電位法在初中電學(xué)中的應(yīng)用

王群輝

摘 要：電學(xué)內(nèi)容是初中科學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)，也是考試的重點(diǎn)。概念、規(guī)律多，主要包括電的初步知識(shí)、基本概念和基本定律、電磁現(xiàn)象及應(yīng)用等三部分內(nèi)容。試題變化多，思維障礙多。對(duì)電學(xué)中的概念及規(guī)律的理解和掌握，要靠學(xué)生的邏輯思維能力和想象力。如果學(xué)生的解題能力不強(qiáng)，往往會(huì)感到很困難。在以前的教學(xué)中，采用的是“題海戰(zhàn)術(shù)”，有一定的效果，但加重了學(xué)生學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)。探索電學(xué)的解題技巧，是一項(xiàng)很有必要的工作。在新學(xué)期中，本人嘗試了用電位法進(jìn)行電學(xué)問題的教學(xué)，對(duì)學(xué)生突破電學(xué)問題的障礙有一定效果。

關(guān)鍵詞：電位；電學(xué)；教學(xué)；應(yīng)用

華師大版科學(xué)教材中用水壓來比喻電壓，可以聯(lián)想到用水位差來比喻電位差。即電壓是某一元件兩點(diǎn)之間的電位差。具體做法如下：

1.從電源正極出發(fā)，與電源正極相連的導(dǎo)線（或等同于導(dǎo)線的元件）上的點(diǎn)都標(biāo)上與電源正極相同的電位。與電源負(fù)極相連的導(dǎo)線（或等同于導(dǎo)線的元件）上的點(diǎn)都標(biāo)上與電源負(fù)極相同的電位。

2.再根據(jù)具體電路標(biāo)出其他的電位。

3.根據(jù)相同的電位，不同的電位和電位差整理分析，得出結(jié)論。

把電位法用到初中電學(xué)中可以解決很多電學(xué)難題。具體有以下七方面的應(yīng)用：

一、判斷電路的串并聯(lián)

很多電學(xué)題開頭就有“如圖所示”這句話。分析電路圖是解題的基礎(chǔ)，也是解題的關(guān)鍵。初中電學(xué)一般只要求串聯(lián)、并聯(lián)兩種基本的連接，不要求混聯(lián)電路。且同時(shí)工作的用電器一般為兩個(gè)。怎樣區(qū)分串、并聯(lián)電路是電學(xué)題的一個(gè)難點(diǎn)。如圖1所示，給電路圖各元件兩端標(biāo)上電位值后，就能很直觀地判斷該電路是串聯(lián)還是并聯(lián)。

二、判斷電路的故障

根據(jù)題目給出的現(xiàn)象判斷電路的故障是一類比較常見電學(xué)題型，也是學(xué)生解題的薄弱環(huán)節(jié)。初中電學(xué)的故障一般有兩種，即開路和短路。具體判斷方法：電源兩端電位不相等表示電源正常，相等表示電源短路或開路。開關(guān)（閉合）、電流表、導(dǎo)線兩端電位相等表示該元件是沒有電阻的，則它們是正常工作、短路或其他電路有開路；兩端電位不相等表示該元件是有電阻的，則它們是開路。用電器兩端電位不相等表示該元件是有電阻的，則它們是正常工作；兩端電位相等表示該元件是沒有電阻的，則它們是短路或其他電路有開路。電壓表兩端電位不相等表示正常，兩端電位相等表示電壓表短路或開路。

例1 如圖2所示的電路，閉合開關(guān)S后，兩燈都不亮。用電壓表檢測(cè)得到的結(jié)果：Uab=Ubc=Ude=Uef=0，若故障只有一處，則可能的原因是（）

A．電路a、b間短路

B．電路b、C間斷路

C．電路d、e間短路或斷路

D．電路e、f間斷路

如圖3所示，根據(jù)電位的關(guān)系就能很快找到故障，是電路d、e間發(fā)生了短路或斷路。

例2 如圖4所示，開關(guān)S閉合時(shí)，可能發(fā)生的現(xiàn)象是（）

A.L1發(fā)光、L2不發(fā)光

B.L1被燒壞

C.L2被燒壞

D.電池被燒壞

從圖4的電位可以很清晰地看到，當(dāng)開關(guān)閉合后，開關(guān)兩端的電位就會(huì)相等，那么L1、L2、電源兩端的電位也會(huì)相等，那就可以確定電源發(fā)生了短路現(xiàn)象，則電池被燒壞。

三、判斷電流流向

電壓是使電荷發(fā)生定向移動(dòng)的原因。即電流總是由電位高的地方流向電位低的地方。

例 在圖5中根據(jù)標(biāo)出的電流方向，從電池組、電壓表、電流表三個(gè)元件的符號(hào)中選出兩個(gè)元件符號(hào)，分別填進(jìn)電路的空缺處，填進(jìn)后要求燈泡L1和L2串聯(lián)，且都能發(fā)光。

根據(jù)L2的電流流向確定L2兩端的電位高低，然后依次標(biāo)出其他電位，根據(jù)其他電位的高低就確定電流流向，從而確定電源、電流表和電壓表。

四、判斷電壓的大小

例 如圖6所示的電路中，燈L2的燈絲斷了，則（）

A.電流表示數(shù)為零

B.電壓表示數(shù)為零

C.電壓表示數(shù)不為零

D.電流表示數(shù)不為零

先標(biāo)出正常工作的各元件兩端的電位。L2兩端的電位分別是1V和0。當(dāng)L2的燈絲斷了，則L2兩端的電位發(fā)生了變化，則分別是3V和0。那么電壓表的讀數(shù)為3V。

五、實(shí)物圖與電路圖的相互轉(zhuǎn)化

電路圖的畫法和實(shí)物圖的連接是初中電學(xué)所必須掌握的內(nèi)容之一，也是解電學(xué)題目和以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。

根據(jù)具體的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為，可以用電位法解決這一難題。

例1 如圖7、圖8所示，按電路圖用筆畫線作導(dǎo)線，將元件連接起來。

先在圖7標(biāo)出各部分元件的電位，然后根據(jù)圖7標(biāo)出圖8中各元件的電位。然后根據(jù)電位依次連線，如圖9所示。

例2 根據(jù)實(shí)物圖（圖10），畫出相應(yīng)的電路圖。

先根據(jù)圖10的實(shí)物圖在相應(yīng)的位置畫出元件符號(hào)，用線依次連接各元件，并標(biāo)出各元件的電位，如圖11所示。再把電位相同的點(diǎn)，畫成或平或豎的直線，12所示。

六、判斷元件工作情況

例1 如圖13所示電路，以下說法正確的是（）

A．只接通S1燈亮，電鈴響

B．只接通S2燈亮，電鈴響

C．只斷開S3燈亮，電鈴響

D．只斷開S1燈亮，電鈴響

如果接通S1，則燈的左端電位變?yōu)?V，燈兩端電壓為3V，燈能亮。如果接通S2，則燈的左端和電鈴的右端電位變?yōu)?V，則電鈴兩端電壓為2V，燈兩端電壓為1V，它們都能工作。如果接通S1、S2，電鈴右端電位變?yōu)?V，則電鈴兩端電壓為0，即短路，不能工作。燈的左端電位變?yōu)?V，燈的電壓為3V，燈能工作。如果接通S2、S3，電鈴右端電位變?yōu)?，則電鈴兩端的電壓為3V，能工作。燈左端的電位仍然是0，即短路，不能工作。

例2 如圖14所示電路，下列分析錯(cuò)誤的是（）

A.若用導(dǎo)線將1.4兩點(diǎn)連接，燈L1和L2串聯(lián)

B.若用導(dǎo)線將1.2兩點(diǎn)和3.4兩點(diǎn)連接起來，燈L1和L2并聯(lián)

C.不能用導(dǎo)線將2.3兩點(diǎn)連接起來

D.用導(dǎo)線將1.3兩點(diǎn)連接，燈L1亮

若用導(dǎo)線將1.4兩點(diǎn)連接，L2的右端和L1的左端電位變成1V，則L1、L2串聯(lián)。若用導(dǎo)線將1.2兩點(diǎn)和3.4兩點(diǎn)連接起來，L1的左端電位變成3V，L2的右端電位變成0，則L1、L2并聯(lián)。若用導(dǎo)線將2.3兩點(diǎn)連接起來，則電源兩端電位相等，電源短路。用導(dǎo)線將1.3兩點(diǎn)連接，燈L兩端的電位不變，則不能工作。

七、設(shè)計(jì)電路

電路設(shè)計(jì)題一直是教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，很多學(xué)生一看到電學(xué)設(shè)計(jì)題不知從何處下手，找不到解題的鑰匙，對(duì)教師的講解多數(shù)也是一知半解。針對(duì)學(xué)生存在的這種問題，筆者嘗試了用電位法去指導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

例 為了改善室內(nèi)通風(fēng)情況，實(shí)驗(yàn)室安裝了一個(gè)能雙向旋轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)）的電風(fēng)扇，這引起了同學(xué)們的興趣。他們決定通過模擬實(shí)驗(yàn)來揭開電風(fēng)扇能雙向旋轉(zhuǎn)的奧秘。通過調(diào)查，同學(xué)們了解到：

（1）只要改變通過電風(fēng)扇的電流方向，就能改變電風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向；通?？山柚p刀雙擲開關(guān)的切換來改變通過電風(fēng)扇的電流方向。

（2）如圖15所示虛線框內(nèi)是一個(gè)雙刀雙擲開關(guān)的示意圖，其中a、b、c、d、e、f是雙刀雙擲開關(guān)的6個(gè)接線柱，在圖示情況下，6個(gè)接線柱之間是相互絕緣的。當(dāng)閘刀S合到右側(cè)時(shí)，可使接線柱b與c，e與f接通；當(dāng)閘刀S合到左側(cè)時(shí)，可使接線柱b與a，e與d接通。經(jīng)過進(jìn)一步探索，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)只要在圖中連接幾根導(dǎo)線，就能通過雙刀雙擲開關(guān)使電風(fēng)扇雙向旋轉(zhuǎn)。試在圖中的電源E、電風(fēng)扇F和雙刀雙擲開關(guān)的有關(guān)接線柱間連接若干導(dǎo)線，使得、閘刀S合到右側(cè)時(shí)通過電風(fēng)扇的電流方向，與閘刀S合到左側(cè)時(shí)通過電風(fēng)扇的電流方向相反。

電源只有一種電位。電風(fēng)扇能雙向旋轉(zhuǎn)，說明兩端的電位高低在變化，電風(fēng)扇兩端有兩種電位。a、c、d、f是靜觸頭，只有一種電位。閘刀S中b、e的是動(dòng)觸頭，有兩種電位。根據(jù)圖15標(biāo)出的電位可知，電源正極與a、f相連接，電源負(fù)極與c、d相連接。

b與電風(fēng)扇上端相連接，e與電風(fēng)扇下端相連接。

初中學(xué)生的抽象思維和邏輯思維還不強(qiáng)，仍需直觀、感性事物的支持。用電位法教學(xué)有利于明確學(xué)生思維的方向，提高思維的流暢性。一段時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐表明，用電位法進(jìn)行電學(xué)問題的教學(xué)，對(duì)學(xué)生突破電學(xué)問題的障礙有很好的效果。

參考文獻(xiàn)：

1.許國(guó)梁.中學(xué)物理教學(xué)法（第二版）.高等教育出版社.

2.數(shù)理天地（初中版）.2008（10）.

（作者單位：浙江省慈溪市滄田初級(jí)中學(xué)）

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摘 要：電學(xué)內(nèi)容是初中科學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)，也是考試的重點(diǎn)。概念、規(guī)律多，主要包括電的初步知識(shí)、基本概念和基本定律、電磁現(xiàn)象及應(yīng)用等三部分內(nèi)容。試題變化多，思維障礙多。對(duì)電學(xué)中的概念及規(guī)律的理解和掌握，要靠學(xué)生的邏輯思維能力和想象力。如果學(xué)生的解題能力不強(qiáng)，往往會(huì)感到很困難。在以前的教學(xué)中，采用的是“題海戰(zhàn)術(shù)”，有一定的效果，但加重了學(xué)生學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)。探索電學(xué)的解題技巧，是一項(xiàng)很有必要的工作。在新學(xué)期中，本人嘗試了用電位法進(jìn)行電學(xué)問題的教學(xué)，對(duì)學(xué)生突破電學(xué)問題的障礙有一定效果。

關(guān)鍵詞：電位；電學(xué)；教學(xué)；應(yīng)用

華師大版科學(xué)教材中用水壓來比喻電壓，可以聯(lián)想到用水位差來比喻電位差。即電壓是某一元件兩點(diǎn)之間的電位差。具體做法如下：

1.從電源正極出發(fā)，與電源正極相連的導(dǎo)線（或等同于導(dǎo)線的元件）上的點(diǎn)都標(biāo)上與電源正極相同的電位。與電源負(fù)極相連的導(dǎo)線（或等同于導(dǎo)線的元件）上的點(diǎn)都標(biāo)上與電源負(fù)極相同的電位。

2.再根據(jù)具體電路標(biāo)出其他的電位。

3.根據(jù)相同的電位，不同的電位和電位差整理分析，得出結(jié)論。

把電位法用到初中電學(xué)中可以解決很多電學(xué)難題。具體有以下七方面的應(yīng)用：

一、判斷電路的串并聯(lián)

很多電學(xué)題開頭就有“如圖所示”這句話。分析電路圖是解題的基礎(chǔ)，也是解題的關(guān)鍵。初中電學(xué)一般只要求串聯(lián)、并聯(lián)兩種基本的連接，不要求混聯(lián)電路。且同時(shí)工作的用電器一般為兩個(gè)。怎樣區(qū)分串、并聯(lián)電路是電學(xué)題的一個(gè)難點(diǎn)。如圖1所示，給電路圖各元件兩端標(biāo)上電位值后，就能很直觀地判斷該電路是串聯(lián)還是并聯(lián)。

二、判斷電路的故障

根據(jù)題目給出的現(xiàn)象判斷電路的故障是一類比較常見電學(xué)題型，也是學(xué)生解題的薄弱環(huán)節(jié)。初中電學(xué)的故障一般有兩種，即開路和短路。具體判斷方法：電源兩端電位不相等表示電源正常，相等表示電源短路或開路。開關(guān)（閉合）、電流表、導(dǎo)線兩端電位相等表示該元件是沒有電阻的，則它們是正常工作、短路或其他電路有開路；兩端電位不相等表示該元件是有電阻的，則它們是開路。用電器兩端電位不相等表示該元件是有電阻的，則它們是正常工作；兩端電位相等表示該元件是沒有電阻的，則它們是短路或其他電路有開路。電壓表兩端電位不相等表示正常，兩端電位相等表示電壓表短路或開路。

例1 如圖2所示的電路，閉合開關(guān)S后，兩燈都不亮。用電壓表檢測(cè)得到的結(jié)果：Uab=Ubc=Ude=Uef=0，若故障只有一處，則可能的原因是（）

A．電路a、b間短路

B．電路b、C間斷路

C．電路d、e間短路或斷路

D．電路e、f間斷路

如圖3所示，根據(jù)電位的關(guān)系就能很快找到故障，是電路d、e間發(fā)生了短路或斷路。

例2 如圖4所示，開關(guān)S閉合時(shí)，可能發(fā)生的現(xiàn)象是（）

A.L1發(fā)光、L2不發(fā)光

B.L1被燒壞

C.L2被燒壞

D.電池被燒壞

從圖4的電位可以很清晰地看到，當(dāng)開關(guān)閉合后，開關(guān)兩端的電位就會(huì)相等，那么L1、L2、電源兩端的電位也會(huì)相等，那就可以確定電源發(fā)生了短路現(xiàn)象，則電池被燒壞。

三、判斷電流流向

電壓是使電荷發(fā)生定向移動(dòng)的原因。即電流總是由電位高的地方流向電位低的地方。

例 在圖5中根據(jù)標(biāo)出的電流方向，從電池組、電壓表、電流表三個(gè)元件的符號(hào)中選出兩個(gè)元件符號(hào)，分別填進(jìn)電路的空缺處，填進(jìn)后要求燈泡L1和L2串聯(lián)，且都能發(fā)光。

根據(jù)L2的電流流向確定L2兩端的電位高低，然后依次標(biāo)出其他電位，根據(jù)其他電位的高低就確定電流流向，從而確定電源、電流表和電壓表。

四、判斷電壓的大小

例 如圖6所示的電路中，燈L2的燈絲斷了，則（）

A.電流表示數(shù)為零

B.電壓表示數(shù)為零

C.電壓表示數(shù)不為零

D.電流表示數(shù)不為零

先標(biāo)出正常工作的各元件兩端的電位。L2兩端的電位分別是1V和0。當(dāng)L2的燈絲斷了，則L2兩端的電位發(fā)生了變化，則分別是3V和0。那么電壓表的讀數(shù)為3V。

五、實(shí)物圖與電路圖的相互轉(zhuǎn)化

電路圖的畫法和實(shí)物圖的連接是初中電學(xué)所必須掌握的內(nèi)容之一，也是解電學(xué)題目和以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。

根據(jù)具體的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為，可以用電位法解決這一難題。

例1 如圖7、圖8所示，按電路圖用筆畫線作導(dǎo)線，將元件連接起來。

先在圖7標(biāo)出各部分元件的電位，然后根據(jù)圖7標(biāo)出圖8中各元件的電位。然后根據(jù)電位依次連線，如圖9所示。

例2 根據(jù)實(shí)物圖（圖10），畫出相應(yīng)的電路圖。

先根據(jù)圖10的實(shí)物圖在相應(yīng)的位置畫出元件符號(hào)，用線依次連接各元件，并標(biāo)出各元件的電位，如圖11所示。再把電位相同的點(diǎn)，畫成或平或豎的直線，12所示。

六、判斷元件工作情況

例1 如圖13所示電路，以下說法正確的是（）

A．只接通S1燈亮，電鈴響

B．只接通S2燈亮，電鈴響

C．只斷開S3燈亮，電鈴響

D．只斷開S1燈亮，電鈴響

如果接通S1，則燈的左端電位變?yōu)?V，燈兩端電壓為3V，燈能亮。如果接通S2，則燈的左端和電鈴的右端電位變?yōu)?V，則電鈴兩端電壓為2V，燈兩端電壓為1V，它們都能工作。如果接通S1、S2，電鈴右端電位變?yōu)?V，則電鈴兩端電壓為0，即短路，不能工作。燈的左端電位變?yōu)?V，燈的電壓為3V，燈能工作。如果接通S2、S3，電鈴右端電位變?yōu)?，則電鈴兩端的電壓為3V，能工作。燈左端的電位仍然是0，即短路，不能工作。

例2 如圖14所示電路，下列分析錯(cuò)誤的是（）

A.若用導(dǎo)線將1.4兩點(diǎn)連接，燈L1和L2串聯(lián)

B.若用導(dǎo)線將1.2兩點(diǎn)和3.4兩點(diǎn)連接起來，燈L1和L2并聯(lián)

C.不能用導(dǎo)線將2.3兩點(diǎn)連接起來

D.用導(dǎo)線將1.3兩點(diǎn)連接，燈L1亮

若用導(dǎo)線將1.4兩點(diǎn)連接，L2的右端和L1的左端電位變成1V，則L1、L2串聯(lián)。若用導(dǎo)線將1.2兩點(diǎn)和3.4兩點(diǎn)連接起來，L1的左端電位變成3V，L2的右端電位變成0，則L1、L2并聯(lián)。若用導(dǎo)線將2.3兩點(diǎn)連接起來，則電源兩端電位相等，電源短路。用導(dǎo)線將1.3兩點(diǎn)連接，燈L兩端的電位不變，則不能工作。

七、設(shè)計(jì)電路

電路設(shè)計(jì)題一直是教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，很多學(xué)生一看到電學(xué)設(shè)計(jì)題不知從何處下手，找不到解題的鑰匙，對(duì)教師的講解多數(shù)也是一知半解。針對(duì)學(xué)生存在的這種問題，筆者嘗試了用電位法去指導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

例 為了改善室內(nèi)通風(fēng)情況，實(shí)驗(yàn)室安裝了一個(gè)能雙向旋轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)）的電風(fēng)扇，這引起了同學(xué)們的興趣。他們決定通過模擬實(shí)驗(yàn)來揭開電風(fēng)扇能雙向旋轉(zhuǎn)的奧秘。通過調(diào)查，同學(xué)們了解到：

（1）只要改變通過電風(fēng)扇的電流方向，就能改變電風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向；通?？山柚p刀雙擲開關(guān)的切換來改變通過電風(fēng)扇的電流方向。

（2）如圖15所示虛線框內(nèi)是一個(gè)雙刀雙擲開關(guān)的示意圖，其中a、b、c、d、e、f是雙刀雙擲開關(guān)的6個(gè)接線柱，在圖示情況下，6個(gè)接線柱之間是相互絕緣的。當(dāng)閘刀S合到右側(cè)時(shí)，可使接線柱b與c，e與f接通；當(dāng)閘刀S合到左側(cè)時(shí)，可使接線柱b與a，e與d接通。經(jīng)過進(jìn)一步探索，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)只要在圖中連接幾根導(dǎo)線，就能通過雙刀雙擲開關(guān)使電風(fēng)扇雙向旋轉(zhuǎn)。試在圖中的電源E、電風(fēng)扇F和雙刀雙擲開關(guān)的有關(guān)接線柱間連接若干導(dǎo)線，使得、閘刀S合到右側(cè)時(shí)通過電風(fēng)扇的電流方向，與閘刀S合到左側(cè)時(shí)通過電風(fēng)扇的電流方向相反。

電源只有一種電位。電風(fēng)扇能雙向旋轉(zhuǎn)，說明兩端的電位高低在變化，電風(fēng)扇兩端有兩種電位。a、c、d、f是靜觸頭，只有一種電位。閘刀S中b、e的是動(dòng)觸頭，有兩種電位。根據(jù)圖15標(biāo)出的電位可知，電源正極與a、f相連接，電源負(fù)極與c、d相連接。

b與電風(fēng)扇上端相連接，e與電風(fēng)扇下端相連接。

初中學(xué)生的抽象思維和邏輯思維還不強(qiáng)，仍需直觀、感性事物的支持。用電位法教學(xué)有利于明確學(xué)生思維的方向，提高思維的流暢性。一段時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐表明，用電位法進(jìn)行電學(xué)問題的教學(xué)，對(duì)學(xué)生突破電學(xué)問題的障礙有很好的效果。

參考文獻(xiàn)：

1.許國(guó)梁.中學(xué)物理教學(xué)法（第二版）.高等教育出版社.

2.數(shù)理天地（初中版）.2008（10）.

（作者單位：浙江省慈溪市滄田初級(jí)中學(xué)）

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摘 要：電學(xué)內(nèi)容是初中科學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)，也是考試的重點(diǎn)。概念、規(guī)律多，主要包括電的初步知識(shí)、基本概念和基本定律、電磁現(xiàn)象及應(yīng)用等三部分內(nèi)容。試題變化多，思維障礙多。對(duì)電學(xué)中的概念及規(guī)律的理解和掌握，要靠學(xué)生的邏輯思維能力和想象力。如果學(xué)生的解題能力不強(qiáng)，往往會(huì)感到很困難。在以前的教學(xué)中，采用的是“題海戰(zhàn)術(shù)”，有一定的效果，但加重了學(xué)生學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)。探索電學(xué)的解題技巧，是一項(xiàng)很有必要的工作。在新學(xué)期中，本人嘗試了用電位法進(jìn)行電學(xué)問題的教學(xué)，對(duì)學(xué)生突破電學(xué)問題的障礙有一定效果。

關(guān)鍵詞：電位；電學(xué)；教學(xué)；應(yīng)用

華師大版科學(xué)教材中用水壓來比喻電壓，可以聯(lián)想到用水位差來比喻電位差。即電壓是某一元件兩點(diǎn)之間的電位差。具體做法如下：

1.從電源正極出發(fā)，與電源正極相連的導(dǎo)線（或等同于導(dǎo)線的元件）上的點(diǎn)都標(biāo)上與電源正極相同的電位。與電源負(fù)極相連的導(dǎo)線（或等同于導(dǎo)線的元件）上的點(diǎn)都標(biāo)上與電源負(fù)極相同的電位。

2.再根據(jù)具體電路標(biāo)出其他的電位。

3.根據(jù)相同的電位，不同的電位和電位差整理分析，得出結(jié)論。

把電位法用到初中電學(xué)中可以解決很多電學(xué)難題。具體有以下七方面的應(yīng)用：

一、判斷電路的串并聯(lián)

很多電學(xué)題開頭就有“如圖所示”這句話。分析電路圖是解題的基礎(chǔ)，也是解題的關(guān)鍵。初中電學(xué)一般只要求串聯(lián)、并聯(lián)兩種基本的連接，不要求混聯(lián)電路。且同時(shí)工作的用電器一般為兩個(gè)。怎樣區(qū)分串、并聯(lián)電路是電學(xué)題的一個(gè)難點(diǎn)。如圖1所示，給電路圖各元件兩端標(biāo)上電位值后，就能很直觀地判斷該電路是串聯(lián)還是并聯(lián)。

二、判斷電路的故障

根據(jù)題目給出的現(xiàn)象判斷電路的故障是一類比較常見電學(xué)題型，也是學(xué)生解題的薄弱環(huán)節(jié)。初中電學(xué)的故障一般有兩種，即開路和短路。具體判斷方法：電源兩端電位不相等表示電源正常，相等表示電源短路或開路。開關(guān)（閉合）、電流表、導(dǎo)線兩端電位相等表示該元件是沒有電阻的，則它們是正常工作、短路或其他電路有開路；兩端電位不相等表示該元件是有電阻的，則它們是開路。用電器兩端電位不相等表示該元件是有電阻的，則它們是正常工作；兩端電位相等表示該元件是沒有電阻的，則它們是短路或其他電路有開路。電壓表兩端電位不相等表示正常，兩端電位相等表示電壓表短路或開路。

例1 如圖2所示的電路，閉合開關(guān)S后，兩燈都不亮。用電壓表檢測(cè)得到的結(jié)果：Uab=Ubc=Ude=Uef=0，若故障只有一處，則可能的原因是（）

A．電路a、b間短路

B．電路b、C間斷路

C．電路d、e間短路或斷路

D．電路e、f間斷路

如圖3所示，根據(jù)電位的關(guān)系就能很快找到故障，是電路d、e間發(fā)生了短路或斷路。

例2 如圖4所示，開關(guān)S閉合時(shí)，可能發(fā)生的現(xiàn)象是（）

A.L1發(fā)光、L2不發(fā)光

B.L1被燒壞

C.L2被燒壞

D.電池被燒壞

從圖4的電位可以很清晰地看到，當(dāng)開關(guān)閉合后，開關(guān)兩端的電位就會(huì)相等，那么L1、L2、電源兩端的電位也會(huì)相等，那就可以確定電源發(fā)生了短路現(xiàn)象，則電池被燒壞。

三、判斷電流流向

電壓是使電荷發(fā)生定向移動(dòng)的原因。即電流總是由電位高的地方流向電位低的地方。

例 在圖5中根據(jù)標(biāo)出的電流方向，從電池組、電壓表、電流表三個(gè)元件的符號(hào)中選出兩個(gè)元件符號(hào)，分別填進(jìn)電路的空缺處，填進(jìn)后要求燈泡L1和L2串聯(lián)，且都能發(fā)光。

根據(jù)L2的電流流向確定L2兩端的電位高低，然后依次標(biāo)出其他電位，根據(jù)其他電位的高低就確定電流流向，從而確定電源、電流表和電壓表。

四、判斷電壓的大小

例 如圖6所示的電路中，燈L2的燈絲斷了，則（）

A.電流表示數(shù)為零

B.電壓表示數(shù)為零

C.電壓表示數(shù)不為零

D.電流表示數(shù)不為零

先標(biāo)出正常工作的各元件兩端的電位。L2兩端的電位分別是1V和0。當(dāng)L2的燈絲斷了，則L2兩端的電位發(fā)生了變化，則分別是3V和0。那么電壓表的讀數(shù)為3V。

五、實(shí)物圖與電路圖的相互轉(zhuǎn)化

電路圖的畫法和實(shí)物圖的連接是初中電學(xué)所必須掌握的內(nèi)容之一，也是解電學(xué)題目和以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。

根據(jù)具體的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為，可以用電位法解決這一難題。

例1 如圖7、圖8所示，按電路圖用筆畫線作導(dǎo)線，將元件連接起來。

先在圖7標(biāo)出各部分元件的電位，然后根據(jù)圖7標(biāo)出圖8中各元件的電位。然后根據(jù)電位依次連線，如圖9所示。

例2 根據(jù)實(shí)物圖（圖10），畫出相應(yīng)的電路圖。

先根據(jù)圖10的實(shí)物圖在相應(yīng)的位置畫出元件符號(hào)，用線依次連接各元件，并標(biāo)出各元件的電位，如圖11所示。再把電位相同的點(diǎn)，畫成或平或豎的直線，12所示。

六、判斷元件工作情況

例1 如圖13所示電路，以下說法正確的是（）

A．只接通S1燈亮，電鈴響

B．只接通S2燈亮，電鈴響

C．只斷開S3燈亮，電鈴響

D．只斷開S1燈亮，電鈴響

如果接通S1，則燈的左端電位變?yōu)?V，燈兩端電壓為3V，燈能亮。如果接通S2，則燈的左端和電鈴的右端電位變?yōu)?V，則電鈴兩端電壓為2V，燈兩端電壓為1V，它們都能工作。如果接通S1、S2，電鈴右端電位變?yōu)?V，則電鈴兩端電壓為0，即短路，不能工作。燈的左端電位變?yōu)?V，燈的電壓為3V，燈能工作。如果接通S2、S3，電鈴右端電位變?yōu)?，則電鈴兩端的電壓為3V，能工作。燈左端的電位仍然是0，即短路，不能工作。

例2 如圖14所示電路，下列分析錯(cuò)誤的是（）

A.若用導(dǎo)線將1.4兩點(diǎn)連接，燈L1和L2串聯(lián)

B.若用導(dǎo)線將1.2兩點(diǎn)和3.4兩點(diǎn)連接起來，燈L1和L2并聯(lián)

C.不能用導(dǎo)線將2.3兩點(diǎn)連接起來

D.用導(dǎo)線將1.3兩點(diǎn)連接，燈L1亮

若用導(dǎo)線將1.4兩點(diǎn)連接，L2的右端和L1的左端電位變成1V，則L1、L2串聯(lián)。若用導(dǎo)線將1.2兩點(diǎn)和3.4兩點(diǎn)連接起來，L1的左端電位變成3V，L2的右端電位變成0，則L1、L2并聯(lián)。若用導(dǎo)線將2.3兩點(diǎn)連接起來，則電源兩端電位相等，電源短路。用導(dǎo)線將1.3兩點(diǎn)連接，燈L兩端的電位不變，則不能工作。

七、設(shè)計(jì)電路

電路設(shè)計(jì)題一直是教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，很多學(xué)生一看到電學(xué)設(shè)計(jì)題不知從何處下手，找不到解題的鑰匙，對(duì)教師的講解多數(shù)也是一知半解。針對(duì)學(xué)生存在的這種問題，筆者嘗試了用電位法去指導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

例 為了改善室內(nèi)通風(fēng)情況，實(shí)驗(yàn)室安裝了一個(gè)能雙向旋轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)）的電風(fēng)扇，這引起了同學(xué)們的興趣。他們決定通過模擬實(shí)驗(yàn)來揭開電風(fēng)扇能雙向旋轉(zhuǎn)的奧秘。通過調(diào)查，同學(xué)們了解到：

（1）只要改變通過電風(fēng)扇的電流方向，就能改變電風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向；通?？山柚p刀雙擲開關(guān)的切換來改變通過電風(fēng)扇的電流方向。

（2）如圖15所示虛線框內(nèi)是一個(gè)雙刀雙擲開關(guān)的示意圖，其中a、b、c、d、e、f是雙刀雙擲開關(guān)的6個(gè)接線柱，在圖示情況下，6個(gè)接線柱之間是相互絕緣的。當(dāng)閘刀S合到右側(cè)時(shí)，可使接線柱b與c，e與f接通；當(dāng)閘刀S合到左側(cè)時(shí)，可使接線柱b與a，e與d接通。經(jīng)過進(jìn)一步探索，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)只要在圖中連接幾根導(dǎo)線，就能通過雙刀雙擲開關(guān)使電風(fēng)扇雙向旋轉(zhuǎn)。試在圖中的電源E、電風(fēng)扇F和雙刀雙擲開關(guān)的有關(guān)接線柱間連接若干導(dǎo)線，使得、閘刀S合到右側(cè)時(shí)通過電風(fēng)扇的電流方向，與閘刀S合到左側(cè)時(shí)通過電風(fēng)扇的電流方向相反。

電源只有一種電位。電風(fēng)扇能雙向旋轉(zhuǎn)，說明兩端的電位高低在變化，電風(fēng)扇兩端有兩種電位。a、c、d、f是靜觸頭，只有一種電位。閘刀S中b、e的是動(dòng)觸頭，有兩種電位。根據(jù)圖15標(biāo)出的電位可知，電源正極與a、f相連接，電源負(fù)極與c、d相連接。

b與電風(fēng)扇上端相連接，e與電風(fēng)扇下端相連接。

初中學(xué)生的抽象思維和邏輯思維還不強(qiáng)，仍需直觀、感性事物的支持。用電位法教學(xué)有利于明確學(xué)生思維的方向，提高思維的流暢性。一段時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐表明，用電位法進(jìn)行電學(xué)問題的教學(xué)，對(duì)學(xué)生突破電學(xué)問題的障礙有很好的效果。

參考文獻(xiàn)：

1.許國(guó)梁.中學(xué)物理教學(xué)法（第二版）.高等教育出版社.

2.數(shù)理天地（初中版）.2008（10）.

（作者單位：浙江省慈溪市滄田初級(jí)中學(xué)）

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