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        學(xué)習(xí)歐姆定律的三大境界

        2018-11-29 07:10:46秦紅兵
        數(shù)理化解題研究 2018年31期
        關(guān)鍵詞:物理實(shí)驗(yàn)學(xué)生

        秦紅兵

        (四川省資陽市雁江區(qū)第二中學(xué) 641300)

        歐姆定律是初中物理中重要內(nèi)容,在初中物理中起著重要作用,又是初中物理難點(diǎn)之一,學(xué)生常常由于各個(gè)物理量之間的變化不斷,常常出現(xiàn)錯(cuò)誤.那么如何積極解決這類問題,我對學(xué)生進(jìn)行三步訓(xùn)練:從了解對應(yīng)關(guān)系,達(dá)到第一境界;通過物理量通過等量(或一定)關(guān)系的替代,達(dá)到第二境界;到物理量之間的變換達(dá)到極高的境界.如何讓學(xué)生逐一進(jìn)入三大境界,談?wù)勎业膰L試.

        一、明確物理意義

        學(xué)生初學(xué)歐姆定律,通過實(shí)驗(yàn)探究總結(jié)出歐姆定律.理解是物理的基礎(chǔ),實(shí)驗(yàn)直觀展示物理過程需要升華為物理理論.

        1.展示(或總結(jié))實(shí)驗(yàn)電路圖,學(xué)生動(dòng)手完成探究實(shí)驗(yàn)或老師演示.

        實(shí)驗(yàn)是探究物理規(guī)律重要手段,物理規(guī)律是否正確也需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.我在近十年的教學(xué)中,根據(jù)學(xué)生實(shí)際,進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行,采用多種組合方式,將實(shí)驗(yàn)分別設(shè)計(jì)為探究性實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)后認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)

        2.歐姆定律公式

        I=U/R,歐姆定律導(dǎo)出式:U=IR,R=U/I,熟悉是訓(xùn)練的基礎(chǔ),一般采用單一的知道電壓、電流和電阻中的兩個(gè)物理量,求另一個(gè).

        此問題簡單,直接代公式即可求出,對鞏固學(xué)生瞬時(shí)記憶是很好地過程,一般理論上大家不探討,以致很多老師對基礎(chǔ)較差的學(xué)生都沒有這個(gè)過程.在新課過程不可忽視.

        3.對應(yīng)關(guān)系

        歐姆定律公式:I=U/R,某個(gè)導(dǎo)體或電路的物理量相互對應(yīng),各個(gè)時(shí)刻的物理量相互對應(yīng),不能混淆.

        例1 如圖1所示,電阻R1=12歐.電鍵SA斷開時(shí),通過的電流為0.3安;電鍵SA閉合時(shí),電流表的示數(shù)為 0.5安.問:電源電壓為多大?電阻R2的阻值為多大?

        解SA斷開,電路等效于圖R1和R2串聯(lián)

        U=I12(R1+R2) ①

        SA閉合,電路等效于R1:U=I1R1②

        解①②得U=6VR2=8Ω

        解題關(guān)鍵是確定SA斷開和SA閉合時(shí)電流分別是I12和I1,對應(yīng)的電阻分別是R1和R2串聯(lián)總電阻R12與R1.

        4.找準(zhǔn)替代關(guān)系

        由于電路元件不是孤立存在于電路,每個(gè)元件的物理量之間雖然嚴(yán)格對應(yīng),但由等量關(guān)系或?qū)?yīng)關(guān)系存在,因此一定關(guān)系的替代,必然出現(xiàn).

        (1)串聯(lián)電路

        I=I1=I2=I3=……:U=U2+U2+U3+…;R=R1+R2+R3+……

        (2)并聯(lián)電路

        I=I1+I2+I3+……;U=U1=U2=U3=……;1/R=1/R1+1/R2+1/R3+……;

        例3 如圖2所示,電路R1=10Ω,R2=20Ω,R0=20Ω,當(dāng)S1閉合,S2斷開時(shí),電壓表的示數(shù)為3.0V;當(dāng)開關(guān)當(dāng)S1斷開,S2閉合時(shí),電壓表的示數(shù)為多少?

        分析(1)當(dāng)S1閉合,S2斷開時(shí),R1與R0串聯(lián),電壓表測R1兩端的電壓

        電路中的電流:I=U1/R1=3.0V /10Ω=0.3A,

        電源的電壓:

        U=I(R0+R1)=0.3A×(20Ω+10Ω)=9V;

        5.找準(zhǔn)變換關(guān)系

        在電路中會(huì)出現(xiàn)多個(gè)電壓、電流和電阻,如果電壓與電流的比值,就可能對應(yīng)電阻,如果是定值電阻,不會(huì)發(fā)生變化,如果是滑動(dòng)變阻器,則會(huì)隨滑片和連接的方式發(fā)生變化,把不易分析的問題,變換成分析滑動(dòng)變阻器的阻值隨滑片的變化,使問題簡單容易.

        例4 如圖3所示的電路中,電源電壓保持不變,R2、R3是兩個(gè)定值電阻.閉合開關(guān)S、滑片P向左滑動(dòng):當(dāng)電流表示數(shù)變化量的絕對值為ΔI時(shí),電壓表示數(shù)變化量的絕對值為ΔU;當(dāng)電流表示數(shù)變化量的絕對值為ΔI′時(shí),電壓表示數(shù)變化量的絕對值為ΔU′,若ΔI<ΔI′,則( ).

        D.以上三種情況都有可能

        分析滑片P向左滑動(dòng):假設(shè)滑片在滑動(dòng)變阻器的位置a移到位置b時(shí),接入電路的電阻變小,電路的總電

        U1=U-I1(R2+R3),U2=U-I2(R2+R3),

        本題通過通過ΔU和ΔI的比值變換,導(dǎo)出R2和R3之和,從而選出正確答案.如果能達(dá)到熟練推論,那么歐姆定律問題不管怎樣變化,都會(huì)及時(shí)解決.

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