欧姆定律易错点范例6篇
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关键词:物理定律;教学方法;多种多样
关键词:是对物理规律的一种表达形式。通过大量的观察、实验归纳而成的结论。反映物理现象在一定条件下发生变化过程的必然关系。物理定律的教学应注意:首先要明确、掌握有关物理概念,再通过实验归纳出结论,或在实验的基础上进行逻辑推理(如牛顿第一定律)。有些物理量的定义式与定律的表式相同,就必须加以区别(如电阻的定义式与欧姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相关的物理定律之间的关系,还要明确定律的适用条件和范围。
(1)牛顿第一定律采用边讲、边讨论、边实验的教法,回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识;培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确:牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态,不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的涵义,引入了惯性的概念,是研究整个力学的出发点,不能把它当作第二定律的特例;惯性质量不是状态量,也不是过程量,更不是一种力。惯性是物体的属性,不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时,应使学生理解和使用常用的措词:“物体因惯性要保持原来的运动状态,所以……”。教师还应该明确,牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系,但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时,常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。
(2)牛顿第二定律在第一定律的基础上,从物体在外力作用下,它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达:物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应请注意:公式F=Kma中,比例系数K不是在任何情况下都等于1;a随F改变存在着瞬时关系;牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系,以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。
(3)万有引力定律教学时应注意:①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程,卡文迪许测定万有引力恒量的实验,海王星、冥王星的发现等物理学史料,对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比(平方反比定律),减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式,只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也发现了它的局限性。
(4)机械能守恒定律这个定律一般不用实验总结出来,因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理,在外力和非保守内力都不作功或所作的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化,就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量,用它来解决问题时,就可以不涉及状态变化的复杂过程(过程量被消去),使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件(只有系统内部的重力和弹力做功)。这个定律不适用的问题,可以利用动能定理或功能原理解决。(5)动量守恒定律历史上,牛顿第二定律是以F=dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来,主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相,就目前中学的实验条件来说,多数难以做到。即使做得到,要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出,再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律,也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题,相互作用的物体的所有动量都在一条直线上,所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误,应该使他们明确,在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化,表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以不过程物理量,使问题大大地简化。若物体不发生相互作用,就没有守恒问题。在解决实际问题时,如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大,就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用,系统中有多少物体在相互作用,相互作用的形式如何,只要系统不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),动量守恒定律都是适用的。
关键词:欧姆定律;学习能力;培养
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2016)12-0057
《欧姆定律》作为重要的物理规律,不仅是电流、电阻、电压等电学知识的延伸,还揭示了电流、电压、电阻这三个重要的电学量之间的必然联系,是电学中最基本的物理规律,是分析解决电路问题的金钥匙。在利用欧姆定律进行计算时,强调电流、电压、电阻这三个物理量的同时性和同一性;加强学生对于这些问题的理解,对于后续课程测量电阻、电功、电功率的学习,起到良好的促进作用。因此,对于电学中的第一个规律的学习,教师应该注重学生学习能力的培养。
一、在教学中发现学生容易存在的问题分析
1. 进行电学实验探究时,往往要求学生设计电路图,很多学生在设计时不能一次将电路图设计完整。
2. 从学生做题情况来看,学生不容易弄清楚控制变量法的作用。在历年中考题中,常有这样的题目:在探究电流与电阻的关系时,如将电路中的定值电阻从5欧姆换成10欧姆,将怎样保证电压不变?如何移动滑动变阻器?此类题目的得分率不高。
3. 在运用欧姆定律进行计算时,对于复杂一点的电路,如电路中的用电器不止一个时,学生往往容易将公式写出,数据生搬硬套,乱算一通。这样的习惯对于后续课程――电功、电功率的计算也产生了不良的影响。
针对学生的以上问题,笔者认为原因主要出在以下几个地方:(1)对问题的分析缺乏全面的考虑。(2)对于控制变量法的应用不够熟练,但电路分析有待加强。(3)对于各个物理量之间的因果关系没有弄清楚。没有理解到电阻或电压的变化引起了电流的变化。(4)没有理解欧姆定律的同时性和同一性。
二、结合教科版教材,如何在教学中培养学生的学习能力
笔者认为,结合教材情况以及学生的学习情况,我们可以在以下几个地方做好细节处理,让学生养成良好的学习习惯,培养学生学习能力的目的。
1. 实验设计:分步探究,尝试错误,完善设计,培养学生养成缜密的思维能力
在第一课时的教学中,教学重点在于如何通过实验探究得出电流与电压、电阻之间的关系。教师在提出电流大小与什么因素有关的问题时,学生根据以往的学习经验,猜想出电压、电阻会影响电流的大小。教师应引导学生用控制变量法探究它们之间具体有什么关系。从而将所探究的问题分为两个小课题来进行,即电流与电压的关系和电流与电阻的关系。在进行第一个小课题:探究电流与电压的关系时,学生在设计电路图的时候,容易根据自己的经验将电流表、电压表接入电路,而没有接入滑动变阻器。
教师不必及时指出不足,可以进行展示以后,再提问怎样改变电路中定值电阻两端的电压?这时学生可能会想到要用改变电源电压的方法,但是这样做不够方便。如果用滑动变阻器来调节是最方便的。这时才设计出准确的电路图。学生根据之前所学的串联分压的知识,很容易理解当滑动变阻器的阻值发生变化的时候,电路中定值电阻两端的电压会发生变化,而电流也会随之发生改变。同样,设计好的电路图也可以用于第二个课题的探究。这种不断地让学生对问题作出反应,不断调整自己的设计方案,最后走向完善,这样做符合学生的认知规律。
2. 重视实验探究的过程,培养学生的动手能力以及发现问题后寻找解决方法的能力
对于两个课题的实验,必须由学生自己在教师的引导下完成。绝不能因为赶教学进度而由教师代劳,让学生只是简单记下数据,分析数据得出规律。学生只有在实验过程中才会发现问题。如课题二:在电压不变时,探究电流与电阻的关系中,学生就会发现没有移动滑动变阻器,而将定值电阻改变时,电压表的示数也会随之发生改变。那如何保证电压表的示数不变呢?学生才会自己去想办法通过移动滑动变阻器来完成。那滑动变阻器的移动是否有规律可循?学生通过自己的实验,才会发现其中的规律。有了这样的经验以后,进行理论分析问题也就变得容易了。而具备了动手能力及解决问题的能力后,在后续课程测电阻、测电功率的学习中,也就较为轻松了。
3. 对于实验结论的得出,要把握其中的因果关系,培养了学生的逻辑思维能力
虽然在之前的学习中,学生已经认识到了电压是形成电流的原因。同时也认识到了导体对电流有阻碍作用,也即是导体存在电阻这样的观念。但是放到欧姆定律的学习中,尤其是对公式R=U/I的理解上,学生容易认为电阻与电压成正比,电阻与电流成反比,也就是认为电压和电流的大小会改变电阻的大小。学生会单纯从数学的角度来理解物理公式,而不能把握三者之间的因果关系。也就是电流变化引起了电阻变化还是电阻变化引起了电流变化?这也是我们之前做实验的过程中,让学生分析的根本目的。教师应该要进行提问,由学生来思考变形公式的意义,可以培养学生的逻辑思维能力。对于物理规律的理解,要引导学生理解规律所反映的逻辑关系。
4. 对于欧姆定律内容的学习要注意抓住关键字词,培养学生阅读能力
笔者认为,对于欧姆定律的内涵的讲解,教材上介B是不够的,还需要做补充。我们可以教会学生,从规律或者基础概念中抓住关键字词进行分析。从而到得欧姆定律的适用范围以及应用条件的同时性和同一性原则。
(1)对于万有引力定律的表达式F=Gm1m2/r2,有同学认为当r0时,F∞。虽然万有引力定律适用于一切物体,但公式F=Gm1m2/r2计算万有引力时,却有一定的适用条件:
严格地说,万有引力定律的公式只适用于计算质点间的相互作用。质点本身就是一个理想化的模型,当两个物体间的距离比物体本身大得多时,可以认为是质点。认为当r0时,F∞的错误原因就在于实际情况中根本不可能出现r=0的情况,也就是说,在r0时,有质量的物体也就不能再看成质点了。
对于万有引力定律的适用还可以有下面两种情况:一是当两物体距离很近时,如果质量都是分布均匀的球体,此时r应是两球体球心间的距离,二者间距离最小也是在它们接触时,r为两球半径之和,而不是0。二是若为一均匀球体与球外一质点的万有引力也可用此公式,式中r是球心到质点的距离,此距离最小是球的半径,也不是0。
(2)对于库仑定律公式:F=KQ1Q1/r2仅适用于真空中(空气中近似成立)的两个点电荷间的相互作用,在理解库仑定律时,常有同学认为:r0时,得出库仑力F∞。
从数学的角度分析,这是正确的结论,但从物理学的角度分析,这一结论是错误的,错误的原因和对万有引力错误认识是类似的,原因在于当r0时,两电荷已经失去了点电荷成立的条件,何况实际电荷都有一定的大小,根本不会出现r=0的情况,也就是说,在r0时电荷已经不能再看成点电荷了,违背了库仑定律的适用条件(真空、点电荷),不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用了。
(3)对于闭合电路欧姆定律,根据欧姆定律及串、并联电路的性质来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况,在分析这一动态电路的基本方法中,可以用极限方法。极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。
先用两个例题来分析:
例1 如右图所示电路中,已知电源电动势E=3V,内电阻r=1Ω,R1=2Ω,滑动变阻器R的阻值可连续增大,求:当R多大时,R1将消耗的功率最大,且为多少?
解析 由P=I2R知,对于R1消耗的功率
P1=I2R1当I最大时,P1最大,要使I最大则由I=E/(r+R1+R)可知应使R=0,当R=0时R1将消耗的功率最大:Pm= R1E2/(r+ R1)2 =2W
例2 分析闭合电路路端电压与电流关系:U=E-Ir ;I=E/(r+R)。(E、r不变)
用极限法来分析是很容易理解的。
如果从数学角度来分析,U与I成一元一次函数关系,很容易得出U与I的图线:
题面:一个汽车前灯接在12伏的电源上,通过它的电流是400毫安,那么汽车前灯的电阻是多大?若汽车前灯不打开时,通过它的电流是多少?灯的电阻又是多少?
题二
题面:以下是对欧姆定律表达式的几种理解,其中正确的是( )
A.由 可得 ,表示在通过导体电流一定时,R跟导体两端电压成正比
B.由 可得 ,表示在导体两端电压一定时,R跟通过导体的电流成反比
C. 表示在导体电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端电压成正比
D. 表示在导体两端电压一定时,通过导体的电流跟导体电阻成反比
题三
题面:如图所示电路,R1=2欧,R2=4欧,电源电压6伏,闭合开关S,通过R1的电流为多少安?
金题精讲
题一
题面:一导体,当它两端的电压是5伏时,通过它的电流是0.4安,当它两端的电压是9伏时,能否用量程是0.6安的电流表测量通过导体的电流?
题二
题面:把标有“10Ω 1A”和“50Ω 0.5A”字样的滑动变阻器,并联接在某电路中,为了安全,电路两端所加的电压是多少?
题三
题面:把标有“10Ω 1A”和“50Ω 0.5A”字样的滑动变阻器,串联接在某电路中,为了安全,电路中允许通过的电流是多少?电路两端所加的电压是多少?
题四
题面:如图所示,R1=10欧姆,R2=20欧姆,R3=30欧姆,电源电压恒定不变。S1闭合,S2断开时安培表的读数为0.3安培。问:
⑴电源的电压是多少?
⑵当S1与S2均断开时,安培表的读数是多少?R1两端的电压是多少?
⑶当S1与S2均闭合时,安培表的读数又是多少?
通过R3的电流强度是多少?
题五
题面:如图所示的电路中,电源两端电压为6V并保持不变,定值电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器R2的阻值为50Ω。当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P由b端移到a端的过程中,求:(1)电压表的示数变化范围;(2)电流表的示数变化范围。
参考答案
重难点易错点解析
题一
答案:30欧姆、0安培、30欧姆
题二
答案:CD
题三
答案:1安
金题精讲
题一
答案:不能
题二
答案:10V
题三
答案:0.5A,30V
题四
答案:(1)6伏(2)0.2安、2伏(3)0.3安、0.2安
在学习物理的过程中到底存在哪些错误认识,这些错误认识又是怎样影响学生学习的呢?在平常的教学中我们怎样去引导学生纠正这些错误认识呢?下面就具体举例说明在平时的教学过程中会遇到哪些难以理解或易发生混淆的物理知识,并且给出解决策略.
1.“力是维持物理运动的原因”――“有力作用在物体上,物体就能运动.”所以“力是维持物体运动的原因”.这是很多同学在学习“力和物体的运动”之前就存在于大脑中的一个错误的前概念.对此我们可以在学习“力和运动”的时候,通过实验纠正.通过小车沿斜面向下运动,到水平面后在水平方向上不再受力却能继续向前运动.这可以说明物体运动是不需要力来维持的.
2.“质量就是重量”――由于在日常生活中,人们通常说“重量是多少”.这里的重量实际上指的是质量,但我们的学生在听多了以后常常会把他们混淆起来.对此我们可以通过对定义的理解来帮助同学们解决这个问题.
3.“音调就是响度”――声音的高低叫做音调,部分同学通常把这里的高低理解成大小.从而对音调产生了错误的理解.对此我们可以用对比的方法来区别.具体措施是,分别让一个男同学和一个女同学读同样一段文字,可以得出女同学的声音清脆但声音较小,男同学的声音低闷但较响.清脆说明女同学声音的音调高但声音较小说明响度低,沉闷说明男同学声音的音调低但声音的响度大.这样就能把音调与响度这两个易混淆的概念很好地区别开来.
4.“深度与高度的区别”――在液体压强公式p=ρgh中,h是指液体中某点到液面的距离,而不是高度.对此我们可以从液体压强产生的原因去思考.液体压强是由于液体受到重力的作用,对下面的液体或容器底部和侧壁有压强.因此在计算液体压强的大小时,h是指液体中某处到自由液面的竖直深度.
5.“电阻与电压和电流有关”――这是在学习了“欧姆定律”之后容易形成的一个错误概念.电阻是导体本身的一种性质,它只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与其他因素无关.并且“欧姆定律”仅仅是反映了电流与电压和电阻三者之间的关系,而“欧姆定律”变形公式R=U/I只能说明电阻的阻值等于电压值跟电流值之比.所以电阻的大小与电流和电压的大小无关.
【关键词】学习习惯;审题习惯;图形结合;物理术语;条件;兴趣
【中图分类号】G239.32 【文章标识码】A 【文章编号】1326-3587(2012)07-0064-02
现在的农村学校的学生,由于环境不同,程度不一,基础有差异,从而导致学生学习情况的千差万别。尤其是学习习惯的不同,更是让教师头痛的问题。而大多数学生又没有认真审题的习惯,做作业时,本来题目给的是这个条件,学生却用另一个条件去做,导致做错;做选择题时,题目要求选错的选项,他选正确的选项或者看漏题目中所给的条件而做错题。总之,就是学生缺乏认真审题的良好习惯。我经常想如何才能使学生有认真审题,真正理解题意的良好习惯呢?在日常的教学中,我坚持培养学生认真审题的习惯,有以下几点体会:
一、阅读题时,结合图形阅读
图形是将物理语言转化为图形的一种形式,它具有形象性强、生动、简单明了等特点,故在试题中出现的频率较高。现在级的物理题,多数是图文并茂的题。学生做题时,易忽略题的意义,只注重题目的条件,故在分析问题,解决问题时,往往会出错。故先让学生阅读题,要边看图,边了解题意。使学生根据题目要求,弄清图的意义,找出同一状态下的物理量,进行分析问题,解决问题。
例1:如图6所示,电源电压为6V,R1=R2=10欧,求:
(1)当开关S1闭合S2断开时,电阻R2的两端的电压是多少?
(2)当开关S1S2都闭合时,电流表是多少?
结合图形来进行阅读题,阅读题时注意条件,电源电压为6V,R1=R2=10欧并注意两个状态:一是开关S1闭合S2断开时,R1与R2串联的示数,利用欧姆定律便可以求出电流的大小,利用欧姆定律便可求出R2两端的电压。二是当开关S1S2都闭合时,R2被短路,故此时,电源电压为6V, R1=10欧,利用欧姆定律便可求出电流的大小。
二、阅读题时,找出重点字、词以及物理量
一个字,一个词以及一个句子都饱含着重要的信息,我们只有通过阅读将这些重要的信息挖掘出来,才能认清它本来的面目。阅读主要依靠语言,是一边想象具体情况,一边往下读的。然而初二,初三学生由于粗心大意,很容易将“不”,“增大”,或“缩小”等一些字、词阅读漏,就会导致在分析问题时出错。故在教学中应采取让学生边阅读题,边画出重点的字、词以及重要的物理量和条件。让他们通过画图出来增加对题目的理解和认识。若此题有图的,根据题目条件,把已知量标注在图形上,并根据题目的条件,整理,分析出题目中所给出的物理量之间的关系,从而便于分析,解答。
例2:一个密度为600 k g / M3的木块,体积为2 M 3,当它漂浮在水面上时,求:(1)木块所受的浮力;(2)木块露出水面的体积。此题,学生在阅读题时,若没有注意到“漂浮”条件,此题就容易认为V排=2M3,而代入公式F浮=P液g V排来计算,就会出错;或者没有看到求“露出水面的体积”,学生就会容易计算排开液体的体积。所以读题读懂题很重要。学生若将题目中所给的条件用笔划线勾出来,就应在“密度是600 kg/M3”,“体积为2M3”,“漂浮”,“木块所受浮力”和“露出体积”这些字、词、句上面勾画出符合,看到“漂浮”两字,联想到所学的知识“物体漂浮时,浮力等于重力”便可以计算整个木块的重力,从而所受浮力便可以解出。看到求“露出液面的体积”便可以知道运用整个物体的体积减去排开液体的体积。故而根据阿基米德原理求出露出的体积,便可以求出最终的结果。
三、阅读题时,将题目信息转化为物理术语
学生读懂题后,勾画出重点的字、词、句以后,将这些文字叙述转化成为物理术语,即:物理符号。应用所学的知识点、定律、公式等来进行分析、理解。应用题目中告诉的物理量,通过分析能求出哪些物理量,再分析这些物理看一下,能否求出最终的结果。
例如2上面列举的例子,通过阅读分析可知:物体的密度可知,体积可知,便可利用密度公式来计算出物体的质量,从而利用G=mg来计算出物体的重力。再根据“漂浮”的条件,利用物体的沉浮条件:物体漂浮时,浮力等于重力,便可以计算出物体所受的浮力。浮力计算出来后,由阿基米德原理:F浮=p液 g V排可知F浮,p液,g这三个量,便可以计算出V排,,从而计算出路出水面的体积。通过长时间的这样的训练,一方面促进学生学会审题,另一方面可以启发学生的思维,分析物理量之间的关系,得出正确解答。
读题时,认真审题,挖掘题目中的隐含条件,要挖掘题目中的隐含条件就是一种理解,分析和综合的过程:理解是运用已有的知识体系和经验去认识事物内部联系,揭示事物本质和规律的一种逐步深入的思维活动。分析就是把事物的整体分解为各个部分来思考,综合是把事物的各个方面联系起来,学习知识的过程就是一个不断分析和综合的过程。我们在学习物理的过程中,有些物理题目条件是没有明确写在题目上,要求学生通过理解,分析和综合才能挖掘出题目的隐含条件。如果学生没有明确挖掘出隐含条件,学生就不能顺利地做出正确的结果。
例3:有二个力F1=20N,F2=30N作用在同一物体上,并且作用在同一直线上,则F合等于多少?分析:上述题目中没有直接告诉F1与F2的方向是相同还是相反,这就是本题隐含的条件。因此做此题时要进行讨论:当F1与F2方向相同时,则F合=50N;若F1与F2方向相反时,则F合=10N。
四、阅读题时,认真审题,排除多余的条件
有些物理题目,条件告诉的比较多一些,但有些条件在解此题时毫无用处。故需要学生在阅读题时,需要认真分析、比较、排除干扰,才能得出正确的结果。
例4在20N的水平力F的作用下,将重为6N的物体静止在竖直的墙上,如果砖的底面积为0.0005m2 ,则墙壁受到的压强为多少帕?
在阅读题和审题时注意,词为“水平”,“竖直”以及重要的数据“20N”,“0.0005m2”, “6N”。分析此题时应注意:墙壁受到的是“水平力F=20N”的力就是墙壁受到的压力的大小,而受力面积应为砖的底面积50cm2。故“重力为6N”是多余的条件。因此利用压强公式P=F/S可计算出所受压强为4000pa。