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第十五章 电流和电路
第4节 电流的测量
教材 解读 本节主要内容由“电流的强弱”与“电流的测量”两部分组成。《初中物理新课程标准》对本节内容的要求是:“会用电流表测电流。”通过本节的学习,学生要初步了解电流的概念,知道电流的单位,知道电流表的用途、符号,会将电流表接入电路,会正确选择电流表的测量范围和正确读数。
学 习 目 标 物理观念 1.知道怎样表示电流的强弱。 2.会正确使用电流表测量电路中的电流。 3.了解常见用电器正常工作时的电流。
科学思维 体会利用类比法引入电流的概念,明确电流的作用。
科学探究 通过实验,使学生具有初步的操作、观察、分析和推理能力。
科学态度 与责任 在电流表的读数中,培养学生严谨的科学态度。
教学 重、 难点 重点:能够正确使用电流表测电路中的电流。 难点:电流表测量范围的正确选择、连接及读数。
教学 建议 本节内容具有很强的基础性,无论从知识内容上还是从技能训练上都是电学基础,为了以后顺利学习电学其他章节,必须让学生牢固掌握这些知识。通过演示同一灯泡接在不同的电路中亮度不同,说明电流有强弱之分,同时给出电流的单位。借助实物和挂图讲解,让学生认识电流表。用电流表测量电流,应通过实验器材操作演示让学生学习规范的操作,有时间和条件的可以让学生动手练习,以达到增强记忆、加深印象和提高兴趣的效果。 本节教材有三个要点,即怎样表示电流的强弱,怎样连接电流表(侧重点是实验操作技能),电流表怎样读数(重点是电流表读数方法)。对电流这个物理量的认识是教学的第一个难点。学生对电路的认识仅限于简单电路,但电流表有三个接线柱,既要考虑测量范围的选择,又要考虑电流的方向。所以,把电流表连入电路和正确读数是第二个教学难点。所以教师先要作好示范,然后有步骤地安排学生去模仿并从中发现存在的问题以及训练学生对常见问题的处理方法。
教学 片段 教师演示:接通调光灯,并调节开关,灯光亮度发生变化,提醒同学们观察。 提问:灯为什么会亮 灯光亮度发生了什么样的变化 为什么会发生这样的变化 学生总结:灯亮是因为有电流通过灯丝。灯的亮度变化了,表示通过灯丝的电流大小变化了。 引入:电流是看不见、摸不着的,但是我们可以根据灯泡的明暗程度去判断通过灯泡的电流的大小,这就是我们今天要探究的内容。
教学设计① (对应ppt见电子资源)
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 问题导入: 请同学们观看视频,观察电路中小灯泡的亮度如何变化 思考:我们知道,小灯泡发光是因为有电流持续流过小灯泡。同一个小灯泡接在不同的电路中,为什么亮暗不同呢 通过小灯泡的电流哪次更大些 电流的大小如何测量呢 引入新课:下面我们就来学习今天的内容——电流的测量。 观察、思考、交流 从学生熟知的电路入手,观察分析导致相同的灯泡亮暗不同的原因,符合学生的认知特点,使学生有亲切感,乐于探究。
【探究新知】 一、电流的强弱 1.电流(I):表示电流强弱的物理量。 2.单位 (1)国际单位:安培(A)(简称“安”)。 (2)常用单位:毫安(mA)、微安(μA)。 (3)单位的换算关系:1 mA=10-3 A;1 μA=10-6 A。 多媒体展示图片: 科学家的简介: 安培(1775—1836) 法国物理学家安培思考科学问题时专心致志,据说有一次,安培在街上行走,走着走着,想出了一个电学问题的算式,正为没有地方运算而发愁。突然,他见到前面有一块“黑板”,就拿出随身携带的粉笔在上面运算起来。那“黑板”居然走动了,他也跟着走,边走边写。黑板运动得越来越快,他就跑了起来,一心一意要完成他的推导,直到他实在追不上黑板了才停下脚步。那“黑板”原来是一辆马车的车厢背面。安培这个失常的行动,使街上的人笑得前仰后合。 思考:同学们知道生活中的一些用电器工作时的电流是多大吗 常见的电流 手机50~100 mA电视机0.2~1.4 A电饭锅2.3~4.6 A笔记本电脑3.5~5.3 A电动汽车充电10~400 A雷电可达2×105 A
倾听、思考、交流 观察表格,与实际进行对比 学习电流的单位时,介绍科学家安培的奇闻趣事,有助于激发学生的学习兴趣。 学生通过小资料体会生活中的电流强度,对电流的认识更深刻。
思考:你能知道在新课导入的探究活动中,通过灯泡的电流分别是多大吗 从小灯泡的亮度能够定性地知道电路中电流的大小,但并不能确定电路中电流的具体数值。你该怎么办 二、电流的测量 1.测量工具——电流表 2.“三接线柱两量程”的电流表 请同学们观察电流表,填写下表。 项目接线柱测量范围分度值大测量范围“-”与“3”0~3 A0.1 A小测量范围“-”与“0.6”0~0.6 A0.02 A
3.电流表的使用方法 (1)调:调节调零旋钮,使指针指在零刻度线处。 (2)认:认清测量范围和分度值。 (3)连:①电流表必须与被测用电器串联。 ②电流必须从正接线柱流入,从负接线柱流出。 ③采用“试触”法选择适当的测量范围。被测电流不能超过电流表的最大测量值。 ④绝不允许将电流表直接连到电源两极上,否则会造成电源短路。 (4)读:①明确电流表的测量范围。 ②确定分度值。 ③接通电路,读数。 注意:读数时,指针的位置离哪条刻度线近,就按哪条刻度线算。 观察、思考、交流 观察、思考、交流 观察、思考、交流 引出测量电流的工具。 确定了电流表的测量范围和分度值,便于学生正确读出电流表的示数。 根据已学过的测量工具的使用规则,推理得出结论。锻炼学生知识迁移的能力。
例题 请说出图中的电流表读数各是多少 [答案] 1.6 A 0.32 A 最终总结归纳:电流表的使用方法: ①“三要”:要选择合适的测量范围,要将电流表串联在电路中,要使电流从“+”接线柱流入,“-”接线柱流出。 ②“一不”:在任何情况下都不允许将电流表直接接在电源两极上。 ③“两看清”:读数时,看清电流表使用的测量范围和分度值。 4.用电流表测量电路中的电流 [演示实验] 教师示范电流表的使用并再一次强调电流表使用过程中应注意的问题,同时按图演示实物的连接。 [学生实验] 按照如图所示的电路图连接电路,测出电路中的电流,再改变电流表在电路中的位置,比较电流表两次示数是否有变化。 [小结] 电流表的位置改变了,但是电流表的示数没有发生改变,说明流过小灯泡的电流无变化。 课堂小结(略) 课堂练习(略) 布置作业(略) 思考、回答、交流 听讲、分工合作、动手实验、讨论并得出结论 学以致用,加深理解。 用电流表分别测量简单电路中小灯泡左右两端的电流,可以让学生通过实验了解流过小灯泡的电流有无变化。同时让学生动手实验,熟悉电流表的正确使用方法,也为下一节内容的学习埋下了伏笔。
教学设计② (详见电子资源)
温馨提示:为满足广大一线教师的不同教学需求,特新增“典案二 教学设计②”,
内含多种授课方式不同的教学设计案例,word排版,可编辑加工,方便使用。
内容详见电子资源。
导学设计
学点1 电流的强弱
1.实验探究:电流的强弱
(1)实验器材:两节干电池、一个小灯泡、一个开关和一些导线。
(2)实验过程:把小灯泡接入电路中,第一次用一节干电池做电源,第二次用两节干电池做电源,观察小灯泡的亮度。
(3)实验现象及分析:同一个灯泡接在一节干电池两端时 暗 ,接在两节干电池两端时 亮 ,说明通过灯泡的电流 强弱 不同。
(4)实验结论:电流有强弱。
[想一想]怎样表述电流的强弱呢 它的单位有哪些呢 单位之间是怎样换算的 请同学们阅读教材后进行回答。
2.电流
(1)电流:表示电流 强弱 的物理量,用字母I表示。
(2)电流的单位
在国际单位制(SI)中,电流的单位是 安培 ,简称安,符号为A。常用单位有 毫安 (mA)、 微安 (μA)。
单位换算:1 A= 1000 mA,1 mA= 1000 μA。
3.常见的电流
手机 电视机 电饭锅 笔记本电脑 电动车充电 雷电
50~100 mA 0.2~1.4 A 2.3~4.6 A 3.5~5.3 A 10~400 A 可达2×105 A
学点2 电流的测量
1.[活动]观察实物电流表,了解电流表的结构。
①电流表是测量电路中电流的仪器,电路符号是 。
②电流表的构造:刻度盘、指针、 接线柱 、 调零螺母 等(图15-4-6)。
图15-4-6
2.电流表的测量范围与分度值
实验室常用电流表有三个接线柱,两个测量范围:
①使用“-”与“0.6”接线柱时,测量范围为 0~0.6 A ,分度值为 0.02 A 。
②使用“-”与“3”接线柱时,测量范围为 0~3 A ,分度值为 0.1 A 。
3.电流表的读数
①明确电流表所选的测量范围;②确定电流表的分度值;③由指针位置读出示数,先大格后小格。
如图15-4-7所示,此时电流表的示数为 0.32 A 。
图15-4-7
4.电流表的使用
(1)使用前进行调零:使用电流表前应该先观察指针是否指在 零刻度线 上,若不指在零刻度线,则调节调零螺母,使指针指在零刻度线。
(2)电流表应 串 联在被测电路中(如图15-4-8所示 )。
图15-4-8
(3)电流必须从电流表的 “+” 接线柱流入,从 “-” 接线柱流出。
(4)必须正确选择电流表的 测量范围 。
如果被测电流超过电流表的最大测量值,就无法读数,而且有可能损坏电流表,这时应该改用更大测量范围的电流表。
“试触法”选测量范围:为避免电流过大损坏电流表,在不能事先估算电流的情况下,要先闭合 开关 ,然后迅速断开(叫作“试触”),看看在开关闭合的瞬间指针的偏转是否在 测量范围 之内。
(5)不允许把电流表直接连到电源的 两极 !
①若把电流表直接连到电源的两极,电流表将会损坏(图15-4-9甲)。
②若电路中只有一个用电器,把电流表并联在该用电器两端,闭合开关后,也相当于连到 电源两极 ,电流表将会损坏(图乙)。
图15-4-9
5.学生实验——练习使用电流表测量电路中的电流
(1)画出实验电路图(图15-4-10甲);
(2)按电路图连接实验器材(图乙);
(3)进行实验。
图15-4-10
[操作要点]通过 试触 选择电流表的测量范围;连接电路时,开关要 断开 ;改变电流表在电路中的位置,比较两次电流表的示数。
[想一想]两次电流表的示数相同说明什么
[分析]在只有一个用电器的电路中,各点的电流大小 相等 。
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第十五章 电流和电路
第4节 电流的测量
新课导入
方式一 【情境导入】
多媒体展示图片(如图15-4-1所示):
图15-4-1
导入语:电流看不见、摸不着,怎样认识它呢 我们都知道,从水龙头中流出的水流有大小之分,同样电路中的电流也有强弱之分,本节我们就来研究电流的强弱。(运用类比法,将电流与水流类比,如图15-4-1所示,学生容易理解)
方式二 【问题导入】
导入语:如图15-4-2所示,小灯泡在电路中发光。若把电路中的一节电池换成图中的两节电池,小灯泡的亮度明显增强,这是因为通过小灯泡的电流增大。我们怎样测量电流的大小呢
图15-4-2
电子视频 (详见电子资源)
教材知识处理
电流表使用方法归纳——“三两”
“三两”
本节教材链中考
[考点小说] 电流表是初中物理电学部分的重要仪表之一,了解电流表的外部结构和电流表的使用方法,能熟练使用电流表测量电路中的电流,是学生应该掌握的基本技能,也是中考的重点考查内容。一般以填空题、选择题、作图题的形式呈现。
[考点对接] 1.电流表的读数与使用
[源起教材P56]
电路中的电流可以用电流表测量。图15.4-2是学生实验中常用的一种电流表。当左端标有“-”号的接线柱和中间标有“0.6”的接线柱连入电路中时,表的测量范围为0~0.6 A,此时电流的大小要按指针所在位置的表盘下排的数值读取;当左端标有“-”号的接线柱和右端标有“3”的接线柱连入电路中时,表的测量范围为0~3 A,此时要按表盘上排的数值读数。
图15.4-2 电流表
例1 (镇江中考)图15-4-3中电流表示数为 A。
[答案] 1.7
[解析] 电流表选择0~3 A测量范围,分度值为0.1 A,示数为1.7 A。
图15-4-3 图15-4-4
例2 (株洲中考)图15-4-4是实验室常用的一种电流表,其零刻度不在表盘的最左端。当导线a、b分别与标有“-”和“3”的接线柱相连时,电流表指针偏转情况如图所示。此时,电流是从导线 (选填“a”或“b”)流入电流表的,其示数是 A。为了增大指针的偏转角度从而减小读数误差,应将导线a与标有“ ”的接线柱相连,b与标有“ ”的接线柱相连。
[答案] a 0.4 0.6 -
[考点对接] 2.用电流表测电流
[源起教材P56] 插图
图15.4-3 电流表的连接
例3 (泰安中考)如图15-4-5所示电路中,闭合开关后,电流表能正确测量出通过灯泡L2的电流的是 ( )
图15-4-5
[答案] D
拓展材料
材料一——生物电的发现
所有生物都有生物电现象,生物电是指生命过程中产生的电流或电压。首先发现生物电的是意大利的一位生物学家伽伐尼(1737-1798)。1780年11月的某天他偶然发现,当金属刀的刀尖碰到被解剖的青蛙腿外露的神经时,青蛙腿会发生抽搐现象,这是什么原因呢 几年后,在伦敦的博物馆,他看到了展示的电鳗,当人用两只手同时接触这种鱼的头部和尾部时,会产生一种被电麻的感觉,这说明电鳗能放电,于是他立刻想到蛙腿的抽搐,难道青蛙体内也存在着一种生物电吗 经过了一系列研究,他证实了生物电的存在。1792年,他发表了著名论文《论肌肉运动中的电力》,引起世人瞩目。实验已揭示,不仅动物,所有生物都有生物电活动,生物电现象是自然界普遍存在的一种电现象。
材料二——人体生物电与心电图
心脏在每个心动周期中,由起搏点、心房、心室相继兴奋,伴随着生物电的变化,通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形称为心电图。心电图是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观显示。心电图用于对各种心律失常、心室心房肥大、心肌梗死、心律失常、心肌缺血等病症检查。
心电图的形成原理:心脏周围的组织和体液都能导电,因此可将人体看成一个具有长、宽、厚三维空间的导体。心脏好比电源,无数心肌细胞动作电位变化的总和可以传导并反映到体表。心脏在机械性收缩之前,首先由起搏点产生电激动,从而激起心脏收缩和舒张。由于心脏不断地进行有节奏的收缩和舒张活动,血液在全身血管系统中不停地流动。心肌激动可经过身体组织传导到体表,使身体表面不同部位产生不同的电位。如果在体表(例如左右手腕、左脚腕任意两个)放置两个电极,分别用导线连接到心电图机的两端,它就会按照心脏激动的时间顺序,将体表两点间的电位差记录下来,形成一条连续的曲线,这就是心电图。
材料三——安培和他的伟大成就
安培(1775—1836)是法国物理学家,1775年1月22日安培生于里昂一个富商家庭。在物理学上,安培最主要的成就是1820—1827年对电磁作用的研究。
(1)发现了安培定则
奥斯特发现电流磁效应的实验,引起了安培注意,使他长期所信奉的库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动,他集中全部精力研究,两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及遵从右手定则的报告,后来这个定则被命名为安培定则。
(2)发现电流的相互作用规律
接着安培又指出了电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引,电流方向相反的两条平行载流导线互相排斥,对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。
(3)发明电流计
安培还发现,电流在线圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似,并创制出第一个螺线管,在这个基础上他发明了探测和量度电流的电流计,所以电流表也称为安培表。
(4)提出分子电流假说
安培根据“磁是由运动的电荷产生的”这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性,提出了著名的分子电流假说。安培认为,构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在,每个磁分子成为小磁体,两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的,它们产生的磁场互相抵消,对外不显磁性。当外界磁场作用后,分子电流的取向大致相同,分子间相邻的电流作用抵消,而表面部分未抵消,它们的效果显示出了宏观磁性。
1827年安培将他对电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中,这是电磁学史上一部重要的经典论著,麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一”,还把安培誉为“电学中的牛顿”。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献,电流的单位“安培”以他的姓氏命名。
材料一 生物电的发现
材料二 人体生物电与心电图
材料三 安培和他的伟大成就
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能力培优题 (详见电子资源)
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