1、知識(shí)單元的變化:新大綱將“理解額定功率”改為“理解用電器的額定電壓和額定功率”,將“知道保險(xiǎn)絲的作用”改為“知道保險(xiǎn)絲和空氣開關(guān)的作用”。
2、學(xué)生實(shí)驗(yàn)的變化:刪除“裝配直流電動(dòng)機(jī)模型”學(xué)生實(shí)驗(yàn)。
3、演示實(shí)驗(yàn)的變化:將演示實(shí)驗(yàn)“保險(xiǎn)絲的作用”改為“保險(xiǎn)絲和空氣開關(guān)的作用”。
4、物理名詞的變化:新大綱將“電量”改稱為“電荷[量]”、“電流[強(qiáng)度]”改稱為“電流”、“磁感[應(yīng)]線”改稱為“磁感線”。
5、教學(xué)要求的變化:降低教學(xué)要求的有:將“歐姆定律”、“電功公式”、“電功率”由“掌握”層次降為“理解”。將“決定電阻大小的因素”、“電磁鐵的工作原理”、“家庭電路的組成”、“保險(xiǎn)絲和空氣開關(guān)的作用”由“理解”層次降為“知道”。
提高教學(xué)要求的有:將“并聯(lián)電路的等效電阻”由“知道”升為“理解”。
新增的教學(xué)要求有:理解額定電壓、知道空氣開關(guān)、會(huì)用電能表測(cè)量電功。
二、電學(xué)部分新、舊教材的變化
新舊教材有部分地方做了改動(dòng),我將自己查到的改動(dòng)部分向老師們做一匯報(bào)。
1、插圖部分的改動(dòng):新教材中插圖作的更加漂亮與規(guī)范,并刪去了部分插圖,如:57頁的圖4--26、58頁的圖4--28、60頁的圖4--30等。這些地方的修改我認(rèn)為有兩點(diǎn)原因:一是降低了難度,如57頁的圖4--26,很明顯這是一道有關(guān)混聯(lián)電路的問題;二是刪去一些學(xué)生不易看懂的圖形,如58頁的圖4--28、60頁的圖4--30。還有一點(diǎn)有明顯改變的是,除了演示外所有學(xué)生用電流表、電壓表都改為三接線柱多量程儀表。
2、電路元件符號(hào)的改動(dòng):電路元件符號(hào)的改動(dòng)除增加了二極管、發(fā)光二極管符號(hào)外,還有三處明顯的變化,一是電池組、二是開關(guān)、三是導(dǎo)線相交。
在這里我做一解釋,教材中除了在元件符號(hào)中出現(xiàn)導(dǎo)線十字相交外,沒有在其它地方出現(xiàn)過導(dǎo)線十字相交。
3、單位符號(hào)的變化:新教材中所有例題和習(xí)題中的物理量單位都不使用中文,而采用物理量符號(hào)。
4、其它地方的改動(dòng):(1)改動(dòng)部分:電流表一節(jié)關(guān)于電流表的使用中有關(guān)“試觸”問題,由“線頭”試觸改為“開關(guān)”試觸(提示學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意)。(2)刪去部分:刪去105頁習(xí)題8;120頁習(xí)題9;133頁習(xí)題5;166頁習(xí)題2;刪去“電能的輸送”一節(jié),改為材料;刪去“實(shí)驗(yàn):安裝直流電動(dòng)機(jī)模型”一節(jié),改為小實(shí)驗(yàn);刪去“有用的電子元件”一章,其中“二極管”部分改為材料。(3)新增部分:補(bǔ)充135頁“空氣開關(guān)”一自然段;補(bǔ)充139頁“空氣開關(guān)的作用”一自然段;新增“物理實(shí)踐活動(dòng)和物理科普講座”部分內(nèi)容。
三、近三年河北省物理中考命題中電學(xué)部分的分析
2000年:2000年綜合理科試卷中物理部分60分,其中電磁學(xué)部分分值22分,占36.6%?疾閮(nèi)容的基本分布為:
題號(hào)與分值
考查內(nèi)容
單選
多選
作圖與
實(shí)驗(yàn)
計(jì)算
電路22(1)19(2)24(2)
歐姆定律22(1)19(2)24(2)
電功、電功率4(2)7(2)22(1)24(2)
電和磁11(2)17(1)
生活用電12(2)
2001年:2001年綜合理科試卷中物理部分60分,其中電磁學(xué)部分分值22分,占36.6%?疾閮(nèi)容的基本分布為:
題號(hào)與分值
考查內(nèi)容
單選
多選
作圖與
實(shí)驗(yàn)
計(jì)算
電路6(1)12(1)18(1)15(2)19(1)
歐姆定律12(1)18(1)15(2)19(2)
電功、電功率5(1)6(1)18(1)19(3)
電和磁9(2)13(1)
生活用電3(2)
2002年:2002年綜合理科試卷中物理部分55分,其中電磁學(xué)部分分值22.5分,占40.9%。考查內(nèi)容的基本分布為:
題號(hào)與分值
考查內(nèi)容
填空
單選
多選
作圖與
實(shí)驗(yàn)
計(jì)算
電路10(1)16(1)14(2)18(2)
歐姆定律10(1)16(1)14(2)18(3)
電功、電功率3(1)6(0.5)16(1)14(1)18(3)
電和磁7(2)
生活用電3(1)
具體分析如下:
2000年:
填空題第4小題所考知識(shí)點(diǎn)為額定電壓、額定功率、功率及焦耳定律;
填空題第7小題所考知識(shí)點(diǎn)為額定電壓、額定功率、功率的變形式及串聯(lián)電路的特點(diǎn);
第11小題所考知識(shí)點(diǎn)為法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象;(直流電動(dòng)機(jī)的原理、奧斯特實(shí)驗(yàn)、電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化)
第12小題所考知識(shí)點(diǎn)為并聯(lián)電路的特點(diǎn)及額定電壓、額定功率、功率;
作圖、實(shí)驗(yàn)題第17小題所考知識(shí)點(diǎn)為磁場(chǎng);
作圖、實(shí)驗(yàn)題第19小題所考知識(shí)點(diǎn)為電路圖、結(jié)合串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律將伏安法測(cè)電阻方法進(jìn)行開放式改進(jìn);
多選題第22小題所考知識(shí)點(diǎn)為滑動(dòng)變阻器,串聯(lián)、并聯(lián)(混聯(lián))電路的特點(diǎn)、歐姆定律及功率。此題是通過滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)來改變電路中電阻值,從而改變電路中電流、電壓及用電器消耗的功率;
第24小題所考知識(shí)點(diǎn)為串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律及功率。此題是通過開關(guān)的斷開與閉合來改變電路性質(zhì)的。
2001年:
填空題第3小題所考知識(shí)點(diǎn)為家庭電路(家庭電路中電流過大的原因);
填空題第5小題所考知識(shí)點(diǎn)為額定電壓、額定功率及功率W=Pt;
填空題第6小題所考知識(shí)點(diǎn)為串、并聯(lián)電路中電阻的特點(diǎn)及串、并聯(lián)電路中P與R的關(guān)系;
選擇題第9小題所考知識(shí)點(diǎn)為電動(dòng)機(jī)的制作原理(奧斯特實(shí)驗(yàn)、電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)、交流發(fā)電機(jī)原理圖);
選擇題第12小題所考知識(shí)點(diǎn)為串聯(lián)電路中電流、電壓、電阻的特點(diǎn)(歐姆定律);
作圖、實(shí)驗(yàn)題第13小題(3)所考知識(shí)點(diǎn)為通電螺線管;
作圖、實(shí)驗(yàn)題第15小題所考知識(shí)點(diǎn)為電路圖、實(shí)物圖及并聯(lián)電路中電流的特點(diǎn);
多選題第18小題所考知識(shí)點(diǎn)為串、并聯(lián)(混聯(lián))電路的特點(diǎn)、歐姆定律及功率。此題是通過滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)來改變電路中電阻,從而改變電路中的電流、電壓及用電器消耗的功率;
第19小題所考知識(shí)點(diǎn)為額定電壓、額定功率、歐姆定律、串聯(lián)電路的特點(diǎn)以及輸送長導(dǎo)線電阻的問題。
2002年:
填空題第3小題所考知識(shí)點(diǎn)為家庭電路、焦耳定律及歐姆定律;
選擇題第7小題所考知識(shí)點(diǎn)為磁場(chǎng)、通電螺線管;
選擇題第10小題所考知識(shí)點(diǎn)為電路(通路、開路、短路)故障的判定、電流表、電壓表;
作圖、實(shí)驗(yàn)題第14小題所考知識(shí)點(diǎn)為伏安法測(cè)小燈泡功率、電路圖、滑動(dòng)變阻器的作用、歐姆定律、額定功率及儀表的讀數(shù);
多選題第16小題所考知識(shí)點(diǎn)為串、并聯(lián)(混聯(lián))電路的特點(diǎn)、歐姆定律及功 率。此題是通過滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)來改變電路中電阻,從而改變電路中的電流、電壓及用電器消耗的功率;
計(jì)算題第18小題所考知識(shí)點(diǎn)為串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律及功 率。
四、電學(xué)復(fù)習(xí)中應(yīng)注意的問題:
(一)電路的綜合分析
通過三年中考電學(xué)知識(shí)的考查可以看出電路、歐姆定律、電功及電功率是考查的重點(diǎn),所以教師在指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)的過程中應(yīng)將以上三點(diǎn)做為復(fù)習(xí)的要點(diǎn)。首先要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析電路,然后在指導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用物理規(guī)律解答物理習(xí)題的能力。下面我通過一些習(xí)題具體說明。
解答復(fù)雜電路題第一步“簡(jiǎn)化電路圖”:很多同學(xué)解答部分電學(xué)習(xí)題時(shí)感到無從下手,是由于很多電路形式變化多樣,與我們教師平時(shí)講課采用的標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)單電路形式不同。例如:教師上課講三個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)的形式為(圖1),而有些習(xí)題中三個(gè)電阻并聯(lián)的電路圖為(圖2、3),這時(shí)部分學(xué)生往往會(huì)感到眼花繚亂。尤其是電路中加入了電流表電壓表之后,更覺得難上加難。下面用一道例題談下解復(fù)雜電路題的第一步“簡(jiǎn)化電路圖”的點(diǎn)滴體會(huì)。
例:如圖電路中三個(gè)電壓表示數(shù)分別為U1、U2、U3,三個(gè)電流表示數(shù)分別為I1、I2、I3,那么U1、U2、U3之間的關(guān)系是____________,I1、I2、I3之間的關(guān)系是____________。
分析過程:第一步在導(dǎo)線“丁”字及“十”相連處用數(shù)字1、2、3、4、5、6標(biāo)明;
第二步:拆除電壓表(由于電壓表內(nèi)阻很大,電壓表處可視為開路)
替換電流表(由于電流表內(nèi)阻很小,電流表處可用導(dǎo)線替代)。
第三步:畫出無電壓表和電流表的簡(jiǎn)化電路圖,
注意標(biāo)明相交點(diǎn)1、2、3、4、5、6(由于相交
2、3點(diǎn)在一條導(dǎo)線上可視為一個(gè)相交點(diǎn)),由右
圖很容易判別L1、L2串聯(lián)。
第四步:在上圖中交點(diǎn)間或電路元件間填入用導(dǎo)
線替代的電流表如右圖,得出結(jié)論I1=I2=I3。
第五步:在下圖中交點(diǎn)間或電路元件間填入拆除的電壓表。(然后根據(jù)相交點(diǎn)可在一根導(dǎo)線上移動(dòng)畫出右下圖)得出U2=U1+U3。
(二)開關(guān)和滑動(dòng)變阻器對(duì)電路的影響
開關(guān)的斷開與閉合、滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)都會(huì)引起電路結(jié)構(gòu)的改變,或電路電流、電壓及其它物理量等一系列的變化而形成了動(dòng)態(tài)電路。此類習(xí)題在我省近幾年中考中是常見的題型,且占有較大的比重。
開關(guān)的通斷對(duì)電路和影響:開關(guān)的斷開與閉合能改變電路的結(jié)構(gòu),使電路處于不同的連接狀態(tài),可能串聯(lián)或并聯(lián),要特別注意分析開關(guān)對(duì)部分電路的短路問題。解題過程中,應(yīng)首先分析開關(guān)在斷開、閉合時(shí)電路中各電阻的連接情況,分步畫出開關(guān)在不同狀態(tài)下形成的電路的等效電路圖,然后根據(jù)串、并聯(lián)的特點(diǎn)及有關(guān)物理規(guī)律進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算,下面幾個(gè)圖形是近幾年我省中考中出現(xiàn)的有關(guān)開關(guān)斷開與閉合的電路圖。
滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)對(duì)電路的影響:由滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)引起連入電路中電阻大小的改變,從而改變電路中電流、電壓及用電器消耗功率的改變,這一類習(xí)題在我省近幾年中考物理中多選題中年年出現(xiàn),是學(xué)生解決電學(xué)習(xí)題的又一難點(diǎn),下面我通過一道習(xí)題說明一下滑動(dòng)變阻器的限流、分壓作用。
例:根據(jù)已學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)調(diào)光燈電路。
(1)右圖中是一種簡(jiǎn)單的調(diào)光燈電路圖,
它是由幾個(gè)定值電阻分成1、2、3、4幾個(gè)
檔位,在滑片的移動(dòng)過程中,燈泡的亮度可
以調(diào)節(jié),但卻不能連續(xù)變化燈光。
(2)右圖是學(xué)生最容易想到的調(diào)光燈電路圖,滑動(dòng)變阻器起到了限流、降壓作用,它可以起到調(diào)光的效果。但它還存在著一定的不足之處,因?yàn)榛诨瑒?dòng)過程中,燈泡中的電流不能減小到零,因此調(diào)節(jié)的結(jié)果是:燈泡可以達(dá)到最亮(或正常發(fā)光),但其實(shí)際功率卻不能減小到零。
(3)右圖是學(xué)生不容易想到的一種調(diào)光燈電路圖,此圖中的滑動(dòng)變阻器不但有分壓作用,而且具有分流作用。當(dāng)滑片滑到最左端時(shí),燈光正常發(fā)光;當(dāng)滑片滑到最右端時(shí),燈泡被導(dǎo)線短路,實(shí)際功率為零。因此它比上圖的電路實(shí)際調(diào)光范圍要大得多。
(4)右圖是實(shí)用價(jià)值較高的雙向調(diào)光電路圖。一般情況下,L1和L2的額定電壓相等,其中主燈L1電功率較大,主要用來看書和照明用;而輔燈L2的電功率較小,一般用于深夜睡覺時(shí),方便起居用。此圖的特點(diǎn)是主燈L1和輔燈L2的亮度,在滑片移動(dòng)過程中交替連續(xù)變化,達(dá)到雙向調(diào)節(jié)目的。
(三)電路設(shè)計(jì)與常見故障分析:
電路的設(shè)計(jì):電路設(shè)計(jì)題在近幾年中考題中頻頻出現(xiàn)的原因,是由于這類習(xí)題具有開放性、綜合性、答案不唯一的特點(diǎn),它有利于學(xué)生開拓思路、自由探索,有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和想象能力。我省在2000年、2001年中考實(shí)驗(yàn)題中也出了此類題型,我認(rèn)為解答此類題的關(guān)鍵是認(rèn)真審題,弄清題目要求,根據(jù)題目要求,確定開關(guān)、用電器等元件之間的聯(lián)接方式,畫出電路草圖后要反復(fù)進(jìn)行驗(yàn)證,檢驗(yàn)電路是否符合題目要求,最后畫出正規(guī)的電路圖。
電路故障的分析:電路故障一般是指電路中出現(xiàn)了“開路”與“短路”兩種情況,“開路”是指某“段”電路中沒有電流通過;“短路”情況分為二種情況,一是指用導(dǎo)線直接連接了電源的兩端,整個(gè)電路中無電流;二是用導(dǎo)線并聯(lián)在部分電路兩端,對(duì)部分電路短路,部分電路中無電流,但電路中的其它部分中仍有電流通過。解答此類習(xí)題首先應(yīng)判定電路的連接方式;二是根據(jù)故障現(xiàn)象確定故障出現(xiàn)的位置;三是利用電流表、電壓表聯(lián)接在電路中出現(xiàn)的有無示數(shù)情況,或利用導(dǎo)線聯(lián)接在電路中進(jìn)行觀察判定。最終判定出哪部分電路出現(xiàn)了“開路”或“短路”故障。
(四)培養(yǎng)學(xué)生解答物理習(xí)題的能力
初中物理電學(xué)基本規(guī)律:
初中物理電學(xué)基本公式:I=Q/t I=U/R W=UIt P=W/t=UI Q=I2Rt
純電阻電路:P=I2R=U2 /R
串聯(lián)電路基本規(guī)律:I=I1=I2 U=U1+U2 R=R1+R2
串聯(lián)電路的分壓原理:U1 /U2=R1 / R2 U1/U=R1 /(R1+R2) U2/U=R2 /(R1+R2)
并聯(lián)電路基本規(guī)律:I=I1+I2 U=U1=U2 1/R=1/R1+1/R2
并聯(lián)電路的分流原理:I1 /I2=R2 / R1 I1 /I=R2 /(R1+R2) I2 /I=R1 /(R1+R2)
純電阻電路中用電器消耗的功率與用電器電阻的關(guān)系:
串聯(lián):P1 /P2=R1 /R2 并聯(lián):P1 /P2=R2 /R1
(1)培養(yǎng)學(xué)生在解題過程中“鋪路、搭橋”的能力:
由于電路習(xí)題具有復(fù)雜性、變化性、邏輯性、綜合性的特點(diǎn),因此教師在習(xí)題教學(xué)中要注重教給學(xué)生一些解題方法,“鋪路、搭橋”的方法就是通過題目中已給出的已知條件,借助物理公式并結(jié)合數(shù)學(xué)方法,推出所求物理量需要的直接條件,從而達(dá)到解題的目的。
例題:(2000年北京中考題)如圖所示電路中,電源電壓不變,
燈的電阻不隨溫度變化。當(dāng)開關(guān)S1和S2都閉合時(shí),R1消耗的功率
為36W;當(dāng)開關(guān)S1和S2都斷開時(shí),燈L的功率為其額定功率的1/4,R2消耗的功率為2W;已知R1大于R2,燈L的額定功率是多少瓦?
分析:先找出已知條件中的不變量:電源電壓U不變,
燈絲電阻不變。
當(dāng)S1、S2閉合時(shí),燈L及R1和R2組成并聯(lián)電路。燈L正常發(fā)光,說明其兩端的電壓為額定電壓,且等于電源電壓即U額=U;燈L消耗的功率即為額定功率P額。
P額=U2額/RL=U2/RL,燈的額定電流I額=U額/RL=U/RL。
又因P1=36W,P1=U2 / R1 U2=36R1 P額=U2/RL=36R1/RL。也就是說只要R1與RL的比例關(guān)系確定下來,燈L的額定功率也就迎刃而解了。
當(dāng)S1、S2斷開時(shí),燈L、R1和R2組成串聯(lián)電路且燈L的實(shí)際功率P實(shí)=P額/4,下面就利用P實(shí)=P額/4及上述的已知條件,去“鋪路、搭橋”逐漸推導(dǎo)出RL與R1、R2的關(guān)系。
由于P實(shí)=P額 /4 P額=U2 /RL P實(shí)=U2實(shí)/RL 得出U實(shí)=U額/2
又由于RL不變,U不變。U實(shí)=I實(shí)RL U額=I額RL U實(shí)=U額/2 得出 U實(shí)=I額/2
由I實(shí)=U實(shí)/RL=U/(RL+R1+R2) I額=U/RL I實(shí)=I額/2 得出RL=R1+R2
又因?yàn)镻2=I2實(shí)R2=2W P2=[U/(RL+R1+R2)]2R2 RL=R1+R2 U2=36R1
因?yàn)镽1大于R2 所以R1=2R2 則RL=R1+R2=3R2 R1 :RL=2 :3
所以P額=U2/RL=36R1/RL=24W
(2)數(shù)學(xué)公式在物理中的應(yīng)用
在求解電學(xué)習(xí)題中,依據(jù)電路的特點(diǎn)和規(guī)律,采用比例、二元一次方程組、一元二次方程、不等式等數(shù)學(xué)方法,即可拓寬學(xué)生的解題思路,也可簡(jiǎn)化解題過程。因此老師在教學(xué)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練。
利用比例方法解有關(guān)電學(xué)習(xí)題:
例:由電源引到某工地的一只“220V 100W”的燈泡亮度較暗,測(cè)得該燈的實(shí)際功率只有81W,而電源的電壓為220V,輸電導(dǎo)線上消耗的功率約有多大?
解:根據(jù)題意可知,輸電導(dǎo)線電阻R線與小燈泡電阻R串聯(lián)(分析過程略)
則:P線/P=R線/R
根據(jù)隱含條件“220V 100W”可知R=2202/100 (1)
由于P=I2R=[U/(R+R線)]2R
即:81=2202R/(R+R線)2
(1) / (2) 得R線/R=1/9 則P線/P=R線/R=1/9 P線=9W
利用“△”物理量的變化,解有關(guān)電學(xué)習(xí)題:
“△U、△I”與R的關(guān)系應(yīng)用:
例:如圖所示電路,電源電壓恒定,單刀雙擲開關(guān)接觸點(diǎn)1時(shí),電壓表示數(shù)為12V電流表示數(shù)為2A,接觸點(diǎn)2時(shí),電壓表示數(shù)為6V,電流表的示數(shù)為1.5A,求定值電阻R0的值。
分析:由電路圖可知,當(dāng)接觸點(diǎn)1時(shí),RO與R1串聯(lián),當(dāng)接觸點(diǎn)2時(shí),R0與R2串聯(lián),在電源電壓不變的條件下,電壓表示數(shù)的改變就等于R0兩端電壓的改變,而電阻是導(dǎo)體本身的屬性,不隨電壓和電流的改變而改變,則R=△U/△I。
解:R0=△U0/△I0=(U0'?U0)/(I?I')
=[(U?U2)?(U?U1)]/(I?I')
=(U1?U2)/(I?I')=12歐
“△p”與R的關(guān)系的應(yīng)用:
例題:如果加在定值電阻兩端的電壓從9V減小到6V,通過的電流相應(yīng)變化了0.3A,那么該定值電阻消耗的電功率減小了:
A. 0.9W B. 1.8W C. 3.6W D. 4.5W
分析:定值電阻兩端的電壓降低,通過的電流一定減小,消耗的功率也一定減小,本題中唯一不變的是電阻,所以應(yīng)以電阻為中間量,找出其它各物理量間的關(guān)系。
解:由△I=U1 /R?U2 /R=△U / R 得R=△U/△I
減小的功率為:△P=U12/R一U22/R=(U12一U22)/R=(U1+U2)△U/R
所以:△P=(U1+U2)△I=4.5W
用數(shù)學(xué)不等式求極值習(xí)題:
例題:如圖所示,R1=20歐,R2是0---50歐的滑動(dòng)變阻器,電源電壓U=10伏且不變。求R2消耗的最大功率。
分析:滑片在左端時(shí),R2消耗的功率為零,當(dāng)滑片由左向右移動(dòng)時(shí),R2變大,
I=U/(R1+R2)則I變小,U2=U一IR1,則U2變大,所以P2=U2I的變化難以確定,故本題僅用物理分析難以得到R2消耗功率最大的條件,那么我們可采用數(shù)學(xué)中新平方差公式:(a+b)2--(a-b)2=4ab得出4ab=(a+b)2--(a-b)2≤(a+b)2,且當(dāng)a=b時(shí)取等號(hào)。來求解此題
解:由題意可得:P2=U2I=(U --U1)U1/R1
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