欧姆定律比值问题范例6篇

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欧姆定律比值问题

欧姆定律比值问题范文1

一、教材分析

欧姆定律》一课,学生在初中阶段已经学过,高中必修本(下册)安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基本研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法——列表对比法和图象法;再次领会定义物理量的一种常用方法——比值法.这就决定了本节课的教学目的和教学要求.这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法.

本节课在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础.本节课分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用.因此也可以说,本节课是后续课程的知识准备阶段.

通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用.

本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析.这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础.

本节课的难点是电阻的定义及其物理意义.尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏.从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度.对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从数学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义.有些学生常将两种表达式相混,对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清,要注意提醒和纠正.

二、关于教法和学法

根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式综合教学法.教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动.在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行大面积课堂提问,让学生充分发表意见.这样既有利于化解难点,也有利于充分发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃.

通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实际操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律.同时要让学生知道,物理规律必须经过实验的检验,不能任意外推,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯.

三、对教学过程的构想

为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:1.在引入新课提出课题后,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用.2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答.这样使他们既巩固了实验知识,也调动他们尽早投入积极参与.3.在进行演示实验时可请两位同学上台协助,同时让其余同学注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考.4.在用列表对比法对实验数据进行分析后,提出下面的问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识.到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨.5.在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义.此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨.此处节奏应放慢,可提请学生回答或展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出实验结论的基础上,进一步总结出欧姆定律,这实际上是认识上的又一次升华.要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力.教师重申时语气要加重,不能轻描淡写.要随即强调欧姆定律是实验定律,必有一定的适用范围,不能任意外推.7.为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习,达到巩固之目的.然后结合课本练习题,熟悉欧姆定律的应用,但占时不宜过长,以免冲淡前面主题.

四、授课过程中几点注意事项

1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍.

2.注意正确规范地进行演示操作,数据不能虚假拼凑.

3.注意演示实验的可视度.可预先制作电路板,演示时注意位置要加高.有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上,使全体学生都能清晰地看见.

4.定义电阻及总结欧姆定律时,要注意层次清楚,避免节奏混乱.可把电阻的概念及定义在归纳实验结论时提出,而欧姆定律在归纳完实验结论后总结.这样学生就不易将二者混淆.

欧姆定律比值问题范文2

【关键词】电路电动机纯电阻与非纯电阻

电流通过纯电阻与非纯电阻时的能量转化关系,是高中物理直流电路部分的重点知识,但由于很多同学不能够正确区分纯电阻与非纯电阻,导致很多问题的分析出现问题,本人结合教学过程中的实际情况,以电动机为例,较好的解决了纯电阻与非纯电阻中应用中的区别与联系。

一、设计的几个实验分析:

当电流通过电动机的过程中,消耗电能,同时会产生其他形式的能,这个能量转化的过程就是电流做功的过程,即电功W=IUt。而电流通过线圈时会产生焦耳热,Q=I2Rt,那么,Q与W相等吗?

解决方案:假设Q=W,将推导出I=U/R,即欧姆定律,而欧姆定律是有它的适用条件的。

分析:欧姆定律有它的适用条件,电流消耗的电能全部转化为内能,此时电功等于电热。所以,欧姆定律适用的电路叫做纯电阻电路;欧姆定律不适用的电路叫做非纯电阻电路。

实验1:探究电动机在不转动的状态下,电压、电流和电阻的关系有何特点。

实验2:探究电动机在转动的状态下,电压、电流和电阻的关系有何特点。

通过具体的实验让学生清晰的辨别纯电阻电路与非纯电阻电路。

实验3:进一步探究电动机在不转动的状态下,电压、电流和热功率、总功率的关系。

实验结论:电流通过纯电阻时,热功率在总功率中所占比值很高。在误差允许的情况下,纯电阻电路产生的电热近似等于消耗的电功,即W=Q.

实验4:进一步探究电动机在转动的状态下,电压、电流和热功率、总功率的关系。

实验结论:电流通过非纯电阻时,热功率在总功率中所占比值较小。从能量守恒的角度去考虑,W=Q+E,即电动机消耗的电能等于产生的热量及产生的机械能的总和。

二、大思路

含电动机的电路由于涉及电能转化为机械能,电动机正常工作的电压电流关系不再满足,我们需要从能量守恒的角度去研究。

电动机正常工作时的输入功率(即电动机消耗的总功率)一部分转化为电热,一部分转化为机械能输出。根据能量守恒:

P输入+P热=P输出

1.求电动机两端的电压U

2.求流过电动机的电流I

3.求电动机的内阻r

4.求电动机输入功率P输入,用电功率公式P=IU计算

5.求电动机内阻消耗的电热功率P热,根据焦耳定律求出P热=I2r

注意:4、5中的两个公式不能使用纯电阻电路中的其他变形。

6求出P输入、P热之后,不难求出P输出

举一反三,如果已知P输入、P热、P输出中的任意两个,则另一个可以通过解能量守恒方程求出。

三、例题分析:

例:一台电风扇,内阻为20Ω,接上220V电压后,消耗功率66W,问:

(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少?

(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少?转化为内能的功率是多少?电动机的效率是多少?

(3)如果接上电源后,电风扇的风叶被卡住,不能转动,这时通过电动机的电流,以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少?

分析(1)因为P入=IU

所以I=PUA=0.3A

(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率

P内=I2R=0.32×20W=1.8W

电风扇正常工作时转化为机械能的功率

P机=P入-P内=66W-1.8W=64.2W

电风扇正常工作时的效率

η=64.266×100%=97.3%

(3)电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻,通过电风扇的电流

I=UR=22020A=11A

电动机消耗的电功率

P=IU=11×220W=2420W

电动机发热功率

P内=I2R=112×20W=2420W

欧姆定律比值问题范文3

【关键词】教学难点;应对方法;比热容;欧姆定律;电功率

九年级物理教学过程中,教师在进行到比热容、欧姆定律、电功率的计算等这几个教学难点时,就需要多加注意这些重点难点,并且对其进行恰当的处理,从而达到最好的教学效果。

1.比热容在热学课程教学

比热容是涵盖四个物理量的综合概念,新课程实施后,教师的任务就是通过实验让学生理解和认识比热容,并且引导学生用比热容说明生活中简单的自然现象。

1.1本课的重点在于理解比热容的概念

利用比热容的有关知识解释生活中的有关问题,而难点则在于掌握热量的计算相关公式。教师首先应当从生活引入,通过实验建立概念,学生生活经验相对较少,教师可以根据人教版物理教科书做演示实验:用相同的电加热器质量相同的水和食用油,使它们升高相同的温度,发现加热水需要的时间较长,然后比较它们吸收热量的多少,看看这两种物质的吸热情况是否存在差异,最后实验表明说明水所吸收的热量较多。

教师可以带领学生再更换其他的液体或固体来做此实验,最后更多的实验都表明不同的物质在质量相等、并升高的温度相同时,吸收的热量不同,使学生深刻理解比热容的概念;教师要启发学生积极思考设定质量和升高温度的乘积被除以吸收的热量是何原因,这是教师在教学过程中非常重要的一点。

1.2学生掌握比热容概念后

教师可以通过定量实验的方法使学生自主计算热量的相关计算公式。用相同的电加热器加热质量不同物质A和物质B,一定时间后在自制的表格中记录它们升高的温度和吸收的热量,教师需要根据加热器功率和加热时间提供热量数据,并且认为这是A、B吸收的热量,学生在教师带领之下探究表格,可以自主计算出“物体吸收的热量与它的质量和升高温度乘积的比值”,计算公式有具体数据的支撑,因此更加易于理解。

2.直流电流教学中欧姆定律的学习

在电学中,电流、电压和电阻这三个物理量之间的联系是被欧姆定律这一条实验定律所揭示的,而欧姆定律一直就是电学实验定律的中心。

2.1通过创设问题情景归纳出欧姆定律

在欧姆定律的教学课时中,教师的任务是引导学生透过实验看到电流跟电压还有电阻之间的关联,总结出欧姆定律。而在教学过程中,本课时的难点就在于如何设计实验,如何分析实验中所取得的实验数据并进行归整总结,如何评估实验后得到的结果。

教师可以通过创设问题情景,引入新课问题让学生自己提出猜想和假设,自主进行实验探究电流、电压和电阻之间的关系,带领学生制定计划与实验方案,用控制变量法进行实验与收集证据,在自主设计实验方案的过程中,让学生的实验设计能力得到提升。

教师在学生汇报实验方法时做适当的提示与补充,完善学生提出的需要准备的实验器材,启发学生用多种方法来解决问题,比如在电路上串联一个滑动变阻器来改变电源电压的取值。

根据学生的分析和汇报,教师将学生的实验思路和方法进行总结,实验可分为两步,第一步控制电阻不变,通过调节滑动变阻器,改变电阻两端的电压并使其成倍数变化,再观察通过电阻的电流的变化情况,找出电流与电压的关系;第二步需要分别接入电路的,应当是阻值显示为倍数关系的不同类型电阻,学生在实验过程中,为了保持电阻两端的电压维持某一个固定值不变,就应当适当得调节滑动变阻器,同时观察电流的变化,从而能够准确地找出电阻与电流之间的联系。

在学生分组实验记录数据之后,教师引导学生分析轮涨得出结论,给出评价,让学生自主构建知识,学习科学研究方法,培养学生实验和观察的能力,但本课教学容量大,教学时间紧,教师不可一味放手,在适当的时候还需要引导学生进行归纳总结,从而使本课圆满完成。

3.电功率是电学的重点内容

电能转化为其他形式的能得过程也可以说是电流做功的过程。电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有关系。作为表示电流做功快慢的物理量,电功率等于电流与时间之比。

3.1体会电功率在实际生活中的概念

教师在本课时的教学中,应当着重引导学生理解电功率的概念,通过实验或者举例让学生认识到电功率在现实生活中的广泛应用。

而难点则在于如何理解实际功率和额定功率的区别与联系。教师应当根据课程标准,引导学生根据实例,认识功的概念,知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。通过做演示实验引入课题,从实验中得知电流做功有快慢之分,引导学生得出电功率的知识以及电功率的意义从而得出定义公式以及单位和换算关系。

教师可以通过比较800W的电吹风机与40W的灯泡在相同的时间内消耗的电能让学生理解功和功率的区别与联系,同时从能量转化的角度对电功率进行分析,便于学生加深理解。通过设置课堂练习和演示实验,例如将两灯泡先后并联和串联接入家庭电路中,观察灯泡的发光情况,探究灯泡的功率是否改变了,从而使学生意识到利用灯泡铭牌上得电功率判断灯泡的亮暗,要一并考虑电压的影响,最后得知用电器的正常工作状态和非正常工作状态,指导用电器的功率不是固定不变的。

教师最后结合电功率和电功率的计算以及额定功率和实际功率的板书,梳理本课所学知识,使之形成一个完整的知识体系,同时也可以帮助学生进行记忆,最后让学生掌握运用于解题。

4.总结

由简单到繁杂,由浅显到深刻的认识规律是物理教学的特点,在教学过程中,教师要做好足够的铺垫,这样才能充分发挥物理教学的探究性,但同时,也要顾及到学生的接受能力,只有教师在教学过程中起到了“穿针引线”的串联作用,知识的系统性和结构性才能够保持。

教师要使学生能够全方面的体验到学习物理的乐趣,从而认识到应用科学方法的重要性,并且在探究过程中,科学思想得到熏陶,能力得以提升,掌握正确的学习方法获得知识。

参考文献:

[1]陆长海.中学物理重难点教学的几点建议[J].考试(教研).2010年12期

[2]黄耀华.中学生物理学习中思维错误及原因探讨[J].西北职教.2008年09期

欧姆定律比值问题范文4

一、电源

1.电源仅起搬运电荷的作用,其本身不能创造电荷;电源是将其他形式的能量转化为电能的装置。

2.图l示意了非静电力使正电荷在电源内部由负极移至正极。

我们知道,在外电路中正电荷在恒定电场的作用下由电源正极移向电源负极,静电力做正功。作为电源只是将由外电路到达电源负极的正电荷及时运送到电源正极;电源内部的电场力对移动的正电荷是做负功的,因此,需要存在非静电力,且需要非静电力做正功。电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

3.不同的电源,非静电力做功的本领不相同,物理学中用电动势来表明电源的这种特性。

对电源电动势E存在以下两种理解。

(1)电势的“跃升”:以一节电池为例,电池内部的正极和负极附近分别存在化学反应层。反应层中的非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移至电势高处,在这两个地方,沿电流方向电势产生“跃升”。图2深刻、直观地表现出了闭合电路中的电势变化(图中D、C分别表示电池溶液中与两电极靠近的位置)。外电路中的电流由高电势流向低电势(沿图示电流方向由A到B),内电路中的电流由低电势流向高电势(沿图示电流方向由B到A)。

进一步来理解“电势的变化”。如图3所示,探针A与正极板靠得很近(对应图2中的DA),探针B与负极板靠得很近(对应图2中的BC),将这两处升高的总电势取为E,它等于内、外路电势降落(分别为电压表V'、V的示数U内、U外)之和,即E=U内+U外。从电源内部有电流、电压,能体会到电源内部是有电阻的。

(2)非静电力做功:①非静电力做功W非电是非电能转化为电能的量度。若电荷量q通过电源,电源内部电势的“跃升”(即电源电动势)取为E电源.则有W非电=qE电源。②根据能量守恒定律可知,非静电力做的功应该等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和,即W非电一E外+E内。③静电力做正功,电荷的电势能减少,电能转化为其他形式的能:这里非静电力做正功,电荷的电势能增加,其他形式的能转化为电能。

电源电动势E的数值:①由W非电=qE电源可得,电源电动势,即电源的电动势在数值上等于单位正电荷经电源内部从负极板移动到正极板非静电力所做的功。对于确定电源,电源电动势E为比值定义式。②由U内分别为外、内电路电阻上的电压,则,可以得出E=U外+U内,即③U外又称为路端电压U路,故外电路断开时,I=0,Ir=0,则开路路端电压等于电源电动势;当电源内阻可以忽略不计时,r=0,Ir=0.则路端电压等于电源电动势。④电源电动势取决于电源本身的构造,与外电路的变化无关。

侧,将电动势为3.0V的电源接入电路中,测得电源两极间的电压为2.4V,当电路中有6C的电荷通过时,求:

(1)有多少其他形式的能转化为电能?

(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能?

(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能?

解析:(1)Eq=3×6J=18J。

点评:Eq为其他形式的能转化为电能的数值,U外q、U内q分别为外电路、内电路中电能转化为其他形式能的数值。

二、电流

1.恒定电场:导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动,但有的流走了,另外的又来补充,所以电荷的分布是稳定的,稳定分布的电荷所产生的电场是稳定的电场,称为恒定电场。

在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等,在恒定电场中同样适用(如匀强电场中场强,恒定电场中场强,均表示单位长度内的电势变化)。

有同学问:静电平衡的导体内部场强处处为零,为什么流有电流的导线内部的场强却不为零?

释疑:其实,原因就在于静电平衡的导体内不存在电荷的定向移动,而流有电流的导线内却存在电荷的定向移动,不是静电平衡的导体了。

2.电流方向的规定:正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。导体中可以自由移动的电荷为自由电子,定向移动的自由电子(载流子)的移动方向与电流的方向相反。

电流虽有方向,但是标量,不是矢量。如图4所示,干路电流I与两支路电流I1、I2间的大小关系是I=,这一关系不会因a值的变化而改变,也就是说I1、I2与I不满足平行四边形定则(满足平行四边形定则的物理量才为矢量)。

3.电流的定义式,其中g为时间t内通过导体横截面的电荷量。

4.电流的微观表达式:如图5所示,设导体中单位体积内的载流子数为n,载流子的电荷量为q,载流子的定向移动速率为v,则,

(l)单位体积内的载流子数n取决于导体的材质。

(2)若单位长度内的载流子数为N,则电流的微观表达式为I=Nqv。

例2(2015年安徽卷)一根长为L,横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积内的自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向移动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为()。

解析:如图6所示,金属棒内的场强大小答案为C。

点评:ρnev字面上与电压U无关,实际上,v是与U有关的,故ρnev也就与电压U有关了。

例3 某电解液中,若2s内各有1×1019个二价正离子和2×1019个一价负离子以相反方向通过某截面,那么通过这个截面的电流是()。

A.O

B.0.8A

C.1.6A

D.3.2A

解析:负离子的定向移动可以等效为等量正电荷沿负离子移动的相反方向运动。因此,I=答案为D。

点评:正、负载流子做定向移动时都能形成电流,只要注意负离子定向移动与等量正电荷定向移动形成电流的方向相反即可。

三、用欧姆定律分析电路动态问题

欧姆定律:在同一电路中,导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,即。

例4 在如图7所示的电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表A、V1、V2、V3的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小(绝对值)分别用I、U、U2和U3表示,下列比值错误的是()。

解析:分析“电路连接方式”,可以认为电流I从电源正极流出,经电流表A、R1、R2、开关S回到电源负极。

因为U1为定值电阻R1上的电压,定值电阻R1,所以选项A正确。当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,可变电阻R2接人电路的阻值变大(回路总电路R总变大,电流I变小,U1变小,U2变大,U3变大)。由可知,变大。取Ur为电源内阻电压改变量的大小,由闭合电路欧姆定律可知,初态,末态,对等式两边取改变量后,得,即,则,因此,可见不变.选项B错误.c正确。因为U3为上的电压,又有,可知变大。由闭合电路欧姆定律,得,即,因此见选项D正确。答案为B。

点评:电阻的定义式,表示某一状态下的电阻等于其上电压与电流的比值。对于定值电阻R,有u=RI,即R能等于;但对于变化的电阻R变,有,不满足“”,不满足“”,即变化的电阻不恒等于其上电压变化量与电流变化量的比值。在闭合电路中,对于变化电阻部分的,不是恒等于R变,而是等于回路中除变化电阻以外的所有定值电阻的总和,电源的内阻r等于“路端电压变化量与通过电源电流变化量I的比值”,即

跟踪训练

1.在导体中有电流通过时,下列说法中正确的是()。

A.电子定向移动速率很小

B.电子定向移动速率是电场传导的速率

C.电子定向移动速率是电子热运动速率

D.在金属导体中,自由电子只不过是在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动

2.半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q。现使橡胶圆环绕垂直圆环平面且通过圆心的轴以角速度叫匀速转动,则由圆环产生的等效电流应有()。

A.若ω不变而使电荷量变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍

B.若电荷量Q不变而使角速度变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍

C.若Q、ω均不变,将橡胶网环的横截面积变小,并使圆环半径变大,电流也将变大

D.若Q、ω均不变,将橡胶圆环的横截面积变小,并使圆环半径变大,电流也将变小

3.如图8所示,电压表由灵敏表G与电阻R串联而成,某同学在使用中发现此块电压表的读数总比真实值偏小一点儿,要想使电压表读数准确可采取的措施是()。

A.在电阻R上并联一个比其小得多的电阻

B.在电阻R上并联一个比其大得多的电阻

C.在电阻R上串联一个比其小得多的电阻

D.在电阻R上串联一个比其大得多的电阻

4.如图9所示,直线“是电源的路端电压随输出电流变化的图像,曲线b是一个小灯泡两端电压与电流的关系图像。如果把该小灯泡与电源连接,此时电源效率为0.4,则下列说法正确的是()。

A.小灯泡工作时的电阻大小为4Ω

B.电源电动势为9V

C.电源内阻为3Ω

欧姆定律比值问题范文5

一、 简约、准确的源头分析是解决电学综合题的基础

初中电学知识面广、知识点杂、题型变化多、计算公式多.这是造成我们学习困难的主要因素.但如果能够对知识点源头进行有效的分析、整合,就能为我们指引出一条捷径,大大减轻同学们的学习负担.初中电学知识可以归纳为以下几点:

1. 一个定律:欧姆定律.欧姆定律是电学中的基本规律,是所有电学知识联系的纽带,是电学题考查的重点.欧姆定律是实验定律,在学习中同学们要掌握其科学探究的方法.

2. 二种连接方式:串联与并联.串联与并联是最基础的电学题考查内容,也是很多电学题分析、思考中必不可少的知识点.

3. 三个物理量:电流、电压、电阻.从某种意义上讲,电学题的计算就是这三个物理量之间的运算.因此,正确理解这三个物理量是学习的关键,明确每一物理量的含义及单位是学习的重点.

4. 四种仪表:电流表、电压表、电能表、滑动变阻器.对于电流表、电压表和电能表主要是掌握其连接方式、量程的选择、读数,这是实验题中经常出现的内容.滑动变阻器在生活实践中、电学实验中都起着重要作用,并且对电学题的变化也是起着媒介的作用.

5. 五个重要实验:探究串、并联电路电流的规律; 探究串、并联电路电压的规律;探究电流与两端电压、电阻的关系;伏安法测电阻;测量小灯泡功率.这五个实验都是历年来中考的热点.

下面以2011年泰州市中考试卷第三大题26小题为例进行具体分析.

图1是一台常用的电热饮水机,下表是它的铭牌数据,图2是它的电路原理图,其中S是温控开关,R是定值电阻,R是加热电阻.当S闭合时,饮水机处于加热状态;当S断开时,饮水机处于保温状态.

(1) 在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是多大?

(2) 饮水机正常工作时,将热水箱中的水从20℃加热到90℃,需用时14min[水的比热容为4.2×10J/(kg•℃)].求此加热过程中: ①水吸收的热量;?摇 ②饮水机的加热效率.

(3) 求电阻R的阻值(保温功率是指整个电路消耗的功率).

从知识点分析,这是一道电学与热学综合的计算题,是现在中考的常见题型.很多同学看到这样的综合题感觉束手无策,但如果我们静下心来,细心分析,就会找到解题的正确方法.

本题第一小题主要应用到电功率公式,第二小题应用到热量计算公式和效率问题,第三题较难一点,要求对串联电路和电功率公式能够熟练运用.

理清了题目问题的源头,下面就是解题策略的正确运用了.

二、 清晰、简便的解题策略是电学题有效学习的关键

1. 细读题目,正确审题

审题是解题的前提,对电学综合题的审题主要是明确题中的已知条件、学会通过题中的“关键词”找出隐含条件如:“正常发光”、“不超过”、“串联”、“并联”、“电压恒定不变”、“最大”、“最小”等等,而这些关键词往往是解题的切入点.另外还要分析待求物理量与已知量的关系等.

本题应主要关注加热功率和保温功率的区别,水桶容量和热水箱容量的区别,在计算时千万不要相互混淆.例外,本题中电阻R和R实际上都是定值电阻,不管是加热状态还是保温状态阻值都是不变的.只有对题目中的这些关键词有了正确的理解,才能够在解题中不走弯路.

2. 去繁就简,优化电路

在一些综合性较强的电学题中,当电路中的开关断开和闭合状态发生改变时,元件的连接形式往往发生了改变,画出等效电路图可简化复杂电路.特别在刚刚接触电学计算题时,要让学生养成多画等效电路图的习惯,多次练习之后,就会习惯成自然,即使不在纸上画出,在心里也会有一个简化之后的等效电路图.

本题电路图虽然简单,但同样能够进行电路的优化.本题中电热水机在加热状态和保温状态时,电路图可优化为以下两种:

① 在加热状态时,开关S闭合,电阻R被短路,电路可简化为图3.

② 在保温状态时,开关S断开,电阻和串联,电路可简化为图4.当这样的两个电路图呈现在同学们面前时,我相信同学们就能顺利解决问题了.

3. 有的放矢,选择公式

电学题中公式多,我们要能够根据题目中要求解的物理量选择合适的公式,在这个过程中,要注意与题目中的已知条件进行验证,以确定公式的适用性.

本题中第一小题要求解在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是多大.对于电流,与之相关的公式主要有欧姆定律和电功、电功率计算公式.但显然本题中的已知条件是电功率,所以我们主要运用P=UI这一公式进行求解.

第二小题计算公式比较明朗,Q=cm(t-t0),需要注意的是水的质量要由热水箱中水的体积求得.对于饮水机的加热效率问题,我们只要对比机械效率的求解就不难理解,即热水箱中的水吸收的热量与14min内饮水机消耗电能的比值.

第三问中公式的运用较复杂,但总体来说都是P=U/R这一电功率推导公式的运用,但在公式运用中,特别要注意各个公式运用时研究对象的同一性.

解题过程如下:

解:(1) I===2A?摇?摇 (要注意功率的选择)

(2) ① m=ρV=1.0×10kg/m ×1×10m=1kg?摇

Q=cmt=4.2×10J/(kg•°C)×1kg×(90°C-20°C)=2.94×10J

② W= Pt = 440W×14×60s =3.696×10J

η===79.5%

(3) R===110Ω?摇?摇?摇(注意公式运用的同一性)

R===1210Ω

R=R-R=1210Ω-110Ω=1100Ω

4. 善于总结,归纳要领

解决电学题不仅要“知其然”还要“知其所以然”,在学习过程中,不断的总结错误的原因,归纳解题的规律,注意举一反三,融会贯通,及时查漏补缺,自然会变难为易.据统计今年中考这道电学综合题失分较多,其主要原因就在于审题不清,公式运用不熟练.

中考题型每年都会有一定范围的变化,要能够在以后的中考中立于不败之地,不仅要熟悉各种典型题型,还要能够把握电学综合题变化的趋势.

三、 热门、实用的拓展分析是电学题有效学习的趋势

随着新课改的实施,以及与国际教育的接轨,中考物理题型已发生了很大的改变,由原来的纯理论试题向现在以实际应用题为主的转变.我们学生在学习时也要及早认识,及时转变学习方法,以适应电学题的发展.从近几年的中考题型来看,电学题综合题的拓展变化主要从以下几个方面入手.

1. 向科技前沿靠拢

物理学是一门应用型科学,物理学的学习和研究就是为了推动科技的进步,让物理学习回归本质才是符合教育发展的规律.

2. 与基础生产、生活相接轨

物理来源于生活须服务于生活,电学与我们的生活息息相关,电学题更应该回归生活.上题就是这类拓展的具体应用.

3. 在实际操作细节中分析问题

欧姆定律比值问题范文6

一、探究影响电阻大小的因素

探究导体电阻跟哪些因素有关的实验,原理是在电压不变的情况下,通过电流的变化来研究导体电阻的变化(也可以用串联在电路中的小灯泡亮度的变化来研究导体电阻的变化,即转换法).由于导体电阻的大小和导体本身的材料、长度、横截面积都有关,所以在探究电阻的大小与哪个因素有关时必须指明“相同条件”(即采用控制变量法).导体的电阻是导体本身的一种性质,与是否接入电路、外加电压及通过电流的大小等外界因素均无关.

二、电阻的串、并联

1.电阻串联时,电路中总电阻的阻值等于各个电阻的阻值之和,即R串=R1+R2.

2.电阻并联时,电路中总电阻的阻值的倒数等于各个电阻的阻值倒数之和,即

■=■+■.

3.五个推论:

(1)串联电路的总电阻比其中任何一个电阻的阻值都大(相当于增加了导体的长度);并联电路的总电阻比其中任何一个电阻的阻值都小(相当于增加了导体的横截面积).

(2)在并联电路中,只要多并联一个电阻(不论该电阻的阻值大小),其总电阻一定减小;在串联电路中,只要多串联一个电阻,其总电阻一定增大.

(3)n个相同的电阻R并联,总电阻R并

=■;n个相同的电阻R串联,总电阻R串

=nR.

(4)若干个电阻串联或并联,其中任意一个电阻的阻值增加,则总电阻的阻值增大;任意一个电阻的阻值减小,总电阻的阻值也随之减小.

(5)串联电路中,电压与电阻成正比,即■=■;并联电路中,电流与电阻成反比,即■=■.

三、欧姆定律

用控制变量法研究通过电阻的电流跟其两端电压的关系时,我们可以发现:导体的电阻不变时,通过导体的电流随其两端电压的增大而增大;电压不变时,通过导体的电流随导体电阻的增大而减小.

欧姆定律的内容:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比.用公式表示就是I=■.

在用公式I=■计算时,公式中的I、U、R必须是同一时刻、同一段电路上的电流、电压和电阻.

注意 I=■表示导体中的电流大小取决于这段导体两端的电压和这段导体的电阻.当导体两端的电压U或电阻R变化时,导体中的电流I也将发生相应的变化,即I、U、R都是变量.R=■表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比等于这段导体的电阻,它是电阻的计算式,而不是决定式.对于一个给定的导体,比值■是一个定值;而对于不同的导体,这个比值一般是不同的.绝对不能认为导体的电阻跟电压和电流有关.

四、伏安法测电阻

所谓伏安法测电阻就是利用电压表测定值电阻两端的电压,用电流表测通过定值电阻的电流,再根据欧姆定律的变形公式R=■计算出定值电阻的阻值,这是一种间接的测量法.在用伏安法测电阻时,要在电路中串联一个滑动变阻器,从而改变定值电阻两端的电压,至少读出三组电压值和对应的电流值,由R=■计算出三次电阻,求出平均值.

注意 用伏安法测小灯泡的电阻时,由于小灯泡的电阻受到温度的影响,所以在实验过程中,小灯泡的灯丝发光程度不同,灯丝的温度不同,它的电阻也不同.所以,测小灯泡的电阻时,不能求平均值.

考点扫描

考点1 利用欧姆定律分析图像

例1 图1是新型节能应急台灯电路示意图.台灯充好电后,使用时可通过调节滑动变阻器接入电路的阻值R改变灯泡的亮度.假定电源电压、灯泡电阻不变,则灯泡两端的电压U随R变化的图像是图2中的( ).

解析 由题意得,灯泡的电阻不变.根据公式U=IR可知,当R灯不变时,灯泡两端的电压U与电流I成正比;而I=■,在电源电压U总和R灯一定时,电流I随变阻器的电阻R的增大而减小,但不会为0,即灯泡两端的电压U随R的增大而减小,但不会为0.答案为C.

考点2 利用欧姆定律分析电路

例2 小明观察了市场上的测置仪后,设计了图3所示的四个电路(R是定值电阻,R1是滑动变阻器).可以测量人体重的电路是( ).

解析 图中分别使用电压表与电流表作显示仪表,但选项B和D中的电流表与电压表均是错误连接.分析A电路可知,当人体重增加时,变阻器R1的滑片向下滑动,它接入电路的电阻也就越大.根据I=■可知,在电源电压一定的情况下,电路中的电流越小,定值电阻R两端的电压越小,即R1两端的电压越大,达到了测量人体重的目的.而选项C中的电压表测量电源电压,其示数是不会改变的.答案为A.

考点3 利用欧姆定律测量电阻

例3 用图4-甲所示的电路测量额定电压为2.5V的灯泡正常发光时的电阻,电压表应该接入 (选填“1”或“2”)处.当闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P使电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图4-乙所示,则通过灯泡的电流是 A,灯泡正常发光时的电阻是 Ω.

解析 本题中只需要用电压表测量出待测灯泡两端的电压,用电流表测出通过灯泡的电流,就可以计算出电阻.分析甲图中的电路可知,“1”是与灯泡并联,因而是电压表;“2”是与灯泡串联,因而是电流表.从乙图中可读出电流表的示数为I=0.3A,则灯泡的电阻R=■=■≈8.3Ω.

典例讲析

典例1 小明设计了如图5所示的电路图,做“探究导体电阻大小与导体长度的关系”的实验,在A、B间接入下表中待研究的电阻丝,电源电压U恒定,忽略温度对灯丝电阻的影响(电阻丝用电阻符号表示).

(1)小明选择序号为 的两根电阻丝来探究导体电阻大小与导体长度的关系.

(2)他正确选择后,将电阻丝分别接入A、B间,闭合开关,观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小.实验中,两次电流表指针均有偏转,但第一次的示数大于第二次的示数,说明第一次接入的电阻丝阻值 (选填“较大”或“较小”);其中第二次实验中灯泡不亮(仪器及电路连接均正常),你认为原因是 .

(3)小明继续用上述电源设计了如图6所示的电路图,来探究导体电阻大小与导体长度的关系.他选择两根电阻丝分别接入R1、R2所在位置.他只要通过比较 就可以判断R1、R2的阻值大小.

讲析 (1)要探究导体电阻大小与导体长度的关系,应采用控制变量法,控制材料、横截面积相同,改变导体的长度,故应选择序号为2、4的两根电阻丝进行探究.

(2)我们是通过转换法来体现电阻丝电阻的大小的,将两根不同的电阻丝分别接入同一电路中,电流表示数越大(或灯泡亮度越亮),说明此时接入电路中的电阻越小.若第二次实验中灯泡不亮,可能是接入的电阻太大或电源电压太小.

(3)在图6中,将长度不同的两根电阻丝接成串联电路,此时它们的电流相等,根据欧姆定律U=IR可知,阻值越大的电阻,其两端分到的电压就越大,则电压表示数也越大.故根据电压表示数的大小,可以判断出电阻R1、R2阻值的大小.

答案 (1)2、4 (2)较小 接入的电阻太大或电源电压太小 (3)电压表示数的大小

评点 本题采用控制变量法探究影响导体电阻大小的因素.在判断电阻的大小时采用转换法,通过观察电路中电流或电阻两端电压的大小,推断电路中电阻的大小.

典例2 在研究电流与电阻和电压关系的实验中:

(1)如图7所示,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于 端,目的是 .

(2)小敏同学按如图7所示的电路图连接了图8的实物电路,其中有两个元件连接错误,它们分别是 和 .(只需填写连错的元件)

(3)正确连接电路后,实验过程中,小敏把电阻R由5Ω分别换成了10Ω、20Ω.每次闭合开关后,首先应调节 ,使

保持不变,然后再记录电流表的示数.

(4)下表是小敏测得的三组数据,据此数据可得到的结论是 .

讲析 (1)在有滑动变阻器的电学实验中,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移动到阻值最大处,使接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,以保护电路.

(2)从连接的电路图可以看出,电路连接的错误是电流表与定值电阻并联,而电压表与定值电阻反而串联了.

(3)因为导体中的电流与导体的电阻和导体两端的电压均有关,所以探究电流与电阻的关系实验中,在更换定值电阻时,要控制定值电阻两端的电压相同.当电阻R由5Ω分别换成10Ω、20Ω时,如果滑动变阻器的滑片P不动,则电压表示数将变大,因此要确保电压表示数不变,应向右移动滑动变阻器的滑片.

(4)分析数据时,既可以横向比较三次电阻比值与三次电流比值,也可以纵向比较三次电流与电阻的乘积.通过比较发现“电流与电阻成反比”,在写结论时,不能漏掉“电压一定”这个前提.

答案 (1)B 保护电路 (2)电流表 电压表 (3)滑动变阻器的滑片 电压表示数 (4)当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比

评点 在得出结论时,应注意因果关系,实验结论不能反过来说.例如“电阻一定时,电压与电流成正比”就违反了因果关系.电压是“因”,电流才是“果”,不是因为导体中通过了电流才有电压.也不能说“导体的电阻与通过它的电流成反比”,因为电阻是导体本身的一种特性,即使导体中没有电流,它的电阻也不会改变(温度不变时),更不会因为通过导体的电流变化而发生变化.

典例3 下面是小明同学做测量小灯泡电阻的实验.小灯泡正常发光时的电压为2.5V,已经连接的部分电路如图9所示.

(1)同组的小琴又给他补接了两根导线使电路完整,请你将这两根导线画出来.

(2)闭合开关之前,应将滑片滑到滑动变阻器的 (选填“A”或“B”)端,目的是保护电路.

(3)小明利用上面的电路测小灯泡的电阻,已经记录的三组数据如下表,请你帮小明将表中的空格补上.

(4)小明处理完数据后发现,三次测得的灯丝电阻相差较大,与其他同学交流也是同样的情况.你认为出现这种结果的原因是 .

讲析 这道题考查了电路的连接、滑动变阻器的使用、数据的处理及分析.在第(3)问中,主要是利用欧姆定律计算电阻的阻值.第(4)问中,对数据及结果分析后可知,因为随着小灯泡亮度的增加,即发热量的增加,电阻变大,所以小灯泡电阻的大小与温度有关,温度越高电阻越大.

答案 (1)图略 (2)A (3)8.3 (4)灯丝的电阻与温度有关,温度越高电阻越大

注意 实验中,测定电阻的阻值时多测几组数据求平均值,是为了减小实验误差.而测小灯泡正常工作时的电阻时,也要多测几组数据,但不能求平均值.同学们知道这是为什么吗?

评点 测量导体的电阻是电学学习必须掌握的一种技能,对伏安法测电阻这一实验的考查一直是中考的热点,应引起同学们的重视.

仿真测试

一、选择题(每题3分,共33分)

1.小兰将食用油、一元硬币、食盐水、陶瓷、铜钥匙和玻璃分为两类(如下表所示),依据的物质属性是( ).

A.硬币 B.物态

C.磁性 D.导电性

2.家庭电路中所用导线里面的线芯都是金属,外面包上橡胶或塑料的目的是( ).

A.为了美观

B.保护金属不被氧化

C.防止漏电和触电

D.防止折断

3.为维护消费者权益,某技术质量监督部门对市场上的电线产品进行抽查,发现有一个品牌电线中的铜芯直径明显比电线规格上标定的直径要小,引起电阻偏大.从影响导体电阻大小的因素来分析,影响这种电线电阻不符合规格的主要原因是( ).

A.电线的长度

B.电线的横截面积

C.电线的材料

D.电线的温度

4.下列对欧姆定律公式I=■的理解,正确的是( ).

A.通过导体的电流越大,这段导体的电阻就越小

B.导体两端的电压越大,这段导体的电阻就越大

C.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

D.导体的电阻与电压成正比,与电流成反比

5.在“探究电流与电压的关系”的实验中,分别用R1、R2两个电阻进行了探究,并根据各自的实验数据绘制出如图所示的I-U关系图像,从图中可以看出R1、R2的大小关系为( ).

A.Rl>R2 B.R1

C.R1=R2 D.不能确定

6.在一段电阻不变的导体两端加20V电压时,通过的电流为1A;现在把该导体两端的电压变为5V,则此时通过该导体的电流和它的电阻分别为( ).

A.0.25A、20Ω B.1A、20Ω

C.0.4A、10Ω D.lA、10Ω

7.若R0是已知阻值的定值电阻,滑动变阻器铭牌磨损,导致阻值未知,利用下列电路图不能准确测出未知电阻Rx阻值的是( ).

8.如图所示,AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,串联后连入电路中,比较这两段导体两端的电压及通过它们的电流的大小,有( ).

A.UAB>UBC,IAB

B.UAB

C.UAB>UBC,IAB=IBC

D.UAB=UBC,IAB

9.刘刚同学用图所示的电路研究电流跟电阻的关系.在实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,他下一步的操作是( ).

A.记录电流表和电压表的示数

B.将变阻器滑片向左移动

C.将变阻器滑片向右移动

D.增加电池

10.图示是童童设计的压力传感器的原理图,其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片P固定在一起,AB间有可收缩的导线,R1为定值电阻.当闭合开关S,压力F增大时,电流表与电压表示数变化情况是( ).

A.电流表示数变大,电压表示数变小

B.电流表示数变小,电压表示数变大

C.电流表、电压表示数都变大

D.电流表、电压表示数都变小

11.如图所示,设电源电压保持不变,R0

=10Ω.当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在中点c时,电流表的示数为0.3A,移动滑片P至b端时,电流表的示数为0.2A.则电源电压U与滑动变阻器的最大阻值R分别为( ).

A.U=3V,R=5Ω

B.U=6V,R=20Ω

C.U=6V,R=10Ω

D.U=3V,R=15Ω

二、填空题(每空1分,共18分)

12.对人体安全的电压不高于36V,当通过人体的电流接近30mA时人就会有生命危险.据此可以推断,人体是 (选填“导体”或“绝缘体”),人体电阻约 Ω.

13.将一支铅笔芯接在3V电源两端,测出通过铅笔芯的电流是0.15A,则该铅笔芯的电阻为 Ω;若将这支铅笔芯两端的电压增加到6V,则导体的电阻为 Ω,通过它的电流是 A.

14.给你一只标有“10Ω 0.3A”的定值电阻和一只标有“30Ω 0.6A”的滑动变阻器,在保证所有电路元件安全的前提下,若串联接入电路,则电路中允许通过的最大电流为 A,它们两端允许加的最大电压为 V.

15.如图所示的是小灯泡的U-I变化曲线.由图可知,当小灯泡两端电压为4V时,它的灯丝电阻为 Ω.

16.如图所示的电路,电源电压不变,开关S处于闭合状态,当开关S1由闭合到断开时,电流表示数将 ,电压表示数将 .(选填“变大”“不变”或“变小”)

17.某照明灯的额定电压是36V,正常发光时灯丝电阻为24Ω,则照明灯的额定电流是 A.如果电源电压是48V,为使照明灯正常发光,可以在电路中串联一个阻值为 Ω的电阻.

18.如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R=10Ω,闭合开关S后,电流表的读数为I.当将一个阻值为 Ω的电阻与电阻R 联时,电流表的读数变为2I.

19.在研究电路问题时,使用的电源电压为3V,学生实验使用的常规电流表电阻为0.3Ω,若将电流表和电源直接相连,则通过电流表的电流为 A,这样操作的后果是 .

20.如图所示是调节小灯泡亮度的实验电路图,滑动变阻器使用前通常应将滑片P调到 端,当滑片P向左逐渐移动时,小灯泡亮度逐渐 .

三、解答题(共49分)

21.(3分)如图所示是没有完成的实物电路图:(1)请将电路连接完整,要求滑片P向右移动时灯变壳;(2)按照你连接好的电路在下面的方框内画出相应的电路图.

22.(5分)如图甲所示是小红同学测定灯泡电阻的实物连接图.

(1)电源电压为6V,灯泡的额定电压约为4.8V,请用笔画线代替导线,帮她完成电路的连接.

(2)电路连接无误后,闭合开关,发现灯泡不发光,电流表指针不发生偏转,电压表指针有偏转,请你帮她找出故障的原因:

(选填下列故障原因的代号).

A.灯泡短路

B.电源接触不良

C.灯泡断路

D.电流表内部短路

(3)排除故障后闭合开关,灯泡正常发光时电流表和电压表的示数如图乙所示,则灯泡的电阻为 Ω.

23.(6分)如图所示是探究电流与电压、电阻关系的实验电路图.

(1)由于电路中电流的大小受多种因素的影响,所以我们在探究某一因素变化对电流的影响时,必须保持其他因素不变,即采用 法.

(2)实验探究分两步进行:

a.保持电阻不变,探究电流与电压的关系;

b.保持电压不变,探究电流与电阻的关系.

下图中甲、乙是根据实验数据绘制的图像,其中正确表示电阻不变,电流随电压变化的图像是 (选填“甲”或“乙”)图.

(3)在探究过程中,使用滑动变阻器的目的是 .

(4)综合图中甲、乙图像可得到的结论是 .

24.(11分)某学习小组利用滑动变阻器、定值电阻R1(5Ω)、定值电阻R2(10Ω)、电压表、电流表、电源(6V)、开关、导线若干等器材,做探究实验.

(1)小明所在的实验小组做探究“通过电阻的电流跟其两端电压的关系”的实验.

①请你帮该小组设计一个记录实验数据的表格.

②实验中多测几组数据的目的是 .

(2)如图甲所示是探究“串联电阻R1两端电压和R2两端电压与两电阻总电压关系”时的电路图.

①根据电路图,将没有连接完的实物图乙连接好.(导线不能交叉且适当选取电表量程).

②若电路图连接正确且电表完好,但无论怎样调节滑动变阻器,电流表均无示数,电压表有示数,电路故障可能是 .(回答一种情况即可)

25.(4分)小明和小华在做“探究导体电阻大小与哪些因素有关”的实验.他们准备在图甲中的A、B两点间接入待研究的电阻丝,电源电压恒定,忽略灯丝电阻随温度变化的影响.

(1)在此实验中,是通过观察灯泡的亮暗或 来比较电阻丝电阻的大小的.

(2)在研究电阻大小与导体材料的关系时,小明选择了如图乙所示的两根金属丝,小华认为不妥,你认为不妥的原因是

.