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一、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含义,引入了惯性的概念,是研究整个力学的出发点,不能把它当做第二定律的特例;惯性不是状态量,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。
二、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。
三、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常量的实验,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。
四、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做功或所做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。
五、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。
六、欧姆定律。中学物理课本中欧姆定律是通过实验得出的。公式为I=U/R或U=IR。教学时应注意:①“电流强度跟电压成正比”是对同一导体而言;“电流强度跟电阻成反比”是对不同导体说的。②I、U、R是同一电路的三个参量。③闭合电路的欧姆定律的教学难点和关键是电动势的概念,并用实验得到电源电动势等于内、外电压之和。然后用欧姆定律导出I=ε/(R+r)(也可以用能量转化和守恒定律推导)。④闭合电路的欧姆定律公式可变换成多种形式,要明确它们的物理意义。⑤教师应明确,普通物理学中的欧姆定律公式多数是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,导体就不服从欧姆定律。但不论导体服从欧姆定律与否,R=U/I这个关系式都可以作为导体电阻的一般定义式。中学物理课本不把 R=U/R列入欧姆定律公式,是为了避免学生把欧姆定律公式跟电阻的定义式混淆。这样处理似乎欠妥。
一、电磁学教材的整体结构
电磁运动是物质的一种基本运动形式。电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用。其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象,电磁辐射和电磁场等。为了便于研究,把电现象和磁现象分开处理,实际上,这两种现象总是紧密联系而不可分割的。透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系,才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学。对此,应从以下三个方面来认真分析教材。
1. 电磁学的两种研究方式。
整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行,这两种方式均在高中教材里体现出来。只有明确它们各自的特征及相互联系,才能有计划、有目的地提高学生的思维品质,培养学生的思维能力。
场的方法是研究电磁学的一般方法。场是物质,是物质的相互作用的特殊方式。中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来,静电场、恒定电场、恒定磁场、静磁场、电磁场等,组成一个关于场的系统,该系统包括中学物理电学部分的各章内容。
2. 物理知识规律。
物理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律,以及它们的相互联系。
物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验,掌握了充分可靠的事实之后,进行分析和比较找出它们相互之间存在着的关系,并把这些关系用定律的形式表达出来。物理定律的形成,也是在物理概念的基础上进行的。但是,物理定律并不是绝对准确的,在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性,因此其适用范围有一定的局限性。
“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律。欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的,对金属导电、电解液导电适用,但对气体导电是不适用的。欧姆定律的运用有对应关系。
电阻是电路的物理性质,适用于温度不变时的金属导体。
3.通过电磁场在各方面表现的物质属性,使学生建立“世界是物质的”的观点。
电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的。大量实验证明在电荷的周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着。电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用。运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种场——磁场。磁体的周围也存在着磁场。磁场也是一种客观存在的物质。磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用。现在,科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点,并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形态。
二、以“学科体系的系统性”贯穿始终,使知识学习与智能训练融合于一体
1. 场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题。电场强度、电势、磁场磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念。电场线,磁感线是形象地描述场分布的一种手段。要进行比较,找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解。
2. 电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用。在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别。
3. 认真做好演示实验和学生实验,使抽象的概念形象化,通过演示实验是非常重要的措施。把各种实验做好,不仅使学生易于接受知识和掌握知识,也是基本技能的培养和训练。安排学生自己动手做实验,加强对实验现象的分析,引导学生从实验观察和现象分析中来发展思维能力。从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看,应着力培养学生的独立实验能力和自学能力,使知识的传授和能力的培养统一在使学生真正掌握科学知识体系上。
根据物理学本身的特点,可把物理学科的学习方法概括为三要素:一是要科学地进行观察和实验,二是要重视对物理概念和规律的理解,三是要理论联系实际,下面给大家分享一些关于高一物理的学习小技巧,希望对大家有所帮助。
一、物理现象观察法物理学是以实验为基础的科学,初中物理要求学生具有的观察能力主要是:有目的地观察,明了观察对象的主要特征及其变化的条件。观察物理现象应该做到:
1.激发主动性
学生应激发自己对物理现象观察和学习物理知识的兴趣,主动性和自觉性,助力物理意识。
2.明确观察目的
要明确具体的观察目的,观察中心,观察条件和范围。
3.准确记录
观察时,要准确记录物理现象的发生、发展和终结全结论,写出观察报告。
二、物理实验法物理学是一门以实验为基础的科学。物理实验不仅要了解它提供的实验结果,更重要的是掌握实验的构思方法和研究物理问题的思路。物理实验可分为;观察实验、验证实验、探索性实验、模拟实验和思想实验等。实验学习应该注意:
1 .树立严谨的科学态度
要一丝不苟地进行实验,实事求是地记录,不放过任何一个现象变化和细节。
2.构思方法技巧
实验构思的主要方法有:(1)放大与扩展;(2)间接观察后再作推论;(3)模拟类比(4)思想实验(理想实验) 如:伽俐略的斜面实验中,在水平面上依次铺上毛巾、棉布、木板、玻璃板,测量其小车滑行的距离,再得出结论:平而越光滑,小车运动的距离越远;根据实验事实推理;若平面完全光滑,小车将运动到无穷远,即一直运动下去不会停下来,由此总结出“惯性定律”。
3.实验要求
进行物理实验时,要了解物理实验的目的,会正常使用仪器,会作必要的记录,会根据实验结果得出结论,会写简单的实验报告和进行简单的误差分析。
三、物理概念学习法一个物理概念,它是某类型物理现象的概括;是物理知识的核心内容之一。学习物理概念应该注意:
1.归纳概括
就是将物理进行分类比较,将同一类型的物理现象的共性找出来,概括并能说明这一类型的物理现象的本质特征。例如;“质量”概念,各个物体的物质组成不同,但“物体所含物质的多少”就是物体的共性,即质量,与物体的形状,所处的状态,地理位置和温度无关。
2.实例联系
抽象概念的理解是困难的,如果把“概念”放在实例中去记忆,去理解,就要简单得多,也就要容易区分相关因素和无关因素,找出共同特征。如“蒸发”概念,对应水在任何温度下都能蒸发,且需吸热,就能够很快地对“蒸发”概念理解透彻。
3.内涵与外延
不能将物理概念任意外推,如果这样就会导致概念与事实不相容的矛盾。例如:“惯性”这个概念,它说明一切物体都具有的保持其原来的运动状态性质,物质运动静止,不是因为物体是否受力,而是物体具有“惯性”。受力与否,是决定物体运动状态变化与否的必要条件。两千多年前,古希腊科学家亚里斯多德认为:“力是维持物体运动的原因”,他之所以错误,就是没有概括出物体运动的本质特征。
四、物理定律学习法物理概念和物理规律是物理知识的核心内容,是物理课中的基础知识,物理定律是通过归纳大量事实和实验中认识的客观规律后形成的科学结论。如牛顿第一定律、欧姆定律、焦耳定律、阿基米德原理等。学习物理定律应该注意:
1.准确理解物理定律的物理意义
知道物理定律的内容,理解其实质,能用准确的语言表述,能联想一个实例。
2.明确物理定律的适用条件
物理定律是客观规律的总结,但它并不一定在任何条件下都成立。因此,不能忽视物理定律所适用的范围和条件。如:热平衡方程“Q吸=Q放”的成立条件是:系统与外界无热交换。若系统与外界有热交换,则只能在不计一切热损失的条件下才能成立。
3.弄清各物理量间的相互联系
弄清各物理量间的相互联系,透彻理解各概念;知道定律的建立(或帐号)过程,重视各部分知识间的联系,把前后概念连贯起来,从而使知识系统化、条理化。
4.建立物理定律所对应的模型
对每一个物理定律,都应记住它所对应的模型或典型范例。要了解它的研究对象,研究对象的运动状态等。如:“反射定律”的典型范例是平面镜成像。
5.记住物理定律所对应的典型实验
物理定律的基础是物理实验,应将物理定律与相应的典型实验对应起来,有利于对物理定律的理解和深化。如:“阿基米德原理”所对应的典型实验就是“排液法”测浮力,“欧姆定律”所对应的典型实例就是研究“电压与电流强度的关系”实验。
五、物理公式学习法物理公式(含物理定律的数学表达式)是物理学成熟的重要标志.从定性到定量的研究,使物理现象从经验升华到科学。物理公式一般可分为三大类:
1.定义式
它是对一类问题的概括性表达式。表示某一物理概念的意义。使用这类公式,不能简单地从数学角度看,而应透过数学表达式这个现象,去领会它的物理实质。如密度p=m/V,绝不能认为密度与质量M成正比,与体积V成反比,密度是物质自身的特性,由物质的种类决定,与物体的质量和体积无关。同理,电阻的定义R=U/I也是如此,电阻R由组成电阻的材料、长度、横截面积来决定。
2.物理定律、规律、原理表达式
它揭示了这一类物理现象在运动变化过程中所遵循的法则,使用时,要特别注意这类表达式的运用范围和条件。例如:液体压强公式P=≥gh,它表达了液体在内部各处产生的压强所遵循的规律,它的适用范围是:静止液体,应特别注意的是,h是从液体上表面往卜测量的深度,而不是通常意义上所说的高度。
3.计算式
一、电磁学教材的整体结构
电磁运动是物质的一种基本运动形式.电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用.其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象,电磁辐射和电磁场等.为了便于研究,把电现象和磁现象分开处理,实际上,这两种现象总是紧密联系而不可分割的.透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系,才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学.对此,应从以下三个方面来认真分析教材.
1.电磁学的两种研究方式
整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行,这两种方式均在高中教材里体现出来.只有明确它们各自的特征及相互联系,才能有计划、有目的地提高学生的思维品质,培养学生的思维能力.
场的方法是研究电磁学的一般方法.场是物质,是物质的相互作用的特殊方式.中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来,静电尝恒定电尝恒定磁尝静磁尝似稳电磁尝迅变电磁场等,组成一个关于场的系统,该系统包括中学物理电学部分的各章内容.
“路”是“场”的一种特殊情况.中学教材以“路”为线的大骨架可理顺为:静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等.
“场”和“路”之间存在着内在的联系.麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律,是以“场”为基础的.“场”是电磁运动的实质,因此可以说“场”是实质,“路”是方法.
2.物理知识规律物
理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律,以及它们的相互联系.
物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验,掌握了充分可靠的事实之后,进行分析和比较找出它们相互之间存在着的关系,并把这些关系用定律的形式表达出来.物理定律的形成,也是在物理概念的基础上进行的.但是,物理定律并不是绝对准确的,在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性,因此其适用范围有一定的局限性.
第二册第一章“电潮重要的物理规律是库仑定律.库仑定律的实验是在空气中做的,其结果跟在真空中相差很小.其适用范围只适用于点电荷,即带电体的几何线度比它们之间的距离小到可以忽略不计的情况.
“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律.欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的,对金属导电、电解液导电适用,但对气体导电是不适用的.欧姆定律的运用有对应关系.电阻是电路的物理性质,适用于温度不变时的金属导体.
“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性,用研究电场的方法进行类比,可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念.
“电磁感应”这一章,重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律.在这部分知识中,能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线.本章以电流、磁场为基础,它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面,是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础.电磁感应的重点和核心是感应电动势.运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的.
“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践,进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场,对场的认识又上升了一步.麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律,同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步.
3.通过电磁场在各方面表现的物质属性,使学生建立“世界是物质的”的观点
电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的.大量实验证明在电荷的周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着.电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用.运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种唱—磁场.磁体的周围也存在着磁场.磁场也是一种客观存在的物质.磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用.现在,科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点,并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形态.
运动的电荷(电流)产生磁场,磁场对其它运动的电荷(电流)有磁场力的作用.所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间是通过磁场而发生作用的.麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象,得出结论:任何变化的磁场能够在周围空间产生电场,任何变化的电场能够在周围空间产生磁场.按照这个理论,变化的电场和变化的磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一场,这就是电磁场.电磁场由近及远的传播就形成电磁波.
从场的观点来阐述路.电荷的定向运动形成电流.产生电流的条件有两个:一是存在可自由移动的电荷;二是存在电场.导体中电流的方向总是沿着电场的方向,从高电势处指向低电势处.导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例,即导体中形成电流时,它的本身要形成电场又要提供自由电荷.当导体中电势差不存在时,电流也随之而终止.
二、以“学科体系的系统性”贯穿始终,使知识学习与智能训练融合于一体
1.场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题.第一章“电潮是学好电磁学的基础和关键.电场强度、电势、磁尝磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念.电场线,磁感线是形象地描述场分布的一种手段.要进行比较,找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解.
2.电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用.在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别,比如,场不是力,电势不是能等.场中不同位置场的强弱不同,可用受场力者受场力的大小(方向)跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度.在电场中用电场力做功,说明场具有能量.通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能,离开了电场就谈不上电荷的电势能了.
3.认真做好演示实验和学生实验,使“潮抽象的概念形象化,通过演示实验是非常重要的措施.把各种实验做好,不仅使学生易于接受知识和掌握知识,也是基本技能的培养和训练.安排学生自己动手做实验,加强对实验现象的分析,引导学生从实验观察和现象分析中来发展思维能力.从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看,应着力培养学生的独立实验能力和自学能力,使知识的传授和能力的培养统一在使学生真正掌握科学知识体系上.
一、伏安法测电阻
此法重在考查一些电学基础知识、学生对书本中“伏安法测电阻”实验的掌握情况以及在学习过程中的动手实验情况,题目具有一定的综合性。
例1(2010年镇江市)小明做“伏安法测电阻”的实验时,
(1)按1甲所示电路图,用笔画线代替导线将实物连接完整。电压表选用0~3 V量程。
(2)闭合开关后,发现电流表示数为零,电压表有明显偏转,则电路中发生断路的器件是。
(3)改正电路后开始实验。前两次的实验数据已填在下面的表格内,第三次实验时电流表的示数如图2所示。请将表格中的空白处填写完整。(计算结果保留一位小数)
实验次数电流/A电压/V电阻/Ω10。302。58。3 20。262。18。1 31。6测量结果
R=Ω解析(1)、(2)两问着重考查学生的电学综合知识、动手操作的能力以及故障分析的能力;第(3)问考查“伏安法测电阻”中测量三组数据的目的、求电阻的平均值、电流表的读数以及利用欧姆定律的公式进行计算等基础知识。
答案(1)略(2)定值电阻R
(3)0。2 A8。0Ω8。1 Ω
二、等效替代法测电阻
“等效替代法”是一种常用的物理研究方法。在苏科版九年级上册物理课本《欧姆定律》一章中,以习题的形式明确提出了用“等效替代法”测量电阻的方法。一般注重考查学生对“等效替代法”的理解,以及运用该方法测电阻的基本操作。
本题考查的知识点有两个。一是,平均速度等于时间中点的瞬时速度即v1=v2;二是,时间中点的瞬时速度小于位移中点瞬时速度即v2<v3。
实际上,学生只要把握了其中任意一个知识点,剩下的就会不攻自破。因为,符合v1=v2的只有一个选项C,符合v2<v3的也只有一个选项C.这样的试题对学生的考察效果,自然打了折扣。
当然,选择题的命题还有其它的原则,这里仅就一道中考题中出现的问题进行一点简单剖析,供大家命题时参考。
【作者单位:(236400)安徽省临泉第一中学】例2(2010年南京)小明设计了一种测量未知电阻Rx的实验方案,并选择合适的器材测量,电路如图3所示,电源电压恒定,滑动变阻器最大阻值未知,在A、B两点间接人的元件每次只能是电阻箱或未知电阻Rx。
(1)请你帮他完成相关实验内容。
①将接入A、B两点间;
②闭合开关,移动滑动变阻器滑片到某一合适位置时,记下;
③断开开关,取下A、B间的元件,将接在A、B两点间;
④闭合开关,调节,使;
⑤读出,即可知道Rx的阻值。
(2)小明测量电阻的方法在科学研究中经常用到,下面四个实例中,采用这种研究方法的是
A.力是看不见的,可以通过力的作用效果认识它
B.根据磁铁吸引大头针多少判定磁铁磁性的强弱
C.用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻
D.用磁感线的疏密程度表示磁场的强弱
解析此题把书本“等效替代法”测电阻的题目中的电流表改成了电压表,并把考查方式加以改变,重在考查学生对“等效替代法”的理解及操作。
答案(1)①Rx②电压表的示数③电阻箱④电阻箱电压表示数与原来相同⑤电阻箱的示数(2)C
三、特殊方法测电阻
所谓特殊方法测电阻是指在题目所给的器材不全的情况下所采用的测电阻的方法,常见的有以下几种情况。
1。缺少电流表的情况
例3(2010年南通)实验室中要测量一个阻值约为数百欧的电阻。提供的器材有:电源(电压约5 V)、学生用电压表(0~6 V)、电阻箱R(0~9999 Ω5 A)、开关S1和S2、导线若干。现要测量待测电阻Rx的阻值,设计了如图4甲所示的实验电路图。
(1)小虎进行的实验过程如下。
①根据实验电路图,连接成如图乙所示的实物电路,但存在连接错误,只需改动一根导线,即可使电路连接正确,请在接错的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法。
②电路连接正确后,闭合S1,将S2拨到触点1时,电压表的读数为U1,则电源电压为。
③闭合S1,将S2拨到触点2,当电阻箱的阻值调为R0时,电压表的示数为U2,则待测电阻的阻值Rx=。
(2)如果实验器材中没有提供电压表,现再提供一只电流表(0~0。6 A),利用上述器材,你认为(选填“能”或“不能”)较准确测出该待测电阻的阻值,原因是。
解析本题的第(1)小题考查学生在缺少电流表的情况下,如何测量电阻。在缺少电流表但有已知电阻的情况下(电阻箱可当做已知电阻),可以利用串联电路电流相等的规律来测算电阻。第(2)小题主要考查学生的审题能力,电压约为5 V,但所测量的电阻阻值大约数百欧,其电流很小,电流表无法测量。大多数学生由于审题时没有注意到“阻值约为数百欧的电阻”这一信息,而无法解题。
答案(1)①略②U1③U2R0U1-U2
(2)不能原因:所测电阻阻值过大,电流过小,电流表无法测量
2。缺少电压表的情况
例4在实验室测量电阻的实验中,老师提供了下列器材:电压恒定的电源一个(电压未知),定值电阻R0一个(阻值已知),待测电阻Rx一个,滑动变阻器一个,量程合适的电流表一个,单刀开关两个,导线若干。请在给出的器材中选用一些进行组合,完成实验。
①画出实验电路图。
②写出实验的主要步骤。
③写出Rx的表达式。
解析本题最显著的特点是器材中缺少电压表,无法直接测量电压。可以利用并联电路各用电器两端电压相等的规律进行间接测量;也可以利用电源电压不变的特点,采用局部短路的方法测出电源电压后,再用串联电路的电压特点及欧姆定律进行计算。
解法1利用并联电路各用电器两端电压相等的规律进行间接测量
(1)实验电路见图5。
(2)主要实验步骤:①将电流表与R0串联,测出通过R0的电流,记为I1;
②将电流表换为与Rx串联,测出通过Rx的电流,记为I2。
(3)Rx的表达式:Rx=I1R0I2。
解法2利用电源电压不变的特点,采用局部短路的方法测量
(1)实验电路见图6。
(2)主要实验步骤:
①将S1、S2都闭合,测出通过R0的电流I1,则电源电压为I1R0;
②将开关S1闭合,断开开关S2,测出通过R0和Rx的电流I2;
(3)Rx的表达式:Rx=I1R0-I2R0I2。
例5某同学在做“伏安法测电阻”的实验时,连好电路后发现电压表坏了,如图7。你能在不增加器材,不拆开电路的情况下,利用原来的电路测出待测电阻的值吗?(滑动变阻器的最大电阻为R)写出主要实验步骤及Rx的表达式。
解析此题仍然是缺少电压表的题型。很明显,在这种情况下,滑动变阻器应当做定值电阻使用,以增加可利用的条件。
难点在于,不拆开电路,也不增加器材的情况下,如何解决电压测量的问题,唯一可以利用的是电源电压不变。
解法(1)实验步骤:
①将滑动变阻器的滑片移到变阻器的最左端,记下电流表示数I1,此时变阻器电阻R=0,电源电压可表示为U电源=I1Rx;
②将滑动变阻器的滑片移到变阻器的最右端,记下电流表示数I2,此时变阻器电阻阻值最大为R,电源电压可表示为U电源=I2(Rx+R);
③根据电源电压不变可得
I1Rx=I2(Rx+R);
(2)Rx的表达式为Rx=I2RI1-I2。