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巧用“同一电路”复习三个电学实验

发布时间:2013-12-08 16:43:27  

巧用“同一电路”复习三个重要电学实验

温 敏 徐晓梅

(云南师范大学物理与电子信息学院 云南 昆明 650500)

文章编号:1002-218X(2013)010-0022-03

中图分类号:G632.4 文献标识码:B

摘要:将具有相同电路的三个重要的初中电学实验放到一起进行比较复习,通过深入分析三个实验之间的内在关系,把看似零散杂乱的实验知识条理化、系统化,逐步使学生掌握正确的复习方法和思维习惯;然后通过精心设计的实验习题巩固所学的实验知识,提高学生应用知识解决问题的能力。

关键词:相同电路;电学实验;复习教学

电学实验是中考的必考实验,题型多且杂乱,在复习时,一定要学会将这些零散的知识进行归纳总结,使其系统化、条理化,才能收到理想的复习效果。笔者发现中考电学实验几乎都是从《研究电流跟电压、电阻的关系》《测量小灯泡的电阻》《测量小灯泡的电功率》这三个实验中出题。深人分析后发现,这三个实验除电路相同外,还存在其他的内在联系,所以我们可以将这三个实验进行比较,从以下三个方面展开复习。

一、教师讲授与学生实验相结合.加深对实验知识的理解

复习之前,教师要提前精心准备相关的复习资料,上课时将这些复习资料发放给学生,师生先一起复习实验知识,以唤起学生对相关知识的回忆。

这三个实验的电路几乎相同,只是《研究电流跟电压、电阻的关系》中用的是定值电阻,而《测量小灯泡的电阻》《测量小灯泡的电功率》中用的是小灯泡。由于电路相同,做实验所需的实验仪器几乎是一样的,因此,教师要积极创造条件让学生在同一课堂中再次重做这三个实验。一方面,通过学生亲自体验动手安装实验设备、使用仪器进行观察与测量,以及处理实验数据得出实验结论的过程,能让学生更好地掌握知识和技能,提高分析问题和解决问题的能力;另一方面,能激发学生的学习兴趣、巩固所学知识,且在实验的过程获得更深层的实验感知,有利于学生真正理解实验原理、实验设计和实验结论,增强学生对知识的运用和迁移能力。

二、深入分析实验。总结实验间的关系

实验复习课中,在教师指导下,学生要综合归纳出三个实验间的联系和区别,找出其中的物理规律,逐步掌握正确的复习方法和分析问题、处理问题的方法,形成良好的思维习惯。

1、实验的相同之处

(1)实验器材

电源、开关、滑动变阻器、电压表、电流表、导线,电阻,在《研究电流跟电压、电阻的关系》实验中用的是普通的定值电阻;而《测量小灯泡电阻》与《测量小灯泡电功率》实验中用的电阻是灯泡,灯泡通常可以看成定值电阻。

(2)实验电路图(如图1)及实物图的连接(如图2)

由于实验电路图几乎相同,灯泡和定值电阻是没有极性的,所以实物图的连接方法是一样的,如图2。

(3)滑动变阻器的作用

实验电路中滑动变阻器起保护电路、改变所测电阻的电流和两端的电压,获得多组实验数据。

(4)实验注意事项

开关闭合前,开关应处于断开的状态,滑动变阻器滑片应位于接入电阻最大处;测量过程中,通电时间不能过长,读取数据后要马上断开电路,以减小测量误差;改变滑片位置时,最好使电压表的示数成整数变化,以减小读数误差。

(5)实验电路故障

电路故障是从电表连接、电阻(小灯泡)、滑动变阻器连接、其他电路元件等进行考查,由于实验电路相同,所以同样的电路故障产生的原因是相同的。

2.实验的不同之处

(1)实验原理

①《研究电流跟电压、电阻的关系》采用控制变量法,R一定,研究I与U的关系;U一定,研究I与R的关系。

②《测量小灯泡电阻》实验原理为R=U/I.

③《测量小灯泡电功率》实验原理为P=UI.

(2)实验方法

《研究电流跟电压、电阻的关系》采用控制变量法;《测量小灯泡电阻》《测量小灯泡电功率》采用伏安法。

(3)实验设计和数据处理方式

①研究电流跟电压、电阻的关系

a.保持电阻R一定,研究I与U的关系,实验中,要使电阻两端的电压成比例地增加,记下多组对应的电流值

.

根据记录的电流数据可知,导体电阻一定时,加在导体两端的电

压越大,通过导体的电流越大。

b保持电阻两端的电压U不变,研究I与R的关系,确保每次实验电阻成比例增大,记下不同阻值所对应的电流。

根据记录的电流数据可知,导体两端电压一定时,导体的电阻越小,通过导体的电流越大。

②测量小灯泡的电阻

电路正确连接后,调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压分别为2. 5 V,2 V,1 V,然后记录不同电压下的电流值。(小灯泡的U额=2.5V)

根据公式R=U/I ,算出每次实验中灯泡的电阻R1、R2、R3,根据R=(R1+R2+R3)/3,求出电阻的平均值,减小实验误差。因为温度对灯丝电阻影响较大,小灯泡不发光时温度较低,电阻较小;小灯泡正常发光时,灯丝温度高达2 000℃,灯丝电阻较大。

③测量小灯泡的电功率

电路正确连接后,调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压分别为2 V、2. 5 V、3 V,然后记录不同电压下的电流值。(小灯泡的U额=2.5 V)

根据公式P=UI,算出灯泡两端实际电压小于、等于、大于额定电压下的功率P1、P额、P2,目的是测出小灯泡在不同电压下的实际功率,实验过程中,加在小灯泡两端的电压不要超过额定电压太多,否则会烧坏小灯泡。

(4)选择电源和电表的思考角度

《研究电流跟电压、电阻的关系》根据定值电阻的大小选择电源和电表;《测量小灯泡的电阻》根据待测小灯泡电阻的估值大小确定电源和电表的量程;《测量小灯泡的电功率》根据小灯泡的额定电压及额定功率选择电源和电表。

(5)调节滑动变阻器的要求

在《研究电流跟电压、电阻的关系》实验中,电压不变时,滑片P滑到某一确定位置;电阻不变时,在不影响电表读数情况下,滑片P可滑动任意三个不同的位置。《测量小灯泡的电阻》实验中,在不

影响电表读数的情况下,滑片P可滑动任意三个不同的位置,测出三组电压和电流值。《测量小灯泡的电功率》实验中,滑片P应放在使小灯泡两端电压分别小于、等于、稍大于小灯泡额定电压三个位置。

(6)实验结论

①《研究电流跟电压、电阻的关系》结论: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。

②《测量小灯泡的电阻》结论:电阻是导体本身的一种属性,其大小等于导体两端电压与导体中电流的比值,与电压和电流的大小无关。

③《测量小灯泡的电功率》结论:小灯泡两端的电压越高,实际功率越大

三、精心挑选实验练习,提高学生运用知识解决问题的能力

通过学习,学生初步掌握了所学的实验知识,但在理解上往往是表面的、片面的、孤立的;学生通过做与实验相关的练习,边思考、边讨论、边复习,能巩固并掌握基本知识与基本技能,加深对物理知识的理解。

1.研究电流跟电压、电阻的关系

下面是小华同学采用控制变量法来研究电流与电压、电阻关系的实验。

(1)如图3是未连接完的实验电路,请用笔画线代替导线,完成电路连接,并在右边框内画出电路图。(要求:滑片P向左移动时,电流表的示数变大)

(2)小华做探究电流与电压关系时,选用的电源为2节干电池,定值电阻为10Ω,滑动变阻器标有“10Ω,2 A”字样,下面表格中记录了实验数据。

a实验时,电压表应选用的量程为_________V,电流表应选用的量程为____________。

b.实验中滑动变阻器的作用是____________________________。 c.可得到的初步结论是:________________________________。

(3)小华同学通过实验探究电流随电阻变化的规律,得到的实验数据如下表。

a.实验中加在导体两端的电压是_________V。

b.实验中滑动变阻器的作用是_________________________。 c.请在图4坐标系上画出电流随电阻R变化的图象。

d.分析表中的数据或图象,你能得出什么探究结论

?

2.测量小灯泡的电阻

某同学在“测量小灯泡电阻”的实验中,设计了如图5所示的电路图小灯泡上标有“2.5V”字样(电阻约为10Ω),电源电压为 4.5V。请完成下列问题。

(1)在图5连线中有一处错误,只需改动一根导线,就可以使电路正确连接,请你在需要改动的导线上打“×",并用笔画线代替导线画出正确的接法。

(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到__(选填“A”,或

“B”)端。

(3)该同学检查电路连接正确,合上开关后,无论怎样移动滑片,电压表示数总为4. 5 V不变,你认为发生故障的原因可能是___或________。

(4)排除故障后继续实验,记下了多组U和I的数据,绘制了如图6所示的U-I图象。根据U-I图象,可计算出小灯泡的额定功率是_W;当加在小灯泡两端的电压为1. 5 V时,小灯泡的电阻是__Ω。

(5)该同学根据U-I图象中数据计算发现:小灯泡两端电压不同时灯丝的电阻不相等,你认为可能的原因是什么?

3.浏量小灯泡的功率

在“测量小灯泡额定功率”的实验中,已知电源电压为6 V,小灯泡的额定电压为3. 8 V,正常发光时灯丝电阻为10Ω-15 Ω。

(1)实验的原理是______。滑动变阻器的作用是____。

(2)在左边的方框内画出实验的电路图,并把图7的实物连接好。

(3)电路正确连接,闭合开关后发现电流表指针偏转明显,电压表的示数为零,该故障可能原因是( )

A.滑动变阻器断路 B.开关接触不良 C.灯短路 D.灯丝断了

(4)排除电路故障后继续实验,在实验时发现电压表示数为2 V,为测额定功率应将滑动变阻器滑片P向____移动,直至小灯泡正常发光,此时电压表示数为___V,电流表的示数如图8,灯泡的额定功率为___W。

通过以上实验练习,既能使学生巩固所学的知识,教师又能及时

了解学生对所学知识的掌握情况,抓住学生复习中问题的症结,对症下药,及时调整复习方法,使复习效果更理想,提高学生运用知识解决问题的能力.

作为教师,不仅要认识系统性复习的重要性,还要认识到复习不是简单的重复,而是一个知新的过程.无论采用什么样的方式进行复习,都要打破原教材章节的界限,按知识内在逻辑顺序,重新进行设计,以便突出重点、突破难点,有针对性地暴露学生的缺陷,找到适合学生的复习方式,使学生进一步掌握研究和处理间题的方法。 参考文献

[1]中华人民共和国教育部.全日制义务教育物理课程标准(实验稿)[M]北京:北京师范大学出版社,2001:24-27.

[2]李宗伦,关莹.新教材完全解读:八年级物理[M].吉林:吉林人民出版社,2005:57-59.

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