時間:2022-06-17 21:37:31
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇串聯電路和并聯電路,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
2.根據電路圖連接簡單的串聯電路和并聯電路.
3.培養學生連接電路的基本技能、科學態度、科學方法和科學習慣
教學建議
教材分析
這是學生做的第一個電學分組實驗,它對學生認識串、并聯電路特點,培養學生連接電路的技能有重要作用,必須創造條件,組織學生做好這個實驗.由于實驗所需器材較簡單,取材也容易,建議盡可能多分一些組,讓學生人人都有動手操作的機會.如果沒有那么多的電鈴,也可不用.連接電路時強調要注意兩點,一是開關先要切斷,二是經驗不足時不要先用兩根導線連接電源后再接電路,而是要按教材所講的,先從電源的正極連起,連好各個元件后最終連上電源的負極,或者按相反的次序.
教法建議
1.為了提高實驗效果,可引導學生圍繞以下問題進行預習:
(1)串聯電路、并聯電路連接的特點是什么?連接課本圖4-24和圖4-25電路需那些器材(包括名稱、數量)?
(2)為防止接錯或漏接,自己先擬定一個接線順序.再連接過程中為什么開關應是斷開的,并特別注意防止短路?
(3)如下圖所示電路中的開關的連接是否正確?如果是錯誤的,把它改正過來.
2.實驗課上學生動手之前,教師應要求學生做到以下幾點,以培養學生良好的電學實驗習慣:
(1)把實驗桌上的器材與所做實驗的電路圖中需要的器材對照,檢查器材是否夠用.
(2)搞清使用的電源是什么電源,分清電源的正、負極,弄清如何接線.
(3)想一想,燈座、開關應如何連接?把導線接到接線柱上,導線應沿什么方向纏
繞,旋緊螺帽時導線才不致被擠出來?
3.接好電路后,再閉合開關前,要對照電路圖認真檢查,閉合開關后,如出現故障,應立即斷開電源,然后從電源的一個極出發,逐段檢查原因.
4.實驗后,要求學生整理好實驗器材,并寫好簡單的實驗報告.分組實驗是培養學生操作技能和科學方法、態度、習慣的重要過程,一定要組織好,以獲得較好的效果.
第七節之后,教材又安排了一個實踐活動--"想想議議".這個問題對剛剛接觸電學知識的初中學生來說,要求較高,不必要求全體學生都能做出.
教學設計方案
1.復習
(1)串聯電路、并聯電路連接的特點是什么?
(2)什么叫短路?連接電路時,開關應該是斷開還是閉合的?
(3)怎樣判斷電路的連接形式?試判斷下面電路的連接是否正確.(投影片)
(4)可用計算機模擬演示串聯電路、并聯電路的連接方法,也可用實物電路,教師一步步操作.讓學生觀察并進行歸納小結:
①首先將電池連接成串聯電池組;
②按電路圖從電源正極開始,依電流的路徑,把元件一個個連接起來(連接開關前,開關是斷開的),最后連到電源的負極(也可反過來順次連接);
③連線時要注意導線兩端必須接在接線柱上,導線不要交叉,不要重疊.
④連接并聯電路時,可按串聯的方法先連接一個支路,找到電流的分、合點再將其他支路并列接在分、合點上.
2.進行新課------學生實驗
(1)組成串聯電路
①首先讓同學將實驗桌上的器材與做實驗的電路圖中需要的器材對照,檢查器材是否夠用.畫出串聯電路圖.
②弄清使用的電源的正、負極.
③按課本中的步驟進行實驗.注意電路連接過程中開關必須是斷開的.
④若電路連接完畢,閉合開關后,燈泡不亮時注意檢查發生故障的原因:檢查電池之間是否連接正確;檢查每個接線柱是否擰緊,導線是否連接好;檢查小燈泡與燈座是否接觸好(可用手向下輕輕按按).在自己解決問題有困難時,可請老師協助檢查.
⑤積極動手,認真觀察,深入思考,回答課本實驗步驟中提出的問題.
(2)組成并聯電路
①認真畫好并聯電路圖.弄清電路的分、合點,用字母A、B標出.標出電路中的電流方向,分清哪部分是干路,哪部分是支路.
②弄清電路中有幾個開關;哪個開關是控制整個干路的;哪個開關是控制支路的.
③按電路圖連接并聯電路,并進行觀察,回答實驗步驟中提出的問題.
探究活動
自制電路板
材料:25厘米×40厘米×0.3厘米的纖維板一塊、接線柱28個、導線若干.
制作方法:
1.在纖維板的正面,繪出電路如圖1所示,然后按圖中圓圈位置先為接線柱打孔,再行安裝.
2.在板的背后,按板面電路用雙股軟導線連接在線柱上.
使用方法:實驗中需要使用的電路元器件,事前連接好兩端引線,然后按照電路設計連入電路板中,如果被利用的電路接線柱間不需連接元器件但必須連通,可用導線短接.
圖1
說明:
首先我們應該明確什么是串、并聯電路以及串、并聯電路的特征.所謂串聯是指把電路元件逐個順次連接起來的方式.串聯電路的工作特點是:當開關閉合,形成通路時,電流從電源正極流出,只有一條通道,那就是沿著導線逐個順次通過每個用電器,最后流回電源的負極.此時整個電路中的用電器都在工作.而只要電路中某處斷開了,電路就會形成斷路,電路中的用電器將全部停止工作.可見,開關在串聯電路里是同時控制著所有電路元件的:開關閉合――通路――用電器都工作;開關斷開――斷路――用電器都不工作.而且無論開關接在電路中的何處,其對電路的控制作用都是相同的.電路中任一用電器如果毀壞造成斷路,那么電路中所有的用電器便“集體罷工”了,由此可見,串聯電路中,用電器的工作是相互影響的.
把電路元件并列接在兩點間的方法,叫并聯.并聯電路的工作特點是:電流自電源正極出發,到達用電器并接處,就分為幾條叉道(稱為支路),干路電流就分成幾條支路電流.每條支路電流分別通過支路中的用電器,在另一并接處匯合后流回電源負極.電流在電路里經歷干流――各支路分流――重又匯合為干流的過程.所以接在干路上的開關可以控制整個電路的通斷,而支路開關只能控制它所在支路的通斷.并聯電路里的用電器的工作是相互獨立、互不干擾的.也就是說一條支路中的用電器的工作與否是不受其他支路影響的,而它也不能對其他支路產生影響和干擾.明確了串、并聯電路的特點后,我們就可以從不同的角度來識別串、并聯電路了.
1.定義法根據串并聯電路的定義來分析.如果電路中的各元件逐個順次連接,也就是說第一個用電器的尾端和第二個用電器的首端連接,第二個用電器的尾端和第三個用電器的首端連接,以此類推(即“首尾相連”),則電路為串聯電路.若把電路元件并列連接到電路兩點之間,也就是把幾個用電器的首端和首端,尾端和尾端分別接在一起(即“首首相接,尾尾相連”),再連入電路的兩點之間.則電路就是并聯電路.因此要想分清電路的串聯或并聯,只要抓住關鍵“電路元件的連接方式”進行分析即可做出正確判斷.如圖1-A中的兩燈泡是首尾相連,為串聯,圖1-B中的兩個燈泡是“首首相接,尾尾相連”,為并聯.
例1圖2中,屬于串聯電路的圖是_______,屬于并聯電路的圖是_______.
解析 (a)圖電路為典型的串聯電路.
(b)圖中,電池組與開關S串聯組成干路,燈L1、L2分別組成支路,并列地接在電路干路兩端,為典型的并聯電路.
(c)圖中,雖然連接導線拐了幾道彎,但我們避開干擾,仍然可以分辨出燈L1L2是逐個順次連接在電路中的,為串聯電路.
(d)圖中,雖然燈L1所在電路(嚴格說是支路)拐了兩道彎,且有導線相交現象出現,但導線是相交不相連的,且燈L1與L2仍是并列接在電池組和開關串聯而成的干路兩端,仍為并聯電路.
(e)圖中,燈L1與L2的連接情況與圖(d)中情況相似,為并聯電路.
(f)圖中,導線在連接電池組、開關和燈L1、L2的過程中,盡管扭了個“麻花”,而且導線還相交了,但仔細觀察后發現,相交的導線是不相連的,燈L1、L2也是逐個順次接入電路的,為串聯電路.
2.電流法
電流法是識別串、并聯電路最常用的方法.根據串聯電路和并聯電路的連接特點,閉合開關后,在串聯電路中,電流由電源正極出發(在電路圖中電流方向可用箭頭標出)后,逐個順次通過各電路元件后,流回電源負極,即電流只沿一條路徑,通過所有元件或用電器,途中不分流,不存在叉路.而在并聯電路中,電流由電源正極出發至某處,立即分成幾股分支電流(故此處又叫分支點),分別通過各電路元件后在另一分支點處再匯合在一起,流回電源負極,存在著“分流點”和“合流點”.
因此,要判斷電路是串聯還是并聯,只要重點分析整個電路電流是否分成幾股電流即可.同一股電流所流經的幾個元件為串聯(如圖3-A所示).電流在某一點分叉,即一股電流(如干路電流)分成幾股電流(支路電流),再在另一點重新匯合成一股電流,這幾股電流分別通過的元件為并聯(如圖3-B所示).
例2試判斷圖3中燈泡的連接方式.
解析 圖4甲中電流從正極流向負極只有一條通路,故甲、乙兩燈為串聯.在圖4乙中,電流從電源的正極流向負極有兩條路徑,A為分流點,B為合流點,故丙、丁兩只燈為并聯.
3.斷路法(或拆除法)
這是識別較難電路的一種重要方法.該種方法的原理是:根據串聯電路的特點,只有一條電流路徑,電流是逐一經過各個電路元件的,只要任何一個電路元件或連接導線上任何一處斷路,其他電路元件中就都沒有電流通過,整個電路就不工作.并聯電路的特點是:有兩條以上的電流路徑,各電路元件獨立工作,互不影響,且任一條電路元件的通斷不影響其他元件的工作.判斷、區別的方法是:幾個元件中任何一個元件斷路(如將電路中任一元件拆除),其他元件中就都沒有電流流過的電路是串聯電路,如圖5-A,將L1拆除后,L2也沒有電流通過,也不能亮了,為串聯;幾個元件中任何一個元件斷路(如將任一元件拆除),其他各元件中仍有電流通過的電路是并聯電路,如圖5-B將L2拆除后,L1仍有電流通過,仍然發光,為并聯.
例3 在圖6中的四個電路中,兩個燈泡屬于串聯的是().
解析 串聯電路中,如果我們取下一個用電器,則其他用電器都將不工作了.我們來看一下哪個電路符合這一特征.A中拆除一只燈泡,另一只仍有電流通過,仍能發光,A是并聯電路,不是串聯的;B中拆除一只燈泡,另一只也不工作,是串聯電路;C中拆除一只燈泡,另一只中仍有電流通過,仍可發光,為并聯電路.同樣道理D中電路也為并聯電路.
4.節點法:(幾條相交的連接點叫做節點)
所謂“節點法”就是在識別不規范電路的過程中,不論導線有多長,只要中間沒有電源、用電器等,則導線兩端點均可以看成同一個點,從而找出各用電器兩端的公共點,它的最大特點是通過任意拉長和縮短導線達到簡化電路的目的.
例5試判斷圖7中三個燈泡的連接方式.
解析在如圖8所示的電路中先定節點.把各節點分別用不同的符號A、B、C、D表示(如圖8-甲所示);然后把共線(線中沒有用電器)的點移動到同一位置:將A點移至B點、將C點移至D點,如圖8-乙所示;這樣,從電源正極流出的電流在節點B(A)分成三條支路,分別流到三個燈泡L1、L2、L3上,再在節點D(C)匯合后,回到電源負極,顯然燈L1、L2、L3是并聯在B(A)、D(C)兩點之間,三只燈泡并聯,畫出等效電路圖如圖8―丙所示.
同學們不妨嘗試用“節點法”來判斷例4中三只燈泡的連接方式.相信同樣可以得到正確的結論.
5.去表法
在電學實驗中,我們經常要使用電流表和電壓表.在有電流表、電壓表接入的電路中,由于電流表和電壓表的存在,會給我們的判斷帶來困難,因而在進行正式的電路判斷之前,應先將電流表、電壓表拆除,以簡化電路.其方法是:由于電流表的電阻很小,因此將電流表拆去時,只要將連接電流表的兩條線的端點直接相連(也可把電流表看作閉合的開關或導線);而電壓表的電阻很大,將電壓表拆去時,只要將電壓表所在支路直接拆去(也可把電壓表看作斷開的開關).經過去表,圖9處理成圖10,兩燈泡串聯,電流表測電路中的電流,電壓表測L2兩端的電壓.
圖11經過去表法處理后成圖12所示電路,易看出兩燈泡并聯,電壓表V測并聯電路兩端的電壓,電流表A1測干路中的電流,A2測通過燈L2的電流.
關鍵詞:電流表;電壓表;電表改裝
常用的電壓表與電流表,有不同的量程,其實質是電壓表與電流表是由滿偏電流小的電流表表頭改裝而成的.要清楚地知道電壓表與電流表量程的擴大,要從串聯電路與并聯電路的特點去探究.
1電壓表的改裝
11電路
把若干個電阻首尾順次相連,這種連接方式叫串聯.如圖1是由三個電阻構成的串聯電路.
串聯電路的特點是:串聯電路中的電流處處相等,電路兩端總電壓等于各串聯電路兩端的電壓之和,串聯電路總電阻等于電路中電阻之和.即
I=I1=I2=I3=…
U=U1+U2+U3+…
R=R1+R2+R3+…
在串聯電路中,總電壓被分配到各串聯電路中的電阻上,阻值大的電阻分得的電壓大,阻值小的電阻分得的電壓小,所以串聯電路又叫分壓電路.分壓作用在科技與實驗中有著廣泛的應用.
22電壓表改裝特點
已知電流表表頭的滿偏電流Ig及內阻Rg,但滿偏電流Ig太小,一般不能直接測量出電路中的電流,而它可以檢測電路中有無電流及電流方向.根據歐姆定律,表頭滿偏電流時的電壓為Ug=Ig Rg,可以測量出電壓,但由于量程太小,無法測出較大的電壓,如果給表頭串聯一個較大的分壓電阻R0,就可以測量出較大的電壓,因此把電流表表頭串聯一個分壓電阻后就成了大量程的電壓表了,如圖2所示.
根據串聯電路分壓原理,有 UgRg=U-UgR0,解得分壓電阻為 R0=(UUg-1)Rg.
若n表示電壓表量程擴大的倍數,即n=UUg,則分壓電阻R0=(n-1)Rg.
例1內阻Rg=1000Ω,滿偏電流Ig=100μA的靈敏電流計要改裝成量程為3V的電壓表,應該如何設計?
解析:根據題意,把電流表表頭改裝成電壓表的電路如圖2(a)示,即在小量程的電流表串聯一個分壓電阻R0.靈敏電流計內阻Rg=1000Ω,滿偏電流Ig=100μA=10-4A,由歐姆定律滿偏電流時表頭上的電壓Ug=IgRg=1000×10-4V=01V.
分壓電阻上電壓U0=U-Ug=(3-01)V=29V,分壓電阻上電流I0= Ig=10-4A,再次運用歐姆定律求得分壓電阻R0==29×104Ω=29kΩ.
或者n=UUg=3V01V=30,
t分壓電阻R0=(n-1)R0=(30-1)×1000Ω=29×104Ω=29kΩ.
2電流表的改裝
21并聯電路
把幾個電阻的一端接在一起,另一端也連接在一起,兩端接在電源上,這樣構成的電路叫并聯電路.由三個電阻構成的并聯電路如圖3所示.
由實驗可知并聯電路的特點:并聯電路中各支路兩端電壓相等;電路中總電流等于各支路的電流之和;并聯電路中總電阻的倒數等于各支路電阻的倒數之和,即
U=U1=U2=U3=…
I=I1+I2+I3+…
1R=1R1+1R2+1R3+…
在并聯電路中,通過電阻的電流與它的電阻值成反比,即電阻越大通過的電流越小,這樣各個電阻能分擔一部分電流,并聯電阻的這種作用叫分流作用,這種電阻叫分流電阻.電流表量程的擴大就是并聯電路的分流作用的應用,靈敏電流計能夠測量的電流很小,為了擴大它的量程,達到能夠測較大電流的目的,就得給靈敏電流計并聯一個阻值較小的分流電阻,分擔較大的電流,這樣就可以改裝一個量程較大的電流表了.
22電流表改裝特點
電流表表頭滿偏電流較小,直接串聯在電路中有可能燒壞表頭,因此需要給表頭并聯一個分流電阻,就可以測量較大的電流,即擴大了電流表的量程,如圖4所示.
根據并聯電路特點,有 IgI-Ig=R0Rg,解得應并聯的分流電阻R0=IgI-IgRg.
若用n表示量程的擴大倍數,即
n=IIg,則R0=Rgn-1.
改裝成的電流表的內阻為RA=Rg?R0Rg+R0=Rgn
可見電流表的內阻很小,對于理想的電流表,其內阻可以忽略不計,串聯在電路中可以看作短路.
例2內阻Rg=1000Ω,滿偏電流Ig=100μA的電流表表頭要改裝成量程為1A的電流表,應該如何設計?
解析:由圖4(a)可知,要把量程為100μA的電流表表頭改裝成1A的電流表,需要在表頭上并聯一個電阻R0,R0起分流作用.
根據并聯電路特點,可知并聯電阻R0中的電流I0=I-Ig=(1-00001)A=09999A,分流電阻兩端的電壓與表頭兩端的電壓相等,即
Ug=IgRg=1000×10-4V=01V,
所以 R0=UgI0=0109999Ω≈01Ω
即在電流計上并聯一個約01Ω的電阻就可把它改裝成量程為1A的電流表.
這樣依據串并聯電路的特點,把滿偏電流很小的電流表表頭可以改裝成量程較大的電流表與電壓表,即實現了電表量程的擴大.
3電表問題探析
其實有些電表有多個量程,如我們在實驗室做電學實驗時用的安培表與伏特表.高中物理實驗時要求在理解教材實驗原理上進行設計實驗,電表的改裝與擴程又是電學實驗的一個重點,選擇合適的量程也是實驗時需要考慮的重點問題,這就要求學生需弄清楚電表量程的擴大原理.只有掌握了其中的原理,才能真正掌握電表量程的擴大問題.
例3實際測量中使用的大量程電流表是由小量程電流表改裝而成的.圖5中G的滿偏電流(即小量程電流表允許通過的最大電流)Ig=1mA的電流表,其電阻Rg=100Ω,圖5為某同學改裝后的電流表電路圖,R1、R2為定值電阻.若使用A和B兩個接線柱時,電表的量程為3mA;若使用A和C兩個接線柱時,電表的量程為10mA.求R1和R2的阻值.
解析如圖5所示,設I1=3mA,I2=10mA.若使用A和B兩個接線柱時,是R1和R2串聯后再與電流表表頭并聯,則有
IgRg=(I1-Ig)(R1+R2),
代入數字得:
1×100=(3-1)×(R1+R2) ……①
Ig(Rg+R2)=(I2-Ig)R1,
代入數值得:
授課時間: 授課地點:
授課教師: 授課課題:串并聯電路的電阻關系
一 教學目標
知識與技能
1.培養學生理論聯系實際,學以致用的科學思想。
過程與方法
1.體會等效電阻的含義,學會等效替代的研究方法。
情感態度與價值觀
1. 能根據歐姆定律以及電路 的特點,得出串、并聯電路中電阻的關系。
2.能進行兩個電阻的串、并聯電路的分析和計算。
二 教學重難點
重點:歐姆定律在串、并聯電路中的應用。
難點:串、并聯電路計算中公式的選擇。
三 課前準備
電池組、開關、導線、電流表、定值電阻等。
四 教學過程
1. 復習回顧
2. 新課引入
演示:(1)將一個電阻接入電路,讀出電流表示數
(2)將兩個電阻接入電路,讀出電流變示數
現象:一個電阻和兩個電阻電流表示數一樣,效果相同
閱讀課本p93問題與思考,解釋什么叫做等效電阻
1. 串聯電路中的電阻規律:
推論:串聯電路的總電阻比任何一個分電阻都大。
例題1:把一個4Ω的電阻R1和一個5Ω的電阻R2串 聯在電路中,如圖12-7所示,電源兩端的電壓為 6V。這個電路中的電流是多大?
2. 并聯電路中的電阻規律:
推論:并聯電路中,總電阻比任何一個分電阻都小。
練習課本p96例題2,并用不同的方法解答
五 課堂總結:
1.串聯電路中電流、電壓和電阻的關系。
2.并聯電路中電流、電壓和電阻的關系。
論文關鍵詞:電路初探,創新,教學
《電路初探》一章是整個電學知識的基礎,在學生構建電學基本理論、基本技能和創新能力方面具有重要的作用。根據初中生的知識背景和學習心理特點,“蘇科版”教材編排的電學內容是這樣的:第十三章(本章)探究電路的基本結構及其特點;第十四章研究電路的“交通規則”——歐姆定律;第十五章探究電能與內能的相互轉化關系。這幾章的安排是從現象到規律,從定性到定量,層層遞進,在探究過程的體驗中逐步深化對電的認識和理解。
本章課程標準的要求為:從能量轉化的角度認識電源和用電器的作用;會讀、會畫簡單的電路圖;能連接簡單的串聯電路和并聯電路;能說出生活、生產中采用簡單串聯或并聯電路的實例;會使用電流表和電壓表。
這些內容既是學生學習電學的準備知識,又是生活中的必備知識,所以它在整個電學部分有著極其重要的地位。
從本章內容來看,大多數教師認為本章知識淺顯不值得花過多時間,因而采取了快速且直接的教學方法,學生的學習興趣難以提高。很多知識內容教學不夠細致透徹,造成“夾生飯”,甚至有些學生在學習串、并聯電路時就開始害怕學電學,教學效果較差。有些教師教到第十五章時很難講,才發現是第十三章《電路初探》的基礎沒有打好。因此,很有必要探索該章的教學方法,通過各種教學方法和手段來培養學生的應用能力,提高教學質量,改善教學效果。
2 《電路初探》學情分析
通過一年的物理學習,學生已經具備了一定的實驗探究能力和空間想象能力,形象思維和抽象思維都有了不同程度的發展,分析問題、解決問題的能力也更加進步。幾乎每個學生對電源和用電器都有了較直觀的認識。因而,第一次接觸電路時,對電學感到既緊張又興奮。但是,九年級的學生往往不愛發言,不主動表現自我,課堂氣氛比八年級沉悶,需要教師調動他們的積極性。大多數學生不喜歡枯燥的理論分析和教條式的計算,但樂于參與動手實驗、觀察現象。他們喜歡探索自己熟悉的或與所學知識有關的生活現象、科學事件,這樣才更能激發和培養他們的創造性。因而,教師在教學時要充分考慮九年級學生的學習特點。
3 《電路初探》教學方法探究
本章內容繁多,有電路圖、實物圖和實驗操作,有各種基本電路元件和電表。因此,教學的難度較大。在教學方法上筆者進行了創新,效果較好,主要體現在以下幾個方面。
3.1 補充課本素材,開闊學生的視野,激發學生的學習興趣
本章第一節是《初識家庭電路》,教材首先介紹了電路組成的各個部分:電源、開關、用電器、導線,然后畫手電筒的電路圖,最后是實物連接手電筒電路。其實,這一節課本知識可挖掘的內容很多。比如:電源有干電池、蓄電池、電池組,電源符號,干電池的各種規格等;開關有閘刀開關、拉線開關、聲光控開關、滑動開關、按鈕開關、旋鈕開關等;畢業論文導線有螃蟹夾、鱷魚夾等;用電器除了小燈泡之外,實驗室能提供的還有電鈴和電動機。能拿來的實物盡量拿來讓學生看,學生看到很新奇,都很感興趣。除了介紹學生練習用的器材之外(與課本要求一致),還要介紹教師演示用的電路板;除了介紹電路元件的電路符號之外,還要介紹實物的簡單畫法。畢竟學生還是要自己畫實物圖。接下來畫電路圖和實物圖時,用電器可以選擇的就很多樣,燈泡、電鈴、電動機等就可以不重復地練習,這樣就擴充了課本素材。通路、斷路和短路要多舉些例子,多畫一些電路圖和實物圖,讓學生多見識見識。電源短路的情況可以讓學生觀看視頻,這樣學生才能認識到電源短路的危害,自然就不會接錯。
3.2 調整教材順序,重組教材內容,打破傳統框架
“蘇科版”在教材上的安排是:第二節是電路連接的基本方式(串聯和并聯);第三節是電流和電流表;第四節是電壓和電壓表。學生往往在第二節就開始對串、并聯電路感到難學和厭煩,從而影響了對電流表和電壓表使用的學習。現在筆者調整為:第二節串聯電路、短路和電流表;第三節并聯電路和電壓表;第四節串、并聯電路的電流和電壓特點;最后,學習斷路和短路的電路故障分析。這樣安排是因為電流表本來就是串聯使用的,電壓表本來就是并聯使用的。將課本進行這樣的調整,能更好地體現學生思維的步步深入,也有利于學生掌握知識、應用知識,對串、并聯電路的認識也更深刻了。
3.3 結合串聯電路,學習局部短路,聯系生活實際
串聯電路相比較而言要簡單一些,但也不可大意,這是因為畫串聯電路能檢驗學生是否能把剛剛學到的元件符號正確畫出。在學生畫圖中發現容易出現的問題是:畫電路圖時,電源的正負極標反,電鈴的元件符號半圓沒有封口。實物連接時容易出現的問題是:導線沒有連接在接線柱上,電池組橫放或豎放時正負極亂連,電鈴、蓄電池分不清接線柱在哪,等等。因此,這并不是一件簡單的事,基礎打好了,后面的畫圖才能正確。此外,還可以利用串聯電路讓學生學習局部短路,讓學生先觀察局部短路的性質:用一根導線直接接在某燈泡兩側,結果出現該燈泡不亮,另一燈泡更亮。然后分析原因,指出電流具有“偷懶”的現象:導線無阻礙,電流(幾乎)全部流過導線,燈上沒有電流,燈被短路,燈不亮,但也不壞。實際生活中不會有人故意去短路,但有時不該挨在一起的導線挨上;若導線外皮破損,也會發生短路現象。這樣解釋學生就清楚了實驗與實際的關系。最后,學習串聯和短路的應用,筆者采用敘述加推理的方法,“某銀行有一筆巨款,行長、副行長、會計各有一把鑰匙,會計偷偷用鑰匙打開保險柜的門,盜走了巨款……”學生趕緊著急地說:“不對,不對,應該3個人同時開鎖。”由此,趁機讓學生設計出3個開關的串聯。“晚自習后,同學們紛紛走出教室,走廊里很暗,燈很及時地亮了,你能畫出電路圖嗎?”這些聯系生活實際的例子,使學生感到枯燥的電路圖變成了十分有用的東西,因而很有興趣地畫圖。學習局部短路的應用時,學生感到十分好奇,“短路竟然還有應用?”利用這種心理,教師給出了吹風機的電路和飲水機的電路,從而讓學生體會到合理設計電路的必要性。以上的教學使串聯知識內容豐富起來,讓以前不重視串聯電路的學生認真地學習,為第十五章的電功率知識打下了良好的基礎。
3.4 借助實物演示,層層遞進連線,學好并聯電路
并聯電路的連接往往是學生感到難的地方,原因是路徑多,節點多,開關多。因此,重點是連接方法,但需要層層遞進學習。利用實物展臺演示,能起到很好的作用。
第一、展示并聯電路,對比串聯電路,得出并聯電路的概念(圖1)。
第二、學習并聯電路的特點,分為以下幾個步驟:
首先,觀察并聯電路有多條路徑,引出干路和支路(圖2)。
其次,學習一個開關在干路,支路各有一個燈的電路。通過實物演示連接方法——先串成一個電路再并聯。連好后演示該開關的閉合和斷開對燈亮滅的影響,得出干路開關控制整個電路,并與串聯電路進行對比。同時,還要在黑板上畫出電路圖和實物簡圖,標出分支點A和匯合點B(圖3)。
再次,學習改變分支點的位置,讓這個開關接到其中一個支路上去。結合實物演示,得出支路開關控制所在支路。并指出這個電路連接存在安全隱患,即一個燈始終亮著(圖4)。由此,學生很自然地想到要在干路和支路各加一個開關。此時,讓學生自己畫出電路圖和實物圖,讓學生自己進行實物連接,很多學生都掌握了(圖5)。
總之,采用以上的方法能充分調動學生的積極性,也降低了電路連接與分析的難度,基礎打好了,后面幾章學習起來就感到輕松了,何樂而不為呢?
參考文獻:
本知識板塊包括電學的三個最基本的物理量電流I、電壓U和電阻R,以及把它們結合起來的電路知識。常考的知識點有:電流方向的確定,連接實物圖和設計電路,電路的三種狀態(尤其是短路),識別電路的兩種連接方式及串聯電路和并聯電路電流電壓的特點,以及電流表電壓表的應用等。
一、電流表電壓表在電路中的作用及接入
根據日常教學,電流表電壓表的內阻各有特點,決定了它對電路的作用也各不相同。如電流表的內阻很小,在電路中相當與導線,所以電流表必須跟用電器串聯。電壓表的內阻很大,在電路中相當于開路,所以電壓表必須跟電路并聯。關于“相當于”的理解:相當于并不等于等于,對電流表相當于在電路中串聯一個小電阻,對于電壓表相當于并聯一個大電阻。在教學中我們可以應用簡單的串聯并聯知識解釋。
在串聯電路中電壓的分配和電阻成正比,在并聯電路中電流的分配和電阻成反比。電流表如果和用電器串聯,由于其電阻較小,對電路的分壓作用很小,但如果和用電器并聯其分流作用很大,會對用電器造成短接,或對電路造成短路;電壓表如果和電路并聯,由于其電阻很大,對電路的分流作用很小,但如果和電路串聯其分壓作用很大,對電路的影響相當于斷路,電壓表此時測量的是電源電壓。
二、判斷電路中電流表電壓表的方法
1.直接觀察法
若電表盒其他元器件串聯,則這個電表為電流表;若電表跟其他元器件并聯,則這個電表為電壓表。
2.電表刪除法
刪除電路中的某個電表,若不影響電路所有用電器的工作,則這個電表為電壓表;反之則為電流表。
三、電壓表測量電壓的的判斷
電壓表是用來測量電路兩端電壓的,一是測量用電器兩端的電壓,二是測量電源兩端的電壓,所以電壓表要么跟用電器并聯,測量用電器兩端的電壓;要么跟電源并聯,測量電源的電壓,不能認為電壓表跟電源和用電器并聯。
四、電路故障的判斷
電路故障的判斷題,它主要分無電表和有電表兩種情況下的電路故障,電路故障主要包括斷路和短路,造成的主要原因有:①連接電路時,導線與接線柱之間接觸不良造成電路斷路;②由于用電器上的電壓遠高于用電器的額定電壓,而燒毀用電器造成電路斷路;③將電壓表串聯在電路中,因為電壓表的內阻過大造成電壓表所在的的、電路接近斷路。④電流表和用電器并聯,因電流表的內阻太小,使電路接近短路。現舉例如下。
1.某同學在做實驗時把甲、乙兩燈串聯后通過開關接在電源上,閉合開關后,甲燈發光,乙燈不發光。乙燈不發光的原因是什么?
解析:因為甲、乙串聯,當閉合開關后,甲燈發光,這證明電路是通路,所以要想知道乙燈不亮的原因,就必須搞清楚串聯電路的特點,因為串聯電路的電流處處相等,電阻兩端的電壓與電阻成正比關系,當乙燈的電阻太小時,兩端的電壓遠小于其額定值,所以乙燈不會發光。
2.如圖所示,兩個電燈組成串聯電路,電源電壓為6V,閉合開關S后兩燈均不發亮,用一只理想電壓表測量電路中ab間的電壓為0V,bc間的電壓為6V,電路的故障可能是什么?
解析:
①當電壓表接在ab間時電壓為0V
說明電壓表中無電流通過,電路是開路;
②當電壓表接在bc間時電壓為6V,說明電壓表中有持續的電流通過,即電壓表、電源、開關燈L1組成通路,這時電壓表的示數接近電源電壓為6V。經過綜合分析只有L2斷路才可為上述現象。
五、利用電流表、電壓表判斷電路故障
1.電流表示數正常而電壓表無示數
電流表示數正常表明電流表所在的電路為通路,電壓表無示數表明無電流通過電壓表。故障原因可能是:電壓表損壞;電壓表接觸不良;與電壓表并聯的用電器短路。
2.電壓表示數正常而電流表無示數
電壓表有示數表明電路中有電流,電流表無電流說明沒有或幾乎沒有電流流過電流表。故障原因可能是電流表短路;和電壓表表并聯的用電器斷路。
在初中物理的學習過程中,大多數同學都認為電學的學習最為困難,究其原因不但是由于電學內容的知識容量大、概念多、規律多、公式多、實驗多,而且是由于電路圖的連接及分析繁瑣,使得很多同學學起來感覺枯燥無味,久而久之失去了學習的興趣。提高電學知識的學習效果有兩個關鍵點。
一、平時認真學習、系統總結,夯實電學基礎知識點。
俗語說的好:“基礎不牢,地動山搖。”學習電學知識也是這樣,日常學習之中,既要認真識記基本知識點,還要善于總結所有知識點的系統性。電學重要知識點主要有五個概念,即電流、電壓、電阻、電功、電功率;三個規律,即歐姆定律,串聯電路的電流、電壓、電阻等特點,并聯電路的電流、電壓、電阻等特點;兩種測量儀器即電流表和電壓表;三個基本實驗即組成串聯電路和并聯電路,伏安法測電阻,伏安法測功率;一種基本探究物理問題的方法即控制變量法。在掌握概念的時候應理解為什么引入這個概念,這個概念反映了什么物理現象或事實,如何準確定義,該物理量的單位是什么,還有哪些常用單位,換算關系怎樣,與之相近的概念是什么,它們之間有什么區別和聯系,該概念有什么重要應用等等。對于規律,應著重理解它們反映的是哪些物理量間的什么樣的關系或變化規律,這些規律的成立條件和適用范圍是什么,對于測量儀器要掌握它與被測電路是串聯還是并聯,正負接線柱應如何與電源相連接,能否直接接到電源的正負兩極上,該電表有幾個量程,如何選,如何讀數,這兩種儀器在外形上和使用方法上有什么異同點等等。在實驗復習時要掌握每一個實驗的原理,電路圖、實物圖連接,電表量程的選擇和讀數方法,開關和滑動變阻器的作用及使用規則,器材的選擇道理,實驗記錄表格的設計,實驗數據的記錄和處理,減小誤差的方法,實驗結論的歸納和總結等。除以上知識點以外,電學中還有正電荷和負電荷、摩擦起電、電荷量、導體和絕緣體、電流的形成、電源、電路及三種狀態、短路的分析、電流的效應、磁性和磁體、磁化、磁極、磁場、磁感線、電動機和發電機的原理、電磁感應、感應電流、家庭電路、安全用電常識等一般性知識點,對于這些知識,同學們也要認真識記并能應用它們解釋有關簡單的物理現象和電學問題。
二、解題過程中要不斷地進行解法技巧的總結和應用,達到舉一反三、觸類旁通的效果。
平時做題中希望同學們不僅要“知其然”,還要“知其所以然”,不斷總結錯誤的原因,并歸納總結解題的規律。譬如,同學們可以通過做題得到如下的技巧。1、串、并聯電路的識別技巧:首首相連、尾尾相接,只有一條電流路徑、元件之間相互影響的電路是串聯電路,首尾并列接在電路分流點和匯流點這兩點之間,有多條電流路徑、元件之間能獨立工作可以不相互影響的電路為并聯電路;2、串、并聯電路中的特點識記技巧:串聯電路除了電流處處相等之外,總電壓和總電阻分別是各部分電壓和各部分電阻之和,每個電阻分得的電壓、電功、電功率都與電阻成正比,而并聯電路是電壓相等,總電流等于各個電阻的電流之和,總電阻的倒數等于各個電阻的倒數之和(在僅有兩個電阻串聯的情況下,總電阻等于兩個電阻的積除以兩個電阻的和),每個電阻分得的電流、電功、電功率都與電阻成反比;無論串聯電路還是并聯電路總電功或總電功率都等于各個電阻的電功或電功率之和;3、公式選擇有技巧:在計算電功、電功率時,往往不使用原始公式W=UIt和P=UI,在串聯電路中因為電流處處相等往往選擇W=I2Rt,P=I2R,進行解題,而在并聯電路中,由于電壓相等,常用W=U2/R.t,P=U2/R,這樣會使解題的速度更加迅速和便捷;4、計算時單位的選擇有技巧:如解答1kw.h的電能能供“220V 40W’的燈泡正常工作多長時間?解答此題應該先將1kw.h換算成焦耳,然后根據P=W/t帶入數據和單位,計算出結果即可,但是計算量很大,容易出錯。如果將該題40W換算成0.04千瓦然后帶入計算就簡單多了,由此可以看出在解答計算題時,如果根據實際的題目選擇最優化的解答方式會取得事半功倍的效果;5、含有電流表、電壓表等元件的復雜電路分析有技巧:很多同學在分析電路連接情況時,往往只能針對用電器進行簡單的判斷,每當遇到如開關、電壓表、電流表滑動變阻器等這些儀器連接時,用拆除元件的方法就可以簡化判斷的步驟:(1)開關,若是開關閉合,就在原開關處畫一導線連通,若是開關斷開,就將開關去掉不要;(2)電壓表,由于電壓表的電阻很大,因此可把連電壓表處當成開路,即只需把電壓表去掉即可;(3)電流表,由于電流表的電阻很小,因此可把連電流表處當成短路,電流表拆下并用導線連通;(4)滑動變阻器,當滑動變阻器移到電阻值最小時可以在原滑動變阻器處畫一導線連通,當移到其他位置時可以當作一個有效電阻進行分析。通過上述方法所得的簡化電路圖表示出的用電器連接情況即為原電路中綜合元件連接情況。6、電學綜合計算題的解答技巧:(1)根據題意畫出電路簡圖并標出已知量和待求量;(2)分析當開關斷開或閉合、滑動變阻器移到某一位置時等條件下,所有的用電器是以什么方式連接的,電流表與哪一用電器串聯就是測哪一用電器的電流,電壓表與哪一用電器并聯就是測哪一用電器的電壓;(3)根據剛才所分析出來的電路連接方式,結合歐姆定律、串并聯電路的電流、電壓、電阻、分流或分壓、電功、電功率等特點和計算電功、電功率的原始公式及變形公式,以電路中的不變量(電源電壓、用電器的阻值等)為紐帶,建立方程或方程組求解待求量即圓滿完成任務。
關鍵詞:實踐操作 興趣 積極性 創造性 成就感
隨著素質教育的進一步推進和教學手段以及教學方法的不斷完善,教學過程由以教師為主導轉變成了以學生為主體、教師為學生服務的模式。中等職業學校的學生大部分基礎知識不全面、不牢固,學習起來很吃力,學習成績不很好,不能得到教師和學生的充分尊重,因此學習的興趣不高,學習積極性不大。但是他們的好奇心很強,活潑好動,動手操作的欲望非常強烈,到中等職業學校來就是為了學習掌握一門熟練的專業技術。這樣,我們應該努力地幫助學生實現快樂學習,讓他們享受教育的快樂。
經過多年的物理學教學實踐我們對電阻的連接一節進行改革,收到了很好的效果,在這里和大家交流學習,以求更大的進步。
一、從生活中常見的自然現象引導學生理解深奧的電學規律
電阻的連接一節中,電流的變化規律同水流的運動規律是一致的。只要是一根管道,無論粗的地方還是細的地方各處經過的水流速度是相同的,這就很好理解串聯電路的電流處處相同。住宅樓下面總水管要分出許多分支,各家水流之和就是總水管的水流,這就很容易想通并聯電路總電流等于各支路電流之和。關于電壓在串聯電路和并聯電路中的變化規律和水流壓力相同,一并分出的各個分支水壓一樣大,一條支路上各處水壓變化之和就等于總的水壓變化。這樣關于電壓的變化規律又迎刃而解了。由此看來,無論串聯電路還是并聯電路電流和電壓的變化規律,只要與水流聯系起來就會熟練掌握。
二、應用已經學過的電阻定律推導電阻連接中電阻的變化規律
前一節課剛學過電阻定律,通過課堂提問,大家已經熟練掌握了導體的電阻與導體的材料有關,跟導體的長度成正比,與導體的橫截面積成反比。
在串聯電路中可以看成是由材料和橫截面積都相同而長度不同的電阻串聯而成,串聯在一起的總電阻的長度L=L1+L2+L3+……由此可以看出電阻公式的分母相同不變而分子相加,所以,總電阻R=R1+R2+R3+……在并聯電路中可以看成是由材料和長度都相同而橫截面積不同的電阻并聯而成,總電阻就相當于橫截面積相加,由此可以看出分子相同不變而分母相加,所以總電阻的倒數等于各電阻倒數之和。
三、在實習中驗證電阻連接的規律,強化記憶,使之在大腦中的印象更加深刻
通過應用萬用電表分別測量串聯電路和并聯電路中總電阻、總電流、總電壓與各分支的關系,可充分證實在串聯電路中I=I1=I2=I3=……,U=U1+U2+U3+……,R=R1+R2+R3+……在并聯電路中I=I1+I2+I3……,U=U1=U2=U3=……,總電阻的倒數等于各個分支電阻倒數之和。
如果根據計算結果需要的電阻為小數應該如何處理呢?下面我們分別討論一下。我們知道串聯電路電阻越大分壓越大,它對額定電壓用電器的保護作用就越好。因此,串聯一個電阻分壓保護時計算結果為小數應該見到小數就余上,無論小數部分夠還是不夠零點五。我們再來看一下并聯電路的分流作用,假如我們并聯一根電阻為零的導線,那么電流就會全部從導線經過而發生短路,因此并聯電路電阻越小分流越大,它對額定電流用電器的保護作用就越好,所以,我們應用的電阻根據計算結果見到小數就舍去。通過這樣引導,學生就會很清楚地理解在電學生產實踐中不應該繼續應用四舍五入的小數處理方法。
四、充分激發他們的學習興趣,調動學生的積極性和創造性
“工欲善其事,必先利其器”.要達到培養學生解題思維的目的,首先讓學生明白歐姆定律的基本概念,加強對基本概念和基本思想的理解和掌握;其次,解題中最首要的問題是讀懂題目,挖掘出隱含條件.所謂的隱含條件是指題目中那些若明若暗含而不露的已知條件,它往往是解題的關鍵,要培養學生挖掘隱含條件的思維能力.在歐姆定律的教學中,第一要讓學生看懂電路,知道是串聯電路還是并聯電路,初中物理電學中因為電壓表的阻值很大一般將電壓表去掉,因為電流表的阻值很小一般將電流表改成導線,然后判斷用電器之間的連接方式;第二要看懂各電表所測的物理量,在第一步的基礎上,逐個添加電表,判斷各電表所測的物理量;第三根據電路特點挖掘隱含條件,列出方程進行求解.學生按照這樣的解題思路,通過思維的訓練能很快地解決問題.本文以歐姆定律解題思路為例,探討學生解題思維能力的培養.
1一題多解――拓展學生思維的廣泛性和創造性
一題多解的解題訓練可以啟發學生多角度、多途徑尋找解決問題的方法,充分挖掘題目中的隱含條件,開拓學生的橫向思維,培養學生思維的獨創性.
例1如圖1所示,滑動變阻器的滑片在某兩點間移動時,電流表示數范圍為1 A到2 A之間,電壓表示數范圍為6 V到9 V之間.求定值電阻R的阻值及電源電壓.
分析首先去掉電壓表,把電流表改成導線,可以看出電路中R與R′組成串聯電路,然后加上電流表和電壓表,可知電流表測串聯電路的電流,電壓表測滑動變阻器R′的電壓.當滑動變阻器的滑片移動時,電流表示數由1 A變為2 A,說明滑動變阻器的阻值變小,而定值電阻R上的電壓(根據U=IR)增大,滑動變阻器上的電壓要變小(根據U總=UR+UR′),對應的電壓表示數由9 V變為6 V,即電路中的電流為1 A時,電壓表的示數為9 V;電流為2 A時,電壓表的示數為6 V.這是該題的切入點.
解法一電源電壓不變.
理清思路后要充分挖掘題目的隱含條件,一般電路中電源的電壓是不變的,根據這一特點,列出方程.當電流為1 A時,
U總=UR+UR′=1 A×R+9 V,
當電流為2 A時,
U總=UR+UR′=2 A×R+6 V,
因為U總不變,所以1 A×R+9 V=2 A×R+6 V,
解得R=3 Ω.代入原方程得出
U總=UR+UR′=1 A×3 Ω+9 V=12 V.
解法二定值電阻的阻值不變.
一般電路中除了電源的電壓不變外,定值電阻的阻值一般都是恒定不變的,它與電路中的電流和電壓沒有關系,所以根據這一特點,當電流為1 A時,
R=U總-9 V1 A.
當電流為2 A時,R=U總-6 V2 A.
解上面兩個方程得R=3 Ω,
U總=12 V.
解法三根據定值電阻不變,R=ΔVΔI.
當電流由1 A變為2 A時,變阻器上的電壓由9 V變為6 V,因為串聯電路中電流處處相等,所以定值電阻的電流變化
ΔI=I2-I1=2 A-1 A=1 A,
而根據U總=UR+UR′,U總不變,得出ΔUR和ΔUR′的變化值相等,數值上
ΔUR=ΔUR′=9 V-6 V=3 V.
根據R=ΔUΔI=3 V1 A=3 Ω.
當電流為1 A時,
U總=UR+UR′=1 A×R+9 V
=1 A×3 Ω+9 V=12 V.
通過一題多解的訓練,學生學會了這類題的思維方式,知道了從電源電壓不變和定值電阻的阻值不變為突破口,以后看到這類電學題就可以先從電源電壓和定值電阻不變兩方面思考,這樣克服了學生的恐懼心理,學生也容易獲得成就感.
2一題多變培養學生思維的深刻性和靈活性
通過改變題目的條件或情景,讓學生獲得一題多思,一題多練的機會.經常性地進行一題多變的訓練,會讓學生學會自己進行編題目,也能在解題中關注到題目中的關鍵字,克服了學生思維定勢,培養了學生思維的深刻性和思維的靈活性.
例2兩個電阻的規格分別為“6 V 0.2 A”和“3 V 0.3 A”,將它們串聯后接入電路,其總電壓不能超過V.
分析這是一道串聯的安全題,串聯電路電流處處相等,為了不損壞電阻,比較兩電阻允許通過的最大電流,選其中較小的電流,根據歐姆定律求出兩電阻的阻值,再根據電阻的串聯和歐姆定律求出最大總電壓;從本題可知,I1=0.2 A,I2=0.3 A,因串聯電路中各處的電流相等,且I1
由I=UR可得,兩電阻的阻值分別為
R1=U1I1=6 V0.2 A=30 Ω,
R2=U2I2=3 V0.3 A=10 Ω,
因串聯電路中總電阻等于各部分電阻之和,所以,最大總電壓為
U總=I(R1+R2)=0.2 A×(30 Ω+10 Ω)
=8 V.
變式一兩個電阻的規格分別為“6 V 0.2 A”和“3 V 0.3 A”,將它們并聯后接入電路,其總電流不能超過A.
分析當它們并聯接到電路里時,
U1=6 V,U2=3 V,
因并聯電路中各支路兩端的電壓相等,且U1>U2,所以,為了讓每一個用電器都安全工作,并聯電路兩端的電壓為U′=3 V,
此時I1′=U1′R1=3 V30 Ω=0.1 A,R2正常工作.
因并聯電路中干路電流等于各支路電流之和,所以,干路的最大電流為
I=I1′+I2=0.1 A+0.3 A=0.4 A.
變式二將R1改為滑動變阻器,它的規格為“30 Ω 0.2 A”,定值電阻的規格為“3 V 0.3 A”,將它們并聯后接入電路,其總電流不能超過A.
分析當它們并聯接到電路里時,
U1=6 V,U2=3 V,
因并聯電路中各支路兩端的電壓相等,且U1>U2,所以,為了讓每一個用電器都安全工作,并聯電路兩端的電壓為U′=3 V,(同上).
此時通過調節滑動變阻器,I1′可以不為0.1 A,當變阻器電阻減小時,電路中的電流可以調為最大值0.2 A.所以,干路的最大電流為
I=I1′+I2=0.2 A+0.3 A=0.5 A.
以往初中物理教材多把力學放在電學之前,認為力學是學習物理的基礎。而電學內容比較抽象,應該放在力學之后學習。但是“新課標”強調知識與技能的同時,非凡倡導過程與方法的學習,并關注情感態度與價值觀的培養,使培養目標上走向多元化。我們看到“新課標”對電學內容的知識和技能的教學要求也有所降低。并且初中學生學習物理的思維特點是由具體形象思維逐步向抽象邏輯思維過渡,因此我們考慮初中階段可以從學生愛好、熟悉規律和探究的方便出發,不過分強調學科自身邏輯的體系和概念規律的嚴密性,先以聲、光、熱、電有趣的物理現象入手,激發學生學習物理的愛好和愿望,盡可能多地聯系生活實際,使學生充分感受到,這些知識跟自己的生活很貼近,而且很有用。提倡多動手,增加實踐機會,經歷與科學工作者進行科學探究時的相似過程。體驗科學探究的樂趣,領悟科學的思想和精神。
新教材在電學中某些內容的處理上有所考慮,許多概念僅從實用角度出發熟悉,例如強調只有電路閉合時電路中才有電流而引入“電流”、“電路”等概念。另外,“探究串、并聯電路中電流的規律”的設計,為了從過分強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化,從學生被動接受知識向主動獲取知識轉化,培養科學探究能力,實事求是的科學態度和敢于創新的科學探索精神,而不倡導讓學生背“結論”和概念。
現代生活與電的聯系已遠遠超過人們預期的想象,電磁學及其相關的電子技術和信息技術在上世紀90年代開始受到公眾的矚目。今天的物理教材有必要也有責任把電學知識作為提高全體學生科學素質來處理。
關于“電流和電路”教學目標的設計
本章教材的內容是學習電學概念和規律的基礎,生活中又經常用到。
教學目標的設計完全依據《全日制義務教育物理課程標準》,從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三者并重的層面上加以考慮,并將其分為三個單元。具體內容見圖表所示。
第五章電流和電路教學目標的設計
單元
知識與技能
過程與方法
情感、態度
與價值觀
評價
電流和電路
電流的強弱
知道電源是提供電能的裝置;用電器是消耗電能的裝置。
熟悉常用電氣元件的符號。
知道電流的方向:電池正極用電器電池負極。電流的單位。
會使用電流表測量電流。會讀數。
了解什么是導體、絕緣體及其區別。
熟悉電氣元件,并動手組裝控制一個用電器的簡單電路。
用電氣元件的符號畫出電路圖。
通過燈泡的明亮程度,間接地分析電路中電流的強弱。
經歷用電流表測量電路中電流的過程。
關心生活、生產、自然現象中常見電現象,如電流的數值等。
樂于在四周生活中發現所學過的電源、開關和用電器。
敢于動手做物理課的電路實驗,在實驗中樂于動腦思考問題,積極動手進行嘗試,養成嚴謹的科學態度。
知:能否從能量轉化的角度熟悉電源和用電器。能否識別電流的方向。
技:能否獨立連接簡單電路。能否正確使用電流表。
情:對電路的組裝是否有愛好。實驗中是否樂于動腦思考問題,積極動手進行嘗試。
串聯和并聯
探究串并聯電路中電流的規律
知道什么是串聯電路;什么是并聯電路
能說出生活、生產中采用簡單串聯或并聯電路的實例。
知道串聯電路中各處電流相等。
知道并聯電路中干路的電流等于各支路電流的和。
進一步鞏固使用電流表測量電流的技能。
動手組裝控制兩個以上用電器工作的串聯電路和并聯電路。并會畫出相應的電路圖。
探究串聯電路中各點電流的規律。
探究并聯電路中干路和支路中電流的規律。
通過科學探究全過程的切身體驗,領會科學研究的方法,培養嚴謹的科學態度與協作精神。
關心生活、生產中串聯和并聯的實際電路。
具有提出問題的意識;強烈的好奇心,勤于思考;樂于通過實驗來證實自己的猜想;有合理的設計方案、積極動手操作、認真評估自我、勇于交流。在探究的過程中體現實事求是,嚴謹的科學態度與協作精神。
技:是否能獨立連接串并聯電路。
過與法:重點要放在學生是否認真經歷了探究過程。不要把探究的結論作為評價的標準,而要根據學生參與探究活動的全過程所反映出的學習狀況、態度等做出適當的評價。通過交流,培養全體學生的參與意識。
家庭電路
知道家庭電路的基本組成。
會用試電筆檢測家庭供電線路中的火線和零線。
了解家庭電路中的保險裝置(保險絲、空氣開關)。
從閉合電路了解常見兩種生活中的觸電及急救措施。
了解接地,三線插頭和漏電保護器的安全防護功能。
觀察家庭電路的組成結構。
觀察家庭電路中的保險裝置(保險絲、空氣開關)。
嘗試用試電筆檢測家庭供電線路中的火線和零線。
觀察過程中留意器件銘牌及說明書等。
關心生活電路的連接情況。樂于觀察家用電器、電工器材上標注的文字和符號并樂于了解其含義。
對初次接觸的家用電器具有好奇心。
在生活和實驗中具有安全用電的意識。
過:能否認真觀察家庭電路的組成。
知:能否從閉合電路中有電流的角度了解安全用電的常識。
關鍵詞:電表;示數;變化;判斷
電流表和電壓表是初學電學者必會的測量工具,它們分別是用來測量所在電路的電流和電壓的,所以要弄清電表示數的變化情況,用到的知識是歐姆定律以及串、并聯電路中電流、電壓和電阻的關系。針對不同連接方式的電路以及電表所測電路部分的不同,解決思路又有所區別,這里以例題為證。
例1.在如圖所示的電路中,電源電壓不變,閉合開關S后,電流表的示數為I,電壓表的示數為U,若滑動變阻器的滑片P向右移動,則I__________;U__________;若電壓表與R2并聯時,U
__________(均選填“變大”“變小”或“不變”)。
這是一個串聯電路,很顯然要根據串聯電路及歐姆定律的有關知識去解決。
在電路中,電壓表測量R1兩端的電壓,當滑動變阻器的滑片P向右移動時,R2增大,根據R總=R1+R2,得R總也增大,再根據歐姆定律,I=U總/R總,因U總不變,所以I變小;電壓表的示數U,可直接用U=IR1去推導得出變小。而第三空就不能直接利用U=IR2去推導,因I變小,R2變大,那么I與R2的乘積將如何變化呢?這是初學者容易犯錯誤的地方。該怎樣去判斷此時電壓表的示數U的變化呢?再回過頭來看,因R1與R2串聯,所以,我們應考慮先確定R1兩端的電壓U1的變化情況,這樣,再根據U=U總-U1,就迎刃而解了。在這個電路中I變小,R1不變,所以U1=IR1變小,U=U總-U1,U總不變,故U總-U1的差變大,即U變大,得解了。
以上是在串聯電路中常見的情況,當電路并聯時,我們又該怎么判斷呢?
例2.如圖所示電路,當滑動變阻器的滑片P由中點向上移動時,電壓表V的示數__________,電流表A1的示數__________,A2的示數__________,A的示數__________。(選填“變大”“變小”或“不變”)
在這個電路中,R1與R2并聯,電流表A1、A2和A分別測R1、
R2和干路中的電流,電壓表V看似只與R1并聯,因在并聯電路
中,各支路兩端電壓相等,且在這個電路中,各支路兩端電壓就等于電源電壓,所以我們首先就可以確定,當滑片移動時,V的示數是不變的,再分別根據歐姆定律I=U/R判斷電流表A1的示數I1與電流表A2的示數I2的變化情況,I1=U/R1,U不變,R1不變,所以I1
不變;I2=U/R2,當滑片P向上移動時,R2變大,U不變,所以I2變
小。最后根據并聯電路中I=I1+I2,I1不變,I2變小,所以I也變小。題中四空答案也就確定了。
綜上所述,關于電路中電表示數變化的判斷,我們一般是先確定不變電阻對應的電流值或電壓值的變化情況,再利用串、并
關鍵詞:創新;應用;提高;能力
中圖分類號:G632.0 文獻標志碼:A?搖 文章編號:1674-9324(2014)05-0052-02
電學知識在生產生活中應用非常廣泛,電學部分在中考中所占分值較大,所以電學知識非常重要。許多學生剛學電學的時候,對電學很有興趣,但是因學習電學需要很多方面的能力、涉及的知識又多,許多同學在學習過程中很快就跟不上了,從而對學習電學失去興趣。其實也不能完全怪于他們,學起電學難度較大,特別是對電路的分析、電學公式的理解存在差異,學習跟不上也不足為奇。這就要求物理教師在電學教學過程中,鉆研教材,研究學生采用學生樂于接受的方法,借助實驗觀察,討論等形式,循序漸進地教學,還要要根據學生的年齡特點適當放寬要求,力求達到培養興趣與知識能力并重。下面談一談自己在教學中的做法體會。
一、基本規律的創新應用
在科學探究的基礎上,教師引導學生歸納出決定導體電阻的大小因素是:導體的材料、長度、橫截面積以及溫度。這些都是導體本身的因素,所以,要特別強調導體電阻的大小是導體本身的一種屬性,與其他因素無關。導體電阻的大小是否改變,只能看導體的材料、長度、橫截面積和溫度是否有變化,換句話說,要想改變導體電阻的大小,只能從導體的材料、長度、橫截面積或溫度入手,改變其中一個或多個因素,而其他因素(電壓或電流)的變化不會對導體的電阻產生直接的影響。
學習歐姆定律之后,可安排適當練習。例如:有一根導線,如果在它兩端加12伏電壓,通過它的電流是0.4安,那么,它的電阻是 歐;如果這根導線兩端加18伏電壓,通過它的電流是 安;如果這根導線兩端的電壓為零,通過它的電流是 安,它的電阻是 歐姆。以此提高學生對屬性決定論的認識。至此,導體電阻大小的改變似乎變得不可能,因為,制成品電阻器不論是材料、長度還是橫截面積都已定型,而溫度的影響又可忽略不計。然而,滑動變阻器的學習有效地打破了學生的思維定式,通過改變接入電路中電阻線的長度,從而改變電阻的大小,讓學生看到了物理知識在生活中的應用,再次印證了物理源于生活,又服務于社會生活的道理。
探究串并聯電路電阻的規律時,導體電阻的大小是導體本身的一種屬性可作為猜想的依據。在歸納出串并聯電路電阻的規律之后,它還可以作為興趣活動話題,比如引導學生討論:電流表串聯在電路中、電壓表與被測電路并聯的物理原理是什么?(取決于電表內阻)電流表自身的電阻很小,串聯接入電路測量時,它幾乎不會影響被測量的電路;電壓表內阻很大,是實驗室中被測用電器電阻的幾十倍甚至上百倍,那是不可以串聯在電路中的,否則用電器將無法工作,根據串聯電路電壓的分配規律,電壓表幾乎分得全部的電源電壓,電流卻幾乎為零。讓電壓表與被測電路并聯恰恰將它對被測電路的影響降到了最低。若再配上相關的實踐性練習,糾錯性練習,學生對基本規律的認識就可以獲得階段性提高。
二、結構規律的創新應用
探究串聯電路電流的規律這一節課,重點是培養學生的科學探究能力和積極參與意識,對探究出來的規律,分析得不像以前那樣到位。對此,我刻意引導學生強化結構意識,既然串聯電路中各點的電流都相等,電流相等是由什么因素決定的?學生經過很認真的討論后得出結論:是串聯電路的這種結構決定了各處的電流都相等。
此后,探究并聯電路電流的規律就放手讓學生自己去做,探究能力得到提高自然不在話下,學生的結構決定論意識得到了強化。同時,在練習上可有針對性地作安排,比如把解題條件適當隱藏,要求學生通過對結構決定論的嘗試應用,發現這個電流或電壓,以此加深學生對結構決定論的認識和理解。
假如學生對結構決定論形成了較深的認識,不妨安排學生課下探究串聯電路上電壓的分配規律及并聯電路上電流的分配規律,因為在串聯電路中各處的電流是相等的,根據歐姆定律,在電流相等時,導體兩端分配的電壓與導體的電阻成正比;在并聯電路中,各支路兩端的電壓相等,同樣,根據歐姆定律,在電壓相等時,導體中的電流跟導體的電阻成反比。配上相應的練習如:(1)兩只電阻R1、R2串聯,已知R1:R2=5:1,那么,這兩只電阻兩端的電壓之比是 ,通過它們的電流之比是 。(2)兩只電阻R1、R2并聯,已知R1:R2=4:3那么,這兩只電阻兩端的電壓之比是_____,通過它們的電流之比是 。使學生初步掌握結構決定論的應用。
三、安全規律的創新應用
初中物理其中一項任務就是培養學生熱愛科學的精神。伴隨科學知識的學習,安全意識教育必不可少。在學習家庭電路與安全用電這一節,學生第一次體驗到講安全的意義,教材安排安全用電知識,也是與時俱進,強調安全生產,以人為本的具體體現,還可消除學生潛在的急功近利、片面追求效果的偽科學意識。
電能表是測量電功的儀表,其額定電流指的是正常工作時的最大電流;保險絲的額定電流也是指其正常工作時的最大電流;滑動變阻器上也標有允許通過的最大電流……使用它們的前提條件就是保證安全;這部分內容反映了社會生活的需要。適當而全面的實踐性練習,學生頭腦中的安全決定論意識逐漸加深,積極地影響著世界觀的形成。
四、物理規律的綜合應用