引論:我們為您整理了13篇歐姆定律的應用范文,供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源,期望它們能夠激發您的創作靈感,讓您的文章更具深度。
篇1
一、明確歐姆定律的內容
1、實驗思想和方法
歐姆定律在教材上是通過在“控制變量法”的實驗思想基礎上歸納總結出來的:即在控制電阻不變,得到通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比;控制導體兩端的電壓不變,得到通過導體的電流跟導體的電阻成反比。由此得到了電路中電流與電壓、電阻之間的關系。
2、歐姆定律的表達式
由實驗總結和歸納出歐姆定律:通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。
表達式為:I=U/R;I的單位是安(A),U的單位是伏(V),R的單位是歐(Ω);導出式:U=IRR=U/I
注意表達式中的三個物理量之間的關系式是一一對應的關系,即具有同一時間,同一段導體的關系。
3、歐姆定律的應用條件
(1).歐姆定律只適用于純電阻電路;
(2).歐姆定律只適用于金屬導電和液體導電,而對于氣體、半導體導電一般不適用;
(3).歐姆定律表達式I=U/R表示的是研究不包含電源在內的“部分電路”;
(4).歐姆電律中“通過”的電流I、“兩端”的電壓U及“導體”的電阻R都是同一個導體或同一段電路上對應的物理量,不同導體之間的電流、電壓和電阻間不存在上述關系。
4.區別I=U/R和R=U/I的意義
歐姆定律中I=U/R表示導體中的電流的大小取決于這段導體兩端的電壓和這段導體的電阻。當導體中的U或R變化時,導體中的I將發生相應的變化。可見,I、U、R都是變量。另外,I=U/R還反映了導體兩端保持一定的電壓,是導體形成持續電流的條件。若R不為零,U為零,則I也為零;若導體是絕緣體R可為無窮大,即使它的兩端有電壓,I也為零。因此,在歐姆定律I=U/R中,當R一定時I與U成正比;當U一定時I與R成反比。
R=U/I是歐姆定律推導得出的,表示一段導體兩端的電壓跟這段導體中的電流之比等于這個導體的電阻。它是電阻的計算式,而不是它的決定式。導體的電阻反映了導體本身的一種性質,因此,在導出式R=U/I中R與I、U不成比例。
對于給定的一個導體,比值U/I是個定值;而對于不同的導體,這個比值是不同的。不能認為導體的電阻跟電壓和電流有關。
二、歐姆定律的應用
在運用歐姆定律,分析、解決實際問題,進行有關計算時應注意以下幾方面的問題:
1.要分析清楚電路圖,搞清楚要研究的是哪一部分電路。這部分電路的連接方式是串聯,還是并聯,這是解題的關鍵。
2.利用歐姆定律解題時,不能把不同導體上的電流、電壓和電阻代入表達式I=U/R及導出式U=IR和R=U/I進行計算,也不能把同一導體不同時刻、不同情況下的電流、電壓和電阻代入歐姆定律的表達式及導出式進行計算。為了避免混淆,便于分析問題,最好在解題前先根據題意畫出電路圖,在圖上標明已知量的符號、數值和未知量的符號。同時要給“同一段電路”同一時刻的I、U、R加上同一種腳標;不能亂套公式,并注意單位的統一。
3.要搞清楚改變和控制電路結構的兩個基本因素:一是開關的通、斷情況;二是滑動變阻器連入電路中的阻值發生變化時對電路的影響情況。因此,電路變化問題主要有兩種類型:一類是由于變阻器滑片的移動,引起電路中各個物理量的變化;另一類是由于開關的斷開或閉合,引起電路中各個物理量的變化。解答電路變化問題的思路為:先看電阻變化,再根據歐姆定律和串、并聯電路的特點來分析電壓和電流的變化。這是電路分析的基礎。
三、典型例題剖析
例1 在如圖所示的電路中,R=12Ω,Rt的最大阻值為18Ω,當開關閉合時,滑片P位于最左端時電壓表的示數為16V,那么當滑片P位于最右端時電壓表的示數是多少?
解析:分析本題的電路得知是定值電阻R和滑動變阻器Rt 串聯的電路,電壓表是測R兩端電壓的。當滑動變阻器的滑片P位于最左端時電壓表的示數為6V,說明電路中的總電壓(電源的電壓)是6V,而當滑動變阻器的滑片P位于最右端時,電壓表僅測R兩端的電壓,而此時電壓表的示數小于6V。
滑片P位于變阻器的最右端時的電流為I=U1R+Rt=6V12Ω+18Ω=0.2A。此時電壓表的示數為U2=IR=0.2A×12Ω=2.4V。
例2 如圖所示,滑動變阻器的滑片P向B滑動時,電流表的示數將;電壓表的示數將。(填“變大”、“變小”或“不變”)如此時電壓表的示數為2.5V,要使電壓表的示數變為3V,滑片P應向端滑動。
圖1
分析:根據歐姆定律I=UR,電源電壓不變時,電路中的電流跟電阻成反比。此電路中滑動變阻器接入電路的電阻是AP段,動滑片P向B滑動時,AP段變長,電阻變大,所以電流變小。電壓表是測Rx兩端的電壓,根據Ux=IRx可知,Rx不變,I變小,電壓表示數變小。反之,要使電壓表示數變大,滑片P應向A端滑動。
答案:變小;變小;A。
篇2
C.I1:I2=2:3 U1:U2=1:1
D.I1:I2=1:1 U1:U2=2:3
習題答案
解析:
并聯電路各支路兩端的電壓相等;由I=即可求出電流之比。
篇3
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。
篇4
點撥 電路中的局部電路(開關的通斷、變阻器的阻值變化等)發生變化必然會引起干路電流的變化,進而引起局部電流電壓的變化。應當牢記當電路發生變化后要對電路重新進行分析。
例2 如圖2所示電路,已知電源電動勢ε=6.3V,內電阻r=0.5Ω,固定電阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3是阻值為5Ω的滑動變阻器。按下電鍵K,調節滑動變阻器的觸點,求通過電源的電流范圍。
錯解 將滑動觸頭滑至左端,R3與R1串聯再與R2并聯,外電阻
R=(R1+R2)R2R1+R2+R3=(2+5)32+5+3=2.1(Ω)
I= εR+r=6.32.1+0.5=2.4(A)
再將滑動觸頭滑至右端R3與R2串聯再與R1并聯,外電阻
R′=(R2+R3)R1R1+R2+R3=(3+5)22+5+3=1.6(Ω)
I ′=εR′+r=6.31.6+0.5=3(A)
正確解答 將圖2化簡成圖3。外電路的結構是R′與R2串聯、(R3-R′)與R1串聯,然后這兩串電阻并聯。要使通過電路中電流最大,外電阻應當最小,要使通過電源的電流最小,外電阻應當最大。設R3中與R2串聯的那部分電阻為R′,外電阻R為
R=(R2+R′)(R1+R2-R′)R2+R′+R1+R3-R′)=(R2+R′)(R1+R3-R′)R2+R1+R3)
因為,兩數和為定值,兩數相等時其積最大,兩數差值越大其積越小。
當R2+R′=R1+R3-R′時,R最大,解得
R′=2Ω,R大=(3+2)(2+5-2)3+2+5=2.5Ω
因為R1=2Ω<R2=3Ω,所以當變阻器滑動到靠近R1端點時兩部分電阻差值最大。此時刻外電阻R最小。
R小=(R2+R3)R1R1+R2+R3=(3+5)22+5+3=1.6Ω
由閉合電路歐姆定律有:
I小= εR大+r=6.32.5+0.5=2.1A
I大= εR小+r=6.31.6+0.5=3A
通過電源的電流范圍是2.1A到3A。
點撥 不同的電路結構對應著不同的能量分配狀態。電路分析的重要性有如力學中的受力分析。畫出不同狀態下的電路圖,運用電阻串并聯的規律求出總電阻的阻值或阻值變化表達式是解電路的首要工作。
例3 在如圖4所示電路中,R1=390Ω,R2=230Ω,電源內電阻r=50Ω,當K合在1時,電壓表的讀數為80V;當K合在2時,電壓表的讀數為U1=72V,電流表的讀數為I1=0.18A,求:(1)電源的電動勢(2)當K合在3時,兩電表的讀數。
錯解 (1)因為外電路開路時,電源的路端電壓等于電源的電動勢,所以ε=U斷=80V;
(2)IA= εR2+r=80230+50=0.29A
U2=I2R2=0.29×230V=66.7(V)
正確解答 (1)由題意無法判斷電壓表、電流表是理想電表。設RA、Rv分別為電流表、電壓表的內阻,R′為電流表與電阻器R1串聯后的電阻,R″為電流表與電阻器R2串聯的電阻。則K合在2時:
RA= U1I1-R1=720.18-390=10(Ω)
R′=RA+R1=10+390=400(Ω)
R″=RA+R2=10+230=240(Ω)
當K合在1時,ε80=RV+50RV
當K合在2時,ε72=RVR′RV+R′+50RVR′RV+R′
由上述兩式解得:R1= 400Ω,ε=90V
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2.教學目標
(1)知識目標
理解掌握歐姆定律及其表達式,能用歐姆定律進行簡單計算;根據歐姆定律得出串并聯電路中電阻的關系;通過計算,學會解答電學計算題的一般方法,培養學生的邏輯思維能力。
(2)技能目標
學習用“控制變量法”研究問題的方法,培養學生運用歐姆定律解決問題的能力。
(3)情感目標
通過介紹歐姆的生平,培養學生嚴謹細致的科學態度和探索精神,學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神。通過歐姆定律的運用,幫助學生樹立物理知識普遍聯系的觀點以及科學知識在實際中的價值意識。
3.重點和難點
重點:理解歐姆定律的內容及其表達式和變換式的意義,并且能運用歐姆定律進行簡單的電學計算。
難點:運用歐姆定律探究串、并聯電路中電阻的關系。
二、說學生
1.學生學情分析
在學習這節之前學生已經了解了電流、電壓、電阻的概念,并且還初步學會了電壓表、電流表、滑動變阻器的使用,具備了學習歐姆定律基礎知識的基本技能。但對電流與電壓、電阻之間的聯系的認識是膚淺的、不完整的,沒有上升到理性認識,需要具體的形象來支持。所以在本節學習中應結合實驗法和定量、定性分析法。
2.知識基礎
要想學好本節,需要學生應具備的知識有:電流、電壓、電阻的概念,電流表、電壓表、滑動變阻器使用方法,電流與電壓、電阻的關系。
三、說教法
結合學生情況和本節特點本人采取以下幾個教法:采用歸納總結法、采用控制變量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、說教學過程
1.課題導入(采用復習設置疑問的方式,時間3分鐘)
復習:電流是如何形成的?導體的電阻對電流有什么作用?
設疑思考:電壓、電阻和電流這三個量之間有什么樣的關系呢?通過簡單的回顧、分析,使學生很快回憶起這三個量的有關概念,通過猜想使學生對這三個量的關系研究產生了興趣,達到引入新課的目的。
2.展開探究活動,自主總結結論(時間37分鐘)
根據上節探究數據的基礎,讓學生自主總結出兩個結論:導體的電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比;導體兩端的電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比。
為了進一步得出歐姆定律的內容,可采用以下幾點做法:各小組在教師指導下,對實驗數據進行數學處理,理解數學上“成正比關系”“成反比關系”的意思,從而引入歐姆定律的內容;讓學生思考用一個什么樣的式子可以將這兩個結論所包含的意思表示出來,從而引入歐姆定律的表達式。
3.說明事項
在歐姆定律中有兩處用到“這段導體”,其意思是電流、電壓、電阻應就同一導體而言,即同一性和同時性。
向學生介紹歐姆的生平,以達成教學目標中的情感目標。學習科學家獻身科學、勇于探索真理的精神,激發學生的學習積極性。
歐姆定律應用之一:通過課本第26頁例題和第29頁習題2和習題3,讓學生自己先試做,然后教師再加以點評和補充,使學生理解掌握歐姆定律表達式及變形式的應用,達成教學目標的知識目標,充分體現了課堂上學生的自主地位。
應用歐姆定律解題時應注意以下幾點問題:
(1)同一性
即公式中的U、I,必須針對同一段導體而言,不許張冠李戴。
(2)統一性
即公式中的U、I、R的單位要求統一(都用國際主單位)。
(3)同時性
即公式中的U、I,必須是同一時刻的數值。
(4)規范性
解題時一定要注意解題的規范性(即按照已知、求、解、答四個步驟解題)。
歐姆定律應用之二:探究串并聯電路中電阻的關系。
(1)實驗分析
在演示實驗之前,要鼓勵學生進行各種大膽的猜想,當學生的猜想與實驗結果相同時,他會在實驗中體驗到快樂與興奮,有利于激發學生的學習興趣。
①演示實驗
將兩個電阻串聯起來,讓學生觀察燈泡的亮度情況(變暗了),并說出原因(電路中的電流變小了,說明總電阻變大了)。
得出結論:串聯電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都大。
②演示實驗
將兩個電阻并聯起來,同樣讓學生觀察燈泡的亮度情況(變亮了),并說出原因(路中的電流變大了,說明總電阻變小了)。
得出結論:并聯電阻的總電阻比任何一個分電阻的阻值都小。
(2)定性分析
(提出問題)為什么串聯后總電阻會變大?并聯后總電阻會變小?
得出結論:電阻串聯相當于導體的長度變長了,所以串聯電阻的個數越多總電阻就越大;電阻并聯相當于導體的橫截面積變粗了,所以并聯電阻的個數越多總電阻就越小。
(3)定量分析
利用歐姆定律公式以及前面學過的串并聯電路中電流和電壓的特點推導串并聯電路中總電阻的關系得出結論:(1)電阻串聯后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯后的總電阻=+…+。
4.小結(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內容及其表達式
(2)運用歐姆定律解決有關電學的計算題以及探究串、并聯電路中電阻的關系
5.布置作業(1分鐘)
本節作業的布置主要是針對歐姆定律表達式及其變形公式的運用,并結合前面學習過的串并聯電路中電流、電壓的特點的一些常見題型加以知識的鞏固。
作業:《課堂點睛》17頁至18頁的習題。
五、說板書設計
歐姆定律的內容: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。
歐姆定律的表達式:I
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歐姆定律適用于線性元件,如金屬等,不適用于非線性元件,如氣態導體等。
三、三點質疑
1.線性元件存在嗎
材料的電阻率ρ會隨其他因素的變化而變化(如溫度),從而導致導體的電阻實際上不可能是穩定不變的,也就是說理想的線性元件并不存在。在實際問題中,當通電導體的電阻隨工作條件變化很小時,可以近似看作線性元件,但這也是在電壓變化范圍較小的情況下才成立,例如常用的炭膜定值電阻,其額定電流一般較小,功率變化范圍較小。
2.對所有非線性元件歐姆定律都不適合嗎
在上述所有表述中都有歐姆定律適用于金屬導體之說,又有歐姆定律適用的元件是線性元件之說,也就是說金屬是線性材料,而我們知道,白熾燈泡的燈絲是金屬材料鎢制成的,也就是說線性材料鎢制成的燈絲應是線性元件,但實踐告訴我們燈絲顯然不是線性元件,因此這里的表述就不正確,為了避免這種自相矛盾,許多資料上又說歐姆定律的應用有“同時性”,或者說“歐姆定律不適用于非線性元件,但對于各狀態下是適合的”,筆者總覺得這樣的解釋難以讓學生接受,有牽強之意,給教師的教造成難度,既然各個狀態下都是適合的,那就是整個過程適合呀。
3.對歐姆定律適合的元件I與R一定成反比嗎
I與R成反比必須有“導體兩端的電壓U相同”這一前提,在這一前提條件下改變導體的電阻R,那么通過導體的電流就會發生變化,因而導體的工作點就發生了變化,其制作材料的電阻率 ρ就隨之變化,因此導致電阻又會發生進一步的變化,這樣又會導致電流產生進一步的變化,所以實踐中多數情況下I與R就不會成嚴格的反比關系,甚至相差很大。
四、兩條教學對策
1.歐姆定律的表述需要改進
其實早就有一些老師對歐姆定律的表述進行過深入的分析,并結合他們自身長期的教學經驗,已經提出了歐姆定律的表述的后半部分“I與R成反比”是多余的,應該刪除,筆者也贊成這種做法,因為這種說法本身就是不準確的,這也是在上述三種大學普通物理教材中都沒有出現這個說法的原因。
通過對歐姆定律發現歷程的溯源,可知歐姆當時發現這一電路定律時也沒有提出“反比”這一函數關系,只是定量地給出了一個等式,因此,筆者認為歐姆定律的現代表述有必要改進,既要傳承歐姆當時的公式,也要符合實際情況,所以筆者認為歐姆定律應該表述為:通過導體的電流強度等于導體兩端的電壓與導體此時的電阻之比。
那么,為什么連“I與U成正比”也省去呢?當R一定時,I與U成正比是顯然的,但如果在歐姆定律的表述中一旦出現“I與U成正比”的說法,學生就會很自然地想到“I與R成反比”,而這種說法是不對的,所以表述中最好不要出現“I與U成正比”和“I與R成反比”這兩種說法。
2.線性還是非線性元件的區分不能以材料種類為判斷標準
篇7
1.探究實驗:探究電流與電壓、電阻的關系;伏安法測電阻及變形;
2.歐姆定律的意義及應用:對歐姆定律的理解及應用歐姆定律解決問題。
考查熱點:
1.實驗:探究電流與電壓、電阻的關系;伏安法測電阻及變形;
2.理解:對歐姆定律的理解;
3.應用:應用歐姆定律分析動態電路、計算及解決實際問題。
考點1: 電流與電壓、電阻的關系
例1:小華用如圖所示的電路探究電流與電阻的關系。已知電源電壓為6V,滑動變阻器R2的最大電阻為20Ω,電阻R1為l0Ω。實驗過程中,將滑動變阻器滑片移到某一位置時,讀出電阻R1兩端電壓為4V,并讀出了電流表此時的示數。緊接著小華想更換與電壓表并聯的電阻再做兩次實驗,可供選擇的電阻有l5Ω、30Ω、45Ω和60Ω各一個,為了保證實驗成功,小華應選擇的電阻是 Ω和 Ω。
解析:要探究電流與電阻的關系時,必須要控制電阻R1兩端的電壓一定,即R1兩端電壓U1=4V不變。要能保證實驗成功,滑動變阻器兩端電壓控制為6V-4V=2V,R2中也就是電路中的最小電流為2V/20Ω=0.1A,此時定值電阻最大為U1/I=4V/0.1A=40Ω,故只能選擇l5Ω、30Ω的電阻。
答案:15,30。
點撥: 探究電流與電阻的關系,要改變電阻大小,而必須控制其兩端電壓一定。
考點2: 歐姆定律表達式及其物理意義
例2:關于歐姆定律公式I= ■,下列說法正確的是( )。
A.導體的電阻與電壓成正比,與電流成反比
B.導體兩端的電壓越大,其電阻越大
C.據歐姆定律公式變形可得R= ■,可見導體電阻大小與通過它的電流與它兩端電壓有關
D. 根導體電阻的大小等于加在它兩端的電壓與通過它的電流的比值
解析:I、U、R三者不能隨意用正比、反比關系說明,R=U/I,它是電阻的計算式,而不是決定式,導體的電阻是導體本身的性質,與電流電壓無關,只與導體的長度、材料、橫截面積和溫度有關,但可用電壓與電流的比值求電阻。
答案:D。
點撥:理解歐姆定律中的“成反比”和“成正比”兩個關系及知道決定電阻大小的因素。
考點3:動態電路分析
例3:如下圖所示,電源電壓不變.閉合S1后,再閉合S2,電流表的示數 ,電壓表的示數 。(選填“變大”、“變小”或“不變”。)
解析:當閉合S1后,再閉合S2,此時R2被短路,電壓表接到電源兩端,因此電壓表示數變大,此時電路中的總電阻減小,電流表示數也變大。
答案:變大,變大。
點撥:分清原來開關閉合時電路狀態和兩個開關同時閉合時電路的狀態。
考點4:歐姆定律計算
例4:實驗室有甲、乙兩只燈泡,甲標有“15V 1.0A”字樣,乙標有“10V 0.5A”字樣。現把它們串聯起來,則該串聯電路兩端允許加的最高電壓為(不考慮溫度對燈泡電阻的影響)( )。
A.25V B.35V C.15V D.12.5V
解析:甲燈的電阻是R甲=■=■=15Ω。乙燈的電阻R乙=■=■=20Ω,兩燈串起來后,總電阻是15Ω+20Ω=30Ω,允許通過的最大電流是0.5A,所以最高電壓是30Ω×0.5A=15V。
答案:C。
點撥:不能把兩額定電壓的值相加作為最高電壓;串聯應取小電流。
考點5:電阻的測量
例5:現有一個電池組,一個電流表,一個開關,一個已知電阻R0,導線若干,用上述器材測定待測電阻Rx的阻值,要求:①畫出實驗電路圖;②簡要寫出實驗步驟并用字母表示測量的物理量;③根據所測物理量寫出待測阻值Rx的表達式。
篇8
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
篇9
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統內部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
篇10
物理學科作為一門科學類學科,其教學內容通常比較枯燥,部分學生表示學習比較費勁,如何能讓學生徹底明白和消化歐姆定律,是教師需要考慮的問題。教師可制訂相關學習計劃,針對不同層次的學生制訂適合的學習計劃。教學中的重點:電流、電壓、電阻等相關知識點,一定要重點講解以便學生掌握,將理論知識與動手實踐結合起來,讓學生在實踐中加強對實驗中的儀器和知識點的把握。
二、讓學生明白歐姆定律的主要內容即電流、電壓、電阻三者之間的關系
歐姆定律作為初中物理電學的基礎,在初中教學之中只涉及部分電路,只有充分掌握了歐姆定律才能進一步學習電學部分的相關理論分析和計算。歐姆定律即闡述電流、電壓、電阻三者之間相互關聯的關系,教師在實驗當中引導學生自己推算出電壓、電阻、電流三者之間的關系,從而引出歐姆定律,讓學生的記憶更加清楚。演示實驗完成后要讓學生自己動手,加深理解。
掌握基礎定律知識后,教師則應當引導學生分析三者之間變化的問題,即電流是隨著電阻與電壓的變化而改變。在歐姆定律例題分析中比較常見的問題是多個變量的問題分析,教師要引導學生分析,運用一不變二變的方法來進行問題分析。由于初中學生的理解水平有限,且電壓、電流、電阻的概念比較抽象,教師可借助多媒體教學工具,利用相關教學短片幫助學生理解。將電阻比喻成“阻礙電流通行的路障,電阻越大路越不好走,電阻越小通過速度則快”,并且引導學生明白電阻是導體自身的特有屬性,電阻的大小是受到溫度、導體的材料、長度等各方面因素影響的,與其兩端的電壓跟電流的大小無關,電阻不會隨著電流或者電壓的大小改變而改變,只是運用電壓和通過的電流比例數值表達起來比較方便。
很多學生在學習歐姆定律之后,錯誤地以為電阻是受電流與電壓影響的。相關教師一定要及時糾正學生的錯誤理解,教師在做演示實驗時,需要讓學生明白研究方法。運用控制變量法來研究,如電阻不變,研究電流與電壓之間的數量關系;電壓不變,來分析電阻與電流之間的量變關系,并且要直接將實驗方法演示給學生看,從而加深學生的理解。
三、讓學生一帶一,提高學生掌握程度
不同的學生對歐姆定律的掌握程度不盡相同,教師可將成績優秀的學生與成績較差的學生進行分組,形成學習氛圍較好的學習小組。采取團體合作的方式來幫助學生學習,有些學生面對老師和面對同學學習效果也不同。學生相互之間的溝通比較方便,理解能力也大體相同,進步速度也相對較快,教師從一旁進行指導。讓學生在掌握了基礎的相關知識以后,教師再進行分析,讓學生充分掌握后再進行鞏固提高,能提高舉一反三采取多方面思維的能力。學生之間相互討論,也能形成良性的競爭式學習,另外樹立學習的榜樣,也能從心理上鼓勵學生主動學習,幫助學生產生學習興趣和學習積極性。并且讓學生不定期進行交換學習,以促進學生的整體學習水平。這樣既能促進學生相互之間學習進步,又能培養學生團結合作的精神。
總之,歐姆定律作為電學的基礎,學生必須真正掌握該定律,教師在實際教學過程當中,應該對物理教學內容進行細化和具體化,讓不同層次的學生群體都能充分掌握。此外,還要引導學生在思維方面和動手實踐方面進行改進,并且從中歸納出一些行之有效的教學方法,從而讓學生更好地掌握歐姆定律的基礎理論,為以后的學習做好鋪墊,提高相關教學任務的質量,在實際教學過程當中,注重培養學生的動手實踐能力、案例分析和其他方面解決問題的能力,讓學生能夠掌握控制變量法。同時要培養學生積極探索事物本質的科學精神,切實提高學生的物理綜合素質。
參考文獻:
[1]宣小東.對現行教材中歐姆定律教學設計的一些思考[J].物理教學探討,2005(3).
[2]許忠林.初中物理歐姆定律教學中常見的問題及對策研究[J].成才之路,2015(9).
[3]符東生.關于初中“歐姆定律”教學的思考[J].物理教學,2014(8).
篇11
例題精講
【例1】
如圖,當S閉合,滑動變阻器的滑片P向右滑動時,電壓表示數將_______,電流表示數將________,電壓表示數與電流表示數的比值________(選填“變大”、“變小”或“不變”).
考點:
歐姆定律的應用;滑動變阻器的使用;電路的動態分析.
解析:
當滑片向右移動時,接入電阻變大,總電阻變大,由歐姆定律得電路中電流變小,R上的電壓變小.因R阻值不變,故電壓表與電流表的示數不變.
答案:
變小,變小,不變.
【測試題】
如圖所示的電路,滑動變阻器的滑片P
向右滑動的過程中,電流表和電壓表的示數變化是(
)
A.電流表示數變小,電壓表示數變大
B.
電流表、電壓表示數都變大
C.電流表示數變大,電壓表示數變小
D.
電流表、電壓表示數都變小
考點:
歐姆定律的應用;滑動變阻器的使用.
解析:
讀圖可知,這是一個串聯電路,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測串聯電路的電流.當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,接入電路的阻值變大,根據串聯電路的分壓原理,電壓表的示數會變大.電路中的總電阻變大,在電源電壓不變的情況下,電流會變小.所以只有選項A符合題意.
答案:
A
【例2】
如圖所示電路,當滑動變阻器滑片向右滑動時,電流表和電壓表示數變化情況是(
)
A.
電流表和電壓表示數都不變
B.
電流表示數變小,電壓表V1示數變小,電壓表V2示數不變
C.
電流表示數不變,電壓表示數都變大
D.
電流表示數變大,電壓表V1示數不變,電壓表V2示數變大
考點:
電路的動態分析;滑動變阻器的使用;歐姆定律的應用.
解析:
由電路圖可知,R1與R2串聯,電壓表V1測R1兩端的電壓,電壓表V2測電源的電壓,電流表測電路中的電流;
電源的電壓不變,
滑片移動時,電壓表V2的示數不變,故AD不正確;
當滑動變阻器滑片向右滑動時,接入電路中的電阻變大,電路中的總電阻變大,
I=,
電路中的電流變小,即電流表的示數變小,故C不正確;
U=IR,
定值電阻R1兩端的電壓變小,即電壓表V1示數變小,故B正確.
答案:
B
【測試題】
如圖所示,當變阻器滑片P向右滑動時,兩電壓表示數的變化情況是(
)
A.
V1增大,V2增大
B.
V1減小,V2增大
C.
V1增大,V2減小
D.
V1減小,V2減小
考點:
電路的動態分析;串聯電路的電壓規律;滑動變阻器的使用;歐姆定律的應用.
解析:
⑴定值電阻R1、R2和滑動變阻器Rr組成串聯電路,電壓表V1測量定值電阻R1兩端的電壓,電壓表V2測量滑動變阻器Rr和R2兩端的電壓;
⑵當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,其接入電路阻值變大,電路中總電阻變大,因此電路中電流變小;
⑶①定值電阻R1兩端的電壓為U1=IR1,I變小,R1不變,因此電阻R1兩端的電壓U1變小,即電壓表示數V1減小;
②根據串聯電路電壓的特點,滑動變阻器和R2兩端的電壓U2=U-U1,U不變,U1都變小,所以U2變大,即電壓表V2的示數會增大.
答案:
B
【例3】
如圖所示電路,電源電壓不變,當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,各電表示數的變化情況是(
)
A.
A變小、V1變大,V2變小
B.
A變大、V1變大,V2變小
C.
A變小、V1變小,V2變大
D.
A變大、V1變小,V2變大
考點:
歐姆定律的應用;電路的動態分析.
解析:
由電路圖可知,滑片P向右滑動時,滑動變阻器接入電路的阻值變大,
滑動變阻器的分壓變大,電壓表V1示數示數變大,由串聯電路電壓特點知,電阻R的分壓減小,電壓表V2示數變小;電源電壓不變,電路電阻變大,由歐姆定律可知,電路電流減小,電流表示數變小.
答案:
A
【測試題】
如圖所示,電源電壓保持不變,當滑動變阻器滑片P向右滑動時,電表示數的變化情況是(
)
A.電壓表V示數變小
B.
電流表A1示數變大
C.電流表A2示數變大
D.
電流表A1示數變小
考點:
歐姆定律的應用;電路的動態分析.
解析:
⑴電路的等效電路圖如圖所示:
⑵電源電壓U不變,由電路圖知,電壓表測電源電壓,因此電壓表示數不變,故A錯誤;電阻R1阻值不變,由歐姆定律知IA2=I1=不變,即電流表A2示數不變,故C錯誤;
⑶滑動變阻器滑片P
向右滑動,滑動變阻器接入電路的阻值R2變大,
流過滑動變阻器的電流I2=變小,干路電流I=IA1=I1+I2變小,故B錯誤,D正確.
答案:
D
【例4】
如圖所示電路中,當變阻器R的滑動片P向上滑動時,電壓表V和電流表A的示數變化情況是(
)
A.V和A的示數都增大
B.V和A的示數都減小
C.V示數增大、A示數減小
D.
V示數減小、A示數增大
考點:
閉合電路的歐姆定律.
解析:
在變阻器R的滑片向上滑動的過程中,變阻器接入電路的電阻增大,R與R3并聯電阻R并增大,則外電路總電阻增大,根據閉合電路歐姆定律得知,干路電流I減小,路端電壓U增大,可知R2兩端的電壓減小,V的示數減小.
并聯部分電壓U并=E-I(R1+r),I減小,E、R1、r均不變,則U并增大,通過R3的電流增大,則電流表A的示數減小.故B正確,ACD錯誤.
答案:
B
【測試題】
如圖所示電路,電源中電源兩端的電壓保持不變,R0為定值電阻,R為滑動變阻器.閉合開關S后,在滑動變阻器滑片P向右滑動的過程中,下列說法正確的是(
)
A.電流表A1的示數變小
B.
電流表A2的示數變大
C.電壓表V的示數不變
D.
小燈泡L的亮度變暗
考點:
電路的動態分析;滑動變阻器的使用;歐姆定律的應用.
解析:
當滑片向右移動時,
電源電壓不變,
通過定值電阻R0、燈的電流IL不變,
即電流表A2的示數不變,電壓表V的示數不變,燈泡的亮暗不變;
I=,滑動變阻器連入的電阻變小,
本支路的電流IR變大,
I1=IL+IR,
通過燈和滑動變阻器的電流之和變大,即電流表A1的示數變小.
答案:
C
【例5】
如圖所示的電路,電源兩端電壓不變,閉合開關S后,滑動變阻器的滑片P向右滑動過程中,下列說法正確的是(
)
A.
電流表A1與電流表A2的示數相同
B.
電壓表V與電流表A2示數的比值變小
C.
電壓表V與電流表A2示數的比值變大
D.
電壓表V與電流表A2示數的比值不變
考點:
歐姆定律的應用.
解析:
等效電路圖如圖所示;滑動變阻器的滑片P向右滑動,滑動變阻器接入電路的電阻
R滑變大.
電流表A1測流過燈泡的電流,電流表A2測流過電阻與燈泡的總電流,I1<I2,故A錯誤.
滑片右移,R滑變大,IR=變小,流過燈泡的電流I1不變,I2=I1+IR變小,
電壓表V示數U不變,電流表A2示數I2變小,電壓表V與電流表A2示數的比值變大,故B與D錯誤,C正確.
答案:
C
【測試題】
如圖所示電路,電源兩端電壓不變,閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P向右移動的過程中,下列說法正確的是(
)
A.電壓表示數變小
B.
電流表示數變大
C.電阻R1兩端的電壓變小
D.
電阻R2兩端的電壓變大
考點:
歐姆定律的應用;滑動變阻器的使用.
解析:
讀圖可知,這是一個串聯電路,電壓表測量R1、R3兩端的電壓,R3是一個滑動變阻器,電流表測串聯電路的電流.當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,接入電路的阻值變大,三個電阻的阻值之和(電路的總電阻)變大,在電源電壓不變的情況下,電路中的電流變小,因此,電流表示數變小,B錯誤.
根據串聯電路的分壓關系,R3兩端的電壓變大,則R1、R2兩端的電壓都要相應變小,R2兩端的電壓變小,總電壓減去R2兩端的電壓,也就是電壓表此時的示數,應該變大,故A、D錯,C對.
答案:
C
【例6】
如圖是小李探究電路變化的實驗電路,其中R1、R2為定值電阻,R0為滑動變阻器,Rmax為滑動變阻器的最大阻值,電源兩極間電壓不變.已知R1>R2>Rmax,當滑動變阻器R0的劃片P置于某一位置時,R1、R2、R0兩端的電壓分別為U1、U2、U0;當劃片P置于另一位置時,R1、R2、R0兩端的電壓分別為U1′、U2′、U0′.若U1=|U1-U1′|,U2=|U2-U2′|,U0=|U0-U0′|,則(
)
A.U0>U1>U2
B.U1<U2<U
C.U1>U2>U0
D.U0<U1<U2
考點:
歐姆定律的應用.
解析:
該電路為串聯電路,因為R1、R2為定值電阻,并且R1>R2,而當滑動變阻器從一端移至另一端時,通過R1、R2的電流相等,所以定值電阻兩端的電壓變化為U1=|U1-U1′|=IR1,U2=|U2-U2′|=IR2;即U1>U2;又因為串聯電路兩端的電壓等于各部分電壓之和,因此滑動變阻器兩端電壓變化量是定值電阻電壓變化量之和,即U0=U1+U2.所以U0>U1>U2.
答案:
A
【測試題】
如圖所示,電源兩端的電壓保持不變,R0為定值電阻.將滑動變阻器的滑片P置于最右端,閉合開關S.移動滑動變阻器的滑片P到某一位置,此時滑動變阻器接入電路中的電阻為R1,電壓表的示數為U0,電流表的示數為I0.繼續移動滑動變阻器的滑片P,使滑動變阻器接入電路中的電阻值減小為R1/3,此時電壓表的示數增大到2U0,電流表的示數變為I1.則R0:R1=______.
考點:
歐姆定律的應用;串聯電路的電流規律;串聯電路的電壓規律;電路的動態分析.
解析:
當滑動變阻器接入電路中的電阻為R1時,
則:U0=I0R0-----①
U=U0+I0R1------②
當滑動變阻器接入電路中的電阻值減小為R1,
則:2U0=I1R0-----③
U=2U0+I1×R1---④
由①②③④可得:R0:R1=1:3.
答案:
1:3
【例7】
如圖所示電路,電源兩端電壓保持不變.閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,下列說法中正確的是(
)
A.電壓表V1示數和電流表A示數的比值變小
B.電壓表V2示數和電流表A示數的比值變小
C.電壓表V1示數變化量和電流表A示數變化量的比值變大
D.電壓表V2示數變化量和電流表A示數變化量的比值不變
考點:
歐姆定律的應用.
解析:
由電路圖知:電阻R1、R2、R3串聯,電壓表V1測電阻R1兩端的電壓,
電壓表V2測電阻R2、R3兩端的總電壓,電流表測電路電流,設電源電壓為U.
動變阻器的滑片P向右滑動時,電阻R2電阻變大,設增加的電阻為R.
A、電壓表V1示數和電流表A示數的比值=R1不變,故A錯誤.
B、電壓表V2示數和電流表A示數的比值=R2+R3,R2變大,則比值變大,故B錯誤.
C、I=I'-I
=,
U1=(I'-I)R1=R1,
=R1,不變,故C錯誤.
D、U2=I'(R2+R+R3)-I(R2+R3)=(I'-I)(R2+R3)+I′R=I(R2+R3)+I′R,
=(R2+R3)+||R,>(R2+R3),由此可見當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,不變,故D正確.
答案:
D
【測試題】
如圖所示的電路中,電源電壓保持不變.閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P向右移動時,電壓表V1的示數與電流表A的示數的比值將_______(變小/不變/變大),電壓表V1示數的變化_______(大于/等于/小于)電壓表V2示數的變化.
考點:
歐姆定律的應用;滑動變阻器的使用.
解析:
當滑動變阻器的滑片P向右移動時,電壓表V1始終測量R1兩端的電壓U1,電流表測通過R1的電流I;
所以根據歐姆定律可知=R1,R1的阻值不變,電壓表V1的示數與電流表A的示數的比值也不變.
因串聯電路總電壓等于各分電壓之和,
所以U1=U-U2,U1=U2,即電壓表V1示數的變化等于電壓表V2示數的變化.
答案:
不變;等于.
模塊二
多開關電路動態分析
例題精講
【例8】
如圖所示電路,R1>R2,當閉合S1斷開S2,滑動變阻器的滑片P放在變阻器的中點時,電壓表的示數為U0.關于此電路的下列說法中,正確的是(
)
A.
閉合S1斷開S2時,若滑動變阻器的滑片P向左移動,電壓表的示數將大于U0
B.
若斷開S1閉合S2,同時滑動變阻器的滑片P向右移動,電壓表的示數可能等于U0
C.
若同時閉合S1、S2,無論滑動變阻器的滑片怎樣移動,電壓表的示數總等于U0
D.
斷開S1閉合S2,若使電壓表的示數還等于U0,則滑動變阻器的滑片P應向左移動
考點:
電路的動態分析.
解析:
A、當閉合S1斷開S2,滑動變阻器的滑片P放在變阻器的中點時,R1和變阻器的R串聯在電路中,則U0=IR1=
,若滑動變阻器的滑片P向左移動,連入的電阻變小,電路中的電流變大,因R1為定值電阻,所以電壓表示數變大,故A選項正確;
B、若斷開S1閉合S2,同時滑動變阻器的滑片P向右移動,則R2和變阻器大于R的阻值串聯,電壓表測量的是電阻R2兩端的電壓;電壓表的示數U2=I2R2,因R1>R2,若滑動變阻器的滑片P不再向右移動,根據串聯電路的分壓特點可知:電阻R2兩端的電壓會減小,則電壓表的示數減小;而同時滑動變阻器的滑片P向右移動,滑動變阻器的阻值變大,電流變小,電阻R2兩端的電壓會再減小,則電壓表的示數減小,不可能等于U0,故B選項錯誤.
C、若同時閉合S1、S2,因R1、R2短路,只有滑動變阻器連入,電壓表測量電源電壓,則無論滑動變阻器的滑片怎樣移動,電壓表的示數總等于電源電壓,保持不變,所以不等于U0,故C選項錯誤.
D、若斷開S1閉合S2,因R1>R2,若滑動變阻器的滑片P繼續向右移動,根據串聯電路的分壓特點可知:電阻R2兩端的電壓會減小,則電壓表的示數減小;若使電壓表的示數還等于U0,則根據U2=I2R2可知:電流變大,滑動變阻器的阻值變小,即滑動變阻器的滑片P應向左移動,故D選項正確.
答案:
AD
【測試題】
如圖所示電路,電源電壓不變,開關S1處于閉合狀態.閉合開關S2,將滑動變阻器的滑片P向左移動時,電壓表示數將________,若保持滑動變阻器的滑片P不動,當開關S2由閉合到斷開時,電壓表示數將________.(均選填“變大”、“變小”或“不變”)
考點:
電路的動態分析;歐姆定律的應用;電阻的串聯.
解析:
⑴開關S1處于閉合狀態,閉合開關S2時,R2與R3串聯,電壓表測電源的電壓,電流表測電路中的電流,
電源的電壓不變,
將滑動變阻器的滑片P向左移動時,電壓表示數將不變;
⑵保持滑動變阻器的滑片P不動,當開關S1閉合、S2斷開時,三電阻串聯,電壓表測R2與R3兩端的電壓之和,
串聯電路中總電阻等于各分電阻之和,
開關S2由閉合到斷開時,電路中的總電阻變大,
I=,
電路中的電流變小,
U=IR,
R2與R3兩端的電壓之和變小,即電壓表的示數變小.
答案:
不變;變小.
模塊三
滑動變阻器的應用
例題精講
【例9】
如圖所示.物體M在水平導軌上平移時,帶動滑動變阻器的滑片P移動,通過電壓表顯示的數據,可反映出物休移動距離的大小,下列說法正確的是(
)
A.物體M不動時,電流表、電壓表都沒有示數
B.物體M不動時.電流表有示數,電壓表沒有示數
C.物體M向右移動時.電流表、電壓表示數都增大
D.
物體M向右移動時,電流表示數不變,電壓表示數增大
考點:
電路的動態分析;串聯電路的電壓規律.
解析:
如圖,
⑴當物體不動時,R連入電路,電流表有示數;AP間有分壓,電壓表有示數,所以AB都錯
⑵當物體M向右移動時,不能改變電路中的電流,電流表有示數且不變;AP間電阻增大,分壓增大,電壓表的示數增大,所以C錯、D對.
答案:
D
【測試題】
如圖所示,滑動變阻器的滑片P向右滑動時,那么(
)
A.
V示數變大,A示數變小
B.
V示數不變,A示數變小
C.
V示數不變,A示數變大
D.
V、A的示數都變小
考點:
歐姆定律的應用;串聯電路的電流規律;滑動變阻器的使用.
解析:
當滑動變阻器滑片P向右滑動過程時,滑動變阻器接入電路的阻值變大;
根據電阻的串聯可知,電路中的總電阻變大;
根據歐姆定律可知,電壓不變時,電路中電流變小,即電流表的示數變小;
根據U=IR,電阻R1兩端的電壓變小,故電壓表的示數變小.
答案:
D
【例10】
洋洋設計了一個自動測高儀,給出了四個電路,如圖所示,R是定值電阻,R′是滑動變阻器.其中能夠實現身高越低,電壓表示數越小的電路是(
)
A.
B.
C.
D.
考點:
歐姆定律的應用;滑動變阻器的使用.
解析:
A、由電路圖可知:滑動變阻器和定值電阻串聯,電壓表測電源電壓,示數不變.故A錯誤.
B、由電路圖可知:電壓表串聯在電路中,電路無電流通過,電壓表示數為電源電壓,不變化.故B錯誤.
C、由電路圖可知:滑動變阻器和定值電阻串聯,電壓表測滑動變阻器的電壓,身高越低,滑動變阻器阻值越小,電壓表示數越小.故C正確.
D、由電路圖可知:滑動變阻器和定值電阻串聯,電壓表測定值電阻電壓,身高越低,滑動變阻器阻值越小,電壓表示數越大,故D錯誤.
答案:
C
【測試題】
小李同學設計的自動測高儀的電路如圖所示.電路中
R′是滑動變阻器,R
是定值電阻,電源電壓不變.其中能反映身高越高電壓表示數越大的正確電路圖是(
)
A.
B.
C.
D.
考點:
歐姆定律的應用;電壓表的使用;串聯電路的電壓規律;并聯電路的電壓規律;滑動變阻器的使用;電路的動態分析.
解析:
A、R與R′并聯,電壓表測量的是并聯支路兩端的電壓,身高越高,連入電阻越大,但電壓表的示數不變,不合題意;
B、R與R′串聯,電壓表測量的是R′兩端的電壓,身高越高,連入電阻越大,分壓越大(電壓表的示數越大),符合題意;
C、R與R′串聯,電壓表測量的是R和R′串聯電路兩端的總電壓(電源電壓),身高越高,連入電阻越大,但電壓表的示數不變,不合題意;
D、R與R′串聯,電壓表測量的是R兩端的電壓,身高越高,連入電阻越大,分壓越大,R兩端的電壓越小(電壓表的示數越小),不合題意.
答案:
B
【例11】
如圖所示,是某同學設計的一個自動測定水箱內水位的裝置,R是滑動變阻器,它的金屬滑片是杠桿的一端,從水位表指針所指的刻度就可以知道水箱內水位的高低.從圖中可知:水表是由________表改裝而成,當水面上升時,滑片向_____滑動,滑動變阻器連入電路的電阻變______,水位表示數變______.
考點:
歐姆定律的應用;電流表的使用;滑動變阻器的使用.
解析:
⑴由電路圖可知,水位表串聯在電路中,說明水表是由電流表改裝而成;若是電壓表,則電路斷路,水位表的示數不隨水位的變化而變化.
⑵由圖可知,當水面上升時,滑片向下移動,滑動變阻器連入電路的電阻變小,根據歐姆定律可知電路中的電流變大,即水位表的示數變大.
答案:
電流;下;小;大.
【測試題】
某同學家屋頂上安裝了一個簡易太陽能熱水器,他設計了一種自動測量容器內水位高低的裝置.如圖所示,R是滑動變阻器,它的金屬滑片是杠桿的一端,從水位表(由電流表改裝而成)指針所指的刻度,就可知道水池內水位的高低.關于這個測量裝置,下列說法中正確的是(
)
A.
水量增加,R增大,水位表指針偏轉變小
B.
水量增加,R減小,水位表指針偏轉變大
C.
水量減小,R增大,水位表指針偏轉變大
D.
水量減小,R減小,水位表指針偏轉變小
考點:
歐姆定律的應用.
解析:
由圖知:
AB、水量增加,浮標向上運動,滑動變阻器接入電路的電阻R變小,通過水位表的電流變大,水位表指針向右偏轉,示數變大,選項A錯誤、選項B正確;
篇12
復習課,一要體現“從生活走向物理,從物理走向社會”,教學方式多樣化等新課程理念;二要體現“知識與技能、過程與方法以及情感態度和價值觀”三維目標的培養;三要優化學生的認知結構,讓學生在教師的引導、幫助下,把學到的知識歸納起來,從而便于提練和記憶。所以對電學的復習要從學生喜聞樂見的小電器起步,從典型例題入手進行歸納總結。
例1:如圖-1是一個玩具汽車上的控制電路。小明對其進行測量和研究發現:電動機的線圈電阻為1Ω,保護電阻R為4Ω。當閉合S后,兩電壓表的示數分別為6V和2V,則電路中的電流為?搖 ?搖?搖?搖A,電動機的功率為?搖?搖 ?搖?搖W。(這是陜西師范大學出版社出版,經陜西省中小學教材審定委員會2008年審定通過的《物理課堂練習冊》中的一道題)
學生通常按下列方法計算電路中的電流:
R中的電流:I=U/R=2V/4Ω=0.5A,
電動機中的電流:I=U/R=4V/1Ω=4A,
由此得第一空電路中的電流就有兩個值0.5A和4A。
于是第二空的對應值為:P=UI=4V×0.5A=2W與P=UI=4V×4A=16W。這就存在兩個問題:
1.根據歐姆定律計算出兩個串聯元件中的電流不相等,與串聯電路中電流的特點相矛盾。
2.由串聯分壓原理得:U:U=R∶R=1∶4,得:
①當U=2V時,U=8V,得到U+U=2V+8V=10V≠U源;
②當UM′=4V時,U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U,這與串聯電路中的電壓關系相矛盾。
對此,應找出題中所涉及的知識點,分析這些知識點間的聯系,那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先,應對歐姆定律有深入的理解。
例2:如圖2所示電路(R≠R≠R)。引導學生分析如下:
1.對電路狀態的分析。
(1)當S、S、S都閉合時,R與R并聯,并聯后作為一個整體再與R串聯。A測R中的電流,V測R或R兩端電壓。
(2)當S、S閉合S斷開時,則由圖-2演變為圖-2(a)到(b)。
R與R串聯,R處于斷開狀態,A測整個電路中的電流。
(3)當S、S閉合S斷開時,則由圖2演變為圖-2(c)到(d)。
R與R串聯,R處于斷開狀態,V測R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個量間的關系。
(1)歐姆定律中的I、U、R三個量是針對同一個用電器或者同一部分電路而言的,即必須滿足“同一性”。
當圖-2中的S、S、S都閉合時,A測R中的電流為I,V測R兩端電壓為U。此時能否用U與I的比值來計算R或R阻值呢?(即R=U/I)。
如果R=R時,由于R與R并聯,所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U,即U=U=U。根據R=U/I得R=U/I,R=U/I。這樣計算出的R2的值雖然是正確的,但屬于不正確的方法得出了正確的結果,實屬偶然巧合。
若R≠R時,那么R=U/I,若再按R=U/I來計算R的電阻值就沒有上述的巧合了。因為電壓相等是并聯電路電壓的特點,R、R中的電流是不相等的。上述中錯誤地認為R、R中電流相等。這里的電壓是R兩端電壓,而電流是R中的電流,電壓與電流是兩個不同電阻(或用電器,或電路)的對應量,也就違背了“同一性”。
這就告訴我們,在應用歐姆定律解題時,一定要遵循“同一性”原則,切忌“張冠李戴”,電學中的所有公式都不能違背“同一性”原則。如:W=UIt、Q=IRt、P=UI等。
(2)歐姆定律中的I、U、R三個量必須是同一狀態、同一時刻存在的三個物理量,即必須滿足“同時性”。
在圖-2中,當S、S閉合時,R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小是否相等?
在圖-2中,當S、S閉合S斷開時,不難看出,R與R串聯:I=I=I則I=U源/(R+R);當S、S閉合S斷開時,R與R串聯:I=I=I,則I=U/(R+R)。因為R+R≠R+R所以U源/(R+R)≠U源/(R+R),即兩次電流不相等。S、S閉合時,R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小不相等,這是因為S、S閉合時與S、S閉合時電路狀態不同,R是在不同的狀態下工作,不是同一時間內電流的大小,電流不相等。
在利用公式計算的過程中,不能用第一狀態下的量值與第二狀態下的量值代入關系式計算。如:要計算R的電阻值,就不能用第一狀態下R兩端的電壓值與第二狀態下R中的電流的比值來計算R的電阻值。在計算電流、電壓時,也不能這樣處理。
因此在利用公式計算時,帶值入式的物理量必須是同一狀態下的物理量,必須滿足“同時性”。
(3)歐姆定律中的I、U、R三個量的單位必須同一到國際單位制,即I―A、U―V、R―Ω。即應滿足“統一性”。
除各物理量的主單位外,還應記住常用單位及其單位換算關系,將常用單位換算為國際單位制單位,在利用其它電學公式計算時也要統一單位。
如:電功的公式W=UIt中,各物理量的對應單位:U-V、I-A、t-S;這樣W的單位才是J。電熱的公式Q=IRt中:I―A、R―Ω、t―S;這樣Q的單位才是J。電功率的公式P=UI中:U-V、I-A,這樣P的單位才是W。
我們要確定歐姆定律的適用條件。
1.歐姆定律只對一段不含電源的導體成立,即只適用于純電阻電路。因此,歐姆定律又稱為一段不含源電路的歐姆定律。
例1中涉及到電磁轉換的知識,電動機工作時實質上也是一個發電機。電動機工作時,其閉合線圈切割磁感線會產生感應電流,所產生的感應電流對流過電動機線圈中的電流有一定影響。
實際上圖1相當于一個“RL”串聯電路,總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數和,即U≠U+U。但得到的電流有效值的關系I=U/Z與直流(或部分)電路的歐姆定律相似,各元件上的分電壓與該元件的阻抗(Z)成正比。
雖然電動機工作時產生的阻抗目前初中階段無法計算出來,但無論電動機工作時產生的阻抗為多少,電路中的電流都等于電阻R中的電流,即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。電動機兩端的實加電壓等于總電壓(電源電壓)減去電阻R兩端的電壓,即U=U-U=6V-2V=4V。則電動機的功率為:P=UI=4V×0.5A=2W。
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上述分析說明,電阻R所在的這部分電路與電動機所在的這部分電路有著本質的不同。從能量轉化的角度看:電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉化為熱能;而電動機所在的這部分電路電能只有少部分轉化為熱能,大部分轉化為機械能。前者屬于純電阻電路,后者屬于非純電阻電路。
歐姆定律只適用于純電阻電路,即用電器工作的時候電能全部轉化為內能的電路。例如電熨斗、電暖氣、電熱毯、電飯鍋、熱得快等。而電動機、電風扇,等等,除了發熱外,還對外做功,所以這些是非純電阻電路,歐姆定律不再適用。由歐姆定律導出的公式也只適用于純電阻電路(如:W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。)
2.歐姆定律適用于金屬導體和通常狀態下的電解質溶液;但是對于氣態導體(如日光燈管中的汞蒸氣)和其它一些導電元器件,歐姆定律不成立。歐姆定律對某一導體是否適用,關鍵是看該導體的電阻是否為常數。當導體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數時,其電阻叫線性電阻或歐姆電阻,歐姆定律對它成立;當導體的電阻隨電壓、電流變化時,其電阻叫非線性電阻,如:電子管、晶體管、熱敏電阻等,歐姆定律對它不成立。
3.歐姆定律只有在等溫條件下,即導體溫度保持恒定時才能成立。當導體溫度變化時,歐姆定律對該導體不成立,因為電阻是溫度的函數。
在講解歐姆定律的應用時,常舉白熾燈的例子,實際上白熾燈的鎢絲在溫度變化很大時電阻具有非線性,隨著電流的增大,鎢絲的溫度升高很多,其電阻也隨著變化。對非線性電阻,歐姆定律不成立,但是作為電阻定義的關系式R=U/I仍然成立,只不過對非線性電阻,R不再是常量。
綜上所述,例1中第一空電路中的電流有兩個值0.5A和4A,一個是在純電阻電路(電阻R)中用歐姆定律算出的電流0.5A。另一個是用歐姆定律計算在非純電阻電路(含電動機的電路)中的電流為4A,顯然不對。
通過對例1的全面、透徹的分析,我們對電學知識得到了進一步升華:(1)判斷電路的連接方式;(2)判斷電表的作用;(3)利用歐姆定律解決實際問題時必須注意“三性”;(4)復習了電功率、焦耳定律等相關電學公式;(5)歐姆定律的適用范圍。
學生能夠領悟到,復習不是為了解題,而是要掌握知識的前后聯系,優化知識結構;仔細觀察,認真分析;發散思維,以點帶面;舉一反三,融會貫通。這樣,從而體現出知識與技能、過程與方法,以及情感態度和價值觀的培養。
參考文獻:
[1]王較過.物理教學論.陜西師范大學出版社,2003.
[2]閻金鐸,田世坤.初中物理教學通論.高等教育出版社,1989.
[3]梁紹榮等.普通物理學―電磁學高等教育出版社,1988.
篇13
1. 實驗原理:
根據歐姆定律公式R=U/I,分別用電壓表測出電阻兩端的電壓和用電流表測出通過電阻的電流,就可以算出電阻的阻值.
2. 電路圖:如圖1
3. 注意點:
(1) 滑動變阻器在電路中可以改變通過電阻的電流(即改變電阻的工作狀態);
(2) 該實驗中,電流表的示數不僅包括待測電阻中的電流,也包括通過電壓表的微小電流,這是產生誤差的主要原因;
(3) 當電流通過導體時,導體因發熱而使電阻變大,長時間通電時,前后測得的電阻值偏差較大,因此實驗時多次改變滑動變阻器滑片的位置,在每次讀出電壓表和電流表的示數后都要及時斷開開關;
(4) 測量定值電阻的阻值時,可以用多次測量求平均值的方法求電阻,而測量小燈泡的電阻時由于燈泡的電阻值與溫度的變化有關,所以不能用求平均值的方法測量.
應用實戰
例1 在測定電阻阻值的實驗中:
(1) 小明根據圖2所示的電路圖,將圖3中的實驗器材連接成實驗電路.同小組的小亮在檢查時認為,從實驗目的來看,實驗電路上有一根導線連接錯了,建議小明改接.
① 請你在接錯的那根線上打“×”;
② 另畫一根導線,使電路連接正確;
③ 如果不改接這根導線,對實驗的影響是:?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖 ?搖?搖.
(2) 小明將電路改接正確后,合上開關,調節變阻器的滑片到某位置時,電壓表和電流表的指示如圖4所示,則電壓表的讀數是?搖 V,電流表的讀數是 ?搖 ?搖?搖A,被測電阻Rx的阻值是?搖 ?搖?搖?搖 Ω.(3) 小明和小亮為他倆在全班首先獲得測量結果而高興,準備整理實驗器材結束實驗.你認為他們的實驗真的結束了嗎?給他們提出什么建議呢?
① 寫出你的建議: ;② 建議的目的是: .
應用解讀
(1) 歐姆定律中的電流、電壓、電阻是對同一段導體而言的,電流表“+”到A接線柱為錯誤,打“×”,改為電流表“+”到C接線柱,否則測量的是Rx與滑動變阻器兩端的總電壓。
(2) 電壓表讀數1.8V,電流表讀數0.24A,由R=U/I計算電阻值為7.5Ω。