| 初中物理電學綜合問題難點突破 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電學綜合題歷來是初中物理的難點，在近幾年的中考題中屢屢出現，由于試題綜合性強，設置障礙多，如果學生的學習基礎不夠扎實，往往會感到很難。在實際教學中，許多教師采用的是“題海戰術”，無形加重了學生學習的課業負擔。探索和改進電學綜合問題教學，是一項很有價值的工作。 在長期的初中教學實踐中，本人逐步探索了一套電學綜合問題教學方案，對于學生突破電學綜合問題中的障礙有一定效果。 一、理清“短路”概念。 在教材中，只給出了“整體短路”的概念，“導線不經過用電器直接跟電源兩極連接的電路，叫短路?！倍陔妼W綜合題中常常會出現局部短路的問題，如果導線不經過其他用電器而將某個用電器（或某部分電路）首尾相連就形成局部短路。局部短路僅造成用電器不工作，并不損壞用電器，因此是允許的。因它富于變化成為電學問題中的一個難點。  實驗原理如圖1，當開關S閉合前，兩燈均亮（較暗）；閉合后，L1不亮，而L2仍發光（較亮）。 為了幫助初中生理解，可將L1比作是電流需通過的“一座高山”而開關S的短路通道則比作是“山里的一條隧洞”。有了“隧洞”，電流只會“走隧洞”而不會去“爬山”。 二、識別串并聯電路 電路圖是電學的重要內容。許多電學題一開頭就有一句“如圖所示的電路中”如果把電路圖辨認錯了，電路中的電流強度、電壓、電阻等物理量的計算也隨之而錯，造成“全軍覆沒”的局面，所以分析電路是解題的基礎。初中電學一般只要求串聯、并聯兩種基本的連接，不要求混聯電路。區分串、并聯電路是解電學綜合題的又一個需要突破的難點。 識別串、并聯有三種方法，⑴、電流法；⑵、等效電路法；⑶、去表法。 ⑴、電流法：即從電源正極出發，順著電流的流向看電流的路徑是否有分支，如果有，則所分的幾個分支之間為并聯，（分支前后有兩個節點）如果電流的路徑只有一條（無分支點），則各元件之間為串聯。此方法學生容易接受。 ⑵、等效電路法：此方法實質上運用了“電位”的概念，在初中物理中，電壓的概念，是通過“水位差”的類比中引入的。那么，可借助于“高度差”進行類比，建立“一樣高的電位”概念。可以通過類比手法，例如：如果某學校三層樓上有初三⑴、初三⑵、初三⑶三個班級，二層樓上有初二⑴、初二⑵、初二⑶三個班級，那么初三年級與初二年級任意兩個班級之間的“高度差”是一樣的，都相差“一層樓”。因為初三年級各班處于“一樣高”的三層樓上，而初二年級各班級處于“一樣高”的二層樓上。在電路中，也有“一樣高電位”的概念。在電路中，無論導線有多長，只要其間沒有用電器都可以看成是同一個點，即電位“一樣高”。因此，我們可以找出各元件兩端的公共點畫出簡化的等效電路。 圖2、圖3是對各電阻的連接情況分析。   圖2 圖3 如上圖2紅線上各個點都與電源正極“電位一樣高”，藍線部分與電源負極“電位一樣高”，可以簡化為圖3。在圖3中，R1、R2、R3的并聯關系也就顯而易見了。 ⑶、去表法：由于電壓表的內阻很大，并聯在電路中時，通過它的電流很小，可忽略不計。故在電路中去掉電壓表，不會影響電路結構，電壓表所在之處可視為開路。而電流表的內阻很小，串聯在電路中幾乎不影響電路的電流強度，因而，在電路分析中，可視其為一根導線，去掉后改成一根導線即可。 三、“表格分析法” 整理解題思路 不少初中生反映，電學習題涉及概念、公式多，解題頭緒多，容易出錯。要突破這個難點，關鍵在于整理出清晰的解題思路。 可以使用“表格法”幫助整理解題思路。 表格的列，列出有關用電器的電流、電壓、電阻、電功率四個物理量。在一般計算中，出現用電器多為純電阻，根據歐姆定律I=U/R，電功率的計算公式P=UI，在四個物理量中只要知道了其中的兩個，就可以求出剩余的兩個物理量。（有六種情況）  典型例題：如圖4所示，R1=2歐，R2=6歐，接在電源上時，電壓表的示數為0.5伏，求電路消耗的總電功率是多少？ 這是有關兩個電阻串聯的典型習題， 有關電阻R1的物理量：I1、U1、R1、P1； 有關電阻R2的物理量：I2、U2、R2、P2； 有關總電路的物理量：I、U、R、P。 在這12個物理量中，已知其中的三個物理量，就可以求出剩余的9個物理量。 用“表格分析法”進行解題分析如下表1 表1：
注：* 表示為題目中已知量。 解題分析：從表中“有關R1”的縱向可以看出，由于已知了U1和R1故可以求出I1和P1（在本題不需要求出）；再由“有關電流”的橫向關系來看串聯電路電流處處相等，可進一步得出I2和I；再從“有關總體”的縱向來看，要求P，則除了已求出的電流I這一個物理量外，還需要在U和R兩者之中知道第二個物理量，方可求出。而要求R或求U，則可以從“有關電阻”的橫向關系或“有關電壓”橫向關系中求出來。在這一步也就可以用兩種方法，所謂一題多解。 解： ∵因為R1與R2串聯 ∴總電流I=I1=0.25A [橫向關系] 總電阻 總功率 有一類習題，是關于燈泡的，常有額定狀態和工作狀態，如用“6V3W”字樣已知了燈泡額定狀態的電壓和電功率，而工作狀態則常常為“電功率最小時（或最大時）”等情況。橫向關系往往在題設中出現，如設燈泡的電阻不變，或設電源的總電壓不變等。 四、有關“電路變化”分析 不少同學反映“變化的電路難，不知從何下手”。這是因為分析變化的電路涉及的內容廣，考慮的問題深。對電阻、電流強度、電壓及電功率相互關系的分析，稍有不慎就會造成連錯反應，得出錯誤的結論。這是電學綜合問題的又一個難點。 變化電路主要是通過開關或滑動變阻器的改變來富于電路變化的。電路中有多個開關，通過開關閉合和斷開的狀態變化，往往會使各用電器的連接關系發生變化，而滑動變阻器則通過滑片來改變其連入電路的有效電阻，從而使電路中的電壓、電流、電功率等數值發生變化（也有改變電路結構的）。有關變化電路，應在學會識別“部分電路短接”和學會識別串并聯電路的基礎上，掌握分析變化電路的基本思路。 1、開關的通、斷造成電路的變化 當開關處在不同狀態時，由于斷路和短路，接入電路中的用電器，及其用電器之間的連接方式一般要發生變化，因此首先要在原電路的基礎上畫出各種情況下的實際電路。改畫時要根據電流的實際情況，運用“拆除法”。 拆除法要求：⑴、去掉被斷路的元件；⑵、去掉已被短路的元件；⑶、用“去表法”去表，其原則是“電壓表處是斷路，電流直過電流表”。在去掉電壓表時，要分析電壓表讀出來的是哪部分電路兩端的電壓，可用等效電路法進行分析。  電路中，電源電壓保持 4伏，L1的電阻為4歐， L2、L3的電阻均為16歐 求：⑴、S1、S2都斷開 時，電流表和電壓表的 示數。 ⑵、S1、S2都接通時，整個電路消耗的電功率。 例題分析：在題中的當開關處于閉合或斷開的兩種情況下電路結構發生了變化，可進行電路的改畫，見圖6。
注：圖中虛線部分是要去掉的部分。 一個物理量。電壓表 可借助于“等電位” 進行分析。在圖7中， 紅線、藍線、黑線分 別是三個“同電位點”， 由圖7中可見，L1與 電壓表V均加在藍線 與黑線之間，所以電壓表是L兩端的電壓。 解：當S1、S2都斷開時，L1、L3串聯。 電流表讀數 電壓表讀數 當S1、S2都接通時，L2、L3并聯。 總電阻 總功率 2．滑動變阻器變化問題 滑動變阻器連入電路中的有效電阻發生變化了，或是引起電路結構的變化，或是引起電路中電壓、電流、電功率的變化。 典型例題：如圖8所示電路中，電源電壓不變，當滑動變阻器的滑片向右滑動時，電流表 A、電流表和電壓表的示數變大； B、電流表和電壓表的示數變?。?/p> C、電流表示數變小，電壓表示 數變大； D、電流表示數變大，電壓表示數變小。 有關滑動變阻器的此類型問題，解題關鍵是：⑴、弄清滑動變阻器原理，滑片滑動時電阻是變大還是變??？⑵、弄清物理量是否變化，一般來說，電源的電壓，定值電阻的阻值是不變，其它的物理量都是變化的；⑶、弄清電壓表讀數讀出的是哪一個電器兩端的電壓；⑷、利用表格整理分析問題的思路。 上例題表格分析如下：
由電阻橫向關系可知， 因R1不變，R2變大，故R總 將變大；再由總電路縱向關系 |
