初中物理电路分析方法(超级有用)

1 电路简化的基本原则 初中物理电学中的复杂电路可以通过如下原则进行简化 第第一一 不计导线电阻 认定R线 0 有电流流过的导线两端电压为零 断开时开关两 端可以测得电压 电路中没有其他断点 第二 开关闭合时等效于一根导线 开关断开时等效于断路 可从电路两 节点间 去掉 开关闭合有电流流过时 开关两端电压为零 断开时开关两端可以测得电压 电路中没有其他断点 第三 电流表内阻很小 在分析电路的连接方式时 有电流表的地方可看作一根导 线 第第四四 电压表内阻很大 在分析电路的连接方式时 有电压表的地方可视作断路 从 电路两节点间去掉 第第五五 用电器 电阻 短路 用电器 电阻 和导线 开关 电流表 并联时 用电 器中无电流通过 如下图示 可以把用电器从电路的两节点间拆除 去掉 第第六六 滑动变阻器Pa段被导线 金属杆 短接不工作 去掉Pa段后 下图a变为图 b 第七 根据串 并联电路电流和电压规律 串联分压 并联分流 分析总电流 总电压 和分电流 分电压的关系 第第八八 电流表和哪个用电器串联就测哪个用电器的电流 电压表和哪个用电器并联 就测哪个用电器的电压 判断电压表所测量的电压可用滑移法和去源法 第第九九 电压表原则上要求并联在电路中 单独测量电源电压时 可直接在电源两端 一般情况下 如果电压表串联在电路中 测得的电压是电源两端电压 具体情况见笔 记 电流表直接接在电源两端会被烧坏 且让电源短路 烧坏电源 A A ab 图a p ap pb pb 图b 2 第第十十 如果导线上 节点之间 没有用电器 开关 电流表除外 那么导线 上的各点可以看做是一个点 可以任意合并 分开 增减 此法又称 例如 a ba b ab a a a b b b 第第一一步步 按按照照题题目目要要求求将将断断开开的的开开关关去去掉掉 将将闭闭合合的的开开关关变变成成导导线线 第第二二步步 将将电电流流表表变变成成导导线线 视视具具体体情情况况也也可可保保留留 第第三三步步 去去掉掉电电压压表表 第第四四步步 合合并并 或或者者换换位位 导导线线上上的的节节点点 此此步步骤骤在在电电路路中中用用电电器器比比较较多多 且且相相互互纠纠结结时时 采采用用 第第五五步步 画画出出等等效效电电路路图图 判判断断各各用用电电器器是是串串联联还还是是并并联联 第第六六步步 在在原原电电路路中中利利用用原原则则七七 八八判判断断电电流流表表和和电电压压表表各各测测量量哪哪个个用用电电器器 的的电电流流和和电电压压 第第七七步步 将将电电压压表表和和电电流流表表添添加加到到等等效效电电路路图图中中 分分析析各各电电流流表表和和电电压压表表示示 数数之之间间的的关关系系 利利用用原原则则七七 经经典典例例题题选选讲讲 例1 在如下电路图中 开关S闭合后 电压表V1的示数是2 5V V2的示数是1V 如果A2的示数是0 2A 那么A1的示数是多少 试求两只灯泡 两端的电压 分分析析 第第一一步步 将将开开关关变变成成导导线线 第第二二步步 将将 电电流流表表变变成成导导线线 第第三三步步将将电电压压表表去去掉掉 第第四四步步 略略 第第五五步步 判判断断用用电电器器连连接接方方式式 V2 V1 s L1 L2 A1 A2 第第六六步步 根根据据原原则则四四 知知道道电电压压表表V V2 2处处断断开开 所所以以没没有有电电流流从从A A1 1流流过过 示示数数为为 零零 根根据据滑滑移移法法知知道道V V1 1和和电电源源并并联联 测测电电源源两两端端电电压压 V V2 2和和L L2 2并并联联 测测L L2 2两两端端 电电压压 第第七七步步 等等效效电电路路图图如如下下 v1 v2 L1 L2 A2 A1 3 根根据据等等效效电电路路图图 可可知知所所求求I I1 1 I I2 2 0 0 2 2A A U U1 1 2 2 5 5V V 1 1V V 1 1 5 5V V U U2 2 1 1V V V2 V1 A1 A2 V3 例2 如图示 开关s闭合后下列各电压表示数的关系是 各电流 表示数之间的关系是 分分析析 第第一一步步 把把开开关关变变成成导导线线 第第二二步步 把把 电电流流表表变变成成导导线线 第第三三步步 去去掉掉电电压压表表 第第四四 步步 略略 第第五五步步 判判断断各各用用电电器器的的连连接接方方式式 L1 L2 s 第第六六步步 根根据据原原则则七七和和原原 则则八八以以及及滑滑移移法法或或去去源源法法 判判断断电电流流表表和和电电压压表表各各自自 所所测测量量的的对对象象 在在原原电电路路中中 去去掉掉电电压压表表 可可以以发发现现电电流流表表A A1 1和和A A2 2都都与与灯灯泡泡串串联联 所所以以电电流流表表 示示数数相相等等 用用滑滑移移法法可可以以判判断断出出V V1 1测测L L1 1两两端端的的电电压压 V V2 2测测电电源源两两端端的的电电压压 V V3 3测测L L2 2两两端端的的 电电压压 第第七七步步 等等效效电电路路图图如如下下 A A1 1 A A2 2 V2 V1v3 例3 电路开关闭合后 v1 v2 v3的示数分别是8V 9V 4V 则L1 L2 L3两端的电压各是多少 V2 V1 V3 L1 L2 L3 S 所所求求的的电电压压关关系系式式为为 U U2 2 U U1 1 U U3 3 I I1 1 I I2 2 解解 根根据据 十十原原则则 七七步步骤骤 可可以以得得到到该该 电电路路的的等等效效电电路路图图如如下下 V1 V2 V3 从从等等效效图图可可以以得得到到如如下下方方程程组组 L1 L2L3 UL1 UL2 8V UL2 UL3 9V UL3 4V 解解得得 U UL L1 1 3 3v v U UL L2 2 5 5v v U UL L3 3 4 4V V 4 例4 如图所示 已知两只灯泡L1和L2是串联的 则在 和 三个 电 表 中 电 流 表 或 电 压 表 判 断 正 确 的 是 A 是电流表 和 是电压表 B 和 是电压表 是电流表 C 和 是电流表 是电压表 D 和 都是电流表 L2 L1 3 2 1 分分析析 本本题题可可用用排排除除法法解解答答 将将A A答答案案的的各各表表填填入入 三三个个位位置置中中 根根据据 十十原原则则 七七步步骤骤 电电路路图图简简化化为为 L2 很很明明显显 不不符符合合题题意意 将将B B答答案案各各表表填填入入图图中中 电电路路 可可简简化化为为 A 这这种种填填法法符符合合题题意意 把把C C答答案案各各表表填填入入电电路路中中 电电路路L L1 1被被断断路路 简简化化后后的的电电路路图图和和A A答答案案相相同同 不不合合 题题意意 把把D D答答案案各各表表填填入入图图中中 电电源源短短路路 两两个个灯灯泡泡没没有有电电流流流流过过 不不合合题题意意 所所以以选选择择答答案案B B 例例5 如如图图所所示示 当当接接通通开开关关S后后 发发现现电电流流表表指指针针偏偏转转 电电压压表表指指针针不不 动动 则则故故障障可可能能是是 A L1的的灯灯丝丝断断了了B L2的的灯灯丝丝断断了了 C L1的的接接线线短短路路D L2的的接接线线短短路路 5 初中物理电学综合问题难点突破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 理清一 理清 短路短路 概念 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 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 识别串 并联有三种方法 电流法 电流法 等效电路法 等效电路法 去表法 去表法 电流法 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 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 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 6 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 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 三 表格分析法表格分析法 整理解题思路整理解题思路 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 可以使用可以使用 表格法表格法 帮助整理解题思路帮助整理解题思路 表格的列 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 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 表 1 7 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 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 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 总功率 有关总电阻纵向关系 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 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 有关四 有关 电路变化电路变化 分析分析 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 1 开关的通 断造成电路的变化 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 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 8 例题 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 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