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初中物理电学问题的解答一直是初中生的一个难点,学生拿到这类题目后往往觉得无从下手,其实学生只要具备相关知识,尔后理清思路,则可程序化式的“消灭”该题。诚然学好电学计算对培养了学生的创新能力,及对以后更高层次的电学学习将会打下坚实的基础。
一、分析初学电学知识所存在的主要问题
学习电学过程中,重难点比较多,但是由于学生本身各种各样的问题,使得学生做题的时候对于比较灵活的题目解决起来感到特别吃力。总的说来有以下几方面:
1.学生对概念不是真正的理解,掌握不透彻,造成混淆。例如,学生总是把电能的单位――千瓦时和电功率的单位――千瓦混淆,而且串并联电路的电流和电压规律也容易记乱,使得解题过程出现张冠李戴的现象。
2.学生对于电路图的设计也掌握不够,不会连接实物图。在电路图中,对实际电路的分析不够透彻,比如平常书本中电压表直接测量小灯泡的电压,而在练习求小灯泡的功率的实验图中,电压表测量的是滑动变阻器的电压,而学生因为惯性思维,以为电压表总是测量小灯泡的电压,导致在后面求小灯泡的实际功率时,直接就用所测电压乘以所读的电流。
3.不懂得运用到生活中,没有抓住解题关键,容易把知识点混淆。比如作图题中考查家庭电路的连接情况时,很多学生不懂得开关和灯泡是串联的,更不知道为了安全先接开关在火线上,再接灯泡。其实,这些内容老师在上课的时候已经反复的讲解和强调,但由于现在的家庭电路都是以暗线的形式安装,学生在家里看到的只有开关和电灯,很难理解这些线路的流向。
4.在解计算题时,学生还没有完全进入物理解题的模式。大部分的学生都没有写公式,对于公式的转换使用掌握也不到位,特别是对于电功率的计算和热量、电能的求法。学生在审题时没有抓住关键,类似于有关电饭锅、电磁炉等生活中常见用电器的题目中,学生不懂得用了Q=U2t/R来判断加热或者煮饭,对所要求的功率和发热多少的求法也不知从何下手。主要是对里面的电阻之间的串并联关系没有判断好,这也说明对于纯电阻电路中的公式的运用 Q=W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt掌握的不到位。
二、学习初中“电学”知识应采取的措施和对策
针对学生初学电学知识困难情况,我们应该加强对知识形成过程的教学,细化概念和规律的教学过程,提高物理基本知识的教学效率,提高答题正确率,重视对学生实验模仿,操作及理论分析能力的培养。从每位学生的实际出发,因材施教,分层教学;激发学生学习的动机,发挥学生学习的主动性。
1.教会学生理解有关“电路变化”。不少同学反映“变化的电路难,不知从何下手”。这是因为分析变化的电路涉及的内容广,考虑的问题深。对电阻、电流强度、电压及电功率相互关系的分析,稍有不慎就会造成连错反应,得出错误的结论。这是电学综合问题的又一个难点。变化电路主要是通过开关或滑动变阻器的改变来富于电路变化的。电路中有多个开关,通过开关闭合和断开的状态变化,往往会使各用电器的连接关系发生变化,而滑动变阻器则通过滑片来改变其连入电路的有效电阻,从而使电路中的电压、电流、电功率等数值发生变化(也有改变电路结构的)。有关变化电路,应在学会识别“部分电路短接”和学会识别串并联电路的基础上,掌握分析变化电路的基本思路。
2.培养学生良好的学习习惯。分析学生不能学好的一个重要原因是没有形成良好的学习习惯,这样就无法形成系统的物理知识结构,久而久之,学生就失去了信心。我们应该下功夫培养学生良好的学习习惯。
3.培养学生学习物理的兴趣。常言道:兴趣是最好的老师,有了兴趣就可以变苦学为乐学。其中多做有趣的物理实验和多讲物理科学故事在一定程序上能激发学生的兴趣,平时教学语言要多变和适当增加幽默感,增强语言的感染力。
4.注意培养学生的发散思维,才能应对复杂多变的新问题。想法解决计算题丢分大的问题。培养学生尊重科学、热爱科学、献身科学的精神。指导学生预习新课,对基础差的学生在课堂上多提问些简单的问题,提高他们的学习效率,从而提高及格率和平均分。
5.重视实验教学,对教材上规定的演示实验,全部要在课堂上演示,并争取将某些演示实验改为“边学边实验”。在课后多接触学生,多指导学生做一些课外小实验,拉近了师生间的距离,使学生乐于学习物理。也可以借助多媒体的作用,对于一些抽象的难以理解的知识和实验,可以用多媒体来演示。
6.对于重难点,在上课之前一定要备好课,勤思考,找到引入重难点的合适情景,尽量把难点简单化生活化,找一些贴近生活的例子,以便学生能更好的理解。在授课过程中应该放慢速度,详细的讲解,并给予相关的联系,多做多练,由浅入深。比如,在上《电功率》这节新课时,电功率的概念和理解是整个电学的重点,我们可以先用大小功率不同的两个灯泡做实验,让学生亲自观察这两个灯泡在电路中工作中时电能表的转速,从而引出电功率,在讲解的过程中注重区别开耗电的多少和耗电的快慢问题,这样学生能更容易掌握电功率这个知识点。
7.培优辅差。课堂作业力求课上完成,课后作业的布置做到少而精,以减轻学生的学习负担。对学生多表扬、少批评,调动学生的学习积极性。
总之,教师的教学方式直接影响学生思考问题的方式和能力,如果教师在课堂上多提问,由简入深,多让学生思考,学生在这种长期压迫自己思考的过程中会慢慢地养成爱动脑的好习惯。因此,作为一名物理教师,应该多听课,多请教有经验的教师。经常在一起讨论教学的思路,积极参加集体备课。特别是对新课的引入和难点的讲解方面,经过思考和讨论,达成共识后,才能不断提高教学效果。
参考文献:
[1]闫小强.初中物理电学教学之悟[J].信息教研周刊,2011,(09):114.
[2]黄心玉.浅谈高中物理电学实验设计[J].新课程,2011,(06):120.
关键词:初中物理;电学图像;问题;例讲
解答电学图像问题需要认真审题,理解题意,灵活运用所学知识进行破题。实践表明,很多学生遇到电学图像问题,一时难以找到突破口。针对这一现象,笔者结合自身授课经验,对初中物理常见的电学图像问题进行分门别类,展示相关习题的解题过程,这能给学生带来良好的启发,避免其在以后的解题中走弯路。
一、U-I图像问题例讲
相对来说,U-I图像是初中物理电学图像中较为容易的一类图像。该类图像中纵、横坐标分别表示电压、电流值。由R=U/I可知,图线的倾角越大,对应的电阻值就越大。为使学生更好地掌握U-I图像问题的解题思路,教师应注重与学生一起回顾欧姆定律,使学生牢固掌握欧姆定律的数学表达,能够熟练地运用公式求解未知参数。如图1所示,1、2分别表示电阻R1、R2的U-I图像,则以下说法正确的是()。习题结合U-I图像,考查学生对电阻串联与并联知识的认识与理解。因此,解答该题需要学生充分挖掘图像中的隐含条件,并注重运用控制变量法进行分析[1]。其中,构建欧姆定律与图线的联系是解题的关键。另外,学生还需要明白两电阻并联后的阻值与任意电阻值的大小关系。在课堂上,教师可要求学生进行推导。图1表示的是U-I图像,由R=U/I可知,当电流大小相等时,电压高的对应大电阻,则R1>R2。两电阻串联后的阻值会大于任意电阻,并联后会小于任意电阻,所以在同一电压下,电阻串联对应的电流最小,对应区域Ⅲ,并联对应的电流最大,对应区域Ⅰ。综上分析,C项正确。
二、I-R图像问题例讲
I-R图像在初中物理中较为常见。分析该图像类问题仍需运用欧姆定律,由U=IR可知,图像中I值与R值的乘积表示的是某电学元件两端的电压。认识到这一点后,学生还需要掌握电路图分析知识,搞清楚要研究的电学元件与其他电学元件以及整个电路图之间的关系,尤其明确电路图中电压表、电流表测量的是哪一个电学元件的电压、电流。例如,使用图2(a)中的电路进行实验,其中电源电压恒为4.5V,更换5个定值电阻Rx,得到I-Rx的图像,如图2(b)所示,则()。A.实验研究的是电流与电压的关系B.实验中电压表的示数2V保持不变C.滑动变阻器的变化范围为4~20ΩD.将Rx从5Ω换成10Ω后,应左移滑片P图2(b)表示的是I-Rx的图像,因此,实验研究的是电流与电阻的关系。分别取图2(b)中的点(5,0.5)、点(25,0.1),可知其乘积为2.5V保持不变。电压表测量的是Rx两端的电压,保持2.5V不变,电源电压恒为4.5V,则滑动变阻器两端电压为4.5V-2.5V=2V。电流表测量的是干路电流,因此,电流最大、最小分别对应滑动变阻器的最小、最大阻值,最小阻值为2V/0.5A=4Ω,最大阻值为2V/0.1A=10Ω。将Rx从5Ω换成10Ω后,分得的电压增大,因此,要想保持电压不变,应将滑片右移。综上分析,C项正确。
三、I-U图像问题例讲
I-U图像与U-I图像不同,其纵轴表示电流值,横轴表示电压值。由R=U/I可知,1/R=I/U,因此图线的倾角越大,对应的R的阻值越小,这一点应和U-I图像区分开。另外,为使学生掌握该类问题的分析思路,遇到相关问题能够迅速破题,教师应在讲解相关例题的基础上,要求学生做好课堂总结,使其认识到解答该类问题需要结合电路图,灵活运用上述结论。如图3(a)所示,保持电路的电压不变,在将开关S闭合,将滑动变阻器滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I-U关系图像如图3(b)所示,则()该问题涉及的电路图较为复杂,分析时应明确电表的作用,抓住变与不变的量,而后结合图像进行分析。为提高学生的听课满意度,教师可围绕相关问题与学生互动,指引其尽快找到解题思路[2]。电压表V1、V2分别测量R1、R2两端电压,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片P从右向左滑动的过程中,电路中的电阻变小,电流变大,V1的示数变大,V2的示数变小,因此,A、B分别表示的是R2、R1的I-U关系图像。两电压表示数之和与电源电压相等,当R1的电压为4V时,由图线A可知,此时R2的电压为14V,则电源电压为18V。R1的大小不变,在图线B中取点(4,0.2),则其阻值大小为4V/0.2A=20Ω。R2的电流最小时,阻值达到最大,由图线A可知,其最小电流为0.2A,此时的电压为14V,则阻值为14V/0.2A=70Ω。综上分析,B项正确。
四、P-R图像问题例讲
初中物理学习中有时会遇到P-R图像。初中阶段有关电功率的计算公式有P=UI,P=I2R,解答P-R图像问题需要搞清楚两个计算公式的区别以及适用的物理情境。其中,前者适用范围较广,而后者主要用于求解纯电阻的电功率。不仅如此,解题时还需要将其和欧姆定律联系起来,结合图像中给出的特殊点加以突破。如图4(a)所示,电源电压恒为6V,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω。闭合开关后,滑动变阻器的功率与其接入电路电阻的P-R图像如图4(b)所示,则R1和图中P0的值分别为()。电路中的电阻为纯电阻,P=I2R,取图线的最高点,可知0.9W=I2×10Ω,则I=0.3A,此时其两端的电压U=IR=0.3A×10Ω=3V,而电源电压恒为6V,则此时R1上的电压为3V,R1的阻值为3V/0.3A=10Ω。当R2的阻值为5Ω时,对应的电流为6V/(10Ω+5Ω)=0.4A,则对应的功率P=0.4A×0.4A×5Ω=0.8W。综上分析,B项正确。
五、P-U图像问题例讲
在解答初中物理有关P-U图像问题时,学生应认真分析给出的电路图,搞清楚各电器元件之间的串并联关系,充分利用图像中给出的参数,灵活运用欧姆定律相关知识,求解未知参数。如图5(a)所示,电路图中的电源电压保持不变,R1为定值电阻,将开关闭合后,将滑动变阻器R2的滑片从b端向a端滑动,R2消耗的电功率和其两端电压的关系如图5(b)所示,则以下说法错误的是()。图5(b)表明,当R2两端电压分别为2V、5V时对应的电功率为0.8W、0.5W,由I=P/U可知,对应的电流分别为0.4A、0.1A。图5(a)表明,两个电阻是串联关系,则电源电压U=IR1+UR2,U=0.4A×R1+2V,U=0.1A×R1+5V,解得U=6V,R1=10Ω。R2最大阻值对应滑片在a端,此时电路中的电流为0.1A,电压为5V,则R1=5V/0.1A=50Ω。当滑片在b端时,电路中的电流达到最大为6V/10Ω=0.6A,因此,电流表的变化范围为0.1~0.6A。由P=UI可知,要想电路消耗的功率最大,则对应电路中的电流应最大,此时P=6V×0.6A=3.6W。综上分析,D项说法错误。
六、∆U-∆I图像问题例讲
∆U-∆I图像在初中物理中不常见。该类问题难度较大,不仅需要掌握相关电路图的基础知识,还需要充分理解所学知识的本质,搞清楚参数变化的内在联系。在如图6(a)所示的电路中,电源电压12V始终不变,改变滑动变阻器滑片P的位置,电表示数会发生相应的变化。其中,V1、V2两电压表示数变化量∆U和电流表示数变化量∆I之间的关系如图6(b)中的①②直线,则()。A.R0=10Ω,R2=20ΩB.电流表从0.1A增大到0.2A时,R0电功率变为0.6WC.电流表为0.1A,R1消耗的电功率为0.9WD.向右滑动P时,两电压表示数均增大由电路图6(a)可知,V1测量的是R2、R1的电压之和,V2测量的是R2两端电压,电源电压保持不变,所以∆U2=∆IR2,R0两端电压的变化量∆U0=∆U1=∆IR0。由图6(b)可知,取∆I=0.1A时,∆U1=2V,∆U2=1V,则R0=∆U1/∆I=2V/0.1A=20Ω,R2=∆U2/∆I=1V/0.1A=10Ω;电流表示数从0.1A增大到0.2A时,由电功率计算公式可知,R0电功率变化为(I22-I12)R0=0.03×20=0.6W;电流表测量的是干路电流,当其电流为0.1A时,则电路中的总电阻R=12V/0.1A=120Ω,所以R1对应的阻值为R-R0-R1=120Ω-20Ω-10Ω=90Ω,R1消耗的电功率为0.1A×0.1A×90Ω=0.9W。向右滑动P时,电路中的电阻增大,电流减小,R0分压减小。因此,V1示数增大,V2示数减小。综上分析,B、C两项正确。结语电学图像在初中物理中占有重要地位,其相关问题对学生分析问题的能力有一定要求。为使学生更好地突破该类问题,教师应为学生深入讲解相关知识,帮助其构建系统的知识网络,并做好例题的优选与精讲,使学生掌握不同电学图像的突破思路,促进其解题能力的进一步提升。
[参考文献]
[1]王德文.初中物理电学常见题型例析[J].中学课程辅导(教师通讯),2021(12):84-85.
教学目标
知识目标
1.知道电功率及其单位.
2.理解额定功率.
能力目标
了解从能量分析入手去认识物理规律是物理学的重要研究方法.
情感目标
使学生获得解决实际用电的初步知识.
教学建议
教材分析
本节教材从比较在相等时间内做功的多少引入电功率的概念,再根据电功率的定义和电功公式导出电功率的计算公式,给出电功率的单位.然后从电功率的单位引出电功的单位千瓦时,说明1度就是1千瓦时.为帮助学生理解额定功率教材安排了小灯泡在不同电压下工作的演示,教材还介绍了不同用电器的两个重要指标,额定电压、额定电功率,以使学生对常见用电器设备的功率有所了解.
1.重点:掌握电功率的概念、公式及其应用.
2.难点:实际功率的概念、额定功率和实际功率的区别.
3.疑点:灯泡的亮度决定于什么?
教法建议
本节教材包括电功率和用电器额定功率两块内容.教师可以利用前面学生学过的功率的知识和研究方法,突出比较做功快慢的方法:比较单位时间内用电器做功的多少.在讲解电功率的公式时,注意强调公式中的各量的对应关系,是同一段电路中的各量.不易同时给出电功率的导出公式,使学生感觉公式多不易掌握.额定功率和实际功率的区别学生不易做到,教师要通过实验讲清对一个用电器额定功率和额定电压只有一个,而实际电压和实际功率有很多.
教学设计方案
重难点:重点是电功率的概念和单位,难点是额定功率.
教学过程:
一.引入新课
方案一:复习功率概念引入电流做功有快慢的问题,然后可以举出一些实例如:电力机车每秒做功400多万焦,公共电车的电机每秒做功6万焦,洗衣机的电机每秒做功100多焦,而小收录机的电机每秒做功几焦.再举出时间不同做功不同的实例,问学生如何比较做功快慢,引出电功率的定义.
方案二:分析类比建立电功率的概念:可用幻灯片设计一组问题:1)怎样比较运动快慢?2)这样比较力对物体做功快慢?3)这样比较电流做功快慢?引出电功率的概念.
二、电功率:
电功率的概念要讲清:电流做功快,电功率就大;电流做功慢,电功率就小.电功率的定义公式为P=W/t,电功率的普遍适用公式是P=U·I,比较电功率大小时,要全面考虑到公式中各物理量的关系,才能确定电功率的大小关系.例如:在相等的时间内,根据P=W/t,电流做的功越多,电功率就越大.
电功率的单位容易和电功单位千瓦时混淆,可采用让学生计算1千瓦时的电功是多少焦,让学生体会千瓦时的意义.
三、额定功率:
方案一:可以用并进式的教学方法,让学生通过实验体会用电器的工作有正常工作问题,然后引进额定功率的概念.学生实验可以设计三组,1)是在比额定电压低的情况下工作;2)是在额定电压下工作;3)是在比额定电压高出1/5的情况下工作.
方案二:教师拿出“220V60W”和“220V100W”的灯泡,问将他们串联起来,哪盏灯亮?然后做实验,引出额定功率的概念.
例题1、一只额定电压为220伏特的电热煮水器,在正常工作时通电12分钟,电度表的示数增加0.1度,问:
这个电热煮水器的功率多大?
【分析解答】正常工作的用电器,其实际电压应等于额定电压,所以该题中的电热煮水器的实际电压应为220伏特,工作12分后,电度表的示数增加0.1度,即用电0.l度.根据P=W/t=500瓦
例题2、有两盏灯连接方式如图所示,已知电压U相同并保持不变,两灯均可发光,在甲、乙两图中比较灯1的亮度是[]
A.甲图亮B.乙图亮C.同样亮D.无法判断
【分析解答】同一盏灯的亮度与它的实际功率情况有关,在甲乙两图中,灯1的实际电压不同,甲图中的实际电压小于乙图中,所以灯1在甲图中实际功率小于乙图中,所以灯1在乙图中较亮.B选项正确.