第十三章 内能
1.通过观察和实验,初步了解分子动理论的基本观点,并能用其解释某些现象。 2.了解内能的概念,能简单描述温度与内能的关系。 3.了解热量的概念。
4.通过实验,了解比热容的概念,尝试用比热容解释简单的自然现象。
本章在学习机械能的基础上进一步对另一种主要形式的能量——内能重点研究。依据教材的编写安排可以把本章内容分成两部分:内能的本质、内能的改变。其中主要内容包括:通过宏观的扩散实验验证物质微观结构从而给出内能的概念;通过实验探究找到改变内能的两种方法;从研究内能的改变过程中了解物质的吸热特性——比热容的不同,并能利用其进行热量计算。本章的教学重点是内能的改变方式、内能与温度的关系、用比热容解释简单的现象等。用分子动理论的观点和比热容的知识解释有关物理现象是教学的难点。
学生前面已经学习了物质的微观结构以及固体、液体和气体的分子状态,为学习分子的热运动奠定了基础;学习了机械能及其转化,为研究内能提供了比较系统的科学的研究方法。比热容的相关知识与学生生活比较贴近,让学生有了学习的兴趣。由于本章知识的综合性比较强,给学生的学习会带来一定的困难,尤其是比热容、热量的综合计算,更是学生学习的难点。
1.用分子动理论解释某些现象时,引导学生紧紧抓住转换法,将微观问题转换为宏观的外在表现来研究,是突出这一重点的关键。
2.尝试用比热容解释某些自然现象时,加深学生对比热容的理解,应该在探究比热容的物理意义的基础上,充分利用类比法将“比热容”与“密度”进行类比,让学生理解和体会比热容与密度一样,都是物质本身的一种特性。
第1节 分子热运动
本节主要讲述分子热运动和分子之间存在的相互作用力。分子热运动和相互作用力是物体具有内能的基础,学好本节知识便于学生正确理解内能的概念。
本节课主要是分子动理论的第二个和第三个观点,分子热运动和分子之间存在着相互作用力,这两部分内容是下一节学习物体内能的基础。这一节课主要以实验探究为主,引导学生观察扩散现象去间接感知分子的热运动。分子间的作用力用乒乓球与弹簧组成的模型来配合讲述,降低了学生理解的难度。最后,让学生用分子动理论解释汽化及其影响因素,以培养学生综合运用知识的能力。
分子很小,只有通过对物质的宏观性质的分析间接去了解,本节课关键在于引导学生分析身边的物理现象,从而领会分子动理论的基本知识。
知识与技能
1.知道物质是由分子、原子构成的,一切物质的分子都在不停地做无规则运动,并且其运动快慢与温度有关。
2.能识别扩散现象,并能用分子动理论的观点进行解释。 3.知道分子间存在着相互作用力。
过程与方法
1.通过演示实验说明一切物质的分子都在不停地做无规则运动。 2.通过演示实验使学生知道物体的温度越高,分子热运动越剧烈。
3.通过演示实验以及与弹簧的弹力类比,使学生了解分子之间既存在斥力又存在引力。 情感、态度与价值观
用演示实验激发学生对大千世界的兴趣,并使学生借助直接感知的现象认识无法感知的事实。
重点
分子动理论的初步知识。 难点
分子间存在着相互作用力。
演示法、讨论法。
一、新课导入
我们生活在物质世界中,周围有空气、水、房屋等,它们是由什么组成的?当我们打开衣柜,发现放在里面的樟脑丸变小了,衣柜中有一股樟脑丸的气味,这是为什么呢?
二、新课教学 1.扩散现象。
教师举例:打开一瓶香水,能闻到香味。
教师演示:二氧化氮扩散实验。
(1)引导学生对上述实验进行分析,并指出是扩散现象。
(2)让学生列举类似的扩散现象。
教师演示:液体扩散实验(硫酸铜溶液和水)
展示两天前、四天前、六天前做的硫酸铜与清水之间扩散的实验样本(水在上,硫酸铜溶液在下),让学生观察后分析其形成的原因。
教师演示:铅片与金片之间的扩散现象。
学生思考:气体、液体和固体相互接触时发生了什么现象?这说明了什么问题? 教师点拨:
不同的物质在接触时彼此进入对方的现象叫扩散现象。其形成原因是:一切物质的分子都在不停地做无规则运动。
2.影响扩散(分子热运动)的因素。
演示实验:
红墨水在热水、温水、冷水中的扩散现象,冷水采用冷藏的自来水,热水直接用开水。
学生思考:
为什么红墨水在三种水中扩散的快慢有差异? 教师点拨:
分子的运动与温度有关,温度越高,分子运动越快,所以把分子的这种运动叫热运动。 3.分子间的作用力。
提出问题:扩散现象说明分子在不停地运动,那么固体和液体的分子为什么不会分散开,而是聚合在一起,保持一定的体积呢?
演示实验:教师出示两个铅块,并演示分子间引力的实验。
学生分析:铅块相互吸引,能承受很大拉力的原因是什么?
教师点拨:
物质的分子之间存在着引力,它使液体和固体的分子不会散开而保持一定的体积。
提出问题:
引例:(1)有人把50 ml的酒精和50 ml的水混合,发现混合液的体积小于100 ml。
(2)当盛油的厚壁钢瓶内压强达到1.0×104~2.0×104个标准大气压时,瓶内的油能从钢瓶壁上渗出。 学生思考:以上事实共同反映了分子的一个规律,这个规律是。 教师点拨:这说明分子之间存在着空隙。 提出问题:
(1)分子间有引力,为什么没有把分子吸引到相互紧密接触? (2)分子之间既然有空隙,为什么压缩固体和液体很困难呢? 学生分析后教师点拨:
固体和液体难以压缩是因为分子很难紧密接触,分子之间存在斥力。 教师演示:
用弹簧连接着的两个乒乓球,让学生理解分子间距对引力和斥力的影响。
教师总结:
分子间既有引力又有斥力,它们是同时存在的,当它们的距离很小时,作用力表现为斥力;当分子间的距离稍大时,作用力表现为引力。如果分子相距很远,作用力就变得十分微弱,可以忽略。
三、课堂小结
1.一切物质的分子都在不停地做无规则运动,温度越高,热运动越剧烈。 2.分子内存在着相互作用的引力和斥力。 四、作业设计
见练闯考第1页课内精练
第1节 分子热运动
物质是由分子、原子构成的扩散分子在不停地做无规则运动→分子动理论 现象分子间的分子间的引力作用力分子间的斥力
本节课从学生易于感知的现象加以研究,教学中充分体现学生的主体地位,让学生自己从实验现象中总结发现不易感知的微小分子的无规则运动和相互作用力。本节课实验非常重要,是学生理解本节知识的
关键。
第2节 内 能
内能是贯穿本章教与学的一条主线,本章的主要知识都是围绕着内能展开的,所以内能是本章的重点内容。本节教学可分两个课时进行。
第一课时先复习动能和势能的知识,用学生已有的知识去类比分子动能和分子势能,进而理解内能。 第二课时,通过探究活动及演示实验让学生归纳出热传递和做功都可以改变物体的内能,两者对改变物体的内能是等效的,同时提出热量的概念。对“STS:地球的温室效应”,适当展示和介绍相关的图片和资料,让学生了解温室效应的无控制发展对人类生活环境会产生很大的不利影响。
本节在分子动理论知识的基础上,说明内能是物体内所有分子热运动动能与分子势能的总和。教材从
炽热的铁水和冰块都有内能,说明了内能的普遍性,并给出物体的内能与温度的关系。通过实验让学生归纳出热传递和做功都可以改变物体的内能,并提出热量的概念。
学生已经对分子动理论的知识有所了解,在此基础上理解内能的概念及其影响因素有一定的难度,内能的改变方法要多通过实例帮助学生理解。
知识与技能
1.了解内能的概念,知道内能与物体温度的关系。
2.知道热传递的过程中,物体吸收热量,温度升高;放出热量,温度降低,内能发生改变。 3.了解热量的概念,热量的单位是焦耳。
4.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。 过程与方法
1.通过探究找到改变物体内能的两种方法。
2.通过演示实验说明做功与物体内能变化的关系。
情感、态度与价值观
1.通过探究,使学生体验探究的过程,激发学生主动学习的兴趣。
2.通过演示实验,培养学生的观察能力,并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系。
重点
1.内能概念。
2.改变内能的两种方式:做功与热传递。 难点
对分子势能和内能的理解。
观察法、实验法、自主探究法。
一、新课导入
水烧开后的水壶壶盖会上下跳动,其跳动的能量来自哪里? 二、新课教学 1.内能。
学生思考:
运动的分子是否具有动能?相互吸引或排斥的分子是否具有势能? 教师演示:
多媒体展示运动员头顶飞来的足球与运动图片,对比展示。
教师讲解:
同一切运动着的物体一样,运动的分子也具有动能。由于分子间的相互作用力,所以分子间还具有势能。类比机械能定义,得出内能的定义和单位。
内能:物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。
内能单位:焦耳。
展示:课本图13.2-3铁水和冰山的图片。 学生活动:
铁水有内能学生容易理解,那冰山有内能吗?物体内能的大小与哪些因素有关呢? 师生共同总结:
(1)一切物体,不论温度高低,都具有内能。
(2)同一物体,在相同状态下,温度越高,分子运动越剧烈,内能越大。
学生思考:内能和机械能有什么区别? 学生阅读课本,共同总结:
一般而言,机械能与整个物体的机械运动有关,内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关,所以内能是不同于机械能的另一种形式的能。
2.物体内能的改变。
学生活动:
怎样才能使一根铁丝的温度升高?看看谁的办法多。 小组展示:
用酒精灯烧、开水烫、放在高温处、用力弯折、摩擦。
交流得出:增大铁丝的内能有两种方法:热传递和对铁丝做功。 归纳总结:
(1)热传递:使温度不同的物体相互接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低,这个过程叫热传递。 用热传递的方式可以变物体的内能,热传递时高温物体内能减小,低温物体内能增加,热传递的本质是能量的转移。
热量:在热传递中,传递内能的多少叫热量。
(2)做功:用做功的方式可以改变物体的内能,物体对外做功,物体的内能减小,温度降低;外界对物体做功,物体的内能增加,温度升高。
学生活动:
分析课本图13-2.4两幅图,天冷搓手手变暖和溜滑梯时臀部发热,这两个实例说明了什么共同物理道理?
克服摩擦做功,机械能减小,内能增加,机械能转化为内能。
名师演示:课本13.2-5甲、乙两个实验
(1)在压缩空气引火仪中放一小团蘸了乙醇的硝化棉,将活塞迅速压下,硝化棉燃烧起来。 观察后思考:硝化棉燃烧说明了什么问题?
活塞对气体做功,空气内能增大,温度升高,达到硝化棉的着火点。 (2)集气瓶中放入少量水,向瓶内打气。
观察并分析:瓶盖为什么打开,瓶内为什么会出现白雾?能得出什么结论? 水蒸气对塞子做功,水蒸气内能减小,温度降低。
白雾是水蒸气在试管口发生液化现象,说明其温度降低。
思考:这两个实验对改变物体的内能有什么不同?
总结:外界对物体做功,物体内能增加;物体对外界做功,物体内能减小。
提出问题:两根相同的铁丝,原来温度较低,通过某种方法分别使其温度升高了10 ℃,但我们不知道具体用的是什么办法,这两根铁丝的内能改变相同吗?你能得出什么结论?
教师总结:
虽然做功是能的转化,热传递是能的转移,但做功和热传递对改变物体的内能是等效的。 三、课堂小结
1.改变内能有两种方式:做功和热传递。 2.热量的概念。
3.物体克服摩擦做功引起物体内能增加,同时消耗机械能,这是机械能转化为内能的过程。 4.物体对外做功,内能减小,这是内能转化为机械能的过程。 5.做功和热传递对改变物体的内能是等效的。 四、作业设计
见练闯考第3页课内精练
第2节 内 能
的动能与分子势能的总和内能不同于机械能内特点
一切物体都具有内能
能内能与温度的关系
改变物体1.热传递:传递内能的多少内能的方法2.做功:内能转化为机械能
内能的定义:物体内部所有分子热运动
本节课将分子和宏观物体对比,很自然地构建了内能的概念。教学中通过学生熟知的物理情景,加深了对物理知识的理解。学生动手实验,培养了学生的动手能力,能更好地锻炼学生发现、分析、解决问题的能力。
第3节 比热容
比热容是本章的教学重点,要求学生能理解比热容的概念,并能结合比热容表解释一些日常现象。教学中让学生自己经历完整的探究活动,对课本中的实验进行一定的改进,将两个试管同时放入烧杯的热水中,以保证它们受热情况相同。
本节通过探究活动,引出比热容的概念,为加深学生理解比热容是物质的一种特性和对常见物质的比热容大小有一个具体的印象,教材列出了常见物质的比热容表。通过学生讨论用水来加热和散热来理解人们对水的比热容大的特性的应用。教材通过“想想议议”用算术法计算出物体温度升高时,吸收的热量。进而引导学生归纳出物体受热时吸收热量的公式,并用同样的道理,让学生得出了物体散热时放出热量的公式。
不同的物质吸收热量,温度升高的特性不同,学生的生活感知不是太深,比热容的概念对学生而言很陌生,教学中要多举实例以加深学生的理解。
知识与技能
1.尝试用比热容解释简单的热现象。 2.能根据比热容进行简单的热量计算。
3.了解比热容的概念,知道比热容是物质的一种属性。
过程与方法
1.通过探究,比较不同物质的吸热能力的不同。
2.通过“想想议议”用算术法计算出物体温度升高时吸收的热量。 情感、态度与价值观
利用探究性学习活动培养学生自己动脑筋解决问题的能力。
重点
比热容的概念和热量的有关计算。 难点
理解比热容的概念并利用它解释有关现象。
演示法、探究交流法。第1课时 初探比热熔
一、新课导入
在新疆地区,流传着这样的说法:“早穿皮袄午披纱,夜围火炉吃西瓜”。为什么新疆有这样奇异的现象?
二、新课教学 1.比热容。
(1)烧水时,水吸收的热量与水的质量有什么关系?与水温升高的多少有什么关系?
举例说明:烧一壶水所用的时间比烧半壶水所用的时间长,将水烧开比烧成温水所用的时间长,由此概括出:对于同种物质,质量越大温度升高的度数越高,则吸收的热量越多。
提问学生:如果是不同种类的物质,如果其质量相等升高相等的温度,吸收的热量是否相同?
(2)引导学生自己设计实验方案,然后教师选取其中一种进行实验探究:两试管中分别装入质量相同的水和煤油,试管由铁丝支架固定,与容器底部不接触。
点燃酒精灯,给大烧杯中的水加热,每隔相等的时间读出试管中水和煤油的温度,并记录下来,填入表格之中(可由学生自己设计)。
时间/s t水/℃ t油/℃ 0 10 20 30 40 50 …… (3)不同的物质吸热是否相同? 学生归纳实验数据,教师进行总结。
归纳:不同物质,在质量相等、温度升高度数相同时,吸收的热量是不同的。
学生思考:怎样表示物质的上述特性呢? 讨论得出:可采用比较单位质量的水和煤油或其他物质温度升高1℃吸热多少,来比较它们的这种特性。 比热容定义:一定质量的某种物质,在温度升高或降低时所吸收或释放的热量与它的质量和升高(或降低)的温度乘积之比叫这种物质的比热容。
学生自学:通读课本“一些物质的比热容”,可以得到哪些信息?
小结:
(1)不同物质的比热容一般不同; (2)水的比热容最大;
(3)同种物质,状态不同,比热容不同. 2.比热容的应用
(1)解释沙漠地区昼夜温差大,而沿海地区昼夜温差较小的原因。
(2)哪些例子应用了水的比热容大的特点。 三、作业设计
见练闯考第5页课内精练第2课时 热量的计算
一、新课导入
砂石的比热容比水的比热容小得多,同样质量的水和砂石吸收相同的热量,哪种物质温度升高得多一些?相反,如果它们放出相同的热量,哪种物质温度下降得多?
二、新课教学
1.热量公式推导。
(1)学生思考:
已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),2 kg的水从10 ℃加热到90 ℃,怎样计算水吸收的热量? 教师点拨:
问题1:1 kg的水温度升高1 ℃吸收的热量是多少? Q1=4.2×103 J
问题2:2 kg的水温度升高1 ℃吸收的热量是多少? Q2=2×4.2×103 J
问题3:2 kg的水温度升高80 ℃吸收的热量是多少? Q3=80×2×4.2×103 J
问题4:物质吸收热量的多少与其质量、温度变化、比热容成什么关系?
Q与c、m、△t三者都成正比例关系。(Q是放出或吸收的热量,m是该物质的质量,c是该物质的比热容,Δt是物质温度的变化)
(2)引导学生得出热量的计算公式 Q吸=cm·△t=cm(t-t0)
思考:怎样计算放热物体释放的热量呢? 引导学生得出放热公式:Q放=cm(t0-t) 2.应用Q=cm△t进行计算
例题:有一高温物体被投入到质量为10 kg,温度为20 ℃的水中,如果传入水的热量是5.46×106 J,则水的温度会升高到多少度?
解:按Q吸=cm(t-t0)计算得出t=150 ℃,水温上升到150 ℃,考虑到常温常压下,水的沸点是100 ℃,所以水温实际升高到100 ℃。 三、课堂小结
1.比热容的概念、单位及物理意义。 2.Q吸=cm(t-t0)和Q放=cm(t0-t)。
四、作业设计
见练闯考第7页课内精练
第3节 比热容
单位:J/(kg·℃)
Q=cm(t-t) 比热容公式Q=cm△t
Q=cm(t-t)热量
单位:J
吸放
定义
00
本节教学中引导学生经历完整的实验探究过程,对实验的装置进行改进后,效果很好。热量公式的引入采用四个问题降低了一定的难度,通过教学使学生对水的比热容较大有一定的认识,并且将其应用于解释实际问题,真正地实现“从物理走向生活”的理念。
教师笔记
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第十四章 内能的利用
1.了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。 2.从能量转化的角度认识燃料的热值。
3.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以相互转化。
4.知道能量守恒定律,能举出日常生活中能量守恒的实例,有用能量转化和守恒的观点分析物理现象的意识。
5.通过能量转化和转移,认识热机的效率。
依据教材的编写安排可以把本章内容分成两部分:内能的利用、能量守恒定律。其中主要内容包括:内能在实际生活中的利用——热机的工作原理,并介绍了燃料的热值、能量利用的效率等相关知识;从能量的角度把各种现象联系起来阐述能量守恒定律的内涵及其普遍性、重要性。本章是体现物理学科内部综合、物理与其他学科综合、自然科学与社会科学综合的典范。能量的变化与物理知识中的其他点、其他学科、甚至社会问题都有着不可分割的联系。
学生在上一章已经学习了内能的本质、内能的改变等相关知识,为本章学习内能的利用奠定了基础。热机是人们生产和生活必不可少的机器,尤其是摩托车和汽车等交通工具的普及,让学生更有了探究的欲望。学生希望教师创设主动观察的物理学习环境,通过自己的自主学习,同学之间的合作探究,通过生活中相关工具的实践、操作、观察,来主动获取知识、体验探究的乐趣。
1.本章内容将日常现象与理论分析相结合,热机及其相关知识并不陌生,生活和科技实践中随处可见,教学中要充分利用生活中的一些实例,运用观察比较法,引导学生观察生活,体会科学技术中的物理知识,对于汽油机、柴油机的区别,可通过列表对比的方式进行教学。
2.用能量转化和守恒的观点分析物理现象时,一般可以分三步培养学生分析问题的能力:认识能的各
种形式——各种能的转化、转移实例——各种能转化、转移与守恒实例。
第1节 热 机
这一节主要内容包括内燃机的工作原理及能的转化过程。教学中适当调整一下教学顺序,汽油机的工作原理结合活动挂图,先弄清每个冲程的工作行程,再将其连续起来形成整体印象。
教材通过把内能转化为机械能的过程演示,直观地展示了热机中的能量转化过程。通过分析四冲程汽油机的基本工作过程,展示其如何持续做功。
学生对身边的机动车辆有一定的了解,学习热机的难度不太大,学习过程中运用一些内燃机的课件展示内燃机工作原理,会有助于学生的理解。
知识与技能
1.了解热机的概念。
2.了解四冲程汽油机的基本工作原理。
过程与方法
1.通过分析使学生了解可以利用内能来做功。
2.利用活动模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理。
情感、态度与价值观
1.通过演示培养学生观察、分析问题的能力。 2.通过阅读“科学世界”扩展学生的知识面。
重点
汽油机的工作原理及能的转化过程。 难点
内燃机的工作原理。
演示法、学生自学、讨论交流法。
一、新课导入
演示:通过水沸腾实验,讨论这个过程中的能量之间的转化的情况。 分析引导:通过能量的传递,引出蒸汽机的工作原理。
一、新课教学 1.内燃机。
(1)实验演示:在试管中装些水,用橡皮塞塞住,加热使水沸腾。
观察发生的现象,引导学生思考:这一过程中能量是如何转化或转移的?
学生思考后,得出:酒精的化学能转化为内能,内能传递给水和水蒸气,水和水蒸气的内能又转化为橡皮塞的机械能。由此引出热机。
(2)热机:把内能转化为机械能的机器叫热机,其种类很多,有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭等。
2.汽动机。
(3)展示汽油机模型,找出各部分构造的位置。
(4)利用汽油机活动模型,操作并观察工作中每一个冲程的工作情况。
(5)总结汽油机的工作原理。 师生共同讨论得出:
内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成,在一个工作循环中,活塞往复运动两次,曲柄转动两周,燃气对外做功一次。
内燃机中的能量转化过程:
压缩冲程中,机械能转化为内能。 做功冲程中,内能转化为机械能。
2.学生阅读“科学世界——现代汽车”。 3.认识柴油机
(1)出示模型、了解构造。
(2)演示工作过程,总结工作原理。 (3)分析比较汽油机和柴油机的异同点。 4.介绍生活中汽油机和柴油的优、缺点。 三、课堂小结 1.热机的概念。
2.四冲程汽油机的工作过程及能量转化。 四、作业设计
见练闯考第12页课内精练
第1节 热 机
吸气冲程
内燃机(汽油机)压缩冲程(机械能→内能)热机做功冲程(内能→机械能)
的工作原理排气冲程
本节教学将内容的次序作了一定的调整,由实验中水蒸气顶开塞子转入热机的教学,这样的安排比较自然一些。利用模型和活动挂图帮助学生了解热机的内部结构从而加深对热机能量转化过程的理解。
第2节 热机的效率
教材通过对燃料燃烧放出热量的讨论引出热值的概念,并分析了热机效率不高的原因。最后通过“STS”介绍了热机的发展及其对人类发展的作用。
这一节主要是对热值的理解,掌握热值的相关计算。热机的效率的教学引导学生结合生活实际来讨论,通过实际让学生加深感性认识,从而激发其开发新技术,提高燃料的利用率的意识。
燃料的热值通过身边熟悉的燃料燃烧时放出热量的情况帮助学生理解,家用灶具的使用情况可帮助学生理解热机效率不高的原因。
知识与技能
1.从能量转化的角度认识燃料的热值。
2.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。
3.通过分析能量转化或转移的去向,理解热机效率。
情感、态度与价值观
1.通过热值的学习培养学生观察、分析问题的能力。
2.通过热机效率的学习,激发学生开发新技术、提高燃料利用率的意识。 3.通过阅读“STS”扩展学生的知识面。
重点
1.燃料的热值。 2.热机效率。 难点
1.热值的相关计算。 2.热机效率。
学生自学、讨论交流法。
一、新课导入
思考问题:现在有两种燃料:干草和煤炭,要烧开一壶水,用哪种作燃料用量少一些?
分析引导:水烧开需要吸收的热量是相等的,而干草和煤炭用的量不同,这说明质量相同的不同燃料完全燃烧时放出的热量是不同的,由此引出燃料的热值。
二、新课教学 1.燃料的热值。
(1)类比速度、密度定义的建立,得出热值的定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫做燃料的热值。
Q
(2)由定义得出热值的公式q=,单位:焦/千克(J/kg)
m
(3)让学生读课本第23页“一些燃料的热值”表格,回答:酒精的热值是多少?并让学生解释其物理意义,了解“完全燃烧”四个字。
(4)燃料很难完全燃烧,放出的热量往往比按热值计算的要小,如用煤烧水,有效利用的只是被水吸收的热量,其余的热量都散失了。
学生思考:通常的锅炉,燃料的利用率比较低,为了节约能源,锅炉工会怎么做? 学生根据生活中的实际做法来讨论,然后得出有效使用燃料的途径:
(1)要让燃料尽可能充分燃烧。 (2)要减少热量的损失。 2.热机的效率。
(1)学生思考:内燃机中燃料完全燃烧放出的热量能否全部用来做功?
(2)学生讨论分析内燃机中的燃料释放出的能量的去向(如废气带去一部分热量,一部分热量消耗在散热上,还有一部分消耗在克服摩擦做功上),只有一部分能量能够用于做功。
(3)引入热机的效率的概念:用于做功的那部分能量,与完全燃烧放出的热量比,叫做热机的效率。
η=
W有
Q放
组织学生讨论为什么η<1?如何提高炉子的效率。 3.燃料的有效利用
组织学生讨论:怎样提高燃料的利用率,减少环境污染? 三、课堂小结
1.热值及其单位。
2.有效利用原料的途径。 3.热值的相关计算。 四、作业设计
见练闯考第14页课内精练
第2节 热机的效率
燃料的热值
热机的效率
热机的效率
本节课通过对热机的效率的学习,让学生了解到能源的低效率使用情况,在学习生活中认识到节约能源的必要性,增强学生们在生活中的节约能源意识。
第3节 能量的转化和守恒
本节教材首先通过学生自己动手做实验,使其发现各种不同现象的联系,向学生初步揭示出能量概念的物理实质。接着通过学生讨论,分析了能量不能凭空消失,只能相互转化,并给出能量守恒定律。
能量转化和守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一,它主要包括各种形式的能的相互转化和能量守恒两部分内容。本课教学中,从生活中的实例入手,引导学生自己动手实验或分析身边实例,找出光、电、热、机械运动等现象之间的联系,使学生理解能的转化这个重点内容。先后通过单摆摆动高度越来越
低的现象,让学生思考能量的去向,从而引入能量守恒定律;最后结合永动机的介绍让学生分析得出永动机是不可能制成的,从而进一步理解能量守恒的观点。
本节教学中要充分利用学生已有的知识,对这些实例中的能量转化进行具体的分析,结合永动机是不能制成的事实让学生理解能量转化与守恒定律。
知识与技能
1.知道各种形式的能量是可以相互转化的。
2.知道在转化的过程中,能量的总量是保持不变的。 3.能举出日常生活中能量守恒的实例。
4.能用能量守恒的观点分析物理现象的意识。
过程与方法
1.通过学生自己做小实验,发现各种现象的内在联系,体会各种形式的能量之间的相互转化。
2.通过学生讨论体会能量不会凭空消失,只会从一种形式转化为其他形式,或从一个物体转移到另一物体。
情感、态度与价值观
1.通过学生自己做小实验,激发学生的学习兴趣,对物理规律有一个感性的认识。 2.通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。
重点
能量的转化与守恒定律。 难点
用能量的转化与守恒定律对具体的自然现象进行分析,说明能量转化或转移的过程。
观察法、实验法、小组讨论法。
一、新课导入
演示一个单摆的摆动过程,让学生分析其能量是怎样转化的,让学生猜想它是否能永远地摆动下去,由此引入课题。
二、新课教学 1.能的转化。
(1)指导学生完成“想想议议”中的四个小实验,观察实验发生的现象,讨论其能量转化情况。
(2)学生分析得出: ①机械能→内能 ②光能→内能
③光能→电能→机械能 ④机械能→电能及内能
(3)教师概括:一定的条件下,各种形式的能可以相互转化。
(4)指导学生填充图14.3-1。 2.能量守恒定律。
(1)教师演示单摆实验,让学生思考:为什么摆球的高度会逐渐降低,是否丢失了能量?
(2)引导学生观察现象,思考问题,分析原因:小球在上升和下降过程中,动能和势能相互转化,由于存在阻力和摩擦力,同时部分机械能转化为内能,因此机械能减少了,但减少的机械能等于转化的内能,总的能量不变。
(3)能量守恒定律:能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
(4)简单介绍19世纪自然科学的三大发现:能量守恒定律、细胞学说、生物进化论。 三、课堂小结
1.在一定条件下,各种形式的能都可以相互转化。 2.能量守恒定律。 四、作业设计
见练闯考第16页课内精练
第3节 能量的转化和守恒
能的转化
能量的转化和守恒内容
能量守恒定律应用
这节课让学生积极参与实践,从日常生活中的单摆、小球等熟悉的实验出发,亲自去感受自然界各种现象之间的联系,从而更好地理解能量转化与守恒定律。通过课本中永动机的介绍,让学生参与讨论,认识到永动机不可能制成的。课下补充作业让学生查阅永动机的有关资料,以加深对能量转化与守恒定律的理解。
第十五章 电流和电路
1.通过实验观察,了解有关电荷及其相互作用的规律。
2.从能量角度认识电源和用电器的作用,知道电荷的定向移动形成电流。 3.学会连接简单电路,能识别并会画简单的电路图。 4.了解断路、通路、短路的概念。 5.学会正确使用电流表。
6.会测量串、并联电路中电流的大小,并能根据实验结果归纳出串、并联电路中电流的关系。 7.能分辨常见的导体和绝缘体。
本章是九年级物理课的第十五章,是从认识电荷开始,探究“电流和电路”,研究基本的串、并联电路,让学生学习一些基本测量,经历科学探究过程,领会科学探究方法,并在电流和电路概念的基础上,通过实验动手连接电路多认识到电器要工作就要有电流通过用电器。让学生体会到电流和电路的关系,体会到电源、用电器、导线、开关在电路中所起的作用。
本章是初中电学知识的开篇,是后续电学部分的基础,对于学好电学具有举足轻重的作用,因此本章处于重要的基本地位。其中电流的概念是学习电学其他概念和规律的基础,是本章的重点内容,本章的另一重点内容是串联和并联的知识,它是进一步学习所有电路知识的基础;电流表是学生第一次接触到的电学测量仪器,学会测量电路中的电流是电学实验中学生必须具备的技能之一,所以电流表的使用和读数是本章的重点,然而电流表的面板刻度比普通刻度尺稍复杂,它有三个接线柱,两个量程,加上电流表的接入也增加了电路的复杂性,所以用电流表测串、并联电路的电流也成为本章的难点。
学生在前面已经学习了一些有关声、光、热、力的基础知识,对物理现象有强烈的好奇心,对于生活中的“电”非常熟悉,有较深的感性认识。初中生的思维特点是由具体形象思维逐渐向抽象逻辑思维过渡,学生的思维还主要是形象思维,对学生而言,电的知识抽象而陌生,涉及的内容比较灵活和广泛,这些往往会造成学习障碍,学生在学习中能否学会识别电路、连接电路、会画电路图,会正确使用电流表测电流,将直接影响到下面各章电学知识的学习。因此,教师可从学生学习兴趣、认识规律和探究的方便出发,不过分强调学科自身逻辑体系和概念规律的严密性。
1.让学生在了解电流、电路有关知识的同时,要培养学生观察实验、设计实验、进行实验、收集信息、处理信息的能力,进而初步体验科学探究的七环节。
2.本章可用到的教学方法有:
(1)类比法:“类比法”是科学研究的一种方法,主要应用于概念的引入,结论的得出。在本章的教学过程中,可大量应用类比法。在讲电流的形成时,类比水流的形成;在讲“电流”概念时,类比水流多使概念明了,浅显易懂。在让学生理解串、并电路的电流特点时类比水流进行理解等。
(2)类比归纳法:在讲电荷时,可让学生将物体带电的三种方法进行比较归纳,将检验物体是否带电的方法归纳总结;在讲串、并联电路时,可让学生将串、并联电路的特点和串、并联电路电流的特点进行比较归纳,有利于知识的理解巩固。
(3)等效法:识别串、并联电路是学习电学的基础,在有些较复杂的电路中,接入一些电表,会使电路变得复杂难辨,这时可让学生采用“等效法”,画出“等效”电路图,就会使原来难以分辨的电路,显得
简洁明了。第1节 两种电荷
摩擦起电是人类最早发现的电现象。两种电荷及其相互作用规律是进一步深入学习电学、理解许多电
现象的基础,电荷量的概念是后面理解电流概念的关键,因此本节课作为初中电学的起始课,具有很重要的地位。
本节课采用演示实验为主的方法,突出物理学科以实验为基础的特点,充分发挥实验的作用。同时多启发、多诱导,使教学过程真正成为学生的学习过程。注重渗透物理科学方法,让学生在探索学习知识的过程中,领会物理学研究的科学方法,培养学生的探索能力和创造性素质。
本节课中的摩擦起电现象、两种电荷及其作用规律,学生在小学自然常识课中曾经学过,初中阶段应在这个基础上,通过实验分析,使学生了解“自然界只有两种电荷”的逻辑思维过程,发展学生的逻辑推理能力。
知识与技能
1.认识摩擦起电的现象,了解电荷的种类及电荷间的相互作用。 2.了解验电器的原理及其作用,了解电荷量及其单位。 3.了解原子结构,认识电子、自由电子和电荷的移动。
过程与方法
在认识自然界只有两种电荷的过程中,感受人们所用的推理方法。
情感、态度与价值观
注意观察静电现象,对电荷种类的探究产生兴趣,能主动利用简易器材动手做实验。
重点
两种电荷及电荷间的相互作用、电荷量及其单位、电荷的定向移动。 难点
自然界电荷只有两种电荷的推理确认。
实验演示法、讨论法。
一、新课引入
师:前面我们学习了声学、光学和热学的知识,从这节课开始我们学习有关电的知识。提到电,同学们并不陌生,日常生活中的电灯、电扇、电视都要用到电;随着社会的不断发展,电的应用越来越广泛,也越来越重要,因此了解一些电的知识是十分必要的。
多媒体展示:“怒发冲冠”、“女孩头发竖起来”。
师:当空气干燥时用塑料梳子梳头发,为什么头发会随梳子“飘”起来?如果我们身上穿了化纤衣服,衣服会粘在皮肤上;在晚上脱衣时,有时会发出响声,甚至出现火花。这些现象发生的原因是什么呢?学习完本节内容我们就可以找到答案。
二、新课教学 电荷
1.摩擦起电。
学生实验:用经头发摩擦过的塑料尺子、圆珠笔等,靠近碎纸片、乒乓球等轻小物体,观察现象。
生:摩擦过的塑料尺子、圆珠笔能吸引碎纸片等轻小物体。
师:说明摩擦过的物体能够吸引轻小物体。物体具有了吸引轻小物体的性质,我们就说物体带了电,或说物体带了电荷。习惯上把带了电的物体叫做带电体。用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。
师:在空气干燥的时候,用塑料梳子梳头发,为什么头发会随着梳子飘起来,衣服会粘在皮肤上呢?
生:是因为梳子、衣服在摩擦过程中带了电的缘故。
2.使物体带电的方法。
(1)摩擦起电。
请同学们举出几个日常生活中常见的摩擦起电的例子。 (2)接触带电。
除摩擦外,用接触的方法也可以使物体带电。女孩头发能够竖起来,是因为人体与带电体接触而使头发也带了电。
(3)感应起电。
3.两种电荷及电荷间的相互作用规律。
演示实验:
(1)将被毛皮摩擦过的橡胶棒放在支架上,用另一根被毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近它,观察现象。 (2)将被丝绸摩擦过的玻璃棒放在支架上,用另一根被丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近它,观察现象。 (3)将被毛皮摩擦过的橡胶棒放在支架上,用被丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近它,观察现象。
引导学生分析:人们通过大量的实验研究发现,用摩擦的方法可以使各种各样的物质带电。带电后的物体凡是跟丝绸摩擦过的玻璃棒互相吸引的,必定跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相排斥;凡是跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相吸引的,必定跟丝绸摩擦过的玻璃棒互相排斥。就是说物体带的电荷要么跟丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷相同,要么跟毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷相同,没有第三种可能。
归纳:(1)人们认识到自然界中只有两种电荷。为了研究方便,美国科学家富兰克林对这两种电荷做出规定:丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷叫做正电荷,毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷叫做负电荷。(2)电荷间的相互作用:同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
4.检验物体是否带电的方法。
师:用什么仪器可以检验物体是否带电呢? 生:验电器。
出示验电器实物,介绍验电器的主要构造:金属球、金属杆、金属箔。
师:为什么用验电器可以检验物体是否带电或带电的多少呢?
学生分组实验:用被丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球,观察验电器金属箔是否张开,用力多摩擦几下玻璃棒,再去接触验电器的金属球,观察验电器金属箔片张开的角度的变化;换用毛皮摩擦过的橡胶棒,重做上面的实验。
师生共同总结:验电器是实验室里常用的一种检验物体是否带电的仪器。它是利用同种电荷互相排斥的原理制成的,当用带电体接触验电器的金属球时,就有一部分电荷转移到验电器的金属箔片上,这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开。验电器金属箔片张开的角度不同,反映了带电体传给验电器的电荷的多少不同。
5.电荷量。
师:电荷的多少叫电荷量,简称电荷;电荷的单位是库仑,简称库,符号是C。
-
师:库仑是一个比较大的单位。一根摩擦过的玻璃棒或橡胶棒上所带的电荷量,大约只有107库仑。
原子的结构 电子
指导学生阅读课文,以了解原子的结构、电子的概念。
教师介绍:原子结构认识历史。 原子包括原子核和核外电子。 电子:带有负电的最小的电荷。
原子对外不显带电性质:原子核所带的正电荷与核外所有电子总共带的负电荷在数量上相等,整个原子呈中性。
电荷在导体中定向移动。
1.演示实验:取两个验电器A和B,用金属杆把A和B连接起来,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器A,可以看到A和B的金属箔都张开了。改用橡胶棒把A和B连接起来,重做上面实验,可以看到只有验
电器A的金属箔张开,而B仍然闭合。
师生共同总结:
实验现象说明:电荷在金属杆中定向移动。 2.导体和绝缘体。
师:善于导电的物体叫做导体。 师:能列举一些常见的导体吗?
生:各种金属,人体,大地,石墨,各种酸、碱、盐的水溶液等。
师:不善于导电的物体叫做绝缘体。师:能列举一些常见的绝缘体吗? 生:橡胶、玻璃、沥青、塑料、陶瓷等。 教师拓展:
1.导体导电的实质:导体中自由电荷的定向移动。
2.摩擦起电的实质:不是创造了电荷,而是电荷(负电荷)的转移。注意:摩擦起电现象中,转移的只能是带负电的电子。
思考:1.毛皮与橡胶棒摩擦过程中,转移的电荷是什么?从哪个物体转移到哪个物体?
2.比较用绝缘体包裹金属棒和直接用手拿金属棒做实验的不同,并让学生思考为什么,讨论得出导体和绝缘体的不同,借助于学生日常经验举出常见的导体和绝缘体。
三、课堂小结
学生总结本节知识要点:通过对实验现象的观察、分析和比较,并结合历史上的大量实验结果归纳得出:自然界中只有两种电荷。同时认识到了电荷间的相互作用规律,然后学习了验电器、电荷量的概念和电荷在导体中的定向移动、导体和绝缘体等。
四、作业设计
见练闯考第23页课内精练
第1节 两种电荷
1.用摩擦的方法使物体带电——摩擦起电 带电体具有吸引轻小物体的性质 2.使物体带电的方法
3.自然界中只有两种电荷:正电荷“+”、负电荷“-” 电荷间的相互作用:同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引 4.检验物体是否带电的仪器:验电器
5.电荷量的多少叫电量,单位是库仑(库),符号是C 电子:带有负电的最小的电荷 6.电荷在导体中定向移动 导体:善于导电的物体
绝缘体:不善于导电的物体
通过本节学习活动,使学生能获得成功的愉悦,培养了学生对物理学习的兴趣。但本节内容比较抽象,要反复强调才能使学生掌握。对于一些知识要先从感性认识,过一段时间再从理论上进行解释。一些实验
现象不明显,想办法用同等的实验加以说明。第2节 电流和电路
本节课内容包括电路各组成部分基本作用;电路的三种工作状态;电路元件的符号;简单的电路图。其中会画简单的电路图和根据简单的电路图连接电路是本节的重点和难点,也是全章的重点之一。
通过探究式的教学活动设计,激发学生的求知欲。使学生经历基本的科学探究过程,在学习中发现问
题、思考问题、解决问题,从中体验成功的快乐,培养学生终身探索的兴趣。抓紧每一个机会将学生所学知识与日常生活联系起来,让学生认识到物理源于生活,用于生活。
学生第一次接触电学的物理量——电流;第一次学习连接电路;第一次学习画电路元件符号;第一次学习画简单的电路图。
知识与技能
1.知道电流的形成及其条件,知道电流的方向。
2.通过动手实验,认识断路、通路、短路,知道电路的组成;能从能量的角度认识电源和用电器的作用。从电路的组成认识开关的作用;能画常见的电路元件符号。
3.结合小电风扇、电子门铃、手电筒等电路的实际连接,学会按实物电路的连接画出对应的电路图。 过程与方法
在动手实验的过程中,学习观察实验现象,学习从现象中分析归纳出规律的方法。知道用电器符号、电路图可把具体的电路连接情况简洁明了地表达出来,这也是研究物理问题的方法之一。
情感、态度与价值观
激发学生对认识电路组成,研究各元件的作用的兴趣;在学习连接电路、画电路图等基本技能的实践活动中,培养竞争意识、合作精神、安全操作意识。
重点
让学生认识简单电路,能动手连接简单电路,会画简单的电路图,培养学生良好的电学实验习惯。 难点
1.电流的形成。
2.“根据电路图连接电路”和“根据电路画电路图”。
探究法、实验法、讨论交流法。
一、新课引入
师:先请大家猜个谜语:“一根藤上结白瓜,生根结果在你家,年年看瓜瓜不长,夜夜看瓜瓜开花。”打一生活常见的东西。
生:是电灯泡。
师:真棒,电流通过电灯泡会发光,其实电的作用还远不止这些,我们生活中处处都有它的踪影。电给了人类一片生机,那么什么是电路?要形成电流要什么条件呢?今天就从电流和电路来认识电。
二、新课教学 电流
教师出示小灯泡、小电动机、音乐门铃各一个,一个开关、两节电池(带电池盒)和一些导线。
师:动脑筋先后分三次连接电路,分别使灯泡亮、电动机转、门铃响。灯泡、电动机、门铃要受开关的控制。
师:任何情况下都不能把电池的两端直接连在一起。 学生动手实验,教师巡回检查指导。
师:很高兴看到小灯泡亮了、电动机转了、门铃响了,你们的实验很成功。想想它们为什么会亮、会转、会响呢?
生:因为有电流流过它们。
师:很好。下面我们一起来探讨电流是如何形成的。请同学们阅读教材第37页的内容,找出答案。 师生共同总结:导线、灯泡的灯丝都是金属做的。金属里有大量自由电子,它们可以自由移动。平时
它们运动的方向杂乱无章,可是接上电池后,它们就受到了推动力,出现了定向移动,于是形成了电流。即:电荷的定向移动形成电流。
师:马路上有车流,江河里有水流,它们都有方向的,电流有方向吗? 生:物理学中,把正电荷移动的方向规定为电流的方向。
师:那么负电荷移动的方向与电流的方向有什么关系呢? 生:负电荷移动的方向与电流的方向相反。
师:请同学们思考,按照这个规定,当电路闭合时,电流在电源外部的流动方向是什么呢? 生:在电源外部,电流从电源的正极经过用电器流向负极。
多媒体展示在电源外部电流的流动方向
同学们见过二极管吗?请同学们阅读教材,了解二极管的单向导电性及常见的二极管。 电路的构成
多媒体展示前面电铃的连接图,请同学们仔细观察。
师:我们把电源、用电器、开关用导线连接起来组成的电流的路径就叫电路。最简单的电路是由几部分组成的呢?
生:最简单的电路由电源、用电器、开关和导线组成。 师:能够提供电能的装置是电源,我们熟悉的电源有哪些?
生:干电池、蓄电池、发电机等都是电源。
师:消耗电能的装置是用电器,哪些都是用电器呢?
生:日光灯、电视机、灯泡、电动机、电铃等都是用电器。 师:开关在电路中起什么作用呢? 生:开关是控制电路通断的元件。 师:导线在电路中的作用是什么呢? 生:导线是连接电路的元件。
师:下面我们来了解实验室常用的电源。
引导学生阅读课本小资料,了解实验室常用的电源干电池和学生电源。 电路的三种状态
师:电铃有电流通过,满足什么条件?
生:电路中有持续电流的条件:
1.电路中有电源提供电流;2.电路闭合为通路。
师:你能否以同样的方法连接电路,使小灯泡发光呢?
学生分组实验连接单灯电路,闭合开关,观察灯泡是否发光。针对有些组灯不亮的现象,及时讨论提问,并且分析一下灯泡不亮的原因。
师:在前面的分组实验过程中,有的同学把小灯泡、导线、开关连接起来后,闭合开关,灯却没亮,这是什么原因呢?
演示断路现象:在演示板上把小灯泡(故意用断丝灯泡)、开关、干电池用导线连接起来,合上开关,小灯泡不亮。
讨论:灯泡不亮,可能是什么原因造成的?
演示:把小灯泡从灯座上取下,灯泡尾部的金属触点直接接触干电池的两极,用导线把灯泡螺丝套和电池的负极相连,灯泡不亮,说明灯丝断了。
演示通路现象:换上一只好的灯泡,把它用导线、开关和电池相连。
师:有什么办法使小灯泡熄灭?
演示短路现象:在发光的灯泡两端并联一根导线,在短路的瞬间,灯泡熄灭了,拆掉这根导线后灯泡又亮了。
师:在发光的灯泡两端并联一根导线,灯泡为什么不亮呢?这是因为电流直接从导线和开关中流过,
而灯泡中几乎没有电流,因此灯不亮。不仅如此,直接把导线接在电源上,电路中会有很大的电流,可能把电源烧坏,还可能引起火灾。这是绝对不允许的。这种情况叫短路。
师生共同总结:断开的电路叫做开路;接通的电路叫做通路;直接用导线把电源的两极连接起来的电路叫做短路。
多媒体展示:正确连接电路时应注意的问题: 1.不能短路;
2.连接电路时开关应断开;
3.检查连接无误后方可闭合开关。
电路图
师:如何把演示板上的电路连接情况反映出来呢?用画实线代替导线,画出课本实物的连接图。
师:如果都用实物连接图来表示电路连接情况是费时、费力的,其连接情况也不易识别。下面我们用统一的规定的符号表示电路中的各元件。
多媒体展示电池、开关、灯泡、电铃、电动机等元件的符号,要求同学跟着一起画。 教师示范门铃电路的电路图画法。仔细观察电路图,归结电路图作图规则。
再要求学生把课本的实物连接图画成电路图,及时反馈,同时指出同学画图当中出现的错误。 小结:用符号表示电路连接的图,叫电路图。 强调画电路图的要求:(1)要用统一符号表示;(2)连线时要画得横平竖直;(3)元件不能画在拐角处(变阻器除外);(4)线路要画得简洁、整齐、美观、布局合理。
师:电路图不仅画起来比实物图方便,而且看起来也方便,所有复杂的用电器的电路都有电路图。
三、课堂小结
师生共同总结本节课内容。 四、作业设计
见练闯考第25页课内精练
第2节 电流和电路
1.电流
(1)电荷定向移动形成电流
(2)电流是有方向的:把正电荷移动的方向规定为电流的方向 电源外部:正极→用电器→负极
(3)获得持续电流的条件:要有电源且电路是通路 2.电路
基本组成:电源、导线、开关、用电器 作用:
(1)电源是提供电能的装置 (2)用电器是消耗电能的装置 (3)开关是控制电路的通断 (4)导线是电流的路径
3.电路三种状态:通路、断路、短路
4.电路图:用规定符号表示电路连接情况的图
本节课让学生寻找生活中的电路元件,使学生充分体现物理源于生活、用于生活。让学生了解生活中的简单电路,帮助学生了解生活中的物理道理,有助于学生活用所学知识,对培养学生的兴趣及创造性思
维很有帮助。第3节 串联和并联
这节课是学生在已有知识:“电路和电路图及电路元件”的基础上进行的探究活动,是学习电学知识的重要基础。这部分知识既是电路知识的深化,又是进入各种实际电路的起点。正确地识别和连接串、并联电路,探究串、并联电路的特点是本节课的关键性的环节。
本节内容是学生在电学部分的第一次探究,为后面探究串并联电路中的电流规律奠定了基础。通过分组实验、合作交流,让学生体会一些科学研究的过程和方法;通过一定程度地放开课堂,让学生自主学习、设计简单实际电路等,培养学生的科学探究兴趣和学习成就感。
学生在生活中看到的用电器很多,但对于这些电器的电路连接情况却知之甚少,对生活中接触到的形形色色的不同的用电器仅仅是在感性上的认识,并没有从理性上真正地理解,所以在他们的头脑中必然会形成一些概念,而这些概念中正确的有利于学生对知识的学习,但还有一些错误的则会影响学生对知识的正常学习,让一些学生存在“眼高手低”的现象。
知识与技能
知道串联电路和并联电路连接的特点,会连接串联和并联电路,会画简单的串联、并联电路图。 过程与方法
在动手实验、实际操作的过程中,分析归纳串联、并联电路在结构、开关中的作用、用电器间关系等方面各自的特点,从而学习识别串、并联电路的方法。
情感、态度与价值观
激发学生认识串、并联电路的兴趣;积极主动找出串、并联电路的特点及识别方法,能联系生活中的串、并联电路,体会科学知识在实际生活中的应用及其价值。
重点
通过探究发现串、并联电路的特点。 难点
规范地画出串、并联电路,动手连接串、并联电路。
实验法、讨论法。
一、新课引入
在黑板上挂两串彩灯,一串同时亮,另一串交替亮。
师:请同学们观察、对比这两串彩灯。想让它们同时亮,应怎样连接?交替亮又该怎样连接呢?下面我们通过实验来研究。
二、新课教学 串联和并联
师:请同学们考虑一下:现有一个电源和两个灯泡,要使两个灯泡同时发光,有几种接法?
生:可以把两个小灯泡一前一后串起来试一下。
生:我觉得是把两个小灯泡并起来,让电流一块流入,再一起流出。 师:大家动手画出每组的电路图,讨论一下是否正确。 (学生画电路图,老师给予指导)
多媒体展示:串联电路和并联电路的电路图
师:第一个图我们设计的是两个小灯泡前后串接,也就是用电器“首尾”相连接,我们称为串联电路。第二个图我们设计的是两个小灯泡“首首、尾尾”相接,我们叫并联,因为两个灯泡“并列地”连接在一起。
师:两种方案都能让两个小灯泡同时发光吗?下面我们验证这两个图,看看是否正确,但别忘了和上节一样,注意实验警钟:任何情况下都不能不经过用电器而把电源的两端直接连在一起!
(学生分组连接电路,教师给予帮助、指导)
师:同学们完成实验了,哪组同学愿意把你们的实验演示给大家? (两个组的同学分别上台把串联、并联两种电路演示一遍) 师:通过实验能得出什么结果呢?谈谈你们的体会吧! 生:要使两个灯泡同时亮,既可以串联也可以并联。
生:我们要先设计电路,画出电路图,经过思考,正确后再动手连接电路,每一步都要认真。
师:刚才你们手头只用了一个开关,如果再给你们一个开关,两个灯泡,两个开关,又会是什么样子呢?每个灯泡都用一个开关去控制,再对比串、并联电路有什么区别吗?
生:很有趣。串联电路中,再加一个开关,和原来结果一样。我认为,用电器首尾相接,像串糖葫芦,一个开关足够,一管到底,所以合上开关,电灯全亮,断开开关,电灯全灭。
师:你的分析很对。大家看到的全亮的彩灯就是串联的。
生:并联时,情况不一样。我发现两个开关分别和灯泡连在一起,两条路径互不影响。当闭合或断开一个开关时,和它相连的灯发光或不亮,但另一个小灯泡不受影响。
师:你得出的结论正是并联电路的特点。下面请大家总结一下串、并联电路的不同之处。 总结:
1.串联电路的特点:
①电流只有一条路径,通过一个元件的电流同时也通过另一个。②电路中只需要一个开关,且开关的位置对电路没有影响。③用电器互相有影响,一处断开,整个电路停止工作。
2.并联电路的特点:
①电流有两条(或多条)路径。②各支路可以独立工作、互不影响。③干路的开关控制整个干路,支路的开关只控制本支路。
师:刚才我们经过共同努力,得出了串、并联电路的特点。谁还能举一些生活当中串、并联电路的实例?
生:我们家过年时候挂的彩灯。
生:家里的电灯和电视机、冰箱互不影响,是采用了并联电路。 生:晚上,马路上的灯有亮有灭,它们是并联的。 生:教室里的日光灯互不影响,采用的是并联方式。
生:工厂车间各台机器都要用电,它们工作要互不影响,也要并联。 多媒体展示以上的实例演示给同学们看,对照一下结论的正确性。
三、课堂小结
师:通过你的学习,你认为串联电路和并联电路有哪些不同?试着用对比的方式写出来。 学生思考后,尝试归纳,教师指导。
串联电路:电流的路径只有一条;用电器同时工作同时停止;开关控制所有用电器。
并联电路:电流路径有两条以上;用电器互不影响;干路开关控制所有用电器,支路开关控制本支路
用电器。
四、作业设计
见练闯考第27页课内精练
第3节 串联和并联
定义 特征 开关 作用 串联 把元件逐个顺次连接起来的电路 电路中只有一条电流路径,一处断开所有用电器都停止工作 控制整个电路 并联 把元件并列地连接起来的电路 电路中的电流路径至少有两条,各支路中的元件独立工作,互不影响 干路中的开关控制整个电路,支路中的开关控制该支路 电路图 实例 装饰小彩灯、开关和用电器 家庭中的用电器、路灯
为了满足每个学生发展的基本要求,改变学科本位的观念,将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究教程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,使学生真正成为学习的主人。我贯彻的指导思想是“把学习的主动权还给学生”,倡导“自主、合作、探究”的学习方式,让学生通过动手、动口、动眼、动脑来学习物理。学生通过小组分析、归纳、总结,从而体现出研究性学习的特点。第4节
电流的测量
本节内容是在学生刚认识简单的串、并联电路的基础上,引入电流的强弱的学习。学会用电流表,只有熟练使用电流表,才能为下节课完整地“探究串、并联电路的电流规律”做充分准备,也为学生以后学习电压表的使用打基础,有利于培养学生良好的实验操作习惯。
把学生已有的知识和经验纳入课堂教学中,启发学生在类比中领悟知识。重视学生的学习经历和体验,鼓励学生在实践中培养技能,引导学生在实验中体验学习的乐趣。改变学生的学习方式,让学生在实践中学,在合作中学。
学生对电学物理量的学习处在启蒙阶段,对电流这个量的认识很肤浅;虽然学生连接过简单的电路,但电流表有三个接线柱,因此既要考虑量程的选择,还要考虑电流的方向,把电流表连入电路是个教学难点。
知识与技能
1.认识电流的大小,知道电流的单位、符号,关心生活中有关用电器工作的电流值。
2.知道电流表的用途、符号,知道正确使用电流表的规则,并会将电流表正确接入电路,画出相应的电路图。
3.能认识电流表的量程,正确读出电流表的示数。
过程与方法
在认识和使用电流表的过程中,学会阅读说明书,对照实物,掌握正确使用测量工具的方法。
情感、态度与价值观
注意培养严谨的科学态度、实事求是的作风和与他人合作的精神。
重点
正确使用电流表。 难点
正确连接电路。
实验法、类比法。
一、新课引入 多媒体展示:
下雨天狂风暴雨和淅淅沥沥的小雨对比,黑夜里闪电的光亮和街上彩灯的闪亮对比,水龙头出水多与少对比。
师:自然界中强与弱的现象是普遍存在的,如大雨与小雨;强光与弱光;水龙头出水的多少,即水流有强弱。那么电流是否也有强弱呢?
演示:由一节和两节电池分别供电的一盏灯的发光情形。
师:灯为什么会亮?灯光亮度发生了什么样的变化?为什么会发生这样的变化?
生:灯亮是因为有电流流过灯丝。用两节电池比一节电池灯的亮度大,表示电流流过灯丝的强。
师:电流与水流一样,也有强弱的不同,怎样表示电流的强弱呢?我们本节课就来学习电流的强弱,即电流。
二、新课教学
1.怎样表示电流的强弱
师:刚才的演示实验中,灯泡发光说明电路中有电流,灯泡的亮度不同说明流过的电流强弱不同。 教师引导学生阅读教材第一部分内容。
师:电流就是表示电流强弱的物理量,通常用字母I表示,它的单位是安培,简称安,符号是A。 教师简介安培:安培是法国的科学家,他在物理、化学、数学等方面都有很深的造诣。安培在电学方面的研究成果尤为突出,被后人称为“电学中的牛顿”。为了纪念他,物理学中用安培作为电流的单位。希望同学们能向安培学习,刻苦钻研,勇于开拓和创新。
师:除了安培之外,还有其他单位吗?
生:还有毫安、微安。 师:它们如何换算呢?
生:1 A=1000 mA I mA=1000 μA
师:不同的用电器工作时,电流大小一般不同。请阅读课文中的小资料。
教师组织学生看课本上“常见的电流数据”,让学生读数据并讲明意义,比较不同单位的电流值,体会日常电路中的电流值。
2.怎样连接电流表
师:小资料中的电流值是怎样得来的呢?我们用什么测量电流的强弱呢? 生:利用电流表来测量电流的强弱。
师:现在请同学们用你桌上的灯泡、导线、电池组成电路。先用一节电池供电,再用两节电池供电,灯泡亮度怎样变化?说明了什么?
生:用两节电池供电时灯泡亮一些,说明电流大。
师:现在每组发一个能直接测出电流值的电表——电流表。在刚才的电路中,再接入电流表,就可以测出灯泡的电流值。不过,大家要先阅读课本,讨论一下,要注意什么原则才算正确连接电流表?
讨论之后,总结出以下几条规则:
规则1:使用前要校零;
规则2:电流表必须和被测的用电器串联;
规则3:电流必须从“+”接线柱流进去,从“-”接线柱流出来;
规则4:不要超过电流表的量程。学生用电流表有两种量程,电流值小于0.6 A时用标着“0.6”的接线柱和“-”接线柱;电流值大于0.6 A且不超过3 A时用标着“3”的接线柱和“-”线柱;
规则5:任何情况下都不能使电流表直接连到电源的两极上。
师:掌握电流表的连接后,两人一组开始把电流表接入电路中,要注意规则。 (学生实验,教师给予帮助和指导) 3.怎样在电流表上读数
教师引导学生阅读课本内容。
总结:要能读出电流表的读数,应该看清三点:一是看清选用了哪个量程,从而知道满偏度所表示的电流值;二是看清每一大格分成几个小格,以及它们各表示的电流值;三是看清测量时表针停在哪个大格、哪个小格上。
学生活动:安排两个同学一组做游戏,用印刷的无指针的表头当电流表,竹签当指针,一个同学指一个刻度,并说出选择哪个量程,让另一个同学读数;或一个同学说出一个电流值,另外一个同学指出选择哪个量程,并把指针指到相应的位置。看谁读数准确、迅速,看哪个小组合作好、学习愉快,作为奖励,让这样的小组在展示台示范。
师:用电流表测量电流时,如果灯泡上不标电流值,那么我们该怎样测量?
生:可以用试触法解决,即两根导线和电流表的两个接线柱只要一接触(不要固定),就可看出电流表的表针是否超过你估计的量程。如表针正好在你估计的量程内,你只要把导线固定好读数即可;相反,不在你估计的量程内,则换成另一量程的两个接线柱即可。
三、课堂小结
本节课我们主要学习了以下内容: 1.可以用电流来表示电流的强弱。
2.正确连接电流表:使用前要校零;电流表与被测用电器要串联;电流要从电流表的“+”接线柱进,“-”接线柱出;不要超过电流表的量程;不要把电流表直接连到电源的两极上。
3.正确读出电流表的读数。
四、作业设计
见练闯考第31页课内精练
第4节 电流的测量
一、电流
1.定义:电流是表示电流强弱的物理量 2.符号:I
3.单位:安、A
1 A=1000 mA I mA=1000 μA 二、电流表
1.作用:测量电路中电流的仪表 2.接线规则 3.正确读数
初中物理课程不仅应该注重科学知识的传授,而且还应重视技能的训练,注重让学生经历“从生活走向物理、从物理走向社会”的认识过程。学生通过从自然、生活到物理的认识过程,就能揭示隐藏其中的
物理规律,并将所学应用于生产生活实际,让学生领略自然现象中的美妙与和谐,使学生身心得到全面发
展。第5节 串、并联电路中电流的规律
本节教材是在学生初步了解电路和电流的概念以及认识了串联电路和并联电路的特点、会正确使用电流表测量电流的基础上,通过让学生在观察中提出问题、进行猜想、设计实验方案、动手实验、收集数据、对数据进行分析论证、评估交流等自主活动,让学生初步体验科学探究的过程,初步领会科学研究的方法,培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。本节是对串、并联电路的深入学习,是后续学习探究串、并联电路中电阻关系等知识和学习分析电路的基础,具有承上启下的作用。本节也是训练学生电学实验技能的重要实验课。
本节的内容从三个层次上培养学生的物理素养:培养学生的物理知识素养、培养学生严谨的科学态度和让学生经历完整的科学探究过程、培养学生如何正确地认识客观事物的本质。为此要抓住学生看到表面现象就对事物本质下结论的思维惯性,从观察到的现象入手,引发思维冲突进而引起学生的困惑,从而激发学生探究事物本质的热情,让学生在经历困惑、实践、解惑的过程中完成本节内容的学习,并初步培养学生懂得探究事物本质的一般步骤和设计探究实验的能力。
学生通过前面的学习,已经知道串、并联电路的连接,能够顺利连接串联电路,但部分学生对于并联电路的连接不够熟练,正确使用电流表还有一定困难。大部分学生对科学探究方法有一定的认识,但根据实验的目的和要求设计实验方案,有一定的困难。
知识与技能
1.学会正确使用电流表测量串联电路和并联电路中的电流。
2.会分析实验数据,归纳总结出串联电路、并联电路中的电流规律。
过程与方法
在探究串、并联电路的电流规律的过程中,体验科学研究的方法和科学探究的步骤。 情感、态度与价值观
培养实事求是、尊重自然规律的科学态度,体会交流合作的重要和成果共享的喜悦。
重点
在实验中探究串、并联电路中电流的规律。 难点
组织、指导学生在探究过程中,认真观察、分析,得出正确结论。
探究法、实验法、讨论法。
一、新课引入
多媒体展示:串并联电路
师:观察一下,这两个电路中都有哪些元件?这些灯泡是什么连接方式?
师:用桌子上的实验器材把两个电路连接出来。(先连第一个,看哪个小组连得又快又好)
师:闭合开关,观察灯泡的亮度,思考灯泡为什么会发光,它们发光时亮度是否相同,电路中各点的电流之间有什么关系。为了回答这个问题,我们今天学习探究串、并联电路的电流规律。
二、新课教学
探究串联电路中各点的电流有什么关系 1.提出问题
师:同学们看大屏幕上的电路。根据前面学过的知识,我们知道这是两个小灯泡组成的串联电路,电路中各点的电流之间有什么关系。
2.猜想或假设
师:大家现在先来猜想一下各点的电流有什么关系?
生:电流是由大到小的,电流每经过一个小灯泡,就消耗一部分电能,回到负极时就小了。 生:小灯泡一样亮,电路中各点的电流应该相同。
生:我觉得电流有时大有时小。如大灯泡较亮,它需要的电流大,小灯泡暗,需要的电流就小,好像与用电器有关。
生:我想靠近电源正负极的地方应大些,应该与电源位置有关。
生:我的想法是导线粗的地方电流大,导线细的地方电流小。像粗水管中的水流大,细水管中水流小一样。
师:到底是怎么样的呢?我们设计实验探究串并联电路电流的规律。 3.设计实验
师:既然同学们的猜想这么多,又都坚持己见,下面分成五个组,讨论一下我们的猜想应如何设计实验才能得到证实。
学生按五种猜想分成了小组,兴致很高,很快都制订了自己的实验计划。
甲组:学生用电源、导线、开关和三个灯泡组成串联电路,然后在电路图1中取A、B、C、D四点分别串联电流表就可得出结论。
乙组:我们组用电源、导线、开关和两个灯泡组成了串联电路,然后在A、B、C三点分别串联接入电流表,如图2所示。
丙组:我们组用电源、导线、开关和四个灯泡组成两个串联电路。第一次用两个小灯泡组成串联电路,第二次换用两个稍大的灯泡再做一次,电路图和乙组一样。
丁组:我们设计的和乙组一样,也是取了A、B、C三点,然后用电流表测其值。 戊组:我们的设计和乙组大体相同,只是又换成不同导线做了一次。 4.进行实验
师:大家的实验计划都制订好了,一定急着要亲自验证一下自己的猜想到底如何。不过,同学们要注意电流表的连接。
学生开始动手实验,教师给予指导。 5.分析与论证
师:同学们的实验做完了,现在总结一下自己实验的结论吧!
甲组:我们组用了三个小灯泡,猜想的是回到负极时电流会变小,实际结果A、B、C、D四点的电流值相同。
乙组:我们组猜想的是电流相同,而结果也是相同。
丙组:我们猜想大、小灯泡的电流不同,但换了灯泡后,发现A、B、C三点电流趋于相等。
丁组:我们组猜想靠近两极的点电流应大些,但结果A、B、C三点电流一样大。
戊组:我们组用粗、细导线做了两次实验,结论稍有偏差,但导线相同时,A、B、C三点的电流值相等:
师:经过同学们的努力实践,现在可以统一意见了:串联电路中各点的电流相等。这一结论经过了同学们的探究和实践活动,已经得到了验证。下面大家谈一些自己的收获吧!
6.评估与交流
生:我们不管如何设计,最终达到了我们的目的:得出了串联电路中电流的规律。 师:实际上,这也是我们探究的目的,解决了一个实际问题。
生:我们学会了研究问题的一种方法,和前几次的探究实验相比,今天的探究过程都是我们自己设计的。
生:我们在实验中,应该不怕困难,大胆去验证结果。
师:同学们的收获不少,大家都体验了科学探究的过程,也学习了科学探究的方法,给我们今后的学习打下了基础,为我们的收获和合作成功鼓掌!
探究并联电路中电流的规律
师:我们一起合作对串联电路中电流的规律进行了探索,大家都迫不及待想动手实验,以找出并联电路中电流的规律,我们就开始吧!
1.提出问题
师:请同学们仿照上次探究的提问方式进行提问。 生:并联电路中各点的电流有什么关系? 2.猜想和假设
师:同学们都知道,串联电路只有一条路径,并联电路有多条路径。并联电路中电流的规律,实际上我们只要探究干路和支路电流之间的关系。如下图所示:
接下来,同学们猜想一下干路和支路电流的关系吧! 生:我在想,是不是和串联时一样,电流相等。
生:看起来干路电流分配给两条支路,两支路电流的和应等于干路电流。 生:我猜想如果灯泡不一样,两支路电流的和会超过干路电流。 3.设计实验
师:同学们仿照串联电路中电流的设计,对以上猜想设计一下实验。
甲组:用电池、导线、一个开关、两个灯泡组成并联电路。然后在干路上的A点接入电流表,测出A点的电流;再在两条支路上分别接入电流表,测出两条支路中B点、C点的电流,这样就可得出干路A点电流与支路B点、C点电流的关系了,我们组设计的电路图如下:
只要按照设计的电路图实验一下,就会得出结果了。
乙组:我们组设计的电路和甲组一样。我们觉得A点的电流应等于B点电流和C点电流之和。 丙组:我们组设计的电路和别的组一样,我们觉得换成大灯泡,两支路电流要超过干路电流。
师:大家的电路设计大致相同,只是猜想的结论不同。现在大家根据设计好的电路图可以动手实验了。 4.进行实验
学生动手实验,教师给予指导。 5.分析与论证
师:同学们都做完了实验。我相信结果已经出来了,请几位同学说一下你们组的结论吧!
甲组:我们的结论是A点的电流约等于B点和C点电流的和。我们发现并联电路中电流和串联电路中电流关系不同。我们分析,A点即干路电流比两支路电流之和稍小些,是由于导线也消耗了一点电能。
师:你们分析得有道理,说明你们不只是做了实验,还对数据进行了分析,并且找到了问题的原因,你们这份执著探究的精神值得大家学习,同学们用掌声给予鼓励!
乙组:我们组的结论和刚才的结论一样,也和我们猜想的结果相同。数据出入很小,干路上电流应等于两支路电流的和。
师:你们组的猜想是正确的,同学们也为你们的成功表示祝贺!
丙组:我们组用的灯泡比他们的都大一些,我们发现灯泡换成大的,电池没变,电流变小了,但规律没变;干路中A点的电流等于支路B点和C点的电流和。
师:你们组的结论和别的组相同,也就是我们得到了统一的结论。我想你们组一定在考虑为什么换了灯泡电流变小,希望大家课后继续探讨。
结论:并联电路中干路电流等于各支路电流之和。 6.评估与交流
师:回想今日自己所做实验,作出评估,同学们之间进行交流,总结经验。 三、课堂小结
本节课我们主要学习了以下内容: 1.串联电路中电流的规律;
2.并联电路中干路和支路之间的电流关系。 四、作业设计
见练闯考第33页课内精练
第5节 串、并联电路中电流的规律
干路中的电流等于
并联电路中各点的电流关系各支路的电流之和I=I+I
1
2
各点的电流相等串联电路中各点的电流关系
I=I1=I2
这节课学生是真正的主角,教师在其中只是起了穿针引线的作用。对于学生,亲身体验而获得经验远比从书本上或教师传授丰富得多;作为教师,体验到了和学生一起学习的乐趣。
第十六章 电压 电阻
1.让学生初步了解电压的作用、知道电压的单位,能记住一些常见的电压值。 2.知道电压表的使用规则,能正确地将电压表接入电路并正确读数。
3.通过亲自动手实验,学会测量串、并联电路中电压的大小,归纳出串、并联电路电压的关系。 4.知道电阻是导体本身的一种性质,知道电阻的单位。 5.理解决定电阻大小的因素。
6.了解滑动变阻器的构造,理解滑动变阻器的工作原理。 7.知道正确使用滑动变阻器的方法。
电压是电路中形成电流的原因,而电阻是导体对电流的阻碍作用,这两个概念是后继学习的基础,因为在初中物理学习的知识体系中,欧姆定律是一个处于核心地位的基本规律,而电压、电阻是理解欧姆定律的基础。因此电压、电阻是初中物理中必须认真理解的内容。本章学习过程中需要掌握两个主要概念——电压、电阻;两个重要规律——串联电路中电压规律、并联电路中电压规律;两种仪器的使用方法——电压表的使用方法和滑动变阻器的使用方法;一个因素——决定电阻大小的因素;一个探究实验——探究串、并联电路电压的规律。新课改以来,各种中考题中有关电压、电阻的考点较多,特别是与其他章节的知识点的联系密切,易出综合性的考查题。本章主要围绕电压表的使用、串、并联电路的电压规律,影响电阻大小的因素、滑动变阻器的使用等有关知识命题。本章的单独考查,一是考查电压表的使用、滑动变阻器的使用等,二是对探究式实验的考查。
学生在前一章的学习中,已经了解了电流、电路的一些基础知识,也掌握了一些学习物理的方法。但在本章的学习中,还可能有以下几方面困难:(1)学生对复杂电路中电流表、电压表测量对象的识别存在不足。(2)部分学生对理解滑动变阻器在电路中接入电阻的变化存在问题,对构造、操作稍复杂一点的滑动变阻器,不易掌握其使用方法。(3)电阻概念可能会有错误理解;有些学生会认为电阻在通电时才有,不通电时就没有。实质上这种理解是完全错误的。(4)比较电阻大小时易忽略其中的某个因素。(5)实验时出现的电路故障,不能及时排除。
1.本章在教学设计上要尽量“从生活走向物理”,注意在日常生活中体验物理概念、物理规律。我们每天都能用到电,通过生活中的电现象来认识电学知识,培养学生主动学习的习惯,激发学习兴趣。避免把基本概念、基本规律过于学术化、概念化。
2.本章可用到类比的方法:电流及电压的理解可以通过与水流、水压类比,使抽象的概念变得浅显,易于接受。
3.要重视实验探究过程,能够对探究问题作出大胆猜想或假设,并能设计出合理的实验方案,注意操作过程的规范性,力求使实验现象更直观,更具有说服力,能够对实验数据分析、总结、概括出规律,培养学生动手操作能力、观察能力和科学探究的意识。
4.关于滑动变阻器在电路中是如何改变电流的,对学生来说是难点,教师可根据实际情况,灵活设计,但一定要有学生实验,探究过程要体现教师的指导作用,注意教会学生如何在复杂的情形中,通过分类法,
使思路清晰,逐步总结出规律来志。第1节 电 压
教材首先从学生熟悉的“电压”一词说起,让学生回忆与电压有关的现象,在回忆的过程中引起学生思考,进而提出“电压在电路中的作用是什么?”引入电压的教学。
教材接着用实验让学生通过亲自动手,了解电压可以影响电流的大小以及电源的作用,教师再进行讲
解,让学生知道电压是形成电流的原因。
在学生初步知道电源、电压、电流的作用后,介绍了电压有高低、电压的单位及电压的测量,介绍了生产、生活中的用电器的电压值,使学生感觉到“电压”就在我们身边。
充分发挥学生的主体作用,教师引领学生在已有的生活经验和知识基础上进行实验探究,形成交流与合作的教学氛围,让学生在学习过程中,体验探究的愉悦,感知探究方法,体验通过探究获得知识后的快乐,从而获得知识并树立足够的学习信心。
学生对电路中为什么会有电流充满疑问,电路两端需要有电压,才能有电流,通过大量实例介绍,学生可以理解;有使用电流表的经验,电压表的使用难度不大。
知识与技能
1.初步认识电压,知道电压的作用,知道电源是提供电压的装置。 2.知道电压的单位,能对电压的不同单位进行换算。 3.记住干电池、家庭电路的电压值。
4.知道电压表的用途及符号,会正确使用电压表,能正确地读出电压表的示数。
过程与方法
通过实验观察小灯泡亮度的变化,获得电路中电流的强弱信息,从而了解电压概念,使学生具有初步的观察能力、分析和推理的能力。
情感、态度与价值观
通过对学生正确使用电压表技能的训练使学生学会阅读说明书,养成严谨的科学态度和工作作风。
重点
1.建立电压的初步概念,通过实验观察理解电压的作用。 2.电压表的正确使用。
难点
电压表的正确选择、连接及读数。
实验法、观察法。
一、新课引入
师:在第十五章,我们学习了电流与电路,我们首先来回顾一下第十五章的相关知识。 师:电路的基本组成有哪些?
生:电路由电源、用电器、开关、导线组成。 师:电流是如何形成的?
生:电流是电荷的定向移动形成的。
师:电荷为什么会定向移动呢?今天我们就来解决这个问题,一起来探究电压。
二、新课教学 (一)电压
[探究]什么是电压 师:请同学们回忆电路中各部分的作用,思考一下,是电路中哪一部分使电路中出现电流的?为什么? 生:可能是电源。因为没有电源或者电池没有电,电路中就没有电流,用电器不工作。 师:很好,我们来验证一下,电路中缺了电源行不行。 [演示]电源(电压)的作用
师:请两位同学在黑板上画出两个小灯泡串联的电路图。 教师评讲电路图。
[演示]教师利用干电池、小灯泡及导线、开关连接起来,电路检查无误后,闭合开关,请学生们观察现象。
生:小灯泡能发光。
[演示]取走干电池,补上一段导线,再闭合开关,请同学们观察。
生:小灯泡不亮。
师:导线和灯丝都是金属制成的,不是有大量自由移动的电子吗?为什么灯不发光呢?
生1:没有电池了。
生2:取走电源,换上导线,导线中虽然有大量的自由电子,但不发生“定向”移动,所以没有电流,小灯泡不亮。
师:从实验中,我们发现,电路中必须有电源,才能使电路中的自由电子产生定向移动,电路中才会有电流。原因是电源的两极间存在着某种“力”,使整个电路中的电子产生了定向移动,我们就把电源两极间的这种作用(力)称为“电压”,所以电源的作用是提供电压,而电压的作用是使电路中的电荷做定向移动形成电流。
[板书]电压是使电路中形成电流的原因,而电源是提供电压的装置。
[想想做做]
师:现在我改变电路中接入的电池的多少,请同学们仔细观察,灯泡的亮度相同吗? 生:不同,接入两节电池时比用一节电池时灯亮。
师:这样的现象说明了什么呢?
生1:用一节电池做电源和两节电池做电源的电压不同,不同的电压产生的电流不同。 生2:电源的电压越大,电路中的电流就越大,灯泡就越亮。
师:很好,说明电流的大小受电压的影响,那么,物理学中电压的符号及单位是什么?学生阅读,回答。
生1:电压的符号是“U”。
生2:电压的单位是“伏特”,简称为“伏”,单位符号是“V”。电压常用的单位还有:“毫伏(mV)”、“微伏(μV)”、“千伏(kV)”,它们之间的换算关系是:
1 kV=103 V 1 mV=103V 1 μV=106V
师:请同学们打开课本第56页,阅读书中小资料,了解常见电压值,记住干电池的电压值和家庭电路的电压值。将数据中以千伏、毫伏为单位的数值化成以伏特为单位,以伏特为单位的数值化成以千伏或毫伏为单位。
常见的电压
电视信号在天线上感应的电压约0. 1 mV 维持人体生物电流的电压约1 mV 干电池两极间的电压1.5 V
电子手表用氧化银电池两极间的电压1.5 V 手持移动电话的电池两极间的电压3.6 V 对人体安全的电压不高于36 V
-
-
家庭电路的电压220 V
无轨电车电源的电压550~600 V 电视机显像管的工作电压10 kV以上 发生闪电的云层间电压可达103 kV
学生练习,教师巡视。提示应该记住的电压值。
师:同学们已经知道电池有电压,在闪电的云层间也会有很高的电压,以前的学习中大家还了解过“生物电”,生物体内也会产生电压吗? [投影]电鳐与电鳗
教师介绍:电鳐身体扁平,胸鳍和头部、胸部愈合形成一个又宽又扁的体盘。在体盘的前部两侧区域从外观可以看到许多蜂窝样的结构,连成一片,这就是它的发电器官。发电器是由许多特殊的肌肉组织薄片组成的,这些薄片之间有结缔组织间隔着,有无数神经与薄片肌肉相连。由神经将兴奋传导至肌肉,肌肉收缩产生电压,可达200伏特。在我国沿海也有电鳐分布。
同学们在课后也可以查阅有关的资料了解相关的内容。 (二)怎样连接电压表
师:如果现在有几节不同的电池,电池上标称的电压值看不清楚,但必须知道其电压值是多少,有什么办法吗?
生1:找其他相同的电池,看看上面标的值是多少。
生2:用电压表测量电池的电压。
师:很好,两种方法都可以。电路中电流的大小用电流表测量,电压的大小可以用电压表来测量。 1.认识电压表
出示几种电表。请一位同学从这几块表中选出电压表,并说出选择的依据。
生:表盘上标有字母“V”的就是电压表。因为电流的单位是安培(A),标有“A”的是电流表。电压的单位是伏特(V),标有“V”的就是电压表。
教师介绍电压表的分类,如演示用表、学生用表等。
师:同学们一定还记得电流表在电路图中的符号,电路中电压表又该如何表示呢?
生:电路中电流表符号是[投影]电压表图片
,电压表符号应该
。
请同学们观察如投影所示的电压表,根据以前学过的电流表的知识,说说你从图片上得到哪些信息? 生1:该电压表的零刻度线在表盘的最左端。
生2:该电压表有三个接线柱,两个量程。一个公共的“-”接线柱和两个“+”接线柱。 生3:使用“-”和“3”两个接线柱时,量程是0~3 V,刻度盘上每一大格表示“1 V”,每一小格表示“0.1V”;使用“-”和“15”两个接线柱时,量程是0~15 V,刻度盘上每一大格表示“5 V”,每一小格表示“0.5 V”。
生:电压表中间的旋钮可以调零。
师:与电流表相同,使用前要注意观察什么?
生:首先观察可选择的量程,再看分度值(每一小格表示的电压值),还要看指针是否指在零刻度线。 师:很好,现在我们来看如何连接电压表。 2.连接电压表
师:如何使用电压表呢?请同学们仔细阅读教材第57页“使用说明书”,回答书中提出的问题,总结
出电压表使用的一般规则。
教师指导学生阅读“使用说明书”。 学生阅读,同时思考问题:
(1)电压表应该和被测用电器怎样连接?具体接法是什么?
用电压表测量某段电路两端电压时应与这段电路并联,同时让电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出。
教师说明:双量程电压表的三个接线柱中有一个是公共的接线柱标有“+”或“-”,如公共接线柱标出的是“+”则剩下的两个接线柱皆为“-”接线柱;如果公共接线柱标出的是“-”,则剩下的两个接线柱皆为“+”接线柱。
(2)测量电压时,如何确定电压表要使用的量程?
生1:电压表的量程必须大于被测电路两端的电压。
生2:如果能判定被测电压不超过15 V,可以先用“0~15 V”的量程测;如果测出的电压不超过3 V,可以改接“0~3 V”的量程,尽可能使用小量程,这样可以提高测量的准确程度。
师:现在请两位同学将电压表接入我们开始连接的串联电路,测量小灯泡两端的电压。同时在原来画出的电路图上加入电压表,并在图中标出电压表的“+”、“一”接线端。
[投影]接入电压表后的电路。
学生检查电路,电路连接无误后合上开关,观察电压表的示数。
(三)怎样在电压表上读数 师:电压表如何读数呢?
生:读数时,首先应该看清选用了电压表的哪个量程,知道满刻度表示的电压值。第二,要看清该量程下一大格表示的电压值是多少,每一大格又分成了几个小格,每一小格表示的电压值是多少。第三,测量时,看清指针停在哪个大格、哪个小格上,然后读出来。
教师指出:电流表、电压表都不需要估读,测量时,指针的位置离哪条刻线近,就按哪条刻线算。
[投影]练习题
1.读数练习:利用指针能活动的刻度盘。
(1)量程已知且不变:指针在不同位置时电压表的读数是多少? (2)指针的位置不变,接不同的量程时,电压表的读数分别是多少?
2.一名同学使用学生用电压表测电压,这只电压表有两个量程:0~3 V,0~15 V。经判断选用0~3 V这一量程连入电路。但是0~3V的刻度盘上的数字模糊不清,无法准确读出实验数据,于是他从0~15 V刻度盘上看到指针在12.5 V处,从而判断出实验测得电压是________。(答案:2.5 V)
通过此题,引导学生总结得出:指针指在同一位置时,从0~15 V刻度盘上读出的电压值是从0~3 V刻度盘上读出的电压值的5倍。
师:电压表、电流表不仅外形相似,构造也相似。因此,在使用上它们有相同的地方,但它们测量的又是两个不同的物理量,同学们要注意区分。
与同学们一起归纳电压表的使用规则: [板书]:一不、二要、二看清
一不:被测电压不能超过电压表的量程。
二要:电压表要并联在被测电路的两端;
要使电流从电压表的“+”接线柱流入,从电压表的“-”接线柱流出。
二看清:看清电压表所用的量程; 看清每一小格所表示的数值。 [想想议议]
师:电压表的接线柱旁都标有“+”、“-”号。使用规则要求电流必须从电压表的“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出;还要求被测电压值不能超过电压表的量程。请同学们思考:
[投影]
1.如果电压表正、负接线柱接反了,会出现什么现象? 2.如果被测电压超过了电压表的量程会出现什么现象?
3.如果事先不能估计被测电压的大小,电压表 应怎样选择量程?
生1:如果正、负接线柱接反了,指针会反向偏转,即向没有刻度的方向偏转。
生2:如果被测电压超过了电压表的量程,电压表的指针可能会超出刻度盘上的刻度线。 教师强调这两种情况的后果是不仅测不出电压值,电压表的指针还会被打弯甚至损坏电表。
教师说明:在事先不能估计被测电压的情况下,可以用“试触”的办法来选择量程。做法是:连接好电路后,在合上开关时轻轻接触一下就迅速断开,同时观察电压表指针的偏转情况。如偏转过快,指针超出了表盘满刻度,则电压表量程太小,应换用较大量程;如果电压表指针偏转角度太小,则电压表量程太大,应换用小量程。“试触”的方法在电学中很重要,利用试触的方法不仅可以选择电压表的量程,还可以判断电源的正负极;判断电压表正、负接线柱连接是否正确。
[想想做做]
教师出示家用手电筒及干电池若干节。
师:请一位同学将干电池装入手电筒,并能使手电亮起来。同学们仔细观察怎样装电池,才能使手电发光。
生:第一节电池正极朝前,第二节电池的正极和第一节电池的负极接在一起,第三节电池的正极和第二节电池的负极连在一起。
师:同学们观察得非常仔细。请同学们将刚才的实物连接图和电路图画出来。
学生画图,教师巡视,指导学生画出正确的图形,并请一位同学将正确的图画在黑板上。
教师说明:像这样将电池的正极和负极依次连接起来就叫电池的串联,这几个电池合在一起叫电池组,余下的一个正极和一个负极就是电池组的正极和负极。
师:请同学们分组测量每节电池的电压和电池组的电压,并找出它们之间的关系。
生:用电压表测电池的电压,就要把电压表并联在电池两端。电压表可以不经用电器直接连到电源的正负极上吗?
师:电压表可以直接连接在电源的两极上,这也正是电压表与电流表使用中的一个区别,其原因以后再解释。学生操作,教师巡视指导’操作完毕,各组汇报实验结果。第一组:用两节电池,每节电池电压是1.5 V,电池组电压为3 V。
第二组:用三节电池,每节电池电压是1.5 V,池组电压是4.5 V。
师:根据各组的实验结论,谁能总结出电池电压和电池组电压之间的关系? 生:串联电池组的电压,等于各个电池电压之和。
师:好。电池的其他连接方式,请同学们课后探究。现在请同学们一起来小结本节内容。
三、典型例题
例1 如图所示,当开关S闭合后,L1两端的压约为3.8 V,L2两端的电压约为2.2 V,要用电压表测量L1两端的电压,那么线头A和B该接在何处?
[解析] 本题用于考查电压表的使用规则和电路的连接,考查电压表量程的选择。解题时考虑电压表的各项使用注意事项,在连接电路的过程中,开关应处于断开状态。本题易错点是没有掌握电压表的使用规则,不能同时考虑电压表的各项使用注意事项,将电压表并联在L1或电源的两端,或是正、负接线柱接反。由于不知道电压表量程的选择,错选0~3 V的量程。
[答案] 因为电压表测量某一部分电路两端的电压时,电压表必须与该部分电路并联,所以A和B两线头应分别接在L1两端的两个接线柱上,且必须使电流从“+”接线柱流入电压表,从“-”接线柱流出,已知L1两端的电压3.8 V左右,应选的量程为0~15 V。所以线头A应接在L1左接线柱上,线头B应接在L1右接线柱上。
例2 如图所示,现要用电流表测量L中的电流,用电压表测量L两端的电压,请在图中圆圈内标明哪一个是电流表,哪一个是电压表,并标明电表的正负接线柱。
[解析] 本题用于考查电流表、电压表使用方法的区别。确定某电路中是接电流表,还是接电压表,关键是从两表使用方法的区别着手。
[答案] 假设a为电压表,b为电流表,开关S合上后,可以发现:灯将不亮,电流表无示数,这是因为电流表和电压表的内部构造不同所造成的。我们可以这样认为:电流几乎不能通过电压表(如同开路),而电流几乎不受到电流表的阻碍(如同导线)。从图可以看出,b是与灯L并联的,故应该为电压表,a是串联在电路中的,应该为电流表。如图所示。
例3 在如图所示的电路中,闭合开关S,电压表的示数将( ) A.不变 B.增大 C.减小 D.无法确定
[解析] 本题用于考查电压表的使用规则和电路的判断。当S断开时,灯泡L1和L2串联,电压表V测L1的电压值,当S闭合时,有些同学看到电压表好像既与L1并联,又与L1和L2并联,因此搞不清电压表测哪部分电路的电压,而选D。其实,当S闭合时,L2被短路,此时电路中只有L1工作,因此电压表既是测电源的电压,又是测L1两端的电压,它们是相等的。由于电源的电压值大于S断开时L1两端的电压值,所以电压表的示数将增大。
[答案] B
例4 下列说法中正确的是( )
A.电路中只要有电压,就一定有电流 B.电路不闭合,电源两端就没有电压 C.电路中有电流,电路两端一定有电压 D.电流使电路两端有电压
[解析] 电压是电路中形成电流的原因,如果电路没有闭合形成通路,电路中是不会有电流的,所以选项A是错误的;电路不闭合,电路中一定没有电流,但电源两端电压是存在的,所以选项B是错误的;电压形成了电流,不是电流形成电压,因此选项D是错误的;电路中有电流的条件是:①电路是通路;②电路两端有电压,所以选项C是正确的。
[答案] C 四、课堂小结
利用投影仪投影如下的表格,请同学们填写。
物 理 量 测量 仪表 电压 3 V 15 V 电流 0.6 A 3 A 符 号 学生用表 符号 U 0.1 V 0.5 V I 0.02 A 0.1 A 单位 使用规则 伏特V 安培A 量程 电压表 电流表 最小刻度 V A 一不、 二要、 二看清 二不、 二要、 二看清
五、作业设计
见练闯考第40页课内精练
第1节 电 压
电源是提供电压的装置 符号:U
单位:国际单位:伏特(V)
常用单位:千伏(kV) 毫伏(mV)电压
1 kV=10 V 1 mV=10 V常见电压值:干电池 1.5 V 家庭电路电压220 V串联电池组电压:等于各电池电压之和
3
-3
概念:电压是使电路中形成电流的原因。
符号 一不 (略)电压表
使用规则 二要 二看清
本课的核心在于理解电压的作用,由于电压的概念比较抽象,运用录像的手段将水压类比电压,既可以减少课堂时间,又对学生理解电压起到极大的帮助作用,效果较好。
学生用电压表应该每两人一个,让学生通过观察发现问题,进行提问;练习读数时宜用演示电表,增大可见度,学生的积极性易被调动起来,但在用大型演示电表时,应注意表两侧的同学由于视线不垂直于表盘,易出现失误,这也正好能说明视线垂直表盘读数的重要性,把不利的因素化为对教学有利的一面。
将这两种电表在此进行对比学习,学生的积极性也高,通过对比记忆也记得牢。
第2节 串、并联电路中电压的规律
本节在本章及整个电学部分都具有重要地位,它是进一步学习电学其他物理概念(如电阻、电功)的基础,是掌握电学中的物理规律(如欧姆定律等)、认识电学中的物理现象必不可少的知识;本节课的学生实验——用电压表测电压,是电学中最基本的技能之一;实验中关于串联、并联电路的电压关系,是进行电路分析的基本根据。可见,本节在整个电学中,处于基础地位。
本节课的目标有两个:在技能方面是练习用电压表测电压,在知识方面是研究串、并联电路中的电压关系。这是一节探索性实验课,让学生自主实验、观察记录,自行分析、归纳总结得出结论。激发学生的创造性思维活动,提高认知能力和实验能力。
为充分体现教师的主导作用和学生的主体作用,使教学过程真正成为学生的学习过程,既学到知识,又培养学生的探索能力和协作精神,本节课先创设情景,提出问题,由学生猜想,把问题具体化,由学生分组进行探究解决问题,再通过交流与合作总结实验结论,最后进行梳理反思,增强对知识的理解。
通过前面的学习,学生已经知道了串、并联电路中电流的规律和电压表的使用。学生对科学探究已经有了初步的认识,本节课可以让学生仿照探究串并联电路中电流的规律的学习过程进行本节的探究。
知识与技能
1.通过探究实验,得出串联电路中电压的规律,学习科学探究的方法。 2.在实验过程中,训练连接电路的基本技能。 3.通过实验,训练正确识记、使用电压表的技能。
过程与方法
1.通过观察和实验,探究串联电路中电压的规律,提高学生对问题的探究能力。 2.通过学生的亲自试验,培养他们初步的观察能力和动手操作的实验能力。 3.通过对实验结论的归纳和总结,培养学生的概括能力。
情感、态度与价值观
1.通过学生探究活动,激发学生学习兴趣,培养学生热爱科学、积极研究、探索科学知识的精神。 2.通过同学们共同的实验过程,培养学生严谨的科学态度和协作精神。
重点
通过实验探索串、并联电路中电压的规律。 难点
组织指导学生在探究过程中认真观察,仔细分析,得出恰当的结论。
探究法、实验法、观察法、讨论法。
一、新课引入
师:请同学们在纸上画出你熟悉的串联、并联电路图。 学生画图,教师巡视,选出较好的图,用投影仪放大。
同学们观察自己画出的串联、并联电路图。 师:你已经了解了串联、并联电路的哪些知识? 生1:串联电路中的电流处处相等。
生2:并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。 师:还想知道哪些内容,还有什么问题?
生1:串联电路中的电压有什么样的关系? 生2:并联电路中电压有什么关系?(提出问题) 二、新课教学
探究:串、并联电路电压规律
师:同学们提出了一个很好的问题,那么你们认为串联、并联电路中的电压会是什么样的关系呢? [猜想或假设]
生1:我认为串联电路中电压的关系应该和电流的关系相同,也是处处相等。
生2:我们认为电压应该从电源正极出发,沿着电流的方向越来越小,因为电压是使电路中形成电流的某种“力量”,力量会越用越小的。
生3:串联电池组的电压等于各个电池的电压之和,串联电路各点的电压之和也应该等于两点间的总电压。
生4:我认为并联电路中电压的关系应该和电流的关系相同。
师:同学们作出了各种猜想、各样假设,真实的结果到底是什么?请同学们用实验来求证,大家先设计实验。
[设计实验](学生讨论,教师巡视了解)
师:各组可以简单说明你们的设计方案。
第一组:我们用三节电池,两只完全相同的灯泡,分别测出每只灯泡两端的电压和两只灯的总电压进行比较。
第二组:我们组选择两只不同的灯泡,选三只电压表,同时测量每只灯泡和两只灯泡的电压,比较结果。
第三组:我们计划选四只灯泡,两只一组,先将两只灯泡串联接入电路,分别测每只灯泡的电压和两只灯泡总电压,然后再换上另外两只灯再次测量。
师:同学们的设计都很好。能说说为什么要用三只电压表同时测量吗? 生:我们考虑,如果只用一只表,在测量中改接电路时会不会影响电压。 师:很好,合理,为什么要更换不同规格的灯泡实验呢?
生:如果不更换不同规格的灯泡,只能测量一组数据,而物理实验需要多次测量,所以要更换不同规格的灯泡进行实验。
师:很好,更换不同规格的灯泡进行实验可以让得到的结论更具有普遍性,甚至可以改变电源电压进行实验。
并联电路的电压实验也可按照这个方法进行。
下面请同学们完善自己的设计方案(补充完善设计实验电路和实验数据表格)后,可以进行实验。建议大家在实验中更换不同的小灯泡,进行重复测量,并按同样的步骤探究并联电路中电压的规律。
[进行实验]
(学生分组实验,教师巡视指导)
要求学生注意仪器使用的规范性。特别是电压表正、负接线柱连接正确,量程要选择合适,读数时要弄清分度值,读数准确。原始数据的记录要实事求是如实记录,不许随意改动。实验中出现的问题要记录下来,以便查找、分析原因。
[分析和论证]
师:请分析你们测量出的数据,测量结果说明了什么?你得出了什么样的结论?和你原来的猜想一致
吗?
生1:我们用两只不同的灯泡串联,测出每只灯泡的电压不同,但两只小灯泡两端电压的和等于电源电压。
生2:我们先用两只小灯泡测,然后又换了两只不同的小灯泡测。尽管测出的四只小灯泡的电压都不一样,但前一次测量的两只小灯泡电压的和与第二次测量的两只小灯泡电压的和几乎相等,且都差不多等于电源电压。
生3:我们用两只不同的灯泡串联,改变了电源电压,发现不管电源电压是多少,两只小灯泡两端电压的和等于电源电压。
生4:我们更换不同规格的灯泡实验,发现并联的小灯泡两端电压总是相等。
师:同学们这种勇于探索的精神非常好,归纳大家的实验,可以得到一般结论吗?
生1:串联电路中各个灯泡两端电压的和等于这几个灯泡两端的总电压并且等于电源电压。 生2:并联的各个灯泡两端电压总是相等。 [板书]
串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和。
并联电路中的总电压等于各个支路两端的电压,各支路电压相等。
师:同学们通过自己的努力和同伴的配合得出了串、并联电路中电压的规律,祝贺同学们得到了一个正确的结论,不过,对同学们来讲获得结论的过程更重要。
请大家对自己的探究活动过程进行回顾,认真分析、思考在实验过程中真正明白了哪些问题,还有什么新的发现。
[评估]
生1:我将电压表接在了一根导线两端,结果灯都亮了,可是电压表读数是零,为什么呢?
生2:我不小心将电压表串联在了电路中,灯全不亮,电压表却有指示值,和电源电压几乎一样大。 生3:我们是将电路连接正确了,电压表也有指示值,就是灯不亮,换了另外一个灯泡还是不亮,用手按住才亮起来。
生4:我们组开始做时,有一只灯亮,另一只灯不亮.测电压时,亮着的灯有指示值,不亮的灯两端电压为零。
师:同学们发现了这么多的问题,说明大家一定是很认真地去做了。养成好的习惯要比得到一个正确的结论更重要,希望同学们以后继续努力。刚才提到的问题,请同学们互相讨论,看能不能找出问题的原因。
(教师巡视并参加同学们的讨论)
生1:电压表接在一根导线的两端,中间没有用电器,相当于一点,所以电压表示数为零。 生2:将灯泡用手按着才能亮,我觉得是因为没有接触好,另外的问题我不知道。
师:同学们一定非常想知道这些问题的答案,那就在以后的学习中努力,相信你一定会有收获的。在同学们的交流中我注意到许多同学都用了“几乎相等”这个词,而不是说“相等”,为什么呢?
生:因为它们相差很小,但又不完全相等。
师:能分析出其中的原因吗?
生:因为读数或用表测量的过程中有一些偏(误)差。
师:同学们的表现非常好。现在需要同学们根据你们的探究过程写一份科学探究的小报告。 (学生完成探究报告,教师巡视,选择完成较好的.利用投影和同学们交流、课堂小结)
三、典型例题
例1 如图所示,当开关S闭合时V1、V2、V3的示数分别是20 V、15 V和7 V,求电灯L2两端的电压。
[解析] 本题用于考查电路的性质及电压表作用的判断;考查串联电路中电压特点。知道电压表的作用,明确电路的性质,知道串联电路的电压特点。在判断电压表V2作用时,可把其他两只表V1、V3去掉,判断较为容易。本题易错点是无法求解,原因是不能正确判断电路的连接方式,无法正确判断电压表的作用,故不会列出方程组求解。
[答案] 三只灯是串联,电压表V1是测量电源的两极间电压U=20 V,表V2是测量灯L1与L2两端的总电压U12=15 V,表V3是测量灯L2与L3两端的总电压U23=7 V。
U=U1+U2+U3=20 V,(1) U12=U1+U2=15 V,(2) U23=U2十U3=7 V,(3) (1)式-(2)式,得U3=5 V。 (1)式-(3)式,得U1=13V。 代入(3)式,得U2=2 V。
例2 给出如图所示的元件,要求:灯L1与L2串联;电流表测灯L1中的电流,电压表V1测灯L1上的电压,V2测电源两极间的电压。
(1)用笔画线代替导线将元件连接起来;
(2)如果开关闭合时,电压表V1和V2的指针位置分别如图乙所示,则灯L2上的电压是________。
[解析] 本题用于考查串联电路中总电压等于各部分电路两端的电压之和以及电流表、电压表的使用、连接方法。
[答案] (1)连接电路时,可以先把串联的元件即电源、开关、灯L1、L2及电流表连接起来,最后把电压表V1与灯L1并联,V2接到电源的,正、负极上。
(2)电压表V2测串联电路的总电压U,电压表V1测灯L1两端的电压U1,根据U=U1+U2可知,电压表V2的示数U一定大于电压表V1的示数U1。如果电压表V1使用0~15 V的量程,不管电压表V2用什么量程,从图乙可知其示数都将比电压表V1的示数小,所以电压表V1不能使用0~15 V的量程,应采用0~3 V的量程;如果电压表V2使用0~3 V的量程,那么它的示数将比电压表V1的示数小,所以电压表V2应使用0~15 V的量程。电路连接如图所示。灯L2上的电压是4.4 V。
例3 有28只小灯泡串联后接在220 V电路里,作节日彩灯用。使用中,由于某一灯泡的灯丝烧断而使全部小灯泡熄灭,因为彩灯上染着颜料,致使无法辨别哪一只小灯泡内部断路。
(1)现在给你一只电压表,如何查找故障? (2)如果给你一只电流表,如何查找故障?
(3)如果只有一根导线,如何查找故障
[解析] 本题用于考查电流表、电压表在电路中的作用及对电路故障的判断。明确电压表的作用和连接方法,明确电压表的内电阻很大,电流表的内电阻很小。
[答案] (1)当只有一只电压表时,可用电压表依次并联在各个小灯泡两端,当电压表指针偏转且读数约等于电源电压时,这只灯泡即为断丝灯泡。
(2)(3)当只有一只电流表或一根导线时,可用电流表或导线依次并联在每只灯泡两端查找。当其余灯泡发光时,被并联的灯泡是断丝的(可称为逐一短路法)。这是因为当电流表或导线短路掉那只断丝灯泡时,可使整个电路形成通路,且加在其余各灯两端电压也不至于提高太多,不会损坏灯泡。
四、课堂小结
通过我们这次的探究活动,同学们了解了研究问题的一般方法:
提出问题——猜想或假设——制订计划与设计实验——进行实验与收集证据——分析与论证——评估——交流与合作。
通过实验同学们还得出了串、并联电路中电压的规律。 五、作业设计
见练闯考第42页课内精练
第2节 串、并联电路中电压的规律
1.串联电路中电压的规律:串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和 2.并联电路中电压的规律:并联电路各支路电压相等
3.探究问题的一般方法:提出问题——猜想或假设——制订计划与设计实验——进行实验与收集证据——分析与论证——评估——交流与合作
通过本节课的教学,我发现:
1.如何连接电路,从操作看来似乎还有较大问题,应该示范部分电路的连接。
2.部分学生不会从实验结果中找规律,应加强分析引导。第3节 电 阻
电阻内容是电学的一个重要知识点、考点,电阻概念也是学习后续知识,理解欧姆定律的基础。教材首先创设一个情境,再通过一个演示实验引导学生分析灯泡亮度不同的原因,从而引入电阻概念,再通过“想想议议”提出电阻的影响因素,教材用演示实验探究电阻与横截面积的关系,电阻与其他因素的关系一笔带过,教学中应引导学生完成探究。
从现实生活入手,创设与日常生活比较接近的教学环境,让学生身临其境,使课程成为学生生命历程的重要组成部分,体现“从生活走向物理,从物理走向社会”新课程理念。给学生创设自主、合作、探究的学习空间,鼓励学生动脑、动手,解决实际问题,以达到学习和掌握知识与技能,提高各种能力的目的。
学生已学过部分电学知识,能够了解生活中一些常见的现象,也掌握了一些研究物理的方法,本节主要研究电阻大小与材料种类、长度、横截面积、温度的关系,通过演示和探究实验引导学生进行探究,学生也比较难掌握相关知识点,特别是对于“电阻是导体本身的一种属性”的理解。这就要求教师在教学中选择学生熟悉的生活事例、科技发展事例,帮助学生建立易于观察的模型,通过各种方法(如类比法)帮助学生理解“电阻是导体本身的一种属性”。通过学生活动的参与,提高学生动手能力,使学生学会发现问题、分析问题、解决问题,为他们今后继续教育或终身教育打下基础。
知识与技能
1.通过观察和实验,初步学习电阻的概念、电阻的单位及其换算关系。
2.知道电阻的大小的影响因素。
3.了解半导体和超导体以及它们在现代科学技术中的应用。
过程与方法
1.通过观察和实验,探究电阻及影响电阻大小的因素,培养学生观察、分析、比较、概括的能力。 2.通过学生探究活动,研究电阻大小与材料种类、长度、横截面积的关系,渗透研究问题的一种方法——控制变量法。
情感、态度与价值观
1.通过了解半导体及超导在现代科技中的应用,开阔视野,激发学生求知欲。 2.通过多种活动形式,联系学生生活实际,培养学生对科学探索的热爱。
重点
电阻概念的建立。 难点
理解电阻是导体本身的一种属性。
实验法、观察法、比较法。
一、新课引入
教师出示预先准备的各式各样的电线:这是什么东西? 生:电线、导线、电缆线、电话线、闭路线。
师:请大家从导线的截面观察,这些导线有什么不同或相同的地方? 生:电线芯是金属,外面都包了一层橡胶或塑料。
师:电线芯是用容易导电的金属来做的,容易导电,是导体,电线芯的外面包了一层橡胶或塑料,是不容易导电的物体,叫绝缘体。
师:现在剥开导线的绝缘外皮,看一下导线的芯到底是用什么材料做成的。 生:是用铜做的。
师:大家见过用钢、铁做芯的导线吗? 生:好像没有。
师:常用的导线通常是用铜或铝做的,特别重要的用电设备的导线还要用昂贵的银来做。我们已经知道,钢、铁也是导体,又多又便宜,那么为什么不用钢铁来做导线呢?
二、新课教学 1.电阻
师:我们可以把镍铬合金丝和铜丝分别接入电路,观察一下有什么现象发生。 [想想做做]请同学按下图连接电路。
[演示]
(1)先将铜丝接入电路,合上开关,观察小灯泡的亮度。
(2)将铜丝换成长短、粗细相同的镍铬合金丝,合上开关,观察小灯泡的亮度。 生:接入铜丝比接入镍铬合金丝时灯泡亮。
(3)将电流表串联接入电路,重复上述的实验,观察电流表的示数。
生:接镍铬合金丝时的电流比接铜丝时的电流小。
师:比较两次电流的示数,实验中用的是相同的电池,也就是说电压相同,为什么两条导线中的电流不同呢?
原来,导体能导电,但同时对电流又有阻碍作用,相同电压下,导线中电流不同,说明两条导线对电流的阻碍作用不同,在物理学中用“电阻”这个物理量来表示导体对电流阻碍作用的大小。
[板书]导体对电流的阻碍作用叫电阻
师:比较实验现象:相同电压下,接入铜丝的电流大。说明了什么问题? 生:铜对电流的阻碍作用小即电阻小。
师:相同电压下,接入等长、等粗的镍铬合金丝电流小,又说明了什么? 生:等长、等粗的镍铬合金丝比铜丝的电阻大。
师:请同学们阅读教材第63、64页,了解下述内容:
[板书]电阻的符号:R
电阻的单位:欧姆(Ohm)简称欧 符号 Ω
常用单位:千欧(kΩ) 兆欧(MΩ) 1 kΩ=103Ω 1 MΩ=106Ω
师:同学们对于电阻这个物理量已经有了一定的了解,在电子技术中经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器。
(教师出示书图16.3-2所示各种电阻器实物)
注意:这些电阻器,无论它们是否被连入电路通过它们电流是多少,其阻值一般是不变的,即电阻是导体本身的一种性质。
电阻器也叫定值电阻,它在电路图中的符号是“”。 2.决定电阻大小的因素
提出问题:导体的电阻一般不同,它的大小跟哪些因素有关呢?
学生猜想:……
(教师以“道路”类比引导,根据电流电阻的定义引导学生猜测)在学生提出猜想的基础上与学生一起对提出的影响因素进行判断归纳。
师生一起得出:电阻可能跟导线的材料、长度粗细有关。 制订计划与设计实验:
请同学们设计几组实验来证明你的猜想是否正确。 教师引导学生设计电路、数据记录表格。 进行实验与收集证据:
(1)研究导体的电阻跟制作它的材料是否有关
方案:如图,分别接入长度、粗细相同的镍铬合金丝和铜丝,观察小灯泡的亮度或者接入电流表测量电流的大小。
材料 铜 镍铬合金 长度 横截面积 灯泡亮度 电流/A (2)研究导体的电阻跟它的长度是否有关
方案:如图,分别接入粗细相同、长度不同的铜丝,观察小灯泡的亮度或者接入电流表测量电流的大小。
材料 铜 铜 长度 横截面积 灯泡亮度 电流/A (3)研究导体的电阻跟它的横截面积是否有关
方案:如图,分别接入长度相同、粗细不同的铜丝,观察小灯泡的亮度或者接入电流表测量电流的大小。
材料 铜 铜 长度 横截面积 灯泡亮度 电流/A 分析论证:
教师总结:导体的电阻跟长度、横截面积的关系可以用人在街上行走作比喻:街道越长,街面越窄,行人受到阻碍的机会越多。同理,导体越长、越细,自由电子定向移动受到碰撞的机会就会越多。
师生共同总结:导体的电阻决定于它的材料、长度和横截面积。导体的电阻由自身的条件决定,因此,不同的导体,电阻一般不同,所以说,电阻是导体本身的一种性质。
简介:控制变量法。体会控制变量法在研究物理问题中的作用。 3.半导体和超导现象
教师指导学生阅读“科学世界”——半导体和超导现象。 三、典型例题
例1 关于电阻的大小,以下说法正确的是(温度变化的影响忽略不计)( ) A.导线较长的,电阻较大 B.导线较粗的,电阻较小
C.铁导线的电阻比铜导线的电阻大
D.同种材料、粗细相同的导线越短,电阻越小
[解析] 本题考查决定电阻大小的因素。必须明确影响导体电阻大小的因素是哪些,在不考虑温度对电阻的影响时,导体电阻的大小由长度、横截面积、材料三个方面的因素共同决定,必须考虑这多种因素的相互制约,不可只考虑一种因素,只有当其中的两个因素确定时,才可由另一个因素决定。
本题易错点是对决定电阻大小的因素没有真正理解,在分析问题时存在片面性,只考虑诸多因素中的个别因素,从而出现错选。
导线电阻的大小是由导体的长度、横截面积和材料等因素决定的。A只比较了导线的长度;B只比较了导线的横截面积;C只比较了导线的材料;它们都不完整,都是错误的。
[答案] D
例2 下列关于电阻的说法正确的是( ) A.导体两端的电压越大,电阻越大 B.导体中的电流越小,电阻越大 C.导体不接入电路中时,电阻为零
D.导体的电阻与电压、电流的大小无关,一个导体的电阻若是10 Ω,那么当它没接入电路时,阻值仍然是10 Ω
[解析] 本题用于考查影响电阻大小因素的知识点。对导体电阻是导体自身的一种性质存在模糊认识,导体的电阻的大小是导体自身的一种性质,它决定于导体的材料、长度、横截面积和温度的情况,与导体两端的电压的大小,与导体中电流强度的大小均无关。对于一个已知阻值的电阻来说,它接入与不接入电路,阻值是一样的。
[答案] D
例3 有甲、乙两导体用同种合金制成,且长度也相等,而甲导体的横截面积是乙导体的2倍,哪个的电阻大?若将甲导体的长度均匀地拉长为原来的2倍,甲、乙两导体的电阻哪个大?
[解析] 本题用于考查对影响电阻大小的因素的理解。明确导体的电阻是由材料、长度、横截面积和温度等因素决定的,所以要比较两导体电阻的大小,这些因素必须共同考虑。本题易错点是不能理解题目的“均匀拉长”的真正含义,对决定电阻大小的因素没有真正理解,在分析问题时存在片面性,只考虑诸多因素中的个别因素,从而出现错选。
根据导体的电阻与横截面积的关系,可知乙导体的电阻大,若将甲导体的长度拉长为原来的2倍,当导体的体积不变时,甲导体的横截面积将减小为原来的1/2,即与乙导体的横截面积相等。根据导体的长度与电阻的关系,可判断甲导体的电阻大于乙导体的电阻。
[答案] 乙导体的电阻大,甲导体的电阻大。
四、课堂小结
引导学生归纳、总结本课内容:
1.物理学中用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小,导体的电阻是导体本身的一种性质。 2.电阻的符号是R,单位是欧姆(Ω),电阻在电路图中的符号是“”。 3.导体电阻大小的影响因素:导体的材料、导体的长度、导体的横截面积。 五、作业设计
见练闯考第48页课内精练
第3节 电 阻
1.电阻:导体对电流的阻碍作用叫电阻 电阻的符号“R” 电阻的单位“Ω”
电阻在电路图中的符号“”
2.导体电阻的影响因素:导体的材料、长度、横截面积 导体的电阻是导体自身的一种性质
电阻概念是很抽象的一个知识,直接用教材知识下定义学生很难明白,不利于后面相关知识的学习。可以引用生活中车辆在不同的路面遇到的阻碍导致速度不同来作类比来说明。探究影响导体电阻大小的因素,学生们很难凭空去想象电阻的大小究竟跟哪些因素有关,也可以拿车辆在不同的路面遇到的阻碍例子来作类比。
利用这种就生活情景来作教学内容富有趣味性、探索性、适应性和开放性,为学生提供适当的指导,通过精心设置支架,巧妙地将学习目标任务置于学生的最近发展区,让学生产生困惑,引起反思,形成必
要的认知冲突,从而促成对新知识的建构。第4节 变阻器
本节学习变阻器的工作原理,是上节电阻知识的实际应用,又是后面“欧姆定律”的进一步学习的基础,具有承上启下的作用。它在电学实验占重要地位,学好变阻器,即有助于学生更好地理解电阻的概念,又为今后的学习特别是做电学实验必要的准备。教材通过“简易变阻器”引入变阻器,在介绍变阻器后,提出一些关于变阻器的问题,要求学生用变阻器改变灯泡的亮度,让学生通过观察、讨论、实验,解决问题,总结出变阻器的用法。
让学生利用铅笔芯使电路中的电流发生连续变化,使学生初步认识实验中所使用的铅笔芯实质上就是一个简易的变阻器。通过身边物品进行实验,让学生体会到生活中处处有物理,通过探究活动,培养学生探究能力、动手能力、分析总结能力。
由于变阻器部件较多,接线较多,在使用过程中又是动态变化的,学生对原理、接线规则的理解上有一定难度。
知识与技能
1.了解变阻器的构造、在电路中的符号,理解变阻器的工作原理。
2.通过探究怎样用变阻器来控制灯泡的亮度,知道正确使用变阻器的方法。 过程与方法
在探究变阻器的使用过程中,体验科学探究的方法。
情感、态度与价值观
激发学生运用所学知识解释变阻器改变电阻的原理,产生动手操作使用变阻器的欲望。
重点
变阻器的原理及使用。 难点
根据要求正确连接与使用变阻器。
讲授、课件演示。
一、新课引入
师:影响电阻大小的因素有哪些?分别是怎么影响的?
生:导体的材料、长度、横截面积,同一种材料的导体越长、横截面积越小,电阻越大。
师:前面实验中,镍铬合金丝和铜丝电阻不同,接入电路中,使电路中电流的大小不同,因此,如果能改变电阻,就可以改变电路中的电流。
师:不同材料接入电路可以改变电路中的电流,那么同一种材料的导线能否改变电路中的电流呢?
二、新课教学 (一)变阻器 [想想做做]
[演示] 用刀将铅笔剖开,仔细取出铅笔芯,注意不要折断。用铅笔芯代替前面实验中镍铬合金丝(铜丝)。
师:铅笔芯是导体还是绝缘体?
生:铅笔芯接入电路,电灯能发光,所以铅笔芯是导体。 师:如果想要改变接入电路中的铅笔芯的长度,该怎么操作? [演示]闭合开关,让接线夹在铅笔芯上滑动。
师:滑动过程中同学们观察到了什么现象?
生:灯泡的亮度发生了变化。连入电路的铅笔芯越长,灯越暗;连入电路的铅笔芯越短,灯越亮。 师:我们在这个过程中电源没有改变,电灯亮度的变化说明了什么问题?
生:灯泡亮度的变化说明通过灯泡中的电流大小不同,而电压没有变,说明接入电路的铅笔芯越长,电路电阻越大;接入电路铅笔芯越短,电路电阻越小。
师:所以我们可以通过改变导体在电路中的长度来改变电阻,从而改变电路中的电流。人们根据这个原理制成了变阻器。请同学们思考这样的变阻器有何缺点?怎样改进?改进时应注意什么?
生1:如果要改变的电阻值很大,那么变阻器就很长。 生2:可以将电阻丝绕成像弹簧那样的圈,就能减小长度。 教师出示滑动变阻器,介绍主要结构。
师:像这样利用滑片在线圈上滑动就可以改变接入电路的电阻,所以把它叫做“滑动变阻器”。同学们面前的就是实验室常用的滑动变阻器。
播放视频:滑动变阻器。 [板书]:滑动C器的构造
结构示意图:变阻器在电路图中的符号: 阅读讨论:
1.电阻丝是用什么材料做的?
2.为什么要将电阻丝绕在绝缘瓷管上?
生1:滑动变阻器是用电阻率较大的合金线制成的,这种合金线又叫电阻线。
生2:变阻器是通过改变接入电路中导体的长度来改变其电阻的。要想增大变阻范围,电阻线必须做得很长。因此要将电阻线绕在绝缘管上,并使各线圈间互不接触。
师:同学们先移动滑动变阻器的滑片,看一下滑片滑过的地方有什么特别。
师:滑片滑过的地方绝缘漆被刮去了。为什么呢?
生:必须刮掉这些地方的绝缘漆,滑片到达时,变阻器电阻丝才能接入电路。 师:变阻器滑片上还有一个铭牌,上面写有“50 Ω,1.5 A”是什么意思呢?
生1:“50 Ω”是说这个变阻器的变化范围是0~50 Ω,它的最大电阻值就是50 Ω。
生2:“1.5 A”应该是说它最大能通过1.5 A的电流。
师:变阻器铭牌上标出的是滑动变阻器的“最大阻值”和允许通过的“最大电流”,因此在使用滑动变阻器的时候要注意什么问题?
生1:为了防止烧坏变阻器,通过变阻器的电流,不能超过允许的最大值。 生2:为了避免电路中电流过大,使用变阻器前应将其阻值调到最大。
[演示]
1.用调光台灯的控光旋钮,改变灯的亮度。 2.用收音机控制音量的旋钮改变收音机的音量。
师:光亮的控制、改变,收音机音量的控制、改变就是利用变阻器来实现的。收音机控制音量的变阻器是电位器。大家想不想试试怎样用滑动变阻器来改变灯泡的亮度呢?
(二)探究:怎样用变阻器改变灯泡的亮度?
师:同学们现在可以设计电路,进行实验,在设计和实验过程中弄清下列问题: 1.要改变某用电器的电流,滑动变阻器与该用电器应如何连接?
2.如果只接两个接线柱,滑动变阻器的接法有多少种,哪些接法可以改变电阻? 学生操作,教师巡视指导。
实验结束,各组进行交流,提出发现的问题。
生1:要想控制电路中电流的大小,改变小灯泡的亮度,滑动变阻器必须串联接入电路,并使用“一上、一下”两个接线柱。
生2:要使灯由暗变亮,接通电路前就应将滑动变阻器滑片放在电阻最大的位置上。
师:请同学将你们滑动变阻器不同的连接情况画在黑板上。
引导学生仔细观察比较各组变阻器的连接情况,画出电流路径,进一步弄清滑动变阻器的原理及连接方法。
生1:连接A、B时,电流路径为APB,无论滑片怎么移动,不能改变接入电路的电阻丝的长度,也就不能改变电路中的电流。
生2:连接A、C时,电流路径为APC,滑片向左移动,接入电路的电阻丝AP的长度变小,电阻减小,电流增大。滑片向右移动,接入电路的电阻丝AP的长度变长,电阻增大,电流减小。
生3:连接A、D时,电流路径为APD,滑片向左移动,接入电路的电阻丝AP的长度变小,电阻减小,电流增大。滑片向右移动,接入电路的电阻丝AP的长度变长,电阻增大,电流减小。
生4:连接B、C时,电流路径为BPC,滑片向左移动,接入电路的电阻丝BP的长度变长,电阻增大,电流减小。滑片向右移动,接入电路的电阻丝BP的长度变小,电阻减小,电流增大。
生5:连接B、D时,电流路径为BPD,滑片向左移动,接入电路的电阻丝.BP的长度变长,电阻增大,电流减小。滑片向右移动,接入电路的电阻丝BP的长度变小,电阻减小,电流增大。
生6:连接C、D时,电流路径为CD,CD是金属棒,不考虑其电阻,没有电阻丝接入电路,无论滑片怎么移动,电路中的电流不会改变。
师:很好,总结一下,滑动变阻器的是通过改变导体接入电路的长度来改变电阻,从而改变电路的电流。连接时要将滑动变阻器的“一上、一下”两个接线柱串联接入所要控制的电路,闭合开关之前,要将变阻器的电阻调到最大,以保护电路。判断滑动变阻器电阻如何变化时,要首先确定接在电路中的电阻丝是哪一部分,或者是有电流通过的电阻丝是哪一部分,再看这段电阻丝的长度如何变化。
三、典型例题
例1 滑动变阻器是通过________来改变电阻的。( ) A.改变电阻线的长度 B.改变电阻线的材料 C.改变电阻线的横截面积
D.改变电阻线在电路中的长度
[解析] 电阻线的长度不会随着滑片移动而改变,随滑片移动改变的应该是连入电路中的长度。 [答案] D
例2 下图是滑动变阻器的示意图,如果将C、D接入电路中,电阻值为________;将A、B接入电路中,电阻值为________,起________作用;将B、D接入电路中,电阻值为________,起________作用,滑动片P位于________时接入电路中的电阻最大,滑动片P向右滑动时,接入电路的电阻将________。
[答案] 0 定值 电阻 可变 变阻器 左(或A)端 变小 四、课堂小结
1.原理:通过改变导体在电路中的长度来改变电阻。 2.构造:电阻丝绕成的线圈、绝缘管、金属棒、滑片。
结构示意图:电路图中的符号: 3.使用规则:
a.首先观察变阻器的铭牌,弄清变阻器的最大阻值和允许通过的最大电流。
b.连接时要将滑动变阻器的“一上、一下”两个接线柱串联接入所要控制的电路。 c.闭合电路前,应将滑动变阻器滑片调到阻值最大的位置上。 五、作业设计
见练闯考第50页课内精练
第4节 变阻器
1.原理:通过改变导体在电路中的长度来改变电阻 2.构造:电阻丝绕成的线圈、绝缘管、金属棒、滑片 3.结构示意图
电路图中的符号 4.使用规则
a.首先观察变阻器的铭牌,弄清变阻器的最大阻值和允许通过的最大电流
b.连接时将滑动变阻器的“一上、一下”两个接线柱串联接入所要控制的电路 c.闭合电路前,应将滑动变阻器滑片调到阻值最大的位置上
根据新课程基本理念“注重科学探究,提倡学习方式多样化”,在本节课教学中,我们提出“提出问题——实验探究——交流评价”物理课堂教学模式,它是在教师的引导下,学生根据已有的知识和对身边物理现象的已有观察、对生产技术的已有感性认识发现问题,提出假设和猜想,进而自行设计实验、验证假设、交流评价最后归纳出物理概念和规律的一系列教学活动,从而使学生把科学知识的获得与思维能力的培养有机地结合起来,主动获得对科学的理解,达到获取物理知识、培养创造能力和实践能力的一种探究性教学模式。
第十七章 欧姆定律
1.通过实验探究,认识影响电流大小的因素有电压和电阻,知道导体中的电流与电压、电阻的关系。 2.能运用欧姆定律进行简单的计算。
3.知道用电流表和电压表测电阻的实验原理。 4.会同时使用电压表和电流表测量导体的电阻。
5.能连接简单的串、并联电路。能说出生活、生产中采用串联或并联电路的实例。
欧姆定律是电学中最主要的定律之一,是进一步学习知识和分析电路的基础,是解决电学问题的关键,是初中物理学的重要内容。本章内容以欧姆定律为线索,从欧姆定律的探究展开学习,到欧姆定律在实际中的应用结束。主要学习电流、电压和电阻的关系,欧姆定律及其在串联、并联电路中的应用,以及伏安法测电阻的简单知识。本章是前面所学习的电路、电流、电压、电阻的基础,是对电学知识的进一步深化,又是后面学习电功率、电能、电磁转换的基础,具有承上启下的作用。
学生通过前面的学习,已经具有了有关电路方面的一些基本知识,知道了电流、电压、电阻的基本概念。对实验探究方法有了一定的经验和体会,理论上已经具备了接受欧姆定律的能力。但是,由于学生对生活、生产中应用事例与理论知识联系不是很好,在学习新知识时,缺少该环节的思维训练,在问题的应用上,学生仍然习惯于传统的认识经验和思维习惯,这样就形成了方法上的思维障碍,因此要加强学生的应用能力的培养,提高学生解决实际问题的能力。
1.在内容上要紧紧抓住欧姆定律。本章规律的得出都是建立在观察和实验的基础上,实验多,公式多,计算题多,要让学生在正确理解概念、定律的基础上,正确分析电学问题。
2.在研究方法上,主要运用探究实验的方法。在探究中,要让学生注意观察现象,整理好实验数据,进而总结基础规律和原理,再利用这些规律和原理解决实际问题。
3.在思想上,要注意理论联系生活实际。通过欧姆定律的运用,加深对电流与电压、电阻关系的认识。
第1节 电流与电压和电阻的关系
教材在电流、电路、电压、电阻等知识的基础上,推断出电流与电压、电阻的定性关系,给实验结果做了铺垫,不致使学生感到突然;同时使学生对将要探究的问题产生强烈的兴趣,在此基础上就可以引出“探究电流与电压、电阻会不会有定量关系”的这个问题,进而自然转入实验的设计。
教材对电流与电阻的关系的处理,不是运用控制变量法,而是在探究电流与电压关系的实验中,更换不同的电阻得出数据,一方面降低了实验难度,另一方面培养学生灵活分析数据的能力,培养创新意识,教学中也可以在完成教材实验后单独作为探究实验进行。欧姆定律是电学中的基本定律,是进一步学习电学知识和分析电路的基础,是本章的重点。本节要求学生通过探究活动得出电流与电压的关系,从而更进一步体验科学探究的方法。
创设情境,让学生经历完整的“探究电流跟电压、电阻的关系”的过程,学习科学猜想、设计实验、设计实验表格、分析论证、感悟科学方法,注重学生的理论联系实际能力;更关注学生的科学探究能力的提高。
本节综合性强,要用到电路、电流、电压和电阻的概念,涉及电流表、电压表和滑动变阻器的使用等技能。关键的是实验设计和数据分析,实验操作难度比较大,要注意的细节多,教学中应通过充分的交流
和评估,让每个学生都能在科学素养上有所提高。
知识与技能
1.通过实验探究电流、电压和电阻之间的关系。
2.使学生懂得同时使用电流表和电压表测量一段导体两端的电压和电流。 3.会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压。
过程与方法
1.通过实验探究电流、电压、电阻的关系,学会用“控制变量”来研究物理问题的科学方法。
2.通过在科学探究中经历与科学家进行科学探究的相似过程,学会科学探究的方法,培养初步的科学探究能力。
情感、态度与价值观
1.通过学生的科学探究活动,形成尊重事实、探究真理的科学态度。
2.在学习知识与技能的同时,体验科学探究的乐趣和方法,领悟科学的思想和精神。 3.在同学们共同的探究活动中培养同学之间的协作意识。
重点
通过实验探究电流、电压、电阻之间的系。 难点
引导学生在探究过程中认真观察、仔细分析,并得出真实、科学的结论。
探究法、实验法、观察法。
一、新课引入
师:通过前面的学习,同学们基本了解了电路、电流、电压、电阻的概念,今天请同学们先看一组实验。
[演示]小灯泡和电池、开关组成串联电路。
演示1:分别用一节干电池和两节干电池与2.5 V小灯泡串联,观察小灯泡的发光情况。 演示2:两节干电池和6.3 V的小灯泡串联发光,观察小灯泡的发光情况。
师:我们发现,同一个灯泡,用两节电池比一节电池时亮,同时同样两节电池,2.5 V小灯泡比6.3 V的小灯泡亮,那么,灯有时亮些,有时暗些,说明什么?
生:可能是电流不同,电流大,应该亮一些。
师:差不多是这样。那这2次实验说明通过灯泡的电流各不相同,同学们考虑一下,2次实验中电流为什么不同呢?还有什么方法可以改变灯泡的亮度?
生:可以改变电源电压,也可以用滑动变阻器改变灯泡的亮度。
师:好,今天我们就来研究电阻中的电流与哪些因素有关,如何改变电路中的电流。
二、新课教学
师:根据同学们对电阻、电压、电流的学习,你可以大胆地猜测一下它们之间的关系是什么吗? 生:电压越大,电流越大;电阻越大,电流越小。
生:……
教师列出学生所有的猜想,根据已学知识、生活经验进行分析判断,得到要探究的因素:电压、电阻。(教师示范从电流、电压、电阻的概念去分析判断)
[探究]电阻上的电流跟电压的关系。
师:我们要探究电阻上电流跟电压的关系,必须要经历哪些过程呢?
生:首先要设计实验,然后进行实验和收集证据,再对实验数据进行分析和论证,得出一般的结论,
最后进行评估。
师:电流可能与电压、电阻有关,刚才我们猜测它们的关系可能是:电压越大,电流越大;电阻越大,电流越小。接下来,我们应该设法验证这个猜想了,哪位同学说说应该怎样验证?
生:可以分为两步,首先保持电阻不变,改变电阻两端的电压,找出电流与电压的关系,然后,保持电压不变,改变电阻,找出电流与电阻的关系。
师:很好,这是一种什么方法? 生:控制变量法。
师:下面请大家先设计好方案。等一会儿,我们先交流方案,再进行具体实验探究。要求要有设计原理(方法)说明,实验电路图、实验步骤、实验数据表格。
(学生设计方案,教师巡视指导)
选择方案交流。交流评价方案。 [投影]探究报告
[题目]探究电阻、电压、电流三者的关系 [猜想和假设]
1.电流和电阻成反比; 2.电流和电压成正比。
[设计实验] (一)设计思想
把定值电阻连入电路,用电流表测出电路中的电流值,用电压表测出定值电阻两端的电压,就可以知道电阻、电压、电流的数量关系,换用不同阻值的定值电阻及改变干电池组电池的节数进行多次测量,就能得出电阻、电压、电流关系的一般规律。
(二)实验电路
根据实验思想,画出如下电路图:
(三)实验数据表格
实验次数 1 2 3 4 5 6 电阻R(Ω) 电压U(V) 电流I(A) (四)实验器材 根据实验思想及所画电路图,选择如下器材:
电池组、定值电阻(三个不同阻值)、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。
[进行实验]
步骤一:按设计好的电路图正确连接实验电路。注意开关断开。
步骤二:先保持电池组的电池节数不变,分别将5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻接入电路,合上开关,读出电压表和电流表的读数,将数据依次填入第一、二、三次测量数据表中。
步骤三:保持定值电阻不变,改变电池组电池节数(分别为1节、2节、3节),合上开关,分别读取三次电流表、电压表的数值,依次填入第四、五、六次测量数据表中。
[方案交流]
师:请大家对照这一组同学的方案,提出自己的看法。
生:我们设计的电路是这样的(用投影展示),也能得出和他们相同的结果,但是我认为我们组设计的电路比他们的更好一些。(投影展示)
师:能不能说说你们的设计为什么好,好在哪里?
生:他们的设计操作起来麻烦:每测一组数据,就得改变一次电源,就要重新连接一次电路,很容易出错,我们增加了一个滑动变阻器,不用改变电源,利用滑动变阻器就可以方便地改变电阻两端的电压。
师:好,前面的设计从原理上来说,是可以的,但是要多次连接电路,同时还要测量电池的电压,还容易造成电流表超过量程,所以我也觉得使用滑动变阻器方便、准确一点。同学们,还有什么其他问题吗?
生:我有一个问题,实验时电压表是必须并联在电阻两端,电流表一定要串联在电路中。是先用电流表和电阻串联,电压表接在电阻和电流表两端,还是电压表先并联在电阻两端,电流表再串联。(教师可让学生画图说明)这样测出的结果没有差别吗?
师:这位同学观察得非常仔细。对于这样的问题同学们可以先大胆猜测,在下节内容的探究实验中验证你的猜测。这次实验两种接法都可以。如果没有其他问题,可以根据修改的方案进行实验了,注意电表的连接。
(学生实验,教师巡视指导)
选择实验数据。交流评价。 [投影] [实验数据]
实验次数 1 2 3 4 5 6 电阻R(Ω) 5 5 5 5 10 20 电压U(V) 1.0 1.5 2.0 2.5 2.5 2.5 电流I(A) 0.2 0.28 0.42 0.5 0.25 0.13 [分析和论证]
分析由实验得到的数据:
1.在图中作出图象,先确定纵坐标和横坐标的标度,再描点,然后用一条平滑曲线连接数据点,使数据点平均分布在线条的两侧。发现电阻不变时,电流与电压成正比;电压不变时,电流与电阻成反比。
2.第1、2、3、4次测量中,电阻的阻值不变,随着电压的改变,电压表指示数值几乎成倍地增加,电流表的示数也几乎成倍地增大,并且和电压增大的倍数相同,每次电压除以电流的值都近似等于电阻的值。
3.第4、5、6次测量中电压基本不变,电流随着接入电阻值的增大而减小,但每次电流值和电阻值的乘积都近似等于电压值,甚至有一次完全相同。综合以上分析结果,可以得到结论,我们的猜测是正确的。电流I,电阻R,电压U的关系是:电压一定时,电阻越大,电流越小,电流与电阻成反比;电阻一定时,电压越大,电流越大,电流与电压成正比。
[评估]
师:从实验的过程和结果看,尽管数据之间不是完全吻合,但基本能反映规律,所以测得的数据和结论是基本可靠的。大家谈谈实验中有什么发现、感想、失误或者教训。
生1:我学到了研究方法,有的组先固定电压测电流,比较电流和电阻关系;有的组先固定电阻测电压和电流,比较电流和电压关系。
生2:实验中应该细心,闭合开关前,变阻器的滑片应该在阻值最大处,电表量程要用试触法选择。 师:在电流、电压、电阻三个量中,我们先限制其中一个量不变,来讨论余下两个量的关系;然后再限制另一个量不变,研究剩下两个量的关系,这就叫“控制变量”法,在以后的探究活动中即使遇到更多的物理量,同学们也可以尝试用控制变量法来研究,这样处理可以把一个多因素的问题转变成一个单因素的问题来研究,可以为我们研究问题带来许多的方便。
课后,同学们可以进行更充分的探讨、交流,互相取长补短,完善自己的探究报告。
三、典型例题
例1 在做研究电流与电压、电阻间关系的实验时,有如下数据: 表1 用电阻R1=5 Ω实验时的记录
电压(V) 电流(A) 表2 用电阻R2=10 Ω实验时的记录
电压(V) 2 4 6 电流(A) 0.2 0.4 0.6 试回答,由表1和表2的数据,可以得出哪些结论? [解析] 从表1(或表2)的实验数据中可见,电阻保持5 Ω不变,导体两端的电压从2 V增大到4 V、6 V时,通过导体的电流相应地从0.4 A增大到0.8 A、1.2 A,由此可以看出,电阻保持不变时,导体中的电流随导体两端的电压的增大而增大,导体两端的电压增大几倍,电流就增大几倍。比较表1和表2中第1组实验数据可见,两次电压保持2 V不变,导体的电阻从5 Ω增大为10 Ω,通过导体的电流相应地从0.4 A减小为0.2 A,即电压保持不变时,导体中的电流随导体的电阻的增大而减小,导体的电阻增大几倍,电流就减小几倍。
[答案] 当导体的电阻保持不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比;当导体两端的电压保持不变时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
2 0.4 4 0.8 6 1.2 [说明]从两表的数据中还可以看出这样的特点:对同一组实验,导体两端的电压U和导体中的电流I的比值U/I保持不变,即用同一电阻做实验时,电压和电流的比值是一个常数。这反映了导体的电阻跟导体两端的电压及导体中的电流无关,导体的电阻是导体本身的一种性质。
例2 一段导体两端电压为2伏时,电流为0.1安,当它两端电压为8伏时,电流为多少?你能想到几种方法?
[解析]
方法1:同样的一段导体,所以电阻不变。由U=2 V,I=0.1 A,R=U/I=2 V/0.1 A=20 Ω;电阻不变,由U=8 V,R=20 Ω,得出I=U/R=8 V/20 Ω=0.4A。
方法2:同样的一段导体,所以电阻不变。所以R=
U1U2U1U2
=,也就是=。 I1I2I1I2
所以当电压是8 V时,也就是电压变成原来的4倍,所以电流也是原来的4倍,I2=0.4 A。 U1U2I10.1 A
或者由=可以得出:I2=U2·=8 V×=0.4 A。
I1I2U12 V
[答案] 0.4 A
四、课堂小结
同学们一起来小结本节内容。
这节课我们学会了用电流表和电压表测量一段导体两端的电压和流过导体的电流,通过实验探究了定值电阻的电流和电压的关系。
五、作业设计
见练闯考第57页课内精练
第1节 电流与电压和电阻的关系
电流跟电压、电阻的关系:
在电阻一定的情况下,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。 在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
根据课程标准的要求,本节教材安排了二个比较完整的探究活动,它涵盖了探究的七个要素。一方面培养学生严谨的科学态度,另一方面让学生通过对数据更深入的分析,得出电流和电压、电阻的关系,从而降低了探究的难度,培养了学生统筹兼顾的设计和规划能力,灵活分析问题、解决问题能力,培养他们的创新意识。教师引导学生运用控制变量的方法直接研究电流和电阻的关系,这样既可以使学生对如何运用“控制变量”的方法研究电流与电压、电阻的关系有全面的认识,还可以使学生对于用滑动变阻器调节部分电路两端电压有个更深刻的认识,另外更能体会到通过对探究电流与电压的关系的数据进行更深入、灵活的分析,从而得出电流与电阻的关系这种处理问题方法的妙处。
组织好学生的探究活动是本节教学的关键,因为它既是实现体验型目标的需要,也是得出电流、电压、电阻的关系,进而得出欧姆定律的基础,还是学生学习科学的研究方法、培养科学态度、提高实践能力和创造能力的载体。因此对于探究过程中实验设计、数据观察和记录、数据分析这几个难点,教师要根据学生的实际情况给以必要的引导。实验后,通过认真的评估和交流,让学生在反思和交流中,加深对实验的
认识,提高学生的综合能力。第2节 欧姆定律
本节内容是在第一节科学探究基础上得出欧姆定律的内容,对欧姆定律的理解是重点和难点,由于第一节探究的是电流与电压关系以及电流与电阻的关系,因此教材中安排了例题,加强对电流与电压、电阻关系的理解,并利用欧姆定律得出串、并联电阻间的关系,这样就使学生进一步加深对欧姆定律的理解。
依据本节课的知识特点、教学目标和学生实际,确定本节主要采用实验探究法。把学生视为学习的主
人,教师当好学习的组织者和引导者,探究式学习可以激活学生已有的知识,在探究新问题时使知识活化、重组,形成知识结构并向能力转化,让学生体会科学发现的全过程,从中感悟科学思想和科学方法。
学习了电路基础知识,学生产生了浓厚的兴趣,多数学生能正确连接电路元件,正确使用电流表、电压表和滑动变阻器,对于控制变量的研究方法也有所了解。
对于欧姆定律及其变形式的应用,难点在于分析电路和题意以及解题的规范性,培养学生良好的解题习惯。
知识与技能
1.能根据实验探究得到的电流、电压、电阻的关系得出欧姆定律。
2.理解欧姆定律,记住欧姆定律的公式,并能利用欧姆定律进行简单的计算。
过程与方法
1.通过根据实验探究得到欧姆定律,培养学生的分析和概括能力。
2.通过利用欧姆定律的计算,学会解电学计算题的一般方法,培养学生逻辑思维的能力。
3.通过欧姆定律的应用,使学生学会由旧知识向新问题的转化,培养学生应用知识解决问题的能力。 情感、态度与价值观
通过了解科学家发明和发现的过程,学习科学家坚韧不拔,探求真理的伟大精神和科学态度,激发学生努力学习的积极性和勇于为科学献身的热情。
重点
欧姆定律及其应用。 难点
正确理解欧姆定律。
观察法、讨论法、讲练法。
一、新课引入
师:同学们,我们在上节课中探究了电流与电压、电阻的关系,探究结论是什么? 生1:电阻一定,电压越大,电流越大;电压一定,电阻越大,电流越小。 生2:电流和电阻的乘积等于电压,电压除以电阻等于电流。
二、新课教学 1.欧姆定律
师:综合同学们的探究实验,我们可以得到什么结论?
生:电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比;电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
师:这个结论就是电流跟电压、电阻三者之间的定量关系,因此我们可以得出: [板书]欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
师:这是德国物理学家欧姆在19世纪初经过大量的实验归纳得出的,为了纪念他,把这个定律叫做欧姆定律。
U
[板书]公式:I=
R
式中:I——电流——安培(A) 电压——伏特(V)
R——电阻——欧姆(Ω)
师:(要求同学阅读教材第78页,明白欧姆定律公式中的单位要求)欧姆定律公式中的单位有什么要求呢?
生:公式中各单位要统一,电阻的单位必须用“欧姆”,电压的单位必须用“伏特”,由公式得出的电流单位一定是“安培”。
师:有同学可能会想,原来欧姆定律这么简单啊,我一节课的实验,只发现了欧姆定律。真的像你想的那样简单吗?
请同学们观看下面的资料片。 [投影]欧姆和欧姆定律的建立
师:看了这段片子,同学们有什么感想吗?
生1:一个定律的发现,经过了许多人的努力,包含着许多科学家的智慧。
生2:欧姆定律不是一下就能得到的,而是经过了许多次的改进实验,克服了许多的难点才得出的。 生3:欧姆很坚强,遇到困难他也不放弃,别人不理解他也不害怕。
师:同学们说得太好了!坚韧不拔地探求科学真理是一切伟大科学家的共同追求,人类一切文明进步的成果都是与科学家的发现和发明分不开的。我们要珍惜今天的良好环境和学习条件,努力学习,用自己的努力去推动人类的进步。
2.欧姆定律的应用
师:接下来我们看欧姆定律能解决什么问题。
[投影]例题1.我们已经知道,试电笔内必须有一支很大的电阻,用来限制通过人体的电流,现有一支试电笔,其中的电阻为880 kΩ,氖管的电阻和人体的电阻都比这个数值小得多,可以不计,使用时流过人体的电流是多少?
分析:根据题意,教师板书示范解电学题的一般过程:
①根据题意画出电路图。
②在电路图上标明已知量的符号、数值、未知量的符号。 ③利用欧姆定律求解。
要求学生在笔记本上画出电路图,标出物理量和数据,训练学生基本的技能。
教师板演利用欧姆定律求解,讲明解题的规范要求,然后要求学生在笔记本上写出此题的解题过程。
U220 V-
解:I===0.25×103A=0.25 mA 3R880×10 Ω
[投影]例题2.如图,电源电压为4.8 V,通过电阻的电流为0.32 A,求电阻的大小。
UU
分析:让学生画出电路图,标出物理量和数据,把公式变形,由I=得到R=。然后将电流的单位变
RI成安培,进行计算,同时一名学生板演,师生讲评。
U
解:由I=得到
R
U4.8 VR===15 Ω
I0.32 A
答:这个未知电阻是15 Ω。
[投影]例题3.有一种指示灯,电阻为6.3 Ω,通过的电流为0.45 A时才正常发光,要使其正常发光,应加多大的电压?
分析:要求学生按解简单电学题目的一般规则解题,解题过程中注意物理量的单位不能丢掉,且单位必须是要求的国际单位,注意将公式变形后再代入数值。
U
解:由I=得到
R
U=IR=0.45 A×6.3 Ω≈2.8 V
答:要使灯正常发光,应加2.8 V电压。
师:通过解这两题你有什么收获吗?
生1:电流、电压、电阻的三个物理量中,只要知道其中的两个,就可以用欧姆定律求出第三个。 生2:欧姆定律公式中的三个物理量指的是同一段电路。
师:同学们说得非常正确,欧姆定律不仅适用同一个电器、同一个导体,也适用几个用电器组成的同一段电路。现在,大家总结一下三个题中分别是怎样应用欧姆定律的。
生:利用I=U/R可以求电流,利用U=IR可以求电压,利用R=U/I可以求电阻。
U
师:对R=,能否说导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比?
I
对U=IR,能否说导体两端的电压与导体的电阻和通过导体的电流成正比?大家讨论。
生:不能这样说,因为导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与电流、电压无关。电压是电路中形成电流的原因,和电流、电阻也没有关系。
教师进一步引导学生明确,对物理公式不能单纯从数学的角度去理解。
U
①公式R=,它表示导体的电阻在数值上等于导体两端的电压跟通过导体的电流的比值。这里要注意
I的是,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,它跟导体两端是否有电压或电压的大小,导体中是否有电流或电流的大小无关。所以,我们不能认为电阻R跟电压U成正比,跟电流I成反比。
②公式U=IR,表示导体两端的电压在数值上等于通过导体的电流和该导体电阻的乘积。但要注意,电压是电路中产生电流的原因。导体两端不加电压时,电流为零,但导体电阻依然存在,因此不能认为电压跟电流成正比,跟电阻也必然成正比。
三、典型例题
例1 某导体两端加上6 V的电压时,通过导体的电流为0.3 A,当导体中的电流为0.4 A时,导体两端电压为多大?
[解析] 该导体两端加上一定的电压时,导体中相应地有一定的电流,如导体中的电流发生改变时,必然是导体两端的电压发生了改变,导体的电阻是一个定值。
UU16 V
[答案] 方法1:由I=得到,公式R===20 Ω
RI10.3 AU2=I2R=0.4 A×20 Ω=8 V
U1U2U1U2
方法2:因为R=,又因为R=,由=
I1I2I1I2I20.4 A
得U2=·U1=×6 V=8 V
I10.3 A
导体两端电压为8 V。
说明:采用比例方法,可以不必算出导体的电阻,显得更为简捷。
例2 一段导体两端加3伏电压时,电流为0.5安;如果两端加的电压再增加1.5伏时,通过导体的电流和导体的电阻各多大?
[解析] 由欧姆定律可知,R一定时,通过R的电流与加在R两端的电压成正比。电压增加,流过R的电流一定增大,此时的电流I′=U′/R′,求出的关键是必须知道U′和电阻R。而U′容易求出,电阻R的阻值可根据已知条件的U和I的值,用欧姆定律的变形公式R=U/I求出。当R两端电压增加时,由于R的阻值不变,再利用欧姆定律求出R两端电压增加时流过R的电流大小。
[答案] 导体两端电压增加1.5伏后,R两端的电压U′=3 V+1.5 V=4.5 V;
根据欧姆定律的变形公式 U3 VR=可得R==6 Ω;
I0.5 A当R两端的电压增加到4.5伏时, U′4.5 VR中的电流I′===0.75 A。
R6 Ω
例3 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2.5 V,要使电压表的示数变为3 V,滑片P应向________端滑动。
[解析] 根据欧姆定律,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,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
说明:U=IR只是用来计算导体两端电压大小的,而不能据此认为电压的大小跟电流成正比。 例4 通过导体a、b的电流随电压的变化情况如图所示,则导体a、b的电阻相比较( )
A.Ra>Rb B.Ra U 根据欧姆定律的变形公式可得R=,因此要I想比较R的大小,应从比较U、I的大小入手。我们可 I 以采用控制变量法,先让一个量相同,再通过比较另一个量来得出Ra与Rb的大小来。 解法一:取电压值相同时,来比较电流的大小,从而得出电阻Ra与Rb的大小。 U 如图甲所示,当取电压相同为Ua时,此时该电压对应的电流Ia>Ib,由公式R=可知,Ra<Rb,此故 I选B。 解法二:取电流值相同时,来比较电压的大小,从而得出电阻Ra与Rb的大小。 U 如图乙所示,当取电流相同为Ia时,此时该电流对应的电压Ua [答案] B 四、课堂小结 1.欧姆定律的内容、公式及物理意义。 2.欧姆定律的应用。 (1)欧姆定律的内容以及应用欧姆定律时注意事项; (2)应用欧姆定律进行简单电路的计算。 五、作业设计 见练闯考第59页课内精练 第2节 欧姆定律 欧姆定律:导体中的电流跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比 U 公式:I= R R一定时,I跟U成正比 U不变时,I跟R成反比 变形公式 UR=I→R在数值上等于U和I的比值 U=IR→U在数值上等于I和R的乘积 1.重点是公式的应用。由于第一次学计算题,要强调格式、过程,让学生知道物理计算题的要求,教师示范要清晰。 2.在理解定律的基础上,让学生多练习。 第3节 电阻的测量 本节内容是欧姆定律的重要应用,同时综合电流表、电压表,滑动变阻器的使用,是重要的电学综合实验。教材中通过设计“想想议议”引导学生理解测量原理,通过电路图及注意事项的提示设计引导学生设计实案,通过对测量结果的分析,帮助学生理解电阻是导体本身的一种属性,理解温度对金属导体电阻 的影响。根据课题设计实验电路图,掌握正确的测量和操作方法是本节的重点。 充分发挥学生的主体地位,引导学生按照探究的步骤进行实验设计、步骤设计、数据分析,教师仅仅充当引导者和评估的组织者,通过小组讨论、相互交流、相互检查发现问题、解决问题,充分调动学生的积极性,培养和提高学生的动手能力和探究能力。 伏安法测电阻是电学中的一种基本测量,属欧姆定律变换式的具体应用,对于加深理解欧姆定律和电阻概念有重要的作用,同时又给学生提供初中常用电学器材综合使用的机会,有利于提高学生动手操作能力。根据电路图进行实物连接线、排除接线中的故障是难点所在。 知识与技能 1.能够应用欧姆定律学习一种测量电阻的方法。 2.进一步掌握电压表、电流表的使用方法及规则。 3.通过使用滑动变阻器,进一步理解滑动变阻器在电路中的作用,巩固对滑动变阻器的正确使用方法的理解。 过程与方法 1.通过教师与学生的双边活动,进一步培养学生的观察能力,以及对信息的综合分析能力。 2.通过学生根据实验课题选择仪器、设计实验、制订实验操作方案等,培养学生的实验能力。 情感、态度与价值观 1.通过学生自己的设计、操作、结论的分析,培养学生实事求是的科学态度和周密、严谨的科学思维方法,养成良好的学习习惯。 2.在共同完成的操作及实验过程中,培养同学之间相互协作的团队精神。 重点 利用电流表、电压表测电阻。 难点 自行设计科学的、完整的实验操作方案。 实验法、探究法、讨论法。 一、新课引入 师:同学们上节课学习了欧姆定律,并已能用欧姆定律的公式做一些简单的计算,现在请同学们看这样的题目。 投影: 用电压表测出一段导体两端的电压是7.2 V,用电流表测出通过这段导体的电流为0.4 A,这段导体的电阻是多少。 学生练习,两个学生板演。 UU7.2 V 解:根据欧姆定律I=得R===18 Ω RI0.4 A UU 师:欧姆定律I=可变形为R=,可不可以说导体的电阻R与导体两端电压成正比,而与通过导体 RI的电流成反比?也就是说,加在导体两端的电压越高,导体的电阻R就会越大;通过导体的电流越大,导体的电阻就会越小? 生:电阻是物质本身的性质,是由导体本身的因素决定的,和导体两端是否有电压,电压多高,以及 导体中是否有电流,电流的大小都没有关系。 U 师:肯定同学的回答。强调:对于变形公式R=,不能单纯从数学的角度理解,不存在R与U成正 IU 比,R与I成反比的关系,但是R=可以作为电阻的计算式,由一段导体两端的电压和通过导体的电流来 I计算这段导体的电阻。 二、新课教学 1.实验原理设计 师:同学们面前的小灯泡是我们在实验室中做实验时常用到的,如果我们想知道这种灯泡的电阻是多大,怎么办? 生:用电压表测电压值,用电流表测出电流的值,再根据R=U/I计算电阻。 师:很好,请大家画出测量小灯泡的电压和电流的电路图,然后互相交流,看自己的想法有没有和别的同学不一样。 (请一位同学将自己设计的电路图画在黑板上。教师巡视) 师:为什么要在电路中接入变阻器呢? 生:变阻器能改变电路中的电流。 师:用电流表和电压表测出小灯泡中的电流和灯两端的电压就可以计算灯泡电阻。为什么还要改变电路中的电流,改变电路中的电流有什么用呢? 引导学生分析:前一个电路只能测一个电流值和电压值,而后一个电路中,利用滑动变阻器通过改变接入电路中电阻的大小改变电路中的电流。由于灯泡的电阻一般不变,这样根据欧姆定律变形式U=IR,电流改变时,灯泡两端的电压也会改变。因此,就可以测出几组不同的电流值和对应的电压值。 生:小灯泡的电阻值是不变的,测出一次计算就可以了,为什么非要测几组不同的值,这样做有什么意义呢? 引导学生分析:在实验中,多测几组不同的电流和相应电压的数据,就可以得到多个电阻的测量值,从而可以通过取平均值的方法,去掉测量过程中可能出现的偶然误差,提高物理量的测量精确度。“多次测量求平均值”,这是我们在物理实验中经常要用到的方法,因此电路中连入变阻器是十分必要的。 师:大家说,变阻器的作用是什么? 生:改变电路中的电流,从而改变灯泡两端的电压(以进行多次测量)。多次测量,减小测量误差。 师:现在同学们可以根据自己的设想,选择实验器材,看准备的器材够不够,然后设计好实验步骤及实验数据表格,自己连接电路,暂时不要闭合开关,等检查确保无误后才闭合开关。 2.实验过程设计 教师根据情况提醒学生: (1)在连接电路的过程中开关要始终处于断开状态,使用的导线如果导线芯是多股细铜线,连接时要先将线头扭在一起。(示范) (2)接线前了解器材的规格,如电源的电压、电压表电流表的量程、最小刻度值、滑动变阻器的最大阻值和允许通过的最大电流等。 (3)观察电流表、电压表的指针是否指在“0”刻度线处,如果不在,要先请老师调零。看清电流表、电压表的正负接线柱,连接时不能接反了。 (4)接线完成后,要检查电路。组内的同学可以分工协作,分别画电路,设计实验步骤,设计实验记录 表格。 (学生活动,教师巡视) 指导同学们完成各自独立的任务后,组内同学可以互相交流、检查,集中大家的智慧,改进实验电路连接,完善实验步骤。 师:合上开关前,滑动变阻器滑片应该在什么位置上? 生:滑片应该在滑动变阻器阻值最大的位置上。 师:为什么要这样做? 生:变阻器滑片先在阻值最大的位置上,当闭合开关时电路中的电流最小,可以保护电流表和其他部分。 师:所以滑动变阻器还可以限制电路中的电流,起到保护电路的作用。现在请大家来关注小灯泡。小灯泡上标明的标定电压值是多少?这个电压值叫额定电压,从灯泡的额定电压值你能想到什么问题? 生:(学生读出小灯泡的额定电压值)额定电压是指小灯泡正常工作的电压,如在灯泡两端的电压应该不超过灯泡的额定电压,这样才不会损坏小灯泡。 师:电压表测量的是小灯泡两端电压,小灯泡两端电压的最大值已能根据灯泡的额定电压确定,电压表在量程选择上同学们有没有什么考虑? 生:(学生讨论后回答)电压表能测量的最大值稍微大于小灯泡的额定电压就可以了。 师:(肯定同学们的回答)根据灯泡的额定电压值,同学们对电源电压的选择有没有什么考虑呢? 生:(学生讨论后回答)电源的电压值应该大于小灯泡的额定电压值,不然的话,灯泡上的电压就可能达不到额定电压。 师:在连接电路时,电压表的量程可以从两个方面去考虑,一看电源电压,二看实验的要求,这个实验电压表量程大于灯泡的额定电压即可。电压表的量程可以根据已知的电阻来估算电压表测量的最大电压,也可以先用大量程的电压表,如果实验中发现量程过大,可以再换用小量程的电压表。如果没有什么问题,就请同学们按照我们刚才的讨论,调整你的电源电压及电压表的量程,将滑动变阻器的滑片放在变阻器阻值最大的位置上。注意变阻器阻值最大的位置不是唯一确定的,要根据你连接的接线柱的情况来定。大家再仔细检查,调整,确保位置正确。 (互相检查电路连接) 师:好了吗?请大家合上开关,并迅速打开,进行试触,在合上开关的瞬间,一人观察电流表,一人观察电压表,看有什么情况。 可能情况:电压表、电流表指针反偏。 电压表、电流表指针偏转角度过大或者过小,或者没有示数。 灯泡不亮,但是电压表、电流表有示数。 灯泡很亮,电压表、电流表指针大幅偏转。 组织学生讨论原因及解决办法。 学生阅读教材提出的注意事项,教师引导学生分析为什么要这样做。 (1)实验前想好要让电流变小,滑片如何移动,闭合开关前使电流最小。目的是保护电路,不至于在操作过程中出现错误。 (2)灯泡两端的额定电压是保证小灯泡正常发光的电压值,当灯泡两端电压高于额定电压值时,流过小灯泡的电流就会比正常发光时的电流值大,这对小灯泡的使用寿命有很大的影响,严重时会烧坏小灯泡,因此从设备安全的角度考虑,测量时要使电压逐次降低,而不是升高。 3.学生实验测量,教师巡回指导。 4.分析论证、交流。 师:通过大家的测量、计算,你有什么发现吗? 生:小灯泡两端的电压值不同时,电路中的电流也不同,计算出的电阻值逐渐减小。 师:这样的结果说明了什么问题? 生:电压越小,小灯泡的电阻越小。 师:前面我们学习电阻时,已经知道,导体的电阻是导体本身的一种性质,不随电压、电流变化,这里小灯泡的电阻为什么变了呢? 回忆导体的电阻与哪些因素有关。 教师指出:由于测量时间过长,灯亮得太久,或者电流大时,灯丝的温度也会升高,导致灯泡的电阻发生变化。_ 师:现在随着温度的变化,电阻变化较大,差值较大,能不能说,导体的电阻随着电流(电压)变化呢? 生:不能,金属导体的电阻随着温度变化,温度升高,电阻值增大。 师:那么,这个实验能不能求电阻的平均值呢? 生:不能,因为灯丝的电阻值本身就是个变化的量,不同的工作状态下的电阻值不同,所以不能求平均值来减小误差。 师:前面设计实验时,我们说,滑动变阻器的作用是改变电压、电流,多次测量减小误差,那么这个实验中滑动变阻器的作用是什么? 生:保护电路;调节灯丝两端电压,测量在不同工作状态下的电阻值。 师:如果是测量定值电阻的阻值,能不能求平均值?滑动变阻器的作用又是什么呢? 生:定值电阻的阻值不变,可以通过多次测量求平均值减小测量误差,滑动变阻器的作用是保护电路和调节灯丝两端电压,多次测量,减小测量误差。 师:同学们还记得前面探究欧姆定律时,有同学提出关于电压表接法的问题吗?教师画电路图,请同学们根据已学的知识讨论这两种接法对电阻的测量结果有什么影响?(提示电压表电流表都有电阻,电压表电阻极大,电流表电阻极小) 教师引导学生分析。 甲图,由于电压表中也有微弱电流,所以电流表示数比电阻中的实际电流稍大,导致电阻的测量值比真实值偏小。 乙图,由于电流表两端也有较小的电压,所以电压表示数比电阻两端的实际电压稍大,导致电阻的测量值比真实值偏大。 同学们整理仪器,养成良好的习惯。 三、典型例题 例1 在伏安法测电阻的实验中: (1)实验原理是什么? (2)实验中需要测哪些物理量? (3)写好待测电阻的计算式。 (4)实验中怎样改变待测电阻两端的电压? (5)图甲是某同学设计的实验电路图,其中有几处错误,各错在何处? (6)请你画出正确的电路图 [解析] 本题考查的知识点是伏安法测电阻。解题关键是要弄清伏安法测电阻实验的以下几点: a.实验原理:欧姆定律的变形式:R=U/I。 b.实验电路图与实物连接图。 c.弄清滑动变阻器的作用:一是保护电路;二是多次测量求出电阻的平均值,减小实验误差。 d.正确分析滑动变阻器对电路的控制作用。 e.正确记录电流表、电压表的值。 f.根据R=U/I,分别求出R1、R2、R3及R的平均值,本题考查的问题较多较细,易出现解答不全的错误。 (1)伏安法测电阻的实验原理是欧姆定律R=U/I。 (2)被测的物理量是待测电阻两端的电压U和通过待测电阻的电流I。 (3)由欧姆定律的变形公式R=U/I可以计算出待测电阻的阻值。 (4)实验中是利用滑动变阻器来改变通过待测电阻的电流从而改变加在它两端的电压值。 (5)图中有两处错误:一是电流表和电压表的位置接错了,二是缺少滑动变阻器。 (6)正确的电路图如图乙。 例2 一个电灯泡,在室温下用伏安法测一次电阻,在正常工作时再用伏安法测一次电阻,后一次测得的阻值比前一次测得的阻值大10倍以上,造成这种差异的原因是( ) A.两次测量加在灯泡两端的电压不同 B.两次测量通过灯泡电流不同 C.两次测量灯丝温度不同 D.两次测量室内温度不同 [答案] C 例3 现有电压不变的电源、电流表、电压表、滑动变阻器(已知最大阻值为R0)和待测电阻Rx各一个,开关两个,导线若干。请按要求画出三种测Rx阻值的不同方案的电路图。 要求: (1)每种电路图只允许任选电流表、电压表其中之一。 (2)在同一电路中,电表的位置不动。 [解析] 本题用于考查的知识点是电流表和电压表测电阻及欧姆定律的应用。合理的方案应满足既能测出电流值,又能测出电压值(或间接的测出),只有这样才可以用Rx=U/I求出未知电阻的阻值。 [答案] 四、课堂小结 师生共同小结本节内容并板书。(投影展示) 题目:测量小灯泡的电阻。 U 实验原理:P= I实验电路: 实验器材: 小灯泡:额定电压________V。 电压表:量程________;电流表:量程________。 滑动变阻器:最大阻值________,允许通过的最大电流________;电源:________V;开关、导线若干。 实验步骤: 1.按电路图连接实物电路。连接电路时,开关应断开,大致估计电流表、电压表测量的最大电流值和最大电压值,选择合适的量程接入,如不能估计,则要选择量程较大的接线柱接入。 2.检查电路无误后,将滑动变阻器滑片调至滑动变阻器阻值最大的位置。 3.合上开关,并迅速断开开关(试触),在开关合上的瞬间观察电流表、电压表指针的变化,判断电表连接是否正确(有无接反),电流表、电压表量程连接是否合适(量程大,还是小)。 4.根据试触的情况,调整电流表、电压表接入电路的量程,确保电压表、电流表连接正确。 5.合上开关,移动滑动变阻器的滑片。改变被测小灯泡两端的电压,测出通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压,分别记下5组对应的电流和电压的数值,将测量的电流和对应的电压值,填入数据表格对应的空格内。 注意:在移动滑动变阻器的滑片测量时,应先将滑片移在小灯泡额定电压值的位置上,先测出额定电压对应的电流值,再使小灯泡两端的电压逐次降低,测出对应的电压和电流值(弄清楚如何移动滑动变阻器滑片可以使其电阻值增大或减小)。在读取电流表、电压表数值时,要先弄清楚电流表、电压表接入电路的量程以及该量程下每一大格、每一小格代表的数值。读数时,眼睛正对刻度线,确保读数正确。 UU 6.根据欧姆定律I=的变形公式R=算出小灯泡电阻并分析小灯泡的阻值。 RI数据表格及记录: 实验次数 1正常发光 2较暗 3暗 4微弱发光 电压U(V) 电流I(A) 电阻R(Ω) 灯泡亮度 5灯丝暗红 分析与论证:计算电阻,作出I-U图象。 评估与交流:误差来源(读数、量程选择、接触电阻、温度等)。 五、作业设计 见练闯考第61页课内精练 第3节 电阻的测量 题目:电阻的测量 UU 实验原理:根据欧姆定律I=,推出R=,计算灯泡电阻R RI实验电路: 实验器材: 小灯泡:额定电压________V 电压表:量程________;电流表:量程________ 滑动变阻器:最大阻值________,允许通过的最大电流________;电源:________V;开关、导线若干 实验步骤:略 本节内容从设计实验电路、选择仪器、制订实验步骤、设计实验记录表格、完成实验报告等全部要求学生自己完成,特别是关注变阻器在电路中的作用、实验中需要注意的方面以及对实验结果的分析等,均对学生提出了较高的要求,是对学生探究学习的能力进行培养与再提高。 “测量小灯泡的电阻”是欧姆定律内容的延续,也是“电阻”内容的铺垫,本节主体内容是利用电压表、电流表(伏安法)测算出小灯泡的电阻,通过实验探究去发现钨丝电阻变化的规律,并最终找到影响钨丝变化的因素及它们之间的相互关系。 第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用 本节内容是欧姆定律在串、并联电路中的应用,使学生通过对实际电路的分析,学会转化电路为简单电路,再利用欧姆定律解决问题,通过对例题的分析,让同学们学会分析欧姆定律在串、并联电路中的应用,从而解决一些复杂的电路问题。能根据欧姆定律以及电路的特点,得出串、并联电路中电阻的关系。 本节内容是在学生学过欧姆定律的基础上,对欧姆定律的应用的教学,教学中以习题为主,使学生积极主动参与题目的分析、探究中去,培养学生分析问题的能力。 通过前2节的学习,学生对欧姆定律有了基本的了解,但是对于怎么样去解决实际中的问题还欠缺经验,对于一些复杂的电路,不知该如何下手,本节课的学习中注意培养学生分析问题的能力,充分调动学生学习的积极性和主动性。 初中生的思维方式要求逐步由形象思维向抽象思维过渡,因此在教学中应注意积极引导学生应用已经掌握的基础知识,通过理论分析和推理判断来获得新知识,发展抽象思维能力。当然在此过程中仍需要以一些感性知识作为依托,可以通过学生自己动手来加强直观性和形象性,以便学生理解和掌握。 知识与技能 1.理解欧姆定律,能运用欧姆定律进行简单的计算。 2.能根据欧姆定律以及电路的特点,得出串、并联电路中电阻的关系。 过程与方法 1.会用欧姆定律分析并解决实际中的问题。 2.通过本节课的学习学会怎样运用欧姆定律来解决串、并联电路中的问题。 3.通过一些例题让学生理解欧姆定律在串、并联电路中的应用。 情感、态度与价值观 欧姆定律的应用是学习电路知识中重要的一部分,教学中要着重从一些习题入手,让学生充分理解欧姆定律的主要意义及其应用。为以后学好电路做好铺垫。本节课可以借助例题来加强学生对串、并联电路中欧姆定律的应用。 重点 如何运用欧姆定律来解决串联和并联电路中的实际问题。 难点 把实际电路简化为串联电路或并联电路。 观察法、比较法、讨论法。 一、新课引入 师:同学们,我们前几节课学了欧姆定律,大家回顾一下,在电路中电压、电流、电阻之间有什么关系? 生1:根据欧姆定律可以知道导体中的电流,跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比。 生2:U=IR。 二、新课教学 师:欧姆定律是电学的基本定律之一,应用非常广泛,本节课我们就要学习如何运用欧姆定律来解决串联和并联电路中的问题。 三、典型例题 例1 课本第83、84页例1、例2,解题过程附带图片。 例2 一只灯泡两端的电压是3 V,能正常发光,此时的电阻是6 Ω。如果把这只灯泡接到电压为9 V的电源上,电路中应串联一个多大的电阻,灯泡才能正常发光? [解析] 解电路题时,需要先把题中描述的等效电路图画好。通过题中叙述可知,电源电压高于灯泡正常发光所需要的电压,因此需要串联一个电阻分担电源电压。此电路是一个串联电路。在等效电路中标出必要字母和数据。 电路问题中,关键是解决各电阻的阻值问题。解答串联电路电阻问题时一般有三种解法。 [答案] 解法一:常规解法。 U 即根据公式R=,分别找到电阻两端的电压和通过电阻的电流,再算出电阻的大小,解法如下。 I串联电路电流处处相等,先算出通过L的电流 IL= UL3 V ==0.5 A RL6 Ω Ux=U-UL=9 V-3 V=6 V ∵Ix=IL=0.5 A Ux6 V∴Rx===12 Ω Ix0.5 A 解法二: 通过串联电路的电阻规律:R=R1+R2,计算出串联电路总电阻和其中一个电阻,再算出另一个电阻,具体解法如下。 IL= UL3 V ==0.5 A RL6 Ω ∵I=IL=0.5 A U9 V∴R===18 Ω I0.5 ARx=R-RL=18 Ω-6 Ω=12 Ω 解法三: 利用串联电路中电阻和电压成正比,出待求电阻的大小。 Ux=U-UL=9 V-3 V=6 V ∵灯泡L与电阻Rx串联,电流相同 ∴UxRx = ULRL U1R1 =,只需要分别找出两个电阻两端电压的比值,即可直接算U2R2 6 VRx = 3 V6Ω ∴Rx=12 Ω 电学中由于公式之间的互通性,因此一题多解.常常出现,需要多加练习。一般来说,在题目中最方便快捷的方法就是比例法。 例3 如图所示电源电压是9伏,电阻R1是6欧,通过R1的电流是0.5安,干路中的电流是2安,求电阻R2的阻值和R1、R2的等效电阻? [解析] 初看此题,可以发现实质上这是一个混联电路,超过初中电学的要求。但是仔细审题可以发现其实需要解决的问题都在并联部分,和混联无关,因此这道题可以看成一道并联的题。由于滑动变阻器阻值不为零,因此电源电压和并联部分的电压一定不同,题中告诉电源电压值对解这道题没有帮助,是一个迷惑条件。 此题也至少可以用两种方法求解。 [答案] 解法一:常规解法,即算出电阻两端电压和电流再算出电阻,具体解法如下。 U=I1R1=6 Ω×0.5 A=3 V I2=I-I1=2 A-0.5 A=1.5 A U3 VR2===2 Ω I21.5 A R1R22 Ω×6 ΩR===1.5 Ω R1+R22 Ω+6 Ω解法二: I1R2 利用并联电路中,通过各支路的电流之比和各支路电阻的比值成反比=,具体解法如下。 I2R1I2=I-I1=2 A-0.5 A=1.5 A ∵并联电路,电压相同 R1I6 Ω2 A∴=⇒=⇒R=1.5 Ω RI1R0.5 AR1I26 Ω1.5 A=⇒==2 Ω R2I1R20.5 A 四、课堂小结 师生共同总结本节内容: 本节课学习了欧姆定律在串联、并联电路中的应用。 五、作业设计 见练闯考第65页课内精练 第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用 如何用欧姆定律来解决串联和并联电路中的问题。 1.本节课涉及的计算比较多,因此要着重强调计算的格式、过程,让学生知道物理计算题的要求,教师示范要清晰。 2.在理解欧姆定律的基础上了解欧姆定律在串联和并联电路中的应用。 第十八章 电功率 1.结合实例理解电功和电功率的概念。了解电功率在实际中的应用。 2.理解电功率和电流、电压之间的关系,并能进行简单计算。 3.能区分用电器的额定功率和实际功率。 4.通过实验,探究了解焦耳定律。用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。 本章是初中物理的重点章之一,是初中电学部分的综合,在前面我们已经学习了电学当中的电路及一些重要物理量:电流、电压、电阻以及欧姆定律。本章我们将学习探究电学的重点“电功率”的问题,本章主要讲述了电能、电功、电功率、焦耳定律等知识。这些知识不仅奠定了电学的基础,而且在生产和生活中也有广泛的应用,是中考的重要内容之一,本章学习过程中需掌握六个主要概念、两个公式、一个探究实验、一个定律。六个主要概念:电能、电功、电功率、额定功率、实际功率、电流的热效应。两个公W 式:P=,P=UI。一个探究实验:测量小灯泡的电功率。一个定律:焦耳定律。本章的重点:电功率的 t物理意义及概念,用伏安法测灯泡的额定功率,电流产生的热量跟电阻、电流大小之间的关系。本章的难点:能的转化,电功率与电流、电压之间的关系,对额定功率的理解,对焦耳定律的理解。 学生已经学习了电流、电压、电阻及三个物理量的一些基本性质,并认识了三个物理量的基本关系——欧姆定律,使学生能够使用欧姆定律解释生活中的一些基本电学现象,解决一些简单电路方面的问题,同时也为学习电功率奠定了基础;电功率部分是初中电学中的重点,电功率公式的应用和计算又是电学中的难点,学生在心理和知识的综合运用上都有一定障碍;学生已经学习了用滑动变阻器改变灯泡的亮度和伏安法测电阻的实验,为伏安法测小灯泡的电功率作了一些铺垫,同时也给学生掌握电功率的测量带来一些负面影响。 1.在内容上要紧紧抓住“电功率”这个中心,理解实际电压和额定电压以及实际功率和额定功率的含义。 2.在研究方法上,主要运用实验探究的方法,在探究中我们要注意实验现象,从现象中发现规律性的东西,从而归纳总结得出基本规律和原理。 3.在思想方法上,要理论联系实际,拓展自己的思维空间,从而理解在生产和生活中与电能和电功率 有关的现象。能够结合串、并联电路的特点和欧姆定律进行综合运算。第1节 电能 电功 电能对初中生是一个比较抽象的概念,教材重视从生活到物理的认识过程,首先从人类生存的需要角度引入电能,激发了学生求知欲望和兴趣。 通过介绍各种发电设备,让学生了解它们是把各种形式的能量转化为电能的装置,理解能量可以相互转化,使学生能初步从能量转化的过程中了解电能。联系生活实际,用学生熟悉的电能表让学生进一步认识电能,要求学生观察电能表上的重要参数来激发学生想知道电能表是怎样记录家庭中消耗电能多少的兴趣,从而培养学生的实践能力,认识到学习物理知识是有用的,使他们有满足感和兴奋感。 关于“电能”,教材降低了要求:有多少电能发生了转化就说电流做了多少功。 从社会日常生活生产中常见的获得电能和使用电能的例子来引出电能和学习电能的,突出科学与社会和生活的关系,用大量生动活泼的图片来说明电能在现代社会中的广泛应用,使学生深刻地认识到物理学在促进人类社会现代化中起着的重要作用。通过介绍新型、现代化的电能表,培养学生将科学知识应用于 生产、生活的意识。通过电能表的教学,对学生进行学习与探究方法上的指导。 由于九年级学生思维主要以形象思维为主,而“电能”看不见、摸不着,这就要求在教学中尽量增加学生的感性认识,通过引导分析,让学生初步理解电能的概念,再通过直观的演示与实验学生的日常观察和生活体验结合起来,让学生感悟电能的转化以及应用电能表,学会电能的测量。 知识与技能 1.知道电能的单位是焦耳(J),另一个单位是千瓦时(kW·h)。 2.知道电功的单位是瓦(W)或千瓦(kW)。 3.通过本节课的学习,学会使用家庭电能表,能利用电能表做简单的计算。 过程与方法 1.通过电能表的学习,培养学生观察、分析和初步的综合能力。 2.通过电能表的应用,培养学生用理论知识解决简单实际问题的能力。 情感、态度与价值观 1.通过了解电能在人类社会中的作用,充分认识电能的重要性,养成节约用电的好习惯,培养学生爱护自然、节约能源的良好意识。 2.通过了解各种各样的发电厂及新型的电力能源,激发学生热爱科学、勤奋学习的极大热情。 重点 学会使用家庭电能表及对电能重要性的理解。 难点 家庭电能表的使用,对电能、电功单位的理解。 演示法、讨论法。 一、新课引入 录像资料:风车田的风车发电 或者请同学们看章首图,思考我们用哪些方式获得电。 二、新课教学 1.电能 师:同学们家里都有很多电器,这些电器需要电才能工作,同学们有没有想过,电从哪里来的? 生:从发电厂来的。(干电池、蓄电池、太阳能电池……) 师:我们日常生活、生产中使用的电能基本上是通过两条途径获得:一是从电厂获得,二是从各种电池获得。教材上的风车就是用来发电的,除了我们刚才了解的风力发电外,同学们还知道什么可以发电? 生1:还有火力发电,是用煤来发电的。 生2:还有水力发电,例如三峡工程建成后就可以发电。一些小水电站也都是利用水力发电的。 生3:核电站,我们国家有大亚湾核电站和秦山核电站。 生4:太阳能发电、潮汐发电、地热发电,垃圾发电等。播放录像资料:介绍各种各样的发电设施,进一步激发同学们的学习兴趣。 师:今天的人们,已经离不开电了,无论走到哪里,都可以看见人们利用电能在工作。 [演示1]电池、小灯泡、开关、导线连接电路,合上开关,小灯泡发光。 师:请一位同学触摸通电的小灯泡,说说有什么感觉。 生:通电的小灯泡发热了。 师:电能让电灯泡发光发热,电能通过灯泡转化成了光能,同时电能还转变成热能。 [演示2]电风扇通电转动。 [演示3]电动玩具车装上电池,合上开关,电动玩具车会运动起来。 生1:电能还能转变成动能,如电风扇、电动车。 生2:还有城市里的电车、电力机车,最近流行的电动自行车… 生3:家里的电视、电冰箱、洗衣机、电脑,爸爸用的电动剃须刀,妈妈用的电熨斗、电吹风等都要用电才能工作。 师:电涉及了我们生活的各个方面,电对我们的作用也会越来越重要,但是自然界中并没有可以直接使用的电,电能是从其他的原料(煤、石油等)中产生的,而发电的主要原料现在越来越少,所以我们在大力开发无污染、低能耗的电力资源的同时,还要养成节约用电的好习惯。 2.电能的单位阅读教材第88页。 师:电能的单位是什么呢? 师:“度”就是电能的单位,它的学名叫千瓦时(kW·h)。物理学中更常用的单位是焦耳(J)。 1度=1千瓦时(kW·h)=3.6×106焦耳(J) [投影] ●将一个苹果从地面举到桌面所需要的能量大约为1J。 ●普通的手电筒通电1 s,消耗的电能大约也是1J。 ●微波炉工作1 min消耗的电能大约为60000 J。 (同学们把焦耳换算成千瓦时,看看是多少) 1度(1千瓦时)电的作用:(阅读教材第44页“小资料”) 可以炼钢1.6 kg,生产化肥0.7 kg,采掘原煤105 kg, 可以使电车行驶0.85 km,一次灌溉麦田330 m2,机织棉布11 m。 师:从以上的这组数据,同学们能切实感受到一度电在国民经济中的作用,也更应该明白我们在生活中节约每一度电的必要。 3.电能表 师:在生活中,我们称质量时要用秤,量长度时可以用尺。通过上面的学习,同学们已了解了电能的单位是“度”。如果想知道某一电器在一段时间内到底用了多少度电,该用什么,如何测量呢? 生:用电多少是用电表测量的。 师:同学所说的电表就是电能表,也叫电度表(火表)。用电器在一段时间内消耗的电能,就是用电能表计量出来的。 出示电能表,学生观察。(可以用投影仪将实物投影放大,便于学生观看) 师:哪位同学注意过家里的电能表?把你的了解向大家介绍一下。 生1:家里电器开着的时候,中间的圆盘会转动,圆盘上面的一排数字也会跟着变。 生2:圆盘转动时,变化最快的是最后一位数。使用的电器越多,圆盘转动得越快,上面数字变化得越快。 师:很好,希望同学们都能注意观察身边的事情,养成良好的习惯,对大家的学习、生活会很有用,现在请同学们一起来了解一下从这块电能表上我们还能得到什么信息。 生1:电能的单位是“度”即“千瓦时”,表的最上面一行标出了“kW·h”,这是要说明这块表是电能表,表上测出来的数字是以“千瓦时(kW·h)”为单位的。 生2:数字盘上一共有五位数字,但最后一位是在红色框里的,红框表示小数点,红框里面的数是小数点后面的数。 生3:在红框内的数字右边,紧挨着数字有一个小标尺,红框右边的边上有一条白线指着小标尺。 (教师说明:用电器功率较小,电能表圆盘转动很慢,最后一位数字也看不出变化时,从小标尺对应的白线位置能说明电表的转动,在课堂上可不提) 生4:圆盘的两端有箭头,指示圆盘的转动方向,在圆盘上有一段涂着颜色,是为了电能表转动时能看 得清楚、醒目。 师:同学们观察得非常仔细,并且能根据学过的知识分析、思考问题,这很可贵,希望大家继续努力。确实如同学们分析的,电能表计数器示数盘上最后一位是小数点后面的数字,一般可以不读。 [投影例题] 例1 几个同学家电能表的示数如下: 甲:0 0 8 3 3 乙:0 4 7 6 2 丙:1 0 2 9 8 一个月后,三位同学家的电能表示数分别变为如下图所示,则这三位同学家这一个月分别用了多少度电? 甲:0 1 0 6 3 乙:0 4 9 9 8 丙:1 0 8 7 8 [解析] 甲同学家一个月用电23 kW·h,乙同学家一个月用电23.6 kW·h,丙同学家一个月用电58 kW·h。 师:哪位同学能讲讲他们是如何知道这样的结果的? 生:用某同学家电能表现在的示数,减去一个月前电能表的示数,就是该同学家这一个月的用电量。 例2 如果电工师傅按50度的电收取丙同学家的电费,该同学家一个月前电表的示数应该是多少?说说你的想法。 eq \\a\\vs4\\al( 生:原来的表盘示数加上这一月的用电量就是现在的示数。 师:现在请同学们继续关注电能表,了解几个重要参数。 生:家庭电路的电压是220 V,电能表一般用在家庭中。“220 V”是指这种电能表的额定电压是220 V,应该在220 V的电压下使用。另外几个参数,学生可能不容易明白,教师应引导学生看书教材第43页,帮助了解这方面知识。 ●“50 Hz”指电能表应在50 Hz的交流电路中使用。 ●“10(20)A”指这个电能表的额定电流为10安培。正常情况下电路中的电流应不大于10安培,短时间应用电流允许大一些,但不能超过20安培,否则会损坏电能表。这个参数叫电能表的额定电流,不同的电能表可能不同。 “600 revs/(kW·h)”指电能表转盘转过600转,接在电路里的用电器消耗的电能是1 kW·h,或者说用电器消耗1 kW·h的电能,电能表转盘转600转。 (出示不同参数的电能表让学生观察或投影不同参数的电能表表盘图) 师:同学们通过比较,你能发现什么? 生:其他的基本一样,只有额定电流有的是5(10)A;转数有的是1200 revs/(kW·h),有的是1500 revs/(kW·h),说明消耗1 kW·h的电能,转盘转过的转数不同。 例3 例1中,如果甲、乙、丙三位同学的电能表上分别标出600 revs/(kW·h)、1200 revs/(kW·h)、1500 revs/(kW·h),则这三位同学家: (1)用电器均消耗1度电的时候,电能表转过的圈数分别是多少? (2)电能表均转一圈,消耗的电能分别是多少焦耳? (3)一个月电表分别转多少圈? 学生讨论、演算,三名同学板演分别计算甲、乙、丙三位同学家的情况。 [解析] (1)三同学家用电器消耗1度电,电能表转过的圈数分别是600转、1200转、1500转。 (2)电能表转过1圈,用电器消耗的电能分别是: 1 kW·h3.6×106 J甲:==6×103 J 6006001 kW·h3.6×106 J乙:==3×103 J 120012001 kW·h3.6×106 J丙:==2.4×103 J 15001500 (3)一个月三位同学家电表转过的圈数分别是: 甲:600 revs/(kW·h)×23 kW·h=1.38×104 r 乙:1200 revs/(kW·h)×23.6 kW·h=2.832×104 r 丙:1500 revs/(kW·h)×58 kW·h=8.7×104 r 师:通过大家的努力,同学们对现在普遍使用的电能表已经有了一定的了解。现在请同学们打开教材第43页了解另外一种电能表,哪位同学能给大家介绍一下这种新式的电能表? 生:IC卡中的金额用完后,电能表便能切断电源,能完全杜绝少数人光用电不愿意交电费的现象。 4.电功 师:在本节课的开始,同学们看到电灯发光,感觉了灯泡发热,电能转变成了光能和热能,电风扇、玩具车通电后运动,电能转变成了动能,电能的使用,都是把电能转化其他形式的能使用的。物理上,“电能转化成其他形式能的过程是电流做功的过程”。有多少能发生了转化就说电流做了多少功。或者说,用电器消耗了多少电能,电流就做了多少功。电功的符号是W,单位是焦耳(J),也可以是kW·h。 例4 一只电能表上标有“2000 revs/(kW·h)”,如果此电能表的转盘转了1000转,则电流做了 J的功。 [答案] 1.8×106 三、课堂小结 师生共同小结: 电能:来源、应用、单位、测量(电能表)及电功。 四、作业设计 见练闯考第75页课内精练 第1节 电 能 应用:涉及生活的各个方面 单位:千瓦时(kW·h)、焦耳(J)电能 1 kW·h=3.6×10 J测量:电能表 电功:符号W,单位:kW·h、J 6 来源:水力、风力、火力、原子能等 本节有效地利用了教材,让学生读教材既加深了学生对知识的理解和掌握,又教给学生一种学习方法,很好地培养了学生的学习能力。 深入地挖掘和补充了教材。各种用电器和电源在工作时涉及的能量转化知识挖掘和拓展的比较到位; 书上关于电功知识删除了,我认为电功知识是学习电功率知识的基础,因此我给学生做了必要的补充。 注重重点知识、重点练习。本节关于电能表有关参数的教学和练习,讲练都很到位。第2节 电功率 本节利用上一节学生已了解的电能表进一步观察中间铝盘转动的快慢来引入电功率,符合学生的认知特点,激发并保持了学生的学习兴趣,通过一个演示实验进一步帮助学生建立电能表转动快慢与用电器消耗电能快慢之间的联系,从而理解电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量。 关于电功率的单位瓦特,教材是通过例举了生活中家用电器的电功率的一些小数据来认识的,然后又联系工、农业生产提出千瓦及瓦特间的关系,通过公式W=Pt,来解释电能的单位“千瓦时”的来历。 通过观察电器的铭牌和演示实验,引入额定功率和实际功率,了解电功率的灯泡亮度的关系。 教材直接给出公式P=UI,要求会计算电功率及电流,并且知道用电器的电压如果改变了,它消耗的功率就会改变,知道用电器额定功率与实际功率的区别,知道可以根据公式测量电功率。 电功率是电学中重要的物理量,本节要让学生真正参与到课堂中来,突出了其学习的主体地位。让学生能够互相倾听别人对问题的不同解释,并主动与他人合作、交流,在相互表达与倾听中,即可多角度的理解概念,又可培养学生的团队精神。同时,本环节也有利于加强生生、师生之间的思想交流。教师在本环节要细心观察思考,及时发现学生暴露出的思维盲点、知识缺陷,以便于有效展开下一步的教学。 学生已经学习了电流、欧姆定律、电能、电功等有关知识,对做功快慢、电流做功有了一定的了解,学生又在上一章做过用伏安法测小电灯电阻的实验,电路连接完全相同,这为学生学习本课打下了基础。 学生通过前面的物理学习,已有一定的探究能力,这为本课的探究顺利完成提供了能力基础,但本节课内容较多,电功率的概念、公式、额定功率与实际功率,学生在大容量的课堂上容易出现知识掌握不完整、似懂非懂的情况,教学中需及时总结和巩固。 知识与技能 1.理解电功率的概念,知道电功率表示消耗电能的快慢。 2.知道电功率的单位是W或kW。 3.理解用电器的额定功率,知道额定功率是在额定电压下工作时的功率。 W 4.会应用功率的定义公式P=及公式P=IU进行简单的计算。 t 过程与方法 通过体验电能表表盘转动快慢跟用电器电功率的关系,培养学生的观察能力和分析、概括能力。 情感、态度与价值观 1.通过联系生活实际培养学生实事求是的科学态度。 2.通过教学活动,渗透理论联系实际的思想。 重点 电功率和用电器的额定功率。 难点 正确理解电功率、实际功率和额定功率的区分。 演示法、观察法、讨论法。第1课时 电功率 一、新课引入 师:我们在上节课学过电能表后,同学们一定观察了同学家或自己家的电能表,是不是可以把观察的结果和大家交流一下呢? 生1:电能表有时候转得快,有时候转得就比较慢。 生2:工作的电器多的时候,电能表就转得快,工作的电器少的时候,电能表就转得慢。 师:电能表转得快慢说明用电器消耗电能也是有快慢的,今天我们学习电能的快慢——电功率。 二、新课教学 1.什么是电功率 [演示]不同的灯泡接入电路中,观察电能表转动的情况(消耗电能快慢)。 (1)将15 W的电灯接入电路,合上开关,灯发光,同学们观察电能表转动情况。 (2)将15 W的灯泡取下,换上100 W的灯重复第一步实验,同学们观察并比较两次转动快慢情况。 生:电能表第二次比第一次转动得快,灯也是第二次比第一次亮,说明100 W灯比15 W的灯消耗电能快。 (3)将两只灯泡并联接入电路,合上开关,两灯均亮,再观察电能表的转动情况,并和前两次做比较。 生:第三次电能表转动得比第二次还快,说明同时工作的用电器越多,电路消耗电能越快。 师:(断开电源,取下两只灯泡)同学们再观察这两只灯泡,有什么发现? 生:两只灯泡不一样,一只上标着“220 V 15 W”,另一只灯泡上标着“220 V 100 W”。 师:实验中,第一盏灯亮时电能表比第二盏灯亮时转得慢。假如电能表在第一盏灯亮时,1 min转10圈;在第二盏灯亮时,1 min能转20圈,这段时间哪一盏灯消耗的电能多? 生:第二盏灯,因为电能表都转了盘转20圈。 师:那么,这段时间哪一盏消耗的电能快? 生:第二盏灯,因为相同时间,第二盏灯消耗的电能多。 师:注意,不能说“电能表转动越快,用电器消耗电能越多”,而是用电器消耗电能越快,电能表转动得越快;用电器消耗电能越慢,电能表转盘转动得越慢,而消耗电能的多少还要看工作时间。 师:好,请同学们看书,了解在物理学中用什么物理量来表示消耗电能的快慢。 生1:物理学中用“电功率”表示消耗电能的快慢,符号是“P”,单位是“瓦特”,简称“瓦”,单位符号是“W”。 生2:还有一个更大的单位是千瓦(kW),1 kW=103 W。 师:谁还记得在上节课“电功”中,功是用什么表示的? 生:功通常用字母“W”表示。 师:请同学们观察教材第92页“小数据”,你能告诉大家一些什么信息呢? 生1:这些都是家用电器的电功率,但有的不用接入家庭电路使用,装电池就行。 生2:空调工作时,肯定比排风扇工作时电能表转得快。 师:能不能说空调比排风扇消耗得能量多? 生:不能,还要看工作时间的长短。 师:通过大家的努力,同学们已明白电功率是表示消耗电能快慢的物理量,接着请大家想想,如何比较两个用电器工作时消耗电能的快慢。 生:如果两个用电器消耗的电能相同,那么时间短的用电器,消耗电能快;如果两个用电器工作时间相同,那么消耗的电能多的用电器,消耗电能快。 师:如果消耗的电能和工作时间都不相同呢?比如,某电器甲10 s的时间消耗电能100 J,另一电器乙1 s的时间消耗电能400 J,哪个用电器消耗电能快? 生:算算1秒的时间分别消耗多少电能就可了,也可以算算消耗相同的电能哪个需要的时间短。 师:同学们想出的办法都很好,都可以比较出功率的大小。只是为了大家互相交流、沟通方便,我们统一用“用电器1 s内消耗的电能”来表示用电器的功率。 同学们,请把你刚才计算时的数字用表示它意义的符号代替。(学生板演) WP= t 这就是功率的定义式,一定要注意各符号的意义及单位。 W——消耗的电能(电流做的功)——焦耳(J) t——消耗这些电能所用时间——秒(s) P——用电器的功率——瓦特(W) 公式在使用过程中单位要统一,只有用电器在1 s内消耗的电能是1 J时,其电功率才是1 W。(1 W=1 J/s) [投影] 例1 某用电器20 min消耗的电能是1 kW·h。此用电器的功率是多少? 解:t=20 min=1200 s W=1 kW·h=3.6×106J W3.6×106 J所以P===3×103 W=3 kW t1200 s 2.“千瓦时”的来历 师:请同学们看教材第93页,了解“kW·h”的来历,说说自己的理解。 W生1:功率的单位还可以用千瓦(kW),如果时间的单位取小时(h),由公式P=接变形后得到W= tPt,这时电功W的单位就是“kW·h”。 生2:1 kW·h就是功率为1 kW的用电器使用1 h所消耗的电能。 师:那么1 kW·h等于多少焦耳呢? 生:1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J [投影] 例2 某电视机的电功率是250 W,每天使用3 h,一个月用电多少kW·h?(按30天计算)如果时间单位用秒,1个月消耗电能多少焦耳? (鼓励同学们灵活应用不同的方法板演) 解:P=250 W=0.25 kW t=3 h×30=90 h=3.24×105 s W 由P=得W=Pt t 所以一个月内消耗电能是W=Pt=0.25 kW×90 h=22.5 kW·h=8.1×107 J 或W=Pt=250 W×3.24×105 s=8.1×107 J=22.5 kW·h [强调] kW和kW·h是两个不同的物理量的单位,一定要注意区分。 三、课内小结 1.电功率的概念. 2.“千瓦时”的来历 3.应用电功率公式及推导式进行计算. 四、作业设计 见练闯考第77页课内精练第2课时 额定电压 额定功率 一、新课导入 你观察到灯泡的标识吗?它表示什么意思?灯泡亮暗与上面的标识有关吗? 二、新课教学 1.额定电压 额定功率 演示:将“220 V 45 W”的灯泡分别接入220 V、36 V电路,观察亮度。 师:同学们观察到灯泡的发光有什么不同? 生:接220 V电压时,灯泡亮一些。 师:灯泡的光能从哪里来得?灯泡亮一些,说明什么? 生:灯泡的光能是消耗电能转化来的,灯泡亮,说明消耗电能快,电功率大。 师:实验说明,用电器消耗电功率是随着电压改变的,我们说电功率时,必须指明电压。请大家观察教材第93页的铭牌,阅读说明书,搞清楚分别是什么含义。其中“PZ”表示普通照明。 生1:220 V表示额定电压,灯泡两端电压为220 V时,灯泡才能正常发光。 生2:25 W表示额定功率。灯泡两端电压为220 V时,正常发光,此时电功率为25 W。 师:用电器在额定电压下的功率叫额定功率,用电器消耗电功率是随着实际电压改变,实际电压越大,实际电功率越大,消耗电能越快,灯泡越亮;实际电压越小,实际电功率越小,消耗电能越慢,灯泡越暗。但是不能为了增加亮度而无限制增加电压,这样会导致电流过大,温度过高,减少灯泡的寿命;同样道理,电压过低,灯泡就不能正常工作。 师:请考虑一下,灯泡的额定功率会不会发生变化呢? 生:不会,因为额定功率是在额定电压下的功率,额定电压不会变的,所以额定功率也不会发生变化,但是实际功率会随实际电压变化。 [想想议议] 220 V 1.[解析] n==6.11 36 V 师:n取6还是7呢? 生:如果取6,每个灯的电压就会超过36 V,所以应该串联7个灯。 2.师:请同学们分析这位记者错在何处,你能不能给他一个建议? 生1:“kW·h”是电能的单位,“W”和“kW”是电功率的单位,这位记者把电功率和电能混淆了。 生2:他可以说:节约的电能可以使10000个这样的电吹风同时工作1 h。 师:类似这位记者的例子,同学们肯定不是第一次碰到。希望大家在今后再有这种情况时,要认真分析、思考,不迷信、不盲目崇拜,要应用自己掌握的知识,实事求是地处理问题。 2.怎样测量电功率 师:同学们已经掌握了电能、电功率的知识,了解了它们之间的区别和联系,在上节课中也已经知道用电能表可以来测量用电器消耗电能的多少。电功率能不能测,该如何测呢? W (引导同学们从电功率的定义P=考虑) t W 生:可以测量。因为P=,只要能测出电视机消耗的电能和消耗电能所用时间,就能算出它的电功率。 t师:具体怎么操作呢? 生:先记下电能表的示数,然后让电视机工作,工作一段时间后,再记录电能表的示数,记住工作了W 多长时间,利用P=算就可以了。 t 师:这样操作到底可不可行,希望同学们回去自己试验,并能找出说明书,对照测量是否准确。 现在我们学习另一种测量电功率的办法。同学们看教材第95页“电功率的测量”。 师:这种测量方法的测量依据或者说测量原理是什么呢? 生:测量原理就是公式P=IU,根据公式只要用电压表测出用电器两端电压,用电流表测出流过用电器的电流,就能算出电功率。 师:同学们一定要注意符号的意义和单位,公式中电流、电压、功率的单位都只能用安培、伏特和瓦WW 特。两个公式P=、P=IU,都可以计算电功率,但P=UI只适用“电功率”而P=是功率的一般定义 tt式,其他的功率也是适用的。 U 师:请同学们比较计算电阻的公式R=和计算电功率的公式P=IU,式中的电流和电压相同吗?如果 I将式中的电流替换电压或用电压替换电流,看有什么结果。 学生板演:P=IU=I2R= U2UPU2 (R==2=) RIIP 师:同学们看变形出来的公式,有什么发现吗? 生:用电器的P、U、I、R之间相互联系,知道其中3个就可以求另一个物理量。 师:很好,哪位同学还记得什么叫额定电压和额定功率? 生:用电器能正常工作时需要的电压叫做额定电压,用电器在额定电压下工作时的功率叫额定功率。 师:从公式P=IU看,如果用电器两端的电压改变了,它的功率会变吗? (同学们讨论) 师:下节课我们将要讨论这样的问题,请同学们预习。 例1 某家庭节能灯的额定功率为11 W,使用时通过的电流是多少毫安? 解:家庭电路电压U=220 V;P=11 W P11 W 由P=IU得I===0.05 A=50 mA U220 V 例2 有“PZ220—100”、“PZ110—100”、“P236—100”的三个灯,并联接在100 V的电路中,试比较它们持续发光的亮度( ) A.“PZ220—100”最亮 B.“PZ110—100”最亮 C.“PZ36—100”最亮 D.三个灯一样亮 [答案] B 例3 一只标有“36 V 40 W”的电灯,接入电路中,通过的电流是1 A,则该灯的实际功率是( ) A.40 W B.大于40 W C.小于40 W D.36 W U2(36 V)2 [解析] 由电灯上标有“36 V 40 W”字样我们可以求出电灯的电阻R===32.4 Ω,当通 P40 W过灯泡的电流为1 A时,灯泡的实际功率是R实=I2R=(1 A)2×32.4 Ω=32.4 W,32.4 W<40 W。 [答案] C 例4 R1与R2并联在电路中,消耗的功率之比为4∶3,如果把R1、R2串联起来,仍接在同一电路中,则R1、R2消耗的功率之比是( ) A.4∶3 B.3∶4 C.9∶16 D.16∶9 [解析]在并联电路里,比较电功率我们可以用公式P=U2/R。R1和R2并联时,消耗的功率之比为4∶3,U2U2R2 则说明P1∶P2=∶==4∶3。在串联电路里,比较电功率时我们常用公式P=I2R。R1和R2串联时消 R1R2R1耗的功率之比为P′1∶P′2=I2R1∶I2R2=R1∶R2=3∶4 [答案] B 例5 在220V电路中,串联着“220 V 40 W”和“220 V 60 W”的两只灯泡,这两只灯泡的实际功率之比为( ) A.1∶2 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2 [解析]灯“220 V 40 W”的电阻为: U12(220V)2U22(220 V)2R1===1210 Ω,R2==≈807 Ω。 P140 WP260 WP′1I2R1R13串联时===。 P′2I2R2R22 [答案] D 例6 标有“220 V 40 W”和“220 V 100 W”的甲、乙两盏灯泡,其灯丝用相同长度的钨丝制成,则钨丝较粗的是 ,把它们并联在电路中较亮的是 。 [解析] 本题用于考查的知识点是决定导体电阻大小的因素;并联电路中实际功率与电阻的关系。 知道相同长度、相同材料的灯丝,灯丝细的电阻大,灯丝粗的电阻小;知道电灯铭牌的作用,在并联电路中,电阻大的实际电功率小。据题中给出的铭牌可求出两灯灯丝的电阻值R。由于两灯额定电压相同,甲灯额定电功率P额小,电阻大,灯丝细,乙灯的电阻丝粗。当它们并联在电路中,实际电压相同,乙灯电阻小,实际功率大,乙灯亮。本题的易错答案是错误地认为电阻大的电灯较亮。 [答案] 乙 乙 例7 “6 V 3 W”的灯L1和“6 V 1 W”的灯L2串联后接在8 V的电源上,求L1的实际功率。(设灯丝电阻保持不变) [解析] 本题用于考查的知识点是串联电路中的电功率的计算,通过额定功率求电灯的电阻,由串联电路的分压原理求出各电灯两端的电压。 [答案] 灯L1的电阻R1=U额12/P额1=(6 V)2/3 W=12Ω 灯L2的电阻R2=U额22/P额2=(6 V)2/1 W=36 Ω 两灯电阻之比R1∶R2=1∶3 串联时两灯电压之比,则灯L1的电压U1=U/4=2 V,灯L2的电压U2=3U/4=6 V 灯L1的实际功率P1=U2/R1=(2 V)2/12 Ω≈0.33 W 例8 一个电能表的表面上每千瓦时转数的数据已模糊不清,但电表转盘在工作时能正常转动。现要利用此表测定一台家用电风扇的功率。给出的器材有:标有“220V 100 W”的白炽灯一只,秒表一只,试简述测量的主要步骤和所测的数据,并写出计算电风扇功率的表述式。 [解析] 本题用于考查的知识点是利用电能表测量电功率,知道不同的用电器单独接在电能表上,只要转盘转过的圈数相同,电流做功相等。 实验步骤如下: ①将电能表接入照明电路中,且在此表后只接入“220 V 100 W”的白炽灯一盏,用秒表测出通电t秒时电能表转盘的转数n。 ②在此表后只接入被测的电扇,记下电能表转盘转过n圈所用的时间t′。 ③由于二次转盘的转数相同,因此电流做功相同,即W=W′,Pt=P′t′,所以电风扇的功率为P′=Pt/t′。 三、课堂小结 同学们结合上节内容,完成下表: 物理 量及 符号 电功 意义 表达式 单位(符号)及换算 测量 W 电功 率P P=IU 电流做功的多少或用电器消耗能量的多少 电流的做功的快慢或用电器消耗能量的快慢 W=Pt WP= t电能表 焦耳(J)千瓦时(kW·h)电能表 1 kW·h=3.6×106 J 瓦特(W)千瓦(kW)1 kW=103 W 或电流、 电压表 四、作业设计 见练闯考第79页课内精练 第2节 电功率 定义:用电器在1 s内消耗的电能叫用电器的电功率公式:P=W t W——消耗的电能——焦耳(J)电t——所用的时间——秒(s)功P——用电器功率——瓦特(W) 率电功率单位:瓦特(W) 千瓦(kW)1 kW=10 W测量:利用P=W 测量t 利用P=IU测量 额定功率:用电器在额定电压下工作时的功率 3 意义:电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量 这节课内容较多、概念较多,是以后学习的关键章节,起着非常重要的作用。对电功率的理解,可以通过与速度的类比加强功率的理解,但不能耽误太长时间,让学生提及速度的概念、公式即可类比引出电功率的概念及公式。对公式、原理的理解多通过训练解决。设置课堂的习题不要太难,重在对公式的应用,并让学生熟悉公式的单位换算即可,更多的习题可以放在后面进行,对数值的设计也应以巧数为主,不涉及过难、过深的纯数学式的计算,以节约课堂时间。注意让学生多动手,在学生动手计算时发现一些共性 的问题,统一解决,以提高课堂效率。第3节 测量小灯泡的电功率 在“测量小灯泡的电阻”的实验基础上,引导学生自行设计“测量小灯泡的电功率”的实验方案,培养学生自主学习的能力。指导学生进行探究性实验,在体验“设计、操作、分析、得出结论”的过程中,使学生感受到认真、严谨的科学精神,学会处理实验中遇到的实际问题,培养学生的主动探究精神。 本节在《标准》中定为课堂内的科学探究活动。学生在科学探究活动中,通过经历与科学家进行科学探究时的相似过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。 学生是在学习了电阻的影响因素,探究“通过导体的电流跟两端电压的关系”、测量灯泡电阻的实验 基础上来学习这一节内容的。有一定的实际操作经验和理论基础,学生在本节内容的学习中可能存在三个方面的困难: 1.不能准确、完整地设计出实验电路图。 2.在实验操作中,出现一些电路故障,不能迅速排除故障。 3.不能准确分析出小灯泡电阻、电功率的变化实质。 知识与技能 1.通过学生自己设计实验,进一步加深对电功率概念的理解。 2.通过学生动手操作,巩固电流表和电压表的操作技能。 3.通过实验、比较,进一步理解额定功率和实际功率的区别。 过程与方法 1.通过本节课培养学生依据实验原理设计实验方法的能力。 2.通过实验,培养学生的观察、实验能力及分析、概括能力。 情感、态度与价值观 1.通过学习过程中的讨论和交流,培养学生合作学习的意识和态度。 2.通过实验中的观察和比较,培养学生实事求是的科学态度和良好的习惯。 重点 1.会测定小灯泡的功率。 2.对实际功率和额定功率的理解。 难点 电流表、电压表及滑动变阻器的正确使用。 实验法、观察法、讨论法。 一、新课引入 师:同学们在上一章的第五节已经测量过定值电阻的电阻值,还记得是怎么测的吗? 生1:利用电流表测出通过小灯泡的电流,再利用电压表测出了小灯泡两端的电压,然后利用欧姆定律UU I=的变形公式R=算出了定值电阻的电阻。 RI 生2:为了测量更准确,还利用变阻器进行了多次测量,然后求平均值。 师:同学们对学过的知识掌握得很好,我们在上节课刚学过了电功率,谁来说说什么是电功率? 生:电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量,用电器在1 s内消耗的电能叫用电器的电功率。 师:电功率能测吗?怎么测? 生:可以利用电能表和钟表测,也可以利用公式P=IU测出电压和电流,计算出电功率。 师:如果我们要测“小灯泡”的电功率,用哪种方法好呢? 生:小灯泡不能接在家庭电路上,应该用第二种办法测。 二、新课教学 [想想议议] 师:同学们能设计一个方案来测出小灯泡的功率吗?大家一定还记得用电器在额定电压下工作时的功率叫额定功率,如果不是在额定电压下叫什么功率,你想要测量的是什么功率? 生:实际功率。 [投影]测量要求 分别测量以下三种情况下的实际功率。 (1)使小灯泡在额定电压下发光。 (2)使小灯泡两端电压是额定电压的1.2倍,并观察小灯泡亮度。 (3)使小灯泡两端电压低于额定电压,并观察小灯泡亮度。 师:同学们现在可以设计实验,并做好记录。 (学生经过以前的探究活动,已能了解实验活动的基本程序,所以,不必过多讨论,用投影提醒学生即可) [投影] [设计实验] ●设计思想(实验原理): ●实验电路: ●实验器材:(注明使用器材规格) ●实验数据(记录)表格: (教师巡视,及时指导,设计完成后,可以进行实验) [进行实验] ●实验操作步骤: ●实验现象观察: ●实验数据记录: ●实验中存在什么问题: (教师提醒学生做第(2)个实验时,需小心调节滑动变阻器,以免实际电压超过额定电压太多,因电压过大而烧坏灯泡。在同学实验的过程中教师要认真巡视,及时指导) [分析和论证] [评估] [交流](实验报告) 实验结束,利用投影和大家交流。 学生实验,教师巡回指导。 [投影]实验报告 [题目]测量小灯泡的电功率 [实验目的]测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。 [实验原理]P=UI。 [实验电路] [说明]用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和其两端电压,因为要测量不同电压下的功率,所以电路中要接入滑动变阻器,用来改变小灯泡两端电压。 [实验器材]1.小灯泡:额定电压 2.电压表:量程: 3.电流表:量程: 4.滑动变阻器:最大阻值 Ω,允许通过的最大电流 A 5.电源 V 6.开关 7.导线 [说明]电源的选择应考虑小灯泡的额定电压,选择大于小灯泡额定电压的1.2倍,但不能过大。 实验数据(记录)表格: 项目 次数 情况 (A) (V) (W) 1 2 3 实验要求 电流 电压 电功率 小灯泡在额定电压下工作 小灯泡两端电压是额定电压的1.2倍 小灯泡两端电压低于额定电压 发光 [实验步骤] 1.按电路图连接实物电路。 2.合上开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为额定电压,观察小灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数。 3.调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为额定电压值的1.2倍,观察灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数。 4.调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压低于额定电压,观察并做记录。 5.断开开关,整理实验器材。 [说明] 1.按电路图连接实物电路时注意: (1)连接过程中开关应始终处于断开状态。 (2)根据小灯泡的额定电压值,估计电路中电流、电压的最大值,选择合适的量程,并注意正负接线柱的连接及滑动变阻器正确接法。 (3)连接好以后,每个同样检查一遍,保证电路连接正确。 2.合上开关前,应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上,若不是,要弄清楚什么位置是最大位置并调整。 3.调节滑动变阻器的过程中,要首先明白向什么方向可以使变阻器阻值变大或变小,怎么调能使小灯泡两端电压变大或变小。 [实验结论] 由公式P=IU计算小灯泡的功率。(将计算结果填入表中,通过分析和比较得出) (1)不同电压下,小灯泡的功率不同,实际电压越大,小灯泡功率越大。 (2)小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越大,小灯泡越亮。 [评估] 师:大家有什么问题可以互相交流,谈谈你在设计实验及实验过程中有什么新的感想,发现了什么问题。 生1:我们组认为实验中最容易出错的就是滑动变阻器,阻值最大的位置一错,合上开关就容易使电表偏转过大。 生2:实验过程中,滑动变阻器开始在阻值最大的位置,调节的时候阻值从大到小,小灯泡两端的电压会从小变到大。测量时为什么不先测低于额定电压时的功率,依次测量等于额定电压和高于额定电压的功率,以免变阻器阻值一会儿变大,一会儿变小,还容易错? 师:同学们非常认真,谁能来解释刚才那几个同学的两个问题呢? 生1:我们认为先从低于额定电压开始测也不是不可以,但是先测额定电压更好,这样在观察小灯泡亮 度时有明显的区分,容易观察。 生2:老师,我们发现今天测“小灯泡功率”的实验装置与上一章测“小灯泡电阻”时的装置一模一样。 师:是吗?哪些地方一样? 生:测量的内容也一样,都是灯泡两端电压和通过小灯泡的电流,实验过程中的要求和注意的问题也基本一样。 师:有不一样吗? 生1:两次测量的目的不同,上次是要测电阻,这次是要测功率。 生2:从今天的测量数据也可以算出小灯泡电阻。 师:可以的话,大家算一下电阻。 生:如果不考虑灯泡电阻随温度的变化,将三次测量的值加起来算平均值就知道小灯泡的电阻了。 师:大家都求出电阻了吗?有没有新的发现? 生:定值电阻可以求平均值,今天测的功率不能求平均值。 生:上次多次测量是为了求平均值减小误差,这次是为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况。 师:同学们分析得非常好,现在请同学们观察你手中的小灯泡上的额定值,求出小灯泡的电阻,再求出实际电压下电流值和功率值,和你测量的结果进行比较;如有误差,分析原因。 例1 在“测定小灯泡额定功率”的实验中,某同学电路连接正确,闭合开关,灯泡发光,但测试中无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数都达不到灯泡的额定电压值。其原因可能是下述的哪种( ) A.变阻器总电阻太大 B.电压表量程太大 C.电源电压太低 D.灯泡灯丝断开 [答案] C 例2 在测定小灯泡功率的实验中,若错把电流表并联在电灯两端,而把电压表串联在电路中,如图所示,则闭合开关S后,可能会出现的情况是( ) A.灯泡不亮 B.电流表指针有明显偏转 C.电流表被烧坏 D.电压表示数为电源的电压 [解析] 把电压表串联在了电路中,因为电压表的内阻很大,可以看作是绝缘体,因此电路中的电流十分微弱,可以忽略不计,故灯泡不会亮,电流表的指针不会偏转,更不会被烧坏,所以A正确,B、C错误。因电压表两端的接线柱能通过导线或用电器等导体接到电源两极上,所以电压也相当于测电源的电压,其示数约等于电源的电压值,故D对。 [答案]AD 三、课堂小结 通过本节课的实验,同学们进一步加深了对电功率的理解,巩固了电流表、电压表的操作技能,锻炼了设计实验的能力,希望同学们在课后能更充分交流,在相互交流中发现自己的不足,在不断改正错误的过程中学到更多知识。 四、作业设计 见练闯考第81页课内精练 第3节 测量小灯泡的电功率 [测量原理]P=IU [结论]小灯泡的发光情况由小灯泡的实际功率来决定,在额定电压下,小灯泡才能正常发光。 本节课是电学中最重要的一个学生实验,它涉及的器材最多、操作步骤最复杂,教材中是完全放手让学生去操作完成的。我认为对学生来说难度不小,所以在课堂上,我给予了适当的引导、启发,对一些关键性的问题给予了必要的提示,这样学生的正确率得到了明显的提高,实验也比较顺利地能够完成。 很多学生的实验失误出现在对电表的使用上,包括电表的连接、量程的选取、数值的读出等,所以练习对电表的使用,仍是实验的关键。 对电路故障的排除,尽量让学生自己去解决,教师只提供可能的位置和方法,让学生学会根据现象排除故障,进一步加深对电路方面通路、短路和断路的体会。 第4节 焦耳定律 新的物理课程标准的基本理念是:1.注重学生发展,改变学科本位观念;2.从生活走向物理,从物理走向社会;3.注重科学探究,提倡学习方式多样化等。为了体现这些新的理念,《电与热》首先从学生生活中熟悉的用电器入手,使学生了解电流的热效应;为了使学生进一步认识电和热的关系,教材设计了探究性的实验,探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?”在探究实验的基础上介绍了“焦耳定律”;教材最后又回到生活中,使学生了解“电热的利用和防止”。《电与热》既是对第八章《电功率》中电能、电功率的一个应用的总结,又是对家庭用电安全部分学习的一个铺垫。 从身边常见的现象引入电流的热效应,贴近生活,贴近实际,体现了从生活走向物理。探究过程中,让学生充分讨论,调动学生学习的积极性,使学生掌握知识,同时培养他们分析归纳、辩证思维的能力,注重对物理研究方法的教学,培养学生应用所学物理研究方法解决物理问题的能力,体现以学生为主体的教学思想。 在生活经验方面,学生经常接触到电热器,对电流的热效应已有了一定的了解;在知识储备方面,学生对欧姆定律、电功率有了一定的基础;在研究方法上,对于转换法、控制变量法、探究性学习的过程与方法也有了一定的认识。同时对于与生活接触紧密的电热现象及其应用,学生兴趣浓厚。所以,本节课的关键在于教师正确引导,充分调动学生学习的主动性与积极性,让学生充分讨论、探究、合作、交流,使学生真正成为学习的主人。 知识与技能 1.知道在电流相同的条件下,电能转化成热能的功率跟导体的电阻成正比。 2.知道利用电热和防止电热的场合和方法。 过程与方法 1.通过实验探究电流的热效应与电阻大小的关系,培养学生的观察分析能力和概括能力。 2.通过本节内容的学习,培养学生应用物理知识解决简单问题的能力。 情感、态度与价值观 1.通过电热的利用和防止知识的学习,认识到科学是有用的,激发学生学习物理、热爱科学的兴趣。 2.在学习的过程中,渗透辩证唯物主义的思想。 重点 通过实验探究电流热效应跟电阻大小的关系。 难点 组织指导学生在探究过程中认真观察、分析,并得出正确结论。 探究法、观察法、讨论法。 一、新课引入 师:通过对电能的学习,大家已经了解电流通过导体时,导体会发热,谁还记得这是电流的什么效应?同学们根据自己的生活经验,一定能举出许多电能变成热能的例子。 生:这叫电流的热效应。例如通电的灯泡、电吹风。 师:在前面小灯泡的发光实验中,同学们曾有意地去触摸过小灯泡,感觉小灯泡发热。有没有同学触摸过导线,连接小灯泡的导线热不热。同学们有没有考虑过这样的问题:导线和用电器中流过的电流相同吗? 生:相同。 师:导线和用电器中流过了相同的电流,用电器发热而导线却几乎不发热,这是为什么?今天同学们就来一起探讨电流经过用电器时产生的热量与什么有关。 二、新课教学 生1:可能与电压、电流有关。 生2:还可能与电阻有关。 师:好,下面我们来看两个演示实验,然后再判断。 1.电流的热效应 演示1: 师:大家看到了什么现象? 生:B瓶中煤油温度高。 师:好,我们发现,两个瓶中温度不同,浸泡着镍铬合金丝的瓶中温度计指示的温度高,这是什么原因呢? 生:B中煤油温度高,说明B煤油中的镍铬合金丝产生的热量多。 师:为什么镍铬合金丝产生的热量多? 生:因为镍铬合金丝的电阻比铜丝的电阻大。 师:比较A、B,发现两瓶中电阻丝只有电阻不同,这个实验说明在电流、通电时间相同的情况下,电阻大的金属丝产生热量较多。下面看演示2。 演示2: 师:分别给镍铬合金丝通以不同的电流,同学们有什么发现? 生:电流大时,温度计示数上升得多。 师:说明什么? 生:电流大时,镍铬合金丝放出的热量多。 师:好,这个实验表明,在通电时间一定,电阻相同的情况下,通过电流大时,镍铬合金丝产生的热量越多。 师:通过两个演示实验,我们发现,电流通过导体时,导体会发热,这叫电流的热效应,导体产生的热量可能与电流大小和电阻大小有关,那么具体的数量关系是怎么样的?接下来,我们来学习焦耳定律。 2.焦耳定律 师:物理学家焦耳在1840年就确定了它们的关系,也就是著名的焦耳定律。 U 引导学生写出电功率的表达式P=UI,利用欧姆定律I=,将二式中U消去,可以得到P=I2R。 R产生的热量也就是在通电时间内,电流对电阻做的功。 Q=Pt=I2Rt 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比,这就是著名的焦耳定律。 符号的意义及单位: Q——热量——焦耳(J) R——电阻——欧姆(Ω) I——电流——安培(A) t——时间——秒(s) 例题:一根60 Ω的电阻丝接在36 V的电源上,在5 min内共产生多少热量?教师引导学生分析、演算、要求一名学生板演。 解:由题知:R=60 Ω,U=36 V,t=5 min=300 s(注意时间的单位是s) Q=I2Rt=( U2U2(36 V)2)Rt=t=×5×60 s=6480 J RR60 Ω 同学们在演算过程中,教师要提醒大家注意:代入计算的时候,要将电流的单位“A”一起平方。 师:我们通过实验、观察,利用公式推导得出了电流热效应跟电阻大小的关系。同学们现在能不能回答本节开始时的问题? 生:导线和用电器(电炉或电饭锅或电灯)中通过的电流相同,但是导线的电阻较小,那些用电器的电阻较大。所以,那些用电器发热,而导线几乎感觉不到热。 3.电热的利用和防止 师:生活中有些电热我们要利用,有些电热我们是要防止的。关于电热的利用,同学们已经了解了许多,谁简单地讲几个? 生:电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉、电炉。 师:刚刚举出的都是利用电来加热的设备,都是常见的电热器。同学们知道了利用电热的好处,但有些时候,有些地方的电热我们是不需要的,还要设法防止。例如: 生1:电视机使用过程中会发热,如果连续使用时间过长,还会烧坏电视机。 生2:有些导体上的绝缘材料会因温度过高,使绝缘材料迅速老化,甚至烧坏。 师:那么,对这些电器采取了什么措施来防止过热? 生1:电视机后盖上有许多孔,就是为了能通风散热。 生2:电脑中还装有风扇,也是为了散热,减少电热的危害。 生3:老师用的投影仪上也装有小风扇,也是为了快点散热。 生4:农村抽水、磨面用的电动机连续工作一段时间后要休息一会,等凉了再用,是为了防止电热可能造成的危害。 师:同学们对电热的危害及防止了解得还真不少,这儿有一份电器的说明书,请大家仔细阅读,并分析说明其中的道理。(投影电器说明书) 教师引导学生着重注意以下内容:将电器置于通风良好处;勿使电器淋雨或受潮,长期不用的电器隔一段时间应该通电一次。 生1:电器工作时,置于通风良好的地方,是为了能使电器更好地散热、防止电热产生的危害。 生2:电器淋雨或潮湿会降低绝缘性能,使电路工作失常,影响用电器的使用。长期不用的电器隔一段时间要通电,是为了利用电热来驱潮,是电热的利用。 三、典型例题 例1 有一台“220 V 100 W”的洗衣机,由于使用不当,造成电动机卡死,电动机的温度升高而被烧坏。从出产厂家得知,这种电动机内的线圈的阻值为2 Ω。 (1)这台洗衣机正常工作时,1 min耗电多少焦? (2)电动机被卡死时,1 min产生多少热量? [解析] 本题用于考查的知识点是关于焦耳定律的实际应用以及计算。 (1)此问明确指出是正常工作,可知电动机达到额定功率,耗电量即为额定功率与时间的乘积; 由电动机正常工作可知,电压U=220 V,电动机的功率P=100 W,时间t=60 s。 所以电功W=Pt=100 W×60 s=6000 J (2)由于电动机卡死,此时电动机不能把电能转化为机械能,几乎全部转化为内能,使电动机的温度急剧升高而被烧坏。此时应该用焦耳定律来求解。 电动机被卡死后,变成纯电阻电器,已知U=220 V,R=2 Ω,t=60 s 根据欧姆定律可得I=U/R=220 V/2 Ω=110 A 例2 在图中,电源电压、灯丝电阻都保持不变,灯L上标有“6 V 3 W”字样。当开关闭合,滑动变阻器的滑片从a点移到b点时,电压表的示数从5 V变为8 V,且滑片位于a点时,灯L消耗的功率与位于b点时灯L消耗的功率之比为16∶1。求: (1)灯L正常发光时,通过灯丝的电流; (2)灯丝的电阻; (3)灯L正常发光1 min电流做的功; (4)滑片位于a点时,通过灯L的电流。 [解析] 本题旨在考查学生对于电学问题的综合运用能力。 (1)灯L的额定电压U额=6 V,额定功率P额=3 W,根据P额=U额I额的变形公式可求出灯L正常发光时通过灯丝的电流。 I额=P额/U额=3 W/6 V=0.5 A。 (2)因灯丝电阻不变,则可以根据“6 V,3 W”字样求出灯丝电阻: RL=U额/I额=6 V/0.5 A=12 Ω。 (3)灯L正常发光时,表明它达到了额定功率,则 W=P额t=3 W×60 s=180 J。 (4)设滑片位于a点时,滑动变阻器接入电路的阻值为Ra,滑片位于b点时,滑动变阻器接入电路的阻值为Rb,电源电压为U。 由于滑片由a到b,灯L电压减小3 V,电阻不变,所以电流减小0.25 A,有 Pa/Pb=Ia2/(Ia-0.25)2=16,得I=0.33 A 也可以列方程: U-Ua 当滑片位于a点时,Ia= RLU-Ub 当滑片位于b点时,Ib=, RLPaIa2 又,=2=16 PbIb [HT][答案][HT]〓U=9`V,Ia=0.33`A [HT]四、课堂小结[HT] 本节课我们学习了如下知识: 1.电流的热效应跟电阻大小的关系。 2.电热的利用及防止。 [HT]五、作业设计[HT] 见练闯考第85页课内精练 [XC板书设计.TIF;BP] 第4节焦耳定律 一、电流的热效应:电流通过导体时,电能转化成热的现象 二、探究:电流产生的热量与哪些因素有关 1.猜想〓2.设计实验〓3.进行实验〓4.分析论〓5.结论 三、焦耳定律 四、电热的利用和防止 教学反思 .本节课的设计力图体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的基本理念,注重科学的探究,激发学生的学习兴趣,培养良好的思维习惯。 从电灯发光发热这种学生常见的现象及生活中的电热器引入电流的热效应,贴近生活、贴近实际,体现了从生活走向物理。在学习电流通过导体产生的热跟什么因素有关的过程中,注重了科学探究过程,特别突出了猜想和设计实验环节,在教学过程让学生参与讨论,充分调动学生学习的积极性,不仅使学生掌握了知识,而且培养了他们的分析归纳能力和辩证思维能力,充分体现了以学生为主体的教学思想,注重了对物理研究方法的教学。在科学探究的设计实验环节,引导学生应用控制变量法和转换法进行实验设计,培养学生应用所学物理研究方法解决物理问题的能力。 通过本节课的学习,学生学会了如何利用控制变量法进行实验的探究,通过对实验的观察、分析,自己总结归纳出电流的热效应与哪些因素有关及焦耳定律,体现了学生的自主学习理念。[FL)] 教师笔记[HT] ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 附赠资料: 教师高效教学的诀窍 高效教学,具体应该怎么说呢?我们很难精确地给它下一个定义,但大家都能清晰地感受到它。学生、家长甚至是那些教学水平般的教师亲临高效教学的现场时,都能立刻感受到它。但是,能感受到并不代表能在实践中亲自做到,尽管水平一般的教师也能够在优秀教师的课堂上体会到高效教学的魅力,但他们却无法在自己的课堂教学中像那些优秀教师一样高效。在某种程度上,他们能觉察到自己的不足,但在具体实践的时候却不得要领,有劲使不出来。如果这些教师能够掌握教学的快窍,他们同样也能高效地教学。毕竟,教师们都有一颗上进的心。今天我的目的就是要加深教师对于高效和低效两种教学方法的认识。这点十分重要,只有认识到了,才能在实践中分清这两种教学方法的不同 今天,我们首先对下面所列的典型教学方法做出自己的判断。 看看它们是属于高效教学法,还是属于低效教学法。 高效教学与低效教学测试: 1.讲课时的开场白是:“打开教材,翻到第×页。”(低效) 2.在课堂上尽量多用体验式教学法。(高效) 3.和学生建立起愉快、轻松的师生关系。(高效) 4.高度依赖书本。(低效) 5.把课本当做教学资源和教学工具来用。(高效) 6.多微笑。(高效) 7.大部分时间都显得很严肃。(低效) 8.教学实践中大量罗列文字。(低效) 9.处理学生问题时,声调提高并且表现出失望沮丧的情绪。 10.任何时候都表现得冷静、专业。(高效) 11.在课堂上多次进行有组织的讨论活动。(高效) 12.鼓励学生合作解决问题。(高效) 13.测试中出现的题目不超出课堂教授的内容。(高效) 14.测试中出现令学生感到束手无策的题目。(低效) 15.和学生陷入激烈的争吵。(低效) 16.私下里解决个别学生的问题。(高效) (低效) 17.当众令学生难堪。(低效) 18.详细地准备教学细节,以产生最佳的学习效果。(高效) 19.重复使用同一套教学计划。(低效) 20.不断学习并实践新的教学法。(高效) 21.在课堂教学中紧密联系学生的实际生活。(高效) 22.拒绝改变。(低效) 23.勇于接纳并追求成长和进步所必须的变化。(高效) 24.经常和学生谈论积极向上的话题。(高效)25.经常和学生谈论负面的话题。(低效) 26.对每个学生都充满信心。(高效) 27.尽自己所能和家长保持沟通,让他们了解到学生的学习状 况。(高效) 28.重视学生的长处。(高效) 29.发自内心地热爱教学。(高效) 30.认为教学是一件麻烦的事情。(低效)31.经常抱怨。(低效) 32.和同事保持良好的关系,相互促进提高。(高效 33.为了学生的成功奉献一切。(高效) 34.认为每个学生都能成功,并平等地对待每个人。(高效) 35.不放弃任何一个学生。(高效) 我相信你看完上面的教学方式后一定会有自己的判断。但如果你能无所畏惧地面对自己的内心,那么你一定会发现自己在实践中或多或少存在一些低效的做法。 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容