初中物理电学综合问题难点突破

1 初中物理电学综合问题难点突破 电学综合题历来是初中物理的难点 在近几年的中考题 中屡屡出现 由于试题综合性强 设置障碍多 如果学生的 学习基础不够扎实 往往会感到很难 在实际教学中 许多 教师采用的是 题海战术 无形加重了学生学习的课业负 担 探索和改进电学综合问题教学 是一项很有价值的工作 在长期的初中教学实践中 本人逐步探索了一套电学综 合问题教学方案 对于学生突破电学综合问题中的障碍有一 定效果 一 理清 短路 概念 在教材中 只给出了 整体短路 的概念 导线不经过 用电器直接跟电源两极连接的电路 叫短路 而在电学综 合题中常常会出现局部短路的问题 如果导线不经过其他用 电器而将某个用电器 或某部分电路 首尾相连就形成局部 短路 局部短路仅造成用电器不工作 并不损坏用电器 因 此是允许的 因它富于变化成为电学问题中的一个难点 局部短路概念抽象 学生 难以理解 可用实验帮助学生 突破此难点 实验原理如图 1 当开关 S 闭合前 两灯均亮 较暗 2 闭合后 L1不亮 而 L2仍发光 较亮 为了帮助初中生理解 可将 L1比作是电流需通过的 一 座高山 而开关 S 的短路通道则比作是 山里的一条隧洞 有了 隧洞 电流只会 走隧洞 而不会去 爬山 二 识别串并联电路 电路图是电学的重要内容 许多电学题一开头就有一句 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 所以分析电路是解题的基础 初中电学一 般只要求串联 并联两种基本的连接 不要求混联电路 区 分串 并联电路是解电学综合题的又一个需要突破的难点 识别串 并联有三种方法 电流法 等效电路 法 去表法 电流法 即从电源正极出发 顺着电流的流向看电 流的路径是否有分支 如果有 则所分的几个分支之间为并 联 分支前后有两个节点 如果电流的路径只有一条 无 分支点 则各元件之间为串联 此方法学生容易接受 等效电路法 此方法实质上运用了 电位 的概念 在初中物理中 电压的概念 是通过 水位差 的类比中引 入的 那么 可借助于 高度差 进行类比 建立 一样高 的电位 概念 可以通过类比手法 例如 如果某学校三层 楼上有初三 初三 初三 三个班级 二层楼上有初二 初二 初二 三个班级 那么初三年级与初二年级任 意两个班级之间的 高度差 是一样的 都相差 一层楼 3 因为初三年级各班处于 一样高 的三层楼上 而初二年级 各班级处于 一样高 的二层楼上 在电路中 也有 一样 高电位 的概念 在电路中 无论导线有多长 只要其间没 有用电器都可以看成是同一个点 即电位 一样高 因此 我们可以找出各元件两端的公共点画出简化的等效电路 图 2 图 3 是对各电阻的连接情况分析 图 2 图 3 如上图 2 红线上各个点都与电源正极 电位一样高 蓝线部分与电源负极 电位一样高 可以简化为图 3 在图 3 中 R1 R2 R3的并联关系也就显而易见了 去表法 由于电压表的内阻很大 并联在电路中时 通过它的电流很小 可忽略不计 故在电路中去掉电压表 不会影响电路结构 电压表所在之处可视为开路 而电流表 的内阻很小 串联在电路中几乎不影响电路的电流强度 因 而 在电路分析中 可视其为一根导线 去掉后改成一根导 线即可 三 表格分析法 整理解题思路 不少初中生反映 电学习题涉及概念 公式多 解题头 4 绪多 容易出错 要突破这个难点 关键在于整理出清晰的 解题思路 可以使用 表格法 帮助整理解题思路 表格的列 列出有关用电器的电流 电压 电阻 电功 率四个物理量 在一般计算中 出现用电器多为纯电阻 根 据欧姆定律 I U R 电功率的计算公式 P UI 在四个物理 量中只要知道了其中的两个 就可以求出剩余的两个物理量 有六种情况 表格的行 列出电流等物理量在各分电路和总电路的 数值 或物理量在用电器的各种状态下 如额定工作状态 电路实际工作状态 的数值 而根据串 并联电路的特点或 根据题设 只要知道其中的两个 或一个 就可以求出剩 余的物理量 典型例题 如图 4 所示 R1 2 欧 R2 6 欧 接在电源上 时 电压表的示数为 0 5 伏 求 电路消耗的总电功率是多少 这是有关两个电阻串联的典型习题 有关电阻 R1的物理量 I1 U1 R1 P1 有关电阻 R2的物理量 I2 U2 R2 P2 有关总电路的物理量 I U R P 在这 12 个物理量中 已知其中的三个物理量 就可以 求出剩余的 9 个物理量 用 表格分析法 进行解题分析如下表 1 5 表 1 有关 R1有关 R2有关总体横向关系 电流I1I2I电流相等 电压U1 0 5V UU U1 U2 电阻R1 2 R2 6 RR R1 R2 电功率P1 P 注 表示为题目中已知量 解题分析 从表中 有关 R1 的纵向可以看出 由于已 知了 U1和 R1故可以求出 I1和 P1 在本题不需要求出 再 由 有关电流 的横向关系来看串联电路电流处处相等 可 进一步得出 I2和 I 再从 有关总体 的纵向来看 要求 P 则除了已求出的电流 I 这一个物理量外 还需要在 U 和 R 两者之中知道第二个物理量 方可求出 而要求 R 或求 U 则可以从 有关电阻 的横向关系或 有关电压 横向 关系中求出来 在这一步也就可以用两种方法 所谓一题多 解 解 有关 R1纵向关系 A V R U I25 0 2 5 0 1 1 1 因为 R1与 R2串联 总电流 I I1 0 25A 横向关系 总电阻 横向关系 862 21 RRR 总功率 有关总电阻纵向关系 WARIP5 08 25 0 22 有一类习题 是关于灯泡的 常有额定状态和工作状态 如用 6V3W 字样已知了灯泡额定状态的电压和电功率 6 而工作状态则常常为 电功率最小时 或最大时 等情况 横向关系往往在题设中出现 如设灯泡的电阻不变 或设电 源的总电压不变等 四 有关 电路变化 分析 不少同学反映 变化的电路难 不知从何下手 这是因 为分析变化的电路涉及的内容广 考虑的问题深 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 这是电学综合问题的又一个 难点 变化电路主要是通过开关或滑动变阻器的改变来富于电 路变化的 电路中有多个开关 通过开关闭合和断开的状态 变化 往往会使各用电器的连接关系发生变化 而滑动变阻 器则通过滑片来改变其连入电路的有效电阻 从而使电路中 的电压 电流 电功率等数值发生变化 也有改变电路结构 的 有关变化电路 应在学会识别 部分电路短接 和学 会识别串并联电路的基础上 掌握分析变化电路的基本思路 1 开关的通 断造成电路的变化 当开关处在不同状态时 由于断路和短路 接入电路中 的用电器 及其用电器之间的连接方式一般要发生变化 因 此首先要在原电路的基础上画出各种情况下的实际电路 改 画时要根据电流的实际情况 运用 拆除法 拆除法要求 去掉被断路的元件 去掉已被短 路的元件 用 去表法 去表 其原则是 电压表处是 7 断路 电流直过电流表 在去掉电压表时 要分析电压表 读出来的是哪部分电路两端的电压 可用等效电路法进行分 析 例题 如图 5 所示 电路中 电源电压保持 4 伏 L1的电阻为 4 欧 L2 L3的电阻均为 16 欧 求 S1 S2都断开 时 电流表和电压表的 示数 S1 S2都接通时 整个电路消耗的电功率 例题分析 在题中的当开关处于闭 合或断开的两种情 况下电路结构发生了变化 可进行电路的改画 见图 6 8 注 图中虚线部分是要去掉的部分 在用 去表法 去掉电流表电压表后 要分析它们分别 测量哪一个用电器的哪 一个物理量 电压表 可借助于 等电位 进行分析 在图 7 中 红线 蓝线 黑线分 别是三个 同电位点 由图 7 中可见 L1与 电压表 V 均加在蓝线 与黑线之间 所以电压表是 L 两端的电压 解 当 S1 S2都断开时 L1 L3串联 电流表读数 A V RR U I2 0 164 4 31 电压表读数 VAIRU8 042 0 11 当 S1 S2都接通时 L2 L3并联 总电阻 8 2 16 32 32 RR RR R 总功率 W V R U P2 8 4 22 2 滑动变阻器变化问题 滑动变阻器连入电路中的有效电阻发生变化了 或是引 9 起电路结构的变化 或是引起电路中电压 电流 电功率的 变化 典型例题 如图 8 所示电路中 电源电压不变 当滑动 变阻器的滑片向右滑动时 电流表 和电压表的示数变化情况是 A 电流表和电压表的示数变大 B 电流表和电压表的示数变小 C 电流表示数变小 电压表示 数变大 D 电流表示数变大 电压表示数变小 有关滑动变阻器的此类型问题 解题关键是 弄清 滑动变阻器原理 滑片滑动时电阻是变大还是变小 弄 清物理量是否变化 一般来说 电源的电压 定值电阻的阻 值是不变 其它的物理量都是变化的 弄清电压表读数 读出的是哪一个电器两端的电压 利用表格整理分析问 题的思路 上例题表格分析如下 有关 R1有关 R2总电路关系 电流I1I2 I 串联电流相等 电压U1 U总