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欧姆定律的表述十篇

发布时间:2024-04-29 12:33:54

欧姆定律的表述篇1

关键词:欧姆定律;适用范围;微观机理;导电材料;能量转化

中图分类号:G633.7文献标识码:a文章编号:1003-6148(2016)12-0039-2

人教版《普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1》《欧姆定律》一节内容围绕电阻的定义式、欧姆定律和伏安特性曲线三部分展开,图1为教材的两段文字,意思是当金属导体的电阻不变时,伏安特性曲线是一条直线,叫做线性元件,满足欧姆定律;“这些情况”的电流与电压不成正比,是非线性元件,欧姆定律不适用[1]。随后,教材举例小灯泡和二极管的伏安特性曲线,指出两个元件都是非线性元件。在遇到欧姆定律时,不论是年轻教师还是学生常常感到疑惑:欧姆定律适用范围究竟是金属和电解质溶液还是线性元件?小灯泡是金属,又是非线性元件,究竟是否满足欧姆定律?

[导体的伏安特性曲线在实际应用中,常用纵坐标表示电流i、横坐标表示电压U,这样画出的i-U图象叫做导体的伏安特性曲线。对于金属导体,在温度没有显著变化时,电阻几乎是不变的(不随电流、电压改变),它的伏安特性曲线是一条直线,具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。图2.3-2中导体a、B的伏安特性曲线如图2.3-3所示。

欧姆定律是个实验定律,实验中用的都是金属导体。这个结论对其他导体是否适用,仍然需要实验的检验。实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。也就是说,在这些情况下电流与电压不成正比,这类电学元件叫做非线性元件。]

1欧姆定律的由来

1826年4月,德国物理学家欧姆《由伽伐尼电力产生的电现象的理论》,提出欧姆定律:在同一电路中,通过某段导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。欧姆实验中用八根粗细相同、长度不同的板状铜丝分别接入电路,推导出,其中s为金属导线的横截面积,k为电导率,l为导线的长度,x为通过导线l的电流强度,a为导线两端的电势差[2]。当时只有电导率的概念,后来欧姆又提出为导体的电阻,并将欧姆定律表述为“导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。”

关于欧姆定律的m用范围,一直存在争议,笔者认为可以从不同角度进行陈述。

2欧姆定律的适用范围

2.1从导电材料看适用范围

欧姆当年通过对金属导体研究得出欧姆定律,后来实验得出欧姆定律也适用于电解质溶液,但不适用于气体导电和半导体元件。

从微观角度分析金属导体中的电流问题,金属导体中的自由电子无规则热运动的速度矢量平均为零,不能形成电流。有外电场时,自由电子在电场力的作用下定向移动,定向漂移形成电流,定向漂移速度的平均值称为漂移速度。电子在电场力作用下加速运动,与金属晶格碰撞后向各个方向运动的可能性都有,因此失去定向运动的特征,又回归无规则运动,在电场力的作用下再做定向漂移。如果在一段长为L、横截面积为S的长直导线,两端加上电压U,自由电子相继两次碰撞的间隔有长有短,设平均时间为τ,则自由电子在下次碰撞前的定向移动为匀加速运动,

2.2从能量转化看适用范围

在纯电阻电路中,导体消耗的电能全部转化为电热,由Uit=i2Rt,得出在非纯电阻电路中,导体消耗的电能只有一部分转化为内能,其余部分转化为其他形式的能(机械能、化学能等),因此,欧姆定律适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路。

金属导体通电,电能转化为内能,是纯电阻元件,满足欧姆定律。小灯泡通电后,电能转化为内能,灯丝温度升高导致发光,部分内能再转化为光能,因此小灯泡也是纯电阻,满足欧姆定律。电解质溶液,在不发生化学反应时,电能转化为内能,也遵守欧姆定律。气体导电是因为气体分子在其他因素(宇宙射线或高电压等条件)作用下,产生电离,能量转化情况复杂,不满足欧姆定律。半导体通电时内部发生化学反应,电能少量转化为内能,不满足欧姆定律。电动机通电但转子不转动时电能全部转化为内能,遵从欧姆定律;转动时,电能主要转化为机械能,少量转化为内能,为非纯电阻元件,也不满足欧姆定律。

2.3从i-U图线看适用范围

线性元件指一个量与另一个量按比例、成直线关系,非线性元件指两个量不按比例、不成直线的关系。在电流与电压关系问题上,线性元件阻值保持不变,非线性元件的阻值随外界情况的变化而改变,在求解含有非线性元件的电路问题时通常借助其i-U图像。

从知导体的电阻与自由电子连续两次碰撞的平均时间有关,自由电子和晶格碰撞将动能传递给金属离子,导致金属离子的热运动加剧,产生电热。由知导体的温度升高,τ减小,电阻增大。因此,导体的电阻不可能稳定不变。当金属导体的温度没有显著变化时,伏安特性曲线是直线,满足“电阻不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比”。理想的线性元件是不存在的,温度降低时,金属导体的电阻减小,当温度接近绝对零度时,电阻几乎为零。小灯泡的伏安特性曲线是曲线,是非线性元件,当灯泡电阻变化时,仍有i、U、R瞬时对应,满足欧姆定律如同滑动变阻器电阻变化时也满足欧姆定律[3]。

2.4结论

综上所述,从导电材料的角度看,欧姆定律适用于金属和电解质溶液(无化学反应);从能量转化的角度看,欧姆定律适用于纯电阻元件。对于线性元件,电阻保持不变,导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,欧姆定律适用。从物理学史推想,欧姆当年用八根不同铜丝进行实验,应该是研究了电压保持不变时,电流与电阻的关系,以及电阻保持不变时,电流与电压的关系。虽然都是非线性元件,小灯泡是金属材料,是纯电阻元件,满足欧姆定律,二极管是半导体材料,却不满足欧姆定律。因此,线性非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。

3教材编写建议

“有了电阻的概念,我们可以把电压、电流、电阻的关系写成上式可以表述为:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。这就是我们在初中学过的欧姆定律。”[1]笔者以为,欧姆定律的内容是这个表达式最重要的意义是明确了电流、电压、电阻三个量的关系,而不是其中的正比关系和反比关系,教材没必要对欧姆定律进行正比反比的表述。

“实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。”教材已明确欧姆定律的适用范围,建议教材将线性元件和非线性元件的概念与欧姆定律的适用范围分开,同时明确线性、非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。

参考文献:

[1]普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[m].北京:人民教育出版社,2010.

欧姆定律的表述篇2

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=iRtw=U/RtQ=UitQ=U/Rtp=iRp=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.

欧姆定律的表述篇3

关键词:理解;欧姆定律;电流;电压;电阻

欧姆定律是初中物理电学部分的核心内容,也是中考中考点的重点内容、难点内容。欧姆定律掌握的好坏直接影响学生的考试成绩,要多用时间将这块知识夯实,才能取得高考的胜利。

一、明确欧姆定律的内容

1、实验思想和方法

欧姆定律在教材上是通过在“控制变量法”的实验思想基础上归纳总结出来的:即在控制电阻不变,得到通过导体的电流跟导体两端的电压成正比;控制导体两端的电压不变,得到通过导体的电流跟导体的电阻成反比。由此得到了电路中电流与电压、电阻之间的关系。

2、欧姆定律的表达式

由实验总结和归纳出欧姆定律:通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。

表达式为:i=U/R;i的单位是安(a),U的单位是伏(V),R的单位是欧(Ω);导出式:U=iRR=U/i

注意表达式中的三个物理量之间的关系式是一一对应的关系,即具有同一时间,同一段导体的关系。

3、欧姆定律的应用条件

(1).欧姆定律只适用于纯电阻电路;

(2).欧姆定律只适用于金属导电和液体导电,而对于气体、半导体导电一般不适用;

(3).欧姆定律表达式i=U/R表示的是研究不包含电源在内的“部分电路”;

(4).欧姆电律中“通过”的电流i、“两端”的电压U及“导体”的电阻R都是同一个导体或同一段电路上对应的物理量,不同导体之间的电流、电压和电阻间不存在上述关系。

4.区别i=U/R和R=U/i的意义

欧姆定律中i=U/R表示导体中的电流的大小取决于这段导体两端的电压和这段导体的电阻。当导体中的U或R变化时,导体中的i将发生相应的变化。可见,i、U、R都是变量。另外,i=U/R还反映了导体两端保持一定的电压,是导体形成持续电流的条件。若R不为零,U为零,则i也为零;若导体是绝缘体R可为无穷大,即使它的两端有电压,i也为零。因此,在欧姆定律i=U/R中,当R一定时i与U成正比;当U一定时i与R成反比。

R=U/i是欧姆定律推导得出的,表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比等于这个导体的电阻。它是电阻的计算式,而不是它的决定式。导体的电阻反映了导体本身的一种性质,因此,在导出式R=U/i中R与i、U不成比例。

对于给定的一个导体,比值U/i是个定值;而对于不同的导体,这个比值是不同的。不能认为导体的电阻跟电压和电流有关。

二、欧姆定律的应用

在运用欧姆定律,分析、解决实际问题,进行有关计算时应注意以下几方面的问题:

1.要分析清楚电路图,搞清楚要研究的是哪一部分电路。这部分电路的连接方式是串联,还是并联,这是解题的关键。

2.利用欧姆定律解题时,不能把不同导体上的电流、电压和电阻代入表达式i=U/R及导出式U=iR和R=U/i进行计算,也不能把同一导体不同时刻、不同情况下的电流、电压和电阻代入欧姆定律的表达式及导出式进行计算。为了避免混淆,便于分析问题,最好在解题前先根据题意画出电路图,在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号。同时要给“同一段电路”同一时刻的i、U、R加上同一种脚标;不能乱套公式,并注意单位的统一。

3.要搞清楚改变和控制电路结构的两个基本因素:一是开关的通、断情况;二是滑动变阻器连入电路中的阻值发生变化时对电路的影响情况。因此,电路变化问题主要有两种类型:一类是由于变阻器滑片的移动,引起电路中各个物理量的变化;另一类是由于开关的断开或闭合,引起电路中各个物理量的变化。解答电路变化问题的思路为:先看电阻变化,再根据欧姆定律和串、并联电路的特点来分析电压和电流的变化。这是电路分析的基础。

三、典型例题剖析

例1在如图所示的电路中,R=12Ω,Rt的最大阻值为18Ω,当开关闭合时,滑片p位于最左端时电压表的示数为16V,那么当滑片p位于最右端时电压表的示数是多少?

解析:分析本题的电路得知是定值电阻R和滑动变阻器Rt串联的电路,电压表是测R两端电压的。当滑动变阻器的滑片p位于最左端时电压表的示数为6V,说明电路中的总电压(电源的电压)是6V,而当滑动变阻器的滑片p位于最右端时,电压表仅测R两端的电压,而此时电压表的示数小于6V。

滑片p位于变阻器的最右端时的电流为i=U1R+Rt=6V12Ω+18Ω=0.2a。此时电压表的示数为U2=iR=0.2a×12Ω=2.4V。

例2如图所示,滑动变阻器的滑片p向B滑动时,电流表的示数将;电压表的示数将。(填“变大”、“变小”或“不变”)如此时电压表的示数为2.5V,要使电压表的示数变为3V,滑片p应向端滑动。

图1

分析:根据欧姆定律i=UR,电源电压不变时,电路中的电流跟电阻成反比。此电路中滑动变阻器接入电路的电阻是ap段,动滑片p向B滑动时,ap段变长,电阻变大,所以电流变小。电压表是测Rx两端的电压,根据Ux=iRx可知,Rx不变,i变小,电压表示数变小。反之,要使电压表示数变大,滑片p应向a端滑动。

答案:变小;变小;a。

参考文献:

欧姆定律的表述篇4

一、将定值电阻改用电阻箱进行实验

绝大部分老师在进行苏科版欧姆定律实验教学时常常有这样的一个困惑,定值电阻标有10欧姆,在进行实验时定值电阻的阻值却不准确,给欧姆定律实验带来了一些不必要的麻烦。我认为定值电阻不准确的原因是:定值电阻出厂时是很精确的,但是由于学校购置后存放在实验室的条件不好,另一方面定值电阻存放时间过长,现在实验室中的定值电阻还是八十年代的产品。所以有些定值电阻的接线柱上面已氧化,电阻线也发生了化学变化,常见的10欧姆的电阻只有8欧姆左右。学校的实验经费有限,不可能每年都购买新的定值电阻。另外在研究电流与电阻的关系时,要多次改变定值电阻的阻值,多次改变所连的电路,浪费了许多实验时间。为此我尝试用电阻箱来代替定值电阻进行实验,效果显著。一方面电阻箱电阻线在箱内,不易氧化。另一方面电阻箱内电阻的精确度高,一般实验室用的J2362-1电阻箱的误差为0.1欧姆,大大高于定值电阻的精确度。另外在进行研究电流与电阻的关系时,要多次改变定值电阻的阻值,利用电阻箱进行实验就不必重复拆线连线,节省了许多实验时间,大大提高了课堂效率,让学生在课堂上有更多的时间来提高自己的知识技能。

二、电源由干电池组改为学生电源

这个探究欧姆定律的实验在书本上用干电池组进行学生实验,但是使用时由于干电池使用时间较长,干电池内部会发生化学变化,干电池的电阻会发生变化,对实验的操作会产生影响。即使用了三节干电池,定值电阻两端的电压不一定达到3伏。另外从环保的角度分析,一学期电学内容的学习,学生至少要进行三次电学学生实验。如果大量使用干电池作为电源进行实验,一个中等规模的初级中学会产生一千多个废旧电池,一方面大量浪费了学校有限的办公经费,另一方面学校对废旧电池处理不当,对周围环境会产生严重影响。综合上述考虑,我认为用学生电源来替代干电池,学生电源干净污染少,还可以避免干电池内阻对实验的影响。当然学生电源并不是没有缺点,学生电源如果使用不当对人身安全有危险。我认为今后物理老师进行电学物理实验时,尽可能使用学生电源,只要安全措施恰当,学生电源是进行欧姆定律和其他电学实验最好的电源选择。

三、导线由接线端带叉口的导线改为两端是鳄鱼夹的导线

学生在进行欧姆定律实验时连七根线,学生在连接电路时,经常不能捏紧螺母,造成接触不良,实验效果较差,为了提高学生做欧姆定律实验的效率,我校在进行欧姆定律实验时,用鳄鱼夹来代替带叉口的导线。可节省连接导线的时间,我做过调查,学生用鳄鱼夹代替带叉口的导线连接电路后,连接欧姆定律实验电路图的时间大大的提高了。另一方面连接电路的成功率由原来的50%提高到80%左右,减少了一些不必要的检修时间。节省了实验操作时间,增加了学生进行探究的时间。另外为了提高实验的精确度鳄鱼夹最好用铜制,导线改用较粗的铜导线,在导线与鳄鱼夹连接处应用锡焊或银焊,这样导线与鳄鱼夹不易脱落。焊接处应加一根橡胶管加以保护,这样同学们在使用时不易折断,尽可能提高实验的成功率和精确度。有些老师认为实验存在误差可以证明实验的真实性,其实这种观点是不科学的,在以前实验环境较差、实验器材精确度不高,在这种情况下误差较大也是正常的。但是现在无锡地区经济基础较好,各校都在进行现代化实验改造或已经完成现代化实验改造。如果此时实验误差较大,这与物理老师的严谨,对科学的一丝不苟的精神是不相符的。

四、数据处理时采用整数

欧姆定律的表述篇5

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5Ω、10Ω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5Ω与10Ω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5Ω、10Ω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10Ω电阻;3、4组5Ω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=6Ω的定值电阻串联,接入输出电压U=3V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=0.22a。

【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:

欧姆定律的表述篇6

第1节对欧姆定律的理解和应用

重点考点

欧姆定律是通过“探究导体的电流跟哪些因素有关”的实验得出的实验结论.应注意以下考点:(1)公式()说明导体中的电流大小与导体两端的电压和导体的电阻两个因素有关,其中i、U、R必须对应于同一电路和同一时刻.(2)变形式()说明电阻R的大小可以由()计算得出,但与U、i无关.因为电阻是导体本身的一种性质,由自身的材料、长度和横截面积决定.由此提醒我们,物理公式中各量都有自身的物理含义,不能单独从数学角度理解.(3)串联电路具有分压作用,并联电路具有分流作用.

中考常见题型

中考一般会从两方面考查欧姆定律的应用,一是对欧姆定律及变形公式的理解和简单计算,一般不加生活背景,以纯知识性的题目出现在填空题或选择题中:二是应用欧姆定律进行简单的串并联的相关计算.

例1(2014.南京)如图1所示,电源电压恒定,R1=20Ω,闭合开关S,断开开关S1,电流表示数是0.3a;若再闭合开关S1,发现电流表示数变化了0.2a.则电源电压为____V,R2的阻值为____Ω.

思路分析:闭合s,断开S1时,电路为只有R1的简单电路,可知电源电压U=U1=i1R1=0.3ax20Ω=6V;若再闭合S1时,两电阻并联,则U2=U=6V,因为R1支路两端的电压没有变化,所以通过该支路的电流仍为0.3a,电流表示数的变化量即为通过R2支路的电流,则i2=().

答案:630

小结:本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的灵活运用,关键是能判断出闭合开关S1时电流表示数的变化即为通过R2支路的电流.每年的中招都有一个2分的这样的纯计算题目,以考查同学们对基础知识的理解和掌握程度.

例2(2013.鄂州)如图2甲所示的电路,电源电压保持不变.闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图象如图、2乙所示.根据图象的信息可知____.(填“α”或“b”)足电压表V2示数变化的图象,电源电压为____V,电阻R1____的阻值为____Ω.

思路分析:国先分析电路的连接情况和电表的作用:电阻R1和滑动变阻器R2串联,电压表V1测的是R1两端的电压,电压表V2测的是滑动变阻器(左侧)两端的电压.因为R1是定值电阻,通过它的电流与电压成正比,所以它对应的图象应是α,那么图象b应是电压表V2的变化图象,观察图象可知:当电流都是0.3a(找出任一个电流相等的点,两图线对应的电压之和就是电源电压)时,U1=U2=3V,根据串联电路中电压的关系可知,电源电压为6V,由于R1是定值电阻,所以在图象α上任找一点,代入欧姆定律可知()

答案:b610

小结:欧姆定律提示了电流、电压、电阻三者之间的数量关系和比例关系,三个比例关系分别为:(1)电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比,即()(2)电流一定时,导体两端的电压和它的电阻成正比,即().该规律又可描述为:串联分压,电压的分配和电阻成正比,即电阻大的分压多.(3)电压一定时,导体中的电流和导体的电阻成反比,即(),该规律又可描述为:并联分流,电流的分配和电阻成反比,即电阻大的分流小.图象可以很直观地呈现这种关系,学会从图象中找出特殊点足解决欧姆定律问题的一大技巧,

第2节动态电路中物理量的变化

重点考点

由于滑动变阻器滑片的移动或开关所处状态的不同,使电路中电流和电压发生改变,这样的电路称之为动态电路.这类题目涉及电路的分析、电表位置的确定、欧姆定律的计算、串并联电路中电流和电压分配的规律等众多知识,因此同学们在分析过程中容易顾此失彼,下面我们通过例题梳理一下解决这类问题的一般思路,

中考常见题型

题日常联系生活实际,以尾气监控、超重监控、温度监控、风速监控、身高测量等为背景,考查该部分知识的掌握情况,存中考题中常以选择题的方式呈现,注意:如果题目中没有特别说明,可认为电源电压和定值电阻的阻值是不变的.

例3(2014.济宁)小梦为济宁市2014年5月份的体育测试设计了一个电子身高测量仪.图3所示的四个电路中,Ro是定值电阻,R是滑动变阻器,电源电压不变,滑片会随身高上下平移.能够实现身高越高,电压表或电流表示数越大的电路是().

思路分析:图a中两个电阻R。和R串联,电流表测量的是整个电路中的电流,当身高越高时,滑动变阻器接入电路中的阻值越大,电路中的电流越小,电流表的示数越小,图B中身高越高时,滑动变阻器连人电路中的阻值越大,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,根据串联电路分压的规律知道,R越大电压表的示数越大,符合题意.图B与图C中滑动变阻器的接法不同,图C中身高越高,滑动变阻器连入电路中的阻值越小,同理知道电压表的示数越小.图D是并联电路,电流表测的是支路电流,根据并联电路各支路互不影响的特点知道,不论人的身高如何变化,电流表的示数都不会发生变化,选B.

小结:分析这类问题依据的物理知识是:(1)无论串并联电路,部分电阻增大,总电阻随之增大,而电源电压不变,总电流与总电阻成反比.(2)分配关系:串联分压(电阻大的分压多),并联分流(电阻大的分流少).(3)在并联电路中,各支路上的用电器互不影响,滑动变阻器只影响所在支路电流的变化,从而引起干路电流的变化.解决这类问题的一般思维程序是:(1)识别电路的连接方式并确定电表位置.(2)判断部分电阻的变化.(3)判断总电阻及总电流的变化.(4)根据串并联电路的分压或分流特点进行局部判断.

例4如图4所示电路,电源电压不变,开关S处于闭合状态.当开关S.由闭合到断开时,电流表示数将____.电压表示数将________.(均填“变大”“不变”或“变小”)

思路分析:当开关S.闭合时,电灯L被短路,电路如图5所示,电压表测的是电阻R两端的电压(同时也是电源电压),电流表测的是通过电阻R的电流.当开关S1断开时,电灯L和电阻R串联,电路如图6所示,此时电压表测电阻R两端的电压,它是总电压的一部分,所以电压表的示数变小;电流表测的是总电流,但跟S,闭合相比,这个电路的总电阻变大,总电压不变,故电流表的示数变小.

答案:变小变小

小结:本题引起电表示数变化的原因是开关处于不同状态,解决本题的突破口是弄清楚当开关处于不同状态时,电路的连接情况和电表的位置.

第3节欧姆定律的探究及电阻的测量

重点考点

电学实验探究题的考查比较常规,有以下几方面:(1)选取器材及连接电路:根据题目要求,分析或计算出电表的量程和滑动变阻器的规格,连接电路时开关应断开,滑动变阻器要“一上一下”接入,且滑片要放在阻值最大的位置.电表的量程和正负接线柱要正确.(2)滑动变阻器的作用:保护电路,改变电路中的电流或用电器两端的电压,实现多次测量.(3)分析实验数据得出结论.怎样分析数据才能得出结论是近年来考试的侧重点,要注意结论成立的条件和物理量的顺序.(4)多次测量的目的有两个,如定值电阻的阻值不变,多次测量是为了求平均值减小误差:灯丝电阻是变化的,多次测量是为了观察在不同电压下,电阻随温度变化的规律.难点是单表测电阻和创新型实验的探究与设计.

中考常见题型中考常以“探究电流与电压或电阻的关系”“测小灯泡的电阻”和“测定值电阻的阻值”这三类题型,以实验探究的方式考查同学们的动手能力和解决实际问题的能力,在常规的考查基础上,近几年又融人器材的选取、电路故障的处理、单表测电阻及如何分析数据才能得出结论等探究内容的考查.

例5用“伏安法”测电阻,小华实验时的电路如图7所示.

(1)正确连接电路后,闭合开关前滑片p应置于滑动变阻器的________(填“左”或“右”)端.

(2)测量时,当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图7乙所示,则,_____a,根据实验数据可得R2=____Ω.小华在电路中使用滑动变阻器的目的除了保护电路外,还有____.

(3)如果身边只有一只电流表或电压表,利用一已知阻值为Ro的定值电阻、开关、导线、电源等器材也可以测出未知电阻Rx请仿照表1中示例,设计出测量Rx阻值的其他方法.

思路分析:闭合开关前,滑动变阻器的阻值应调到最大.由于测量的是定值电阻的阻值,所以,应该多次测量求平均值减小误差,这正是使用滑动变阻器的另一个目的.测电阻的原理是R=(),即用电压表测出未知电阻两端的电压,用电流表测出通过未知电阻的电流,就能计算出未知电阻的阻值.当只有电流表时,我们应设法“借到”电压,怎样让未知电阻两端的电压和已知电阻两端的电压相等呢?只有组成并联电路,示例也证实了这一点.同样道理,当只有电压表时,我们可以组成串联电路,这样可以借助通过已知电阻的电流来计算未知电阻,

欧姆定律的表述篇7

电学实验结论,通常都是分析表中数据和图像等得出的。因受篇幅所限,仅举两例如下:

例1.某同学在“探究欧姆定律实验”时设计如下所示的表格(我市教育学院中教部物理室规定:凡是画图像或探究成比例的实验,必须“全程、六点、等距”地测取6组对应的数据)。

分析表中测取的数据,能得出哪些结论?“会记录实验数据,知道简单的数据处理方法”和“有初步的信息处理能力”等,都是新课标规定的教学要求。教会学生能从全方位、多角度地分析表中测取的数据是十分重要的:

1.横行分析:

横行分析表格中的数据,不仅可以得出“当电阻一定时,导体中的电流跟它两端的电压成正比”、绘出图1所示的图像,而且不论分析哪段导体上6组对应的数据,均可以得出下列重要的实验结论:

⑴同一段导体在通常条件下,它两端的电压跟通过它的电流之比,是一个固定的值、即“R=U/i=定值”!我们认为,强调“R=U/i=定值”这条电学结论的意义有:

①能简明、准确、完整的“表达出某段导体中的i跟U与R之间的定量关系”!正如西德5—9(10)年级(国民学校)物理课本(塞尔肖夫—乌劳贝尔著、安文铸译,文化教育出版社1982.7.第1次印刷本)p189里写的:“在一个通电导体上的电压和导体中的电流强度之比是一个固定的值(常数),这个关系叫欧姆定律”。

②在日常教学中,人们总把“R=U/i”、说成是公式“i=U/R”的变形式。从上面的分析可知:“R=U/i”与“i=U/R”同样都是实验结论表达式、是并列关系!“R=U/i=定值”,更是医治“i=U/R,R=U/i(因受欧姆定律表述的误导):R跟U成正比、R跟i成反比”错误观点的灵丹妙药。

③承认“R=U/i”是一条独立的科学结论,就为伏安法测电阻提供一条简明的原理:可以直接书写“R=U/i”。

⑵对同一段导体,它两端的电压,等于导体中的电流与其电阻的乘积;导体中的电流,等于它两端的电压除以其电阻;导体的电阻,等于它两端的电压与其电流的比值。即“U=iR、i=U/R和R=U/i”,都是由分析实验数据得出的三个并列的公式、均可以直接引用!

2.竖列分析:

竖列分析表格中的数据,不仅可以得出“当电压一定时,导体中的电流跟它的电阻成反比”、绘出图2所示的图像和上述多条电学结论,而且还能发现:由于R=U/i=定值,当U一定时,某段导体U/i的值大、对应的i值小,说明该导体对电流的阻碍作用大;而导体不同,U/i的值通常不等。所以“在物理学里,可以用导体两端的电压,跟通过它的电流的比值来表示这段导体的电阻”,即“R=U/i”可以称作“电阻定义式”或“电阻表达式”(不叫“电阻定律式”),进而给出定义电阻单位“1Ω=1V/a”的依据;……

例2.摘引2011年苏州中考物理22题:从下图中所示的电阻a、B的i-U图像可知,电阻值较大的是Ω。若将a和B两电阻并联接在电压为2V电源上,则干路中的电流是a,此时电路总电阻值是Ω。赋分答案为:10;0.6和3.33。

在教学中我们引导学生:通过分析该图像,除了会计算电阻(取电压坐标的U值,除以对应电流坐标的i值)、会计算电功率(略)和会组成串联(从电流坐标取i值、再找电压坐标对应的U值)、并联电路(从电压坐标取U值、再找电流坐标对应的i值)以外:重点引导学生总结如下电学规律:

⑴不论对于a或B均有:导体中的电流,当电阻一定时,跟它两端的电压成正比;

⑵分析a和B有:导体中的电流,当电压一定时,跟导体的电阻成反比;

⑶由⑴和⑵可得科学表述欧姆定律的内容是:“导体中的电流,当电阻一定时,跟它两端的电压成正比;当它两端的电压一定时,跟导体的电阻成反比”。我们决不赞同“不说前提条件、只讲实验结果”的常规欧姆定律的表述!

⑷在并联电路中,电流和电功率等的分配,均跟并联导体的电阻成反比;

⑸在串联电路中,电压和电功率等的分配,均跟串联导体的电阻成正比;

⑹不论对于a或B均有:当导体的电阻一定时,导体消耗电能的功率(电功率是表示电流做功快慢的物理量,是不能被消耗的!今后不要再说“消耗的电功率”),跟通过它的电流的平方成正比!其公式是p=i2R;

欧姆定律的表述篇8

分析其根源:初中电学抽象难懂,面对纵横交错的电路图,学生们往往感到无从下手,错综繁杂的电学概念、定律及计算公式常常使学生不知所措,然而电学综合题历来又是中考物理的压轴热点,并且综合性强、障碍设置多。通过师生共同分析根源,我觉得在学习电学的过程中注重以下策略,可以有效提高学习效率:

一、人人“三会”电路-------会连接、会画、会分析

《课程标准》指出:“实验是物理课程改革的重要环节”要求学生能动脑动手地“学”科学,改变过去以书本为主、实验为辅的教与学的方式,把实验地位空前提升。要解决学好抽象的电学这个问题,以实验课堂为主阵地,通过用电器工作过程中的具体情境学习抽象的电学。

利用课外活动时间让学生走进实验室操作,并且利用多媒体、实物讲解操作过程:什么是串联?什么是并联?什么是首尾相连?什么是两端分别连在一起?还有如何判断电路是串联还是并联?讲解连接电路时要注意的事项。对于特别害羞的女同学,她们不敢动手,要善于开导,训练她们的胆量,提高她们的动手实践能力,让她们通过实验体会接线柱接反了的现象,比你讲解多次效果明显。这样,人人会连接、分析电路,就能做好电路图和实物图之间的互相转化。

二、培养探究意识,做好探究性教学实验

在实施素质教育的过程中,物理教学主要是以探究性学习为主,注意对整个物理概念和结论的过程的探究,通过提出疑问、设计方案、动手操作、思考解决、得出结论等具体步骤,让学生自主地参与教学的整个过程。电学学习更是如此。

为此,要精心设计实验,激发学生探究的主体性,做好探究性实验,充分发挥探究式边学边实验的教育功能,实现教与学的双赢。而不是简单的把书中的演示实验做一遍,然后直接把结论告诉学生。

如“探究电阻上电流跟两端电压关系”时,可以创设这样的情境:先把一个2.5V的小灯泡接在一节干电池上,看看小灯泡的发光情况,再把电源换成两节干电池上,看看此时小灯泡的发光情况。

三、理解欧姆定律并突破定律

欧姆定律一章,是在学习了电流、电压、电阻三个重要物理量的基础上来学习这三个物理量之间的关系。它是贯穿整个电学的重要规律,奠定了整个电学的基础,是学习下一章电功率的前提,因此,本章内容处于重要地位,起着承上启下的作用。因此,欧姆定律是学好电学的关键。

欧姆定律最难理解的知识点是:

当导体两端电压一定时,导体的电流与导体中的电流成反比?

当导体电阻一定时,导体两端电压与导体中的电流成正比?

学生初学欧姆定律时最难理解知识点,所以在实验时应注意探究的方法、结合图像得出电流与电压、电阻的关系。首先巩固练习电路分析,然后理解串并联电路的特点,利用变化的量表示不变量或抓住其中相等的量列出关系式(电源电压一般不变、串联电流相等、并联电压相等……),若能熟能生巧,在做计算题时,这些隐含的条件便会在学生看到题的同时马上就跳出来,再结合欧姆定律,你就能轻易地解出此题。

定律中的电流、电压和电阻都必须是同一个导体或同一段电路上对应的物理量。不同的导体之间的电流、电压和电阻间不存在U=iR关系。因此在运用欧姆定律公式时,必须将同一个导体或同一段电路的电流、电压和电阻三者一一对应,再带入计算。对于欧姆定律及导出公式,前者既有物理意义又有数学意义,后面两个只有数学意义,所以就不成比例关系变形公式并非欧姆定律的内容,切勿混淆。把上述问题弄明白了,电学难题就迎刃而解了。

四、加强学生说题训练,升华学生思维

新课程倡导自主、合作、探究的学习方式,让课堂激扬,充满生命活力,让学生成为学习的主人。但相当多学生来自农村,许多学生生性胆怯,不善言谈,我们要用激励方式,让他们敢于开口,表达自己的想法。因此我以"说题"(把题目的已知条件和所求的内容用自己组织的物理语言叙述出来,)为突破口,消除知识点在审题过程中的错误,是做题更高一层的升华,以此来提高学生学习物理的能力。

利用“说题”来强化所学知识内容,通过“说题”为学生学习而设计活动,为学生发展而开展活动,提高课堂效率,就能使我们的课堂变得生机勃勃、充满智慧的欢乐与发展创造的快意。

五、加强变式训练,总结中考重要考点

对于初中物理知识中最大的一块知识“电学”,题型杂乱,变幻莫测,学生如果抓不住解题规律,就题做题,进步不会很大。为了让学生更好的解决这部分的问题,深入理解基本内容,培养分析问题和解决问题的能力,针对电学的一些考点,我进行了以下几种变式处理练习,简化学习难度:

(一)经典中考试题,变换已知量的数据进行未知量的求解;把已知量和未知量求解交换进行的;达到举一反三的目的,触类旁通。

(二)同类的题型归类,找出题目中存在的异同

滑动变阻器在电学实验中的作用:

相同点:保护电路;

不同点:探究电流与电阻:保持电阻两端电压不变:

探究电流与电压关系实验中的作用:改变定值电阻两端的电压和通过的电流,多次测量,从而找出规律。

伏安法测电阻中的作用:改变定值电阻两端的电压和通过的电流,实现多次测量,从而减小实验误差。

伏安法测小灯泡电功率中的作用:改变小灯泡两端电压,使之分别小于、等于、大于灯泡的额定电压,以便测出不同电压时的实际功率。

滑动变阻器在测电阻实验中还可做定值电阻用

(三)固定的套路,变换求解

电学综合题有何规律可循呢?分析历届中考物理的电学计算题,我们也称之为电学综合题,此题看似简单,其实暗藏玄机?细分析做此题也有固定的套路:

1.由实物图转化为电路图,建立物理模型

2.做出每种情况的等效电路,注意同一性、同时性

3.抓住物理量那些变化,那些未变,用变化量表示不变量;利用电路特点,根据各状态之间的联系建立等式关系

4.解未知量

在进行变式练习时,认真钻研教材,精选例题;精讲例题,以点代面,突出重点;一题多变,等几个方面进行。应注意练习的层次,层层推进,使学生在解题时达到异中求同、同中存异、多题同解,沟通相关知识的联系,培养其联想思维、纵向思维能力化题型,通过解题的比较,体会解题思想,善于用概念、规律去揭示问题的本质特征,培养知识迁移运用的能力。

实践证明,通过师生共同努力,在教学过程中吸引学生主动参与学习,注重以上“策略”,初中生完全可以学好物理电学。

参考文献:

1、《初中物理教学中的问题与对策》东北师范大学出版社

欧姆定律的表述篇9

关键词:电表;示数;变化;判断

电流表和电压表是初学电学者必会的测量工具,它们分别是用来测量所在电路的电流和电压的,所以要弄清电表示数的变化情况,用到的知识是欧姆定律以及串、并联电路中电流、电压和电阻的关系。针对不同连接方式的电路以及电表所测电路部分的不同,解决思路又有所区别,这里以例题为证。

例1.在如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S后,电流表的示数为i,电压表的示数为U,若滑动变阻器的滑片p向右移动,则i__________;U__________;若电压表与R2并联时,U

__________(均选填“变大”“变小”或“不变”)。

这是一个串联电路,很显然要根据串联电路及欧姆定律的有关知识去解决。

在电路中,电压表测量R1两端的电压,当滑动变阻器的滑片p向右移动时,R2增大,根据R总=R1+R2,得R总也增大,再根据欧姆定律,i=U总/R总,因U总不变,所以i变小;电压表的示数U,可直接用U=iR1去推导得出变小。而第三空就不能直接利用U=iR2去推导,因i变小,R2变大,那么i与R2的乘积将如何变化呢?这是初学者容易犯错误的地方。该怎样去判断此时电压表的示数U的变化呢?再回过头来看,因R1与R2串联,所以,我们应考虑先确定R1两端的电压U1的变化情况,这样,再根据U=U总-U1,就迎刃而解了。在这个电路中i变小,R1不变,所以U1=iR1变小,U=U总-U1,U总不变,故U总-U1的差变大,即U变大,得解了。

以上是在串联电路中常见的情况,当电路并联时,我们又该怎么判断呢?

例2.如图所示电路,当滑动变阻器的滑片p由中点向上移动时,电压表V的示数__________,电流表a1的示数__________,a2的示数__________,a的示数__________。(选填“变大”“变小”或“不变”)

在这个电路中,R1与R2并联,电流表a1、a2和a分别测R1、

R2和干路中的电流,电压表V看似只与R1并联,因在并联电路

中,各支路两端电压相等,且在这个电路中,各支路两端电压就等于电源电压,所以我们首先就可以确定,当滑片移动时,V的示数是不变的,再分别根据欧姆定律i=U/R判断电流表a1的示数i1与电流表a2的示数i2的变化情况,i1=U/R1,U不变,R1不变,所以i1

不变;i2=U/R2,当滑片p向上移动时,R2变大,U不变,所以i2变

小。最后根据并联电路中i=i1+i2,i1不变,i2变小,所以i也变小。题中四空答案也就确定了。

综上所述,关于电路中电表示数变化的判断,我们一般是先确定不变电阻对应的电流值或电压值的变化情况,再利用串、并

欧姆定律的表述篇10

论文关键词:解题思路,物理规律,物理概念

解物理题一般来说是根据题目叙述的物理情景和已知条件,运用某个物理规律或几个规律去求出待求量的答案。因此解题思路应该从物理规律中去寻找。从物理规律本身的分析中引出解题思路,是形成解题思路的基本方法。物理规律通常用一个数学公式表述,这个数学公式表述了有关物理量之间的数值关系,称之为某某定律、定理。从定律、定理中找解题思路,就要求分析定律中涉及的每一个物理量的意义和各物理量之间的相互关系。这不但有利于加深对物理概念、物理规律的理解,也有利于抽象思维能力的提高。

现举例说明上述观点。

牛顿第二定律是质点动力学的核心规律,动量定律、动能定理均可从牛顿第二定律导出。所以牛顿第二定律及其导出规律在解质点动力学问题中占有极其重要的地位。当各量都取国际单位制时,牛顿第二定律的数学表达式为F合=ma,公式中F合这一项涉及具体的性质力的规律,如万有引力定律,库仑定律等,涉及力的合成分解,以及矢量运算遵循的平行四边形法则。a这一项涉及匀变速直线运动和匀速圆周运动等运动学方面的有关规律。所以全面掌握牛顿第二定律就掌握了力学中涉及的大多数规律和法则。

牛顿第二定律反映的是物体在力的作用下如何运动的问题,所以应用牛顿第二定律时,首先必须明确研究对象,即确定研究主体,并将其从周围环境中隔离出来(所谓隔离体法)。隔离体法在处理连结体问题时,在大多数情境中是必不可少的,如果取连结体的整体,则仍然是一个确定研究主体的问题。研究主题确定了,公式中的m这一项就定了;第二步即对研究主体进行受力分析,是F合这一项的要求,只有对物体进行正确的受力分析,才能确定其所受的合力;第三步,分析研究主体运动状态的变化,从而由运动学规律确定a;第四步,建立牛顿定律的方程,随后就是解方程和讨论结果了。

综上所述,应用牛顿第二定律解题的四个步骤,不是人为的强加于学生的模式,而是应用牛顿第二定律公式F合=ma本身的需要,这就是由物理规律本身去找解题思路的道理。

再举一个电学的例子。、

欧姆定律i=是电学中一个最基本的公式,使用中要注意式中各量的值确属同一电路或电阻,也就是确属同一研究对象,即U是研究对象两端的电压,R是研究对象的阻值,i是流过研究对象的电流,防止张冠李戴。

我们举一个实例:如图,已知e=2V,r=0.5Ω,R1=2Ω,R2=3Ω,求a、B之间和a、C之间的电压。

分析:对整个闭合电路,由闭合电路欧姆定律,得:

i=(1)

隔离a、B之间的外电路,由部分电路欧姆定律,有

UaB=iRaB=i[](2)

隔离R3,有

i3=(3)

对节点a,有i=i1+i3(4)

隔离R1,有UaC=i1R1(5)

由(1)--(5)式,代入数据,得出

UaB=1.5V

UaC=0.5V

由此可以看出,在电路问题中,所谓整体,是指具有共同的干路电流的整个电路;所谓隔离,是指对电路的某一部分或某一元件进行研究,联系各部分电路或元件的是连接处的电压和电流,它们之间的关系由串并联的电流、电压的基本关系确定;欧姆定律既适用于电路整体,也适用于某一部分电路,即电学问题也存在研究对象问题。在研究对象确定好以后,再对确定对象进行有关的物理量分析,从而代入恰当的物理方程进行计算和讨论。

可见,解题思路是在分析物理规律中找出的,解题步骤是应用物理规律的客观需要。严格按照由物理规律本身得出的解题步骤,即用有序思路去解决每一个具体的物理问题,正是为了训练正确的思维方式,提高分析问题的能力,这无疑有助于克服解物理问题时无从下手的困难,有助于克服解题时思维混乱的无序状态。

因此,为了有效地提高学生的思维素质和多方面的能力,应当从最基本之处着手,也就是让学生实实在在地准确地理解和掌握物理概念和物理规律的内涵、意义、相互关系、适用条件以及应用中应注意的问题等,并引导学生去思考、讨论、分析、比较、归纳、总结所学的物理知识,从而逐渐领会和掌握物理学的思想、观点和方法。果能如此,学生就不会被动地在茫茫题海中苦苦追求,而能看清物理知识的经纬,有目的主动巡游。其实这种从规律中引出方法的观点,不但对解决问题、应试有用,对未来大学的学习,甚至在大学以后的工作、生活中也有普遍的意义。