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【中图分类号】G634.7 【文献标识码】A
【文章编号】2095-3089(2018)32-0115-01
首先我们解电学习题时,要明确以下几点:
(1)导线的电阻很小,一般可以不计,可以看做是0。
(2)用导线连接的两点可以看做同一点。
(3)电流表的电阻很小,可以看做导线,即:RA=0。
(4)电压表的电阻很大,可以看做开关,并且处于断开状态。
1.如圖(1)所示的电路中,电源电压恒定不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P自右向左移动的过程中,电压表示数将,电流表示数将。(均选填“变大”、“不变”、“变小”)
解答:首先我们把图(1)中的电压表去掉,变成图(2)。不难看出,图(2)中的滑动变阻器接入电路的有效电阻是滑片P左边部分的电阻。
当滑片P自右向左移动的过程中,滑动变阻器接入电路的有效电阻根据可知在减小。
实际电路为一个定值电阻R0和滑动变阻器R串联。那么根据欧姆定律可知,电路中电流强度在增大。即电流表示数将变大。
再根据U变=U电-U定=U电-IR0可知滑动变阻器R两端的电压在减小。即电压表的示数将变小。
笔者在实际教学中也发现有相当一部分同学用U变=IR变来解题,而命题者又诱导了一下,因为电路中电流强度I在增大,而滑动变阻器接入电路中的电阻R变在减小。所以它们的乘积就无法确定,而选择答案中就有这个答案,这时立场不坚定的同学就选择了无法确定的答案。头脑比较灵活清醒的同学转换了思路,利用U变=U电-U定=U电-IR0这个表达式解出了正确答案。
但笔者认为教师在日常教学中,可以引导学生刨根问底。培养学生进一步探究问题、分析问题和解决问题的能力。
现在我们根据上式进行讨论,当滑片P自右向左移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻丝的有效长度L在变短,那么SR0ρL 在变大,根据1+SR0ρL可知上式中的分母在增大,而分子不变,所以滑动变阻器两端的电压在减小。即:伏特表的示数减小。
同理我们也可以求出电路中的电流I进行讨论。
由I=U电R0+R变R变=ρLS 可得:I=U电R0+ρLS=SU电SR0+ρL
从上式可以看出当滑片P自右向左移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻丝的有效长度L在变短,那么根据(SR0+ρL) 可知上式中的分母在减小,而分子不变,所以电路中的电流在增大。即电流表的示数将变大。
在这里教师可以引导学生根据U变=U电-U定=U电-IR0。做出滑动变阻器两端的电压U变和电路中电流I的图像。然后引导学生对滑动变阻器两端电压U变和电路中电流I的图像进行分析讨论。
根据I=U电R0+R变U变=U电-IR0 可得:U变=U电-U电I+R变R0
现在我们对上式进行讨论:
(1)当滑片P在最左端时,滑动变阻器的电阻R变=0,把R变=0代入上式可得:伏特表的示数U=0。图(3)中B点的坐标为(U电R0,0) 。
我们在解题时绝大部分学生甚至全部学生用的是这种解法,
当滑片P在最左端时,滑动变阻器的电阻R=0,电路中的电流I 最大,即:Imax=U电R0这时伏特表的示数等于0。
(2)当滑片P在最右端时,滑动变阻器的电阻R变 最大,相当于一个定值电阻R,此时电路中的电流I最小,即:Imin=U电R0+R,我们根据U=U电-U电1+RR0 可知。当滑动变阻器的电阻最大时,RR0 最大,那么1+RR0也最大,则被减数不变,而减数 U电1+RR0 最小,故滑动变阻器两端的电压U最大。即电压表的示数最大。
图(3)中C点的坐标为(U电R0+R,U电RR0+R)。
(3)综上以上的两点,将滑动变阻器的滑片P自右向左移动的过程中,电压表示数将减小。
(4)图(3)中A点的坐标为(0,U电),教师进而可以引导学生分析为什么AC段画成虚线的原因。是因为当滑动变阻器的阻值为0时,但电路中的电阻是定值电阻R0,电路中的电流不可能为0,也正好说明定值电阻R0所起的作用,即:保护电路,或者把定值电阻R0叫限流电阻。
2.如图(4)所示的电路中,电源电压恒定不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P自右向左移动的过程中,电压表示数将,电流表示数将。(均选填“变大”、“不变”、“变小”)
解答:首先我们把图(4)中的电压表去掉,变成图(5),不难看出图(4)中的滑动变阻器实际上是一个定值电阻R。 滑片P的移动并不能改变电路中的电阻,但滑片P的移动能改变电压表的示数。实际电路为两个定值电阻R0和R串联。那么根据欧姆定律可以求出电路中电流强度I。
I=U电R总R总=R0+RI=U电R0+R
从上式中可以看出,因为电源电压恒定不变、两个定值电阻R0和R的阻值不变,所以电路中电流I不变。即电流表示数将不变。
图(4)所示的电路中,电压表测得是滑动变阻器R滑片P右部分电阻的电压。我们根据欧姆定律和电阻定律可以求出电压表示数U的数学表达式。
U=IRR=ρLSU=IρLS
从上式中可以看出,因为电路中电流不变、 滑动变阻器R的材料不变、滑动变阻器R的电阻丝的横截面不变,将滑动变阻器的滑片P自右向左移动的过程中,滑动变阻器R的电阻丝的长度变长,所以电压表所测滑动变阻器的电压变大。即电压表的示数将变大。
教师也可以进一步引导学生把电路中电流I=U电R0+R代入 U=IρLS
可得:U=IρLS =U电R0+R× ρLS=U电R0+ ρLS ×ρLS
把上式化简可得:U= U电R0+ρLS×ρLS=U电ρLR0S+ρL=U电ρR0SL+ρ。
从上式中可以看出,因为电路中电源电压不变、 滑动变阻器R的材料不变、滑动变阻器R的电阻丝的横截面不变,将滑动变阻器的滑片P自右向左移动的过程中,滑动变阻器R的电阻丝的长度变长,所以变小,电压表所测滑动变阻器的电压变大。即电压表的示数将变大。
笔者在教学中发现相当一部分同学分析电压表示数的变化情况。他们认为电源电压不变、电路中电流不变、定值电阻不变,所以电压表的示数不变。这种解法的错误在于没有看出电压表并不是测整个滑动变阻器的电压,电压表只是测滑动变阻器滑片P右部分电阻的电压。
【文章编号】2095-3089(2018)32-0115-01
首先我们解电学习题时,要明确以下几点:
(1)导线的电阻很小,一般可以不计,可以看做是0。
(2)用导线连接的两点可以看做同一点。
(3)电流表的电阻很小,可以看做导线,即:RA=0。
(4)电压表的电阻很大,可以看做开关,并且处于断开状态。
1.如圖(1)所示的电路中,电源电压恒定不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P自右向左移动的过程中,电压表示数将,电流表示数将。(均选填“变大”、“不变”、“变小”)
解答:首先我们把图(1)中的电压表去掉,变成图(2)。不难看出,图(2)中的滑动变阻器接入电路的有效电阻是滑片P左边部分的电阻。
当滑片P自右向左移动的过程中,滑动变阻器接入电路的有效电阻根据可知在减小。
实际电路为一个定值电阻R0和滑动变阻器R串联。那么根据欧姆定律可知,电路中电流强度在增大。即电流表示数将变大。
再根据U变=U电-U定=U电-IR0可知滑动变阻器R两端的电压在减小。即电压表的示数将变小。
笔者在实际教学中也发现有相当一部分同学用U变=IR变来解题,而命题者又诱导了一下,因为电路中电流强度I在增大,而滑动变阻器接入电路中的电阻R变在减小。所以它们的乘积就无法确定,而选择答案中就有这个答案,这时立场不坚定的同学就选择了无法确定的答案。头脑比较灵活清醒的同学转换了思路,利用U变=U电-U定=U电-IR0这个表达式解出了正确答案。
但笔者认为教师在日常教学中,可以引导学生刨根问底。培养学生进一步探究问题、分析问题和解决问题的能力。
现在我们根据上式进行讨论,当滑片P自右向左移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻丝的有效长度L在变短,那么SR0ρL 在变大,根据1+SR0ρL可知上式中的分母在增大,而分子不变,所以滑动变阻器两端的电压在减小。即:伏特表的示数减小。
同理我们也可以求出电路中的电流I进行讨论。
由I=U电R0+R变R变=ρLS 可得:I=U电R0+ρLS=SU电SR0+ρL
从上式可以看出当滑片P自右向左移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻丝的有效长度L在变短,那么根据(SR0+ρL) 可知上式中的分母在减小,而分子不变,所以电路中的电流在增大。即电流表的示数将变大。
在这里教师可以引导学生根据U变=U电-U定=U电-IR0。做出滑动变阻器两端的电压U变和电路中电流I的图像。然后引导学生对滑动变阻器两端电压U变和电路中电流I的图像进行分析讨论。
根据I=U电R0+R变U变=U电-IR0 可得:U变=U电-U电I+R变R0
现在我们对上式进行讨论:
(1)当滑片P在最左端时,滑动变阻器的电阻R变=0,把R变=0代入上式可得:伏特表的示数U=0。图(3)中B点的坐标为(U电R0,0) 。
我们在解题时绝大部分学生甚至全部学生用的是这种解法,
当滑片P在最左端时,滑动变阻器的电阻R=0,电路中的电流I 最大,即:Imax=U电R0这时伏特表的示数等于0。
(2)当滑片P在最右端时,滑动变阻器的电阻R变 最大,相当于一个定值电阻R,此时电路中的电流I最小,即:Imin=U电R0+R,我们根据U=U电-U电1+RR0 可知。当滑动变阻器的电阻最大时,RR0 最大,那么1+RR0也最大,则被减数不变,而减数 U电1+RR0 最小,故滑动变阻器两端的电压U最大。即电压表的示数最大。
图(3)中C点的坐标为(U电R0+R,U电RR0+R)。
(3)综上以上的两点,将滑动变阻器的滑片P自右向左移动的过程中,电压表示数将减小。
(4)图(3)中A点的坐标为(0,U电),教师进而可以引导学生分析为什么AC段画成虚线的原因。是因为当滑动变阻器的阻值为0时,但电路中的电阻是定值电阻R0,电路中的电流不可能为0,也正好说明定值电阻R0所起的作用,即:保护电路,或者把定值电阻R0叫限流电阻。
2.如图(4)所示的电路中,电源电压恒定不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P自右向左移动的过程中,电压表示数将,电流表示数将。(均选填“变大”、“不变”、“变小”)
解答:首先我们把图(4)中的电压表去掉,变成图(5),不难看出图(4)中的滑动变阻器实际上是一个定值电阻R。 滑片P的移动并不能改变电路中的电阻,但滑片P的移动能改变电压表的示数。实际电路为两个定值电阻R0和R串联。那么根据欧姆定律可以求出电路中电流强度I。
I=U电R总R总=R0+RI=U电R0+R
从上式中可以看出,因为电源电压恒定不变、两个定值电阻R0和R的阻值不变,所以电路中电流I不变。即电流表示数将不变。
图(4)所示的电路中,电压表测得是滑动变阻器R滑片P右部分电阻的电压。我们根据欧姆定律和电阻定律可以求出电压表示数U的数学表达式。
U=IRR=ρLSU=IρLS
从上式中可以看出,因为电路中电流不变、 滑动变阻器R的材料不变、滑动变阻器R的电阻丝的横截面不变,将滑动变阻器的滑片P自右向左移动的过程中,滑动变阻器R的电阻丝的长度变长,所以电压表所测滑动变阻器的电压变大。即电压表的示数将变大。
教师也可以进一步引导学生把电路中电流I=U电R0+R代入 U=IρLS
可得:U=IρLS =U电R0+R× ρLS=U电R0+ ρLS ×ρLS
把上式化简可得:U= U电R0+ρLS×ρLS=U电ρLR0S+ρL=U电ρR0SL+ρ。
从上式中可以看出,因为电路中电源电压不变、 滑动变阻器R的材料不变、滑动变阻器R的电阻丝的横截面不变,将滑动变阻器的滑片P自右向左移动的过程中,滑动变阻器R的电阻丝的长度变长,所以变小,电压表所测滑动变阻器的电压变大。即电压表的示数将变大。
笔者在教学中发现相当一部分同学分析电压表示数的变化情况。他们认为电源电压不变、电路中电流不变、定值电阻不变,所以电压表的示数不变。这种解法的错误在于没有看出电压表并不是测整个滑动变阻器的电压,电压表只是测滑动变阻器滑片P右部分电阻的电压。