教案示例
杠 杆
一、重点、难点、疑点及解决办法
1.重点杠杆平衡条件
解决办法 通过探索性实验总结出来
2.难点 对力臂的引入和理解
解决办法 由实验、再结合图形得到
二、课时安排
1课时
三、教学步骤
1.引入新课
今天我给大家带来了一些日常生活用的工具,请同学说出这些工具的名称和用途?(出示羊角锤或木工用的起子、剪刀、钳子、食品夹)
这些能给我们提供方便的工具都称为机械.
(展示观察图片)这些物体也是机械,不过比较复杂,称为复杂机械.无论多复杂的机械都是由简单机械组合而成的.学习简单机械的知识是理解复杂机械的基础.
现在,谁帮我一个忙,用这里三种不同的工具(羊角锤、硬棒、钳子)把木块中的钉子拔出来.(探究)
比较用羊角锤拔钉子,用钳子拔钉子,这两种情况用力一样吗?
哪一种工具更省力呢?羊角锤.
我们来描述用羊角锤(或起子)拔钉子的过程.(多媒体演示,加深印象)
首先用羊角锤(或起子)钳住钉帽,然后锤身抵住木块,用力扳手柄,钉子就被拔出来了.
羊角锤是常用的工具,谁知道它是根据什么原理制造的呢.它是根据杠杆原理制造的.那杠杆是怎么一回事呢?今天大家就共同来探究杠杆(板书:探究杠杆).首先,我们来认识什么是杠杆?(板书:一、什么是杠杆).
最简单的杠杆就是撬石头时用的撬棒.(多媒体演示)
小时侯玩的跷跷板也是杠杆.(多媒体演示)
活塞式抽水机的手柄工作时也是杠杆.(多媒体演示)
请思考这三个杠杆有什么共同点?
(探究)学生分组讨论,请组员回答.
①都是硬棒.(软的不行,直的弯的都可以)
②工作过程中都在转动,转动过程中有一点是不动的.
③除固定不动的点外,还要受到两个力的作用,一个能使它转动,另一个阻碍它转动.
总结出:在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫杠杆;得出:支点、动力、阻力的概念(板书出具体内容).
一、杠杆——一根硬棒、在力的作用下如果能绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆.(板书)
杠杆的共同点(以撬石头为例)
1.绕着固定点转动.固定点——杠杆的支点
2.受到力的作用.动力和阻力
支点O——杠杆绕着转动的点
动力 ——使杠杆转动的力
阻力 ——阻碍杠杆转动的力(板书)
练习:展示一组图片,思考这些工具在工作过程中,是否是杠杆?若为杠杆,确定支点的位置、动力、阻力作用点和方向.
2.关于力臂的教学:
提问:支点与力的作用点间距离的远近一定会给力的作用效果带来影响吗?
实验1 展示图3所示的示教板.
(边说边演示)示教板上有一杠杆AB,O点是杠杆的支点,O点右边每隔10厘米1条虚线将50厘米长的OB杆等分.现在取5个等质量的钩码,将其中4个挂在杠杆左端A处,作为杠杆的阻力 .剩下的1个作为杠杆的动力 ,手拿该钩码在OB间寻找挂点,使杠杆平衡,刚好挂在第4个格上.
实验2 将OB卸下来,换上OC杆,虚线位置不变(如图4所示)保持左边的阻力 不变,仍用刚才的钩码寻找使杠杆平衡的挂点,发现钩码(动力 )仍在第4条虚线上,但此时力的作用点到O点间距离发生了变化.
实验3 将OC卸下来,换上OD杆(如图5所示),步骤同上.发现钩码(动力 )仍在第4条虚线上,力的作用点到O点间的距离也发生了变化.
上面3个实验结论的共同点是什么?
在阻力保持不变的情况下,尽管动力作用点与支点间的长度发生了变化,但支点与动力作用线间的距离仍然保持不变(力的作用线:通过力的作用点沿力的方向所画的直线,叫做力的作用线).
可见动力的作用效果不是由支点到动力作用点间的长度决定,而是由支点到动力作用线间的距离决定.我们把从支点到动力作用线间的距离叫做动力臂.从支点到阻力作用线间的距离叫做阻力臂.
动力臂 ——从支点到动力作用线的距离
阻力臂 ——从支点到阻力作用线的距离
(板书)
因此,描述杠杆需要五个要素——支点O、动力 、阻力 、动力臂 、阻力臂 ,总称为杠杆的五要素.
下面请同学们画出图6中杠杆的动力臂 和阻力臂 ——撬棒、抽水机(介绍杠杆示意图和力臂的画法,详见书P192图13-2).
3.关于杠杆平衡条件的教学
什么是杠杆我们已经比较清楚了,利用杠杆为什么能用小的力产生大的力呢?我们知道人们通常是在杠杆平衡或非常衡的情况下使用杠杆的.下面我们请同学们通过做实验来研究杠杆的平衡条件.
二、杠杆的平衡条件(板书)
学生实验 实验装置如图7所示(支点O用铁架台支撑.事先在左右各挂一个钩码使杠杆平衡.)
请同学找出这个杠杆的五要素(O、 )
若将右端的1个钩码换成2个钩码,那么应将钩码挂在什么位置能使杠杆重新平衡(学生猜想、操作、记录实验数据)
它们之间存在什么关系?
力与力臂的乘积相等.
那么,还可以采取什么方法使杠杆再次平衡?
将4个钩码挂在1个格的位置上.(用操作结果证实.)
实验数据
次数 动力 (个) 动力臂 (格) 阻力 (个) 阻力臂 (格)
1 1 4 1 4
2 1 4 2 2
3 1 4 4 1
你能将实验结论加以归纳吗?
动力×动力臂=阻力×阻力臂
(板书)
用比例式表示 ,它的含义是:如果动力臂是阻力臂的几倍,那么动力就是阻力的几分之一.
(板书)
这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理.
四、总结
今天,我们学习了什么是杠杆、杠杆的五要素和杠杆的平衡条件.现在,你能运用所学知识解释阿基米德的豪言壮语“给我一个支点,我就能搬动地球”吗?
根据杠杆平衡条件,如果动力臂是阻力臂的几倍,那么动力就是阻力的几分之一.当动力臂>阻力臂时,则动力<阻力.
课堂练习:【例1】 画出图8中 和 的力臂,并比较杠杆平衡时 与 的大小.
【例2】 图9所示杠杆,OA长20厘米,AB长60厘米,现在A处挂一重200N的物体,若使B处的弹簧秤示数最小,弹簧秤的方向怎样?弹簧秤的示数是多少?
五、布置作业
书P193题1、2、3
教案示例
第三节 滑轮
一、课时安排
1课时
二、教具准备
滑轮(4个如.铁架台3.绳子 4.弹簧秤 5.长尺 6.砝码 7.投影仪
三、教学步骤
1.复习引入
(边说边演示)滑轮是我们生活中常用的简单机械之一,用它可以把重物提到高处(如图4).滑轮与前面所讲的杠杆有什么联系吗?
什么叫杠杆?
一根硬棒、在力的作用下如果能绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆.
杠杆一定是直的吗?
不一定.杠杆也可以是弯的或其它形状的.
可以是圆的吗?
可以.
2.新课教学
这个滑轮可以看作杠杆吗?
它符合杠杆的定义,是杠杆.
请你找出滑轮的五要素.(在黑板上画出定滑轮的示意图)
如图1所示.
这个滑轮属于哪种杠杆(省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆)?
因为它的动力臂等于阻力臂,所以它是等臂杠杆.
第三节 滑轮(板书)
刚才我们提到的滑轮始终固定在支架上不动,我们把它叫做定滑轮.
定滑轮:实质是个等臂杠杆.(板书)
定滑轮在生产、生活中比较常见,比如每周一早上升旗时就要用到滑轮.目的就是要改变动力的方向,人站在地上就可以把国旗升到旗杆顶.(图2)
使用定滑轮可以改变动力的方向.(板书)
看图3为什么会出现这个现象?
因为定滑轮的实质是个等臂杠杆,动力一一阻力.胖人受到的重力大于物体受到的重力,所以胖人可以安然地站在地上.而瘦人受到的重力小于物体受到的重力,所以物体安然地在地上,瘦人却被升到空中.
看图4,你觉得用哪种方法更省力?
【实验1】装置如图5所示
用哪种方法更省力?
图乙的方法更省力.
为什么呢?(师生一起分析动滑轮的五要素如图6所示)
动滑轮实质上是一个什么杠杆呢?使用动滑轮为什么能省力?
动滑轮实质上是一个动力臂是阻力臂的二倍的杠杆.根据杠杆平衡条件,使用动滑轮能省一半力.
二、动滑轮——实质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆.(板书)
使用动滑轮能省一半力.
动滑轮由两根绳子共同承担重物,因此每根绳子各承担物重的一半.
定滑轮的好处是可以改变动力的方向,动滑轮的好处是可以省一半力.如果既想省力又想改变动力的方向,怎么办呢?
把定滑轮和动滑轮组合在一起.
我们把定滑轮和动滑轮组合在一起,称它们为滑轮组.
【实验2】实验装置如图7所示
(边做边说)(刚绕完1个动滑轮时)此时绳子上的拉力与物重G什么关系?
(动滑轮重忽略不计)
等于
(又绕完1个定滑轮后)此时拉力的大小发生变化了吗?
不变,仍然
可见,在使用滑轮组时,承担动滑轮的绳子有几根,绳子上的拉力就是总重的几分之一.
使用滑轮组可以省力,能省距离吗?
不能.拉力是物重的几分之一,拉力所通过的距离就是物体所通过的距离的几倍.
【实验3】实验装置如图8所示(滑轮组旁立着一个直尺).请学生观察钩码上升1个格时,绳子的自由端下降了几个格.以此验证学生的推论.
三、滑轮组 (其中 —绳子的段数 G—物重 —物体移动的距离 F—拉力 —拉力移动的距离)
(三)总结
【小结】请学生填写下表
定滑轮 动滑轮 滑轮组
定义
实质
特点
练习 图13—14、 “想想议议”
四、布置作业
1~4
教案示例
第十四章 第一节 功
教学用具 滑轮、砝码、细绳、小车、木块、图钉、弹簧秤、木槽、铁球.
教学演示:1.用定滑轮提拉砝码做功.
2.人用手推小车做功.
3.人的压力将图钉压入木块中做功.
4.铁球在木槽中由于惯性而做匀速直线运动.
5.手提砝码在水平方向上移动.
6.用弹簧秤拉小车,演示做功的多少.
教学过程:
引言:回忆这本书的力学部分,主要是研究力和运动的规律性知识,本章主要讨论力和运动的一个重要概念.
大家对功这个词并不陌生,如功课,功劳、立功、大功告成、事半功倍、用功学习等等.这些词中有的功具有“成效”(板书在黑板右侧)的意思,力学里所说的“功”就吸收了“成效”的意思,当然在力学中还有它严格的含义.
以下我们要通过几个物理小实验,借此来理解物理学中的“功”,为此我们演示实验并归纳得出功的两个必要因素.(板书1.功的两个必要因素:)
【演示1】 图1,教师用不同颜色的粉笔在黑板上标出箭头及F、S.
指出:F这个力作用在物体上,而且在这个F力的作用下,有了通过一段距离S的成效,那么,力和运动具有这种关系的,物理学里就说这个拉力做了功.
【演示2】 人用手推小车做功,如图2(所用的色笔在图中前后要统一,这样容易突出两个因素,也易比较.)
指出:人的推力F对小车做了功.或简单地说人做了功.
【演示3】人的压力将图钉压入木块,人做了功.如图3.(板图的要求同前所述)
指出:人的推力对图钉做了功.也可以简化为推力做了功.
请同学们讨论,做功的两个因素究竟是什么?
可以分组讨论,教师要注意学生们讨论中的知识缺陷或错误.
小结:做功的一个因素是运动物体必须受力或者说作用在物体上的力.另一个因素是物体运动的方向必须跟物体受力的方向是一致的,或者说物体在力的方向上通过一段距离.
然后,让同学们看书并用笔画出重点,教师同时板书出做功的两个因素:
(1)作用在物体上的力.
(2)物体在力的方向上通过的距离
教师强调指出:这两个因素是严格的,缺一不可.
请同学注意以下的物理小实验.看这些物体或者力是否对物体做功了?看谁能准确无误地掌握了功的两个因素.
【演示4】推出去的小铁球在木槽中滚动了一段距离.如图4.
问:小铁球开始阶段的受力F作用,至A点处撤去外力作用,由于惯性,它仍可经B运动至C,小球在水平方向上移动了S的距离,推力是否对铁球做功了?
教师要注意同学们的回答中所出现的问题,并弥补关于惯性的知识.
正确的回答明确哪个阶段,在A点之前,推力F是对物体做了功,而在A点之后,推力F已经不存在,当然不会做功.
在此强调指出:做功的两个因素是严谨的,用两个因素去鉴别就不会出现结论的错误.譬如,小球从A至C虽有一段距离,它在水平方向上没有受推力的作用而是靠它的惯性,所以推力并没有对小球做功.
记住,两个因素缺一不可.此外如果F跟S方向互相垂直,力F也不做功.
请同学们再注意下面的演示实验,用功的两个必要的因素来判断外力是否做功了.
【演示5】 手提砝码在水平方向上匀速地移动了一段距离.如图5.
问:人对砝码的拉力是否做功了?
教师根据学生的回答再次强调做功的两个因素.
小结:虽然力是作用在砝码上,但砝码所移动距离的方向跟砝码受力的方向垂直,故拉力并没有对砝码做功,或者说拉力所做的功等于零.
以上我们已经解决了,力做功的两个必要因素.如果我们已经确定了物体做了功,那么需要解决物体做功的多少,也就是我们怎样把物体做功的多少计算出来.
板书:2、功的计算:
如果我们用W表示功,用F表示力,S表示物体在力的方向上通过的距离.
请注意演示实验,你是否能通过演示实验得出功的计算规律.
【演示6】 用弹簧秤拉小车,拉力做功.比较做功的多少.(教师注意要让小车作匀速直线运动).①拉力大小不同,但通过的距离相同.板书.
F1 S1 W1
F2 S2 W2
F1>F2 S1=S2
请同学思考两次所做的功W1、W2,填出“>”“<”“=”的符号,(即W1>W2).
②然后再做第二次演示实验:使拉力相同,距离不相同.
板书:
F1 S1 W1
F2 S2 W2
使F1=F2,S1>S2,则W1>W2.
(让学生比较W1,W2的大小,并填入比较大小的符号).
通过以上两次实验,你是否能得出功的计算公式.我们定义:
板书:W=FS
指出:利用此公式可以计算出功的多少来,但必须注意它们的单位.
在国际单位制中,板书在公式的旁边.
【例题】 请阅读书上的习题.讨论如何计算出水平推力对箱子所做的功.
讨论中教师应着重指出为什么在计算中跟G箱重无关
注意板书的规范要求.
已知:F=50N、S=10m、G=100N.
求:W
解:根据W=FS=50N×10m=500J.
答:水平推力对箱子所做的功为500J.
讨论:根据上题如何改变条件,利用功的计算公式可以与物重G有关,而与水平推力F无关.
纠正同学们在讨论中出现的问题,再次突出做功的两个因素.
布置作业:
阅读课文进一步理解做功的两个因素及功的计算公式.
自编两道“劳而无功”“不劳无功”的物理习题.
教案示例
实验:测滑轮组的机械效率
一、教具
学生分组实验器材:刻度尺、钩码、弹簧秤、铁架台,一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,长约2米的细绳.
二、教学过程
1.提问:在学生预习测滑轮组的机械效率的基础上,组织学生回答问题.
(1)本次实验的名称和目的;
(2)为得出滑轮组的机械效率,需要求出有用功和总功,为此需要测出哪些物理量?每个量怎样测量?
2.做好实验的几点说明.
(1)钩码的重由钩码的质量用G=m·g算出.
(2)匀速拉动弹簧秤使钩码G升高.注意“匀速拉动”.测课本图14—10(甲)和(乙)两图中的拉力时,拉力F的大小由弹簧秤上的示数读出.
(3)钩码上升的高度(h),可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出.
(4)细绳自由端通过的距离(s)的测定,教师边演示边讲解,可事先在细绳与动滑轮(或定滑轮)相切处用色笔在细绳上做个记号,再拉弹簧秤,用滑轮组提升重物.用刻度尺量出钩码上升的高度后,再量细绳色点到与动滑轮(或定滑轮)相切处的距离,就是细绳自由端通过的距离(s).
(5)实验要严肃认真参照课本实验按要求去做.要实事求是地记录所测得的数据,将数据记录在课本上的表格中.不能凑数,更不允许自己不动手实验,不记数据而抄袭他人实验数据和结果.
(6)实验完毕,要整理好仪器,放回原处.
3.学生实验,教师巡回指导,发现问题及时在全班讲解.
4.学生实验完毕,由几组报告实验结果.组织讨论课本上的“想想议议”.
(五)布置作业:写出测滑轮组的机械效率实验报告.实验报告的内容包括实验名称、实验目的、器材、步骤、记录有实验数据的表格、实验结果(参照课本实验内容).
教案示例
五.探究―使用机械能省功吗?
一、教具
滑轮、钩码、线、弹簧秤、铁架台、刻度尺.
二、教学过程
一、引入新课
1.提问:功的原理是什么?
2.演示(按图1装置)并提问.
用图1的滑轮来提升重5N的物体,理论上在细绳端需要加多大的拉力?要求一名学生板演,(省一半力,应为2.5N)
问:实际上F=2.5N行不行,为什么?
问:怎样能知道F实际是多大?(实验测量——实践是检查真理的唯一标准)(肯定实际上F>2.5N)
问:实际使用动滑轮提升重物时,人所做的功与直接提升重物所做的功相比较,大小如何?这与功的原理是否矛盾?(不矛盾,功的原理说使用机械不省功)
问:我们希望上述两个功越接近越好还是差距越大越好?(引入新课)
二、进行新课
1.有用功、额外功和总功
(1)演示实验:用弹簧秤匀速拉动绳端,使重物G升高.从弹簧秤读出拉力F的值,用刻度尺测出重物提升的高度h和弹簧秤移动的距离s.以下边讲边板书:
“实验数值G=5N,h=0.5m,F=3N,s=1m.
弹簧秤的拉力(动力)对动滑轮做的功:W2=F·s=3N×1m=3J,
直接用手提高重物同样的高度需要做的:W1=G·h=5N×0.5m=2.5J”
(2)提问:由实验可以看到W2>W1,这是为什么?
学生回答,教师总结:实际上,我们用动滑轮等简单机械提升重物时,由于要克服摩擦以及不得不把动滑轮一起提升,这时我们用的力(动力)就比重物重力的一半还要大(该实验中,理想情况下拉力是2.5N,而实际的拉力是3N).做的功要比直接提升重物所做的功大一些(该实验中,直接提升重物所做的功是2.5J,而实际动力对滑轮做的功是3J).
(3)总结并边讲边板书
①在用动滑轮提高重物的实验中,用来提高物体的功对我们是有用的,是必须做的.
板书:“1.有用功(W有用):利用机械工作时对人们有用的功叫有用功”(注意,本节标题暂不出)
问:本实验中的有用功是多少?答:W有用=G·h=5N×0.5m=2.5J.
②本实验中,用来克服摩擦及把动滑轮和绳子提升做的功对我们没有用,但又不得不做的功,这种功叫额外功.使用任何实际机械做额外功是不可避免的.
板书:“2.额外功(W额外):对人们没有用,但又不得不做的功叫做额外功”
③有用功加额外功是动力对机械总共做的功,叫总功.
板书:“3.总功(W总):有用功与额外功的总和叫总功”
问:本实验中总功W总=?
答:W总=F·s=F·2h=3N×1m=3J.
问:本实验中做的额外功是多少?
答:W额外=W总-W有用=3J-2.5J=0.5J.
2.机械效率
问:根据以上实验,你能算出有用功在总功中占的百分比吗?
学生演算,答出计算过程和结果.
答:83.3%.
教师小结并板书:“4.机械效率:有用功跟总功的比值叫机械效率”
板书:补写本节标题:“三、机械效率”
有用功总小于总功,所以机械效率总小于1”
教师指出:表示机械效率的字母的读音.机械效率一般用百分数表示,没有单位.
问:某起重机的机械效率是70%,它表示什么意思?
答:使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是70%,也可以说有用功在总功中占有70%,另30%做的是额外功.
3.提高机械效率的意义及方法举例
阅读课本提高机械效率一段,小结要点,指出采取减小额外功所占比重是提高机械效率的有效方法.
三、巩固练习
例题:用图2所示滑轮组把重600N的货物匀速提高2m,所用的拉力是375N,求总功、有用功和这个滑轮组的机械效率.
要求学生板演,教师讲评.
教师小结:解答这类问题首先要认真审题,弄清已知条件.其次要注意,用滑轮组提起货物的高度与人把绳子末端拉下的距离之间的关系.还要分清总功和有用功.总功是人利用滑轮组提升货物时总共做的功,也就是人拉绳子的力做的功(或说动力对滑轮组做的功),即如果不用机械直接把重物提升相同高度所做的功.计算时,功(W总)=拉力(F)×绳端所通过的距离(s).有用功是指滑轮组克服货物所受重力竖直升高所做的功,计算时,有用功(W有用)=F·s.因为货物匀速上升,所以滑轮组对货物拉力的大小等于货物重,即F=G.货物提升的高度s用字母h表示(要与动力通过的距离s加以区分).所以,有用功(W有用)=货物重(G)×货物提升的高度(h).
应该指出,在涉及机械效率问题时,功的原理也是适用的.使用机械时仍不省功,而且还要不可避免地做额外功.
教案示例
实验:测滑轮组的机械效率
一、教具
学生分组实验器材:刻度尺、钩码、弹簧秤、铁架台,一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,长约2米的细绳.
二、教学过程
1.提问:在学生预习测滑轮组的机械效率的基础上,组织学生回答问题.
(1)本次实验的名称和目的;
(2)为得出滑轮组的机械效率,需要求出有用功和总功,为此需要测出哪些物理量?每个量怎样测量?
2.做好实验的几点说明.
(1)钩码的重由钩码的质量用G=m·g算出.
(2)匀速拉动弹簧秤使钩码G升高.注意“匀速拉动”.测课本图14—10(甲)和(乙)两图中的拉力时,拉力F的大小由弹簧秤上的示数读出.
(3)钩码上升的高度(h),可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出.
(4)细绳自由端通过的距离(s)的测定,教师边演示边讲解,可事先在细绳与动滑轮(或定滑轮)相切处用色笔在细绳上做个记号,再拉弹簧秤,用滑轮组提升重物.用刻度尺量出钩码上升的高度后,再量细绳色点到与动滑轮(或定滑轮)相切处的距离,就是细绳自由端通过的距离(s).
(5)实验要严肃认真参照课本实验按要求去做.要实事求是地记录所测得的数据,将数据记录在课本上的表格中.不能凑数,更不允许自己不动手实验,不记数据而抄袭他人实验数据和结果.
(6)实验完毕,要整理好仪器,放回原处.
3.学生实验,教师巡回指导,发现问题及时在全班讲解.
4.学生实验完毕,由几组报告实验结果.组织讨论课本上的“想想议议”.
(五)布置作业:写出测滑轮组的机械效率实验报告.实验报告的内容包括实验名称、实验目的、器材、步骤、记录有实验数据的表格、实验结果(参照课本实验内容).
《机械能》教案
【教学目标】
(一)知识目标:
1. 知道运动的物体能做功,具有动能。
2. 知道动能的大小与物体的质量和运动速度有关,并能解释简单的现象。
3. 知道弹性势能和重力势能的概念和决定因素,并能解释简单的现象。
(二)过程与方法
1. 经历自主设计探究动能、势能的影响因素的实验过程,培养和提高探究能力。
2. 能够运用控制变量法来研究动能、势能的影响因素,并体会这样做的优势。
(三)情感、态度与价值观
1. 增进学生热爱科学、追求科学、献身科学的学习热情。重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识,注意学生科学世界观的形成。
2. 让学生经历探究活动,体验成功的喜悦,培养实事求是的科学态度。
【教学重点和难点】
重点:探究动能、重力势能和弹性势能的影响因素,让学生体验探究的过程。
难点:学生设计完成探究试验,并交流评估各自的实验方案
【教学仪器】
(一)多媒体教室:配备高亮度投影机及师、生用电脑、实验展示台
(二)分组实验器材(每组):乒乓球三个、橡皮筋三根、沙子一盆、自制四脚桌一个、海绵一块、自制滑轨一组、纸盒一只、大、小钩码、铜、铝圆柱体及小木块个一个
(三)多媒体网页课件,课件网址:http://www./wuli/
(四)校园网BBS系统+投票系统
【教学过程】
(一)、课题引入
1. 观看多媒体视频:
(1).风暴的肆虐
教师提问:同学们,刚才的片段中,你看到了哪些场景?
学生回答:看到龙卷风吹倒了房屋,拔起了大树,掀翻了路边的车辆……
教师提问:这其中又包含了哪些物理知识呢?
学生回答:龙卷风是运动的,龙卷风具有很大的能量,龙卷风能够对其他物体做功。
(2).刘翔110米栏的冲刺
教师提问:谁来说一说,你看到了什么?
学生回答:这是刘翔在奥运会110栏比赛中奋力冲刺,勇夺金牌的场景。
教师评述:对!刘翔用他的速度征服了全世界,这是我们中华民族的骄傲!如果从物理学的角度来看,这里你又能发现哪些物理知识呢?
学生回答:刘翔也是运动的,具有动能。
2. 活动:投掷乒乓球
教师:请每一位同学从实验盒中拿出一个乒乓球——全体起立!——目标,老师手中的气球,我们比比看,哪一位同学能够准确命中!预备——发射!
好,请认为刚才命中目标的同学举手。请你来谈一谈,你是如何判断你的乒乓球命中气球的?
学生回答:我看到气球被乒乓球推动了。
教师提问:从物理学的角度考虑,又可以如何来描述呢?
学生回答:乒乓球对气球做了功,乒乓球具有动能。
教师提问:从以上三个事例中,你能归纳出它们具有的共同点吗?
学生回答:物体都对另一物体做了功,运动的物体具有能量……
学生讨论事例的共同点,引出探究的主题——各种形式的机械能
(二)、新课讲述
板书(投影):一个物体如果能对另一个物体做功,那么我们就说这个物体具有能量。
运动的物体所具有的能量,我们称之为动能。
由学生的讨论,引导至对动能及势能影响因素的探讨。
教师提问:关于动能,你能提出一些我们可以研究的问题吗?
学生回答:动能的大小各不相同,影响动能大小的因素是什么呢?……
学生活动1:探究影响动能大小的因素
由学生使用现有的器材自行设计并完成实验的科学探究。
探究实验完成后,由学生上台展示他们的实验过程,并讲述实验方法。
教师提问:同学们,你们对他的实验操作过程及方法有什么看法吗?
引导其他学生对这种方法进行评价,分析实验操作过程中的优点和不足。形成辩论式的探讨氛围,以寻求更科学的探究方案。让学生充分讨论、交流,形成共识。
教师总结:实验过程中应注意充分运用控制变量法。在研究动能大小与物体的质量有关时,应保证两物体具有相同的速度;而在研究动能大小与物体的速度有关时,又要保证两次实验物体的质量保持一致。
板书(投影):影响动能大小的因素:物体的质量和运动的速度
教师提问:之前的活动中,扔出去的乒乓球落到地面后又会弹起,请同学们想想,除了动能,还有哪些形式的机械能呢?
学生回答:还有重力势能和弹性势能。
学生活动2:探究重力势能和弹性势能大小的影响因素
由学生自主挑选所要探究的命题,将全班同学分为两部分,分别进行重力势能和弹性势能大小影响因素的探究实验。
探究实验完成后,由学生分别上台展示他们的研究方法和结果。教师继续发动其他同学对此做出相应的评判,重点突出控制变量法在实验操作过程中的运用。
板书(投影):影响重力势能大小的因素:物体的质量和被举高的高度
影响弹性势能大小的因素:物体形变的程度
教师提问:操场上飞来的足球可以用脚去踢,飞来的铅球可以用脚去踢吗?为什么?
学生回答:不能。动能的大小与物体的质量和运动速度有关,飞来的足球和铅球速度基本相同,但铅球的质量大,所以动能也大,能对人做的功也多,将造成的伤害也大。
学生列举生活中有关能量的实例。
教师提问:你还能举出生活中类似的例子吗?
学生思考、讨论、交流。把课堂知识应用到对实际生活中去。
(三)、课堂巩固:
1. 使用BBS的投票系统进行选择题的练习和对错统计,当堂反馈教学效果。
2. 利用多媒体网络课件,浏览网页内容,复习巩固的同时,扩大知识面,激发继续学习的兴趣。
(四)、课堂小结:
1. 本节课,你学到了哪些物理知识?
2. 你学会了哪些研究问题的方法?
【作业布置】
1. 《教材》P54/WWW1、3、5
2. 回忆一下,前面的物理学习活动中,哪些地方用到了控制变量法?你是如何做的?
二 内 能
内能”教学目标
a. 知道分子无规则运动的剧烈程度与温度有关
b. 知道什么是内能,物体温度改变时内能也要随之改变
c. 知道内能与机械能是两种不同形式的能
教学建议
“内能”教材分析
分析一:教材先由分子运动论的基本观点:分子做永不停息的无规则运动,与动能概念相比,提出内能的概念,再进一步运用实验揭示内能与温度有关,最后将内能与机械能进行了区别.
分析二:本节知识可看作分子运动论的应用,可充分运用分子运动论的基本观点对教材进行分析.
“内能”教学建议
建议一:在做扩散速度比较实验过程中,为使实验更明显,应使两杯水的温度差大一些,并要注意引导学生有意识的观察,培养学生实验观察能力.
建议二:在将内能时要注意内能的普遍性,一切物体都有内能,要注意纠正低温物体没有内能的误解.
“内能”教学设计示例
课题 内能
教学目标 1.知道分子无规则运动的剧烈程度与温度有关
2.知道什么是内能,物体温度改变时内能也要随之改变
3.知道内能与机械能是两种不同形式的能
教学重点 内能以及内能改变与温度改变的关系
教学难点 内能与温度变化的关系
教学方法 讲授、实验
教 具 红墨水、玻璃杯、热水、冷水
知识内容教师活动学生活动一、复习分子运动论的基本观点 由已学过的机械能知识类比得出内能的概念二、内能 物体内大量分子无规则运动具有的动能和势能的总和叫物体的内能三、内能与温度的关系 物体温度越高,物体内分子运动速度越大,分子动能大,内能越多 分子的无规则运动剧烈程度与温度有关,因此此种运动又叫热运动.四、比较内能与机械能的区别 内能是物体内部分子热运动和相互作用决定的能,与物体微观结构有关;机械能是宏观物体机械运动有关的能量 例题:甲、乙两块冰的质量相同,温度均为-10℃.甲冰块静止于地面,乙冰块静止在距地面10m高处,则这两个冰块相比较 ( ) A.机械能一样大
B.乙的机械能大
C.内能一样大
D.乙的内能大 答案:选项B、C五、小结 内能与温度有关六、作业 P17—1、2教师引导 实验比较在不同下扩散现象的快慢(对比红墨水在冷水与在热水中的扩散)引导讲评回忆分子运动论的三个基本观点 观察实验现象想一想造成这一实验结果的原因,并自己得出结论:物体内能与温度有关,温度升高,内能增多比较比较内能与机械能的区别做题
“内能”探究活动
想办法设计实验证明温度越高,分子运动越剧烈.
〖教学案例〗探究――不同物质的吸热本领一样吗
热机
(共一课时)
教学要求
1.常识性了解什么是热机效率和提高热机效率的主要途径。
2.常识性了解内能的利用与环境保护,加强学生搞好环境保护、控制和消除污染的意识。
教学过程
(一)复习提问
1.什么叫热机?
2.多数汽油机是由哪四个冲程的不断循环来保证工作的?其中哪个冲程是燃气对活塞做功?
3.你能说出汽油机和柴油机在构造上、工作过程上的主要异同点吗?
(二)进行新课
问:什么叫机械效率?
教师:使用机械要讲究机械效率、热机也有一个效率的问题。什么是热机效率?如何提高热机的效率?是本节学习内容。
(板书)五、热机的效率
1.热机的效率
①什么叫热机效率?
提问:热机是利用燃料的燃烧、把化学能转化为内能、利用内能来做功的机器。燃料燃烧释放出的能量,能不能全部用来做有用功?
答:燃料燃烧放出的能量、并不能全部用来做有用功。相当一部分能量损失了。
看书,课文38页图3-13,解释内燃机的能流图。
答:在内燃机中,用来做有用功的能量只占燃料燃烧形成的燃气内能的一小部分,内能损失的途径是:燃料燃烧不完全损失小部分能量。高温废气和热机部件散热损失一部分内能。还有一部分能量消耗在热机工作时克服摩擦做功上。
教师;在热机里用来做有用功的那部分能量只占燃料完全燃烧放出能量的一部分。对比机械效率给出热机效率
(板书)热机效率:在热机里用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机效率。
②简介蒸汽机、汽油机、柴油机的效率。③问:你能看懂解释课本39页火电站的能流图吗?
教师:由以下问题引导学生讨论:火电站的三大组成部分。燃烧炉、热机和发电机中能的转化、能量损失途径。大部分能量损失在哪里?火电站输出电能占燃料化学能的百分之几?④减少能源损失、提高热机效率的措施?
教师组织引导学生在尽量使燃料充分燃烧,减少散热、利用高温废气和保证热机良好的润滑等方面讨论。
2.内能的利用和环境。
①学生自学课本39页本节课文。
②组织学生讨论以下问题。
大气污染的主要来源是什么?大气污染的危害是什么?解决大气污染的有效措施有哪些?结合本地市,我们学习和生活环境中环境保护中存在哪些问题。
教师小结并(板书)六、内能的利用和环境
(三)结合课本42页学到了什么,总结本章知识要点。
(四)作业
笔答课本42页学到了什么1—5各题。(刘崇灏)(人教版教材)
火箭教案
(一)教学目的 1.常识性了解火箭的飞行原理。 2.常识性了解三级火箭的结构及采用三级火箭发射的优越性。 3.对学生进行爱祖国、爱科学的教育,激励学生为实现科学技术现代化而努力学习的热情。(二)教具 打气筒,气球,投影片(或挂图)。(三)教学过程 1.引入新课 我国是火箭的故乡。“起火”实际就是火箭的祖先。早在一千多年前的北宋初期,士兵们就已经发明了“起火”绑在箭上。(展示投影片或挂图)点燃“起火”,箭就向敌方飞去。这就是最早的火箭——板书课题 2.进行新课 (1)火箭升空的原理 火箭为什么能升上天呢?为了说明这个问题,我们先做个小实验。 演示:气球的反冲运动。(要提醒学生注意以下几点) ①气球充气后,松开气口,气球向着喷气的反方向飞行。 ②气充得越足,飞得越远。 说明: 气球内的气体以很大速度向外喷出时,对气球产生一个向喷气的反方向的推力,使气球飞出去。 板书: 〈一、火箭升空的原理〉 火箭升空的原理与气球反冲运动相同。在火箭燃烧室内部装着燃料和氧化剂。燃料燃烧时产生高温高压燃气,燃气通过喷管高速喷出时,对火箭产生巨大推力,从而把火箭发射出去。从能量的角度来看,火箭也是把内能转化成机械能的机器,所以它也是热机家族中的一员。同时由于它所用燃料的形态不同,我们又把火箭分为固体火箭和液体火箭两种,较常用的是液体火箭。 (2)三级火箭 早期的火箭主要用于战争,而今人们更注重它的和平利用。例如发射卫星、运送空间站等等。为了把卫星、飞船等有效载荷送上太空,人们研制出了多级火箭,即二级或三级火箭。(展示投影片或挂图,介绍结构)下面以三级火箭为例说明它们是怎样工作的。 板书: 二、三级火箭 三级火箭的每一级都像一支独立的火箭。发射时先点燃第一级火箭,几分钟后这级火箭的燃料烧尽自动脱落,同时引燃第二级火箭,第二级火箭燃料烧尽后也脱落,第三级火箭开始工作,直到把卫星、飞船等送到预定轨道。 三级火箭像接力赛一样,都是在前一级的速度基础上再加速。同时,由于每一级脱落后都能使剩余部分中有效载荷的质量的比例增加,火箭结构部分的质量在逐级减小,仅从这一点来看就比单级火箭优越得多。 建国以来,在我国几代航天工作者的不懈努力下,我国的运载技术已跃居世界先进行列,具有国际水平的“长征二号E”捆绑火箭,已在国际商业卫星发射中赢得了很高声誉。航天事业有着诱人的、广阔的前景。航天事业的未来也将责无旁贷地落到你们身上。未来的航天器将会出自你们之手。希望同学们努力学习,掌握本领,为祖国航天事业的飞速发展贡献自己的才智。 3.小结(略) 4.布置作业; 查阅有关资料,了解火箭的发展史。
燃料的利用和环境保护
教学目标:
1.知识与技能
①知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能。
②知道什么是燃料的热值和单位,会查燃料热值表。
③了解提高锅炉效率和燃料利用率的措施,进行节约燃料的教育。
2.过程与方法
①通过对燃料燃烧过程的分析,归纳出燃料燃烧过程中的能量转化。
②通过对影响炉子效率的分析,了解提高炉子效率的具体措施。
3.情感、态度与价值观
①通过对影响炉子效率的分析,了解提高炉子效率的具体措施,提高节能意识;初步认识科学技术的发展对自然环境造成的影响,增强环保意识。
②通过燃料燃烧放出有害物质的学习,使同学们初步认识到事物都是一分为二的,培养初步的辩证观点,养成辩证看问题的良好习惯。
教学重点:
热值的定义及其单位。燃料的有效利用。
教学难点:
理解热值的物理意义。
教学过程
一、引入新课
人要生存,离不开能量,机器要运转,也离不开能量,而内能又是人类和各种动力机械主要利用的能量形式之一。本节我们的任务就是来认识一下人们是如何利用内能的。
说到内能的利用,首先要考虑内能的来源,而燃料的利用正是这一来源的主要途径。下面我们先来讨论燃料及与燃料有关的问题。
二、进行新课
㈠、燃料的特点
教师:我们都知道,煤炭、汽油、柴油是燃料,除此之外还有哪些是燃料?
学生:柴火是燃料。
学生:酒精、蜡烛也是燃料。
学生:煤气、天然气也是燃料。
教师:同学们说得很好,谁能归纳一下,它们都有哪些共同的特点?
学生:它们都能够燃烧。
学生:它们燃烧时都能放出热量(内能)。
教师:那么燃料燃烧时获得的内能是由什么能转化来的呢?
学生:在燃料燃烧过程中,燃料的化学能转化为内能放出热量。
教师:燃料燃烧实际发生的是一种化学变化,在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能。
总结:燃料的特点:能够燃烧。燃烧是化学能转化为内能的过程。
㈡、燃料的热值
教师:同学们归纳了燃料的共同特点是都能燃烧。那么不同燃料在燃烧时有什么不同呢?煮饭时用煤为什么比用柴草好呢?
学生:煤比柴草放出的热量多。
教师:煤一定比柴草放出的热量多吗?怎样比较才更合适?(类比:铁一定比棉花重吗?)
学生:应取相同质量的煤与柴草相比。
教师:它们质量相同,就一定是煤放出的热量多吗?
学生:不知道
教师:还应补充一条:要让它们都充分燃烧。在它们都烧完、烧尽的条件下,才有可比性。
为了比较不同燃料的这一差异,我们引入一个新的概念:燃料的热值
定义:1千克的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值
单位:焦/千克。
物理意义:
热值直接反映了燃料的燃烧特性。热值大,反映单位质量的该种燃料完全燃烧时放出的热量多(化学能转化成的内能多)。
看课本中的表:几种燃料的热值(指导学生学会表述其物理意义)
教师:汽油的热值为4.6×107焦/千克。其物理意义是什么?一筒汽油与半筒汽油相比,哪个热值大?
学生:(略)
㈢、燃料的有效利用
①影响燃料有效利用的因素
教师:1千克干木柴完全燃烧能放出多少热量?
学生:1.2×107焦。
教师:这些热量若全部被水吸收,可把35千克左右的水由20℃烧开。实际生活中1千克干木柴能把35公斤20℃的水烧开吗?
学生:不可能。
教师:那是为什么呢?
学生:因为燃料不可能做到完全燃烧。
学生;因为热量有散失,水吸不到那么多热量。
教师:燃料燃烧时需氧气助燃,供氧不足是燃料不能完全燃烧的主要原因。另外,烟气也会带走大量热量,炉壁还会传走一部分热量。这样就使得真正传给水的热量仅占燃料放出热量的一小部分。当然不能烧开那么多水。
②提高炉子效率的措施
为了反映炉子对燃料的利用率,我们经常用炉子的效率来描述。
炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比,叫做炉子的效率。
为了提高炉子的效率,人们做了种种努力,主要措施有:
增加供氧量。如用风箱、吹风机就起了这一作用。大型工业锅炉还采用把煤粒用鼓风机吹起来烧,使效率大大提高。
炉壁选用隔热材料。这主要是为减少炉壁向外传热。
增大受热面积。大型锅炉采用供水管道直接分布在炉膛内,使其充分受热,减小了烟气的热损失。
目前,我国炉具的平均效率还较低,若平均效率能提高1%。全国每年节省的燃料相当于一个大型煤矿的年产量。可见。改造炉具,提高炉子的效率具有巨大的节能潜力。
㈣、内能对环境的影响。
①废气污染(CO、SO、酸雨),
②噪声污染。
㈤、保护环境,减小污染措施。
①改进燃烧设备,采取集中供热,加装消烟除尘装置。
②提高内能的综合利用率。
把直接烧煤、燃油改为烧其工业副产品;把内能的一次利用变为多次利用(如用余热供暖等)。
③充分开发、利用污染小或无污染的能源(如太阳能等)。
我国政府历来重视环境问题,把发展经济与保护环境放到了同等重要的位置。只要我们大家都能像重视生命一样重视环境,责无旁贷地承担起保护环境的义务,难题也就变得不难了,就一定能使天更蓝、水更清。
三、小结(略)
四、布置作业
§11-1 认识电路
(一)教学目标:
知识与技能
1、 知道电路的组成。
2、 记住并会画一些电路元件的电路符号。
3、 从能量转化的角度认识电源和用电器的作用,知道电源有正负极。
4、 知道并能够识别通路、断路、短路三种电路状态,知道短路的危害。
5、 会读、会画简单的电路图。
6、 能够根据实际电路画出它的电路图,能根据文字叙述的要求画出它的电路图。规范作图,培养学生读图及作图的能力。
过程与方法
1、 通过实验和探究活动,认识电路、了解电源和用电器中能量的转化。
2、 通过观察实验电路、规范作图,培养学生读图及作图能力。
情感、态度和价值观
1、通过教学活动,使学生知道电的应用在生活中的重要地位;通过让学生讨论废旧电池的收集和处理增强学生的环保意识。
(二)教学重点:电路的组成及作用、电路的三种状态、电路图的画法
(三)教具:电池两节,电灯、开关、电铃各一个,磁性黑板一块,导线若干根,电路常用元件示教板块。
(四)教学过程
一、电路的组成及各元件的作用。
1、电路的组成:由电源、用电器以及导线、开关等元件组成的电流路径叫电路。
2、电路元件的作用:
(1)电源:提供电压的装置。干电池、蓄电池、发电机等都是电源。
(2)用电器:指利用电流来工作的设备。如电铃、电风扇、电视机等。
(3)开关:控制电路通、断的器件。有拉线开关、拨动开关、按钮开关等。
(4)导线:传送电流。
二、电路的三种状态:
1、 通路:处处连通的电路。
此时电路是闭合的,电路中有电流通过。如图所示:
2、断路:断开的电路,也叫开路。
此时电路不闭合,电路中无电流。如图所示:
3、短路:不经过用电器而直接用导线把电源的正负极连接在一起或用导线把某一用电器的两个接线柱连接在一起。电源短路时电路中电流很大,会损坏电源,并使导线绝缘皮燃烧。连接电路时必须避免短路。
电路中各元件的符号在设计、安装、修理各种实际电路的时候,常常需要画出表示电路连接情况的图。为了简便,通常不画实物图,而用国家统一规定的符号来代表电路中的各种元件。出示示教板或画有各电路元件符号的投影片,并作说明。
三、电路图
用规定的符号表示电路连接情况的图叫电路图。
1 示范:画出图1的电路图(图2)。
②让同学画出用电铃做实验时的电路图。让同学说明电路中的电流方向。
③变换一下图1实验中元件的位置,再让同学们练习画出电路图。注意纠正错误的画法。
④根据同学们画电路图的情况,进行小结,提出画电路图应注意的问题元件位置安排要适当,分布要均匀,元件不要画在拐角处。整个电路图最好呈长方形,有棱有角,导线横平竖直。
完成课本本节作业
§11-2 组装电路
(一)教学目标:
知识与技能
1. 会判断判断两个灯泡是串联还是并联。
2. 会连接两个灯光的串联电路和并联电路。
3. 会画串联、并联电路的电路图。
过程与方法
1. 掌握两个灯泡串联、并联的连接顺序和方法,做到快而准确。
2. 尝试用探究的方法连接串联电路和并联电路。
3. 通过按照具体要求练习连接电路,掌握解决问题的方法。
情感、态度和价值观
1.通过小灯光串联、并联的特点和连接,体会物理学知识的应用价值,培养学生乐于将所学知识应用于实际的兴趣。
2.通过连接小灯泡串联、并联电路,培养学生严肃认真的科学精神。
(二)教学重点:两个灯泡串联、并联的连接顺序和方法
(三)教具:4.5伏电池组,2.5伏小灯泡2个(带灯座),单刀单掷开
关3个,绝缘导线8根。
(四)教学过程
电路的基本连接方法
1、串联电路。
(1)定义:把用电器逐个顺次地连接起来的电路叫串联电路。
(2)电路图:
(3) 电路特点:整个电路没有分叉,电路只有一条通路。
2、并联电路。
(1)定义:把用电器并列地连接起来的电路叫并联电路。
电路图:
(3)电路特点:电流没有分开的部分叫干路,电流分开的部分叫支路,每条支路各自与干路组成电流
的通路。
3、识别电路串联、并联的方法:
方法一:分析电路中元件的连接方法,逐个顺次连接的是串联,并列接在电路两点的是并联。
方法二:看电流的流向。从电源正极开始,沿电路向前移动,如果电路不分叉,电流依次通过所有的用电器,达到电源的负极,这些用电器是串联。如果电流在电路中某点分出几条支路,而在另一点会合,即电流有分有合,并排通过了各支路上的用电器,再回到电源负极,这些支路上用电器是并联。
方法三:假设电路中某用电器不存在,判断是否出现断路,若出现了,则此用电器必然串联在电路中。假若电路中某一用电器不存在时,并不影响其它元件中有电流通过,则此元件必然是并联在电路中
4、由电路图连接实物的方法
(1)串联电路:按电路图摆好元件位置,开关S应断开。从电源正极出发,逐个顺次连接所有元件,然后回到电源负极。
(2)并联电路:按电路图摆好元件位置,开关S应断开。首先任选一条支路与开关、电源等元件按串联方法连成回路,再把与该支路并联的各支路依次并在该支路上。
5、设计电路的方法:设计电路就是按照要求确定电路中各元件的位置。其方法是:先将开关和用电器 对应地连接起来,要能分析出开关是控制哪个用电器的。在电路中起到什么作用(是控制干路还是控制支路),若开关在干路中,应与电源串联。开关在支路中,应与它所控制的用电器串联。然后通过分析、判断出用电器之间是串联还是并联。在分析的基础上正确画出电路图。最后根据题中要求,按照所作出的电路图,逐项检查,看是否符合要求。
课堂训练:
1、如图所示的电路中,要使灯泡 L1和L2组成串联电路,应闭合开关
断开开关 ;要使灯泡L1和L2接 成并联电路,应闭合开关
断开开关 ;若同时闭合开关 则电路处于短路状态。
2、实验题
(1)根据实物图的连接情况,正确画出电路图。
(2)如图所示,有小灯泡L1、L2,开关S1、S2及电源、导线若干,请按下列要求画出电路图,并根据电路图连接成实物图。
要求(1)当S1断开时,即使S2闭合,灯L1、L2也不亮;
(2)当S1闭合,S2断开时,灯L1亮,灯L2仍不亮;
(3)光当S1、S2均闭合时,灯L1、L2都亮
§11-3 电流
(一)教学目标:
知识与技能
1、知道电荷定向移动形成电流,电流的符号是I。知道正电荷定向移动的方向规定为电流方向。
2、知道电源外部的电流从电源的正极流向负极。
3、知道电流的国际单位是安培,符号为A ,会进行安培、毫安、微安之间的单位换算。
4、了解一些觉的用电器的电流值。
5、知道电流表的作用、符号,能够辨认表盘量程和最小值的分度值。
6、能够独立操作正确使用电流表测量电路电流。
7、知道串联电路中电流处处相等,并联电路中干路电流等于各个支路电流之和。
过程与方法
1、 体会利用类比方法建立电流概念。
2、 通过实物观察认识电流表,在实验是学会使用电流表。
情感、态度和价值观
通过用电流表测电流的实验,培养学生严肃认真、实事求是的科学态度。
(二)教学重点:电流的单位及换算、正确使用电流表测量电路电流
(三)教具:3伏电池组,2.5伏小灯泡2个(带灯座),单刀单掷开
关3个,绝缘导线若干、演示电流表和学生电流表。
(四)教学过程
1、电流
(l)电流的概念:电荷的定向移动形成电流.
用水流和电流做类比:水在水管中沿着一定的方向流动,水管中就有了水 流.电荷在电路中沿着一定的方向移动,电路中就有了电流.
(在这里还可以充分利用电教手段,通过自制的动画课件,帮助学生建立电荷定向移动的微观图景,从而建立电流的概念.)
(2)电流的方向
电荷有两种,电路中有电流时,发生定向移动的电荷可能是正电荷,也可能是负电荷.还有可能是正负电荷同时向相反方向发生定向移动.
规定:正电荷定向移动的方向为电流方向.
介绍这个规定是在19世纪初,在物理学家刚刚开始研究电流时,并不清楚在不同的情况下究竟什么电荷在移动时做出的,而在后来的研究中发现,这样的规定并不影响研究电流的有关问题,并且在酸、碱、盐的溶液中就有正电荷的定向移动,因此这个规定一直沿用至今.
按照这个规定,在电源外部,电流的方向是从电源的正极流向负极.
(3)电流的符号、单位及换算
电流的物理量符号I,电流国际单位安培,符号为A。常用单位有:毫安(mA)、微安(uA)。单位的换算:1A=103 mA 1 mA=103 uA
2、电流测量
测量电流有专门仪表——电流表
(出示几种电流表:教学电流表、学生电流表、灵敏电流表)
种类 测量范围和使用单位分:安培表、毫安表、微安表、灵敏电流表
(1)电流表
(1)测量电流大小的仪表。
(2)常用的电流表是安培表
(注意讲解一下安培表在电路中的符号)
Ⅰ、观察教学电流表(出示挂图、并展示实物)
Ⅱ、观察学生电流表(重点)
通过观察桌上的学生电流表,引导学生回答下列问题:
(打出投影片3)
① 你怎样知道它是一只电流表?
② 它的零刻度线在哪里?
③ 它有几个接线柱?怎样使用接线柱?
④ 当使用标有“—”“3”两接线柱时,量程是多大?分度值是多大?
⑤ 当使用标有“—”“0.6”两接线柱时,量程是多大?分度值是多大?
小结:
(2)电流表的示数
① 使用前,先要观察:确认是电流表;零刻度线的位置;量程;分度值。
② 读数时,应由量程确认分度值后,再从指针位置读出结果。
量程 分度值
3A 0.1A
0.6A 0.02A
提问:怎样将电流表接入电路中呢?(采用边讲授边演示的教学方法,并利用小黑板连接电路图加以说明)
小结:
3、电流表的使用规则:
(1)电流表要串联在电路中;(出示挂图)
(2)必须使电流从电流表的“+”接线柱进入,从“—”接线柱流出;
(3)被测电流不要超过电流表的量程;(说明后果)
不能预先估计被测电流大小时,要先用大量程进行试触。
(4)绝不允许不经过用电器,而把电流表直连接到电源的两极上。
4、测量串、并联电路的电流
结论:串联电路中电流处处相等(I=I1=I2),并联电路中干路电流等于各个支路电流之和。(I=I1+I2)
五、巩固练习:
1画出灯泡L1和L2并联,开关同时控制两盏灯,电流表测通过灯L2的电流强度的电路图;
六、布置作业:完成本节课作业及优化练习
第四节 电压
●教学目标
一、知识目标
1.初步认识电压,知道电压的作用,电源是提供电压的装置;
2.知道电压的单位,能对电压的不同单位进行换算;
3.记住干电池、家庭电路及人体安全电压的电压值;
4.知道电压表的用途及符号,会正确使用电压表,能正确地读出电压表的示数。
二、能力目标
1.通过实验观察小灯泡亮度的变化,获得电路中电流的强弱信息,使学生具有初步的观察能力、分析和推理的能力。
三、德育目标
1.通过对学生正确使用电压表技能的训练使学生学会阅读说明书,养成严谨的科学态度和工作作风。
●教学重点
建立电压的初步概念;通过实验观察理解电压的作用。
●教学难点
电压表的正确选择、连接及读数
●教学方法
实验法、观察法
●教具准备
干电池若干、灯座、小灯泡、开关、导线若干、电压表、电流表、投影仪、家用手电筒
●教学过程
一、引入新课
[师]电与我们的生活息息相关。“电压”这个词听起来也不陌生。同学们知道哪些知识与电压有关呢?
[生]手电筒里电池有电压,电压值是1.5 V。
[生]电子表和电动玩具车里用的电池也有电压。
[生]高压线上有电压,人不能靠近。
……
[生]到底什么是电压?电压是哪来的?
[师]同学们说得都很好。下面我们一起来探究什么是电压。
二、进行新课
[探究]什么是电压?
[师]请两位同学在黑板上画出串联电路图并利用干电池、小灯泡及导线、开关连接串联电路。电路检查无误后,闭合开关,请同学们观察。
[生]小灯泡发光。
[师]取走干电池,补上一段导线,再闭合开关,请同学们观察。
[生]小灯泡不亮。
[师]导线和灯丝都是金属制成的,不是有大量自由移动的电子吗?为什么灯不发光呢?
[生]只有电子产生了定向移动,才能形成电流,小灯泡才会发光。
取走电源,换上导线,导线中虽然有大量的自由电子,但不发生“定向”移动,所以没有电流,小灯泡不亮。
[生]电路中必须有电源,才能使电路中的自由电子产生定向移动,电路中才会有电流。
[师]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。我们就把电源两极间的这种作用称为“电压”。
[板书]电压是使电路中形成电流的原因,而电源是提供电压的装置。
[想想做做]
[师]改变电路中接入的电池的多少,请同学们仔细观察,灯泡的亮度相同吗?
[生]接入电路中的电池不同时,灯泡的亮度不同。
[生]接入两节电池时比用一节电池时灯亮。
[师]这样的现象说明了什么问题呢?
[生]用一节电池做电源和两节电池做电源的电压不同,不同的电压产生的效果不同。
[生]电源的电压越大,电路中的电流就越大,灯泡就越亮。
[师]同学们精彩的回答,说明大家对电压的概念已有所掌握。哪位同学还知道电压的代表符号及单位是什么?
[生]电压的符号是“U”。
电压的单位是“伏特”,简称为“伏”,单位符号是“V”。电压常用的单位还有:“毫伏(mV)”“微伏(μV)”“千伏(kV)”它们之间的换算关系是:1 kV=103 V 1 mV=10-3 V 1 μV=10-6 V。
[师]请同学们打开课本,阅读书中小数据,了解常见电压值,记住干电池的电压值、人体安全电压值及家庭电路的电压值。将数据中以千伏、毫伏为单位的数值化成以伏特为单位,以伏特为单位的数值化成以千伏或毫伏为单位。
[同学们练习,教师巡视]
[师]同学们已经知道电池有电压,在闪电的云层间也会有很高的电压,以前的学习中大家还了解过“生物电”,生物体内也会产生电压吗?
[投影]
●电鳐
●电鳗
[师]同学们在课后也可以查阅有关的资料了解相关的内容。
[师]通过大家的努力,我们对电池及电压已有所了解。如果老师现在有几节不同的电池,由于不小心将电池上标称的电压值磨掉了看不清楚,但必须知道其电压值是多少,大家可以帮助我吗?
[生]找到和老师的电池相同的电池,看看上面标的值是多少。
[生]用电压表测量电池的电压。
[师]大家的主意不错。电路中电流的大小用电流表测量,电压的大小可以用电压表来测量。但是,什么样的表是电压表呢?
出示几种电表,让同学们分辨。
[师]请一位同学从这几块表中选出电压表,并说出选择的依据。
[生]表盘上标有字母“V”的就是电压表。因为电流的单位是安培(A),标有“A”的是电流表。电压的单位是伏特(V),标有“V”的就是电压表。
[师]肯定学生的回答,并进一步向同学们介绍电压表的分类,如演示用表、学生用表等。
[师]同学们一定还记得电流表在电路图中的符号,电路中电压表又该如何表示呢?
[生]电路中电流表符号是,电压表符号应该是。
[投影]“电压表”
请同学们观察如投影所示的电压表,根据以前学过的电流表的知识,认识电压表。
[生]①该电压表的零刻度线在表盘的最左端。
②该电压表有三个接线柱,两个量程。一个公共的“-”接线柱和两个“+”接线柱。
③使用“-”和“3”两个接线柱时,量程是3 V,刻度盘上每一大格表示“1 V”,每一小格表示“0.1 V”;使用“-”和“15”两个接线柱时,量程是15 V,刻度盘上每一大格表示“5 V”,每一小格表示“0.5 V”。
④电压表中间的旋钮可以调零。
[师]同学们已经认识了电压表。该怎样用它来测量,如何使用电压表呢?请同学们仔细阅读教材“使用说明书”,回答书中提出的问题,总结出电压表使用的一般规则。
教师指导学生阅读“使用说明书”,提醒同学们不需要读懂说明书中的所有内容。
问题(1):电压表应该和被测用电器怎样连接?具体接法是什么?
[生]用直流电压表测量某元件两端电压时应与这个元件并联。具体的接法是:标有“+”号的接线柱应靠近电源的正极,标有“-”号的接线柱要靠近电源的负极。
教师通过引导应使学生明白:双量程电压表的三个接线柱中有一个是公共的接线柱标有“+”或“-”。如公共接线柱标出的是“+”则剩下的两个接线柱皆为“-”接线柱;如果公共接线柱标出的是“-”,则剩下的两个接线柱皆为“+”接线柱。
问题(2):如何确定电压表要使用的量程?
[生]电压表的量程必须大于被测电路两端的电压。
[生]如果能判定被测电压不超过15 V,可以先用“0~15 V”的量程测;如果测出的电压不超过3 V,可以改接“0~3 V”的量程,提高测量的准确性。
[师]同学们知道了怎样使用电压表。现在请两位同学将电压表接入我们开始连接的串联电路,测量小灯泡两端的电压。另两位同学一起在原来画出的电路图上加入电压表,并在图中标出电压表的“+、-”接线端。
[投影]接入电压表后的电路。
全体同学认真检查。电路无误后合上开关,观察电压表的示数。
[师]电压表的示数是多少?如何读数呢?
[生]电压表的指针向右偏得越多,表示电压越高。
[生]读数时,首先应该看清选用了电压表的哪个量程,知道满刻度表示的电压值。第二,要看清该量程下一大格表示的电压值是多少?每一大格又分成了几个小格,每一小格表示的电压值是多少?第三,看清测量时,指针停在哪个大格,哪个小格上,然后读出来。
[师]如果指针没有指在刻度线上,而是指在两刻线之间,该如何读数呢?
电流表、电压表都不需要估读。测量时,指针的位置离哪条刻线近,就按哪条刻线算。
[投影]练习题
1.读数练习:利用指针能活动的刻度盘。
(1)量程已知且不变:指针在不同位置时电压表的读数是多少?
(2)指针的位置不变,接不同的量程时,电压表的读数分别是多少?
2.一名同学使用学生用电压表测电压。这只电压表有两个量程:0~3 V,0~15 V。经判断选用0~3 V这一量程连入电路。但是0~3 V的刻度盘上的数字模糊不清,无法准确读出实验数据,于是他从0~15 V刻度盘上看到指针在12.5 V处,从而判断出实验测得电压是_________V。
通过思考此题,引导学生总结得出:指针指在同一位置时,从0~15 V刻度盘上读出的电压值是从0~3 V刻度盘上读出的电压值的5倍。
[师]电压表、电流表不仅外形相似,构造也相似。因此,在使用上它们有相同的地方,但它们测量的又是两个不同的物理量,同学们要注意区分。
同学们一起归纳电压表的使用规则:
板书:二要、一不、二看清
二要:电压表要并联在被测电路的两端,要使电流从电压表的“+”接线柱流入,从电压表的“-”接线柱流出。
一不:被测电压不能超过电压表的量程。
二看清:读数时一要看清电压表所用的量程;二要看清每一小格所表示的数值。
[想想议议]
[师]电压表的接线柱旁都标有“+、-”号。使用规则要求电流必须从电压表的“+”接线柱通入,从“-”接线柱流出;还要求被测电压值不能超过电压表的量程。请同学们思考:
[投影]
1.如果正、负接线柱接反了,会出现什么现象?
2.如果被测电压超过了电压表的量程会出现什么现象?
3.如果事先不能估计被测电压的大小,应怎样选择量程?
[生]如果正、负接线柱接反了,指针会反向偏转,即向没有刻度的方向偏转。
[生]如果被测电压超过了电压表的量程,电压表的指针可能会超出刻度盘上的刻度线。
经过大家的讨论并结合演示(注意不允许学生效仿),肯定同学们的回答。强调这两种情况的后果是不仅测不出电压值,电压表的指针还会被打弯甚至损坏电表。
在事先不能估计被测电压的情况下,可以用“试触”的办法来选择量程。连接好电路后,在合上开关时轻轻接触一下就断开,同时观察电压表指针的偏转情况。如偏转过激,指针超出了表盘刻度线,则电压表量程太小,应换用较大量程;如果电压表指针偏转角度太小,则电压表量程太大,应换用小量程。
“试触”的方法在电学中很重要,利用试触的方法不仅可以选择电压表的量程,还可以判断电源的正负极;判断电压表正、负接线柱连接是否正确。
[想想做做]
出示家用手电筒及干电池若干节。
[师]请一位同学将干电池装入手电筒,并能使手电亮起来。同学们仔细观察,怎样装电池,才能使手电发光?
[生]第一节电池正极朝前,第二节电池的正极和第一节电池的负极接在一起,第三节电池的正极和第二节电池的负极连在一起。
[师]同学们观察得非常仔细。请同学们将刚才的实物连接图和电路图画出来。
学生画图,教师巡视,指导学生画出正确的图形,并请一位同学将正确的图画在黑板上。
[师](结合学生画出的正确的电路及电路图)说明:像这样将电池的正极和负极依次连接起来就叫电池的串联,这几个电池合在一起叫电池组,余下的一个正极和一个负极就是电池组的正极和负极。根据以前学过的知识,同学们可以探讨什么是电池的并联。
[师]请同学们分组测量每节电池的电压和电池组的电压,并找出它们之间的关系。
[生]用电压表测电池的电压,就要把电压表并联在电池两端。电压表可以不经用电器直接连到电源的正负极上吗?
[师]这位同学的问题非常好。这种认真的态度很值得我们大家学习。电压表可以直接连接在电源的两极上,这也正是电压表与电流表使用中的一个区别。
学生操作,教师巡视指导,操作完毕,各组汇报实验结果。
第一组:用两节电池,每节电池电压是1.5 V,电池组电压为3 V.
第二组:用三节电池,每节电池电压是1.5 V,电池组电压是4.5 V.
第三组:……
[师]根据各组的实验结论,谁能总结出电池电压和电池组电压之间的关系?
[生]串联电池组的电压,等于各个电池电压之和。
[师]同学们的表现非常棒。课后同学们还可以再比较电池的倒接和顺接究竟有什么不同,电池“并联”成电池组电压会怎样变.现在请同学们一起来小结本节内容。
三、小结
利用投影仪投影如下的表格,请同学们填写.
四、动手动脑学物理
1.连接图如下:
连接过程中要注意电压表的正、负接线柱以及量程的选择要正确。
也可以换用其他电器进行练习。
2.如下图,将图中连接正(或负)接线柱的导线松开,将电压表正(或负)接线柱的塑料帽扭下来露出接线的金属柱。用导线(线芯的金属丝)迅速碰撞电压表的金属柱,观察电压表指针偏转情况。若电压表反偏,说明电压表正接线柱接的是电源的负极,电压表负接线柱接的是电源的正极。若电压表正偏,说明电压表正负接线柱连着的分别是电源的正负极。这就是用“试触”法判电源极性,也可以用“试触”法来判断电表接入量程的大小是否合适,这种方法在实验中经常要用到。
3.如图:甲连接的是0~3 V的量程,最小刻度是0.1 V,所以甲的读数为2 V;乙中连接的是0~15 V的量程,最小刻度是0.5 V,因此乙读数为12.5 V;丙中连接着小量程,其读数为0.1 V×6=0.6 V。
4.这位同学连接的电路,测量的是两只灯泡的总电压,而不是左边灯泡的电压。正确的连接如下图:
教学内容:探究——不同物质的导电性能
课前准备
一、新课标学习要求
1.知识与技能
知道导体和绝缘体及常见的导体和绝缘体.
知道电阻的意义、单位及电阻器.
会区分生活中的导体和绝缘体.
了解半导体.
2.过程与方法
通过实验,认识绝缘体是相对的.
3.情感、态度与价值观
通过学习活动,培养学生的实验能力、探索精神,培养学生的科学素养,使学生学会用运动变化的眼光分析问题,解决问题.
二、整体感知
1.导体和绝缘体(1)定义 (2)常见种类 (3)应用 (4)相对性
2.电阻(1)定义 (2)物理意义 (3)单位 (4)电阻器
3.半导体 (1)特点 (2)常见的种类
教材知识全解
一、导体
1.容易导电的物体叫导体.常见的导体有:金属、石墨、人体、大地、酸碱盐的水溶液等.
2.导体容易导电是因为导体中有大量的自由电荷,电荷能从导体的一个地方移动到另外的地方.在金属导体中,能够自由移动的电荷是自由电子,在酸、碱、盐水溶液中能够自由移动的电荷是正、负离子.
二、绝缘体
1.不容易导电的物体叫绝缘体.常见的绝缘体有:橡胶,玻璃,陶瓷,塑料,油等.
2.绝缘体不容易导电是因为在绝缘体内电荷几乎都被束缚在原子的范围内,不能自由移动.也就是说,绝缘体不容易导电的原因是绝缘体中缺少自由电荷.
注意
(1)理解容易导电与不容易导电的原因.
在金属导体中存在着能够自由移动的大量自由电子.在酸、碱、盐的水溶液中存在着能自由移动的电荷,称为正、负离子;在绝缘体中,电荷几乎都被束缚在原子的范围内,不能自由移动,被称为束缚电荷.
由此可见,导体容易导电,是因为导体里有大量的自由电荷;绝缘体不容易导电,是因为绝缘中几乎没有自由电荷.
(2)正确理解酸、碱、盐的水溶液.
酸、碱、盐本身来讲,绝大多数都是绝缘体,它的正、负电荷是不能自由移动的,但当把这些绝缘的酸、碱、盐溶入水中后,这些酸、碱、盐的阴阳离子在水中是可以自由移动的.因此酸、碱、盐的水溶液是导体.
三、导体和绝缘体之间没有绝对的界限
一般情况下,不容易导电的物体,当条件改变时,有可能导电变为导体.
例:(1)常温下玻璃是绝缘体,而在高温下达到红炽状态时,它就变成导体了.
(2)纯净的水是绝缘体,而含有杂质的水是导体.
(3)干燥的空气是绝缘体,而夏天打雷闪电时两块云层之间的空气就不再是绝缘体,而是导体了.
在用电工具或装置上,要防止它导电,需用绝缘体.如电工钳、电工刀、螺丝刀、导线等,在它们不同的部位都安装了绝缘体;而要利用它导电就需装上导体,如测电笔的笔头、电线的金属丝等.所以,好的导体和绝缘体都是良好的电工材料.
注意
正确理解导体和绝缘体的定义.
理解导体和绝缘体的定义是本节的一个重点.导体和绝缘体是根据导电能力来区分的.导体和绝缘体的区别仅仅在于“容易”和“不容易”导电,而决不能理解为“能”和“不能”导电,这是由于导体和绝缘体之间没有绝对的界限,绝缘体在一定条件下是可以变为导体的,例如用白炽灯中的玻璃柱嵌的两根导线(如图11-5-1所示)A,B接到电路,小灯泡是不会发光的,这表明玻璃柱上的玻璃是绝缘体,然后在玻璃柱下方用酒精灯加热,当玻璃柱的温度升到一定温度后小灯泡将会发光,这表明玻璃加热后,由绝缘体变为导体了.
四、电阻
1.定义:导体对电流的阻碍作用叫电阻.
2.符号:国际上通常用字母R来表示导体的电阻,在电路图中的符号是.
注意
在物理学中,用电阻来表示导体对电流的阻碍作用的大小,导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大.电阻的产生是由导体本身的性质决定的,例如在金属导体中,自由电子的定向移动要受到正电荷的阻碍作用;在酸、碱、盐的水溶液中,正、负离子定向移动受到的阻碍作用,都称作电阻.
3.单位:在国际单位制中,电阻的单位是欧姆,简称欧,符号是Ω.
1Ω的物理意义是:如果导体两端的电压是1V,通过导体的电流是1A,这段导体的电阻就是1Ω.
即:1Ω=.
常用的单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ),它们的换算关系是:
1MΩ=103kΩ 1kΩ=103Ω
说明
一般金属导体温度升高几度或十几度时,电阻值变化不超过百分之几,通常我们可以忽略温度对电阻的影响.在初中阶段,如果不加说明,温度变化对电阻值的影响不计.
注意
正确理解电阻是导体本身的一种性质.
电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量,它是导体本身的一种性质,一段导体,它的长度、横截面积,组成材料是确定的,在温度确定时,它的电阻是一定的,也就是说导体的电阻由导体自身情况决定,不管这个导体是否连入电路,是否有电流通过,也不管两端的电压是否改变,导体对电流的阻碍作用(即电阻)总是存在的.无电流通过时,这种阻碍作用仅仅是没有体现出来而已.
典型例题精析
题型Ⅰ 面向全体 双基巩固
例1 下列都是导体的是( )
A.铁、陶瓷、玻璃 B.石墨、油、大地
C.塑料、干木材、橡胶 D.水银、人体、大地
分析:A中陶瓷、玻璃是绝缘体,B中油是绝缘体,C中三种物质均为绝缘体;只有D中三种物质都是导体.
答案:D
例2 有人说,导体善于导电,对我们是有用的;而绝缘体不善于导电,对我们是没用的,你认为这种说法正确吗?
分析:善于导电的物体叫导体.不善于导电的物体叫绝缘体.导体和绝缘体是同等重要的电工材料,电线芯线用金属来做,因为金属是导体,容易导电;电线芯外面包上一层橡胶或塑料,因为它们是绝缘体,能够防止漏电,对我们也是有重要用处的.
答案:不正确,导体和绝缘体同等重要.
题型Ⅱ 生活·物理·社会
例3 如果考虑温度对电阻的影响,白炽灯点亮时的电阻比它熄灭时的电阻要 .
分析:制约导体电阻大小的因素有多种,它们是导体的长度、横截面积与材料,还有温度.尽管我们通常不考虑温度对电阻的影响,对于大多数导体来说,温度越高,导体的电阻也越大.同学们要注意,对大多数导体来说是这样的,并非对所有的导体.白炽灯是利用电流的热效应发光的,当电流流过白炽灯灯丝的时候,灯丝发热,达到白炽状态,温度当然要比熄灭时高得多.因此电阻在灯点亮时比熄灭时要大些.
答案:大些
课后小结
一、知识梳理
课本“作业”答案
略
每 课 必 记课 题第五节 探究―― 影响电阻大小的因素日 期 教学目标 1、经初步分析能猜测影响电阻的一些因素。2、知道在与一个物理量的相关因素较多时,能用控制变量法进行实验方案设计。3、能根据实验思想设计需要的实验方案。4、能从实验结果定性得出导体电阻与其长度、粗细和组成材料之间的关系。5、知道金属导体的电阻与温度之间的关系和超导现象。6、能设计一个实验来探究金属导体的电阻随温度变化的影响。 重点难点分析 重点:从实验结果得出导体的电阻与长度、粗细、材料之间的关系难点:根据实验思想设计需要的实验方案 课程资源的准备与开发 实验与课件教 、学 预 设调 控 对 策【复习引入】导体和绝缘体的区别是什么?--导电能力的差异 这说明什么?--说明各种材料的导电能力是不同的。--影响电阻大小的因素之一:材料【猜测】影响电阻大小的因素还有哪些?--生答:导线的粗细、长度、温度等。一、研究导体的电阻与长度的关系 控制导体的材料和粗细相同,用镍铬合金导线CD和EF做实验,将实验测出的电流表示数填入表2内. 表2:研究导体的电阻跟长度的关系提问:分析实验数据,可以得到什么结论? --导体的材料、粗细(横截面积)都相同时,导体越长,电阻越大。二、研究导体的电阻与粗细的关系 控制导体的材料和长度不变,用镍铬合金线CD和GH做实验.将实验测出的电流表的示数填入表3内. 表3:研究导体的电阻跟横截面积的关系提问:分析实验数据,可以得到什么结论?--导体的材料、长度都相同时,导体的越细(横截面积越小),电阻越大。 导体的电阻跟长度、横截面积的关系可以用人在街上行走作比喻,街道越长,街面越窄,行人受到阻碍的机会越多.同理,导体越长、越细,自由电子定向移动受到碰撞的机会就会越多.三、研究导体电阻与材料的关系在本研究中应该控制导体的长度、横截面积不变,研究当导体的长度发生变化时,导体电阻的变化情况在学生设计的基础上加以归纳,用图2所示的装置做演示实验.(1)研究导体的电阻跟制作它的材料是否有关.实验所用的导线是锰铜线AB和镍铬合金线CD,将电流表示数填入表1内.【提问】从电流表示数的变化,得到什么结论?--导体被加热后,它的温度升高,电流表示数变小,表明导体的电阻变大,这说明导体的电阻还跟温度有关,对大多数导体来说,温度越高电阻越大。【小结】导体的电阻由它自身的条件决定,因此,不同的导体,电阻一般不同,所以说,电阻是导体本身的一种性质. 为了表示导体的电阻跟材料的关系,应取相同长度,相同的横截面积的不同材料在相同温度下加以比较,课本上的表列出了一些长1米、横截面积1毫米2、在20℃时的不同材料的导线的电阻值.【提问】从查表,你知道哪些材料的导电性能好?--银的导电性能最好,因此,在相同长度和横截面积的情况下,它的电阻最小.其次是铜,再次是铝.)【练习题】 (1)电阻的国际单位是什么?0.2兆欧=______欧.(2)为什么说电阻是导体本身的一种性质?(3)有两条粗细相同、材料相同的导线,一条长20厘米,另一条长1.3米,哪条导线电阻大,为什么?(4)有两条长短相同、材料相同的导线,一条横截面积0.4厘米2,另一条2毫米2,哪条导线电阻大,为什么?(5)“铜导线比铁导线的电阻小.”这种说法对吗?应当怎么说?【补充阅读】超导体的知识:一、金属的电阻随温度的升高而增大,当金属的温度降低时,它的电阻减小.1911年,荷兰物理学家昂内斯在测定水银在低温下的电阻值时发现,当温度降到-269℃左右时,水银的电阻变为零,这种现象叫超导现象.1、超导体:能够发生超导现象的物质,叫做超导体.(注意:不是所有物体都会发生超导现象)2、超导转变温度(又叫超导临界温度):物质的电阻降到一定温度时,才会出现超导现象,物质电阻变为零的温度叫做超导转变温度,用Tc表示.3、几种超导体的超导转变温度(Tc).铝:-271.76℃.铅:-265.97℃.锡:-269.43℃.水银:-268.99℃.钨:-273.14℃.二、超导体的应用前景因为超导体在很低的温度下才会发生超导现象,目前超导体还不能在常温下应用于实际生产和生活中,只应用于科学实验和高新技术中.如果能应用于实际,会给人类带来很大的好处.举几例如下:①输电导线利用超导体,可以大大降低输电的电能损耗.②如果把发电机和电动机的线圈用超导体制成超导线圈,可以使发电机和电动机的质量减小,功率增大,效率提高.三、超导研究的历史和发展前景1911年,昂内斯首先发现水银的超导现象.1911年~1986年3月经过75年的努力,找到具有高转变温度的超导材料——铌三锗,Tc为-250℃.1987年2月24日,我国宣布获得Tc为~173℃以上的超导体.1989年,我国已找到Tc为-141℃的超导体材料.目前,各国科学家还在继续研究Tc值更高的超导体材料,以将超导应用到生产和生活中去.
第二节 变阻器
(一)教学目的
1.知道滑动变阻器的构造和原理.
2.知道滑动变阻器上所标规格的含义.会用滑动变阻器改变电路中的电流.
3.知道电阻箱的构造,会读出电阻箱的示数.
(三)教具
1.学生实验:学生电源一个,学生电流表一只,滑动变阻器一个,开关一个,小灯泡一只,导线若干条.
2.演示实验:电源一个,演示电流表一只,滑动变阻器一个,小灯泡一只,开关一个,导线若干条,电阻箱一个,有四个接线柱的滑动变阻器一个.
(四)教学过程
1.复习
提问:
(1)导线电阻的大小是由哪些因素决定的?
(2)“长导线比短导线的电阻大”,这种说法对吗?应该怎么说?
2.引入新课
提出问题:剧场里的照明灯是怎么逐渐变暗的?(将滑动变阻器、小灯泡串联后接入电路,闭合开关,移动滑片,做演示实验观察小灯泡亮度的变化.)
在不改变电源电压的条件下,在电路中串联了一个叫滑动变阻器的元件,移动滑片就能使小灯泡的亮度改变.这节课研究的课题就是变阻器.
3.进行新课
提出问题:滑动变阻器是根据什么原理制成的?
分析演示实验的电路:小灯泡的亮度变亮,说明通过它的电流变大,在电源电压不变的情况下,应当减小电路中的电阻.
提出问题:根据决定导体电阻大小的因素,可以采取哪些方法减小导体的电阻?哪种方法简便?
(有四种方法:减小导体的长度、增大导体横截面积,选用电阻率更小的材料制成导体,降低导体的温度.其中用改变导体的长度来改变导体的电阻简便可行.)
做演示实验:将一根较长的镍铬合金电阻线AB、小灯泡、电源、开关和演示电流表按图4所示电路串联起来.其中P是金属夹制成的触头,当P向左滑动时,电流表示数逐渐变大,灯逐渐变亮;P向右滑动时,电流表示数逐渐变小,灯逐渐变暗.
提问:触头P移动时出现的现象说明了什么?
分析:当触头P向左滑动时,电阻线AB接入电路部分变短,接入电路部分的电阻变小,电源电压一定,所以电路中的电流增大,电流表示数变大,灯变亮.
用触头在电阻线上滑动,改变接入电路部分电阻线的长度来改变电阻,这就是一个最简单的“变阻器”.
提出问题:怎样改进,以方便实验的操作?
改进方法:把电阻线绕在绝缘的瓷管上,并且瓷管上各匝线圈之间互相不接触,使触头P在线圈上滑动.
出示自制教具(图5),并用它替代图7—4电路中的AB部分,做演示实验.移动触头P,观察电流表示数和灯泡亮度的变化情况.并请同学上来分析.(分析过程同上,略)
用自己桌上的滑动变阻器实物跟图7—5所示的自制教具对比,弄清变阻器的构造和原理.
变阻器的构造要介绍瓷管、线圈是电阻率较大的合金线绕制而成,电阻线表面涂着绝缘漆,所以制成的线圈各匝之间相互绝缘,滑片就是自制教具中的触头P,为使滑片P跟电阻线接触良好,线圈上接触滑片的地方,绝缘漆被刮去,为了便于接线,将滑片套在金属棒上,金属棒右端安装有接线柱.
注意:要强调滑片滑动时,改变的是线圈中A—P部分的长度.来达到改变接入电路中电阻的目的.
小结:一、滑动变阻器
1.原理:利用改变电路中电阻线的长度来改变电阻,从而改变电路中的电流强度.
2.构造、结构示意图和元件符号(图6).
提出问题:怎样使用滑动变阻器?利用投影幻灯片,也可以用电脑设计程序模拟电流流经变阻器的路径.同时配合演示实验.
接法:将变阻器串联在电路中,要将变阻器的两个接线柱接入电路.(常见错误有两个:一是将导线接到滑片上;二是将导线接到支架上,要注意纠正.)
分析过程要有序:变阻器接入电路的是哪一段电阻线?清片向右滑动时,这段电阻线的长度怎样改变?变阻器接入电路的电阻怎样改变,电路中的电流怎样改变?电流表的示数和灯的亮度怎样变化?
学生实验:将滑动变阻器、小灯泡、学生电流表接入电路.做下面实验:
(1)滑片向右移动时,观察电流表示数和灯的亮度的变化.先分析再动手实验、观察.
(2)移动滑片使电流表示数变大,灯的亮度变亮.先分析再做实验.
(3)移动滑片使变阻器接入电路的电阻最大.先分析再做实验.
观察变阻器滑片上的铭牌,说明铭牌上的一组数值表示的含义.用投影幻灯表示出铭牌,见图7。
3.使用:
(1)串联在电路中.
(2)弄清滑片移动时,变阻器接入电阻线长度怎样变化,电阻怎样改变,电路中电流怎样变化?
(3)使用前应将滑片放在变阻器阻值最大位置.
(4)使用前要了解铭牌.铭牌上标有变阻器的最大电阻值和变阻器允许通过的最大电流值.
提出问题:变阻器不能表示出连入电路的电阻值,能否有一种可以表示出阻值的变阻器呢?引出电阻箱.
出示挂图,说明电阻箱的构造和读出电阻箱示数的方法.同时展示电阻箱的实物.
用投影幻灯片练习电阻箱读数三次.
小结:二、电阻箱
1.能表示出接入电阻值大小的变阻器.
2.读数:各旋扭对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数,它们之和就是电阻箱接入电路的阻值.
练习题:
如图8所示的电路中,滑动变阻器接入电路的是电阻线的______段,当滑片P向左移动时,连入电路的电阻变______,电路中的电流变______,电流表示数变______,灯泡变______.
发给每人一个有四个接线柱的滑动变阻器,请学生先观察它的构造和接线柱.结合它的结构示意图(课本上有此图)进行讨论:
(1)若将变阻器的B、C两个接线柱接入电路,变阻器的哪段电阻线连入电路?当滑片P向右移动时,变阻器连入电路的电阻怎样变化?做实验验证一下.
(2)把它连接在电路中,能有几种正确接法?说出每种接法所用的是哪一段电阻线?
4.小结
这堂课的重点是滑动变阻器.要知道它的构造、原理和作用.会正确使用滑动变阻器,其中包括了解它的铭牌,使用前把滑片放在变阻器阻值最大的位置上,要把变阻器串联在电路中,并能判断滑片移动时,变阻器连入电路的电阻怎样改变,电路中的电流怎样变化.此外,要会读出电阻箱的示数.
第一节 探究――电流与电压,电阻的关系(第1课时)
●教学目标
一、知识目标
1.通过实验探究电流、电压和电阻之间的关系;
2.使学生懂得同时使用电流表和电压表测量一段导体两端的电压和电流;
3.会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压。
二、能力目标
1.通过实验探究电流、电压、电阻的关系.学会用“控制变量”来研究物理问题的科学方法;
2.通过在科学探究中经历与科学家进行科学探究的相似过程,学会科学探究的方法,培养初步的科学探究的能力。
三、德育目标
1.通过学生的科学探究活动,形成尊重事实、探究真理的科学态度;
2.在学习知识与技能的同时,体验科学探究的乐趣和方法,领悟科学的思想和精神;
3.在同学们共同的探究活动中培养同学之间的协作意识。
●教学重点
通过实验探究电流、电压、电阻之间的关系
●教学难点
组织、引导学生在探究过程中认真观察、仔细分析,并得出真实、科学的结论
●教学方法
探究法、实验法、观察法
●教具准备
干电池组、2.5 V和6.3 V小灯泡(带座)各一只、开关一只、导线若干、投影仪
学生3人一组:电源(电池组或学生电源)5 Ω,10 Ω,15 Ω定值电阻各一个,滑动变阻器、电流表、电压表各