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【關(guān)鍵詞】物理;歐姆定律;問題;解題思路
歐姆定律是高中物理電學(xué)部分的核心內(nèi)容,也是高考的重難點(diǎn)內(nèi)容,同時(shí)歐姆定律掌握的好壞會(huì)直接影響我們的考試成績(jī),因此要多用時(shí)間將這塊知識(shí)進(jìn)行鞏固,以取得更高的分?jǐn)?shù)。
1在歐姆定律的學(xué)習(xí)中常遇到的問題
1.1歐姆定律的使用范圍問題
在電路的實(shí)驗(yàn)過程中,我會(huì)出現(xiàn)忽略導(dǎo)線,電子元件與電源自身的電阻,將整個(gè)電路視為純電阻電路的問題。而歐姆定律通常只適用于導(dǎo)電金屬和導(dǎo)電液體,對(duì)于氣體、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體等特殊電路元器件不適用,但我們知道,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(yīng)是線性元件,但實(shí)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,本人為了弄清這里的問題,向老師進(jìn)行了請(qǐng)教并查閱了相關(guān)資料,許多資料上說歐姆定律的應(yīng)用有“同時(shí)性”與“歐姆定律不適用于非線性元件,但對(duì)于各狀態(tài)下是適合的”。但我自身總覺得這樣的解釋難以接受,有牽強(qiáng)之意,即個(gè)人理解為既然各個(gè)狀態(tài)下都是適合的,那就是適合整個(gè)過程。
1.2線性元件的存在問題
通過物理學(xué)習(xí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)材料的電阻率ρ會(huì)隨其它因素的變化而變化(如溫度),從而導(dǎo)致導(dǎo)體的電阻實(shí)際上不可能是穩(wěn)定不變的,也就是說理想的線性元件并不存在。而在實(shí)際問題中,當(dāng)通電導(dǎo)體的電阻隨工作條件變化很小時(shí),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。
1.3電流,電壓與電阻使用的問題
電流、電壓、電阻的概念及單位,電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用,是最基礎(chǔ)的概念,也是我最容易混淆的內(nèi)容。電流表測(cè)量電流、電壓表測(cè)量電壓、變阻器調(diào)節(jié)電路中的電流,而電流、電壓、電阻的概念是基本的電學(xué)測(cè)量?jī)x器,另外,歐姆定律只是用來研究電路內(nèi)部系統(tǒng),不包括電源內(nèi)部的電阻、電流等,在學(xué)習(xí)歐姆定律的過程中,電流表、電壓表、導(dǎo)線等電子元器件的影響常常是不考慮在內(nèi)的,而對(duì)于歐姆定律的公式I=UR,I、U、R這三個(gè)物理量,則要求必須是在同一電路系統(tǒng)中,且是同一時(shí)刻的數(shù)值。
2歐姆定律學(xué)習(xí)中需要掌握的內(nèi)容
本人在基于電學(xué)的基礎(chǔ)之上,通過對(duì)歐姆定律的解題方式進(jìn)行分析,個(gè)人認(rèn)為我們需掌握以下內(nèi)容:了解產(chǎn)生電流的條件;理解電流的概念和定義式I=q/t,并能進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算;熟練掌握歐姆定律的表達(dá)式I=U/R,明確歐姆定律的適用條件范圍,并能用歐姆定律解決相關(guān)的電路問題;知道什么是導(dǎo)體的伏安特性,什么是線性元件與非線性元件;知道電阻的定義和定義式R=U/I;能綜合運(yùn)用歐姆定律分析、計(jì)算實(shí)際問題;需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),能根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)物理規(guī)律,并能運(yùn)用公式法和圖像法相結(jié)合的方法解決問題。
3歐姆定律的解題思路及技巧
3.1加深對(duì)歐姆定律內(nèi)容的理解
在歐姆定律例題分析中,我們比較常見的問題是多個(gè)變量的問題,以我自身為例,由于物理理解水平有限,且電壓、電流、電阻的概念比較抽象,所以學(xué)習(xí)難度較大,但我通過相關(guān)教學(xué)短片的學(xué)習(xí),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”的方式,明白了電阻是導(dǎo)體自身的特有屬性,其大小是受溫度、導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)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(guān),并且明白了電阻不會(huì)隨著電流或者電壓的大小改變而改變。同時(shí)我們每一個(gè)人都知道對(duì)于不同的習(xí)題,解決步驟都是不相同的,雖同一問題會(huì)有不同的解題方法,但總是離不開歐姆定律這個(gè)框架。因此對(duì)于一些與電學(xué)有關(guān)的知識(shí),我一般會(huì)利用歐姆定律解決電生磁現(xiàn)象與電功率計(jì)算問題。例如:某人做驗(yàn)時(shí)把兩盞電燈串聯(lián)起來,燈絲電阻分別為R1=30Ω,R2=24Ω,電流表的讀數(shù)為0.2A,那么加在R1和R2兩端的電壓各是多少?我可以根據(jù)兩燈串聯(lián)這一關(guān)建條件,與U=IR得出:U1=IR1=0.2A×30Ω=6V,U2=IR2=0.2A×24Ω=4.8V,故R1和R2兩端電壓分別為6V、4.8V的結(jié)論。
3.2利用電路圖進(jìn)行進(jìn)行計(jì)算
在解有關(guān)歐姆定律的題時(shí),以前直接把不同導(dǎo)體上的電流、電壓和電阻代入表達(dá)式I=U/R及導(dǎo)出式U=IR和R=U/I進(jìn)行計(jì)算,并把同一導(dǎo)體不同時(shí)刻、不同情況下的電流、電壓和電阻都代入歐姆定律的表達(dá)式及導(dǎo)出式進(jìn)行計(jì)算,因此經(jīng)常混淆,不便于分析問題。通過后期老師給予我的建議,在解題前我都會(huì)先根據(jù)題意畫出電路圖,并在圖上標(biāo)明已知量、數(shù)值和未知量的符號(hào),明確需分析的是哪一部分電路,這部分電路的連接方式是串聯(lián)還是并聯(lián),以抓住電流、電壓、電阻在串聯(lián)、并聯(lián)電路中的特征進(jìn)行解題。同時(shí),我還會(huì)注意開關(guān)通斷引起電路結(jié)構(gòu)的變化情況,并且回給“同一段電路”同一時(shí)刻的I、U、R加上同一種腳標(biāo),其中需注意單位的統(tǒng)一與電流表、電壓表在電路中的連接情況,以及滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)時(shí)電流、電壓、電阻的變化情況。
3.3利用電阻進(jìn)行知識(shí)拓展
本著從易到難的原則,我們可從一個(gè)電阻的問題進(jìn)行計(jì)算,再擴(kuò)展到兩個(gè)電阻、三個(gè)電阻,逐漸拓寬我們的思路,讓自己找到學(xué)習(xí)的目標(biāo)以及方法。比如遇到當(dāng)定值電阻接在電源兩端后電壓由U1變?yōu)閁2,電路中的電流由I1增大到I2,這個(gè)定值電阻是多少的問題時(shí),我們可利用歐姆定律的概念ΔU=ΔI?R得到電阻的值,而當(dāng)難度增加由一個(gè)電阻變?yōu)閮蓚€(gè)電阻時(shí),定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電壓恒定的電源兩端,電壓表V1的變化量為ΔU1,電壓表V2的變化量為ΔU2,電流表的示數(shù)為ΔI,在這樣的問題上可將變化的問題轉(zhuǎn)化為固定的關(guān)系之間的數(shù)值,就可簡(jiǎn)化許多變量問題的計(jì)算。當(dāng)變量變?yōu)槿齻€(gè)電阻時(shí)難度會(huì)進(jìn)一步的增大,我起初認(rèn)為這是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù),所以放棄了這類題,而在經(jīng)過詢問成績(jī)優(yōu)秀的同學(xué)時(shí),才知道可將三個(gè)電阻盡量化為兩個(gè)電阻,通過電壓表與電流表的位置將電阻進(jìn)行合并,以此簡(jiǎn)化題目。
4總結(jié)
簡(jiǎn)言之,歐姆定律是物理教材中最為重要的電學(xué)定律之一,是電學(xué)內(nèi)容的重要知識(shí),也是我們學(xué)習(xí)電磁學(xué)最基礎(chǔ)的知識(shí)。當(dāng)然,對(duì)于歐姆定律的學(xué)習(xí)與解題方法,自然不止以上所述方法,因而在具體的學(xué)習(xí)中,我們要立足于自身實(shí)際學(xué)習(xí)情況來進(jìn)行方法的選取,突破重難點(diǎn)知識(shí),以找到更好的解題思路。
參考文獻(xiàn):
[1]高飛.歐姆定律在串并聯(lián)電路中的應(yīng)用技巧[J].才智,2009(27)
如圖所示,電源電壓U保持不變,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P在某兩點(diǎn)之間來回滑動(dòng),電流表的示數(shù)變化范圍是0.5A~1A,電壓表的示數(shù)變化范圍是2V~7V。
求:(1)電源電壓U
(2)定值電阻R
二、試題分析
令滑片P在滑動(dòng)變阻器上從左向右由1向2點(diǎn)滑動(dòng),由題目分析知:滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變大,電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大,故電流表示數(shù)從1A變化到0.5A,電壓表示數(shù)從2V變化到7V,定值電阻R兩端的電壓從U-2V變化到U-7V,滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值分別是__________,__________ 。
三、參考解答
解法一:由題意知,當(dāng)滑片處于1和2兩點(diǎn)時(shí),定值電阻R兩端的電壓分別為U-2V和U-7V,通過的電流分別為1A和0.5A,對(duì)于定值電阻R利用歐姆定律,可以兩次列式
解之得:U=12V R=10Ω
評(píng)析:本解法使用的物理知識(shí)是歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)
,使用該公式時(shí),I、U、R三個(gè)物理量必須對(duì)應(yīng)于同一用電器或同一段電路,對(duì)于整個(gè)電路利用歐姆定律也可以列式:
解法二:由題意知,當(dāng)滑片處于1和2兩點(diǎn)時(shí),定值電阻R兩端的電壓和電流均發(fā)生改變,由于R的阻值不變,根據(jù)歐姆定律的含義,當(dāng)電阻不變時(shí),通過的電流與加在兩端的電壓成正比,可以列式:
解之得:U=12V
再由題意易求得:R=10Ω
評(píng)析:本解法使用的物理知識(shí)是深刻理解歐姆定律的含義之一,當(dāng)電阻不變時(shí),通過的電流與加在兩端的電壓成正比。
解法三:根據(jù)電阻的計(jì)算式_____ 可知,當(dāng)定值電阻R兩端的電壓和電流均發(fā)生改變時(shí),定值電阻R的阻值等于R兩端電壓變化值與電流變化值的比值,即_____,因此可以列式:
解之得:R=10Ω
再由題意易求得:U=12V
評(píng)析:本解法使用的物理知識(shí)是深刻理解電阻計(jì)算式的使用,不僅_____ ,而且_____ 。
解法四: 由題意知,當(dāng)滑片處于1和2兩點(diǎn)時(shí),整個(gè)電路的電阻值發(fā)生了改變,導(dǎo)致電路中的電流發(fā)生了改變,但電源的電壓不變,因此可以列式:
解之得:R=10Ω
再由題意易求得 U=12V
評(píng)析:本解法使用的物理知識(shí)表面上好像就是電源電壓U=IR總,其深刻理解是歐姆定律的另一個(gè)含義,即當(dāng)電壓不變時(shí),電流與電阻成反比。
解法五:根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律,各導(dǎo)體兩端的電壓之比等于導(dǎo)體的電阻之比,當(dāng)滑片處于1和2兩點(diǎn)時(shí),兩次使用串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可以列式:_____
解之得:U=12V R=10Ω
評(píng)析:本解法使用的關(guān)鍵能熟練使用串聯(lián)電路的分壓規(guī)律。
解法六:根據(jù)串聯(lián)電路各串聯(lián)導(dǎo)體兩端電壓的計(jì)算公式 可以兩次列式:
解之得:U=12V R=10Ω
評(píng)析:本解法使用的關(guān)鍵能熟練使用串聯(lián)電路導(dǎo)體兩端電壓的計(jì)算公式。
四、亮點(diǎn)賞析
關(guān)鍵詞: 新課標(biāo) 《歐姆定律》 探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)
《初中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》將科學(xué)探究納入了物理教學(xué)的內(nèi)容,旨在將學(xué)生學(xué)習(xí)的重心從過去的過于強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳承和積累向知識(shí)的探究過程轉(zhuǎn)化。
所謂“實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式”,是指學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,運(yùn)用已有的知識(shí)和技能,充當(dāng)新知識(shí)的探索者和發(fā)現(xiàn)者的角色的學(xué)習(xí)模式。
筆者多年從事初三物理教學(xué),結(jié)合新課改要求,在《歐姆定律》探究教學(xué)中進(jìn)行了嘗試,現(xiàn)談?wù)勛约旱膶?shí)踐和體會(huì)。
一、在探究過程中,著重應(yīng)用控制變量法
控制變量法是指決定某一物理量的因素有很多。為了弄清這個(gè)量與這些因素之間的關(guān)系,往往先控制住其他幾個(gè)因素不變,集中研究其中一個(gè)因素變化所產(chǎn)生的影響,然后通過比較歸納出與這些量之間的關(guān)系。
歐姆定律揭示了電流、電壓、電阻三個(gè)物理量之間的關(guān)系,由于電流大小與電壓、電阻都有關(guān)系,因此探究步驟中的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡量引導(dǎo)學(xué)生分為兩步設(shè)計(jì)。
1.保持電阻不變,研究電流跟電壓的關(guān)系。
要讓學(xué)生明確“研究電流跟電壓的關(guān)系時(shí),應(yīng)保持電阻不變”,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路時(shí)應(yīng)考慮:①怎樣測(cè)量定值電阻兩端的電壓U和定值電阻中的電流I呢?②怎樣保持導(dǎo)體的電阻R不變呢?③通過什么方法改變定值電阻兩端的電壓U呢?
設(shè)計(jì)并連接電路利用滑動(dòng)變阻器改變定值電阻兩端的電壓,使它成整數(shù)倍地增加,并記錄所對(duì)應(yīng)的電流值,
2.保持電壓不變,研究電流跟電阻的關(guān)系。
要讓學(xué)生明確“研究電流跟電阻的關(guān)系時(shí),應(yīng)保持電壓不變”,實(shí)驗(yàn)探究時(shí)應(yīng)考慮:①怎樣改變導(dǎo)體電阻R的大小?②怎樣保持導(dǎo)體兩端的電壓U不變呢?讓學(xué)生討論交流,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到:當(dāng)定值電阻的大小發(fā)生變化時(shí),可通過滑動(dòng)變阻器控制其兩端的電壓U保持不變。
更換定值電阻,利用滑動(dòng)變阻器保持定值電阻兩端的電壓不變,記錄對(duì)應(yīng)的電流值,在具體的探究教學(xué)中可能會(huì)遇到這樣的問題:在電阻R阻值改變時(shí),電阻R兩端的電壓也發(fā)生變化,如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電阻R兩端的電壓恢復(fù)到原來的電壓值。這也是把控制變量法從理論升華到實(shí)際的一個(gè)方面。
二、在探究過程中,讓學(xué)生親身體驗(yàn),增強(qiáng)課堂教學(xué)效果
學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主體,教師對(duì)思維活動(dòng)過程的展開,不能代替學(xué)生自己的思維活動(dòng)。因此,在設(shè)計(jì)本節(jié)探究活動(dòng)時(shí)筆者以學(xué)生為中心,進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。激發(fā)學(xué)生的求知欲和參與意識(shí),使不同層次學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、個(gè)性品質(zhì)在參與中都得到發(fā)展。設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)程序如下:
(1)提出問題:電流與電壓,電流與電阻的關(guān)系?
(2)作出假設(shè):①不成比例。②成正比。③成反比。
(3)設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn):①設(shè)計(jì)電路圖。②設(shè)計(jì)步驟。③進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(4)分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。
這樣做有以下好處:第一,可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。對(duì)于初中學(xué)生來說,他們已不再局限于看老師演示實(shí)驗(yàn),都喜歡自己動(dòng)手操作,通過自己的實(shí)踐解決問題。第二,可以清楚地發(fā)現(xiàn)并指出學(xué)生的操作中的錯(cuò)誤,物理實(shí)驗(yàn)中一些儀器的使用,要求學(xué)生掌握,培養(yǎng)學(xué)生正確而良好的操作技能。但是,在實(shí)踐過程中,筆者認(rèn)為學(xué)生的練習(xí)機(jī)會(huì)實(shí)在太少,有些儀器的使用方法盡管學(xué)生課上聽懂了,但真正操作起來并不如想象的那樣簡(jiǎn)單順手。就像本節(jié)中的電流表、電壓表的使用,學(xué)生往往會(huì)把電表的串并連搞錯(cuò),把正負(fù)接線柱接錯(cuò)等,滑動(dòng)變阻器的使用也不夠到位。第三,可以鞏固學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)的掌握情況。對(duì)于人的記憶方式來說,自己動(dòng)手操作過的情景記憶起來要比單純的聆聽接受記憶要牢固得多。
三、在探究過程中,引導(dǎo)學(xué)生反思應(yīng)用遷移
這一方法要求把已知遷移到未知、把此一類知識(shí)遷移到另一類知識(shí)中,使學(xué)生受到相互滲透、影響和轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)的教育。例如,啟發(fā)學(xué)生把已有的知識(shí)遷移到歐姆定律的探究中,把歐姆定律的知識(shí)遷移到其他知識(shí)的學(xué)習(xí)中。這樣就使學(xué)生不僅提高了知識(shí)學(xué)習(xí)的效率,而且逐漸樹立普遍聯(lián)系、轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)。
例如:在總結(jié)歐姆定律的公式(I=U/R)時(shí),可以壓強(qiáng)的公式為母本,壓強(qiáng)的公式是P=F/S,它的理解可以是:當(dāng)受力面積一定時(shí),壓強(qiáng)與壓力成正比;當(dāng)壓力一定時(shí),壓強(qiáng)與受力面積成反比。而歐姆定律是:通過導(dǎo)體的電流,與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體的電阻成反比。兩者是可以相互遷移的,所以很順利地得出歐姆定律的公式I=U/R。這對(duì)于知識(shí)和思維不是很完善的初中學(xué)生來說,可以很容易地掌握知識(shí),得出結(jié)論。
當(dāng)然在歐姆定律的探究教學(xué)中還有很多地方可以運(yùn)用知識(shí)遷移,例如:在運(yùn)用探究的基本過程解決電流、電壓、電阻三者關(guān)系時(shí),可以反思以往用探究的方法解決過的問題,如液體壓強(qiáng)、深度、液體密度三者的關(guān)系,用以往的經(jīng)驗(yàn)為本次探究的順利完成做鋪墊。
四、在探究過程中,利用教材對(duì)學(xué)生進(jìn)行德育教育
德育是五育之首,新課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注人的發(fā)展,把德育放在十分重要的地位。作為基礎(chǔ)學(xué)科的物理理所當(dāng)然承擔(dān)著重要的德育任務(wù)。
在《歐姆定律》探究教學(xué)中,筆者首先做了大量的準(zhǔn)備工作,這樣學(xué)生不僅學(xué)得很愉快,而且在心里會(huì)產(chǎn)生一種對(duì)教師的敬佩之情,并從老師身上體會(huì)到一種責(zé)任感,這對(duì)以后的學(xué)習(xí)工作都有巨大的幫助作用。其次,在教學(xué)過程中,利用分組實(shí)驗(yàn)的合作性學(xué)習(xí)潛移默化地對(duì)學(xué)生進(jìn)行德育教育,培養(yǎng)他們團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。最后,利用歐姆的事跡和成果激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,樹立崇高理想,榜樣的力量是無窮的,它對(duì)學(xué)生具有強(qiáng)大的感染力和說服力。
教育部頒布的《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》首先提出科學(xué)探究,其次才是科學(xué)內(nèi)容,它把科學(xué)探究作為很重要很有價(jià)值的學(xué)習(xí)方法和教學(xué)方法提出來,說明越來越多的教育者注意到探究教學(xué)在教改中的重要地位。《歐姆定律》一課的探究教學(xué)不僅要求教師有較高自身的修養(yǎng)素質(zhì),還要做好在探究教學(xué)中與學(xué)生一起雙向地、互動(dòng)地建構(gòu)學(xué)科知識(shí)、促進(jìn)能力發(fā)展。因此,在初中物理新課標(biāo)下如何更好地開展探究教學(xué),值得我們探討。
參考文獻(xiàn):
每年的中考物理試題中,有關(guān)歐姆定律和焦耳定律這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的題目都占有較大的比重,而且近兩年的中考物理試題在這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)上的難度有增加的趨勢(shì),歐姆定律反映了導(dǎo)體中電流、電壓和電阻之間的關(guān)系,焦耳定律則說明了電流流過導(dǎo)體所產(chǎn)生的效果。
新課程下的中考的另一個(gè)特點(diǎn),就是重視對(duì)實(shí)驗(yàn)探究能力的考查,促使同學(xué)們用新視角重新思考實(shí)驗(yàn)的過程,得到新的發(fā)現(xiàn)或收獲,設(shè)計(jì)有關(guān)“過程與方法”的試題,考查同學(xué)們提出問題、做出猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)研究計(jì)劃、分析處理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)的能力。
二、試題講析
例1 如圖l所示,電阻R1為12Ω,將它與R2串聯(lián)后接到8V的電源上,已知R2兩端的電壓是2V,請(qǐng)求出電路的總電阻。
講析 這是一道應(yīng)用歐姆定律的基礎(chǔ)題,解題的方法有兩種:一種是從歐姆定律出發(fā)的分析法;一種是從電路的基本性質(zhì)出發(fā)的綜合法。即:求總電阻可以將R2的值求出來再求R1和R2的和;也可以用總電壓除以總電流得總電阻;或根據(jù)電路的性質(zhì)建立相應(yīng)的關(guān)系式求解。
解法一:因?yàn)镽1、R2串聯(lián),U1=U-U2=8V-2V=6V,I1=U1/R1=6V/12Ω=0.5A,I2=I1=0.5A,R2=U2/I2=2V/0.5A=4Ω,R總=R1+R2=12Ω+4Ω=16Ω.
解法二:因?yàn)镽1、R2串聯(lián),I=I1=I2,則U/R1+R2=U-U2/R1,8V/R=8V-2V/12Ω,R總=16Ω.
解法三:因?yàn)镽1、R2串聯(lián)I1=I2,則U1/R1=U2/R2變形得R1/R2=U1/U2,R/R1+R2=U-U2/U1+U2,U/R1+R2=U-U2/R1,R總=16Ω.
例2 如圖2所示,電源電壓不變,當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),電表示數(shù)的變化情況是( ).
A.電流表、電壓表示數(shù)均變大
B.電流表、電壓表示數(shù)均變小
C.電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小
D.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大
講析 這是一道歐姆定律應(yīng)用題,要判斷電表的示數(shù)如何變化,關(guān)鍵是要知道電路中的電表示數(shù)變化的實(shí)質(zhì),當(dāng)開關(guān)s閉合后,電路的狀態(tài)由兩個(gè)電阻的串聯(lián)變?yōu)橹挥幸粋€(gè)電阻R2的電路;原來電流表測(cè)的是R1和R2串聯(lián)時(shí)的電流,現(xiàn)在R1和電流表被短路,電流表的示數(shù)為0,示數(shù)變小;電壓表原來測(cè)的是R2上的電壓,它是電源的一部分電壓,而現(xiàn)在的電路中只有R2,則U2=U源,示數(shù)變大,本題選C.
本題的問題是有些同學(xué)看不懂電路狀態(tài)變化的實(shí)質(zhì),死摳歐姆定律,電流或電壓的變化是與電路的變化有關(guān),但知道了現(xiàn)在的電路的變化特征就簡(jiǎn)單多了,識(shí)別電路是我們解電學(xué)題的前提,如果電路的狀態(tài)不清,則應(yīng)用的電路性質(zhì)也就會(huì)出錯(cuò),這種能力要加強(qiáng)。
例3 在如圖3所示的電路中,電源電壓U=4.5V,且保持不變,電阻R1=4Ω,變阻器R2的最大阻值為15Ω,電流袁的量程為0~0.6A,電壓表的量程為0~3V,為了保護(hù)電表,變阻器接入電路的阻值范圍不能超出( ).
A.3.5Ω~8Ω
B.2Ω~3.5Ω
C.0~8Ω D.0~3.5Ω
講析 本題是歐姆定律的又一種應(yīng)用形式,是狀態(tài)電路中的變阻器的取值范圍問題,解這類題目的關(guān)鍵是從電路的狀態(tài)出發(fā),找出符合電路要求的電學(xué)關(guān)系式,題目中的兩個(gè)電表同時(shí)要滿足不超過量程的要求,即:串聯(lián)電路中的電流不大于0.6A,電阻R2兩端的電壓不少于3V,所以我們可以用歐姆定律,寫出符合電路要求的數(shù)學(xué)不等式組然后求解。
依題意,由歐姆定律可得
由①②兩式解得3.5Ω≤R2≤8Ω,所以應(yīng)選A.
本題與物理上其他題目一樣,關(guān)鍵是理清電路的特征,能寫出符合電路特點(diǎn)和要求的數(shù)學(xué)關(guān)系式,然后通過數(shù)學(xué)的手段解出結(jié)果,所以僅有基本知識(shí)是不夠的,更要練就解相關(guān)問題的技能。
例4 小明利用如圖4所示的裝置探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)?在兩個(gè)相同的燒瓶中裝滿煤油,瓶中各放置一根電阻絲,且R甲大于R乙,通電一段時(shí)間后,甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高,該現(xiàn)象能夠說明電流產(chǎn)生的熱量與下列哪個(gè)因素有關(guān)( )。
A.電荷量 B.電流 C.電阻 D.通電時(shí)間
講析 題目的表象是:甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高,這與哪些因素有關(guān)?煤油是因?yàn)槭軣崤蛎洠好嫔仙模幌嗤瑮l件下,甲中的液面升得高,說明甲瓶中的電阻產(chǎn)生的熱量多R甲和R乙是串聯(lián)在電路中的,則電流、通電時(shí)間以及電荷量(電流和通電時(shí)間的乘積)相等,A、B、D選項(xiàng)都不是影響因素;根據(jù)焦耳定律甲的電阻大,甲放出的熱量多,則電流產(chǎn)生的熱量與電阻的大小有關(guān),應(yīng)選C.
本題實(shí)際上探究的是焦耳定律的影響因素,使同學(xué)們能進(jìn)一步了解其內(nèi)容、理解它的應(yīng)用同時(shí)本題中也滲透了“控制變量法”的探究思想。
例5 一個(gè)電熱水壺,銘牌部分參數(shù)如下:額定電壓220V,額定功率模糊不清,熱效率為90%,正常工作情況下燒開滿壺水需要5min,水吸收的熱量為118800J,此時(shí)熱水壺消耗的電能為_______J,其額定功率為_______W,電阻是_________Ω.若實(shí)際電壓為198V,通過電熱水壺的電流是_________A,1min內(nèi)
電熱水壺產(chǎn)生的熱量是________J.(假設(shè)電阻不隨溫度改變)
講析水所吸收的熱量已知,電熱的利用率知道,則消耗電能可以由熱量的利用率求出;用電時(shí)間已知,消耗的電能已求,則由電功率的定義求電功率,電水壺的電阻由R2=U2額/P額求出,在實(shí)際電壓下的電流I=U/R,實(shí)際電壓下的電熱水壺所產(chǎn)生的熱量Q=IRt.
答案:132000 440 110 1.8 21384
本題是歐姆定律和焦耳定律應(yīng)用的基礎(chǔ)題,也是通過練習(xí)使同學(xué)們掌握基本知識(shí)的重要途徑,簡(jiǎn)單的是這樣的填空題,復(fù)雜的可以演變成綜合應(yīng)用題;這些題目也是中考中同學(xué)們易失分的地方。
例6 CFXB型“220V 1100W”電飯煲的原理圖如圖5所示,它有高溫?zé)蠛蜖F飯、保溫兩擋,通過單刀雙擲開關(guān)S進(jìn)行調(diào)節(jié),R0為電熱絲,當(dāng)開關(guān)S接高溫?zé)髶鯐r(shí),電路的功率為1100W,當(dāng)開關(guān)S接燜飯、保溫?fù)鯐r(shí),電路的總功率為22W。
(1)電飯煲在高溫?zé)髾n時(shí),開關(guān)S應(yīng)與哪個(gè)觸點(diǎn)連接?
(2)電熱絲R0的阻值多大?
(3)當(dāng)電飯煲在正常燜飯、保溫時(shí)電路中的電流多大?燜飯、保溫10rain,電熱絲R0產(chǎn)生的熱量為多少?
講析 電飯煲在高溫?zé)髶鯐r(shí),電路中的功率是最大,在電壓一定時(shí),要得到最大功率電路中的電阻應(yīng)最小,由圖5可知,當(dāng)R被短路時(shí),電路中的電阻最小,電路中只有R0工作,則S應(yīng)合到2位置,高溫?fù)鯐r(shí)的功率已知,電壓為額定電壓,R0由R=U2/P等求得,當(dāng)電飯煲在正常燜飯、保溫時(shí),電飯煲的熱功率最小,電路中的電阻最大,則R0和R串聯(lián),可求出此時(shí)的電流,再由Q=I2Rt求出R0產(chǎn)生的熱量,
答:(1)與觸點(diǎn)2連接。
(2)P=U2/R0,R0=U2/P=(220V)2/1100W=44Ω.
(3)P=IU,I=P/U=22W/22V=O.1A,Q0=I2R0t=(0.1A)2×44Ω×600s=264J.
本題是歐姆定律和焦耳定律應(yīng)用的綜合題,同學(xué)們要能綜合考慮影響電路發(fā)熱的因素,也就是理解焦耳定律定義公式(Q=I2Rt)和各種變形公式(Q=U2/R(t)、Q=UIt)的應(yīng)用,其中也涉及到歐姆定律的靈活應(yīng)用。
三、鞏固練習(xí)
1.如圖6所示電路中,R1=10Ω.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),電流表示數(shù)為0.2A,電壓表示數(shù)為4V.求:(1)電源電壓;(2)R2的阻值。
2.如圖7所示電路中,電源電壓恒定,R1為定值電阻,R2為滑動(dòng)變阻器,閉合開關(guān)S后,滑動(dòng)變阻器滑片P自b向a移動(dòng)的過程中(
)。
A.電流表A的示數(shù)變大,電壓表V2的示數(shù)與電流表A的示數(shù)之比變小
B.電流表A的示數(shù)變大,電壓表V2的示數(shù)與電流表A的示數(shù)之比變大
c.電壓表V1的示數(shù)不變,電路消耗的總功率變大
D.電壓表V2的示數(shù)變小,電路消耗的總功率變小
3.一只電爐的電阻為48.4Ω,接在電壓為220V的電路中工作,它的功率是w,電爐絲工作時(shí)熱得發(fā)紅,而連接電爐絲的導(dǎo)線卻不怎么發(fā)熱,其原因是
4.在一次科技小組的活動(dòng)中,同學(xué)們按照如圖8所示的電路在AB之間接入一根細(xì)銅絲,閉合開關(guān)S后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表的讀數(shù)保持3A不變,過了一會(huì)兒,細(xì)銅絲熔斷,在AB之間換接一根同長(zhǎng)度的較粗的銅絲,再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器到某一固定值,經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間粗銅絲沒有熔斷,在此過程中,電流表的讀數(shù)保持3A不變小明同學(xué)針對(duì)所觀察到的現(xiàn)象提出了一個(gè)問題:造成細(xì)銅絲熔斷而粗銅絲沒有熔斷的原因是什么?(設(shè)電源電壓保持不變)
(1)你認(rèn)為造成細(xì)銅絲熔斷而粗銅絲沒有熔斷的原因是什么?(請(qǐng)簡(jiǎn)述理由)
(2)若粗銅絲電阻為0.01Ω,求:在5s內(nèi)粗銅絲共產(chǎn)生的熱量。
(3)如果你家準(zhǔn)備安裝一臺(tái)“220V 1500W”的電熱水器,你應(yīng)用選用(較粗/較細(xì))的銅導(dǎo)線用作連接線比較安全。
5.如圖9所示電路,電源兩端電壓保持不變,當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開,滑動(dòng)變阻器的滑片P移到B端時(shí),燈L的電功率為PL,電流表的示數(shù)為I1;當(dāng)開關(guān)S1斷開、S2閉合時(shí),燈L的電功率為R1',電流表的示數(shù)為,I2,已知PL:P'L=9:25.
(1)求電流表的示數(shù)I1與I2的比值;
(2)當(dāng)開關(guān)S1、S2又都斷開,滑動(dòng)變阻器的滑片P在c點(diǎn)時(shí),變阻器接入電路的電阻為Rc電壓表V1的示數(shù)為u1,電壓表V2的示數(shù)為U2,已知U1:U2=3:2,Rc的電功率為10W,這時(shí)燈L正常發(fā)光,通過閉合或斷開開關(guān)及移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,會(huì)形成不同的電路,在這些不同的電路中,電路消耗的最大功率與電路消耗的最小功率之比為3:1.求燈L的額定功率。
6.小明在研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中,查閱到一種熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律如下表,并將該型號(hào)的熱敏電阻應(yīng)用于如圖10所示由“控制電路”和“工作電路”組成的恒溫箱電路中。
“控制電路”由熱敏電阻R1、電磁鐵(線圈阻值R0=50Ω)、電源U1、開關(guān)等組成,當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合,右邊工作電路則斷開;
“工作電路”由工作電源U2(U2=10V)、發(fā)熱電阻R2(R2=50Ω)、導(dǎo)線等組成,問:
(1)工作電路工作時(shí)的電流為多大?電阻R2的發(fā)熱功率為多大?
(2)若發(fā)熱電阻R2需提供1.2×104J的熱量,則工作電路要工作多長(zhǎng)時(shí)間(不計(jì)熱量的損失)?
(3)若恒溫箱的溫度最高不得超過50℃,則控制電路的電源電壓U1最小值為多大?
常見考點(diǎn)知識(shí)總結(jié)
1.三種表達(dá)式:(1)I = ;(2)E = U外+U內(nèi);(3)U端 = EIr.
2.路端電壓U和外電阻R外關(guān)系:R外增大,U端變大,當(dāng)R外 = ∞(斷路)時(shí),U端 = E(最大);R外減小時(shí),U外變小,當(dāng)R外 = 0(短路)時(shí),U端 = 0(最小).
3.總電流I和外電阻R外關(guān)系:R外增大,I變小,當(dāng)R外 = ∞時(shí),I = 0;R外減小時(shí),I變大,當(dāng)R外 = 0時(shí),I =(最大). (電源被短路,是不允許的)
4.幾種功率:電源總功率P總 = EI(消耗功率);輸出功率P輸出 = U端I(外電路功率);電源損耗功率P內(nèi)損 = I2r(內(nèi)電路功率);線路損耗功率P線損 = I2R線.
一、在圖像問題中的應(yīng)用
例1利用圖1所示電路可以測(cè)出電壓表的內(nèi)阻.已知電源的內(nèi)阻可以忽略不計(jì),R為電阻箱.當(dāng)R取不同阻值時(shí),電壓表對(duì)應(yīng)有不同讀數(shù)U.多次改變電阻箱的阻值,所得到的R圖像應(yīng)該是 ( )
解析設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E,電壓表內(nèi)阻為RV,電壓表的讀數(shù)為U,則由閉合電路的歐姆定律可得I = ,則U = EIR = E,由此可得R = RV,由此判斷A正確.
二、在非純電阻電路中的應(yīng)用
例2如圖2所示為汽車蓄電池與車燈(電阻不變)、啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)組成的電路,蓄電池內(nèi)阻為0.05 .電流表和電壓表均為理想電表,只接通S1時(shí),電流表示數(shù)為10 A,電壓表示數(shù)為12 V;再接通S2,啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí),電流表示數(shù)變?yōu)? A,則此時(shí)通過啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流是( )
A.2 AB.8 AC.50 AD.58 A
解析只接通S1時(shí),由閉合電路歐姆定律得:E = U+Ir = 12 V+10.05 V = 12.5 V,R燈 == = 1.2 ,再接通S2后,流過電動(dòng)機(jī)的電流為:I電動(dòng)機(jī) = I′= A8 A = 50 A,故選項(xiàng)C正確.
三、在動(dòng)態(tài)電路中的應(yīng)用
例3為了兒童安全,布絨玩具必須檢測(cè)其中是否存在金屬斷針,檢測(cè)時(shí)可以先將玩具放置在強(qiáng)磁場(chǎng)中,若其中有斷針,則斷針被磁化,用磁報(bào)警裝置即可檢測(cè)到斷針的存在.圖3所示是磁報(bào)警裝置中的一部分電路示意圖,其中RB是磁敏傳感器,它的電阻隨斷針的出現(xiàn)而減小,a、b接報(bào)警器,當(dāng)傳感器RB所在處出現(xiàn)斷針時(shí),電流表的電流I、ab兩端的電壓U將 ( )
A.I變大,U變大B.I變小,U變小
C.I變大,U變小D.I變小,U變大
解析由題意知RB的電阻隨斷針的出現(xiàn)而減小,即外電路的電阻減小,由閉合電路歐姆定律有I總 = ,可知I總必增大,再由U外 = EI總r可知,外電壓U減小.而由U1 = I總R1可知,U1增大,U2必減小,由電流表的電流I = I總I2可知,電流表的電流必變大.故選項(xiàng)C正確.
四、在含容電路中的應(yīng)用
例3如圖4所示,電源電動(dòng)勢(shì)E = 12 V,內(nèi)阻r = 1 ,電阻R1 = 3 ,R2 = 2 ,R3 = 5 ,電容器的電容C1 = 4 F,C2 = 1 F,求C1、C2所帶電荷量.
解析根據(jù)閉合電路歐姆定律,
I == A = 2 A,
U1 = IR1 = 6 V,U2 = IR2 = 4 V,
UC1 = U2 = 4 V,UC2 = U1+U2 = 10 V.
根據(jù)電容器的電容的表達(dá)式Q = CU可得:
Q1 = C1UC1 = 406 C = 1.605 C
Q2 = C2UC2 = 1060 C = 105 C.
五、在綜合類問題中的應(yīng)用
例6圖5甲所示為某電阻R隨攝氏溫度t變化的關(guān)系圖像,圖中R0表示0℃時(shí)的電阻值,k表示圖線的斜率.若用該電阻與電池(電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r)、電流表(滿偏電流為Ig、內(nèi)阻為Rg)、滑動(dòng)變阻器R′串聯(lián)起來,連接成如圖5乙所示的電路,用該電阻做測(cè)溫探頭,把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度,于是就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的“電阻溫度計(jì)”.
(1)使用“電阻溫度計(jì)”前,先要把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度值,若溫度t1< t2,其對(duì)應(yīng)的電流分別為I1、I2,則I1、I2誰大?
(2)若該“電阻溫度計(jì)”的最低適用溫度為0℃,即當(dāng)溫度為0℃時(shí),電流表恰好達(dá)到滿偏電流Ig,則變阻器R′的阻值為多大?
(3)若保持(2)中電阻R′的值不變,將電流表刻度盤換為溫度刻度盤,刻度均勻嗎?
解析(1)由圖5甲可知溫度越高,電阻R越大,對(duì)應(yīng)電路中的電流越小,故I1>I2.
(2)由閉合電路歐姆定律得:Ig = ,
得:R′=R0Rgr.
(3)由圖(a)得R = R0+kt.
再由閉合電路歐姆定律得:
I = ,解之得:t = (),由t = ()可知,t與I不是一次線性關(guān)系,故刻度不均勻.
例7受動(dòng)畫片《四驅(qū)兄弟》的影響,越來越多的小朋友喜歡上了玩具賽車.某玩具賽車充電電池的輸出功率P隨電流I變化的圖像如圖6所示.
(1)求該電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r;
(2)求該電池的輸出功率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的外電阻R(純電阻);
(3)由圖像可以看出,同一輸出功率P可對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的電流I1、I2,即對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的外電阻(純電阻)R1、R2,試確定r、R1、R2三者間的關(guān)系.
解析(1)由圖像可知I1 = 2 A時(shí),有Pm == 2 W.
I2 = 4A時(shí),輸出功率為P=0,此時(shí)電源被短路,即:I2 = ,聯(lián)立解得:E = 2 V,r = 0.5 .
(2) 電池的輸出功率最大時(shí)有R = r,故 r = R = 0.5 .
(3)由題知:()2R1 = ()2R2,整理得r2 = R1R2.
例8如圖7所示的電路中,兩平行金屬板A、B水平放置,兩板間的距離d = 40 cm.電源電動(dòng)勢(shì)E = 24 V,內(nèi)電阻r = 1 ,電阻R = 15 .閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v0 = 4 m/s豎直向上射入板間.若小球帶電荷量為q = 102 C,質(zhì)量為m = 202 kg,不考慮空氣阻力.那么,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大時(shí),小球恰能到達(dá)A板?此時(shí),電源的輸出功率是多大?(取g = 10 m/s2)
解析小球進(jìn)入板間后,受重力和電場(chǎng)力作用,且到達(dá)A板時(shí)速度為零.設(shè)兩板間電壓為UAB,由動(dòng)能定理得:mgdqUAB = 0mv02,解得UAB = 8 V.
[關(guān)鍵詞]串聯(lián)電路 并聯(lián)電路
對(duì)于初中生剛開始接觸電學(xué),特別是學(xué)習(xí)了歐姆定律之后,很多同學(xué)由于不熟悉電流、電壓、電阻他們之間的關(guān)系,常常遇到很簡(jiǎn)單的計(jì)算題卻無從下手,更多的時(shí)候是張冠李戴。給自己的電學(xué)學(xué)習(xí)帶來了很多障礙,讓很多學(xué)生誤認(rèn)為電學(xué)的計(jì)算陷阱多多,困難重重。其實(shí),只要能好好的理順各個(gè)物理量之間的規(guī)律和關(guān)系,電學(xué)計(jì)算是很簡(jiǎn)單的。這里我將介紹一種運(yùn)用“小方格”的方法,幫助你順利解決電學(xué)的計(jì)算,
(一)“小方格”的建立以簡(jiǎn)單串聯(lián)電路為例:
在上面的右圖中,有兩個(gè)電阻R1和R2串聯(lián),每個(gè)電阻兩端的電壓分別為U1和U2,通過它們的電流分別為I1和I2,再加上電路的總電壓U、總電流I和總電阻R,一共就有了九個(gè)物理量,將九個(gè)量填入上面左邊的表格之中,“小方格”就建好了。
(二)“小方格”的特點(diǎn):
在上面的小方格中,我們能夠很明顯的看出:每一縱行的物理量都是對(duì)于同一段電路而言,它們之間的關(guān)系通過歐姆定律便可以解決。每一橫行的物理量之間的關(guān)系由串聯(lián)電路中,電流、電壓、電阻的特點(diǎn)得出:即1、串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和,即U=U1+U2;2、串聯(lián)電路中的電流處處相等,即I=I1=I2;3、串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和,即R=R1+R2,那么在這9個(gè)小方格中,無論是橫行還是縱行只要知道任意兩個(gè),就可以求出第三個(gè)物理量。
(三)運(yùn)用“小方格”解決實(shí)際問題:
[例]:已知兩個(gè)電阻R1和R2串聯(lián)(電路圖與上面所用之圖相同),電源電壓U=10V且恒定不變,R2=5,通過的R1電流I1=0.5A,求R1。
將小方格建立好,并將題目中的已知條件在小方格的對(duì)應(yīng)位置填好。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)要想求電阻R1,時(shí)。即可依靠第三橫行或者是第二縱行。所以這道題有兩種解法,下面就將這兩種解法簡(jiǎn)單的介紹一下:
解法一(走橫行):因?yàn)榇?lián)電路中電流處處相等,由第二行規(guī)律可得I=I1=I2=0.5A,想求R1只能通過R=R1+R2,而R2,已知,所以求R1已經(jīng)轉(zhuǎn)化為求R。根據(jù)歐姆定律,由第一列規(guī)律可得R=U/I-10V/0.5A=20又根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和,由第三行可得R1=R-R2=20-5=15。
解法二(走縱行):看表格可知最終要通過歐姆定律計(jì)算得出。通過題目中的已知條件,只要我們能得出U1,R1便可求。因?yàn)榇?lián)電路中電流處處相等,由第二行規(guī)律可得I=I1=I2=0.5A再根據(jù)歐姆定律,由第二列規(guī)律可得U2=I2R2=0.5A5=2.5V又根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和,由第一行規(guī)律可得:U1=U-U2=10V-2.5V=7.5V,再根據(jù)歐姆定律,由第三列規(guī)律可得R2=U2/I1=7.5V/0.5A=15注意,如果是并聯(lián)電路,縱列的規(guī)律沒有什么變化,而每一橫行的規(guī)律就有變化了,并聯(lián)電路相應(yīng)的規(guī)律是:1、并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,即U=U1=U2;2、并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和,即I=II+I2;3、并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和,即1/R=1/R1+I/R2
[例]:已知兩個(gè)電阻R1和R2并聯(lián),電源電壓U=10V且恒定不變,R2=5,干路電流I=3A,求R1
建立小方格的方法與串聯(lián)電路相同,只是需要遵循的規(guī)律有所變化,同學(xué)在計(jì)算時(shí)只要稍加注意就可以了,這里我將不再進(jìn)行詳解。同學(xué)可以自己動(dòng)手試一試。
關(guān)鍵詞:初中物理;控制變量;應(yīng)用探討
我國目前初中物理教學(xué)中,電學(xué)有著至關(guān)重要的地位。在其后進(jìn)行的中考,時(shí)常會(huì)出現(xiàn)運(yùn)用控制變量法研究電學(xué)實(shí)驗(yàn)的題目。如此便能夠知道控制變量法在整個(gè)物理學(xué)習(xí)中極其關(guān)鍵。學(xué)習(xí)這種方法可以較為清晰地知道電阻、電流以及電壓兩兩之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,進(jìn)而增強(qiáng)初中物理電學(xué)的整體效果。
一、初中物理電學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀
當(dāng)前以新課改作為主要的教學(xué)背景,主要研究對(duì)象為現(xiàn)在存在的教學(xué)模式,進(jìn)而使其更加多樣化。所以為了改變新課改當(dāng)前的教學(xué)模式,完善過去使用的電學(xué)教學(xué)模式,同時(shí)將實(shí)驗(yàn)探究轉(zhuǎn)換為整個(gè)物理教學(xué)的主體內(nèi)容。并且在開始實(shí)施教學(xué)的時(shí)候,將全面增強(qiáng)整個(gè)教學(xué)模式在時(shí)間中具備的有效性。但依舊存在設(shè)備缺乏、自主學(xué)習(xí)時(shí)間嚴(yán)重不足以及中考式教學(xué)背景影響。
二、控制變量法在物理電學(xué)中的使用
在整個(gè)初中展開學(xué)習(xí)的時(shí)候,其中的重難點(diǎn)主要是歐姆定律,并且在電學(xué)教學(xué)中也有著極其重要的地位。在歐姆定律中,電阻、電流以及電壓是最基礎(chǔ)的,并且三者都是初中物理內(nèi)的核心內(nèi)容,針對(duì)這種關(guān)系,歐姆定律展開了較為有效的串聯(lián)。采用控制變量的方法對(duì)三種要素進(jìn)行管理,固定其中一個(gè)要素的值,將其中一個(gè)值隨意改變,觀察第三個(gè)值的變化規(guī)律,進(jìn)而更加細(xì)致地完成歐姆定律學(xué)習(xí)。
在整個(gè)研究過程中,為保證電阻值不變,主要采用兩種方法:第一是調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電阻兩端的電壓發(fā)生變化。第二是調(diào)節(jié)電源電壓,進(jìn)而改變電阻兩端的電壓。上述兩種方法都可以采用控制變量法的方法,達(dá)到探究電壓、電流關(guān)系的目的。
在整個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi),改變阻值可以通過更換電阻的方式實(shí)現(xiàn)。整個(gè)研究?jī)?nèi)主要可以使用兩種不同的方法:第一是使用固定的電源,使導(dǎo)體兩端固定不變,采用改變電阻的方式達(dá)到探究目的;第二是控制電壓表數(shù)據(jù),通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器達(dá)到目的。
在實(shí)際過程中,物流內(nèi)存在的大量探索都需要使用到控制變量法。在初中物理學(xué)習(xí)過程中,適當(dāng)使用控制變量法能夠使學(xué)生創(chuàng)新能力與思維能力得到有效提升,進(jìn)而提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。
論文關(guān)鍵詞:解題思路,物理規(guī)律,物理概念
解物理題一般來說是根據(jù)題目敘述的物理情景和已知條件,運(yùn)用某個(gè)物理規(guī)律或幾個(gè)規(guī)律去求出待求量的答案。因此解題思路應(yīng)該從物理規(guī)律中去尋找。從物理規(guī)律本身的分析中引出解題思路,是形成解題思路的基本方法。物理規(guī)律通常用一個(gè)數(shù)學(xué)公式表述,這個(gè)數(shù)學(xué)公式表述了有關(guān)物理量之間的數(shù)值關(guān)系,稱之為某某定律、定理。從定律、定理中找解題思路,就要求分析定律中涉及的每一個(gè)物理量的意義和各物理量之間的相互關(guān)系。這不但有利于加深對(duì)物理概念、物理規(guī)律的理解,也有利于抽象思維能力的提高。
現(xiàn)舉例說明上述觀點(diǎn)。
牛頓第二定律是質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的核心規(guī)律,動(dòng)量定律、動(dòng)能定理均可從牛頓第二定律導(dǎo)出。所以牛頓第二定律及其導(dǎo)出規(guī)律在解質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問題中占有極其重要的地位。當(dāng)各量都取國際單位制時(shí),牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為F合=ma,公式中F合這一項(xiàng)涉及具體的性質(zhì)力的規(guī)律,如萬有引力定律,庫侖定律等,涉及力的合成分解,以及矢量運(yùn)算遵循的平行四邊形法則。a這一項(xiàng)涉及勻變速直線運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的有關(guān)規(guī)律。所以全面掌握牛頓第二定律就掌握了力學(xué)中涉及的大多數(shù)規(guī)律和法則。
牛頓第二定律反映的是物體在力的作用下如何運(yùn)動(dòng)的問題,所以應(yīng)用牛頓第二定律時(shí),首先必須明確研究對(duì)象,即確定研究主體,并將其從周圍環(huán)境中隔離出來(所謂隔離體法)。隔離體法在處理連結(jié)體問題時(shí),在大多數(shù)情境中是必不可少的,如果取連結(jié)體的整體,則仍然是一個(gè)確定研究主體的問題。研究主題確定了,公式中的m這一項(xiàng)就定了;第二步即對(duì)研究主體進(jìn)行受力分析,是F合這一項(xiàng)的要求,只有對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析,才能確定其所受的合力;第三步,分析研究主體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化,從而由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律確定a;第四步,建立牛頓定律的方程,隨后就是解方程和討論結(jié)果了。
綜上所述,應(yīng)用牛頓第二定律解題的四個(gè)步驟,不是人為的強(qiáng)加于學(xué)生的模式,而是應(yīng)用牛頓第二定律公式F合=ma本身的需要,這就是由物理規(guī)律本身去找解題思路的道理。
再舉一個(gè)電學(xué)的例子。、
歐姆定律I=是電學(xué)中一個(gè)最基本的公式,使用中要注意式中各量的值確屬同一電路或電阻,也就是確屬同一研究對(duì)象,即U是研究對(duì)象兩端的電壓,R是研究對(duì)象的阻值,I是流過研究對(duì)象的電流,防止張冠李戴。
我們舉一個(gè)實(shí)例:如圖,已知E=2V,r=0.5Ω,R1=2Ω,R2=3Ω,求A、B之間和A、C之間的電壓。
分析:對(duì)整個(gè)閉合電路,由閉合電路歐姆定律,得:
I= (1)
隔離A、B之間的外電路,由部分電路歐姆定律,有
UAB=IRAB=I[] (2)
隔離R3,有
I3= (3)
對(duì)節(jié)點(diǎn)A,有 I=I1+I3 (4)
隔離R1,有 UAC=I1R1 (5)
由(1)--(5)式,代入數(shù)據(jù),得出
UAB=1.5V
UAC=0.5V
由此可以看出,在電路問題中,所謂整體,是指具有共同的干路電流的整個(gè)電路;所謂隔離,是指對(duì)電路的某一部分或某一元件進(jìn)行研究,聯(lián)系各部分電路或元件的是連接處的電壓和電流,它們之間的關(guān)系由串并聯(lián)的電流、電壓的基本關(guān)系確定;歐姆定律既適用于電路整體,也適用于某一部分電路,即電學(xué)問題也存在研究對(duì)象問題。在研究對(duì)象確定好以后,再對(duì)確定對(duì)象進(jìn)行有關(guān)的物理量分析,從而代入恰當(dāng)?shù)奈锢矸匠踢M(jìn)行計(jì)算和討論。
可見,解題思路是在分析物理規(guī)律中找出的,解題步驟是應(yīng)用物理規(guī)律的客觀需要。嚴(yán)格按照由物理規(guī)律本身得出的解題步驟,即用有序思路去解決每一個(gè)具體的物理問題,正是為了訓(xùn)練正確的思維方式,提高分析問題的能力,這無疑有助于克服解物理問題時(shí)無從下手的困難,有助于克服解題時(shí)思維混亂的無序狀態(tài)。
因此,為了有效地提高學(xué)生的思維素質(zhì)和多方面的能力,應(yīng)當(dāng)從最基本之處著手,也就是讓學(xué)生實(shí)實(shí)在在地準(zhǔn)確地理解和掌握物理概念和物理規(guī)律的內(nèi)涵、意義、相互關(guān)系、適用條件以及應(yīng)用中應(yīng)注意的問題等,并引導(dǎo)學(xué)生去思考、討論、分析、比較、歸納、總結(jié)所學(xué)的物理知識(shí),從而逐漸領(lǐng)會(huì)和掌握物理學(xué)的思想、觀點(diǎn)和方法。果能如此,學(xué)生就不會(huì)被動(dòng)地在茫茫題海中苦苦追求,而能看清物理知識(shí)的經(jīng)緯,有目的主動(dòng)巡游。其實(shí)這種從規(guī)律中引出方法的觀點(diǎn),不但對(duì)解決問題、應(yīng)試有用,對(duì)未來大學(xué)的學(xué)習(xí),甚至在大學(xué)以后的工作、生活中也有普遍的意義。
中招試題往往要考查帶有電路變化特點(diǎn)的歐姆定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用,半導(dǎo)體的光敏、熱敏特性及超導(dǎo)體的應(yīng)用對(duì)社會(huì)的影響.“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”及“用伏安法測(cè)電阻”這兩個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)幾乎在每個(gè)中考卷上都能找到.
第1節(jié) 歐姆定律公式應(yīng)用的對(duì)應(yīng)性和同時(shí)性
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
歐姆定律是電學(xué)中重要的基本規(guī)律,是全章的核心,反映了電流、電壓和電阻三者的數(shù)量關(guān)系.掌握這一規(guī)律的應(yīng)用一定要注意I、U、R的同一性和同時(shí)性,即必須將同一個(gè)導(dǎo)體或同一段電路的電流、電壓、電阻代入公式進(jìn)行計(jì)算,在解題中,習(xí)慣上同一個(gè)導(dǎo)體的各個(gè)物理量符號(hào)的角標(biāo)用同一數(shù)字表示.另外,在同一部分電路中,由于開關(guān)的閉合或斷開以及滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng),都將引起電路的變化,從而導(dǎo)致電路中的電流、電壓、電阻的變化,因而公式中的三個(gè)量必須是同一時(shí)刻(同一狀態(tài))的值.
[中考常見題型]
例1 (2007年濟(jì)寧)在圖1所示的電路中,電源電壓保持不變,當(dāng)開關(guān)S閉合后,電流表的示數(shù)變化了0.1 A,電阻R=___Ω.
思路分析:當(dāng)開關(guān)斷開時(shí),電路中只有電燈L,電流表測(cè)的是通過電燈的電流;當(dāng)開關(guān)閉合后,電燈和電阻并聯(lián),電流表測(cè)的是二者的總電流,所以電流表的示數(shù)變大.另外,不管開關(guān)是斷開還是閉合,流過電燈的電流不變,所以電流表示數(shù)變大的0.1 A即為流過電阻R的電流值.電阻R兩端的電壓和電源電壓6 V相等,由歐姆定律可以算出電阻R的阻值為60 Ω.
點(diǎn)評(píng):本題的難點(diǎn)是找出通過電阻R的電流值.由于歐姆定律在電學(xué)中的重要地位,近幾年中招題的填空題中,都會(huì)出現(xiàn)關(guān)于歐姆定律公式的一個(gè)純粹的理論計(jì)算題,雖占分?jǐn)?shù)不多,但由于它是學(xué)習(xí)電功和電功率的重要基礎(chǔ),所以還需要特別關(guān)注.
第2節(jié) 比值問題
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
在串聯(lián)電路中,電壓的分配和電阻成正比,且串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路電壓之和;在并聯(lián)電路中,電流的分配和電阻成反比,且總電流等于各支路電流之和.
[中考常見題型]
例2 如圖2所示電路中,當(dāng)開關(guān)S閉合,甲、乙兩表是電壓表時(shí),示數(shù)之比U甲∶U乙=3∶2;當(dāng)開關(guān)S斷開,甲、乙兩表是電流表時(shí),兩表的示數(shù)之比I甲∶I乙為().
A. 2∶1 B. 3∶1 C. 2∶3 D. 1∶3
思路分析:當(dāng)開關(guān)閉合,兩表都是電壓表時(shí),兩電阻串聯(lián),甲表測(cè)兩電阻的總電壓,乙表測(cè)的是電阻R2兩端的電壓,它們的示數(shù)比是3∶2,可以認(rèn)為總電壓為3份,電阻R2占2份,那么,R1兩端的電壓占1份,它們的電壓比U1∶U2=1∶2,故電阻比R1∶R2=1∶2.
當(dāng)開關(guān)斷開,兩表都是電流表時(shí),兩電阻并聯(lián),甲表測(cè)的是通過電阻R2支路的電流,乙表測(cè)的是并聯(lián)后的總電流.由于兩電阻并聯(lián)且R1∶R2=1∶2,則它們的電流比是2∶1,也就是乙表總電流占3份,甲表電流應(yīng)占1份,故甲、乙兩表的電流比I甲∶I乙=1∶3.選D.
點(diǎn)評(píng):本題的難點(diǎn)是由于開關(guān)的閉合和斷開以及電表種類的變化,引起電路中電流的變化,但不管電路如何變化,不變的是R1、R2的阻值和電源電壓.所以,盡量找出電阻的關(guān)系是解決本題的突破口.還要注意,我們實(shí)驗(yàn)室用的雙量程電表(不管是電流表還是電壓表),大量程的示數(shù)總是小量程示數(shù)的5倍,這個(gè)知識(shí)點(diǎn)也會(huì)出現(xiàn)在中招題中.
第3節(jié) 電表示數(shù)變化
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
由于開關(guān)的開閉和滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng),使電路結(jié)構(gòu)或電路中的總電阻發(fā)生變化,從而引起電路中總電流及各電流和電壓的分配情況發(fā)生變化,導(dǎo)致電表的示數(shù)發(fā)生變化.這類題目涉及的知識(shí)點(diǎn)很多,如歐姆定律,串、并聯(lián)電路中電流、電壓、電阻的特點(diǎn),電表的使用方法,電路結(jié)構(gòu)的判斷等,幾乎各地的中招卷都有這類題.解決此類問題時(shí),首先要判斷出電路的結(jié)構(gòu),也就是電路的連接方式是串聯(lián)還是并聯(lián)(特別注意:在識(shí)別電路時(shí),電壓表可看做斷路,電流表可看做導(dǎo)線),然后明確電流表或電壓表的位置等.
[中考常見題型]
例3 (2007年上海)在圖3所示的電路中,電源電壓保持不變.閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí),電流表A的示數(shù)將___(填“變小”、“不變”或“變大”),電壓表V與V2示數(shù)的差值跟電壓表V1示數(shù)的比值___(填“小于”、“等于”或“大于”)1.
思路分析:電路中兩電阻串聯(lián),電流表測(cè)干路中的電流,電壓表V1測(cè)定值電阻R1兩端的電壓,V2測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,V測(cè)兩電阻串聯(lián)后的總電壓.當(dāng)滑片向右移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻值變大,電流表的示數(shù)變小;又因?yàn)樵诖?lián)電路中,電壓的分配和電阻成正比,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻變大時(shí),它兩端的電壓就變大,即V2示數(shù)變大.電壓表V1和V2示數(shù)的和等于電源電壓不變,所以電壓表V與V2示數(shù)的差值就是V1的示數(shù),比值永遠(yuǎn)等于1.
第4節(jié) 電表的示數(shù)變化范圍
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
為了保護(hù)用電器,電路中往往要串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器,電表有一定的測(cè)量范圍,用電器也有自己的額定電壓和額定電流,那么,滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻多大才安全呢?近幾年中招題也涉及這方面的考查.
[中考常見題型]
例4 如圖4所示的電路,電源電壓恒為9 V,小燈泡L上標(biāo)有“8 V3.2 W”字樣,滑動(dòng)變阻器的最大阻值為40 Ω,電壓表量程為0~3 V,電流表量程為0~0.6 A.為了保護(hù)電路,滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變化范圍應(yīng)是多少?
思路分析:題中有三個(gè)隱含條件:滑動(dòng)變阻器兩端的電壓不能超過3 V;電路中的電流不能超過0.6 A;小燈泡兩端的電壓不能超過8 V.如果只注意保護(hù)電表而忽視小燈泡,就會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論.
參考答案:燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流IL===0.4 A<0.6 A.
所以電路中的最大電流應(yīng)為0.4 A.
燈泡的電阻RL== Ω=20 Ω.
此時(shí)電路中的最小總電阻R總===22.5 Ω.
所以滑動(dòng)變阻器連入電路中的最小電阻為:
R最小=R總-RL=22.5 Ω-20 Ω=2.5 Ω.
為保護(hù)電壓表,應(yīng)有UR≤3 V,當(dāng)UR=3 V時(shí),UL=6 V.由分壓原理得
滑動(dòng)變阻器連入電路的最大值R最大=•RL=×20 Ω=10 Ω.
所以滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍為2.5 Ω~10 Ω.
點(diǎn)評(píng):此題很容易只注意保護(hù)電流表而忽視燈泡正常工作的條件,誤認(rèn)為電路中的最大電流為0.6 A,由此得出滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻為0~10 Ω的錯(cuò)誤答案.不少物理問題的部分條件并未明確給出,而是隱隱約約,含而不露,但他們常常又是解題的要點(diǎn),因此對(duì)這類題目要注意審題,挖掘隱含條件,從題目中所敘述的物理現(xiàn)象或給出的物理情境及元件設(shè)備的參數(shù)、指標(biāo)中,挖掘出解答問題所需要的隱含在其中的條件,從而找出解決問題的突破口.
第5節(jié) 電路故障問題
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
電路故障問題跟電表的示數(shù)變化題一樣,也是中招必考的知識(shí)點(diǎn),多數(shù)出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中.常見的故障有兩類:斷路和短路.當(dāng)電路中出現(xiàn)斷路或短路故障時(shí),常用電壓表檢測(cè),檢測(cè)方法是:選擇合適的量程,用電壓表與被測(cè)電路逐段并聯(lián).當(dāng)電壓表有示數(shù)時(shí),表明電壓表和電源連通;當(dāng)電壓表沒有示數(shù)時(shí),表明電壓表和電源沒有連通,或者與電壓表并聯(lián)的那段電路有短路現(xiàn)象.
[中考常見題型]
例5 (2007年蘭州)如圖5所示電路中,L1、L2是兩盞完全相同的燈泡.閉合開關(guān)S后,L1、L2均正常發(fā)光,過了一會(huì)兒兩燈突然同時(shí)熄滅,檢查時(shí)發(fā)現(xiàn):若用一根導(dǎo)線先后連接開關(guān)S的兩端和電阻R的兩端,電路均無變化,兩燈仍然不亮;若用電壓表測(cè)L2兩端b、c兩點(diǎn)間的電壓,電壓表的示數(shù)明顯高于L2的額定電壓.據(jù)此可以判斷().
A. L1的燈絲斷了B. L2的燈絲斷了
C. 開關(guān)S接觸不良D. 電阻R損壞了
思路分析:用導(dǎo)線先后連接在開關(guān)S的兩端和電阻R的兩端,電路均無變化,兩燈仍然不亮,說明開關(guān)和電阻R兩端點(diǎn)間沒有斷路.當(dāng)用電壓表并聯(lián)在b、c兩點(diǎn)時(shí),電壓表有示數(shù),表明電壓表和電源構(gòu)成了通路,也說明了電燈L2沒有被短路.所以,只有b L2 c段斷開了.選B.
點(diǎn)評(píng):用電壓表檢測(cè)故障時(shí),最終電路常會(huì)變成圖6中的幾種情況,請(qǐng)注意區(qū)分:假定電源電壓為3 V,甲圖中電壓表的示數(shù)等于電源電壓3 V;乙圖中電燈不亮,在這里電燈僅起到一個(gè)“導(dǎo)線”的作用,電壓表的示數(shù)接近(可認(rèn)為是)電源電壓3 V;丙圖中電源被短路了,電壓表的示數(shù)為零,但當(dāng)電壓表和電源沒有接通時(shí),它的示數(shù)也為零.
第6節(jié) 電學(xué)實(shí)驗(yàn)
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
探究電流與電壓、電阻的關(guān)系,電阻的測(cè)量和測(cè)量小燈泡的額定功率,這三個(gè)實(shí)驗(yàn)之一可以說是年年必考的知識(shí)點(diǎn),包括實(shí)驗(yàn)原理、電路圖的連接、表格設(shè)計(jì)、滑動(dòng)變阻器的作用和電表示數(shù)的讀取等,但對(duì)具體的實(shí)驗(yàn)步驟考查不多.近幾年在實(shí)驗(yàn)題中又融入電表的示數(shù)變化和電路故障問題的考查.這類考題屬于常規(guī)型題,很少有新穎的問題出現(xiàn).所以,同學(xué)們只要注重基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn),就可以應(yīng)付自如了.
[中考常見題型]
例6 (2007年梅州)在探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系時(shí),同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖7所示的電路圖,其中R為定值電阻,R′為滑動(dòng)變阻器.實(shí)驗(yàn)后,數(shù)據(jù)記錄在表1和表2中.
(1) 根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可得出如下結(jié)論:
由表1可得:___.
由表2可得:___.
(2) 在研究電流與電阻的關(guān)系時(shí),先用5 Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),使電壓表的示數(shù)為3 V,再換用10 Ω的定值電阻時(shí),某同學(xué)沒有改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,合上開關(guān)后,電壓表的示數(shù)將___(填“大于”、“小于”或“等于”)3 V,此時(shí)應(yīng)向___(填“右”或“左”)調(diào)節(jié)滑片,使電壓表的示數(shù)仍為3 V.
思路分析:根據(jù)表1可以看出,電阻一定時(shí),電壓增加幾倍,電流也增加幾倍,即二者成正比.根據(jù)表2可以看出,電壓一定時(shí),電阻是原來的幾倍,電流就是原來的幾分之一,即二者成反比.當(dāng)電路中的電阻R由5 Ω換成10 Ω時(shí),根據(jù)串聯(lián)電路分壓的原理,10 Ω電阻兩端的電壓要大于原來的3 V,為了使它變小,應(yīng)讓滑動(dòng)變阻器的電阻變大,以便分去更多的電壓.
參考答案:(1) 電阻一定時(shí),通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比 電壓一定時(shí),通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比 (2) 大于
右
點(diǎn)評(píng):此題有兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn),一是得出結(jié)論時(shí),忘記條件;二是寫電流與電壓、電阻的關(guān)系時(shí),容易顛倒,即一定要說電流與電壓成正比,不能說電壓與電流成正比,更不能說電阻與電流成反比.
例7 (2007年揚(yáng)州)小紅和小明在做“用電流表和電壓表測(cè)電阻”的實(shí)驗(yàn).
(1) 請(qǐng)你幫助他們?cè)趯?shí)物連接圖(圖8甲)中,用筆畫線代替導(dǎo)線將所缺的導(dǎo)線補(bǔ)上.
(2) 小紅完成電路連接后就準(zhǔn)備閉合開關(guān),同伴小明提醒還有一處不妥當(dāng).你知道小明提醒的是什么嗎?答:___.
(3) 在某次測(cè)量中電流表的示數(shù)如圖8乙所示,則I=___A.
(4) 在實(shí)驗(yàn)過程中,小紅突然發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù),而電壓表有示數(shù),且接近于電源電壓,則故障可能是:___.
思路分析:在使用有滑動(dòng)變阻器的電路時(shí),為了保護(hù)電路,都有“閉合開關(guān)前,把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大”這一項(xiàng).仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn),此電路中滑動(dòng)變阻器目前接入的電阻最小,所以不妥.
參考答案:(1) 圖略. (2) 把滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端(阻值最大的位置) (3) 0.5 (4) 電阻R斷路
第7節(jié) 歐姆定律與實(shí)際問題的綜合
[重點(diǎn)考點(diǎn)]
中考計(jì)算題中純粹的理論計(jì)算越來越少,與實(shí)際相結(jié)合的應(yīng)用型題目所占比重越來越大,這類題目的特點(diǎn)是題干較長(zhǎng),但一般涉及的物理知識(shí)和物理過程較簡(jiǎn)單.歐姆定律與實(shí)際相聯(lián)系的題目不多,多數(shù)是電功率與實(shí)際問題聯(lián)系的問題.
[中考常見題型]
例8 (2007年梅州)圖9是某研究性學(xué)習(xí)小組自制的電子秤原理圖,它利用電壓表的示數(shù)來指示物體的質(zhì)量.托盤、彈簧上端和滑動(dòng)變阻器的滑片固定在一起,托盤和彈簧的質(zhì)量不計(jì),OA間有可收縮的導(dǎo)線,當(dāng)盤中沒有放物體時(shí),電壓表的示數(shù)為零.已知電阻R0=5 Ω,滑動(dòng)變阻器最大阻值為15 Ω,電源電壓U=3 V,電壓表的量程為0~3 V.現(xiàn)將1 kg的物體放在托盤中,滑片剛好指在距R上端處(不計(jì)摩擦,彈簧始終在彈性限度內(nèi)),請(qǐng)計(jì)算回答:
(1) 將1 kg的物體放在托盤中時(shí),電壓表的示數(shù)為多少?
(2) 該電子秤能測(cè)量的最大質(zhì)量是多少?此質(zhì)量數(shù)應(yīng)標(biāo)在電壓表多少伏的位置上?
思路分析:電路是電阻R0與滑動(dòng)變阻器的串聯(lián),電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓.
參考答案:(1) 當(dāng)滑片位于距R上端處時(shí),R總=R0+=5 Ω+=10 Ω,此時(shí)電路中的電流I===0.3 A,則電壓表的示數(shù)UR=IR=0.3 A×5 Ω=1.5 V.
(2) 因?yàn)閺椈傻纳扉L(zhǎng)(或壓縮)與彈簧所受拉力(或壓力)成正比,又因?yàn)? kg物體放在托盤中時(shí),滑片指在處,故滑片指到R最下端時(shí),就是該電子秤所能測(cè)量的最大質(zhì)量,應(yīng)為3kg.此時(shí)R′總=R0+R=5 Ω+15 Ω=20 Ω.電路中的電流I′===0.15 A.電壓表的示數(shù)U′=I′R=0.15 A×15 Ω=2.25 V.