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在推进课改革的进程中,如何真正做到减轻学生学业负担,走出题海,提高教与学的效率一直是我们各位老师努力探索的核心问题.教学中发现物理虽题海茫茫,题型千变万化,但习题之间并非孤立,只要我们在平时教学中稍加留心便会发现众多习题之间是有着密切联系的,若我们能及时引导学生去发现和总结,便可达到触类旁通,起到事半功倍之效.于此就以初中电学复习中的一个典型电路(图1)为例谈些粗浅看法与同仁们交流.
在中考复习中,电学部分是一个相对独立且比较完整的体系,若在复习中用心引导学生对众多电学习题加以分析,便会发现很多试题都以图1为载体而展开,一图多变几乎串联了初中电学的所有重要知识,千变万化中引导同学们发散思维,异中求同,便能达到百川归一,吃透一图,“走遍天下”之效.
一、 探究电流电压、电阻的关系—欧姆定律
例1在“研究电流跟电压、电阻的关系”时,同学们设计了如图甲电路图,其中R为定值电阻,R′为滑动变阻器,实验后,数据记录在表1和表2中.
(1) 根据表中实验数据,可得出如下结论:
由表1可得:______;
由表2可得:______.
系时,先用5Ω的定值电阻进行实验,再换用10Ω的定值电阻时,某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置,那么,合上开关后,电压表的示数将6V(填“大于”、“小于”或“等于”),此时,应向(填“右”或“左”)调节变阻器的滑片,使电压表的示数为6V.
解析(1) 导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;导体两端电压一定,导体中的电流与导体电阻成反比(2) 大于,右
透视探究电流与电压、电阻的关系的实验电路是图1的首要拓展电路,该探究电路是在图1基础上加接电表元素,既是初中电学核心实验之一,也是历年考查之重点.
二、 电路动态分析与电表示数变化问题
例2在图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,请你判断电流表A,电压表V、V1、V2的示数如何变化.
解析P右移→R2↑→R总↑→I↓→A表↓.
R1不变→IR1↓→U1↓→V1表↓.
U不变,V表示数不变,则 U2↑=U不变-U1↓→V2表↑
透视此例是关于滑动变阻器的滑片P的位置变化而引起电路中电学量的变化问题,该图仍以图1为基本构架增加电表元素,分析时首先要搞清电路的连接关系,遵循先电阻后电流,先不变量后变量的原则,便可较快得到结论.另外,通过分析可知在此电路中各表变化步调并非相同,其中A表与V1表示数变化步调一致,而与V2表示数变化步调相反,这一特点在以后的电路分析中应用非常广泛,必须引导同学们理解吃透.
三、 伏安法测电阻
例3如图在伏安法测电阻的实验中:
(1) 实验原理是______.
(2) 实验中所需的器材有电池组、待测电阻、电流表、电压表、开关、______、导线若干.
(3) 画出实验电路图.
(4) 按照你画的电路图,把图中的实物连接起来,要求当滑片P向左移动时,电压表的示数变小.
(5) 在连接电路时,开关应______,闭合开关时,滑动变阻器的滑片应调到端.
(6)如下图3a是小明同学在实验中连接的线路,请指出错误:
错误之处:①______;②______;
③______.
(7) 小东按正确的电路图连接电路后,闭合开关,发现电压表和电流表都有较小的示数,他调节滑动变阻器的滑片,结果发现电压表和电流表的示数都不变,产生这种现象的原因是.
(8)刘诺同学按正确的电路图连接电路后,闭合开关,发现电压表的指针偏转到了左侧没有刻度的地方,这是因为______;电流表的指针偏转到了右侧没有刻度的地方,这是因为______.
解析(1) R=U/I; (2) 滑动变阻器; (3) 如下图3b;(4)如图3c;(5) 断开,阻值最大的左端; (6) ① 电压表的量程大了;② 电流表的正负接线柱接反了;③ 滑动变阻器没有起到变阻作用(接入电路的电阻为零);(7) 将滑动变阻器接成了定值电阻(最大阻值),不能起到变阻作用;(8) 电压表的正负接线柱接反了;电流表的量程选小了.
透视“伏安法”测电阻实验的实验电路与探究欧姆定律的电路相同,是初中阶段最重要的实验之一,它考查内容和角度不断变化,具有一定的探索性和综合性,教学中要不断挖掘各实验的内涵与外延.
四、 测定小灯泡的电功率与电路设计
例4在进行“测量小灯泡的电功率”实验时,实验室所提供的器材有:电压恒为6V的电源1个,额定电压是3.8V、灯丝电阻约为10Ω的小灯泡1个,电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、滑动变阻器、开关各1个,导线若干.
(1) 如图所示,是小明在实验时连接的实验电路,此电路中存在的错误之处是,如果此时闭合开关,看到的现象是 .
(2)小明改正了电路连接中的错误之处后,在闭合开关前,还应该将滑动变阻器的滑片移动到最
端(选填“左”或“右”),目的是为了 .
(3) 请在虚线框中画出该实验正确的电路图.
(4) 若要测量小灯泡的额定功率,应先调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为V,测出电路中的电流如图所示,为A,则小灯泡的额定功率约为W.
(5) 小明同学在实验时根据测量的数据绘制成如图所示的I-U图像,发现伏安法测电阻时,所画的U-I图像是一条直线,为什么这里的电流与电压关系是一条曲线呢?.
解析(1) 电压表(或电流表)位置接错电流表没有示数(或电压表示数与电源电压接近或灯不亮) (2) 右,保护电路(3) 如下图(4) 3.8,0.4, 1.52(5) 小灯泡的灯丝电阻随温度的变化而变化
拓展若小明同学在做上述实验的过程中发现实验所用电压表的0~15V量程档坏了,而0~3V量程档及其他器材都完好.在不更换实验器材的条件下,请帮他画出实验电路图并简要说明实验的操作步骤及判断小灯泡是否正常发光的方法.
解析电路设计如图.闭合开关,调节变阻器使电压表的示数为2.2V,则灯泡两端电压即为3.8V,此时灯泡正常发光,读出电流表的示数,即可算出灯泡的额定功率.
五、 电路故障分析
例5(连云港)某班同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验.被测小灯泡的额定电压为3.8V,电阻约为10Ω.实验室有如下器材:电源(电压为6V)、电流表(0~0.6A0~3A)、电压表(0~3V0~15V)、开关各一只,导线若干,滑动变阻器三只:R1(5Ω0.5A)、R2(10Ω0.5A)、R3(500Ω1A).同学们设计的电路如图所示:
(1) 电压表应选用挡,滑动变阻器应选用(选填“R1”、“R2”、“R3”);
(2) 实验电路接好后,合上开关时,部分同学发现电路出现故障,主要有下表所列的两种情况,请根据现象和检测结果指出故障的可能原因:
解析(1) 0~15V,R2(2) 滑动变阻器同时接到下面两个接线柱,灯泡断路
透视器材选择与电路故障分析题是初中学生物理学习过程中的一个难点,这类题目对学生能力要求较高.本题是一个典型的含表电路故障分析题.
六、 电路安全问题
例6下图中电源电压为12V,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,电阻R1的阻值是18Ω,滑动变阻器的阻值为0~20Ω.求为使电流表和电压表都能正常工作,滑动变阻器的取值范围.
解析电路中的最大电流不能超过0.6A,;电压表的最大值不超过3V,而它测的是R2的电压.故使电流表和电压表都能正常工作,滑动变阻器的取值范围2Ω≤R2≤6Ω.
七、 电路变形与实际应用问题
例7(四川绵阳)现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控,测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度.如图甲所示的电路,将热敏电阻R0置于细菌培养箱内,其余都置于箱外.这样既可以通过电流表的示数来表示箱内温度,又可以通过电压表的示数来表示箱内温度.已知该电路中电源电压是l2V,定值电阻R的阻值是200Ω.热敏电阻R0的阻值随温度变化的关系如图乙所示.求:
(1) 当培养箱内的温度降低时,电流表的示数如何变化?
(2) 当培养箱内的温度为40℃时,电压表的示数是多大?
(3) 已知电流表的量程是0~30mA,电压表的量程是0~8V,则此电路能够测量的最高温度是多大?此时热敏电阻R0消耗的电功率是多大?
解析(1) 由图乙可知,当培养箱内的温度降低时,热敏电阻R0会变大,再由图甲分析电流表示数会变小.
(2) 由图乙可知,当培养箱内的温度为40℃时,电阻R0的阻值为400Ω,此时电压表示数U1=4V.
(3) 电路中最大电流为30mA时,R0电阻最小为200Ω,对应测量最高温度为60℃,此时R0消耗的电功率为P=UI=0.18W.
透视此例为在图1的基础上联系实际加以变形的实际应用题,在实际生产生活中应用非常广泛,需引导同学们透彻理解并掌握.
综上几例我们可以看出,在物理教学中,只要我们努力设法打开学生的思想阀门,引导学生在平时解题时不断探寻题目深层次的内在联系,使知识沿横向和纵向发展,从而以点串线,形成题链,便可达到举一反三,触类旁通的目的,在将学生从题海中解放出来的同时也培养了学生分析与归纳问题的能力.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
在中考复习中,电学部分是一个相对独立且比较完整的体系,若在复习中用心引导学生对众多电学习题加以分析,便会发现很多试题都以图1为载体而展开,一图多变几乎串联了初中电学的所有重要知识,千变万化中引导同学们发散思维,异中求同,便能达到百川归一,吃透一图,“走遍天下”之效.
一、 探究电流电压、电阻的关系—欧姆定律
例1在“研究电流跟电压、电阻的关系”时,同学们设计了如图甲电路图,其中R为定值电阻,R′为滑动变阻器,实验后,数据记录在表1和表2中.
(1) 根据表中实验数据,可得出如下结论:
由表1可得:______;
由表2可得:______.
系时,先用5Ω的定值电阻进行实验,再换用10Ω的定值电阻时,某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置,那么,合上开关后,电压表的示数将6V(填“大于”、“小于”或“等于”),此时,应向(填“右”或“左”)调节变阻器的滑片,使电压表的示数为6V.
解析(1) 导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;导体两端电压一定,导体中的电流与导体电阻成反比(2) 大于,右
透视探究电流与电压、电阻的关系的实验电路是图1的首要拓展电路,该探究电路是在图1基础上加接电表元素,既是初中电学核心实验之一,也是历年考查之重点.
二、 电路动态分析与电表示数变化问题
例2在图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,请你判断电流表A,电压表V、V1、V2的示数如何变化.
解析P右移→R2↑→R总↑→I↓→A表↓.
R1不变→IR1↓→U1↓→V1表↓.
U不变,V表示数不变,则 U2↑=U不变-U1↓→V2表↑
透视此例是关于滑动变阻器的滑片P的位置变化而引起电路中电学量的变化问题,该图仍以图1为基本构架增加电表元素,分析时首先要搞清电路的连接关系,遵循先电阻后电流,先不变量后变量的原则,便可较快得到结论.另外,通过分析可知在此电路中各表变化步调并非相同,其中A表与V1表示数变化步调一致,而与V2表示数变化步调相反,这一特点在以后的电路分析中应用非常广泛,必须引导同学们理解吃透.
三、 伏安法测电阻
例3如图在伏安法测电阻的实验中:
(1) 实验原理是______.
(2) 实验中所需的器材有电池组、待测电阻、电流表、电压表、开关、______、导线若干.
(3) 画出实验电路图.
(4) 按照你画的电路图,把图中的实物连接起来,要求当滑片P向左移动时,电压表的示数变小.
(5) 在连接电路时,开关应______,闭合开关时,滑动变阻器的滑片应调到端.
(6)如下图3a是小明同学在实验中连接的线路,请指出错误:
错误之处:①______;②______;
③______.
(7) 小东按正确的电路图连接电路后,闭合开关,发现电压表和电流表都有较小的示数,他调节滑动变阻器的滑片,结果发现电压表和电流表的示数都不变,产生这种现象的原因是.
(8)刘诺同学按正确的电路图连接电路后,闭合开关,发现电压表的指针偏转到了左侧没有刻度的地方,这是因为______;电流表的指针偏转到了右侧没有刻度的地方,这是因为______.
解析(1) R=U/I; (2) 滑动变阻器; (3) 如下图3b;(4)如图3c;(5) 断开,阻值最大的左端; (6) ① 电压表的量程大了;② 电流表的正负接线柱接反了;③ 滑动变阻器没有起到变阻作用(接入电路的电阻为零);(7) 将滑动变阻器接成了定值电阻(最大阻值),不能起到变阻作用;(8) 电压表的正负接线柱接反了;电流表的量程选小了.
透视“伏安法”测电阻实验的实验电路与探究欧姆定律的电路相同,是初中阶段最重要的实验之一,它考查内容和角度不断变化,具有一定的探索性和综合性,教学中要不断挖掘各实验的内涵与外延.
四、 测定小灯泡的电功率与电路设计
例4在进行“测量小灯泡的电功率”实验时,实验室所提供的器材有:电压恒为6V的电源1个,额定电压是3.8V、灯丝电阻约为10Ω的小灯泡1个,电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、滑动变阻器、开关各1个,导线若干.
(1) 如图所示,是小明在实验时连接的实验电路,此电路中存在的错误之处是,如果此时闭合开关,看到的现象是 .
(2)小明改正了电路连接中的错误之处后,在闭合开关前,还应该将滑动变阻器的滑片移动到最
端(选填“左”或“右”),目的是为了 .
(3) 请在虚线框中画出该实验正确的电路图.
(4) 若要测量小灯泡的额定功率,应先调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为V,测出电路中的电流如图所示,为A,则小灯泡的额定功率约为W.
(5) 小明同学在实验时根据测量的数据绘制成如图所示的I-U图像,发现伏安法测电阻时,所画的U-I图像是一条直线,为什么这里的电流与电压关系是一条曲线呢?.
解析(1) 电压表(或电流表)位置接错电流表没有示数(或电压表示数与电源电压接近或灯不亮) (2) 右,保护电路(3) 如下图(4) 3.8,0.4, 1.52(5) 小灯泡的灯丝电阻随温度的变化而变化
拓展若小明同学在做上述实验的过程中发现实验所用电压表的0~15V量程档坏了,而0~3V量程档及其他器材都完好.在不更换实验器材的条件下,请帮他画出实验电路图并简要说明实验的操作步骤及判断小灯泡是否正常发光的方法.
解析电路设计如图.闭合开关,调节变阻器使电压表的示数为2.2V,则灯泡两端电压即为3.8V,此时灯泡正常发光,读出电流表的示数,即可算出灯泡的额定功率.
五、 电路故障分析
例5(连云港)某班同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验.被测小灯泡的额定电压为3.8V,电阻约为10Ω.实验室有如下器材:电源(电压为6V)、电流表(0~0.6A0~3A)、电压表(0~3V0~15V)、开关各一只,导线若干,滑动变阻器三只:R1(5Ω0.5A)、R2(10Ω0.5A)、R3(500Ω1A).同学们设计的电路如图所示:
(1) 电压表应选用挡,滑动变阻器应选用(选填“R1”、“R2”、“R3”);
(2) 实验电路接好后,合上开关时,部分同学发现电路出现故障,主要有下表所列的两种情况,请根据现象和检测结果指出故障的可能原因:
解析(1) 0~15V,R2(2) 滑动变阻器同时接到下面两个接线柱,灯泡断路
透视器材选择与电路故障分析题是初中学生物理学习过程中的一个难点,这类题目对学生能力要求较高.本题是一个典型的含表电路故障分析题.
六、 电路安全问题
例6下图中电源电压为12V,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,电阻R1的阻值是18Ω,滑动变阻器的阻值为0~20Ω.求为使电流表和电压表都能正常工作,滑动变阻器的取值范围.
解析电路中的最大电流不能超过0.6A,;电压表的最大值不超过3V,而它测的是R2的电压.故使电流表和电压表都能正常工作,滑动变阻器的取值范围2Ω≤R2≤6Ω.
七、 电路变形与实际应用问题
例7(四川绵阳)现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控,测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度.如图甲所示的电路,将热敏电阻R0置于细菌培养箱内,其余都置于箱外.这样既可以通过电流表的示数来表示箱内温度,又可以通过电压表的示数来表示箱内温度.已知该电路中电源电压是l2V,定值电阻R的阻值是200Ω.热敏电阻R0的阻值随温度变化的关系如图乙所示.求:
(1) 当培养箱内的温度降低时,电流表的示数如何变化?
(2) 当培养箱内的温度为40℃时,电压表的示数是多大?
(3) 已知电流表的量程是0~30mA,电压表的量程是0~8V,则此电路能够测量的最高温度是多大?此时热敏电阻R0消耗的电功率是多大?
解析(1) 由图乙可知,当培养箱内的温度降低时,热敏电阻R0会变大,再由图甲分析电流表示数会变小.
(2) 由图乙可知,当培养箱内的温度为40℃时,电阻R0的阻值为400Ω,此时电压表示数U1=4V.
(3) 电路中最大电流为30mA时,R0电阻最小为200Ω,对应测量最高温度为60℃,此时R0消耗的电功率为P=UI=0.18W.
透视此例为在图1的基础上联系实际加以变形的实际应用题,在实际生产生活中应用非常广泛,需引导同学们透彻理解并掌握.
综上几例我们可以看出,在物理教学中,只要我们努力设法打开学生的思想阀门,引导学生在平时解题时不断探寻题目深层次的内在联系,使知识沿横向和纵向发展,从而以点串线,形成题链,便可达到举一反三,触类旁通的目的,在将学生从题海中解放出来的同时也培养了学生分析与归纳问题的能力.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文