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第十六章 电压 电阻 章首语
教材分析
本章包括“电压”“串、并联电路中电压的规律”“电阻”“变阻器”“跨学科实践:制作简易调光台灯”五部分内容。电压和电阻是电学的基本概念,它们与前一章的电流都是后续学习欧姆定律的基础。
从生活实际出发,通过生活感知和运用类比等科学方法,形成对电压、电阻概念的初步认识;通过自主实验和理论分析,归纳总结串、并联电路中电压的规律;能运用控制变量的方法来探究电阻与哪些因素有关;通过经历“练习使用滑动变阻器”的实验活动,巩固、深化“影响电阻大小的因素”等知识,并提升电学实验操作技能和综合运用电学知识解决实际问题的能力。本章知识的学习过程中,要注重电压、电阻等知识在生活中的应用,感悟物理学与生活实际的联系。在“影响导体电阻大小的因素”实验中,要重点关注科学探究环节中的“制订计划”“设计实验”的落实。
学情分析
初中生对“电压、电阻”既熟悉,又陌生,虽然在平时的生活生产中经常接触,但是这时的知识是关于电压、电阻的“前概念”和经验认识,其中有一些基本正确的,但也存在不少不合理的观念。因此学生学习热情高、好奇心强。通过联想与实验,方便开展较为专业的知识学习。
课标要求
1.知道电压、电阻。
2.会使用电压表。
3.探究并了解串联电路和并联电路中电压的特点。
4.体会用控制变量法探究影响导体电阻大小的因素,并能解释生活中的相关简单现象。
5.理解变阻器的工作原理,会把滑动变阻器正确接入电路,改变电路中的电流与用电器两端的电压。
6.通过实验探究让学生体验战胜困难、解决问题的喜悦,培养学生爱学习、用科学的意识。
本章目标
【物理观念】
初步认识电压,知道电压的作用及电源是提供电压的装置,了解生活中常见电压值。会正确使用电压表,能通过实验探究串、并联电路中电压的规律,会画简单电路图,并能用串、并联电路中电压的规律解题。认识电阻概念,知道电阻是导体本身的一种性质,了解其他特殊电阻。
【科学思维】
体会利用类比法引入电压概念,归纳串、并联电路中电压的规律;归纳影响导体电阻大小的因素;归纳滑动变阻器的四种接线方法。
【科学探究】
通过实验探究串、并联电路中电压的规律;体会用控制变量法探究影响导体电阻大小的因素,并能解释生活中的相关简单现象。通过学生的探究活动,培养探究真理的热情。
【科学态度与责任】
通过实验探究及讨论活动,培养学生的探索精神和严谨、踏实的学习态度与协作能力。用符号表示电路中的元件,绘制简单的电路图,领悟物理学科知识的美。培养学生观察思考、勇于发现、乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
教学思路
结合本章内容的特点,在教学过程中要注意运用以下方法:
1.重视体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念
在教授“电压”一节时,可以从学生日常生活中熟悉的事例,例如干电池的电压等,直接引入电压的概念,并利用教材“小资料”栏目中“常见的电压”的数据,进行电压单位换算的练习,还可以引导学生观察各种用电器铭牌上的电压值等,激发学生的兴趣。讲授“电阻”一节时,通过设问“为什么普通导线都是用铜或铝制成的”,使学生感觉到物理就在身边。学习“变阻器”一节时,通过介绍电位器,使学生感受“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念。
2.重视控制变量法在探究实验中的应用
教材将“影响导体电阻大小的因素”实验设置为演示实验。在教学过程中,可以先引导学生根据自身生活经验对影响导体电阻大小的因素进行猜想,然后在实验中运用控制变量法对各个因素进行逐一验证。实验过程中要注意对学生的引导,实验完成后让学生根据实验结果进行总结并得出结论,这样既能提高学生的动手操作能力,又能锻炼其归纳总结的能力。
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第16章 电压 电阻
第1节 电压
教材 解读 本节主要内容包括“电压”和“电压表”。可以引导学生通过实例认识电压及其单位;通过阅读小资料“××××型直流电压表使用说明书(节选)”知道如何正确使用电压表、如何正确读数。
学 习 目 标 物理观念 1.知道电源的作用、电压的单位,知道常见的电压值。 2.知道电压表的作用和电压表在电路中的符号。 3.会使用电压表,会读电压表的示数。
科学思维 体会利用类比法引入电压概念,明确电压的作用。
科学探究 通过对实物的观察认识电压表,掌握正确使用电压表的方法。
科学态度 与责任 通过列举生活中的电压应用,培养学生将物理知识应用于生活的意识。
教学 重、 难点 重点:正确使用电压表测电路两端的电压。 难点:理解电源与电压、电压与电流的关系。
教学 建议 初中生已经具备了一定的实验探究能力,正处于逻辑思维能力发展的最佳时期,并具备了一定的生活经验,但并不明白一些现象的原理。通过上一章的物理学习,学生已经学会了连接串、并联电路,掌握了正确使用电流表及正确读数的技能,具备了一定的实验探究能力,也养成了严谨的科学态度。为了尽可能体现出新课程的教学理念,可结合学生实际,建议以下列方式进行教学: (1)充分体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的教学理念。本节内容与日常生活的很多实例联系密切,学生已经有所体会,所以在教学过程中可以列举生活和自然界中的一些与电压有关的物理现象,让学生进一步感受物理就在我们身边,物理不仅有趣,而且非常有用,从而激发学生的求知欲望,培养学生的学习兴趣。 (2)注重科学探究,注意教学的多样化。科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。本节教材安排的探究实验是“用电压表测量电压”,引导学生提出问题,培养学生善于发问、质疑的良好习惯,让学生体验科学探究的乐趣。引导学生通过探究实验、合作交流,知道电压是由电源提供的,电压是形成电流的原因。同时,在教学过程中可以通过多媒体技术优化课堂,提高教学效率。 (3)注重阅读和实验,提高学生的自主学习能力。通过阅读说明书,学会仪器的使用方法是提高科学素养的一项很重要的内容。说明书中的一些术语对学生来说可能比较陌生,但可以提高学生从各种信息中筛选出有用信息的能力。因此,要引导学生阅读“××××型直流电压表使用说明书(节选)”,通过学生与学生、教师与学生的交流,使学生知道如何正确连接电压表,然后通过实验练习正确使用电压表、正确读数。
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】 情境引入: 讲述:生活中西红柿有各种各样的用途,今天的物理课上,我们可以看到西红柿有一个新的用途——使小灯泡发光。 演示:西红柿电池 提问:在这个电路中西红柿相当于电路组成的哪一个部分 小灯泡为什么会发光 电源是电路中提供电能的装置,电路中还存在电流,那电源和电流之间是否也存在着我们没发现的某种联系呢 今天我们就来学习电源和电流之间的联系——电压。 观察、听讲、思考 复习已有知识,同时引导学生对已有知识进行进一步的思考,培养学生对已有答案质疑的态度。
【探究新知】 一、电压 1.电压概念的引入 过渡导语:电流看不见、摸不着,为了说明电流的形成条件,我们可以先用水流作类比。 多媒体播放动画:水流和电流的形成。 观察、交流、回答 通过教师的讲解,了解电压的作用、提供电压的装置、电压的单位及单位换算,进一步激发学生的学习兴趣。
设问:图中,水流是怎样形成的 电流又是怎样形成的 师生讨论,得出结论。 归纳: ①电压是形成电流的原因,电源是提供电压的装置。 ②电压的作用:使自由电荷定向移动形成电流。 ③电压通常用字母U来表示,电压的国际单位是伏特,简称伏,符号是V。 常用单位:千伏(kV)、毫伏(mV)。 换算:1 kV=1000 V=103 V,1 mV=0.001 V=10-3 V。 2.了解一些常见的电压值 过渡导语:电压是有高低之分的,不同的电源提供的电压值不同,下面我们来看一下几个常见的电压值。 学生查看:教材P68小资料——常见的电压。 常用干电池1.5 V手机电池3.7 V电子手表用 氧化银电池1.5 V我国的家庭电路220 V铅蓄电池2 V大型发电机6.3~18 kV特高压输电1000 kV 及以上闪电时云层间可达106 V
多媒体展示图片: 二、电压的测量 活动:拿出几节不同的干电池让学生观察,干电池上的电压值已被磨掉,看不清楚。设问:大家对电压和电池已有所了解,能否通过一些方式确定这几节干电池的电压 此时展示材料:出示几种电表,让学生分辨。 归纳总结:表盘上标有“A”的是电流表,表盘上标有“V”的是电压表。 1.认识电压表 ①作用:测量电路两端电压。 ②常用电压表有三个接线柱:一个负接线柱,两个正接线柱。 电压表一般有两个测量范围:0~3 V和0~15 V。 请同学们观察电压表,填写下表。 使用接线柱测量范围分度值“-”与“15”大测量范围:0~15 V0.5 V“-”与“3”小测量范围:0~3 V0.1 V
听讲、思考 观察、思考 观察、思考 观察、思考、交流 要求学生记忆干电池、铅蓄电池和我国家庭电路的电压值。 利用图片展示有关电压的现象,提高学生的兴趣。 让学生能分辨电压表和电流表。 用教师的课件及演示实验推进课程,使教学进程层层递进,同时让学生认识实验室三接线柱、两测量范围电压表。
2.电压表的使用方法 (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电压表必须与被测用电器并联。 ②使标有“-”号的接线柱靠近电源的负极,另一个接线柱靠近电源的正极。 ③“试触”,选择适当的测量范围。被测电压不能超过电压表的最大测量值。 ④可以用导线把电压表直接接在电源两极上,相当于测电源电压。 (4)读:①明确测量范围。 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。 归纳:用口诀来帮助记忆——二要、一不、二看清。 “二要”:电压表要并联在被测电路的两端,要使标有“-”号的接线柱靠近电源的负极,另一个接线柱靠近电源的正极。 “一不”:被测电压不能超过电压表的最大测量值。 “二看清”:读数时一要看清电压表所用的测量范围;二要看清每一小格所表示的数值。 3.用电压表测量电压 学生实验1:用电压表测量两节干电池两端的电压。 学生实验2:用电压表测量小灯泡两端的电压(教材P69)。 结论:电压表两次的示数是相等的,即在只有一个用电器的电路中,用电器两端的电压与电源两端的电压相等。 课堂小结(略) 课堂练习(略) 布置作业(略) 观察、思考、交流 观察、思考、分工合作、实验探究、得出结论 讲解电压表的连接方式,测量范围选择的方法——“试触法”;测量范围选择的原则是“能小则小”。 学生通过实验室电压表测量电路两端电压,体会应用物理知识带来的快感,学以致用。
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 电压
[做一做]实验:探究电流的形成原因
(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:把实验器材连接为如图16-1-6所示形式,进行探究。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。
图16-1-6
(3)实验现象:用一节干电池做电源时小灯泡发光 暗 ,用两节电池做电源时小灯泡发光 亮 。
[分析论证]没有电池时,导线中虽然有大量的自由电子,但不发生 定向 移动,没有电流,所以小灯泡不亮。当接上电池时,小灯泡发光,表明金属导体中的 自由电子 发生了定向移动形成电流。也就是电源的两极间存在着某种“力量”迫使整个电路中的电子产生了定向移动。电源两极间的这种作用称为“ 电压 ”。
[归纳]
(1)电压的作用:电压使自由电荷定向移动形成 电流 。物理学中常用字母 U 表示电压。
(2)电源的作用:给用电器两端提供 电压 。
[用类比法分析]如图16-1-7所示,可将电压与水压进行对比来理解电压的作用。
图16-1-7
(1)水流的形成过程:抽水机提供 水压 (水位差)→水管产生 水流 →水轮机利用水能→阀门控制水流。
(2)电流的形成过程:电源提供 电压 (电位差)→电路形成 电流 →电灯利用电能→开关控制电流。
[读一读]课本P68“电压单位及常见的电压”。
(1)电压的单位
国际单位制: 伏特 ,简称伏,符号是 V ;常用单位: 千伏 (kV)、 毫伏 (mV);
换算关系:1 kV=103 V,1 V=103 mV。
(2)常见的电压
常用干电池: 1.5 V;手机电池: 3.7 V;我国的家庭电路: 220 V。
学点2 电压的测量
1.认识电压表
观察电压表(图16-1-8甲),进行以下归纳:
(1)作用:测量 电压 的高低。
(2)电压表的电路符号:。
(3)电压表的构造:三个接线柱(两个红色的为 正 接线柱、一个 黑 色的为负接线柱),表盘,指针,调零螺丝等。
2.电压表的测量范围与分度值
有三个接线柱,两个测量范围:①使用“-”与“3”接线柱时,测量范围为 0~3 V,分度值为 0.1 V;②使用“-”与“15”接线柱时,测量范围为 0~15 V,分度值为 0.5 V。
图16-1-8
3.电压表的读数
明确电压表所使用的 测量范围 ;确定电压表的 分度值 ;由指针位置读出示数,先 大 格后 小 格。如图乙所示,电压表使用的测量范围: 0~15 V,分度值: 0.5 V,示数为 2.5 V。
4.电压表的使用
[阅读]“××××型直流电压表使用说明书(节选)”(教材P68)。
[归纳](1)使用电压表前进行 调零 。即观察指针是否指在零刻度线上,若没指在零刻度线,则调节调零旋钮使指针指在零刻度线。
(2)电压表与被测用电器 并 联。
(3)电压表的“+”接线柱靠近电源的 正 极,“-”接线柱靠近电源的 负 极。
(4)被测电压不能超过电压表的 最大测量值 。
[学生实验]用电压表测量电压
(1)实验过程:如图16-1-9所示,先将电压表接在小灯泡两端,接通电路,读取电压表的示数;再将电压表接在电源两端,接通电路,读取电压表的示数。
图16-1-9
(2)实验现象:电压表两次的读数 相等 。
(3)实验结论:在只有一个用电器的电路中,用电器两端的电压与电源两端的电压 相等 。
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第16章 电压 电阻
第1节 电压
新课导入
方式一 【问题导入】
导入语:通过上一章的学习我们知道,要使用电器能够工作,电路中必须有电源。电源是如何使电流持续流过用电器的呢 让我们类比水流的情形来认识这个问题。
方式二 【实验导入】
器材:电池、开关、导线、小灯泡(图16-1-1)。
图16-1-1
实验1:连接电路,闭合开关,小灯泡发光,说明电路中产生了电流。
思考:电流产生的条件是什么
实验2:取下电路中的干电池,闭合开关,小灯泡不发光。
思考:这种情况下,电路中为什么不能形成电流 电源的作用是什么
实验3:改变电池的个数,重新实验,观察到小灯泡的亮度发生了变化,这说明电路中的电流大小发生了变化。
思考:电路中的电流与电压有什么关系呢
导入语:学了本节课的知识,上面这些问题就会迎刃而解。
电子视频 (详见电子资源)
教材知识处理
教材难点知识突破:电源是提供电压的装置,电压是形成电流的原因
电流看不见、摸不着,为了说明电流的形成条件,我们可以用水流来类比。多媒体播放动画:水流和电流的形成。(详见电子资源)
如图16-1-2所示,容器A、B中的水面相平后,水不再流动。要让水持续不断地流动,需采取措施:让抽水机抽水,使两容器中液面保持一定的水位差。[水位差(又叫水压)是使水定向流动的根本原因]
图16-1-2
同理,要使电路中形成持续不断的电流,电路两端要保持一定的电位差,即电压。
用类比法和学生交流讨论得出:
灯泡水轮机 开关阀门 电路水路
电流水流 电压水压 电源抽水机
总结:电压是形成电流的原因,而电源是提供电压的装置。
本节教材链中考
[考点小说] 电压表是最基本的电学仪表之一,正确熟练掌握电压表的使用是学生应该掌握的基本技能,中考试卷中独立考查该知识点的题目并不多,常常结合实验探究一起考查,多以填空的形式出现在实验探究题、综合应用题中。
[考点对接] 电压表的使用
[源起教材P69] 实验
用电压表测量电压
请你读完上面的说明书后,回答下面的问题。
1.电压表的连接
第一,电压表应该跟被测用电器串联还是并联
第二,电压表标有“-”号的接线柱应该连接在什么位置 另一个接线柱应该连接在什么位置
……
3.用电压表测量电压
如图16.1-5所示,先将电压表接在小灯泡两端,接通电路,读取的数据是 V;再将电压表接在电源两端,接通电路,读取的数据是 V。
图16.1-5 测量电压
电压表两次的示数是否相同
例1 (长春中考)在烧杯中加入盐水,将铜片和锌片放在盐水中,这就是一个电池。用电压表测量这个自制电池的电压,其现象如图16-1-3所示。下列说法正确的是 ( )
图16-1-3
A.铜片是电池正极 B.锌片是电池正极
C.盐水不导电 D.电压表正、负接线柱接反了
[答案] A
例2 (盐城中考)如图16-1-4所示,在探究串联电路电压的特点时,闭合开关,灯泡都不发光,电压表无示数。以下可能的是 ( )
图16-1-4
A.L1短路 B.L1断路 C.L2短路 D.L2断路
[解析] B 由图可知,该电路为串联电路,电压表测量灯泡L2两端的电压。闭合开关,灯泡都不发光,电压表无示数。两个小灯泡都不发光,不可能是L1短路或L2短路,如果L1短路,L2会发光,如果L2短路,L1会发光;可能出现了断路,电压表无示数,说明是灯泡L1断路,如果灯泡L2断路,电压表有示数。
拓展材料
材料——热电偶
把两种不同的导体连接成闭合的回路,如果将它们的两个接点分别置于温度不同的热源中,则在该回路内就会产生热电压,这种现象称作热电效应。这个装置就叫作热电偶。
热电偶所产生的热电压由两部分组成:接触电压和温差电压。
热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关,当两种不同的导体A和B接触时,由于两者电子密度不同(假设材料A电子密度>材料B电子密度),电子在两个方向上扩散的速率就不同,从A到B的电子数要比从B到A的多,结果A因失去电子而带正电,B因得到电子而带负电,在A、B的接触面上便形成一个从A到B的静电场,这样在A、B之间也形成一个接触电压。
温差电压产生的原因是,在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电压,由于高温端的电子能量比低温端的电子能量大,因而从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多得多,结果高温端因失去电子而带正电荷,低温端因得到电子而带负电荷,从而形成一个静电场。此时,在导体的两端便产生一个相应的电位差即温差电压,如图16-1-5所示的热电偶电路,温差电压跟接点C和D间温度差的大小有关,温度差越大,回路电流越大。
图16-1-5
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