变,研究电流跟电阻的关系”。在连接如图(图略)所示的实验电路时,要将具体接法演示给学生看。可以先从电源正极开始,按电流方向依次为电池、开关S、滑动变阻器R′、定值电阻R、电流表串联起来组成一个闭合回路,最后将电压表并联在定值电阻R两端。同时提醒学生注意电流必须从电流表和电压表的正接线柱流进电表,负接线柱流出电表及量程选择,电流表与R串联,其示数等于通过R的电流。电压表与R并联其数等于R两端的电压。

运用欧姆定律可以推导串联电路中的总电阻跟各串联电阻之间的关系及电压分配跟导体电阻的关系,具体推导如下:

在串联电路中:I=I1=I2;U=U1+U2;由欧姆定律公式I=U/R,可得U=IR;U1=I1R1;U2=I2R2将这些式子代入上式得:IR=I1R1+I2R2即R=R1+R2;也就是说串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和。

在串联电路中:I=I1=I2;由欧姆定律公式I=U/R,可得:I1=U1/R1;I2=U2/R2;将这些式子代入上式得:U1/R2=U2/R2 变换一下形式得:U1/U2=R1/R2;即串联电路中,电压分配跟导体电阻成正比。

四、结束语

通过对物理教学内容的分析、思维方法、能力训练的具体研究,对教学内容进行归纳总结,可以使初中物理教师掌握欧姆定律的基本理论方法,更好地驾驶物理教材,提高物理教学质量,把重点真正落实在教学过程中,帮助学生提高实验操作能力、归纳概括能力、演绎推理能力、逻辑推理能力、抽象思维能力及灵活运用知识解决问题的能力,让学生学会控制变量法研究多个变量的问题,学会用等效法分析复杂电路。因此,教师要注重培养学生实事求是的科学态度,从而有效培养学生的物理素质。

参考文献:

第3篇

关键词: 物理 欧姆定律 复习

在物理复习的整个知识体系中,电学知识板块儿尤为重要。一是:它占整个三式合一理化试题物理部分的40%左右,即70分中的近30分属于物理电学试题。二是:电学知识在生产实践中的重要作用已凸显出来。而要学生全面掌握、领会初中阶段电学知识,对于相当一部分初中生来说具有较大的难度。从教以来我听过一些初中电学复习课:有的先把所要用到的电学公式板书在黑板上,再讲典型例题,接着练习;有的则通过学生作题中所反馈的问题对知识进行补充强调,再练习;有的直接强调万变不离其宗,让学生多看教材,然后讲例题等。复习中讲例题没错,但选择的例题过多,又无代表性,既延长了复习时间,又不能使学生的知识得到升华。久而久之,学生疲劳,老师厌烦。要使复习课在短时间内生动、奏效,应选择恰当的例题,在讲例题的基础上,对知识进行归纳和升华。

复习课,一要体现“从生活走向物理,从物理走向社会”,教学方式多样化等新课程理念;二要体现“知识与技能、过程与方法以及情感态度和价值观”三维目标的培养;三要优化学生的认知结构,让学生在教师的引导、帮助下,把学到的知识归纳起来,从而便于提练和记忆。所以对电学的复习要从学生喜闻乐见的小电器起步,从典型例题入手进行归纳总结。

例1:如图-1是一个玩具汽车上的控制电路。小明对其进行测量和研究发现:电动机的线圈电阻为1Ω,保护电阻R为4Ω。当闭合S后,两电压表的示数分别为6V和2V,则电路中的电流为?摇 ?摇?摇?摇A,电动机的功率为?摇?摇 ?摇?摇W。(这是陕西师范大学出版社出版,经陕西省中小学教材审定委员会2008年审定通过的《物理课堂练习册》中的一道题)

学生通常按下列方法计算电路中的电流:

R中的电流:I=U/R=2V/4Ω=0.5A,

电动机中的电流:I=U/R=4V/1Ω=4A,

由此得第一空电路中的电流就有两个值0.5A和4A。

于是第二空的对应值为:P=UI=4V×0.5A=2W与P=UI=4V×4A=16W。这就存在两个问题:

1.根据欧姆定律计算出两个串联元件中的电流不相等,与串联电路中电流的特点相矛盾。

2.由串联分压原理得:U:U=R∶R=1∶4,得:

①当U=2V时,U=8V,得到U+U=2V+8V=10V≠U源;

②当UM′=4V时,U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U,这与串联电路中的电压关系相矛盾。

对此,应找出题中所涉及的知识点,分析这些知识点间的联系,那上面的矛盾就迎刃而解了。

首先,应对欧姆定律有深入的理解。

例2:如图2所示电路(R≠R≠R)。引导学生分析如下:

1.对电路状态的分析。

(1)当S、S、S都闭合时,R与R并联,并联后作为一个整体再与R串联。A测R中的电流,V测R或R两端电压。

(2)当S、S闭合S断开时,则由图-2演变为图-2(a)到(b)。

R与R串联,R处于断开状态,A测整个电路中的电流。

(3)当S、S闭合S断开时,则由图2演变为图-2(c)到(d)。

R与R串联,R处于断开状态,V测R两端电压。

2.欧姆定律中涉及I、U、R三个量间的关系。

(1)欧姆定律中的I、U、R三个量是针对同一个用电器或者同一部分电路而言的,即必须满足“同一性”。

当图-2中的S、S、S都闭合时,A测R中的电流为I,V测R两端电压为U。此时能否用U与I的比值来计算R或R阻值呢?(即R=U/I)。

如果R=R时,由于R与R并联,所以R两端电压U等于R两端电压U,即U=U=U。根据R=U/I得R=U/I,R=U/I。这样计算出的R2的值虽然是正确的,但属于不正确的方法得出了正确的结果,实属偶然巧合。

若R≠R时,那么R=U/I,若再按R=U/I来计算R的电阻值就没有上述的巧合了。因为电压相等是并联电路电压的特点,R、R中的电流是不相等的。上述中错误地认为R、R中电流相等。这里的电压是R两端电压,而电流是R中的电流,电压与电流是两个不同电阻(或用电器,或电路)的对应量,也就违背了“同一性”。

这就告诉我们,在应用欧姆定律解题时,一定要遵循“同一性”原则,切忌“张冠李戴”,电学中的所有公式都不能违背“同一性”原则。如:W=UIt、Q=IRt、P=UI等。

(2)欧姆定律中的I、U、R三个量必须是同一状态、同一时刻存在的三个物理量,即必须满足“同时性”。

在图-2中,当S、S闭合时,R中的电流大小与S、S闭合时R中的电流大小是否相等?

在图-2中,当S、S闭合S断开时,不难看出,R与R串联:I=I=I则I=U源/(R+R);当S、S闭合S断开时,R与R串联:I=I=I,则I=U/(R+R)。因为R+R≠R+R所以U源/(R+R)≠U源/(R+R),即两次电流不相等。S、S闭合时,R中的电流大小与S、S闭合时R中的电流大小不相等,这是因为S、S闭合时与S、S闭合时电路状态不同,R是在不同的状态下工作,不是同一时间内电流的大小,电流不相等。

在利用公式计算的过程中,不能用第一状态下的量值与第二状态下的量值代入关系式计算。如:要计算R的电阻值,就不能用第一状态下R两端的电压值与第二状态下R中的电流的比值来计算R的电阻值。在计算电流、电压时,也不能这样处理。

因此在利用公式计算时,带值入式的物理量必须是同一状态下的物理量,必须满足“同时性”。

(3)欧姆定律中的I、U、R三个量的单位必须同一到国际单位制,即I―A、U―V、R―Ω。即应满足“统一性”。

除各物理量的主单位外,还应记住常用单位及其单位换算关系,将常用单位换算为国际单位制单位,在利用其它电学公式计算时也要统一单位。

如:电功的公式W=UIt中,各物理量的对应单位:U-V、I-A、t-S;这样W的单位才是J。电热的公式Q=IRt中:I―A、R―Ω、t―S;这样Q的单位才是J。电功率的公式P=UI中:U-V、I-A,这样P的单位才是W。

我们要确定欧姆定律的适用条件。

1.欧姆定律只对一段不含电源的导体成立,即只适用于纯电阻电路。因此,欧姆定律又称为一段不含源电路的欧姆定律。

例1中涉及到电磁转换的知识,电动机工作时实质上也是一个发电机。电动机工作时,其闭合线圈切割磁感线会产生感应电流,所产生的感应电流对流过电动机线圈中的电流有一定影响。

实际上图1相当于一个“RL”串联电路,总电压的有效值不等于各分电压有效值的代数和,即U≠U+U。但得到的电流有效值的关系I=U/Z与直流(或部分)电路的欧姆定律相似,各元件上的分电压与该元件的阻抗(Z)成正比。

虽然电动机工作时产生的阻抗目前初中阶段无法计算出来,但无论电动机工作时产生的阻抗为多少,电路中的电流都等于电阻R中的电流,即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。电动机两端的实加电压等于总电压(电源电压)减去电阻R两端的电压,即U=U-U=6V-2V=4V。则电动机的功率为:P=UI=4V×0.5A=2W。

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上述分析说明,电阻R所在的这部分电路与电动机所在的这部分电路有着本质的不同。从能量转化的角度看:电阻R所在的这部分电路是将电能全部转化为热能;而电动机所在的这部分电路电能只有少部分转化为热能,大部分转化为机械能。前者属于纯电阻电路,后者属于非纯电阻电路。

欧姆定律只适用于纯电阻电路,即用电器工作的时候电能全部转化为内能的电路。例如电熨斗、电暖气、电热毯、电饭锅、热得快等。而电动机、电风扇,等等,除了发热外,还对外做功,所以这些是非纯电阻电路,欧姆定律不再适用。由欧姆定律导出的公式也只适用于纯电阻电路(如:W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。)

2.欧姆定律适用于金属导体和通常状态下的电解质溶液;但是对于气态导体(如日光灯管中的汞蒸气)和其它一些导电元器件,欧姆定律不成立。欧姆定律对某一导体是否适用,关键是看该导体的电阻是否为常数。当导体的电阻是不随电压、电流变化的常数时,其电阻叫线性电阻或欧姆电阻,欧姆定律对它成立;当导体的电阻随电压、电流变化时,其电阻叫非线性电阻,如:电子管、晶体管、热敏电阻等,欧姆定律对它不成立。

3.欧姆定律只有在等温条件下,即导体温度保持恒定时才能成立。当导体温度变化时,欧姆定律对该导体不成立,因为电阻是温度的函数。

在讲解欧姆定律的应用时,常举白炽灯的例子,实际上白炽灯的钨丝在温度变化很大时电阻具有非线性,随着电流的增大,钨丝的温度升高很多,其电阻也随着变化。对非线性电阻,欧姆定律不成立,但是作为电阻定义的关系式R=U/I仍然成立,只不过对非线性电阻,R不再是常量。

综上所述,例1中第一空电路中的电流有两个值0.5A和4A,一个是在纯电阻电路(电阻R)中用欧姆定律算出的电流0.5A。另一个是用欧姆定律计算在非纯电阻电路(含电动机的电路)中的电流为4A,显然不对。

通过对例1的全面、透彻的分析,我们对电学知识得到了进一步升华:(1)判断电路的连接方式;(2)判断电表的作用;(3)利用欧姆定律解决实际问题时必须注意“三性”;(4)复习了电功率、焦耳定律等相关电学公式;(5)欧姆定律的适用范围。

学生能够领悟到,复习不是为了解题,而是要掌握知识的前后联系,优化知识结构;仔细观察,认真分析;发散思维,以点带面;举一反三,融会贯通。这样,从而体现出知识与技能、过程与方法,以及情感态度和价值观的培养。

参考文献:

[1]王较过.物理教学论.陕西师范大学出版社,2003.

[2]阎金铎,田世坤.初中物理教学通论.高等教育出版社,1989.

[3]梁绍荣等.普通物理学―电磁学高等教育出版社,1988.

[4]新课程实施难点与教学对策案例分析丛书,(初中卷).中央民族大学出版社.

第4篇

一、牛顿第一定律。采用边讲、边讨论、边实验的教法,回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识;培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确:牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态,不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的含义,引入了惯性的概念,是研究整个力学的出发点,不能把它当做第二定律的特例;惯性不是状态量,也不是过程量,更不是一种力。惯性是物体的属性,不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时,应使学生理解和使用常用的措词:“物体因惯性要保持原来的运动状态,所以......”教师还应该明确,牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系,但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时,常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。

二、牛顿第二定律。在第一定律的基础上,从物体在外力作用下,它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达:物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应注意公式F=Kma中,比例系数K不是在任何情况下都等于1;a随F改变存在着瞬时关系;牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系,以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。

三、万有引力定律。教学时应注意:①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程,卡文迪许测定万有引力常量的实验,海王星、冥王星的发现等物理学史料,对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比(平方反比定律),减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式,只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也发现了它的局限性。

四、机械能守恒定律。这个定律一般不用实验总结出来,因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理,在外力和非保守内力都不做功或所做的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化,就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量,用它来解决问题时,就可以不涉及状态变化的复杂过程(过程量被消去),使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件(只有系统内部的重力和弹力做功)。这个定律不适用的问题,可以利用动能定理或功能原理解决。

五、动量守恒定律。历史上,牛顿第二定律是以F=dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来,主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相,就目前中学的实验条件来说,多数难以做到。即使做得到,要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出,再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律,也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题,相互作用的物体的所有动量都在一条直线上,所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误,应该使他们明确,在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化,表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以使问题大大地简化。若物体不发生相互作用,就没有守恒问题。在解决实际问题时,如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大,就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用,系统中有多少物体在相互作用,相互作用的形式如何,只要系统不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),动量守恒定律都是适用的。

六、欧姆定律。中学物理课本中欧姆定律是通过实验得出的。公式为I=U/R或U=IR。教学时应注意:①“电流强度跟电压成正比”是对同一导体而言;“电流强度跟电阻成反比”是对不同导体说的。②I、U、R是同一电路的三个参量。③闭合电路的欧姆定律的教学难点和关键是电动势的概念,并用实验得到电源电动势等于内、外电压之和。然后用欧姆定律导出I=ε/(R+r)(也可以用能量转化和守恒定律推导)。④闭合电路的欧姆定律公式可变换成多种形式,要明确它们的物理意义。⑤教师应明确,普通物理学中的欧姆定律公式多数是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,导体就不服从欧姆定律。但不论导体服从欧姆定律与否,R=U/I这个关系式都可以作为导体电阻的一般定义式。中学物理课本不把 R=U/R列入欧姆定律公式,是为了避免学生把欧姆定律公式跟电阻的定义式混淆。这样处理似乎欠妥。

第5篇

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关键词:欧姆定律;教学设计;传感器;DIS 线性元件;非线性元件;伏安特性;屏幕广播

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2015)6-0073-6

1 教学内容分析

(1)教材分析:“人教版”高中物理(选修3-1)第二章《恒定电流》中的第3节《欧姆定律》,教材首先回顾了初中学过的电阻的定义式及欧姆定律,然后重点阐述了导体的伏安特性,并分别描绘了小灯泡、半导体二极管的伏安特性曲线,对比了它们的导电性能。

(2)《课程标准》要求:①观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路中的作用;②分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I-U特性曲线,对比它们导电性能的特点。

2 教学对象分析

(1)学生在初中已经学习过的电阻的测量、电压的调节等电路的相关基础知识,为本节实验方案设计打下了基础;

(2)初中已经学习过的欧姆定律基础知识,为欧姆定律的深化理解起了铺垫作用;

(3)学生具备了一定的探究能力、逻辑思维能力和归纳演绎能力。

3 教学目标

3.1 知识与技能

(1)了解线性元件及其特点;

(2)理解欧姆定律及其适用条件;

(3)了解非线性元件及其特点。

3.2 过程与方法

(1)通过亲历“导体伏安特性曲线”描绘的全过程,进一步熟知科学探究的各环节;

(2)通过描绘导体伏安特性曲线,体会图线法在物理学中的作用;

(3)初步掌握传感器、DIS(数字化信息系统)的操作和使用方法。

3.3 情感态度与价值观

(1)通过使用传感器和DIS(数字化信息系统),增强数字化、信息化科学意识;

(2)通过与同学的讨论、交流、合作,提高学生主动与他人合作的意识;

(3)通过多媒体教学网络广播系统共享实验结果,享受分享和成功带来的喜悦、提高学生合作共享意识。

4 教学重点

(1)线性元件与欧姆定律

(2)线性伏安特性曲线的理解与应用

5 教学难点

(1)实验方案的设计与电路连接、DIS(数字化信息系统)的使用;

(2)非线性伏安特性曲线的理解与应用。

6 教学策略设计

6.1 《课程标准》要求

(1)观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路中的作用;

(2)分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I-U特性曲线,对比它们导电性能的特点。

这是采用传统的教学手段一课时不可能实现的教学目标!而采用传感器和DIS(数字化信息系统)获取导体的伏安特性曲线,利用现代化信息技术,不仅大大提高了课堂教学效率,而且增强了学生数字化、信息化科学意识。

6.2 本节课设计了四个探究环节

(1)探究环节一:描绘金属导体(合金丝绕成的5 Ω、10 Ω电阻)伏安特性曲线

该环节包括实验设计、电路连接、数据收集、数据的图线法处理,得出金属导体的伏安特性曲线是“过原点的直线”的实验结论。其中,包含了科学探究的“提出问题、设计实验、数据收集、分析论证、结论评估”诸多环节,使学生进一步熟知科学探究的各环节。

(2)探究环节二:线性元件与欧姆定律

(3)探究环节三:描绘小灯泡(二极管)的伏安特性曲线

(4)探究环节四:非线性元件与非线性伏安特性曲线的理解与应用

其中,环节一、三均采用两组差异化的实验器材――合金丝绕成的5 Ω与10 Ω电阻,小灯泡与二极管。这样设计,既提高了实验效率,又使实验具有了普遍性。而通过寻找两组不同曲线的异同,又能自然总结出线性元件、非线性元件的概念和特点。

6.3 本节课采用小组合作形式

使学生通过与同学的讨论、交流、合作,提高学生主动与他人合作的意识;通过多媒体教学网络广播系统共享实验结果,享受分享和成功带来的喜悦,提高学生合作共享意识。

7 教学设备

25组描绘导体伏安特性曲线器材、“友高”数字化实验系统、多媒体教学网络广播系统、多媒体课件展示、实物投影仪、半波全波整流、滤波线路板。

8 教学过程

引入新课

【教师】

实物投影:整流、滤波线路板,介绍元件、功能。

引入课题:该线路板为何能实现如此神奇的功能呢?那就要求设计者对各元件的性能非常了解,而导体的伏安特性就是其中一项重要的性能。

【学生】

观察、思索、好奇、兴奋。

【设计说明】

激发学生研究导体伏安特性的兴趣。

新课教学

探究环节一:描绘金属导体伏安特性曲线

(一)提出问题

【教师】

(1)今天我们就首先探究金属导体(合金丝绕成的5 Ω、10 Ω电阻)的伏安特性。

(2)划分四个研究小组,每组六台电脑。

【学生】

熟悉小组成员,选出小组长。

【设计说明】

小组合作。

(二)设计实验

(1)方案设计

【教师】

导体的伏安特性曲线――用横轴表示电压U,纵轴表示电流I,画出的I-U图线叫做导体的伏安特性曲线。

注意解决三个问题:

①如何测量导体的电流、电压?

②如何改变导体的电流、电压?

③怎样描绘导体的伏安特性曲线?

【学生】

分组讨论:

①达到实验目的所需的实验器材;

②画出实验电路图、概述实验方案。

【设计说明】

①提高学生的实验设计能力;

②利用学生在初中已经学习过的电阻的测量、电压的调节等电路的相关基础知识。

(2)方案论证

【学生】

小组长说明实验器材。

【教师】

展示实验器材实物图(图1)。

【学生】

小组长投影实验电路、简述实验方案。

【教师】

展示实验电路(图2)。

(3)方案改进

【教师】

在数字化时代,我们利用电压传感器、电流传感器替代电压表、电流表,利用“友高”数字化实验系统替代手工记录和坐标纸来完成此实验探究(图3)。

【学生】

阅读《描绘导体伏安特性曲线》操作指南。

【设计说明】

采用传感器和DIS,提高效率,完成传统实验器材不可能完成的任务。

(三)数据收集

(1)分组实验

【学生】

分组实验:1、2组10 Ω电阻;3、4组5 Ω电阻,同组成员相互协作。

【教师】

①指导学生打开软件、实验模板、传感器调零,按操作指南要求收集数据、保存实验,暂不关闭等待分享实验数据(图4)。

②巡回指导。

④利用多媒体网络广播系统了解各组实验进度情况。

(2)成果分享

【教师】

通过广播系统向全体同学展示4个小组的实验结果。

【学生】

观察、对比。

【设计说明】

采用两组差异化的实验器材,既提高了实验效率,又使实验具有了普遍性。而通过寻找两组不同图线的异同,又能自然总结出线性元件的概念。

(四)结论评估

【教师】

请分析两图线的异同。

【学生】

(1)两图线均为过原点的直线――线性元件。

(2)两图线的斜率不同――电阻值不相等。

探究环节二:线性元件与欧姆定律

(一)线性元件

【教师】

(1)金属导体的伏安特性曲线是通过坐标原点的直线,具有这种伏安特性的元件称为线性元件。

那么,线性元件有什么特点呢?

【学生】

观察、思考后回答。

(2)通过同一线性元件的电流强度与加在导体两端的电压成正比。

【教师】

展示两个电阻的伏安特性曲线(图5)。

【学生】

观察、思考后回答。

(3)电压一定时,通过导体的电流强度与导体本身的电阻成反比。

【教师】

线性元件这两大特点你联想到哪条规律?

【学生】

齐答:欧姆定律。

【设计说明】

线性元件与欧姆定律两知识点自然衔接。

(二)欧姆定律

【教师】

内容:通过导体的电流强度跟加在导体两端的电压成正比,跟导体本身的电阻成反比。

适用范围线性元件金属导体电解液纯电阻电路

【学生】

回顾、归纳。

【教师】

情感教育:介绍欧姆及其实验装置(图6),阐述原创性实验的开拓性及对科学发展的重大影响!

【学生】

好奇、兴奋。

探究环节三:描绘二极管小灯泡伏安特性曲线

(一)提出问题

【教师】

下面我们分四小组、两大组分别描绘二极管和小灯泡的伏安特性曲线。

【学生】

更换器材、连接电路(图7)。

(二)数据收集

(1)分组实验

【学生】

分组实验:1、2组二极管;3、4组小灯泡,同组成员相互协作。

【教师】

①指导学生打开软件、实验模板、传感器调零,按操作指南要求收集数据、保存实验,暂不关闭等待分享实验数据。

②巡回指导。

③利用多媒体网络广播系统了解各组实验进度情况。

(2)成果分享

【教师】

通过广播系统向全体同学展示4个小组实验结果。

【学生】

观察、对比。

【设计说明】

采用两组差异化的实验器材,提高了实验效率,而通过寻找两组不同图线的异同,又能自然总结出非线性元件的概念。

(三)结论评估

【教师】

请分析两图线的异同(图8)。

【学生】

(1)两图线均为曲线――二极管为非线性元件。

(2)两图线的弯曲方向不同――二极管的电阻随电压升高而减小;钨丝的电阻随电压升高而增大。

(四)知识点辨析

【教师】

钨丝(小灯泡灯丝)属于金属导体,但其伏安特性曲线为何呈现曲线?(图9)

【学生】

因为灯丝温度变化范围过大。

【教师】

动画:手工绘制钨丝伏安特性曲线。

可以看出:曲线起始端温度变化很小,呈现线性。

探究环节四:非线性元件

(一)非线性元件的概念

【教师】

(1)气态导体和二极管的伏安特性曲线不是直线,这种元件称为非线性元件。

(2)对非线性元件,欧姆定律不适用。

(3)非线性元件的电阻除了由材料本身决定外,还与加在其两端的电压有关。

【学生】

观察、思考。

【设计说明】

实验与知识点自然衔接。

(二)非线性伏安曲线的理解与应用

(1)跟踪练习――非线性伏安曲线的理解

【教师】

①小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图10所示,P为图线上一点,PN为图线在P点的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法中正确的是( )

(2)拓展练习――非线性伏安曲线的应用

【教师】

②一小灯泡的伏安特性曲线如图11所示,将该灯泡与一个R=6 Ω的定值电阻串联,接入输出电压U=3 V的恒压电源,如图12所示,试求通过小灯泡的电流强度。

【学生】

解析:在小灯泡的伏安特性曲线中做出U=3-6I 的图线(图13)。

从两图线的交点求出通过小灯泡的电流强度为I = 0.22 A。

【设计说明】

拓展学生解题思路,增强学生图线法解决问题的意识!

课堂小结

【教师】

引导学生回顾、归纳总结。

知识小结:线性元件、欧姆定律、非线性元件。

方法小结:实验探究、图线法、数字化。

【设计说明】

比知识更重要的是方法!

作业布置

【教师】

(1)课本P48页2、3、4题。

(2)请你设计一套描绘二极管完整伏安特性曲线(含正、反向电压)的方案。

(3)网上查阅欧姆定律的发现历程。

【设计说明】

三道作业分别对应“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维目标。

参考文献:

[1]张金权.DIS数字实验系统与物理探究教学整合的策略[J].物理教学探讨,2013,(11):56.

第6篇

例1 (2015年武汉四月调研)某实验小组用下列器材设计了如图1所示的欧姆表电路,通过调控电键S和调节电阻箱,可使欧姆表具有“×1”、“×10”两种倍率( ).

A.干电池:电动势E=1.5 V,内阻r=0.5Ω

B.电流表mA:满偏电流Ig=1mA,内阻Rg=150Ω

C.定值电阻R1=1200Ω

D.电阻箱R2:最大阻值999.99Ω

E.电阻箱R3:最大阻值999.99Ω

F.电阻箱R4:最大阻值9999Ω

G.电键一个,红、黑表笔各1支,导线若干

图1 图2(1)该实验小组按图1正确连接好电路.当电键S断开时,将红、黑表笔短接,调节电阻箱R2,使电流表达到满偏电流,此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内,则R内=

Ω,欧姆表的倍率是

(选填“×1”、“×10”).

(2)闭合电键S: 第一步:调节电阻箱R2和R3,当R2=

Ω且R3=

Ω时,再将红、黑表笔短接,电流表再次达到满偏电流. 第二步:在红、黑表笔间接入电阻箱R4,调节R4,当电流表指针指向图2所示的位置时,对应的欧姆表的刻度值为

Ω.

这是一道2015年湖北省武汉市四月调研考试试题,主要考查了欧姆表的内部结构、换挡原理、中值电阻、闭合电路欧姆定律等知识点.是一道综合性强,命题立意较高,难度较大,能很好考查学生综合能力的好题.从考后试卷分析发现学生得分率比较低,很多学生束手无策,主要原因是学生对欧姆表内部电路结构和换挡原理没有弄清楚,不会灵活运用中值电阻.

解析 (1)由闭合电路欧姆定律可知:内阻R内=EIg=1.50.001Ω=1500Ω,故中值电阻应为1500Ω.根据多用电表的换挡原理,倍率越高中值电阻(内阻)越大,表盘上只有两种档位,根据电路结构可知欧姆表倍率应为“×10”.(2)为了得到“×1”倍率,应将S闭合,指针满偏时对应的电阻为150Ω,电流I1=1.5150A=0.01A,此时表头中电流应为0.001A;则与之并联电阻R3电流应为I2=0.01-0.001=0.009A,并联电阻R3=0.001×(150+1200)0.009Ω=150Ω,R2+r=1.5-1.350.01Ω=15Ω,故R2=15-0.5=14.5Ω.

如图所示电流为I=0.75mA,“×1”倍率满偏时对应的电阻为R内=150Ω,由闭合电路欧姆定律:

E=150×(1+150+1200150)×10-3,

E=(150+Rx)×(0.75+

0.75×(150+1200)150)×10-3

联立得电流为0.75mA时欧姆表的刻度值应为Rx=50Ω.

图3

二、理论分析

欧姆表是由电流表表头、直流电源、电位器和红、黑表笔串联而成,如图3所示,虚线框内是欧姆表的内部结构的原理图.

当红、黑表笔短接时,相当于被测电阻Rx=0,调节R的值,使电流表的指针达到满偏,此时有Ig=ER+Rg+r,所以电流表的满偏刻度处被定为电阻挡的零点.

当红、黑表笔断开时,相当于被测电阻Rx=∞,此时电流表的电流为零,所以电流表零刻度的位置是电阻挡刻度的“∞”位置.

当红、黑表笔间接入某一电阻Rx时,通过电流表的电流I=ER+Rg+r+Rx,将上两式相除得:IIg=R+Rg+rR+Rg+r+Rx,解得Rx=(R+Rg+r)(IIg-1),式中IIg这个数值具有重要意义,就是每一个IIg数值与表针的位置一一对应,也与每一个Rx一一对应.

由上式可知,中值电阻R中=R+Rg+r=EIg唯一地决定了欧姆表的刻度,中值电阻越大,可以准确测量的范围越大,要改变欧姆表的测量范围,实现欧姆表的不同倍率,只需改变中值电阻即可,通过改变中值电阻的大小来实现准确测量范围的缩放.

要改变中值电阻有两种途径:一是电路中的最大电流Ig值不变而改变电源电动势,但这种方法改变的范围有限,而且生产上千伏的直流电源在技术上是非常困难,成本也很高.二是电源电动势不变而改变电路中的最大电流Ig值,通过在电流表表头上并联多个电阻,即把电流表表头改装成不同量程的电流表,再加一个选择开关即可实现不同的倍率.

三、实战演练

例2 某同学用以下器材接成如图4所示的电路,并将原微安表盘改画成如图5所示,成功地改装了一个简易的“R×1k”的欧姆表,使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10kΩ~20kΩ范围内的电阻时精确度令人满意,表盘上数字“15”为原微安表盘满偏电流一半处.所供器材如下:

A.Ig=100μA的微安表一个

B.电动势E=1.5V,电阻可忽略不计的电池

C.阻值调至14kΩ电阻箱R一个

D.红、黑测试表棒和导线若干

(1)原微安表的内阻Rg=

Ω.

图4 图5(2)在图4电路的基础上,不换微安表和电池,图5的刻度也不改变,仅增加1个元件,就能改装成“R×1”的欧姆表.要增加的元件是

(填器件名称),规格为

.(保留两位有效数字)

(3)画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图.

解析 (1)根据“使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10kΩ-20kΩ范围内的电阻时精确度令人满意”,说明在测阻值在10kΩ-20kΩ的电阻时欧姆表的指针在刻度盘的中间附近,由此可结合刻度盘确定此表的中值电阻,即表内总电阻约为R总=15kΩ,相当于欧姆表选择量程于×1k挡.当表笔短接时,电流满偏,根据欧姆定律有:Ig=ER+Rg,代入E、R、Ig的值,解得Rg=1kΩ.

(2)要把原表改装成“R×1”的欧姆表,就要减少欧姆表的内阻,在电动势不变的情况下,只有扩大表头量程,依题意,显然只有并联一个小电阻R′才能使表内总电阻等于中值电阻R并=15Ω.根据R并=R′(R+Rg)R′+R+Rg,代入R以及Rg的数值可计算可得R′≈15Ω.

图6

(3)画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图如图6所示.

点评 欧姆表由小倍率挡向大倍率挡转换时,需要增大欧姆表的总电阻,即要增加中值电阻,但改变中值电阻不是通过串联更大电阻来实现.因为如果串联更大电阻R0,根据Ig=ER+Rg+r+R0可知,通过欧姆调零后,要减少调零电阻R的阻值,使得整个电路的总电阻没有发生变化,实质上是串联电阻方式起不到改变量程的作用,只有通过改变电路结构,减小表头量程.欧姆表由大倍率挡向小倍率挡转换时,需要减小欧姆表的总电阻,所以只有通过变换并联电阻来实现的,相当于扩大表头量程,并联电阻后,内阻减小,欧姆表的量程也就变以小,并联的电阻越小,内电阻越小,欧姆表的量程也就越小.

变式练习 将满偏电流为50μA、内阻为800Ω~850Ω的小量程电流表G改装成两种倍率(如“×1”、“×10”)的欧姆表.现有两种备选电路,如图7和图8所示,则图

(选填“7”或“8”)为合理电路;另一种电路不合理的原因是

第7篇

(一)知识目标

1、理解伏安法测电阻的原理。

2、知道伏安法测电阻有内接和外接两种方法。

3、理解两种方法的误差原因,并能在实际中作出选择。

4、理解多用电表直流电流档、直流电压档、欧姆档的基本原理.

(二)能力目标

1、通过本课的测量误差分析,实际测量对比分析,培养学生动手操作能力和分析能力。

2、了解欧姆表的原理,学会使用欧姆表。

3、练习使用多用电表。

(三)情感目标

1、通过本课学生测量分析,器材选择判断,树立学生知识来源于实践,应用于实践的观点。

教学建议

1、伏安法测电阻这个实验学生在初中阶段已经学习过了,但是初中时只要求学生掌握测量基本原理,不需要学生考虑测量的误差以及引起误差的原因,也不需要学生掌握两种连接方法,而在高中阶段,本节重点是伏安法测电阻的两种接法,使学生知道在什么情况下应该用哪种接法,知道两种接法对测量值带来的不同测量结果,要求学生对两种连接方法所产生的误差来源有所了解。

在新课讲解中可以首先复习电阻定义,引出测量电阻的思路,结合具体实际,提出两种测量方式,分析误差原因,总结适用条件,通过测量分析,进一步巩固。通过器材分析选择,培养学生解决实际问题能力。

学生活动展开时应该在教师的引导下,分析两种测量电阻方法的误差原因及适用条件,利用自行测量进一步体会适用条件,通过练习题,进一步培养学生综合分析能力,器材选择判断能力,解决实际问题能力。本节是闭合电路欧姆定律的运用,具有联系实际的意义,为学生提供运用知识分析和解决问题的机会

2、教材要求了解欧姆表的原理,不要求进一步讲解欧姆表的刻度等问题.

通过对欧姆表原理的讲解,进一步加强学生使用欧姆表的能力,重点强调欧姆表在使用前调零的重要性和必要性,使学生分清欧姆表的各档位之间的转换,知道欧姆表内置电源的正负极与两个表笔之间的连接,会对欧姆表进行读数和测量。

3、对于程度不同的学生可以采取不同的教学方法,如果学生的程度较好,可以对电阻的测量进行展开教学。除了讲解以上两种电阻测量方法以外,还可以向学生介绍其他方法。比如替代法,补偿法,惠斯通电桥法,另有利用一个已知电阻和伏特表,一个已知电阻和安培表进行测量的方法。

教学设计示例

电阻的测量

一、教学目标

1、在物理知识方面的要求:

(1)了解用伏安法测电阻,知道伏安法测电阻有内接和外接两种方法,无论用“内接法”还是“外接法”,测出的阻值都有误差。

(2)懂得误差的产生是由于电压表的分流或电流表的分压作用造成的,并能在实际中根据给出的具体数据考虑选用什么规格的仪器。

(3)知道欧姆表测电阻的原理。

2、能力方面的要求:

(1)引导学生理解观察内容的真实性,鼓励学生寻查意外现象及异常现象所发生的原因。

(2)通过本课的测量误差分析,实际测量对比分析,培养学生动手操作能力和分析能力。

(3)培养学生细心操作、认真观察的习惯和分析实际问题的能力。

二、重点、难点分析

1、重点:使学生掌握引起测量误差的原因及减小误差的方法。

2、难点

(1)误差的相对性。

(2)根据给出的具体数据考虑选用什么规格的仪器来减小误差。

三、教具

电压表,电流表,欧姆表,测电阻的示教板。

四、主要教学过程

(-)引入新课

我们在初中时已经做过了“用电压表、电流表测电阻”的实验,现在,再做“伏安法测电阻”,是不是简单的重复呢?大家可以回想一下,当初做实验时的情况,把两个示数相除,再多次求平均即可,那你们有没有想过,这样得到的就是电阻的真实值吗?不是,原因在于电压表和电流表都不是理想的。

(二)教学过程

1、伏安法测电阻

我们已经了解了电流表并非无电阻,而电压表也并不是电阻无穷大,用这样的表去测量电阻,会对测量结果有什么样的影响?

(1)、原理:利用部分电路欧姆定律

我们利用电压表,电流表测量电阻值时,需把二者同时接入电路,否则无对应关系,没有了测量的意义,那么接入时无非两种接入方法,那么电路应如何?请同学们画出。

(2)、电路:

如果是理想情况,即时,两电路测量的数值应该是相同的。

提出问题,实际上两块表测量的是哪个研究对象的哪个值?测出来的数值与实际值有什么偏差,是偏大还是偏小?

外接法

是两端电压,是准确的,是过和的总电流,所以偏大。

偏小,是由于电压表的分流作用造成的。

实际测的是与的并联值,随,误差将越小。

内接法

是过的电流,是准确的,是加在与A上总电压,所以偏大。偏大,是由于电流表的分压作用造成的。

实际测的是与A的串联值,随,误差将越小。

进一步提问:为了提高测量精度,选择内、外接的原则是什么?

适用范围:;

[思考题]给你电源、电流计、已知电阻、开关和未知电阻各一只,如何设计测量电阻的电路。

方法:将A前后两次串入和各支路,测得电流强度为和,应有,则)

2、欧姆表测电阻

伏安法测电阻比较麻烦,实际应用时常用能直接读出电阻值的欧姆表来测电阻,关于欧姆表的构造,先请同学们看书。

以上欧姆表的结构示意图。借助电流表显示示数,测电阻不同于测电流、电压,表内本身含有电源,表盘上本身刻定的是电流值。试想,在两表笔间接入不同的电阻时,电路中的电流强度会随之发生改变,且一个阻值对应一个电流值,即指针偏在某一位置,所以可知:

(1)、原理:闭合电路欧姆定律

(2)、刻度的标定:

①两表笔短接,调,使,刻出“0”

②两表笔断开,指针不偏,刻出“∞”

③任意加上,,在指针偏转到的位置,刻出“”;

④若是正好是呢?应有,不难看出此时、,是此时的欧姆表内阻,也称中值电阻。

拿出一块欧姆表演示一下刚才的过程,同时说明:

①红、黑表笔的规定是为了与以往的电压表、电流表“+、-”极统一,即电流流入的为正极,电流流出的为负极。

②由于与并不是简单的反比关系,所以欧姆表的刻度是不均匀的,从有向左,刻度越来越密。

(3)、使用欧姆表的注意事项:(请同学回答并总结出)

①测电阻时,要使被测电阻同其它电路脱离开。

②欧姆表一般均有几档,而且使用时间长了,电池的E,r均要发生改变,所以在每次使用前及换挡后都要进行调零。

③每次使用后要把开关拨到OFF档或交流电压档的最大量程。

由此也可看出,利用欧姆表测电阻仅是粗测而已,在此基础上,应再利用伏安法测量才会比较准确。

3、课后小结

第8篇

1.知识目标。

(l)掌握闭合电路的欧姆定律;

(2)理解端压跟外电路的电阻的关系,理解断路和短路时的端压和电流;

(3)理解端压发生变化的根本原因。

2.能力和方法目标

(l)培养学生“发现问题,提出假设,实验研究,得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法;

(2)通过学习,使学生会用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题。

【教学方法】

在教师指导下,师生共同探讨的启发式教学。

【教学器材】

电压表、电阻箱、电键、电池组、J1203型蓄电池、导线等各24组。新电池两节,内阻较大的电池一组(电动势为9V以上),灯泡若干,演示用电压表,保险丝,导线若干,单刀双掷开关,投影仪等。

【教学过程】

1.引入新课

师:如图1电路,将电压表接在电源两端,从电压表上读出的是什么?

生:电源电动势。

演示实验:测电源电动势并观察灯泡亮度。

师:出示图1装置示教板,简介实验装置,分别开关打向1和2,让学生通过电压表的实物投影读电源和的电动势。

生:,。

师:(将电压表换接成小灯泡,开关接1时。小灯泡很亮,几乎发白光)问:开关接2时,会发生什么情况?

生:(猜测):①烧毁,②更亮。

师:(开关接通2,小灯泡还不如接1时亮。)

生:(哗然,形成强烈反差)

师:学习了闭合电路欧姆定律后,我们就能解释这一实验现象了。

2.新课教学

2.l闭合电路欧姆定律的数学表达式(在教师的启发下,引导学生完成)

师:什么样的电路叫闭合电路呢?

生:由电源和用电器组成的完整电路。

师:电源有哪些重要的参量?

生:电源电动势和内阻。

师:(出示图2的动画电路)闭合电路中,流过内电路和外电路的电流有什么关系?

生:相等。

师:电源的电动势与端压(外电压)、内电压之间的关系是怎样的?

生:E=U=U′。

师:现设通过电路的电流强度为I,外电路的电阻为R电源电阻为r,根据欧姆定律,可以把上式进一步写成怎样的形式?

生:根据欧姆定律,外电压U′=IR,内电压U′=Ir,代入E=U+U′,可以得出:E=IR+Ir。。

师:如果我们要探讨电路里的电流强度I跟哪些因素有关,有什么关系,还需要把公式改变成怎样的形式?

生:可以改写成:。

师:好,这就是闭合电路欧姆定律的数学表达式。它表示:闭合电路中的电流,跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比。在公式中,R的含义是什么?

生:外电路的总电阻。

师:对给定的电源,E、r均为定值,外电阻变化时,会引起电路电流的变化,I随R会发生怎样的变化?

生:由公式知,R变大则I减少,R变小则I增大。

师:根据U=IR,R变大时端压(外电压)会随之发生怎样的变化呢?

生:(猜测。有人说变大,有人说变小)

师:请两个学生介绍判断的过程和依据。(暂时不做评价,由“实践是检验真理的标准”过渡到学生实验上来。)

2.2探讨U随R变化的规律

学生实验:探讨U随R变化的规律

师:如果给你一个电源,一个电键,一个电压表,一个电阻箱,让你来探讨外电压U随外电阻R变化的规律,你该怎样设计电路?请画出电路图。

生:(画电路图)

师:(讲评学生所画电路,指导学生进行实验)

生:(出示实验数据记录,得出结论)端压随外电阻的增大而增大,随外电阻的减少而减少。二者变化的趋势相同。

师:能否根据闭合电路欧姆定律从理论上分析为什么会发生这样的变化?

生:(讨论,在教师诱导下得出)

师:刚才我们通过实验和理论探讨了端压随外电阻变化的规律,得出了上述结论。请大家再思考,当外电阻很小时,会发生什么情况呢?

生:外电阻减少到零时,会发生短路现象。

师:短路时的电流有多大呢?

生:(可能会说无穷大教师从电路电阻出发引导,使学生得出)短路时:R=0,I=E/r,U′=E,U=0。

师:短路时的电流取决于E,r。一般情况下,电源内阻很小,像蓄电池的内阻只有0.005Ω-0.1Ω,所以短路时电流会很大,很大的电流会造成什么后果呢?

演示实验:保险丝熔断现象。

师:(出示示教板,简单向学生介绍电路的元件,先让电灯开始正常工作)大家说说,怎样的外电路才算短路呢?

生:将电键合上,使外电路的电阻R=0。

师:(演示:合上电键,保险丝烧断起烟,小灯泡熄灭)保险丝烧断,说明短路时的电流的确很大。如果没有保险丝,短路时很大的电流长时间通过电路,就可能损坏电源,甚至酿成火灾。所以在实验操作中和日常生活、生产中要注意避免短路,也不能图方便用铜丝替代保险丝。那么,怎样使电路恢复正常呢?

生:(教师引导)先排除故障,再换保险丝。

师:当外电阻很大时,又会发生什么现象呢?

生:(引导学生类比得出)断路。

断路时:R∞,I=0,U′=0,U=E。

师:电压表测电动势就是利用了这一道理.通过前面的讨论,我们对U随R变化的规律有了了解,但在讨论中都是以电源的E、r不变作为前提的。如果有两个电源,它们的内阻不同,端电压随外电阻的变化有什么区别呢?

2.3U随R变化的根本原因

学生实验:探究内阻不同时U随R变化的特点(电路如图3)。

师:现有四节干电池组,电动势约6V,内阻阻值大约在0.5Ω-2Ω之间;有一个蓄电池组,电动势约6V,内阻大约在0.005Ω-0.1Ω之间。请大家再做实验,比较这两个电源U随R变化的特点。

生:(实验操作,教师巡回指导)

实验结论:内电阻很小的电源,端电压随外电阻的变化不明显。

师:大家推测一下,当电源内电阻为零时,外电压还随外电阻的变化而变化吗?

生:不随。

师:能否理论推导一下?

生:r=0,无论I如何变化,U′=Ir=0,故U=E-U′=E不变。

师:内电阻等于零的电源叫理想电源,它的端压是不定值,不随外电阻的变化而变化,初中讨论的都是这样的电源。可是,实际的电源都有内阻。正是由于r≠0,才导致U随R的变化。可见,U随R变化的根本原因是……

生:r≠0。

3.规律应用演示实验:(装置见图5)

师:(简单介绍实验装置,电源为6V干电池组)逐个合上电键,灯泡的亮度会不会发生变化?

生:(讨论,看法不一)

师:(实验。结果发现接入电路中的小灯泡亮度逐渐变暗。)怎样解释看到的现象?

生:随着灯泡逐渐接入,外电路的总电阻逐渐减小,外电路的端压逐渐减小,由知,灯泡消耗的实际功率逐渐变小,灯泡亮度变暗。

师:(改用蓄电池作电源,再做上述实验,结果发现灯泡亮度几乎不变)

生:蓄电池内阻很小,外电路电阻变化时,端压变化非常小,灯泡消耗的实际功率变化很小,因而亮度几乎不变。

师:这一现象再次说明了……

生:内电阻不为零是端压变化的根本原因。

师:请大家思考,开始上课时做的演示实验为什么会出现那样一个结果?

生:(讨论后得出)电源的内阻很大,比灯泡的电阻还要大,因此内阻分压也大,第二次加在灯泡两端的外电压没有第一次的大。

师:你们的推理是否正确,实际测量一下就知道了。

演示实验:

师:(测图1灯泡两端在电键按1和2两种情况下的端压。结果表明,第二次的端压小于第一次)

生:(露出满意的笑容)

师:通过这节课的学习,我们解决了上一节课学习电动势时产生的“端压为什么会随外电阻的变化而变”的疑问,得到了闭合电路的欧姆定律,搞清了端压变化的根本原因。在本节课的学习中,有没有新的问题?

生:实验测量中发现,随着外电阻的增大,端压并不是一直增大的,这是为什么?

师:(表扬提问题的学生,引导大家讨论,然后解释)当外电阻大到一定程度时,由闭合电路欧姆定律知,总电流极小,内电阻止的分压趋近于零,端压趋近于电源的电动势,接近于发生了断路现象。

生:老师,你是怎样知道干电池和蓄电池的内阻的?

师:这个问题提的好。我们是在干电池组内阻大于蓄电池组内阻的前提下得出端压变化的根本原因的,如果事实不是这样,则结论也就不成立了,这个问题留做课后思考,下节课我们将通过实验来测定电源的电动势和内阻。实际上今天的课已经告诉了你一种测量方法了……大家还有问题吗?

生:……

4.小结

4.l闭合电路欧姆定律是高中电学中的重要规律之一,要掌握其内容并会运用它分析电流强度、端压随外电阻的变化规律。以及端压跟电流强度的关系。根据I=E′(R+r)、U′=Ir、U=E-Ir可知:

RIU′U

R=0,I=E/r,U′=E,U=0(短路)

RIU′U

R∞,I=0,U′=0,U=E(断路)

4.2在初中讨论电路问题时,不考虑电源内阻。到了高中,有些问题常要考虑电源内阻。路端电压随外电阻变化而变化,其根本原因是因为电源有内阻。我们关心路端电压的变化情况,是关系到用电器能否正常工作的问题,这在实际应用中有现实意义。

5.布置作业(略)。

【教学设计说明】

1.闭合电路的欧姆定律在高中“恒定电流”一章中占有重要地位,这是一节承上启下的课。在设计本节课时,我十分注意对学生科学素质的培养。在教学中实施素质教育的核心是培养学生的创新精神和实践能力。对于中学生来说,创新精神主要体现在学生应具有创新的意识,其直接的表现就是善于发现问题,善于提出问题。因此在课堂上应把主要精力放在引导学生发现问题并寻找解决问题的途径上。根据上一节课中学生对端压会发生变化所产生的疑问,我设计了本节课的教学流程,旨在通过学生的亲身实践,得到掌握知识、培养能力、形成习惯的最终目的。在这节课的最后,还留给学生一段时间,让他们自己来提问题,并讨论、解答,这也是出于培养创新意识的需要。

2.利用实验发现规律,利用实验验证结论是贯穿整个课堂教学的一条主旋律。本节课一开始,就利用学生的日常生活经验与演示实验的矛盾巧设“悬念”,使他们的心理经历了一次前科学意识与物理规律的强烈碰撞,求知欲望之火被迅速点燃,从而兴致勃勃地进入了主动学习的“角色”。在教学活动中,一个个演示、学生实验不断地开后学生思维的“阀门”,他们时而全神贯注,时而心领神会,在一系列“发现问题,提出假设,实验研究,得出结论”的过程中,错误的前概念逐步被纠正,科学的物理规律在脑海里扎下了很。物理教学活动的科学性和艺术性得到了有机的统一,科学美的教育也渗透在其中了。