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为Q内=I2rt。对于外电路电阻,外电压学生比 较容易理解。对于内电路电阻,电势降落 学生不容易理解。 为此,可以先进行演示实验,分别测量电 源不接通外电路和接通外电路两种情况下 电源两端的电压。学生会发现,电源接通 电路后,电源两端的电压变小了,产生了 问题和探究的兴趣。然后,引导学生从微 观角度思考,电荷通过内电路时,也要和 离子发生碰撞,受到阻碍作用,同时,使 离子热运动加剧(即增加内能)。这样, 学生比较容易理解内电阻、内电压等概念。
d.完成下面的框图(虚线框是已知条件, 实线框是要填的)
第8节 多用电表的原理 1、教学目标 (1)通过对欧姆表的讨论,进一步提高应用 闭合电路欧姆定律分析问题的能力,知道 欧姆表测量电阻的原理。 (2)了解欧姆表的内部结构和刻度特点。 (3)了解多用电表的基本结构,知道多用电 表的测量功能。 2、教材分析与教学建议 本节是闭合电路欧姆定律的具体应用。 教科书通过例题的方式来讲解欧姆表的原
①写出电阻的表达式:R=ρ(l/s) ②引导学生对比例系数ρ进行研究(典型 的物理学方法)。要让学生明确:对于同 一种导体材料而言,不管导体的长度、横 截面积的电阻多大,ρ是一个不变的量;对 于不同的导体材料则ρ是不同的。长度、横 截面积相同,材料不同的导体,ρ越大,电 阻越大。认识ρ是表征材料性质的一个重要 的物理量,称为电阻率。
电力做功,电势能减小,增加了其他形式的能的 过程。在转化的过程中,能量是守恒的。 ②功是能量转化的量度,电流做了多少功, 就有多少电能转化为其他形式的能,即电功等 于电路中电能的减少,这是电路中能量转化与 守恒的关键。 ③推导电功的公式时,在时间t内,相当于 把电荷q由电路的一端移到另一端,移动电荷 所做的功是W=qU=IUt。 (2)焦耳定律 电路中电流做功,将电能转化为其他形式的 能,其中很常见的就是内能,但是很多情况下, 电路消耗的电能不全部转化为内能。教师可以 用电动机为例子,引导学
率的介绍,加深学生理论联系实际的意识和 安全用电的意识。 2、教材分析与教学建议 本节教材内容以探究决定电阻的因素为 载体,提供实验探究和理论探究两种方案, 体现了实验探究和理论探究都是重要的科 学研究方法,两者结合,可以让学生体验 实验的魅力和逻辑的力量。教科书中的探 究方案二中,通过理论探究得到导体电阻 与长度、横截面积的关系后,再用实验研 究导体电阻与材料的关系,解决了实际教 学中找不到“材料不同、粗细相同的导
生进行讨论。电动机消耗的电能(电功)转 化为机械能和内能两部分。 让学生清楚,对于非纯电阻电路,电功 和电热不相等,这时可以从能量守恒角度 来考虑问题。 3、区分纯电阻与非纯电阻电路 提出问题:电流通过用电器的过程中, 消耗电能,同时产生其他形式的能,这个 能量转化的过程就是电流做功的过程,即 电功W=IUt。而电流流过导体会产生焦耳热 Q=I2Rt,那么,Q和W相等吗?
假设:Q=W,将推导出I=U/R,即欧姆 定律。我们知道,欧姆定律是有它的适用 条件的。 分析:在欧姆定律适用的情况下,电功 等于电热,也就是说电流消耗的电能全部 转化为内能。所以,欧姆定律适用的电路 叫做纯电阻电路,不适用的电路就可以叫 做非纯电阻电路。 设计实验:为了帮助学生理解此问题, 可以让学生利用下面电路进行实验探究。
③在电源两极间,非静电力做功,将正 电荷从负极移送到正极,将其他形式的能 转化为电能,若电源电动势为E,则非静电 力所做的功(转化得到的电能)W=EIt。 根据能量守恒定律,非静电力做的功, 等于内、外电路中电能转化为其他形式的 能的总和,即W=Q外+Q内,所以 EIt=I2Rt+I2rt,整理后得到E=IR+Ir,也就是 I=E/(R+r),这就是闭合电路欧姆定律。 教学中还要让学生知道闭合电路欧姆定 律的三个表达形式的物理意义是有区别的。 E=IR+Ir和E=U内+U外主要表达的是因消耗其
第6节 导体的电阻
1、教学目标 (1)经历决定导体电阻的因素的探究过 程,体验运用控制变量研究物理问题的思 维方法,体会实验探究和逻辑推理都是重 要的科学研究方法。 (2)深化对电阻的认识,了解导体的电 阻定律,能用电阻的计算公式进行有关计 算。 (3)理解电阻率的物理意义,并了解电 阻率与温度的关系。通过对不同材料电阻
比较电动机M在转动与不转动两种不同 状态下,电压、电流、电阻的关系有什么 特点。
进行实验:实验时可先固定电动机M不 让它转动,此时消耗的电能全部产生焦耳 热,可以用电动机两端的电压和通过电动 机的电流来计算电动机的电阻。 然后放开手让电动机转动,进行实验, 可以看到此时电动机的电压、电流、电阻 不再满足I=U/R的关系。 分析论证:由此可见,电功W=UIt,内 能Q=I2Rt,两者并不相等。进一步引导学 生从能量守恒的角度去考虑,即W=Q+E。 让学生计算电动机消耗的电能、产生的热 量以及产生的机械能,以加深学生的理解。
②思考与讨论: a.合上开关S,在时间t内,电路中有电流 的同时伴随能量的转化,整个电路中电能 转化为什么能?各是多少? b.电路中的电能又是什么能转化来的? 在电源内部是如何实现的? c.在时间t内,有多少化学能转化为电能, 如何计算?提示:功是能量转化的量度, 电源内部非静电力做了多少功,就有多少 化学能转化为电能!
点,要注意提高学生运用闭合电路欧姆定律 分析问题的能力。 (1)闭合电路的欧姆定律 教材的基本思路:相同时间内非静电力 做的功等于内、外电路中能量的消耗。即 EIt=I2Rt+I2rt。现行教科书的思路:电路中 各点的电势应该有确定的值。 两个思路在逻辑上都没有问题,但本书 强调做功与能量的关系问题。 可以先复习本章第2节的内容,回忆电源 在电路中的作用,理解电动势的意义,理
第5节 焦耳定律
1、教学目标 (1)从电能向其他形式能的转化理解电功以 及电功率,理解电和和能量转化的关系。 (2)知道焦耳定律的物理意义,关注焦耳定 ) 律在生活生产中的应用。 (3)从能量的转化和守恒理解电功和电热的 区别,知道纯电阻电路和非纯电阻电路。 2、本节从能量转化的角度理解电功和电势, 区分纯电阻电路与非纯电阻电路。教科书 没有通过实验归纳引入焦耳定律,而是从
2、教材分析与教学建议 闭合电路欧姆定律是本章的重点知识。 在过去的教学中,闭合电路的欧姆定律 是通过儿童滑梯的比喻引入的。仅从学习 这个知识点来说,这样引入比较简单,学 生容易接受。但是,闭合电路欧姆定律在 体现功能关系的问题上是一个很好的素材, 它能够充分体现功和能的概念在物理学中 的重要性。 因此,帮助学生理解电路中的能量转化 关系是基础和关键。应用闭合电路欧姆定 律讨论路端电压与负载关系则是本节的难
3、电阻率与温度关系的演示 L
关于电阻率与温度的关系,可以用实验 加以说明。图中L为日光灯的灯丝(可用 8W日光灯丝),D为小灯泡。演示时,闭 合开关S,调节电源输出电压,使小灯泡丝 微红。向日光灯灯丝吹气(加快散热而降 温),可以看到小灯泡灯丝变得很亮。如
果用40W的日光灯丝,则可以调节电源输出 电压,使小灯泡正常发光,然后用酒精灯 对日光灯灯丝加热,可以看到小灯泡变暗。 实验说明温度与电阻率的关系。 还可以结合前面学过的小灯泡的伏安特 性曲线进行讨论。 最后可以介绍不同材料电阻率大小不同, 与温度的关系也不同,因而有不同的用途。 有些金属材料(如纯金属)电阻率较小, 可以用来制作连接电路用的导线;有些金 属材料(如合金材料)电阻率较大,可以 用来制作电阻丝等;还且些合金
材料电阻率随温度变化很小,可用于制作标 准电阻;而那些电阻率随温度变化较大的 材料,可以用来制作电阻温度计,电阻温 度计连接在电路里,温度越高,导体电阻 越大,电路里的电流就越小,可以用电流 表的示数表示相应的温度。
第7节 闭合电路的欧姆定律 1、教学目标 (1)经历闭合电路欧姆定律的理论推导 过程,体验能量转化和守恒定律在电路中 的具体应用,理解内、外电路的能量转化。 (2)理解内、外电路的电势降落,理解 闭合电路欧姆定律。 (3)会用闭合电路欧姆定律分析路端电 压与负载的关系,并能进行相关的电路分 析和计算。
他形式的能而产生的电势升高E,通过外电路 R和内电路r而降落,体现了能量转化与守 恒的物理意义。I=E/(R+r)主要回答了回 路中电流与哪些因素有关的问题。另外, E=IR+Ir和I=E/(R+r)只适用于外电路是纯 电阻的情况,而E=U内+U外却不需要这样的 条件。
教学片段:闭合电路的欧姆定律 ①明确研究对象: 如图所示,某闭合电路,外电路有一电 阻R,电源是一节电池,内阻为r。
解电源的内阻。然后,帮助学生理解闭合电 路中各部分做功和能量转化的情况。 ①假设闭合电路中的电流为I,时间为t, 内、外电路中正电荷在恒定电场的作用下, 从电势高处向电势低处移动,此过程中静 电力做正功,电势转化为其他形式的能, 减少的电势能E外=UIt。U为外电路两端电压, 若外电路为纯电阻电路,电阻为R,则电流 做功产生的热为Q外=I2Rt。 ②电流在内电路中流过时,由于电源内 部也有电阻,所以也将产生焦耳热,若电 源内阻为r,则电源内部电流做功产生的热
得到导体电阻与电流的关系。可以在此基础 上引导学生优化实验。将这些导线串联起 来(电流相同),只要比较它们两端的电 压,知道电压与长度的关系,也就知道了 电阻与长度的关系。要注意这里不仅仅是 方法优化的问题,物理学研究中往往没有 办法测量出一些物理量的确切数值,但可 以研究得到它们的定量关系。比如库仑定 律的研究,当时不可能测量电荷量,也无 法测量力的具体大小,但可以得到它们之 间的定量关系。
线”的困难。提供不同的实验方案,这是新 教科书从必修开始就做的努力。第二个方 案中的逻辑分析一例表明科学探究并不局 限于做实验。 (1)影响导体电阻的因素 本节教材内容既要研究电阻与其影响因 素的定量关系,更重要的是突出探究过程。 因此,要求教师既要让学生有充分体验探 究过程的时间,又要考虑让学生掌握必要 的知识与方法。教学中可以采取实验探究 重方法、理论探究重思维的策略,对两套 方案加以选择和整合。
探究方案二:教科书采用通过串、并联 电路的知识,利用逻辑推理来探究电阻与 长度和横截面积的关系,并用实验来探究 导体电阻与材料的关系。教学中要有效地 启发学生进行逻辑思维,并让学生明确, 逻辑推理和实验探究一样,也是科学研究 的方法之一,两者是相辅相成的。 (2)导体的电阻 教科书两种探究方案中,关于电阻与材 料的关系的研究都采用了实验的方法。教 学中可以利用前面探究得到的电阻与长度、 横截面积的关系。
能量守恒定律分析得出的,这里又一次应用 了功能关系的思想。 (1)电功和电功率 教材根据功和能的关系,从电能的转化 引入电功的概念,然后根Fra Baidu bibliotek静电力做功的 知识和电流与电荷量的关系得到了电功的 计算公式。教学中可以引导学生对用电器 中的能量转化进行讨论,这样有利于学生 理解电功的物理意义。 ①从静电力做功的角度考虑问题。电流 通过用电器的过程中,消耗了电能,同时 产生了其他形式的能,这个能量转化的过 程就是电流做功的过程,实质上,就是静
例题反思:从例题中给出的U、I、R三个 物理量的数值并不满足公式I=U/R的特点出 发,再根据对电路能量转化的分析,有关 纯电阻电路和非纯电阻电路的区别问题就 比较清楚了。 教师要引导学生对上述讨论进行归纳、 总结,一方面,总结电功和电热的关系, 另一方面,要让学生体会用能量转化和守 恒的观点来分析问题的思想方法。
比如,可以通过实验研究导体电阻与长 度的关系,感受实验的魅力,然后引导学 生联系串联电路电阻的关系,推导导体电 阻与导体横截面积的关系,体验逻辑思维 的力量。 探究方案一:可以从生活生产实例入手, 找出影响电阻大小的可能因素。然后引导 学生用控制变量的思想去设计实验研究方 案。在设计研究电阻与长度关系的方案时, 学生根据已有的知识和经验,往往会选取 材料、横截面积一定、长度不同的导线, 分别测出它们的长度和电流,以此