论文部分内容阅读
在初中物理电学知识中,几乎所有的电学计算和实验都要运用到欧姆定律,尤其是近几年中考.命题者在注重掌握基本的物理知识的基础上,更注重了物理技能、物理方法和数理思想的考查,试题得到了不断的创新和发展.下面,重点谈谈欧姆定律实验探究题.
一、重视实验探究过程,发现新问题
欧姆定律的探究过程把科学探究的七个环节表现得淋漓尽致,从最初了解基本电路中电流、电压和导体电阻的定性关系,从而提出“导体两端的电压和导体的电阻是怎样影响导体中电流大小的,电流与电压和电阻究竟存在什么关系”的问题,到最后处理实验数据和讨论交流,得出电流、电压和导体电阻的定量关系,即欧姆定律,其数学表达式为I=U/R.探究的过程还是一个发现问题并解决问题的过程,使同学们加深了对欧姆定律的理解.
例1某同学按如图1所示的电路,研究通过导体的电流与导体两端的电压、导体电阻间的关系,若保持电源电压的大小和电阻箱R1的阻值不变,移动滑动变阻器R2的金属滑片P,可测得不同的电流、电压值,如表1;然后,他又改变电阻箱R1的阻值,测得相应的电流值,如表2.请回答:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/czsw/czsw200810/czsw20081002-1-l.jpg)
(1)分析表1中数据可知:_____________________________;
(2)分析表2中数据可知:电流与电阻_____.(填“成”或“不成”)反比,这与欧姆定律_______(填“相符”或“不符”),其原因是________.
解析这是一个典型的欧姆定律实验探究题,重点考查的是欧姆定律的结论.一个要注意的细节问题是,欧姆定律的整个探究过程运用了控制变量的思想.因此,在处理实验数据得出正确结论时,一定要体现这种思想.所以分析表1中数据可知:在电阻不变条件下,导体中的电流与导体两端的电压成正比(因为导体两端的电压成倍增加时,流过导体的电流也随着成倍增加).但分析表2中数据却发现,电流和导体电阻的乘积不是一个定值,即电流与导体的电阻不成反比,这个结论显然不符合欧姆定律.那么,为什么得不出正确结论呢?这是我们在探究过程中经常碰到的一个问题,这个问题的解决,本身与这个实验的设计思想连接在一起,因为在探究电流与电阻关系时,应保持电压不变.因此当电阻箱R1的阻值改变时,一定要调节滑动变阻器滑片P,使R1两端的电压保持不变,再读出相应的电流值,然后分析数据.那么,当R1的阻值成倍增加时,如何调节滑片P才能使它两端的电压保持不变呢?如上图,应将滑片P向右调节到适当的位置,想想看,为什么呢?
二、创设新情景,解决新问题
近年来,从中考试题来看,在欧姆定律实验题方面,不仅仅考查了欧姆定律的实验探究过程和伏安法测电阻,也出现了一些创设新情景,运用欧姆定律去解决一些新问题的实验题.这类试题的解答一定要抓住“欧姆定律是电路中的交通规则”这一点,运用公式I=U/R和电路的特点来解答.
例2“曹冲称象”的故事流传至今,最为人称道的是曹冲采用的方法,他把船上的大象换成石头,而其他条件保持不变,使两次的效果(船体浸入水中的深度)相同,于是得出大象的重就等于石头的重.人们把这种方法叫“等效替代法”.请尝试利用“等效替代法”解决下面的问题.
【探究目的】粗略测量待测电阻Rx的值
【探究器材】待测电阻Rx、一个标准的电阻箱(元件符号_______),一个单刀双掷开关、干电池、导线和一个刻度不准确但灵敏度良好的电流表(电流表量程足够大).
【设计实验和进行实验】
(1)在右边的方框内画出你设计的实验电路图;
(2)将下面的实验步骤补充完整,并用字母表示需要测出的物理量.
第一步:开关断开,并按设计的电路图连接电路;
第二步:____________________________;
第三步:____________________________.
(3)写出Rx的表达式:Rx=____________.
解析这是测未知电阻的另一种方法——“等效替代法”.这种实验题对同学们的要求比较高,它创设了一个新的情景(“曹冲称象”),让你从这个新情景中受到启发,来解决一个新问题.它不是欧姆定律探究过程的简单重现,而是要求同学们真正理解欧姆定律中电流、电压、电阻的关系,即电压一定时,电流相等,则电阻相等.因此,我们可以按图3的实验电路来完成待测电阻Rx的粗略测量.连接好电路后,将开关S与a相接,使电流表的示数指示在某一刻度(因为电流表的刻度不准确,因此不能准确读数);接着将开关S与b相接,这个时候需要调节电阻箱,使电流表的示数指示在同一刻度处,读出电阻箱上电阻值为R,这一步充分利用了欧姆定律的结论,当电压相等时,电流相同,则电阻相等.即Rx=R.
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/czsw/czsw200810/czsw20081002-2-l.jpg)
同学们想想看,本题为什么说只是粗略测量呢?S接a和接b的顺序能颠倒吗?如果电流表的刻度准确且灵敏度良好,那么可不可以较准确地进行测量呢?(这个时候,我们可以直接根据欧姆定律来解决这个问题,即分别读出S接a和b时,电流表的示数为I1和I2,则通过计算我们可以得到待测电阻Rx=RI2/I1,且这个时候与S先接a还是先接b没有关系.)
三、寻找实验规律,渗透数理思想
欧姆定律的实验探究过程本身就体现了一种数理思想,要求从定性的结论,运用数学方法得出定量的关系式.因此,在以后的中考命题上,这种思想的体现可能是命题者关注的一个焦点.
例4某同学想探究导电溶液的电阻是否与金属一样,也与长度和横截面积有关.于是他设计了实验方案:首先他找来几根粗细不同的乳胶管,按要求剪下长短不同的几段.并在其中灌满质量分数相同的盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的盐水柱.将盐水柱分别接入电路中的A、B之间.闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,读出电流表和电压表的示数,并记录在表格中,如下表:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/czsw/czsw200810/czsw20081002-3-l.jpg)
根据实验数据,请解答下列问题.
(1)通过对实验序号_______或_______的数据处理,我们可以看出导电溶液的电阻与金属一样,电阻的大小与导电溶液柱的横截面积成_______.(填“正比”或“反比”)
(2)通过对实验序号1、4的数据处理,我们可以看出导电溶液的电阻与金属一样,电阻的大小与导电溶液柱的长度成_______.(填“正比”、“反比”)
(3)请填写表格中未记录的两个数据.
(4)对于实验序号6,开关闭合,若保持滑动变阻器滑片P不动,将乳胶管拉长,则电流表的示数将_______;电压表示数将_______.(填“变大”、“变小”或“不变”)
解析这是典型运用自己探究得到的结论解答相关问题的一类题型,要求同学们对整个知识点有一定的驾御能力.实验中测得的是电流和电压,而问题是与电阻有关,因此我们先应运用欧姆定律求出相应的电阻值,再进行分析(这是试题的一种创新).
我们对1、3、4、5组数据的处理得出R1=3Ω,R3=1.5Ω,R4=6Ω,R5=4Ω.运用控制变量的思想,由实验1和3,或4和5,很容易得出导电溶液的电阻与导电溶液柱的横截面积成反比;由实验1和4可以看出,导电溶液的电阻与导电溶液柱的长度成正比.
根据已得到的实验结论,由实验2和5可以得出R2=2Ω,根据欧姆定律可知U2=0.75A×2Ω=1.5V;同理,由实验3和6可以得出R6=3Ω,根据欧姆定律可知U6=1.6A×3Ω=4.8V.
对于实验序号6,开关闭合,若保持滑动变阻器滑片P不动,将乳胶管拉长,由得到的结论可知,乳胶管中盐水的电阻变大,根据欧姆定律,电流表示数减小,变阻器两端电压减小,所以电压表示数变大.
一、重视实验探究过程,发现新问题
欧姆定律的探究过程把科学探究的七个环节表现得淋漓尽致,从最初了解基本电路中电流、电压和导体电阻的定性关系,从而提出“导体两端的电压和导体的电阻是怎样影响导体中电流大小的,电流与电压和电阻究竟存在什么关系”的问题,到最后处理实验数据和讨论交流,得出电流、电压和导体电阻的定量关系,即欧姆定律,其数学表达式为I=U/R.探究的过程还是一个发现问题并解决问题的过程,使同学们加深了对欧姆定律的理解.
例1某同学按如图1所示的电路,研究通过导体的电流与导体两端的电压、导体电阻间的关系,若保持电源电压的大小和电阻箱R1的阻值不变,移动滑动变阻器R2的金属滑片P,可测得不同的电流、电压值,如表1;然后,他又改变电阻箱R1的阻值,测得相应的电流值,如表2.请回答:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/czsw/czsw200810/czsw20081002-1-l.jpg)
(1)分析表1中数据可知:_____________________________;
(2)分析表2中数据可知:电流与电阻_____.(填“成”或“不成”)反比,这与欧姆定律_______(填“相符”或“不符”),其原因是________.
解析这是一个典型的欧姆定律实验探究题,重点考查的是欧姆定律的结论.一个要注意的细节问题是,欧姆定律的整个探究过程运用了控制变量的思想.因此,在处理实验数据得出正确结论时,一定要体现这种思想.所以分析表1中数据可知:在电阻不变条件下,导体中的电流与导体两端的电压成正比(因为导体两端的电压成倍增加时,流过导体的电流也随着成倍增加).但分析表2中数据却发现,电流和导体电阻的乘积不是一个定值,即电流与导体的电阻不成反比,这个结论显然不符合欧姆定律.那么,为什么得不出正确结论呢?这是我们在探究过程中经常碰到的一个问题,这个问题的解决,本身与这个实验的设计思想连接在一起,因为在探究电流与电阻关系时,应保持电压不变.因此当电阻箱R1的阻值改变时,一定要调节滑动变阻器滑片P,使R1两端的电压保持不变,再读出相应的电流值,然后分析数据.那么,当R1的阻值成倍增加时,如何调节滑片P才能使它两端的电压保持不变呢?如上图,应将滑片P向右调节到适当的位置,想想看,为什么呢?
二、创设新情景,解决新问题
近年来,从中考试题来看,在欧姆定律实验题方面,不仅仅考查了欧姆定律的实验探究过程和伏安法测电阻,也出现了一些创设新情景,运用欧姆定律去解决一些新问题的实验题.这类试题的解答一定要抓住“欧姆定律是电路中的交通规则”这一点,运用公式I=U/R和电路的特点来解答.
例2“曹冲称象”的故事流传至今,最为人称道的是曹冲采用的方法,他把船上的大象换成石头,而其他条件保持不变,使两次的效果(船体浸入水中的深度)相同,于是得出大象的重就等于石头的重.人们把这种方法叫“等效替代法”.请尝试利用“等效替代法”解决下面的问题.
【探究目的】粗略测量待测电阻Rx的值
【探究器材】待测电阻Rx、一个标准的电阻箱(元件符号_______),一个单刀双掷开关、干电池、导线和一个刻度不准确但灵敏度良好的电流表(电流表量程足够大).
【设计实验和进行实验】
(1)在右边的方框内画出你设计的实验电路图;
(2)将下面的实验步骤补充完整,并用字母表示需要测出的物理量.
第一步:开关断开,并按设计的电路图连接电路;
第二步:____________________________;
第三步:____________________________.
(3)写出Rx的表达式:Rx=____________.
解析这是测未知电阻的另一种方法——“等效替代法”.这种实验题对同学们的要求比较高,它创设了一个新的情景(“曹冲称象”),让你从这个新情景中受到启发,来解决一个新问题.它不是欧姆定律探究过程的简单重现,而是要求同学们真正理解欧姆定律中电流、电压、电阻的关系,即电压一定时,电流相等,则电阻相等.因此,我们可以按图3的实验电路来完成待测电阻Rx的粗略测量.连接好电路后,将开关S与a相接,使电流表的示数指示在某一刻度(因为电流表的刻度不准确,因此不能准确读数);接着将开关S与b相接,这个时候需要调节电阻箱,使电流表的示数指示在同一刻度处,读出电阻箱上电阻值为R,这一步充分利用了欧姆定律的结论,当电压相等时,电流相同,则电阻相等.即Rx=R.
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/czsw/czsw200810/czsw20081002-2-l.jpg)
同学们想想看,本题为什么说只是粗略测量呢?S接a和接b的顺序能颠倒吗?如果电流表的刻度准确且灵敏度良好,那么可不可以较准确地进行测量呢?(这个时候,我们可以直接根据欧姆定律来解决这个问题,即分别读出S接a和b时,电流表的示数为I1和I2,则通过计算我们可以得到待测电阻Rx=RI2/I1,且这个时候与S先接a还是先接b没有关系.)
三、寻找实验规律,渗透数理思想
欧姆定律的实验探究过程本身就体现了一种数理思想,要求从定性的结论,运用数学方法得出定量的关系式.因此,在以后的中考命题上,这种思想的体现可能是命题者关注的一个焦点.
例4某同学想探究导电溶液的电阻是否与金属一样,也与长度和横截面积有关.于是他设计了实验方案:首先他找来几根粗细不同的乳胶管,按要求剪下长短不同的几段.并在其中灌满质量分数相同的盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的盐水柱.将盐水柱分别接入电路中的A、B之间.闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,读出电流表和电压表的示数,并记录在表格中,如下表:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/czsw/czsw200810/czsw20081002-3-l.jpg)
根据实验数据,请解答下列问题.
(1)通过对实验序号_______或_______的数据处理,我们可以看出导电溶液的电阻与金属一样,电阻的大小与导电溶液柱的横截面积成_______.(填“正比”或“反比”)
(2)通过对实验序号1、4的数据处理,我们可以看出导电溶液的电阻与金属一样,电阻的大小与导电溶液柱的长度成_______.(填“正比”、“反比”)
(3)请填写表格中未记录的两个数据.
(4)对于实验序号6,开关闭合,若保持滑动变阻器滑片P不动,将乳胶管拉长,则电流表的示数将_______;电压表示数将_______.(填“变大”、“变小”或“不变”)
解析这是典型运用自己探究得到的结论解答相关问题的一类题型,要求同学们对整个知识点有一定的驾御能力.实验中测得的是电流和电压,而问题是与电阻有关,因此我们先应运用欧姆定律求出相应的电阻值,再进行分析(这是试题的一种创新).
我们对1、3、4、5组数据的处理得出R1=3Ω,R3=1.5Ω,R4=6Ω,R5=4Ω.运用控制变量的思想,由实验1和3,或4和5,很容易得出导电溶液的电阻与导电溶液柱的横截面积成反比;由实验1和4可以看出,导电溶液的电阻与导电溶液柱的长度成正比.
根据已得到的实验结论,由实验2和5可以得出R2=2Ω,根据欧姆定律可知U2=0.75A×2Ω=1.5V;同理,由实验3和6可以得出R6=3Ω,根据欧姆定律可知U6=1.6A×3Ω=4.8V.
对于实验序号6,开关闭合,若保持滑动变阻器滑片P不动,将乳胶管拉长,由得到的结论可知,乳胶管中盐水的电阻变大,根据欧姆定律,电流表示数减小,变阻器两端电压减小,所以电压表示数变大.