时间:2023-03-13 11:02:34
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇欧姆定律及其应用范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
1.探究电流与电压、电阻的关系
探究电流与电压、电阻的关系时,我们采用控制变量法。一般的结论是:(1)当导体的电阻不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比;(2)当导体两端电压恒定不变时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。有时,我们也采用“图像法”通过描点、画图,分析导体的U-I图像、I-R图像得出上述结论。
2.欧姆定律
(1)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。
(2)表达式I=■。公式中符号U表示导体两端的电压,单位是伏(V);I表示导体中的电流,单位是安(A);R表示导体的电阻,单位是欧(Ω)。该公式的两个变形式:U=IR和R=■。
3.电阻的串联和并联
(1)串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,以两个电阻为例可用公式表示为:R=R1+R2;串联电路的总电阻比其中任何一个都大,因为电阻串联后相当于增加了导体的长度。若n个相等的电阻串联,则有R串=nR。
(2)并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻倒数的和,以两个电阻为例可用公式表示为:■=■+■;并联电路的总电阻比其中任何一个都小,因为并联后相当于增加了导体的横截面积。若n个相等的电阻并联,则有R并=R/n。
4.伏安法测量小灯泡电阻
(1)方法:用电压表和电流表间接测量。
(2)原理:欧姆定律的变形公式R=■。
(3)实验用的电路图如图1所示,电路中滑动变阻器的作用一是改变小灯泡两端的电压,另一个是保护电路。
(4)实验过程中的注意事项:a.连接电路时,开关应断开,滑动变阻器滑片调到阻值最大位置,以保护电路元件的安全。b.闭合开关后,移动滑片,使电压表示数等于小灯泡的正常工作电压,从该电压开始逐次降低,获得几组数据。c.利用公式R=■分别算出不同电压下小灯泡灯丝的阻值,测得的结果不能求平均值,灯泡的电阻随温度的升高而增大。
5.欧姆定律和安全用电
(1)断路:在某处断开的电路。此状态下电路中没有电流,用电器也无法工作。
(2)短路:电路中不该相连的两点被直接用导线连在一起的现象,叫做短路。一种是电源短路,它是电源两极直接用导线相连,此时电路中电流非常大,电源会被烧坏,所以这种情况是绝对不允许的;另一种是用电器短路,它是用电器两端直接用导线相连,被短路的用电器中没有电流经过。
(3)安全用电:a.人体是导体,电压越高时,流过人体的电流越大,越危险,实验证明只有不高于36V的电压对人体才是安全的。b.雷电是大气中一种剧烈的放电现象,雨天不能在大树下躲雨,人们通过在建筑物顶部安装避雷针的方法防止雷电。
二、典例分析
姓名:
【学习目标】
1、掌握欧姆定律,能熟练地运用欧姆定律计算有关电压、电流和电阻的简单问题。
2、培养学生解答电学问题的良好习惯。
【学习重、难点】
欧姆定律的内容、数学表达式及其应用。
【自主预习】
1、欧姆定律的内容:
2、公式:
【课堂导学】
上一节课的实验得出的实验结论是什么?把上一节课的实验结果综合起来,即为欧姆定律:
1、欧姆定律的内容:
2、公式:
公式中符号的意义及单位:
U—
—
R—
—
I—
——
说明:
欧姆定律中的电流、电压和电阻这三个量是对同一段导体而言的。
3、应用欧姆定律计算有关电流、电压和电阻的简单问题。
(1)、利用欧姆定律求电流:应用公式:
例1:一条电阻丝的电阻是97Ω,接在220V的电压上,通过它的电流是多少?
(2)、利用欧姆定律求电路的电压:由公式
变形得
例2、一个电熨斗的电阻是0.1KΩ,使用时流过的电流是2.1A,则加在电熨斗两端的电压是多少?
(3)、利用欧姆定律求导体的电阻:由公式
变形得
例3、在一个电阻的两端加的电压是20V,用电流表测得流过它的电流是1A,,则这个电阻的阻值是多少?
4、通过以上的简单电学题目的计算,提出以下要求:
(1)、要画好电路图,在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号。
(2)、要有必要的文字说明,物理公式再数值计算,答题叙述要完整。
我的收获:
课后反思:
课堂练习
1、对欧姆定律公式I=U/R的理解,下面哪一句话是错误的:(
)
A.对某一段导体来说,导体中的电流跟它两端的电压成正比;
B.在相同电压的条件下,不同导体中的电流跟电阻成反比;
C.导体中的电流既与导体两端的电压有关也与导体电阻有关;
D.因为电阻是导体本身的属性,所以导体中的电流只与导体两端电压有关,与电阻无关。
2、如果某人的身体电阻约在3000Ω到4000Ω之间,为了安全,要求通过人体的电流不能大于
5mA,那么此人身体接触的电压不能大于:(
)
A.5V
B.15V
C.30V
D.36V
3、甲、乙两导体通过相同的电流,甲所需的电压比乙所需的电压大,则它们的阻值大小关系是:(
)
A.R甲>R乙;
B.R甲=R乙;
C.R甲
D.无法比较
4、有一电阻两端加上
6
V电压时,通过的电流为
0.5A,可知它的电阻为
Ω,若给它加上
18
V电压,导线中电流为
A,此时导线电阻为
Ω,若导线两端电压为零,导线中电流为
A,导线电阻为
Ω。
5、要想使1000Ω的定值电阻通过8mA的电流,那么应给它加________V的电压;如果该定值电阻所允许通过的最大电流是25
mA,那么它两端所能加的最大电压是_________V。
6、一个定值电阻接在某段电路中,当电压为1.5V时,通过的电流为0.15A,当电压增大为原来的2倍时,则下列说法正确的是(
)
A.电流为原来的2倍
B.电阻为原来的2倍
C.电流为原来的1/2
D.电阻为原来的1/2
7、将2Ω和4Ω的电阻串联后接人电路,已知2Ω电阻通过的电流是0.5A,则4Ω电阻上的电压和电流分别为:(
)
A.1
V、0.5
A;
B.2
V、0.5
A;
C.2
V、1
A;
D.0.5
V、1
A。
8.一个20Ω的电阻,接在由4节干电池串联的电源上,要测这个电阻中的电流和两端的电压,电流表,电压表选的量程应为
(
)
A.0~0.6A,0~3V
B.0~0.6A,0~15V
C.0~3A,0~3V
D.0~3A,0~15V
9.如图所示电路,当图中的开关S闭合时,电流表的示数为1.2A,电阻R的阻值
是2.6Ω,电压表有“+”、“3V”、“15V”三个接线柱,问电压表应使用的是哪两
个接线柱?
10、如图所示的电路中,A、B两端的电压是6V,灯L1的电阻是8Ω,通过
的电流是0.2
A,求:
(1)
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。
2.作业植入生活实践体验
物理是一门以实验为基础的学科,也是一门阐释与解决现实生活现象的学科,因而初中教材中所提及的众多物理现象,在现实生活中都可以找到原型.例如,在初中物理教材中,关于“物态变化”的内容,汽化、液化、熔化、凝固、升华、凝华等物态现象比比皆是;“透镜及其应用”的内容与生活中常见的放大镜、照相机、眼镜等物件联系紧密,阐释了透镜在生活中的具体应用.教师如果在物理作业设计中植入这些生活实践经验,相信学生一定会有所感、有所体验、有所行动,从而高效完成作业任务.
3.适当增加探究性作业比重
为了迎合社会人才的需求标准,初中物理教师应在作业设计中适当增加探究性作业的比重,从而有效地培养初中学生的探究能力和创新能力.比如,在物理课程作业的完成过程中,有些物理题目可能存在“一题多解”的问题,并没有固定统一的一个答案,遇到此种题目时,教师一定要善于引导学生从多角度去看待这样的物理题目,帮助学生从不同的角度去思考问题、找寻答案.长此以往,既丰富了物理题目的种类类别,又培养了学生的探究能力和创新能力.
4.作业形式的多样化设计
在初中教育活动中物理科目从初二开始设置,电路方面的知识则从初三才开始讲授,初三学生平常对电路接触不多,在学习电路故障知识过程中通常会遇到不少障碍和困惑。为此,初三物理教师在电路故障教学实践中,应当采用多种科学有效的策略帮助学生分析和理解电路故障原因,让他们善于发现和解决问题,这对于提升物理整体教学质量来说意义重大。
一、认真研究物理电路故障问题的解题步骤
在初三物理电路故障教学过程中,所有电路问题中的电阻变化均会影响到电压和电流的变化,这类物理题目,大部分初三学生在解题时都会感到有些许难度。所以,初三物理教师可根据电路故障题目进行认真研究和分析,着重讲解电路故障问题的解题步骤,使学生以后遇到同类物理题目时能够更快、更有效地进行解题。当然这种解题思维并不是一成不变的,教师还需培养学生的思维灵活性,让他们做到随机应变和灵活应用。
以“欧姆定律及其应用”教学为例,本节课的教学目标是学生巩固深化对欧姆定律的理解和认识,能够在具体情境中灵活运用欧姆定律解决实际问题,使他们进一步正确掌握使用电流表和电压表的方法。在解决与欧姆定律相关的物理题目时,教师可这样讲述解题步骤:先根据电阻的实际变化情况,以此辨别总电阻的数据变化,而对于电流表的变化能够利用欧姆定律来实现,假如欧姆定律无法辨别出来,可让学生使用并联、串联电路中电流和电压的数据变化,以此研究出电阻的变化规律。但是需要注意的是,在并联电路中总电压两侧的电压并不会因电阻变化而变化,电压表数据是不会改变的。
二、学生主动探究分析电路故障的具体原因
在初三物理电路故障课程教学中,为帮助学生更好地解决电路故障问题,教师需引导学生主动探究和分析电路出现故障的具体原因,根据具体原因处理电路故障问题。这就要求初三物理教师在日常教学中注重培养学生的探究能力,对他们进行合理恰当的指引,使其运用学习过程的电路知识和固有的经验基础,认真研究并联和串联电路中发生故障的常见原因,并对这些原因进行分类归纳和整理,让学生形成独立解决电路故障的能力。
例如,对于初三物理中电路故障问题,教师可引领学生这样分析故障产生的原因。其一,先利用仪器来测量电源是否出现短路现象,即为电流直接返回到电源的负极,中间并不经过任何电器。其二,认真查看电流表、电压表,以及正负极导线连接得是否正确无误,选择的量程是否适当合理。其三,着重查看整个电路是否存在短路现象,导致电器无法正常工作,诸如,滑动变阻器的接入是否正确和灯泡不亮等。另外,教师应鼓励学生进行自主分析,或者让他们以小组为单位进行电路故障排查,培B合作探究能力。如此让学生对电路故障进行探究,他们的探究能力能够在不知不觉中得到锻炼和提升。
三、优化分组,采用电压电流表分析电路故障
为进一步提高初三学生解决物理电路故障问题的能力,教师可将他们进行科学分组,引导学生合作探究电路实验和理论知识,并鼓励他们自主设计实验方案和亲自操作实验。这样能够促进物理电路故障理论知识与实践操作的有机结合,不仅能帮助学生巩固理论知识,还能提升他们的实验操作水平,并拓展知识视野。因此,初三物理教师需要对学生优化分组,让他们学会采用电压表和电流表来分析电路故障,并解决电路故障问题。
比如,常见的电路故障一般有两种:断路和短路,假如电压表的数据和电源相同时表示发生断路故障,如果电压表的数据是零则表示电路直接进入到电流表,出现短路故障。电流表通常出现在串联电路中,利用电流表来检查电路故障相对较为麻烦,原因在于各个电器属于串联所有的电流数据一样,很难测出故障。如果一定需要电流表进行检测的话,应将电流表串联到回路上,然后再将各个电器挨个从电路中取出。假如当某一个电器取出之后电流表数据没有发生改变,即可判定为短路,电流从无到有则可认为是断路。在并联电路中可通过电流表挨个各个支路,当电流表数据显示为零时表示出现断路故障。
总之,在初三物理电路故障教学活动中,教师需意识到该部分教学内容的重要性,从认真研究解题步骤,培养学生探究能力找出故障原因,以及利用电压表和电流表等方法来检测电路故障等角度切入,不断提高他们的物理综合素质。
参考文献:
高三物理必考知识点1恒定电流
1.电流强度:i=q/t{i:电流强度(a),q:在时间t内通过导体横载面的电量(c),t:时间(s)}
2.欧姆定律:i=u/r
{i:导体电流强度(a),u:导体两端电压(v),r:导体阻值(ω)}
3.电阻、电阻定律:r=ρl/s{ρ:电阻率(ω?m),l:导体的长度(m),s:导体横截面积(m2)}
4.闭合电路欧姆定律:i=e/(r+r)或e=ir+ir也可以是e=u内+u外
{i:电路中的总电流(a),e:电源电动势(v),r:外电路电阻(ω),r:电源内阻(ω)}
5.电功与电功率:w=uit,p=ui{w:电功(j),u:电压(v),i:电流(a),t:时间(s),p:电功率(w)}
6.焦耳定律:q=i2rt{q:电热(j),i:通过导体的电流(a),r:导体的电阻值(ω),t:通电时间(s)}
7.纯电阻电路中:由于i=u/r,w=q,因此w=q=uit=i2rt=u2t/r
8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:p总=ie,p出=iu,η=p出/p总
{i:电路总电流(a),e:电源电动势(v),u:路端电压(v),η:电源效率}
9.电路的串/并联
串联电路(p、u与r成正比) 并联电路(p、i与r成反比)
电阻关系(串同并反) r串=r1+r2+r3+ 1/r并=1/r1+1/r2+1/r3+
电流关系 i总=i1=i2=i3 i并=i1+i2+i3+
电压关系 u总=u1+u2+u3+ u总=u1=u2=u3
功率分配 p总=p1+p2+p3+ p总=p1+p2+p3+
10.欧姆表测电阻
(1)电路组成 (2)测量原理
两表笔短接后,调节ro使电表指针满偏,得
ig=e/(r+rg+ro)
接入被测电阻rx后通过电表的电流为
ix=e/(r+rg+ro+rx)=e/(r中+rx)
由于ix与rx对应,因此可指示被测电阻大小
(3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。
(4)注意:测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。
11.伏安法测电阻
电流表内接法: 电流表外接法:
电压表示数:u=ur+ua 电流表示数:i=ir+iv
rx的测量值=u/i=(ua+ur)/ir=ra+rx>r真 rx的测量值=u/i=ur/(ir+iv)=rvrx/(rv+r)
选用电路条件rx>>ra [或rx>(rarv)1/2] 选用电路条件rx
12.滑动变阻器在电路中的限流接法与分压接法
限流接法
电压调节范围小,电路简单,功耗小 电压调节范围大,电路复杂,功耗较大
便于调节电压的选择条件rp>rx 便于调节电压的选择条件rp
注1)单位换算:1a=103ma=106μa;1kv=103v=106ma;1mω=103kω=106ω
(2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大;
(3)串联总电阻大于任何一个分电阻,并联总电阻小于任何一个分电阻;
(4)当电源有内阻时,外电路电阻增大时,总电流减小,路端电压增大;
(5)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率最大,此时的输出功率为e2/(2r);
(6)其它相关内容:电阻率与温度的关系半导体及其应用超导及其应用〔见第二册p127〕。
高三物理必考知识点2磁场
1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量,单位t),1t=1n/a?m
2.安培力f=bil;
(注:lb) {b:磁感应强度(t),f:安培力(f),i:电流强度(a),l:导线长度(m)}
3.洛仑兹力f=qvb(注vb);质谱仪{f:洛仑兹力(n),q:带电粒子电量(c),v:带电粒子速度(m/s)}
4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种):
(1)带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动v=v0
(2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,规律如下a)f向=f洛=mv2/r=mω2r=mr(2π/t)2=qvb
;r=mv/qb;t=2πm/qb;(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下);
?解题关键:画轨迹、找圆心、定半径、圆心角(=二倍弦切角)。
注:(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定,只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负;
(2)磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握;
(3)其它相关内容:地磁场/磁电式电表原理/回旋加速器/磁性材料
高三物理必考知识点3电磁感应
1.[感应电动势的大小计算公式]
1)e=nδφ/δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,e:感应电动势(v),n:感应线圈匝数,δφ/δt:磁通量的变化率}
2)e=blv垂(切割磁感线运动) {l:有效长度(m)}
3)em=nbsω(交流发电机最大的感应电动势) {em:感应电动势峰值}
4)e=bl2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割) {ω:角速度(rad/s),v:速度(m/s)}
2.磁通量φ=bs
{φ:磁通量(wb),b:匀强磁场的磁感应强度(t),s:正对面积(m2)}
3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}
4.自感电动势e自=nδφ/δt=lδi/δt{l:自感系数(h)(线圈l有铁芯比无铁芯时要大),
δi:变化电流,?t:所用时间,δi/δt:自感电流变化率(变化的快慢)}
注:(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定,楞次定律应用要点;
物理教材中所阐述的内容主要是经典物理学的基础知识,这些理论是建立在牛顿时空观的基础上,以力学、电磁学为重点。本文就电磁学部分的教学谈谈自己的观点。
一、电磁学的知识体系
电磁运动是物质的一种基本运动形式。电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用,其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象、电磁辐射和电磁场等。为了便于研究,把电现象和磁现象分开处理,实际上,这两种现象总是紧密联系而不可分割的。透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系,才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学。对此,应从以下三个方面来认真分析教材。
1.电磁学的两种研究方式
整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行。只有明确它们各自的特征及相互联系,才能有计划、有目的地提高学生的思维品质,培养学生的思维能力。
场是物质的相互作用的特殊方式。电磁学部分完全可用场的概念统一起来,静电场、恒定电场、静磁场、恒定磁场、电磁场等,组成一个关于场的体系。
“路”是“场”的一种特殊情况。物理教材以“路”为线的框架可理顺为:静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等。
“场”和“路”之间存在着内在的联系。麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律,是以“场”为基础的,“场”是电磁运动的实质,因此可以说“场”是实质,“路”是方法。
2.认识物理规律
规律体现在一系列物理基本概念、定律、原理以及它们的相互联系中。
物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验,掌握了充分可靠的事实之后,进行分析和比较,找出它们相互之间存在的关系,并把这些关系用定律的形式表达出来。物理定律的形成,也是在物理概念的基础上进行的。
“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律。欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的,对金属导电、电解液导电适用,但对气体导电是不适用的。欧姆定律的运用有对应关系,电阻是电路的物理性质,适用于温度不变时的金属导体。
“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性,用研究电场的方法进行类比,可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念。
“电磁感应”这一章,重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律。在这部分知识中,能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线。本章以电流、磁场为基础,它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面,是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础。电磁感应的重点和核心是感应电动势。运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践,进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场,对场的认识又上升了一步。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律,同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步。
3.通过电磁场所表现的物质属性,使学生建立“世界是物质的”的观点
电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的。大量实验证明,在电荷的周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着。电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用,运动电荷的周围除了电场外还存在着磁场。磁体的周围也存在着磁场,磁场也是一种客观存在的物质。磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用。科学实验证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形态。
运动的电荷(电流)产生磁场,磁场对其它运动的电荷(电流)有磁场力的作用,所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间是通过磁场而发生作用的。麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象,得出结论:任何变化的磁场能够在周围空间产生电场,任何变化的电场能够在周围空间产生磁场。按照这个理论,变化的电场和变化的磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一场,这就是电磁场。电磁场由近及远的传播就形成电磁波。转从场的观点来阐述路。电荷的定向运动形成电流,产生电流的条件有两个:一是存在可自由移动的电荷;二是存在电场。导体中电流的方向总是沿着电场的方向,从高电势处指向低电势处。导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例,即导体中形成电流时,它的本身要形成电场又要提供自由电荷,当导体中电势差不存在时,电流也随之而终止。
二、以知识体系贯穿始终,使理论学习与技能训练相融合
1.场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题。电场部分是学好电磁学的基础和关键。电场强度、电势、磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念。电场线、磁感应线是形象地描述场分布的一种手段。
二、2013年高考物理试卷中试题知识点分布情况
第1题考查开普勒行星运动定律。
第2题考查匀速圆周运动、向心力。
第3题考查电场强度、点电荷的场强、电势差。
第4题考查欧姆定律、闭合电路欧姆定律。
第5题考查动能、动能定理。
第6题考查静电场、电场线、电势能、电势、等势面。
第7题考查抛体运动。
第8题考查理想变压器。
第9题考查弹性势能。
第10题考查描绘小灯泡的伏安特性曲线(实验、探究)。
第11题考查匀变速直线运动、自由落体运动。
第12A题考查阿伏伽德罗常数、分子热运动速率的统计分布规律、温度和内能、气体实验规律、热力学第一定律。
第12B题考查受迫振动和共振、光的折射定律、折射率、狭义相对论时空观与经典时空观的区别。
第12C题考查动量、动量守恒定律、原子核式结构模型、普朗克能量子假说、黑体和黑体辐射。
第13题考查电流、电源的电动势和内阻、电功、电功率、焦耳定律、法拉第电磁感应定律、楞次定律。
第14题考查静摩擦力、滑动摩擦力、摩擦力、动摩擦因数牛顿运动定律及其应用。
第15题考查圆周运动、线速度、角速度、向心力加速度、带点粒子在匀强磁场中运动。
三、2013年高考物理试卷试题特点
纵观今年的江苏物理试卷,稳中有变、感觉难度较往年稍有降低。在试题创新方面,今年试题中一部分从考生生活实际出发命题,一部分从考生熟知的甚至于反复训练过的问题中挖掘。在每部分试题中,总是首先确保考生的基本得分。而每部分题的压轴题,命题思路清晰,难度上,以保证试题的选拔功能。
1.稳中有变,部分题立意新颖
试卷结构稳定:整卷满分为120分,题量为15题,分为单项选择题5题,每小题3分,共计15分;多项选择题4题,每小题4分,共计16分;实验题两题,电学题8分,力学题10分,共占18分;选修题部分3个题,为3选2,占24分;计算题为3题,分值分别为15分、16分、16分,共计47分。这与近几年的高考几乎完全一样。
考查的内容也基本稳定:对必考部分:单项选择题3道力学题2道电学题、多项选择题2道力学题,2道电学题,实验题1道力学实验,1道电学实验,计算题1道力学题,2道电学题。力学与电学题量的分配,近几年一直相当稳定。
部分题考查手法比较智慧,立意新颖,让考生耳目一新,如第2题,以生活化的背景进行考查,“旋转秋千”可能就是学生玩过的游戏,第5题球碰撞,从图中测量,比较速度,命题思路独到,考查方向清晰。
2.覆盖面广,突出重点
试卷的考点分布面广:必修1中考查了牛顿运动定律、质点的运动、摩擦力、力与运动的关系、自由落体运动等;必修二中考查了斜抛运动、运动的合成与分解、行星运动三定律、动能、动能定理、圆周运动、能量转化与守恒等。选修3-1中考查了场强的叠加、闭合电路欧姆定律与传感器、动态电路的结合、电场强度、电势、电势能与电场力做功等概念及相互关系的理解及伏安法测小灯泡的功率P和电压U等;选修3-2中考查了变压器原理、电容、动态电路的综合、法拉第电磁感应定律与带点粒子在磁场中的运动等;选修3-3涉及热力学第一定律及理想气体状态方程、阿伏伽德罗常数等核心考点;选修3-4中涉及受迫振动;相对论初步、光的折射定律等;选修3-5中考查了德布罗意波长与动量、动能、质能方程、玻尔原子结构理论、动量守恒定律等考点。实验部分有滑动变阻器的连接方式、实验设计、误差分析、数据处理等方面。
3.注重能力,体现方法
在试题的分析中,考生如果用常规的解决问题的方法,往往会陷于泥潭而难以自拔,要想快速分析并解决问题,需要考生有很好的解决问题的方法。如单选题的第2题:对于A、B做圆周运动半径大小的确定,如果用常规的画图并进行力的分析求半径的话,本题将是十分复杂的,若采用极限分析法,即当“旋转秋千”转动的角速度很大,A、B将被甩起,易知A的半径小于B的半径;选择题的第3题在处理时得将圆环上分布的电荷等效成一点电荷,有效考查了等效思想方法等。选择题第5题的闪光照片考查考生解决原始的物理问题的能力,是非常新颖的一种试题面目,可以从图中得到信息,可以测量小球碰前后的位移得到速度大小关系,也可以测得角度,用动量守恒定律得到速度关系。第9题借助弹簧振子的平衡位置的思想。
四、对选择题第5题的分析
首先要根据照片的信息,知道两球速度大小近似相等。
(1) 由图可知,碰撞后白球速度大小约减小到原来的0.6倍,灰球速度大小约是白球碰撞前速度的0.6倍。碰撞过程中系统损失的动能:
据此可推断,碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的30%。
(2)设碰撞前白球的速度大小为2v,由图看出,碰撞后两球的速度大小相等,速度之间的夹角约为60°,设碰撞后两球的速度大小为v′,根据动量守恒得:水平方向有:m・2v=2mv′cos30°,解得 ,则碰撞过程中系统损失的动能为:
即碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的■。
五、对今后高三物理复习教学的建议
2013年试卷对新课程的实施和对今后的高中物理教学必将直到很好的引领作用,物理教学应从“题海”中跳出来,把时间多花在对物理知识的汲取和领悟上,熟读课本,注重基础知识、基本方法和基本能力的培养,体验和学习科学思维的方法,形成科学态度和科学精神,提高科学素养。加强方法教学,变式,加强举一反三,这是新课程的要求,也是教育的本源。为此,提以下建议:
1.紧扣课本,抓“过程与方法”,促进“知识与能力”的达成。
2.重视考查主干知识,计算题突出考查建构物理模型、分析物理过程。
3.研究试题特点,把握命题思路和试题难度,明确考点,提高复习的针对性和效率。
4.重视实验教学,重视实验器材的使用和选择、实验原理、实验设计、实验数据的处理和试验评估。重做《高考说明》中的几个实验。
1 新课改后的两年高考物理试题特征
2013年、2014年重庆高考物理卷,都包含了必考题和选作题(新课改后出现选作题),其中必考题分为选择题和非选择题,对应《普通高中物理课程标准(实验)》的物理1、物理2、选修3~1、选修3~2和选修3~5五个模块,选考题对应选修3~3和选修3~4两个模块(本文主要针对选修3~3进行分析);试卷结构合理,知识点覆盖全面;试题起点比较低,层次分明,体现评价的科学性,有较强的选拔功能,题目排列遵循由浅入深的原则,有利于考生水平的发挥。
从上表可以看出新课改后高考试题的难度和新课改之前的物理试题难度相当(重庆此前三年物理难度0.49、0.59、0.51),每年考查的知识点个数大约占考纲的35%左右,试题中较难试题的位置也相对比较固定,两年中力学和电磁学知识的考查比例有一定的变化,但力学和电磁学的总比例没有发生任何变化,力学和电磁学知识的考查仍然物理考试中的重点内容,力学和电磁学的具体考查知识点如下表:
在考纲中力学电磁学所涉及的知识比较多(27个II级考点均是来自力学和电磁学),但我们仍能看见有较多知识点在高考中反复出现,比如:力学中的牛顿第二定律及应用,力的平衡知识及应用等;电学中的电场性质、电路连接及故障分析等。所以我们能看出重庆高考存在着重点知识年年考,一般知识隔年考,冷僻知识不易考得基本规律。
2 重庆高考物理2006~2014年考点分布规律统计
从2006-2014年高考物理试题中发现有功能关系、机械能守恒定律及其应用、洛伦兹力和洛伦兹力的方向、洛伦兹力的公式、动量、动量守恒定律及其应用(只限于一维)、热力学第一定律5个知识点高考年年都在考,9年中考查7次以上的知识点有匀变速直线运动及其公式,图像、牛顿运动定律,牛顿运动定律的应用、万有引力及其应用、电势能,电势、带电粒子在(匀强)电场中运动、闭合电路欧姆定律、安培力,安培力的方向、带电粒子在匀强磁场中运动、法拉第电磁感应定律、弹性碰撞和非弹性碰撞、原子核的组成,放射性,原子核的衰变,半衰期、理想气体12个知识点,9年来一次都没有考查的有参考系,质点、形变,弹性,胡克定律、矢量和标量、超重和失重、离心现象、第二宇宙速度、第三宇宙速度、经典时空观和相对论时空观、物质的电结构,电荷守恒、静电现象的解释、电势差、示波器、电阻定律、质谱仪和回旋加速器、自感,涡流、电能的输送、放射性同位素、裂变反应和聚变反应,裂变反应堆、射线的危害和防护、分子动理论的基本观点和实验依据、阿伏加德罗常数、气体分子运动速率的统计分布、固体的微观结构,晶体和非晶体、液晶的微观结构、液体的表面张力现象、饱和蒸汽,未饱和蒸汽和饱和蒸汽压、相对湿度、能量守恒定律、热力学第二定律等27个知识点;2014年与2013年知识重复考点匀变速直线运动及其公式,图像、力的合成与分解、共点力的平衡、牛顿运动定律,牛顿运动定律的应用、功能关系,机械能守恒定律及其应用、电场线、电势能,电势、安培力、安培力的方向、洛伦兹力和洛伦兹力的方向、洛伦兹力的公式、动量,动量守恒定律及其应用(只限于一维)、原子核的组成,放射性,原子核的衰变,半衰期、温度是分子平均动能的标志,内能、理想气体、热力学第一定律等15个。
3 2014年考纲变化总结
考纲是每年高考的风向标,深入分析2014年考纲,发现2014年考纲和2103年考纲一样,和原大纲相比有一定的变化,增加的知识点有离心现象、经典时空观和相对论时空观、氢原子光谱、、验证牛顿运动定律实验、探究动能定理实验、固体的微观结构、晶体和非晶体、液晶的微观结构、液体的表面张力现象、气体实验定律、理想气体、饱和蒸气、未饱和蒸气和饱和蒸气压、相对湿度等;减少的知识点有弹性势能、电阻率与温度的关系、半导体极其应用,超导、磁电式电表原理、日光灯、电阻,电感,电容对交变电流的作用、冲量,动量定理、a粒子散射、原子的核式结构、电流表改装为电压表、练习使用示波器、描迹法画出电场中平面上的等势线、平抛物体的运动、长度的测量等
4 2015年复习建议
4.1 立足教材,注重双基。高三复习最大的误区就是用资料书取代教材,一味的进行题海战术;高三复习(无论是一轮复习还是二、三复习)都必须让学生回归教材,教材才是最好的资料书,让学生通读教材加强对基本概念、重点规律的理解,同时让学生细想教材上的读一读、想一想的有关问题(尤其结合社会的热点进行分析,高考命题都会紧扣教材和社会热点,这一点教师也必须加强,多和学生一起分析),并独立完成书本作业。
4.2 让学生独立建好知识构建图。一个章节或一个知识点完成后要让学生按照自己的逻辑和对书本知识的理解建好知识构建图,学生自己画知识构建图更容易掌握知识的整体结构,可以更好的记忆知识;物理条理化的东西更容易记忆,另外学生根据知识建构图能够将前后的知识联系起来,从而联想起更多的知识,一个事物,联系的“结点”越多,记忆就越牢固,也就更容易掌握知识。
一、 滑动变阻器滑片移动引起的电表示数变化
1. 滑动变阻器与用电器串联
【例题1】 (2012·广东揭阳)如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,当滑动变阻器R的滑片P向a移动时,电流表和电压表示数的变化情况是:
A. 电流表的示数变大,电压表的示数变大
B. 电流表的示数变小,电压表的示数变小
C. 电流表的示数变小,电压表的示数变大
D. 电流表的示数变大,电压表的示数变小
解析 ①从图中看出,滑动变阻器R和定值电阻R串联。②电压表测电阻R两端的电压,电流表测串联电路中的电流。③当滑动变阻器的滑片P向a移动时,它连入电路的阻值减小,由R=R+R得出电路中的总电阻也减小。④在电源电压不变的条件下,根据I=U/R得出,电路中电流变大,即电流表示数变大;而R两端的电压U=IR,所以R两端的电压也变大,即电压表示数变大。(注:本题中所标的序号就是上面提到的解题思路的四个步骤)
答案 A
【例题2】 (2012·山东烟台)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,开关闭合后,滑动变阻器的滑片向右移动时,三个电表的示数变化情况是:
A. A的示数变小,V的示数不变,V的示数变小
B. A的示数变大,V的示数变大,V的示数变小
C. A的示数变小,V的示数不变,V的示数变大
D. A的示数变大,V的示数变小,V的示数变大
解析 图中灯泡和滑动变阻器串联。电流表测电路中电流,电压表V测电源电压,电压表V测滑动变阻器两端的电压。当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,它连入电路的有效阻值变大,引起电路中的总电阻也变大,因为电源电压不变,所以电压表V示数不变,再根据欧姆定律可推出,电路中电流变小;由于灯泡的电阻不变,所以它两端的电压U=IR会变小,而滑动变阻器两端的电压U=U-U,所以它两端的电压变大。
答案 C
2. 滑动变阻器与用电器并联
【例题3】 (2012·湖北十堰)如图所示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动,下列说法中正确的是:
A. 电压表V的示数不变,电流表A的示数变大
B. 电压表V的示数变大,电流表A的示数变小
C. 电压表V的示数变小,电流表A的示数不变
D. 电压表V的示数不变,电流表A的示数变小
解析 如图电阻R和R是并联。电压表测量电源电压(也等于R或R两端的电压),电流表A测电路中的总电流,电流表A测量通过电阻R的电流。当滑动变阻器的滑片P向右移动时,它连入电路的有效阻值变大,电路中总电阻也变大。在电源电压不变的条件下,根据I=U/R得出,电路中总电流变小。由于电阻R是定值电阻,两端电压等于电源电压是不变的,所以通过电阻R的电流I=U/R是不变的。电压表是测电源电压的,因此它的示数不变。
答案 D
点拨: 电路中总电阻有这样的变化规律:无论串联电路还是并联电路,只要其中一个电阻增大,总电阻也增大,反之亦然。
二、 开关变化引起的电表示数变化
1. 局部短路
【例题4】(2011·辽宁阜新)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。当开关S由断开到闭合时,电流表的示数将?摇 ?摇?摇,电压表的示数将?摇 ?摇?摇 (以上两空均填“变大”、“变小”或“不变”)
解析 当开关S断开时,电阻R和灯泡L串联,电压表测量电阻R两端的电压,小于电源电压(因为串联电路中电源电压等于各用电器两端的电压之和)。电流表测电路中电流。S闭合时,灯泡L被短路,电路中总电阻减小,所以电路中电流变大,即电流表示数变大。电压表还是测量电阻R两端的电压,但这时的电压值等于电源电压,显然电压表的示数变大。
答案 变大 ,变大。
2. 并联了电阻
【例题5】 (2012·江苏扬州)如图所示的电路中,电源电压恒定,当开关S闭合时:
A. V表示数变小,A表示数变大
B. V表示数变大,A表示数变小
C. V表示数不变,A表示数变小
D. V表示数不变,A表示数变大
解析 如图当开关S断开时,只有电阻R接入电路,当开关S闭合时,电阻R和R并联,电路中的总电阻变小,根据欧姆定律可得总电流变大(电流表就是测量总电流)。电压表始终测量电源电压,所以示数不变。
答案 D
【例题6】(2012·江苏连云港)在图示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S后,开关S由断开到闭合,下列说法正确的是:
A. 电流表A示数变大,电流表A示数也变大
B. 电流表A示数变小,电流表A示数也变小
C. 电流表A示数不变,电流表A示数变大
D. 电流表A示数不变,电流表A示数变小
解析 当闭合开关S后,电路中只接入了灯泡L,当开关S再闭合时,灯泡L和L组成并联电路,由于电路中总电阻变小,电路中总电流变大,所以电流表A示数变大。而电流表A1是测量通过灯泡L的电流,由于开关闭合前后,灯泡L的电阻和两端的电压(等于电源电压)都不变,根据公式I=U/R得出通过灯泡L的电流不变。
答案 C
点拨 电路中总电阻还有这样的变化规律:串联电阻个数增多,总电阻增大;并联电阻个数增多,总电阻减小。
三、 特殊电阻的阻值变化引起的或特殊电路中电表示数变化
1. 特殊电阻的阻值变化
【例题7】 (2012广东梅州)二氧化锡传感器能用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测,它的原理是其电阻随一氧化碳浓度的增大而减小,若将二氧化锡传感器接入如图所示的电路中,当二氧化锡传感器所处空间的一氧化碳浓度增大时,电压表示数U与电流表示数I发生变化,其中正确的是:
A. 变小,I变小 B. U变小,I变大
C. U变大,I变小 D. U变大,I变大
解析 如图所示是特殊电阻(二氧化锡传感器)和电阻R组成的串联电路,电流表测的是串联电路中的电流,电压表测电阻R两端的电压。当一氧化碳浓度增大时,传感器的电阻减小,这样电路中的总电阻也减小,由于总电压不变,根据欧姆定律得电路中的电流变大。再根据欧姆定律并结合电阻R的阻值不变,可推出电阻R两端的电压也变大。
答案 D
2. 特殊电路
【例题8】 (2011福建三明)如图所示电路,电源电压恒定,闭合开关S,当滑片P从a端移向b端的过程中,电流表的示数 ,电压表的示数 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)。