初中电学

来源:大全网选     日期:2019-09-16
一,分析电路:
电路图是电学的重要内容。许多电学题往往一开头就有一句“如图所示的电路中”如果把电路图辨认错了,电路中的电流强度、电压、电阻等物理量的计算也随之而错,造成“全军覆没”的局面。所以分析电路是学好电学的第一步。
简单的电路图,可通过分析电路中的电流通过的路径来进行判断。电流在电路中始终是一路,说明这是一个串联电路。如果电流在电路中分开两路或两路以上,说明这是一个并联电路。对于复杂的电路图,就需通过画等效电路图的方法来分析电路。这种方法可分为四步:
1, 在初中阶段,一般认为电流表的电阻为零,电压表的电阻为无限大。把电流表当作导线,电压表视为开路。
2, 用字母标出电路图中三条导线相交的结点。
3, 从电源的正极出发,根据电流的路径及各个结点的位置画出简单的电路图。
4, 电流表和电压表复位。
例1:请你画出如图一所示的电路的等效电路图,并说明电流表和电压表的作用。
解:(1),把电流表当作导线,电压表视为开路。
(2)标出电路图的结点A、B、C、D。
(3) ,根据电流路径,电流由电源正极出发经过D点和R1来到A点,电流在A点分开两路,一路通过R2到达B点,另一路通过R3到达B点,两路在B点汇合到达电源负极形成回路。画出简单易看的电路图(如图一1)。由此可知R2、R3是并联,然后再与R1串联。
(4) ,电流表电压表复位。由电路图一可知C、A两点之间用导线连接在一起可看作同一点,电压表的两个接线柱分别连接D点和A点,所以电压表是测量R1两端的电压。电流通过A点分开两路,一路经过电流表后,再经过R3到达B点,所以电流表是测量通过R3的电流强度(如图一2)。
由上面例子,可看出分析电路的重要性。在复习中应特别强调分析电路,画等效电路图的必要性,使学生掌握这个基本技能。并能养成遇到电学问题,先画出电路图。遇到电路图先分析电路的好习惯。
二,欧姆定律的运用。
欧姆定律是初中电学计算的核心。它揭示了电学三个最重要的物理量:电流、电压、电阻之间的关系。在运用欧姆定律时,应特别注意:
(1),要明确定律中涉及的U、I、R。是同一部分电路的三个物理量。决不能张冠李戴把不属于同一电路中的U、I、R代入公式中计算。
(2)公式 、 、 ,单从数学意义上并无本质不同。但前两式是欧姆定律的数学表达式,后者是电阻的定义式。不能错误地认为“电阻跟电压成正比,跟电流成反比”,也不能认为“导体两端没有电压就没有电阻”。
例1:如图二所示,有两个电阻 、 串联,电源电压为6伏,电阻 的阻值为10欧,电阻 两端的电压为2伏。求:通过电阻 的电流及电阻 的电阻值。
解:由串联电路的特点可知: 。
这道例题是强调运用欧姆定律时,U、I、R的对应性。决不能用 两端的电压或电源电压除以 的电阻值来求得通过 的电流,或用电源电压除以电流来求得 的电阻值。
例题2:如图三所示的电路中,电源电压为6伏,电阻R1的阻值为15欧,电阻R3的阻值为10欧,电流表的读数为0.3安。求电阻R2的阻值是多少欧姆?
分析:这是一个混联电路,电阻R1和R2并联,然后再与R3串联。要求电阻R2的阻值必须知道R2两端的电压和通过R2的电流。由串、并联电路的特点可知,电阻R1和R2两端的电压相等,而这个电压与电阻R3两端的电压的和等于电源电压。通过R1、R2的电流之和等于干路的电流,也就是电流表的读数0.3安。
解:R3两端的电压: =10欧×0.3安=3伏
R1、R2两端的电压: =6伏-3伏=3伏
通过R1的电流:
通过R2的电流: 0.3安-0.2安=0.1安
答:电阻R2的阻值是30欧姆。
这两道例题比较简单,关键是强调U、I、R三个物理量的对应性,以及对串并联电路的特点和欧姆定律的灵活运用。
三,电功、电功率、焦耳定律公式的运用。
初中生在学完欧姆定律时,还觉得电学不是很难。因只需一个公式 或它的变形就可以解决问题。但学到电功( )、电功率( )和焦耳定律( )时,对于这三个十分接近而又联系紧密的概念,容易混淆。有同学反映,这部分内容的大小公式加起来共有十几个,经常会用错公式。学好电学,突破电学的难点,关键在于灵活运用这十几个公式。其实这十几个公式相互间有很深的联系,可通过下图来记忆。
纯电阻电路 (电功率定义式)
公式 、 、 常用于并联电路(电压不变时),公式 、 、 常用于串联电路(电流不变时)。公式 和 只适用于纯电阻电路,对于非纯电阻电路只能用焦耳定律 来计算电流产生的热量。
例题1:两个相同的电阻,把它们串联后接上电源,产生的热量为Q。如果把它们并联后接在同一电源上,则在相等的时间里产生的热量为( )
A, Q ; B, Q; C,4Q; D,2Q 。
分析:由题意可知,两次都接在同一个电源上,电压相等。用公式 来进行计算比较方便。设两个相同的电阻为R,串联后放出的热量为 ,并联后放出的热量为 。由两式的比可知,答案应选C。
例题2:甲、乙两灯分别标有“4V,2W”和“6V,3W”的字样,将两灯并联在电路中,哪一个灯更亮?将两灯串联在电路中,哪一个灯更亮些?(所加电压不会使灯丝熔断)
分析:灯泡的亮度取决于它的实际消耗的电功率,消耗的电功率大些灯泡就亮些。当灯泡两端的电压变化,将引起电功率的变化。而灯丝的电阻是不会随电压的变化而变化的。由灯泡
上所标的额定电压和额定功率,可以求出灯丝的电阻。两灯并联时灯泡两端的电压是相等的,所以用公式 。两灯串联时通过灯丝的电流是相同的,所以用公式 。
解:先计算出两灯丝的电阻
两灯并联时电压相等
因为 < ,所以 > 即甲灯亮些。
两灯串联时电流相等
因为 < ,所以 < 即乙灯亮些。
答:两灯并联接入电路时,甲灯更亮些。两灯串联接入电路时,乙灯更亮些。
四,电路变化。
不少同学反映“变化的电路难,不只从何下手”。这是因为分析变化的电路涉及的内容广,考虑问题深。对电阻、电流强度、电压及电功率相互关系的分析,稍有不慎就会造成连错反应,得出错误的结论。电路的变化,关键是分析电阻的变化。分析电路变化的方法一般可分为四步:
1, 从变化电阻人手。
2, 由串并联电路的特点,看电阻的变化情况。
3, 由总电压(电源电压)不变,得出总电流的变化情况。
4, 根据电路特点以及题意,判断部分电路电流电压电功率的变化。
例1:如图四所示的电路中,滑动变阻器R2的滑片P向右移动。请分析电流表和电压表的变化情况。
解:这是一个串联电路,电阻R1和R2串联。电流表测干路电流,电压表测滑动变阻器两端的电压。滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路中的电阻为R2’。分析过程如下:
(1) ,分析电流表的变化情况:
’ 增大
固定不变 R总增大
’ U总不变 减小 电流表读数变小
(2),分析电压表变化的情况: 减小, 增大,不能判断 的变化。直接分析电路中的电阻电流的变化不能得到电压相应的变化。这时应通过分析其它部分电路的变化及电路的特点得出研究电路的变化。这道题可从分析电阻 两端电压的变化入手:
减小
不变 减小
不变 减小
不变 增大
电压表的读数增大
例2:如图五所示的电路中,开关S闭合后,灯泡 的亮度将会怎样变化?
解:灯泡的亮度是由灯泡的实际电功率的大小来决定的。但对于同一个(或同一类型)灯泡的电阻是相同的。灯泡是纯电阻用电器,由 可知,只需分析灯泡两端电压的变化,就可知灯泡亮度的变化。
开关闭合后,电路变成电阻R与灯泡L1并联,然后与灯泡L2串联。R与L1并联的总电阻为R ,闭合前后灯泡L1两端的电压为 和 ,闭合前后灯泡L2两端的电压为 和 。由并联电路的特点可得:
R < < 灯泡L1的亮度将变暗
不变 由并联电路分压原理
<
> 灯泡L2的亮度将变亮
讲完前面四个专题后,应指导学生总结出一些规律:(1),计算前先分析电路,明确电路中几个用电器的连接方式。(2),电路中的电源电压通常是不变的。(3),要抓住电流强度的计算,求出电流是求其他物理量的关键。(4),电路中电流变化的原因是滑动变阻器改变电阻、电路中去掉或连入了电阻,使电路的电阻发生变化。(5),几个用电器无论是串联还是并联,它们的总功率都等于各个用电器的电功率之和( ···)。(6), 、 、, 三式通常用于并联电路。(7), 、 、, 三式通常用于串联电路。
五, 电学实验。
初中电学要求学生掌握根据实物图画出电路图,或根据电路图连接实物图,以及简单的电路设计。要求学生会使用电流表、电压表测电流和电压以及电阻和电功率。初中物理课本中共有组成串联电路和并联电路、用电流表测电流、用电压表测电压、伏安法测电阻、测小灯泡的
电功率等五个学生分组实验。其中前三个实验是为后两个实验作知识及技能的准备,所以复习重点应放在伏安法测电阻、测小灯泡的电功率这两个实验中。下面根据各知识点的联系,分三步来进行电学实验的复习。
1,根据实物图画电路图或根据电路图连接实物图。要求两图的连接方式一致,包括电源、电流表、电压表的正负极一致,各用电器的位置和开关的作用一致。画电路图的方法是先把实物图看懂,特别是看清楚各用电器的连接关系以及开关的作用。然后在头脑中进行加工,形成一个完整的电路图。最后根据电路图“横平竖直”的要求画出相应的电路图。连接实物图的方法是看懂电路图以及看清实物图的分布,然后从电源的一极出发,根据电路图中电流的流向,一段一段地连接实物图。连接时应尽量避免连接的导线相互交叉。
2, 简单的电路设计。电路设计应根据题目的要求分析各用电器的连接方式,以及开关
的控制对象。例如:由“一个开关同时控制两个灯泡亮或暗”的要求,可知电路连接方式有
两种可能:一是开关和两个灯泡是串联的连接方式;二是两个灯泡并联开关接在干路上。由“一个开关控制一个灯泡,另一个开关同时控制两个灯泡,一个灯泡坏了不影响另一个灯泡”的要求,可知两个灯泡是并联的连接关系,一个开关时接在一个灯泡的支路上,而一另开关接在干路上起到总开关的控制作用。然后再根据各用电器的连接方式画出电路图。
3, 学生分组实验的复习。用伏安法测电阻和电功率是初中的两个重要的实验,这两个实验有许多共同的地方,可以通过比较的方法来进行复习。
实验器材
实验电路图
计算公式
测电阻实验
电流表1个、电压表1个、滑动变阻器1个、电池组1个、开关1个、待测电阻1个、导线若干。
测电功率实验
电流表1个、电压表1个、滑动变阻器1个、电池组1个、开关1个、待测灯泡1个、导线若干。
在实验过程中共同注意的问题:(1),电流表和电压表的正确使用。(2),连接线路时必须将开关打开。(3),滑动变阻器的连接。(4),通电之前把滑动变阻器调至接入电路的阻值为最大,实验时才逐步调大接入电路的阻值。
两个实验之间的区别是:测电阻时,电阻两端的电压可以在一定范围内通过滑动变阻器来改变。测额定电功率时,通过滑动变阻器调整灯泡两端的电压等于灯泡的额定电压。
上面五个专题的电学复习,在实施过程中,每一个专题应该补充一些练习和课后作业。通过这五个专题的复习,很好地将电学的有关知识联系起来。让学生能从更高的角度来看这一部分的知识,有新的认识和新的提高,收到了突出重点、分析难点、突破难点的复习效果。

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