时间:2023-07-27 16:23:25
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇欧姆定律易错点,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
难点;关键点;关系
〔中图分类号〕 G633.7
〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004—0463(2013)
06—0039—02
“三个焦点”是指在课堂教学中的三个主要因素,即重点、难点、关键点。下面笔者就以初中物理课堂教学为例来谈谈这“三个焦点”及相互关系和处理方法。
一、课堂教学中的“三个焦点”
1.重点。教学重点即课堂教学中的知识重点,是最基本、最重要也是学生应该掌握的教学内容,是一节课中要解决的主要矛盾。抓住了教学重点,就抓住了课堂教学中的关键。
2.难点。教学难点指学生在学习知识过程中难以理解和掌握的内容,是在完成“重点”教学任务或对教学内容进行提升和发展、延伸与拓展,以及理解、分析和解决问题时难以逾越的思维障碍。
3.关键点。教学关键点指解决好重点、难点的关键措施,它往往是学生的易错点、易混点、易忽略点。
例如,《密度》一节教学的重点是:(1)通过实验探究,学会用比值的方法定义密度的概念。(2)理解密度的概念、公式。(3)用密度知识解决简单的实际问题。难点是:在实验探究的基础上利用“比值”定义密度的概念。关键点是:做好实验探究,用“比值”建立密度的概念。
二、“三个焦点”之间的关系
教学重点、难点和关键点之间既相互独立又相互关联。任何学科的教学内容都有一定的知识结构,是一张相互联系的网。重点是这张网上的“纲”,难点是这张网上的“结”,关键点是理“纲”解“结”的方法措施。三者关系有全部重叠、部分重叠、非重叠三种。全部重叠时只要抓住关键点,重点、难点也就解决了;部分重叠时,抓住关键点就意味着突出重点或排除难点;非重叠时要精心设计和安排关键点去解决重点和难点。难点解决不好会影响整个课堂的教学效果,如果只注重教学难点,而未能较好地抓住教学重点和关键点,不但难点难以突破,而且教学任务也难以完成。关键点是突破重点、攻克难点的突破口,抓住关键点,才能更好地掌握重点和突破难点。
三、教学过程中如何处理好“三个焦点”
1.备好课。备好课是上好课的前提和保证,在备课过程中应注意以下几点:
(1)找准重点。备课时必须依据教学大纲的要求,认真研究教材或参阅有关资料,正确分析教材的重点,考虑好在教学中如何突出重点。例如,欧姆定律是反映电学中三个重要的物理量,是电流、电压、电阻关系的一个重要定律,是进一步学习电学知识和分析电路的基础,因此通过实验探究得出欧姆定律,掌握和理解欧姆定律的内容和公式,并用欧姆定律进行分析和解决简单的电路问题是教学的重点。
(2)找到难点。要找到难点,就要联系学生的实际情况,根据他们的知识基础和思维能力,分析和找到学生难于理解的地方,即内容比较抽象、深奥、复杂或学生接受起来比较困难的知识和技能,并且为在课堂上解决这个难点,可以提供适当的措施和方法。例如,欧姆定律教学的难点是设计实验过程和对欧姆定律的理解,其中学生对实验方法的掌握是重点也是难点。
(3)找出关键点。教学关键点突出反映了学生在新知识学习过程中认识上的矛盾性,体现了已学知识与新知识的联系,展示了教学过程中由感知教材向理解教材的合理过渡。因此,确定与处理教学关键点,对于顺利学习新知识起决定性的作用。 要确定与处理好关键点,就要深入钻研教材,弄清教材内容的内在联系。要对教材的内容作深入剖析,理出知识的层次,找出已学知识和后续知识与这些内容的联系,找出解决重点及难点的关键所在。例如,欧姆定律教学的关键点是:通过对实验数据的分析,概括出电流与电压、电流与电阻的关系。
2.上好课。上好课是提高教学质量的关键和保证,因此要做到以下几点:
(1)突出重点。教授重点是一节课的中心任务,课堂中的所有教学活动都必须紧紧围绕教学重点进行,在教学结束时应及时归纳总结,以突出重点。例如,牛顿第一定律中“一切物体在没有受到外力作用时总保持静止状态或匀速直线运动状态”是教学的重点,教学时应着重讲解。
(2)突破难点。难点是课堂教学中应集中解决的问题。对于难点,可采用“温故知新法”、 “循序渐进法”、 “类比法”、 “难点分散法”、“情境引导法”、“讨论交流法”等各种方法和措施,使难点得到解决。此外,还要了解学生对难点的掌握情况,并及时采取有效的解决措施。例如,牛顿第一定律的难点是对定律的理解,“一切”是指范围,即该定律对所有物体都普遍适用;“没有力的作用”是指定律成立的条件,它包含两层意思,一是理想情况,即物体确实没有受到外力作用,二是物体所受合力为零;“或”即两种状态居其一,不能同时存在。定律表明:物体不受力时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动。并根据“牛顿第一定律”理解惯性(物体保持运动状态不变的性质)以及运动和力的关系(力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因)。
在日常的教学活动中,不论新课还是复习课都离不开习题的训练.我们发现大量的习题训练后,学生成了做题的机器,对反复遇到的类型题还错,说明我们在设计习题时内容太泛泛,没有针对性,重点题型没突出,属于眉毛胡子一把抓.另一种现象是习题设置不分层次,学习能力强的学生,吃不饱,而能力差的又跟不上,最终造成这两类学生学习兴趣下降,因此如何设置有效的课堂练习是高效课堂的一重要因素.聆听了关于物理习题设置有效性的课题讲座,我深受启发,反思自己的教学,我认为要提高练习的有效性应做好以下几方面:
习题设置要有针对性.(1)针对要解决的问题设计习题.比如再讲欧姆定律公式I=UR,要强调三个物理量必须对应同一段电路或导体,若只是告诉学生,学生会理解不到位,易出错,为了解决这个问题,我们可以设计一个习题:
例 串联电路R1=3 Ω,U1=3.6 V,R2=2 Ω,电源电压为6 V,求流过R1的电流;求流过R2的电流.
解析 I1=U1R1=3.6 V3 Ω=1.2 A,
I2=U2R2=6 V-3.6 V2 Ω=1.2 A,
或串联电路电流相等
I1=I2=I=1.2 A.
(2)针对学生易错的题设计习题.在突破难点和重点时,对学生易错的题可以设置针对性的习题,首先允许学生出错,然后让学生分析出错原因,找到这种题有什么特点,哪里设置了陷阱,自己是哪里没考虑到,总结应注意的问题,从而培养学生的批判性思维.如R=UI含义学生都能说出来,但如果把该知识融入习题中,学生就出错了.如:一定值电阻两端电压是4 V时,流过电流是0.2 A,则该电阻阻值是;若电压减小到2 V,电阻为;电压是0 V时,电流为,电阻为.因为形成了思维定势,顺着题一步步做,没考虑到它想考什么知识,所以后三个空错特别多,设计这个题让学生出错,在分析错误原因同时加深对该公式的理解.
习题设置要有层次性.(1)根据学生的认知规律设置循序渐进、分层次的习题.学生初次接触到某个概念、规律有一个逐步学会的过程,如果把过难的题“一次到位”地摆在学生面前,这样不但会挫伤学生学习的积极性,还会让学生丧失学习物理的自信心.因此在习题的设计中应循序渐进、分层设计,不同的教学时段设计不同的问题,比如新授课的习题应关注基础性;单元练习应关注学生能力的提升、知识结构的形成;期中、期末复习应关注综合性、应用性、开放性等;可以根据不同的需要设计基础闯关、能力提升、综合拓展试卷,错题过关试卷等.(2)根据学生的知识掌握水平,对习题设置进行易、中、难三个档的习题设置,让能力强的能够跳起来摘树上的果子吃,能力差的通过努力也能吃到果子.习题步步跟进,不断提高各个层次学生的解决问题能力,让每个学生都能体会到成功的喜悦.如:进行欧姆定律练习题时,低档:①概念性知识的巩固.如对I=UR的正确理解和R=UI含义的应用.②简单计算.利用欧姆定律公式和变形公式求I、U、R;串并联电路的简单计算.中档:①开关断闭或滑片移动引起的电表示数变化.②滑动变阻器滑片从一端移动到另一端时,电流表和电压表的示数变化范围.③两个定值电阻已知电阻和允许通过的最大电流,求它们串联时电路两端的最大电压、并联时干路的最大电流.④串并联电路电压或电流比值的计算等,在理论基础上提高学生分析能力和解决问题能力.高档:如复杂电路的计算;为了保护电表,滑动变阻器的取值范围等题.拔高习题,更进一步提升这部分学生的能力.
习题设置形式要有多样性.(1)书面上的练习.以课前小测,课上跟踪,单元检测进行书面上的巩固,有利于学生大脑形成理性思维,加深印象,延长知识在大脑中的储备时间.(2)口头练习.在课堂气氛比较闷,学生反应差时,可设计一些启发学生思维的习题,让学生口头表达,从而活跃学生的思维,调动学生积极性.比如在学习“空气引火仪中硝化棉为什么会燃烧”解释完现象后,紧跟着提出“打气筒打气筒壁为什么热”即使对前面知识的复习,又及时调动学生的思维,学生在讨论中也活跃了课堂气氛.(3)动手练习.尤其电学的新授和复习中,只是纸上谈兵,对部分理解能力差的学生很难想象出来如何接线,局部短路时为什么电流不走用电器而走导线等问题.这时候应多设计一些动手实验的习题.让学生去尝试,比如说滑动变阻器改变靠改变连入电路中电阻丝长度来改电流,滑片向左或向右移动过程中R变大还是变小,可由学生利用提前准备好的器材去动手试一试.再比如复习中的实验复习,若老师只是说实验不易调动学生的积极性,所以可以设计习题让学生在动手中巩固知识.
有效的习题是高效课堂的催进剂,为课堂注入了生命力,教师进行多样化的有效的练习设计,不但实现了巩固“双基”、训练技能的目的,更激发学生学习物理的兴趣,保持学生学习物理的热情,发掘学生学习物理的潜力. 练习设计是一门科学,也是一门艺术,我相信,只要我们坚持这样做,我们的课堂练习一定会象缤纷的奇花异果一样,在新课程理念的春风的吹拂下,打开学生心灵的窗扉,让学生的思维得到发展,全面提高学生的素质和综合能力,让学生在物理学习的过程中,真正成为学习的主人,从而实现课堂的高效.
一、以静制动分析,电学量的变化情况
例1如图1电路中, 三只灯泡正常发光,电源内阻不可忽略, 当滑动变阻器滑片P向右移动时,下面说法中正确的是
A.变亮的灯只有L2
B. L3亮度不变
C. L1、L3电流大小变化量|ΔI1|、|ΔI3|的大小是|ΔI1|
D. L1、L2电压大小变化量|ΔU1|、|ΔU2|的大小是|ΔU1|
思路及解法按照局部整体局部的顺序,分析局部电阻R的变化回路总电阻R总、总电流I总的变化路端电压U路、各支路电压及电流的变化.如题,RPR总,I总U路,UAB,所以L2变亮.
思维障碍对灯L3电流的判断是难点.因为I2=UABR2,学生会不自觉间将之迁移到对I3的判断中,即I3=UABR3+RP.之后,大部分学生便茫然不知所措,初学者更是如此.
解决策略首先要帮助学生分析原因,而非机械记忆正确的思路方法.对I3=UABR3+RP,分子分母均在变化,UAB,(R3+RP),所以比值的变化无法确定.因此,不妨让分子或分母保持不变,于变化中寻求不变量,以静制动.因为电动势E不变,根据I2=UABR2,R2不变,得I2,I总=ER总,E不变,得I总.
又因为I总=I2+I3且该式恒成立,所以I3减小.这也是按局部(对I2的判断)整体(对I总的判断)局部(对I3的判断)思路分析I3变化的原因.A、B选项中,A正确,B错误.
例1的C、D选项,要求分析电学量的变化量,这是对电路分析较高层次的要求.对动态电路进行分析,正确判断各物理量的变化是前提;抓住不变的物理量以及物理量之间的关系,是解决问题的关键.
对于电流来说,于变化中,不变的关系是I总=I2+I3.
所以ΔI总减=ΔI3减-ΔI2增,即|ΔI1|
拓展若在干路上增加一个定值电阻R,各物理量及其变化量之间的关系又如何呢?这里需要学生灵活变通的是电压变化量的关系,其关系为 .若学生能领悟到“以静制动”的奥妙,很快便能准确回答.或者,此时可将定值电阻R视为内阻的一部分,这是更深刻的思维水平层次.
掌握好以上要领之后,再来看一类学生易错的题型,如下例题2.
二、以静制动分析物理量的变化率
例2如图2所示电路,闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,下列比值正确的是
A.U1I不变,ΔU1ΔI不变
B.U2I变大,ΔU2ΔI变大
C.U2I变大,ΔU2ΔI不变
D.U3I变大,ΔU3ΔI不变
本题要求学生在对电路进行动态分析的基础上,分析电学量的变化率,这是电路动态分析中最高层次的要求.
解决策略首先澄清概念,让学生明确两点:(1)对于定值电阻R,其伏安特性曲线为一条过原点的直线,UI=ΔUΔI.(2)对于变化的电阻R,以课本中(人教版选修3-1)描绘小灯泡的伏安特性曲线为例,其U-I图象如图3.由部分电路欧姆定律可知R=UI,在图象上反映为割线的斜率,如图中虚线a.但UI≠ΔUΔI,ΔUΔI在图象上反映为图线某点切线的斜率,如图中虚线b,很显然二者是不等的.运用到本题中,对定值电阻R1,U1I=ΔU1ΔI =R1,A选项正确.对变化的电阻R2,因为U2I=R2,所以U2I随R2的增大而增大.但ΔU2ΔI≠R2,所以不能认为ΔU2ΔI也变大.B选项错误.
如何判断ΔU2ΔI的变化呢?以静制动,于变化中寻求不变量.虽然R2是变化的,但注意到|ΔU2|=|ΔUR1+r|,且R1+r是不变的,则|ΔU2|ΔI=|ΔUR1+r|ΔI=R+r.同理,U3I=R1+R2≠ΔU3ΔI,但|ΔU3|ΔI=|ΔUr|ΔI=r,C、D选项均正确.
拓展若在干路中电源旁边再串联定值电阻R,又如何?若学生能掌握解决问题的技巧,也能很快作出回答.
|ΔU2|ΔI=|ΔUR1+R+r|ΔI=R1+R+r,
常言道:小疑小进,大疑大进.简单的一句话道出了疑问在学习过程中的重要地位.在教学活动中,教师如果能够善于运用提问的技巧,在课堂上设计恰当的、有效的提问活动,会有效激发起学生的学习兴趣,帮助学生启发思维行为,让学生在疑问中思考探究,成长进步.物理作为一门讲求思维性的学科,在物理课堂上设置恰当的提问环节,运用有效的提问策略,对学好物理十分关键.
1提问要突出重难点
一堂课只有短短的四十五分钟,如果想要在课堂上对每个知识点都进行深入的分析,针对每个知识点都进行提问显然是不现实的,这个时候,在有限的时间里设计的提问就要想办法突出重难点部分,只有这样,才能更好地发挥提问“牵一发而动全身”的效果,更好地发挥提问功能.
例如,笔者在讲到“浮力产生的原因”时,就进行了如下的问题设计:“将一个立方体全部浸没在水中,立方体的表面都会受到来自水的压力,并且立方体中除了上下两个面,每一对相对的面所受到的水的压力都是大小相等但是方向相反的压力,既然如此,为什么还会有浮力产生呢?”这个问题虽然内容不复杂,但却直指问题的关键,通过这个问题的引导,学生很快就能将注意力放在上下表面所受的压力差上,从而揭示出浮力的核心知识.
又如,在讲到 “惯性定律”时,由于凭借着错误的前概念认知,大多数学生都认为维持物体运动的原因在于力的存在,这个观念的存在会影响学生对“惯性定律”的理解,为此,笔者设计了这样一个问题:“当你坐在高速行驶的列车上时,随手拿出东西竖直向上抛出,东西落下的时候是落在手里还是落在身后呢?”这个问题一提出,学生很快就能克服思维误区,理解了物体会和汽车一起保持着同样的向前运动的状态,这样一来,这个思维难点就在有效的提问中被轻松地突破了.由此可见,恰当的提问会大大提高学生的思维能力,提升学生的学习能力,这样才能获得好的教学效果.
2提问要抓住易错点
在物理学习中,有很多知识点在描述上比较混淆,或者容易出现疏漏,很容易给学生在思维上造成错觉,从而形成易错点,这个时候,如果教师能够结合这些易错点设计一些有效的提问,就可以很好地将这些易错点排除,加深学生的思维认知,将片面孤立的认识转化为全面科学的认知,这对学生的思维锻炼是非常有价值的.
例如,笔者在讲欧姆定律的时候,根据公式R=U/I与I=U/R,很多学生根据所学的数学知识总是认为电阻与电压成正比,而与电流成反比,为了排除这个易错点,笔者在讲到这里的时候就提出了这样一个问题:“随便拿来一个导体,将它接入电路之中,这个导体的电阻会因为电压和电流变化而发生变化吗?”这个问题一提出,学生立刻恍然大悟,明白了自己的错误在哪里了.
3提问注意从生活经验入手
实施生活化的策略是当前物理教学中的一个重要的教学策略,这是因为对于大多数学生来说,在生活经验的感悟上都是比较丰富的,如果教师在课堂上能够从生活出发,积极借鉴学生的生活经验来帮助他们理解课本上的知识,效果是非常不错的.鉴于此,教师在进行提问环节的设计时,也可以采用生活化的策略,注意从生活经验入手来进行提问.
例如,笔者在讲到“速度”这节的内容时,设计了这样一个问题:“某段高速公路限速120公里/时,现在有一辆汽车在上午八点钟从高速入口进入该段高速公路,在八点四十分的时候从高速出口出来,已知两个高速口之间的距离全程是90公里,于是执勤交警判定该司机超速行驶并作出了相应的处罚,你们觉得交警的处罚合理吗?你们能不能说出交警处罚的依据是什么?”原本这是一个很简单的计算题,但是将它置于一定的生活情境之下,就很容易引起学生的兴趣,这样一来,在积极思考解决问题的过程中,学生就将速度的概念轻松地接受了.这种立足于生活的提问不但可以让学生更好地在生活中学习,同时还能让他们用学习到的知识拥有更健康的生活,这无疑是物理学科最重要的价值体现.
4提问要注意层层递进
在W习物理的过程中,很多问题理解起来比较难,这个时候,如果直接攻入问题核心,可能大部分学生都难以理解和接受,这时候,就需要对难点问题进行分解,通过层层递进的提问方式来将复杂的问题简单化,这也是提问的一大技巧.
关键词:高中物理;错误根源;教学对策
学习的过程是一个反复发现错误并逐渐消除错误的过程。错误常常会引起学生认知冲突和不平衡,可以帮助学生更好地实现顺应,因此学生学习中的错误是有意义的,是学习过程中的重要组成部分。
在物理教学中,教师应正确认识学生在学习中犯下的错误。要认识到学生对物理概念和物理规律的理解是一个缓慢的螺旋上升的过程。教学中教师应千方百计让学生暴露错误,促进学生自我反省和观念冲突,逐渐形成正确的物理认知。这就要求教师及时捕捉学生的错误资源,分析产生错误的根源,掌握不同的教学对策,引导学生分析自己和同伴的错误,进行沟通和讨论,不断对自己和别人的看法进行反思和评价,把知识整理归类,使知识结构趋向有序。
在近几年的课堂教学中,笔者充分挖掘学生在学习中的错误点,并进行错误根源分析,并以此为载体,创设课堂情境,优化教学对策,取得了良好的教学效果。
“错误”根源分析
一、学生的认知结构不清晰或不合理造成的障碍
认知心理学家认为:学生学习物理的过程是头脑中原有的知识结构与新知识相互作用的过程。如果学生头脑中原有的知识结构不合理或存在具体的错误,新知识与之融合便会出现障碍。
学生学习物理过程中容易出现的学习障碍主要表现在:
1.先入为主,即错误的前物理观念在起作用
例如,日常生活中某物体放在地上,推一推就动、不推就不动,很容易使学生认为力是维持物体运动的原因。诸如“物体在水平地面上向前滑行过程中必受一个冲力的作用,因为没有这个冲力物体就不会向前运动”的错误就属此类。
【例1】如图1,在μ=0.2的粗糙水平面上,有一质量为20 kg的物体以一定的速度向右运动,同时还有一水平向左的力F作用于物体上,其大小为50 N,则物体受到的摩擦力大小和方向?(g取10 m/s2)
A.50 N 水平向左 B.50 N 水平向右
C.40 N 水平向左 D.40 N 水平向右
此题容易错选D项。这是因为没有理解力和运动的关系。
错误的前物理概念为“物体向右运动,必定受到向右的外力(摩擦力)”,背后的更深层次的错误概念为“运动需要力来维持”。
此题正确解答为C。
2.新知识与有关的旧知识有“矛盾”,因而产生认识上的困难
例如,在纯电阻电路中,U=IR成立,这在学生头脑中已根深蒂固。但在非纯电阻电路中,欧姆定律并不适用,当电路中含有电动机等非纯电阻元件时,学生求解起来就比较困难。
【例2】如图2所示的电路中,电源电动势E=6 V,内电阻r=1 Ω,
M为一小电动机,其内部线圈的导线电阻RM=2 Ω。R为一只保护电阻,R=3 Ω。电动机正常运转时,电压表的示数为0.3 V,求电动机得到的电功率?
学生往往出现这样的错解:
解:由部分电路欧姆定律知:电路中电流
I=Ubc/R=0.3/3=0.1 A
电动机两端的电压UM=IRM=0.2 V
电动机的电功率PM=UMI=0.02 W
很明显,学生在求解电动机两端电压时运用了部分电路欧姆定律,导致得出了错误结论。
正解如下:
解:由部分电路欧姆定律知:电路中电流
I=Ubc/R=0.3/3=0.1 A
由闭合电路欧姆定律知:UM=E-Ir-Ubc=6 V-0.1×1 V-0.3 V=5.6 V
所以电动机得到的功率为:PM=UMI=5.6×0.1 W=0.56 W
3.新知识与原有的旧知识区分不甚精确,产生认识上的错误
例如,在万有引力章节中,卫星轨道半径r发生改变,v、w、T、a各个物理量都为相应的发生改变。而学生往往会用前一章节圆周运动的相应表达式如v=wr进行讨论。
【例3】假如做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍,仍做圆周运动,则
A.根据公式v=wr可知,卫星运动的线速度将增大到原来的2倍
B.根据公式F=mv2/r,可知卫星所需的向心力将减少到原来的1/2
C.根据公式F=GMm/r2可知,地球提供的向心力将减少到原来的1/2
D.根据上述B和C中给出的公式可知,卫星运动的线速度减小到原来的/2
初学万有引力的学生此题容易错选AB。事实上,当轨道半径r发生改变时,w和v都会相应地发生变化,因此不能简单根据AB中的公式得出此结论。人造地球卫星受万有引力绕地球做匀速圆周运动,具有一定的特殊性,不能用圆周运动的一般规律随意进行讨论。
此题正解应选D。
二、学生不恰当的思维方式造成的障碍
思维方式标志着人们思维活动的基本特征,是一个由许多方面、不同要素构成的复杂系统。思维方法是思维方式的核心内容和具体体现,构成了思维方式中最实质、最基本的部分。
1.思维定势的影响
思维定势是人们在思维中普遍存在的一种心理现象。它是指人们按照某种固定的思路和模式去考虑问题,表现为思维的倾向性和专注性。积极的思维定势可以把人们头脑中已有的思维模式恰当地运用到新的物理情景中去,用以学习和理解新的物理知识、解决新的物理问题。消极的思维定势把自己头脑中已有的习惯了的思维方式不恰当地运用到新的物理情景中去,不善于变换思考问题的角度和方法,干扰着学生对新物理概念和规律的理解和掌握。同时还影响着学生面对实际问题不善于比较鉴别、分析综合,缺乏想象,缺乏联想,以至不能建立物理模型。
【例4】在圆轨道上稳定运行的空间站中有如图3所示的实验装置,半径分别为r和R的甲、乙两光滑圆轨道安装在同一竖直平面上,轨道之间由一水平轨道CD相连。宇航员让小球以一定的速度先通过甲轨道,再通过动摩擦因数为μ的CD段,最后滑上乙轨道,最后离开两轨道,那么
A.小球在轨道C、D两点对轨道没有压力作用
B.小球经过甲轨道最高点时比经过乙轨道最高点时速度大
C.小球在同一圆轨道运动时对轨道的压力处处大小相等
D.当小球的初速度减小时,小球有可能不能到达乙轨道的最高点
看到图3,学生很容易联想到过山车模型,小球通过最高点时有临界速度。在同一圆轨道上小球速度的大小在改变,轨道对小球的弹力也在改变,对于整个实验装置安置在太空空间站不管不顾,错解为BD。事实上,整个实验装置安置在太空空间站上,小球处于完全失重状态,过山车模型根本不适用,小球的运动状态与地面上完全不同,此题正解为C。可见思维定势的力量之大。
2.物理思维方式运用不当
物理学科具有一些符合自身特点的思维方式,如发散思维与收敛思维、等效思维与联系思维、临界思维与极限思维、正向思维与逆向思维、发散思维与收敛思维、形象思维与抽象思维等。学生学习中产生的很多错误并非学生对知识没有掌握引起,而是思维方式与具体问题不匹配引起的。
【例5】两根足够长的平行光滑导轨竖直固定放置,顶端接电阻R,导轨所在平面与匀强磁场垂直。将一金属棒与下端固定的轻弹簧的上端拴接,金属棒和导轨接触良好,重力加速度为g,如图4所示。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则
A.金属棒在最低点的加速度小于g
B.金属棒在最低点的加速度等于g
C.当弹簧弹力等于金属棒的重力时,金属棒下落速度最大
D.金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度
这是一个思维力度要求较高综合性的题目,特别是AB选项中对加速度的讨论。若直接对杆到最低点进行分析,很难得出结论。但如果用联系类比的思维,与没有磁场的情况进行比较。那么在没有磁场的情况下,就转换为竖直方向上的弹簧振子。根据对称性,最低点的加速度为g,杆子将在竖直方向上做简谐运动,不会停止。而在有磁场的情况下,安培力做负功,最低点加速度必定小于g,而杆子做阻尼振动,最后停在重力和弹力相等的位置。
此题正解为AD。
三、学生不规范的解题造成的障碍
笔者多次参加了高考阅卷,从高考阅卷情况可以看出,理科综合试卷物理部分的解题规范十分重要,许多学生就是由于解题不规范而造成了不必要的失分。良好的规范性解题,可以使解题过程表述得既简洁又明确,可以提高解题的敏捷性和准确性,减少过失性失分,从而把自己的知识水平和能力水平充分反映出来。
高中物理规范性解题主要体现在:审题规范、文字叙述、作图和表达式规范、演算过程规范、解题结果规范、解后反思等方面。这些都是非智力因素,如果教师在平时的课堂教学中注重自己的板演,并时时提醒学生注意规范性解题,这样的问题完全可以避免的。
教学对策
一、“晒”出错误,规范解题
对学生而言,自身或同学犯的错误是一种宝贵的学习资源。发现错误的过程是学习的第一次反思,它有助于学生对物理概念、规律、研究方法的正确理解,有助于学生规范解题格式。
【例6】如图5所示,固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量均为Q,其中A带正电荷,B带负电荷,DC是它们连线的垂直平分线,A、B、C三点构成一边长为d的等边三角形,另有一个带电小球,质量为m、电量为+q(可视为点电荷),被长为L的绝缘轻质细线悬挂于O点,O点在C点的正上方。现在把小球拉到M点,使细线水平绷直且与A、B、C处于同一竖直面内,并由静止开始释放,小球向下运动到最低点C时,速度为v。已知静电力常量为k,若取D点的电势为零,试求:
(1)在A、B所形成的电场中,C点的电势φC
(2)在A、B所形成的电场中,M点的电势φM
(3)绝缘细线在C点所受到的拉力T
本题是学校2013届学生高二上学期一次月测中的试题,学生得分率不高。笔者在讲评时,先用实物投影“晒”出了某位同学的解题过程。如图6所示。
师:该同学的解答过程问题出在哪里?结合自己的解题过程,你觉得哪些地方需要改进?(同桌讨论)
生1:动能定理列式错误,表达式不规范。
生2:向心力方程不规范。
生3:缺少必要的文字说明。
生4:电场力做功表达式的书写不清晰。
师:同学们说得都很好,本题的难点就是电场力做功。在这里电场力做什么功?如何书写动能定理?
学生5:小球从M到C的运动过程中,电荷的电势能减小了,电场力做正功,动能定理qU+mgL=mv2/2。
师:小球在C点的向心力方程怎么列呢?
学生6:T-kQq/d2-mg=mv2/L。
师:现在我们对比一下参考答案的解答以及各个得分点的情况,希望大家模拟解题步骤,注意解题的规范性。
解析:实物投影
(1)CD在等量的异种电荷的中垂线上,所以φC=0(2分)
(2)小球从M点运动到C的过程中,电场力做正功。根据动能定理qU+mgL=mv2/2(2分)
得M、C两点的电势差为UMC=(mv2-2mgL)/2q(1分)
又,C点与D点为等势点,所以M点的电势为
φM=(mv2-2mgL)/2q2(2分)
(3)在C点时A对E的电场力F1与B对E的电场力F2相等,且为F1=F2=kqQ/d(1分)
又,A、B、C为一等边三角形,所以F1、F2的夹角为120°,故F1、F2的合力为F12=kQq/d2,且方向竖直向下。(1分)
由牛顿运动定律得T-kQq/d2-mg=mv2/L(2分)
绝缘细线在C点所受的张力为T=kQq/d2+mg+mv2/L(1分)
动能定理在电场中的应用是一个难点,高二学生掌握起来有难度,而电场力做功的表达式更是难以书写。习题讲评中,如果直接就题论题给出正确答案,可能造成学生一听就懂,一过就忘,一用就错。“晒”出学生的解题过程,学生就产生了浓厚的兴趣,看看周边同学是如何解题的,其他同学的得分情况如何等。另外,在了解其他同学的解题过程的同时,学生自然转换了角色,从一个解题者转变为一个批阅者,这样就更容易把握住习题中的难点和易错点,由此加深印象。
二、实验演示,去伪存真
物理概念具有高度的抽象性,它源于实践,但又高于实践。特别在所学新的物理概念与脑中已有物理概念发生认知冲突时,学生很难将已有的物理概念更新,建立更为完整的物理概念。比如,在刚开始学习超重和失重概念时,学生很难真正理解两者之间的区别,不理解两者的判断标准。在区分对支持物压力和对悬挂物的支持力(视重)与物体受到的重力的关系也存在疑惑。
【例7】在矿泉水瓶的下部有一个小孔A,当瓶内盛水时,水会从小孔中流出,如果让装满水的瓶子从高处自由下落,不计空气阻力,则在瓶子自由下落的过程中:
A.水继续以相同的速度从小孔中喷出
B.水不再从小孔中喷出
C.水将以较小的速度从小孔中喷出
D.水将以更大的速度从小孔中喷出
很多学生能够选出B答案,但仍然表示怀疑,瓶子里的水真的不会流出来吗?要果真如此,这真的就太神奇了!(因为学生没有亲身感受过)笔者安排了下面这个演示实验。
如图7所示,学生站在凳子上,抬高水瓶,保持静止。
师:水瓶静止不动,水能否从小孔中流出?
生:能。
师:为什么?
生:由于水的重力作用,水越深压强越大,瓶底水受到的压强大于大气压强,水被压出来。
师:水瓶自由下落,情况又会怎样呢?
生:当水瓶自由下落时,加速度为g,水瓶处于完全失重状态,所以重力这种“压”的效果消失,不再有压强,水自然就不会从小孔中流出来。
师:那么,瓶里的水还受到重力的作用。
生:重力还是存在的,因为重力是由地球的引力产生的,与物体的运动状态无关。
师:若将矿泉水瓶竖直上抛,瓶中的水会怎样?选择什么答案呢?
生:(许多学生吐口而出)选D,超重了。
师:真的是这样吗?我们还是再用实验演示一下吧!(水没有出来)
生:怎么没有水出来啊……哦,竖直上抛也是完全失重啊!
师:判断超重和失重的标准并不是看物体的运动方向,而是看加速方向,加速度向上超重,加速度向下失重,若加速度向下大小为g时,为完全失重。
笔者通过演示实验演示从未体验过的现象,化抽象的理论为实际形象的物理情境,让人心服口服。对超重和失重概念的准确理解以及视重和实重的区别打下基础。
【例8】如图8所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈,上线圈接电压为U=51sin314t V的交流电源,下线圈接交流电压表,则交流电压表的读数可能是
A.2.0 V B.9.0 V C.12.7 V D.144.0 V
平时大量的练习都是理想变压器,导致学生形成了思维定势。当出现非理想变压器情况时,学生头脑中已有的根深蒂固的理想变压器公式干扰了本题的处理。如果仅仅告知学生这是一个非理想变压器,存在漏磁现象。所以选择A。显然不能剔除学生固有的思维模式。再次遇到这种情况,仍然会出现问题。笔者在讲解时,引入了如下演示实验。
用学生电源交流档,输出电压13 V,原线圈匝数1600匝,副线圈匝数400匝。改变铁芯的位置,用数字电压表读出副线圈的电压。如图9所示:
从实验数据中可以发现,当铁芯慢慢移开时,输出电压慢慢减小,而线圈的匝数并没有改变,理想变压器公式并不适用,原因何在?原来铁芯是提供磁路,当铁芯闭合时,漏磁较少;铁芯移开,漏磁变大,电压表的读数减少。若使理想变压器公式成立,首先必须是没有漏磁,就是所谓磁损。需要指出的是:即使铁芯闭合,公式仍然不成立,因为漏磁不可避免的,况且除了磁损,还有铁损、铜损。
物理规律是人们通过对自然现象的观察、探究、推理、归纳总结,再不断完善抽象出来的结论。高中阶段很多公式、规律都是经过了理想化处理。如果教师抛开了规律本身的内涵和外延,一味进行解题训练,就只能将学生推到更大的惯性思维中去,不能自拔。因此,教师应尽量回归物理本质,通过实验,去伪存真。
三、欲擒故纵,显化错误
运用投影及时呈现错误,能够引起学生有意注意,但不必急于用教师的思想去“同化”学生。在物理课堂教学中,笔者往往采用三十六计中的“欲擒故纵”展开课堂教学。当捕捉到学生的错误,先站在学生的立场去顺应他们的认识,在交流中剖析错误设想的来龙去脉,寻找错误背后隐含的教育价值,引导学生从错中求知,从错中探究。
【例9】如图10所示,物体A靠在粗糙竖直墙面上,在力F作用下,A、B保持静止。物体A的受力个数为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
呈现例题后,学生作答,画出受力图。教师巡视,及时捕捉学生中典型错误,运用实物投影展示学生作图情况(学生作图和教师板演依次如图11所示)。
师:这是S同学画的受力分析图,同学们一起来看一下。请S同学说一说,你是怎么思考的?
生S:对A进行分析,重力、B对A的弹力、墙壁对A的弹力和摩擦力,物体A总共受到四个力,A物体可以平衡了。
师:既然B对A有弹力,那么A物体可不可能受到B物体对它的摩擦力呢?
生S(沉默一会):也有可能吧!
师:我们如何来确定呢?
生S:对B进行受力分析。
师:那你来分析一下。
生S:重力、推力F、A对B的弹力、A对B沿接触面向下的摩擦力,物体B受力平衡。物体B总共受到四个力,物体A受到五
个力。
师:很好,经过对B分析,我们发现,A、B之间除了弹力,必定还有摩擦力。我还有一个问题,A对B弹力和摩擦力的合力是竖直向下的,对吗?
生S(疑惑):对。
师:那么,B对A弹力和摩擦力的合力是竖直向上,A物体在这样五个力的作用下还能平衡吗?
生S:不能吧!
师:那问题出在哪里呢?
生S:墙壁对A没有弹力,也没有摩擦力。物体A受到三个力作用。
师:很好!实际上,我们判断墙壁与A之间有没有弹力,没有这么麻烦,对谁进行受力分析?
生:对整体受力分析。受到重力、推力,水平方向上不可能有墙壁的弹力,没有弹力就没有摩擦力,二力平衡。
师(板书)。
师:对于连接体问题,我们往往采用先整体,后隔离的方法,切记只是对要作答的那个物体分析,这样会出现很多问题。当然两个隔离也是可以的。本题我们已经进行了分析。
学习生活本来就是丰富多彩的,“错误”也是其中的一部分,有时一些旁逸斜出的不顺,反而会给学习注入新的生命力。教师要善于捕捉这种稍纵即逝的“错误”。
四、巧妙变化,对痛施针
课堂教学中,如果把教师发现学生典型错误比喻成“找准痛点”的话,那么随后的改正错误就是“对痛施针”。但改正错误也绝非仅仅是简单地写出正确答案,更应以彻底解决问题为目的。这就需要教师对学生的错题巧妙变化,设计几个情境相近又不同的问题再次练习巩固,这样解决一题就等于解决了一类问题,进而实现“多题一解”。
【例10】如图12所示,物体A叠放在物体B上,B置于光滑水平面上。A、B质量分别为6.0 kg和2.0 kg,A、B之间的动摩擦因数为0.2。在物体A上施加水平方向的拉力F,开始时F=10 N,此后逐渐增大,在增大到45 N的过程中,以下判断正确的是( )
A.两物体间始终没有相对运动
B.两物体间从受力开始就有相对运动
C.当拉力F
D.两物体开始没有相对运动,当F>18 N时,开始相对滑动
教学过程中,笔者捕捉到学生的“痛点”有以下几处:
1.对于连接体问题,受力分析不规范或者错误(主要是摩擦力的方向)。
2.A、B发生相对运动的力学条件不清晰。很多学生认为,当F大于AB之间的最大静摩擦力,即F>12 N时,物体AB就发生相对运动。
3.当F逐渐增大时,A、B运动情况的变化分析不清晰。
针对以上“痛点”,笔者“对痛施针”如下:
变化1:当F=40 N时,A、B间的摩擦力是多少?
变化2:若地面与B之间的摩擦因数也为0.2,F为何值时,两物体发生相对滑动?
变化3:若地面与B之间的摩擦因数为0.2,AB之间的摩擦因数为0.4,F为何值时,两物体发生相对滑动?
变化4:两个摩擦因数如变化3所示,若力F作用在B物体上,F为何值时,两物体发生相对滑动?
通过多种学生错题的巧妙变化,不仅给学生以正解,而且找到了错因。即当两个物体发生相对运动时,两物体的加速度开始不同,进而速度也会不同;此时,两物体之间摩擦力由静摩擦力变为滑动摩擦力,需抓住这个临界状态进行求解。四个变式多角度预设,能使学生在发现、掌握物理知识间的变与不变的规律。最终实现了“从错误中来,到正确中去”,达到“针到痛除”的效果。
“从错误中来,到正确中去”,这是笔者一直以来的教学指导思想。“踏”错“寻”真,可帮助学生形成批判性学习精神,有助于学生形成良好的情感、态度与价值观。这与提高教学效率,促进学生有效学习是一致的。
教师一方面要提供机会让学生充分暴露错误,另一方面要善于捕捉错误,以此为平台,创设教学情境,并有相应的教学对策。笔者提供了四种教学对策,想法是不够成熟的,需在今后的教学中继续摸索。
参考文献:
[1]梁旭.认知物理教学研究.浙江教育出版社,2011-07.
关键词:高中;物理教学;后进生;转化
中图分类号:G633.7 文献标识码:B 文章编号:1672-1578(2015)04-0247-01
1.教师要体贴后进生的处境,在和后进生相处中培养后进生的学习热情
部分后进生带着中考物理成绩不好的包袱进入高一,这时他们随时随地地注意老师的言行,在上第一节课开始老师就要注意对待差生的态度,提问时不要问他们太难的问题,这样不会使他们在课堂上难堪;看到他们在课堂上有不轨行为也要用心平气和的方式,在亲切友好的气氛中让他们得到启发和教育,而不是严厉的申斥,这样,会使这些学生由此透视到教师内心深处的信任和尊重,使他们受到一次次美好情感的体验,逐渐消除认为老师将他们打入另册的误会。对待后进生的试卷、练习也要加倍认真批阅,尽量做到当面批改,使犯过的毛病又能在"老师这样关心我,我要下决心学好"的思想活动中得到纠正。毛病改得快且重犯错误的可能性极小。
2.通过多种途径,激发起后进生学习物理的兴趣
(1)找后进生谈心,增强学习动力。在承担新班级的教学任务后,要经常和班主任取得联系,了解班上学生的情况,包括中考成绩,思想表现等,教师做到心中有数。我教的学生中有个干部子女开始上物理课喜欢睡觉、作业马虎、物理成绩低,后来通过了解他的家庭情况,知道家长对他十分娇惯,他上学只图一张高中毕业证。针对这种情况,利用当面给他批改作业的机会多次和他谈心,使他的学习状态有了根本转变,半年后物理成绩提高到班级前十名。
(2)用科学家的经历来教育学生,在物理课讲述过德国天文学家开普勒,这个自幼多病没有受过系统教育的孩子、经过艰苦努力成为发现行星三大定律的科学家,使学生认识到艰苦环境中先辈科学家能干出一番事业,今天我们在这样优越的条件下还不能把学习搞好吗?
(3)组织后进生参加物理实验活动,在活动中培养他们对物理学习兴趣。很多物理概念的学习有困难但要求动手、动脑能力较强,我就在学习实验时让他们担任小辅导员,发挥他们的特长,又利用业余时间做一些小实验,作为辅导他们的一种形式,如在讲完"稳恒电流"一章便组织学生进行了电流计改装成伏特表的实验,让他们从中得出各种电路变换的规律,加深了对闭合电路欧姆定律的理解。
3.让后进生充分参与教学
学生有了学习物理的兴趣,教师要不失时机的使其兴趣强化。这就需要学生亲自参与教学,发现问题,提出问题,处理问题,理论与实践相结合。讲"液体蒸发致冷",把演示实验变为学生实验。两支相同的温度计,其中一支的玻璃泡在与室温相同的酒精中蘸一下,而后观察两支温度计的示数有何变化,叫后进生说出所见到的现象,再引导解释。后进生回答问题要热情赞扬,若答错了叫好学生补充,最后教师点拨、总结。使后进生能积极地动脑思考、动眼观察、动口表述,极大的调动了学习的积极性、主动性。后进生很珍惜每一次表现自己的机会。因此,兴趣由分析问题得到强化,解决问题得到稳定。
每个人都有"表现欲",参与可以让后进生扬长避短、取长补短,使他们积极参与到各个教学环节中。我在备课时,总要先考虑他们各自的特点,本节课他们应扮演哪个角色,让一些平时常被冷落的后进生有机会表现自己,同时让其他同学感受到物理学科趣味性。如我在讲授"压力作用效果与受力面积之间的关系"时,让同学们拿一根一端削尖而另一端较平的铅笔,左右手挤压笔的两端,并让他们说出自己的感觉。教师引导学生分析,通过学生自己感受实验效果。在讲"惯性"一节时,就安排了后进生到讲台上表演"纸条从水杯下快速抽出,而水杯仍留在原处",在讲述"大气压"一节时,我安排了两位后进生中的"大力士"来拉马德堡半球……
4.加强学法指导
古人云"授人鱼,不如授人渔"。纪律上学习上的的后进生,大多数存在学习目的不明确,学习方法不恰当的问题。我都会给予耐心教育与指导,给钥匙、教学法。我常深入到后进生学习、生活中,寻找机会指出物理知识在日常生活中的运用。如何运用所学的知识排忧解难,让他们明确学习目的。在学法上,根据后进生的年龄特征、智力水平和原有知识的掌握程度,采取切合实际的学法指导。根据本学科的特点,我常指导他们以书中的话对照身旁常见的一些物理现象,由理性到感性,再从感性到理性的认知过程。为克服后进生易忘易错的弱点,让他们感到学物理有趣、好学。
5.加强课外辅导,及时排除疑难问题
高中物理中难点很多,要求学生在课堂上都要弄懂是不太现实的,对于基础薄弱、智力稍弱的同学要开小灶,及时给他们查漏补缺,切忌"落雨背稻草"。采取多次反复,充分展示他们的思维过程,通过变式练习以达到灵活掌握知识、运用知识的目的。
6.联系实际,学以致用
A2∶3B2∶1C3∶2D3∶1分值: 5分 查看题目解析 >22.如图所示,在边长为l的正方形区域内,有与y轴平行的匀强电场和垂直于纸面的匀强磁场。一个带电粒子(不计重力)从原点O沿x轴进入场区,恰好做匀速直线运动,穿过场区的时间为t;若撤去磁场,只保留电场,其它条件不变,该带电粒子穿过场区的时间为;若撤去电场,只保留磁场,其它条件不变,那么该带电粒子穿过场区的时间为( )
ABCD分值: 5分 查看题目解析 >33.空间中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的4个点,则( )AP、Q两点处的电荷等量同种Ba点和b点的电场强度相同C负电荷从a到c,电势能减少Dc点的电势低于d点的电势分值: 5分 查看题目解析 >44.如图所示,由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框,垂直磁场放置,将ab两点接入电源两端,若电阻丝ab段受到的安培力大小为F,则此时三根电阻丝受到的安培力的合力大小为( )
AFB1.5FC2FD3F分值: 5分 查看题目解析 >55.在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1 500,横截面积S=20 cm2,螺线管导线电阻r=1.0 Ω,R1=4.0 Ω,R2=5.0 Ω,电容器电容C=30 μF。在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图乙所示的规律变化。则下列说法中正确的是( )
A螺线管中产生的感应电动势为1.5 VB闭合电键,电路中的电流稳定后电容器上极板带正电C电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为5×10-2 WD电键断开,流经电阻R2的电荷量为1.8×10-5 C分值: 5分 查看题目解析 >66.如图所示为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8 V。则该电路可能为
ABCD分值: 5分 查看题目解析 >多选题 本大题共6小题,每小题5分,共30分。在每小题给出的4个选项中,有多项符合题目要求,全对得5分,选对但不全得2.5分,有选错的得0分。77.如图所示,极板A发出的电子经加速后,水平射入水平放置的两平行金属板间,金属板间所加的电压为U,电子最终打在荧光屏P上。关于电子的运动,下列说法中正确的是( )
A滑动触头向右移动时,其它不变,则电子打在荧光屏上的位置上升B滑动触头向左移动时,其它不变,则电子打在荧光屏上的位置上升C电压U增大时,其它不变,则电子打在荧光屏上时速度大小不变D电压U增大时,其它不变,则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变分值: 5分 查看题目解析 >88.如图所示,两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中,O为M、N连线中点,连线上a、b两点关于O点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度,式中k是常数、I是导线中电流、r为点到导线的距离。一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点。关于上述过程,下列说法正确的是( )
A小球一直做匀速直线运动B小球先做加速运动后做减速运动C小球对桌面的压力先减小后增大D小球对桌面的压力一直在增大分值: 5分 查看题目解析 >99.如图所示,在光滑的绝缘水平面上,一绝缘水平细线系一个带电小球,绕O点在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动,磁场方向竖直向下(图示为俯视图)。若小球运动到圆周上的A点时,从细线的连接处脱离,而后仍在磁场中运动。则关于小球的运动情况,下列说法中正确的是( )
A小球可能做逆时针方向的匀速圆周运动,半径不变B小球可能做逆时针方向的匀速圆周运动,半径减小C小球可能做顺时针方向的匀速圆周运动,半径不变D小球可能做顺时针方向的匀速圆周运动,半径增大分值: 5分 查看题目解析 >1010.如图所示,在光滑的水平面上方,有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场,PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框,以速度v垂直磁场方向从实线(Ⅰ)位置开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的(Ⅱ)位置时,线框的速度为。下列说法正确的是( )
A在位置(Ⅱ)时线框中的电功率为B此过程中线框产生的内能为C在位置(Ⅱ)时线框的加速度为D此过程中通过线框截面的电量为分值: 5分 查看题目解析 >1111.如图所示,有一范围足够大的水平匀强磁场,磁感应强度为B,一个质量为m、电荷量为+q的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直长杆上,环与杆间的动摩擦因数为μ。现使圆环以初速度v0向上运动,经时间t0圆环回到出发点。不计空气阻力,取竖直向上为正方向,下列描述该过程中圆环的速度v随时间t、摩擦力f随时间t、动能Ek随位移x、机械能E随位移x变化规律的图象中,可能正确的是( )
A B C D 分值: 5分 查看题目解析 >1212.如图所示,空间存在一水平方向的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度大小为B,电场强度大小为,且电场方向与磁场方向垂直。在电磁场的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆,与电场正方向成60º夹角且处于竖直平面内。一质量为m,带电量为+q的小球套在绝缘杆上。若给小球一沿杆向下的初速度v0,小球恰好做匀速运动。已知小球电量保持不变,重力加速度为g,则以下说法正确的是( )
A小球的初速度为B若小球的初速度为,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止C若小球的初速度为,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止D若小球的初速度为,则运动中克服摩擦力做功为分值: 5分 查看题目解析 >简答题(综合题) 本大题共55分。简答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。1313.在如图所示宽度范围内,用场强为E的匀强电场可使初速度为v0的某种正粒子偏转θ角(v0E);在同样宽度范围内,若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出),使该粒子穿过该区域且偏转角仍为θ(不计粒子的重力),问:
(1)匀强磁场的磁感应强度是多大;(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比。分值: 10分 查看题目解析 >1414.如图所示,直角坐标系xOy平面内,在平行于y轴的虚线MN右侧y>0的区域内,存在着沿y轴负方向的匀强电场;在y<0的某区域存在方向垂直于坐标平面的有界匀强磁场(图中未画出)。现有一电荷量为q、质量为m的带正电粒子从虚线MN上的P点,以平行于x轴方向的初速度v0射入电场,并恰好从原点O处射出,射出时速度方向与x轴夹角为60°。此后粒子先做匀速运动,然后进入磁场,粒子从有界磁场中射出时,恰好位于y轴上Q(0,-l)点,且射出时速度方向沿x轴负方向,不计带电粒子的重力。求:
(1)P、O两点间的电势差;(2)带电粒子在磁场中运动的时间。分值: 15分 查看题目解析 >1515.如图所示,绝缘水平面上有宽l=0.4 m的匀强电场区域,场强E=6×105 N/C,方向水平向左。不带电的物块B静止在电场边缘的O点;带电量q=+5×10-8 C、质量m=1×10-2 kg的物块A在距O点x=2.25 m处以v0=5 m/s的水平初速度向右运动,并与B发生碰撞。假设碰撞前后A、B构成的系统没有动能损失,A的质量是B的k(k>1)倍,A、B与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.2,物块可视为质点,静摩擦力与滑动摩擦力相等,且A的电荷量始终不变,g取10 m/s2。
(1)求A到达O点与B碰撞前的速度大小;(2)求碰撞后瞬间A和B的速度大小;(3)讨论k在不同取值范围时电场力对A做的功。分值: 15分 查看题目解析 >1616.相距l=1.5 m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1 kg的金属棒ab和质量为m2=0.27 kg的金属棒cd均通过棒两端的小环水平地套在金属导轨上,如图(a)所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度的大小相同。ab棒光滑,cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.75,两棒总电阻为1.8 Ω,导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上,大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下,从静止开始沿导轨匀加速运动,同时cd棒也由静止释放。重力加速度g取10 m/s2。(1)求出磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小;(2)已知在2 s内外力F做功40 J,求此过程中两金属棒产生的总焦耳热;(3)求出cd棒达到速度所需的时间。
16 正确答案及相关解析正确答案
(1)1.2T, 1 m/s(2)18J;(3)2s.解析
(1) 经过时间t,金属棒ab的速率v=at此时,回路中的感应电流为,对金属棒ab,由牛顿第二定律得F-BIL-m1g=m1a由以上各式整理得:在图线上取两点:t1=0,F1=11N;t2=2s,F2=14.6N,代入上式得a=1m/s2 B=1.2T ;(2) 在2s末金属棒ab的速率vt=at=2m/s所发生的位移由动能定律得联立以上方程,解得 Q=10J;(3) cd棒先做加速度逐渐减小的加速运动,当cd棒所受重力与滑动摩擦力相等时,速度达到;后做加速度逐渐增大的减速运动,最后停止运动.当cd棒速度达到时,有m2g=μFN又 , , vm=at0整理解得.考查方向
本题考查电磁感应、牛顿第二定律、运动学等知识点,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与磁场、运动学公式和牛顿运动定律等知识点交汇命题.解题思路
1、学好物理首先要重视基础知识的理解和记忆
基础知识包括3个方面的内容:即基本概念(定义),基本规律(定律),基本方法。
要理解和掌握好物理概念,就要研究和思考这个概念是怎样引入的?定义如何?有什么物理意义?学到什么程度才能称为真正理解呢? 理解的标准是对每个概念和规律你能回答出它们“是什么”“怎么样”“为什么”问题;对1些相近似易混淆的知识,要能说出它们的联系和本质区别;能用学过的概念和规律分析解决1些具体的物理问题. 如:对于“凸透镜”1节的概念的理解,“透镜”就是可以让光“透”过的光学元件,所以是用玻璃,等“透明”材料制成的。关于“凸透镜”“凹透镜”的定义则从透镜的形状和“凹、凸”两个字的形状上找相似点,而关于“焦点”则是利用凸透镜会聚太阳光可以把地面上的纸“烧焦”这个角度去考虑。在理解的基础上,用科学的方法,把学过的大量物理概念、规律、公式、单位记忆下来,成为自己知识信息库中的信息。前面学过的知识,是后面学习的基础,。学过的东西记住了,到时才能从大脑信息库中将信息提取出来。
反复自我检查,反复应用,是巩固记忆的必要步骤。有人以为,理解了就1定能记住,这是对人的思维和记忆规律的误解。1个人的1生见过、理解过无数的事物,但只有那极少数(有人统计认为不足5%)经常反复作用在我们头脑中,而且反复应用的事物,我们才能记住。所以每次课后的复习,单元复习,解题应用,实验操作,学期学年复习等,都应有计划做好安排,才能不断巩固自己的记忆。
2、 掌握科学的思维方法
物理思维的方法包括分析、综合、比较、抽象、概括、归纳、演绎等,在物理学习过程中,形成物理概念以抽象,概括为主,建立物理规律以演绎、归纳、概括为主,而分析综合与比较的方法渗透到整个物理思维之中,特别是解决物理问题时,分析综合方法应用更为普遍,如下面介绍的顺藤摸瓜法,发散思维法和逆推法就是这些方法的具体体现.
(1)顺藤摸瓜法,即正向推理法,它是从已知条件推论其结果的方法。这种方法在大多数的题目的分析过程都用到。
(2)发散思维法,即从某条物理规律出发,找出规律的多种表述,这是形成熟练的技能技巧的重要方法。例如,从欧姆定律以及串并联电路的特点出发,推出如下结论:串并联电路的电阻是“越串越大,越并越小” ,串连电路电压与电阻成正比,并联电路电流与电阻成反比。
(3) 逆推法,即根据所求问题逆推需要哪些条件,再看题目给出哪些条件,找出隐含条件或过度条件,最后解决问题。
3、重视课堂上的学习上课。
开动脑筋勤于思考,没有积极的思考、不可能真正理解物理概念和原理。我们从初中开始,就要养成积极动脑筋想问题的习惯。
上课要认真听讲,不走思或尽量少走思。入门以后,有了1定的基础,则允许有自己1定的活动空间,也就是说允许有1些自己的东西,学得越多,自己的东西越多。上课以听讲为主,还要有1个笔记本,有些东西要记下来。知识结构,好的解题方法,好的例题,听不太懂的地方等等都要记下来。课后还要整理笔记,1方面是为了“消化好”,另1方面还要对笔记作好补充。笔记本不只是记上课老师讲的,还要作1些读书摘记,自己在作业中发现的好题、好的解法也要记在笔记本上,就是同学们常说的“好题本”。辛辛苦苦建立起来的笔记本要进行编号,以后要经常看,要能做到爱不释手,终生保存。
4、重视对所学知识的应用和巩固
要及时复习巩固所学知识。对课堂上刚学过的新知识,课后1定要把它的引入,分析,概括,结论,应用等全过程进行回顾,并与大脑里已有的相近的旧知识进行对比,看看是否有矛盾,否则说明还没有真正弄懂。这时就要重新思考,重新看书学习.在弄懂所学知识的基础上,要即时完成作业,有余力的同学还可适量地做些课外练习,以检验掌握知识的准确程度,巩固所学知识。
要善于把学到的物理知识运用到实际中去,不注意知识的运用,你得到的知识还是死的,只有通过具体运用,才能扩展和加深自己对的知识理解,学会对具体问题具体分析,提高分析和解决问题的能力。
时间是宝贵的,没有了时间就什么也来不及做了,所以要注意充分利用时间,而利用时间是1门非常高超的艺术。比方说,可以利用“回忆”的学习方法以节省时间,睡觉前、等车时、走在路上等这些时间,我们可以把当天讲的课1节1节地回忆,这样重复地再学1次,能达到强化的目的。物理题有的比较难,有的题可能是在散步时想到它的解法的。学习物理的人脑子里会经常有几道做不出来的题贮存着,念念不忘,不知何时会有所突破,找到问题的答案。
1.坚持独立做
我国物理学家严济慈先生曾说过1段话“做习题可以加深理解,融会贯通,锻炼思考问题和解决问题的能力,1道习题做不出来,说明你还没有真懂;即使所有的习题都做出来了,也不1定说明你全懂了,因为你做习题时有时只是在凑公式而已。如果知道自己懂在什么地方,不懂又在什么地方,还能设法去弄懂它,到了这种地步,习题就可以少做”。可见学习物理必须要独立地(指不依赖他人),保质保量地做1些题,题目要有1定的数量,不能太少,更要有1定的质量,就是说要有1定的难度。任何人学习数理化不经过这1关是学不好的。独立解题,可能有时慢1些,有时要走弯路,有时甚至解不出来,但这些都是正常的,这是任何1个初学者走向成功的必由之路。
2.学会分析物理过程
学习物理要重视物理过程的学习,要对物理过程1清2楚,物理过程弄不清必然存在解题的隐患,题目不论难易都要尽量画图,有的画草图就可以了,有的要画精确图,要动用圆规,3角板,量角器等,以显示几何关系。画图能够变抽象思维为形象思维,更精确地掌握物理过程,有了图就能作状态分析和动态分析,状态分析是固定的,死的,间断的。而动态分析是活的,连续的.
3.整理自己的学习资料习资料要保存好,作好分类工作,还要作好记号。学习资料的分类包括练习题、试卷、实验报告等等。作记号是指,比方说对练习题吧,1般题不作记号,好题、有价值的题、易错的题,分别作不同的记号,以备今后阅读,作记号可以节省不少时间。
4.向别人学习。要虚心向别人学习,向同学们学习,向周围的人学习,看人家是怎样学习的,经常与他们进行“学术上”的交流,互教互学,共同提高,千万不能自以为是。也不能保守,有了好方法要告诉别人,这样别人有了好方法也会告诉你。在学习方面要有几个好朋友。
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5.归纳知识结构。要重视知识结构,要系统地掌握好知识结构,这样才能把0散的知识系统起来。大到整个物理的知识结构,小到力学的知识结构,甚至具体到章节。
6.要正确使用数学工具: 数学是研究物理的重要工具,在学习物理时,我们1定要正确地运用好这1工具。应用数学工具学习物理,要注意以下几点:
(1)要把概念、规律的数学公式,与用文字、语言叙述结合起来,真正理解式子的物理含意,不要单从纯数学关系上理解公式,避免产生物理意义上的错误。例如,物质密度的定义式是ρ=m/v,我们能不能根据这个式子的数学关系,说物质的密度ρ与质量m成正比,与体积V成反比呢?不能,因为密度ρ是描述每种物质固有特性的物理量。例如,铝的密度是2。7 X 103千克/米3,不管把铝做成小铆钉,还是大铝块,ρ都是这个数值,怎能说它与质量成正比,与体积成反比呢?所以公式ρ=m/v只是提供了1种测量和计算密度的方法,即,当测出物体的质量和体积,就可利用这1公式计算出构成这1物体的物质的密度。
(2)在进行物理计算、推理时,要把物理计算和简洁的文字说理结合起来,才能使解决问题的过程物理思路清晰,方法简明严格。计算得到的结果,也要明确它的物理意义。
摘要:随着中高考的改革,物理学科变得愈加重要。学好物理必须从简单的公式概念入手,掌握好的学习方法,拒绝死记硬背和题海战术;同时物理作为科学教育的组成部分,要把提高学生的科学素养作为目标。本文总结了学生在学习公式概念过程中困难,从课堂教学引导,增加学生对生活的物理思考,以及具体公式概念的学习方法等方面,形成了对物理及公式概念的学法总结,为学生更好的理解物理学好物理提供帮助。
关键词:初中物理;公式概念;学法;指导
初中物理的学习中的公式和基本概念非常多而且重要,各种公式加上变形转换,更是多达上百个。我们很多初中生对物理望而生畏,主要就是对公式概念的理解不透彻,试想如果完全靠死记硬背,就算能做几道题目,但对包罗万象的物理现象是没办法一一解决的,因此在物理的学习中要掌握有效的方法是很重要的,这里我们对初中学生学好物理的方法进行总结,希望有助于我们教师的教学,也有助于提高学生的学习效率。
1学生公式概念理解困难的原因
学生感觉公式概念难记的根本原因是没有去体会理解其物理意义和含义。一是没有找到学习物理的正确方法。物理来源于生活又指导生活,它不是抽象的数学不能单纯的靠题海战术,每一个公式概念的背后都有无数科学家和物理学研究者的汗水,公式规律是各种生活现象的物理总结,特别是物理公式是对物理现象、规律研究的量化结果,用它们来定义物理概念,反映物理规律,确定物理量的度量方法等等。物理科学家们往往经常长时间的实验才得出这个普遍存在的规律,因此物理的每一个定义都是非常严谨的。【例题1】:用50N的推力,推着一个80N的箱子在水平地面上前进了10m,推力做的功为,重力做的功为。解析:本题要理解好机械功的概念,公式W=Fs很简单,但必须理解是什么力做功,s代表距离,是什么距离,如果不好好理解,看上去懂了,但在学习中会遇到很多陷阱。比如本题中推力做的功应该是推力50N乘以推力方向上移动的距离10m,做功为500J;而重力虽然是80N,但因为是水平方向上运动,s可以理解为0,所以重力没有做功,或者做功为0。对公式不能一味的死记硬背,缺少对每个物理量进行理解与分析是无法学好物理的。二是知识面窄,缺乏生活常识和一定的科学素养。物理是与生活密切联系的一门科学,并且初中物理注重的是学生的科学素养和应用物理知识解释生活现象的能力,一般没有复杂的计算,因此在平常的生活中不认真体会观察,只是死读书,是没办法学好物理的。并且很多公式概念联系生活很容易理解,如果单纯的看成是数学公式或背诵的内容则记起来困难,用起来也难。【例题2】教室的门关不紧,常被风吹开,我们在门和门框间塞入硬纸片后,门就不易被风吹开了。请用物理知识解释以上现象。解析:本题应用到了摩擦力的大小与压力大小有关的相关知识。如果单从题目本身很多同学根本摸不着头脑,但只要老师一点拨马上就想到了摩擦力,主要原因就是知道摩擦力的理论,但平常缺少对生活中的现象进行物理的思考。可以说物理公式概念掌握与否直接关系到整个物理学科教学的成败。初中物理不难,难在学生要把数学和物理区分开,难在要多观察生活,打开知识面,这也是学生感到难的真正原因。
2提高学生理解公式概念能力的方法
首先,教师在平常的教学过程中,要多与生活联系起来,物理课堂要有鲜明的物理特点,对待公式概念不是一味的做题讲解,教学中要注意揭示公式所包含的物理意义,物理不是简单的数学,要讲清推导公式、变形公式和基本公式的联系和区别。在公式变形的教学中要注意数学变换赋予的物理内容。比如初中物理学习的第一个公式———速度公式:v=s/t,这个公式对于八年级的学生来说并不陌生,他们在七年级和小学的数学课中曾经用它来解题。但对于这个公式的物理意义,我们主要是用相同时间比较路程的方法来比较运动的快慢,作为运动学的重要公式,要理解速度的含义,也只有这样,才能调动学生学习物理的积极性。反之,如果像数学课那样,仅仅把它作为计算速度的公式,那么,物理教学的任务没有完成,还会挫伤学生的学习积极性。他们会认为,这个公式在小学里就学过了,没什么新花样。其次,要引导学生多观察生活,培养他们的科学素养。初中物理新课标明确指出在物理教学中要贯彻“从生活走向物理,从物理走向社会”的教学理念。平常要多通过一些多媒体如视频,音频和生活物品等展现物理在生活中的应用,激发学生的兴趣,让学生明白物理就在我们身边;同时我们要注重实验教学,让学生多感受多动手操作,变抽象思维为形象思维,尽可能多的让学生懂得学习物理要能够解释生活中的简单现象,最终目的是要为我们的生产生活服务。比如在平常的教学中我就很注重利用身边的一些物品进行组织教学,随手拿一个饮料瓶,我们利用它为道具做很多实验举很多的物理事例:瓶盖条纹,增加摩擦力;圆弧形瓶身,水透镜;装水后研究液体压强的相关知识等等,还有比如教室的门,扫把,风扇等利用起来都是很好的素材,对学生理解物理知识概念很有帮助,同时这样打开了学生学习物理的窗口,有利于他们多用物理的思维去思考和解决问题。
3精讲精练,提高公式概念的应用能力
物理作为理科,离不开平常对知识的巩固和练习,精讲精练,提高公式概念的应用能力尤其重要。第一要精心设计,提高教学的效率和质量。初中物理公式连同推导、变形公式共有几十个,不但记起来困难,用起来也容易混淆、用错。在教学设计时要注意揭示公式的物理意义,比如压强p=F/S,对压力的理解可以设计成水平上的压力和竖直方向上的压力,受力面积可以设计成大物体小桌子或小物体大桌子,让学生深刻理解压力和受力面积的真正含义,这样在课堂上学生对公式的理解就大大增强了。第二要打破思维定式,把握易错点。在讲解公式概念的时候,要站在学生的角度思考问题,毕竟学生因为年龄,知识程度,生活体验等各方面的原因,在理解物理公式概念时有一些局限性是很正常的。比如在讲力的平衡的概念时,当我们用力推物体,物体保持静止,判断推力和摩擦力的大小关系,很多学生毫不犹豫的认为推力小于摩擦力,显然这个答案没有理解平衡状态的概念,没有从物理学的角度思考问题。
4掌握公式概念要特别注意以下几点
(1)严格按照物理学规定的符号表示物理量。物理学中使用的字母符号很多,如物理量,单位,名称等要记清楚。例如功率的符号是大写的P,压强的符号是小写的p,密度的符号是ρ,压强的单位是Pa等等,要在理解的基础上加强记忆。(2)知道推导公式、变形公式和基本公式的联系和区别初中物理课本中除了有较多的基本公式外,还有许多从基本公式推导出来的变形公式。这类公式要明白推导过程,能够阐明所得公式的物理意义。【例题3】对于一段导体来说,关于R=U/I的理解下面说法中正确的是()A.导体中的电流越大,则电阻越小B.加在导体两端的电压越大,则电阻越大C.导体的电阻等于导体两端的电压与通过的电流之比D.导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过的电流成反比解析:R=U/I是欧姆定律的推导公式,虽然它可以计算电阻但只是根据数学在物理中的计算运用并没有物理意义。学习中既要注意运用这个公式进行计算,又要理解电阻R是导体的基本属性,与电压电流都无关。(3)注意公式成立的条件和使用范围物理公式往往要明确研究对象,以及其有一定的使用范围。我们不能看到数据就胡乱套公式肯定是不行的。比如电学公式里经常讲到的“同一性”和“同时性”问题,公式I=U/R必须是同一个用电器的电流,电压和电阻,并且是同一时间的数据,这样计算的结果才是正确的。又比如物理公式的使用对单位是要求很严格的,因为科学家名字命名的单位都是根据基本单位推导出来的,我们使用公式的时候要特别注意。例如机械功的单位焦耳,1J=1Nm,压强单位帕斯卡,1Pa=1N/㎡都要求在使用公式计算时要特别注意单位的换算。物理是理论与实际联系紧密的一个学科,在公式概念的教学中要充分考虑到初中学生的特点,很多物理知识他们看来是抽象和复杂的。因此,在教学过程中对公式和概念的讲解一定要讲细,多联系生活,选取学生常见的事例,要采取各种方式把抽象的概念形象化,尽可能多的采用图片,投影等多媒体材料,只有学生感受到物理就在身边,感受到物理是那么熟悉,自然对物理的理解就简单多了。
电功和电功率是中考的热点,也是备考的重点.近几年来,中考已将考查的重点转移到联系生活实际上来,用所学的电功和电功率知识解决生活中的实际问题,如根据电器铭牌上的信息进行计算、电器在使用时的安全问题、电热及效率、电功率的测量、电学综合题等是重中之重,几乎成了必考内容,且出现了新颖的实验探究设计问题.
[重点考点]
1. 电功率的概念,它是表示电流做功快慢的物理量.电功率越大的机器做功越快,但不一定做功越多.
2. 电功率的计算公式.
定义式:P =.
决定式:P =UI(普遍适用).
导出式:P =,P =I2R(只适用于纯电阻电路).
这四个公式和欧姆定律I=配合应用,只要知道P、U、I、R四个量中的任何两个,就可以通过上述公式求出另外两个.但求电功W和电热Q时,必须知道时间t.因为电功W的计算公式W=P t和电热Q的计算公式Q=I2Rt中都包含时间t.
[中考常见题型]
例1 (2007年成都)小刚利用电能表测某家用电器的电功率.当电路中只有这个用电器工作时,测得在15 min内消耗电能0.3 kW•h,这个用电器可能是().
A. 空调器B. 电冰箱C. 电视机D. 收音机
思路分析:可以直接根据公式计算P ===1.2 kW,跟家用电器的功率相比较,接近的是答案A.选A.
点评:中招试题中,一般有一道估算题.这种命题趋势,要求我们记一些生活常识性的知识,如人步行的速度、中学生的体重及身高、托起一个苹果所用的力、家用电器的功率等.功率约为1 000 W的有空调、微波炉、电炉、电热水器等;功率约为500 W的有电吹风机、电熨斗、洗衣机等;功率约为100 W的有电视机、电冰箱、抽油烟机等.
例2 (2007年自贡)晓敏家新买了一个自动电饭锅,铭牌上部分数据如图1所示.此电饭锅正常工作时的电阻是___Ω,正常工作2 h耗电___kW•h.
思路分析:由公式P=可得R== Ω=60.5 Ω.
正常工作2 h消耗的电能W=Pt=0.8 kW×2 h=1.6 kW•h.
参考答案:60.5 1.6
点评:对公式W=Pt有两套单位,若功率用瓦特(W),时间一定要用秒(s),此时电功的单位就是焦耳(J);若功率用千瓦(kW),时间一定要用小时(h),此时电功的单位就是千瓦时(kW•h),俗称度.它们之间的换算是:1 kW•h=3.6×106 J.计算中根据题目要求,选取适当的配套单位,能节约运算时间.
例3 下图所示的四个电路中,电源电压相同,R1<R2,电路消耗的总功率由大到小的顺序是().
A. 甲、乙、丙、丁B. 丁、丙、乙、甲
C. 丁、甲、乙、丙D. 丙、乙、甲、丁
思路分析:功率的计算公式有四个:P =,P =UI,P =,P =I2R.究竟用哪一个呢?四个电路中的总电阻由大到小的顺序是R丙>R乙>R甲>R丁,而四个电路的总电压是相同的,所以由P =知道,在总电压相同时,总功率与总电阻成反比.选C.
点评:对于P =和P =I2R这两个公式,根据第一个公式可得出电功率与电阻成反比的结论,根据第二个公式可得出电功率与电阻成正比的结论,究竟哪个是正确的呢?这两种说法都不全面,因为结论是有条件的.当电压相等时,电功率与电阻成反比;当电流相等时,电功率与电阻成正比.条件不同,结论亦不同.
怎么样?小试一把.
思考1. 上页图丙中两个电阻R1和R2的电功率的大小关系是P1___P2,图丁中两个电阻的功率大小关系是P1___P2.
(提示:第一个空用公式P =I2R可得出“P1P2”)
例4 (2007年常德)如图2所示,电源电压保持不变,S断开时,L正常发光,电路的总功率为4 W;S闭合时,电路的总功率为9 W,此时通过R的电流为0.5 A.求:
(1) 灯泡的额定电压.
(2) 灯泡的电阻.
思路分析:当S断开时,电路的功率4 W即为电灯L的电功率.当S闭合时,因为电灯两端的电压和电流都没有变化,所以它的实际功率也不变.而电路的总功率为9 W,可知电阻R的电功率为5 W(此题的技巧之处),而此时通过它的电流为0.5 A,因此对于电阻R,知道了它的电功率5 W和电流0.5 A,问题就可以解决了.
参考答案:(1) S断开时,只L接入电路且正常发光,U额=U,P额=4 W.
S闭合,L与R并联,L仍正常发光,PR=P总-P额=5 W.
电源电压U=UR==10 V.所以U额=U=10 V.
(2)I额==0.4 A,RL==25 Ω.
点评:不管电路是串联的还是并联的,总功率都等于各用电器的实际功率之和.
例5 分别标有“220 V40 W”和“220 V60 W”的两只灯泡L1、L2串联在电路中时,两灯均发光,实际消耗的功率分别为P1和P2,则().
A. P1>P2 B. P1=P2 C. P1
思路分析:在串联电路中,电功率的分配与电阻成正比,电阻大的用电器实际功率就大.已知灯泡的额定电压和额定功率,可由R =计算出电阻,灯泡L1的电阻大,它实际消耗的功率也大.选A.
点评:常备知识点:(1) 若已知“×× V×× W”,一定要能熟练地计算出电阻,因为一个用电器不管工作在什么状态下,也不管电路如何变化,其电阻是不变的.(2) 在串联电路中,电流处处相等,两用电器的电压U、实际功率P、相同时间内消耗的电能W和产生的电热Q都与电阻R成正比;在并联电路中,各支路两端的电压相等,电流I、实际功率P、相同时间内消耗的电能W和产生的电热Q都与电阻R成反比.(3) 对于额定电压相同的灯泡,它的明亮程度取决于实际功率.在串联电路中,电阻大的灯泡实际功率大,更亮(也更易烧坏);在并联电路中,电阻小的灯泡实际功率大,更亮.(4) 额定电压相同的灯泡,额定功率大的灯丝粗电阻小.
你明白吗?试一试.
思考2. 将额定电压相同的两个灯泡L1、L2串联后接入电路中,接通电路后发现L1要亮一些,则下列判断正确的是().
A. L1的电阻可能比L2的小
B. L1的额定功率可能比L2的大
C. 若将两灯并联接入电路中,L1更亮
D. 两灯正常工作时L1要暗一些
(提示:额定电压相同的两灯泡,串联时,L1更亮些,说明灯L1的电阻大些,由P=知道,L1的额定功率小些,正常发光时L1要暗些.选D)
例6 一只电能表表盘如图3所示,接在照明电路中.表盘上标有“220 V10(20) A”和“1 500 r/kW•h”的字样.当只接通某一用电器时,电能表的转盘在1 min内转过3转,求这个用电器的实际功率.
思路分析:由于每个家庭都离不开电能表,所以,中考常从电能表的读数、家用电器实际功率的计算方面进行考查.
首先应会读数(图示为2 316.7度)和明白表盘上标示的参数所代表的含义.“1 500 r/kW•h”的意思是每消耗1度电,电能表转盘要转1 500转,那么转3转消耗的电能W==(度),消耗这么多电能所用的时间t=1 min= h,由P =得出电功率为0.12 kW.
例7 分别标有“6 V3 W”和“6 V6 W”的两只灯泡L1和L2串联起来接入电路中,要使其中一个灯泡正常发光,另一个较暗,求电路两端应加多大的电压.
思路分析:由“6 V3 W”和“6 V6 W”可以计算出每个灯的电阻和额定电流.因为两灯是串联的,故只能用较小的那一个灯的额定电流,由此可以计算出电路两端的电压.
参考答案:灯L1和L2的额定电流分别为:
I1===0.5 A,I2===1 A.
所以,当它们串联时,可使灯L1正常发光,灯L2较暗,即电路中的电流为0.5 A,灯L2的电阻R2== Ω=6 Ω.
所以电路中的总电压U=U1+I1R2=6 V+0.5 A×6 Ω=9 V.
点评:对一个已知“×× V×× W”的灯泡来说,若正常发光,它的额定电流、额定电压、额定功率和电阻都可以当成已知条件;但当它没有正常发光时,只能把它的电阻当成已知条件.
例8 下面是一道电学计算题,后半部分尚未编写完整,请你续编.要求:
(1) 条件要充分,表达要准确.
(2) 必须提出两个不同的问题.
(3) 不要求写出解题过程和最后答案.
题目:在一份关于电烙铁的说明书上印有如图4所示的表格,求:
(1)?(2)?
思路分析:对于一个用电器,共有六个电学物理量,它们分别是:电流I、电压U、电阻R、电功率P(实际功率或额定功率)、消耗的电能W、产生的电热Q.其中计算消耗的电能W和产生的电热Q时,必须知道时间.注意这类题是否可以随意增加已知条件.
参考答案:(1) 电烙铁正常工作时流过的电流是多大?
(2) 电烙铁正常工作时的电阻是多大?
(3) 若电烙铁两端的实际电压是200 V,电烙铁的实际功率多大?
(4) 若电烙铁两端的实际电压是200 V,流过它的电流是多少?
(5) 若电烙铁正常工作5 min,消耗的电能(产生的电热)多大?
[易错易混题型]
例9 将分别标有“8 V4 W”、“4 V2 W”字样的灯L1、L2串联使用.当灯L1正常发光时,灯L2会().
A. 正常发光B. 比正常发光暗
C. 比正常发光亮D. 以上三种情况均有可能
思路分析:已知灯泡的额定电压和额定功率,可由I=计算出两灯的额定电流都为0.5 A,当它们串联起来且L1正常发光时,电路中的电流应是0.5 A,这时,灯L2也恰好正常发光.选A.
点评:错误的解法如下:在串联电路中,电阻大的灯泡更亮,而由R=计算出灯L1的电阻为16 Ω,灯L2的电阻为8 Ω,因为灯L1的电阻大,当它正常发光时,灯L2较暗,所以选B.错误的答案是硬“套”结论得出的.为什么结论不成立了呢?因为这两灯不仅没有满足额定电压相同的条件,而且也不是这两灯的亮度相比较,而是两灯各自跟自己正常发光的时候相比.因此,结论是有条件的,任何时候不能死记一些现成的结论.
例10 在一次物理课外科技活动中,老师为活动小组的同学们提供了一个新型的电子器件.只知道该新型电子器件两端的电压与通过的电流的比值不是一个定值.老师要求活动小组的同学们用如图5甲所示的电路探究通过新型电子器件的电流I与可控电源的电压U的关系.已知可控电源的电压在0~220 V间可调,定值电阻R0=20 Ω.同学们在老师的指导下得到了如图5乙所示的图象.
(1) 请说出同学们在按老师给出的电路图正确连接好电路后,得到该图象要经过哪些主要步骤.
(2) 当电源电压U=110 V时,求该新型电子器件的电功率.
思路分析:(1) 由图可以看出,电子器件上所加的电压从0逐渐升高到220 V,读出多组可控电源的电压U和与之对应的电流表的示数I,建立I-U坐标系,并将测出的多组数据在I-U坐标系中描点,最后将各点连接得到图5乙的I-U图象.
(2) 由图乙可以看出,当电源电压U=110 V时,电路中的电流I=1.0 A,因为电子器件与定值电阻R0串联,所以电子器件上所加的电压
U1=U-IR0=110 V-1.0×20 V=90 V.
所以新型电子器件消耗的电功率P1=U1I=90 V×1 A=90 W.
点评:本题巧妙地将实验、图表信息和计算结合在一起.图5乙中,虽然只给出了四组实验数据,但曲线的得来只用四组数据是远远不够的,因此回答第一问时,应读出多组对应的U、I值,然后进行描点,根据所描点的走向才能得到乙图中的曲线.另外,在求电子器件消耗的电功率时,很容易把110 V当成是它两端的电压而计算为110 W.
例11 一台直流电动机的线圈电阻为2 Ω,工作时通过线圈的电流为5 A,加在它两端的电压为220 V,那么电流在5 min内做的功和产生的热量分别为().
A. 3.3×105 J,1.5×104 J B. 1.5×104 J,3.3×105 J
C. 3.3×105 J,3.3×105 J D. 1.5×104 J,1.5×104 J
思路分析:根据电功的计算公式,5 min内电流做功
W=UIt=220 V×5 A×300 s=3.3×105 J.
根据焦耳定律,5min内电流产生的热量
Q=I2Rt=(5 A)2×2 Ω×300 s=1.5×104 J.选A.
点评:该题容易错选C.造成错选的原因是把电动机当做纯电阻电路,从而认为电流做的功W等于电热Q.对于电动机,它不是纯电阻电路,电流做的功W大部分转化为机械能,也就是W电=W机械+Q.所以要注意公式的适应性.
例12 (2007年宿迁)如图6所示,标有“6 V3 W”字样的小灯泡与最大阻值为30 Ω的滑动变阻器串联在电路中.当变阻器连入电路中的电阻为12 Ω时,灯正常发光(不考虑灯泡电阻受温度影响,电源电压不变).当变阻器连入电路的电阻为18 Ω时,求:
(1) 灯泡电阻和电源电压.
(2) 变阻器两端电压.
(3) 灯泡的实际功率.
小红同学的求解如下:
解:(1) 灯正常发光时的电流I===0.5 A.(a)
灯泡电阻RL===12 Ω.(b)
电源电压U=I(RL+R)=0.5 A×(12 Ω+12 Ω)=12 V.(c)
(2) 变阻器两端电压U′=IR′=0.5 A×18 Ω=9 V.(d)
(3) 电路中的电流I′===0.4 A.(e)
所以灯的实际功率P=UI=6 V×0.4 A=2.4 W.(f)
答:(1) 灯泡电阻为12 Ω,电源电压为12 V.(2) 变阻器两端电压为9 V.(3)灯泡的实际功率为2.4 W.
请指出小红解题过程中的错误之处(只要求写出错误计算式后的字母)并写出正确答案.
错误之处:___.
思路分析:由于滑动变阻器滑片的移动,使电路中总电阻发生了变化,由此引起电路中电流的变化和各部分电路两端电压的变化.但电源电压和灯泡的电阻不变.在计算中要注意各量的对应性.当变阻器连入电路中的电阻为18 Ω时,小灯泡不会正常发光,电路中的电流是0.4 A,所以,变阻器两端的电压是U′=I′R′=0.4 A×18 Ω=7.2 V,灯泡的实际功率为P灯=U灯I′=(12 V-7.2 V)×0.4 A=1.92 W.填“d、f”.
点评:这类题既能考查对知识的掌握,又能节省解题的时间,应该是出题的方向.
[综合应用题型]
例13 燃气灶是目前许多家庭普遍使用的炉具,而电磁炉则是新一代的智能炉具.为了比较它们的优劣,小明同学进行了相关调查,得到的有关数据见表1.
如果小明家每天做饭、烧水所需热量为8.0×106 J,请问:
(1) 若这些热量靠燃气灶提供,需要燃烧多少燃气?
(2) 若这些热量靠电磁炉提供,需要消耗多少度的电能?
(3) 你认为这两种炉具各有什么优缺点?
参考答案:(1) 因燃气灶的热效率η1=25%,
故燃气燃烧释放的热量Q放===3.2×107 J.
所需燃气V===0.4 m3.
(2) 因电磁炉的热效率η2=90%,故
W电==≈8.9×106 J≈2.5 kW•h.
(3) 使用燃气灶较为经济(省钱),但热效率太低且对环境有污染;使用电磁炉价格相对较贵,但节能(热效率高)、环保且卫生.
例14 (2007年黄冈)你见过戴着面罩或墨镜的工人进行电焊作业吗?电焊是利用电流的热效应产生高温,将焊条熔化,从而使两金属部件焊接在一起的.电焊机工作时有很大电流,但不会连续工作,所以导线中会产生迅速变化、时断时续的电流.
(1) 电焊机输出电压为40 V,输出功率为2 000 W.某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量(长时间通电时的最大安全电流)如表2,从安全角度考虑,计算说明应选择哪种导线作为电焊机的输出导线.
(2) 焊条熔点为1 100 ℃,比热容为0.4×103 J/(kg•℃).假设电流放出的热量全部被焊条吸收并使焊条升温,电焊机工作4 s,可使一根质量为20 g的焊条全部熔化吗?
(3) 电焊机工作时会对周围的居民或行人的生活造成一定的影响,请指出其中的两点.
参考答案:(1) 电焊机工作时的电流I===50 A.
由表2可知,应选横截面积为10 mm2的导线.
(2)电焊机工作4 s产生的热量Q=W=Pt=2 000 W×4 s=8 000 J.
可使焊条升高的温度Δt== ℃=1 000 ℃.
外界气温不会高于100 ℃,所以焊条的末温低于1 100 ℃,故焊条不会全部熔化.
(3) a. 电焊机工作时有强光,会造成光污染.
b. 电焊机工作时会产生电磁波,影响家用电器的正常工作.
c. 电焊机工作时有强大电流,造成附近居民家的电源电压不稳定.
例15 (2007年山东)有一种电能辅助式太阳能热水器,它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积为1.2 m2,能将接收的太阳能的40%转化为水的内能;阴雨天时用电加热,电热管上标有“220 V1 500 W”的字样.
(1) 晴天时,用太阳能加热.每年6、7月份某地区向着阳光的地方平均1 m2的面积在1 h内得到4.2×106 J的太阳能,如果每天接收太阳能的时间以10 h计算,可以将100 kg、初温为20 ℃的水加热到多少摄氏度?[水的比热容c=4.2×103 J/(kg•℃)]
(2) 阴雨天时需用电加热,如果所消耗的电能全部转化为水的内能,热水器在额定电压下工作时,将上述同样质量和初温的水加热到同样的温度需多长时间?
参考答案:(1) Q吸=4.2×106 J/(m2•h)×1.2 m2×10 h×40%=2.016×107 J.
设这些能量能将100 kg、初温为20 ℃的水的温度加热到t,由公式Q吸=cm(t-t0)得:
t=+t0=+20 ℃=48 ℃+20 ℃=68 ℃.
(2) W=Q吸=2.016×107 J.由公式t=得,将这些水加热到同样的温度需要的时间t===1.344×104 s.