如何把電學(xué)知識(shí)復(fù)雜問題簡單化

趙景忠

摘 要： 初中物理電學(xué)知識(shí)既是學(xué)習(xí)重點(diǎn)，又是難點(diǎn)，如何讓學(xué)生掌握知識(shí)內(nèi)涵、除了在教學(xué)中必不可少的演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)等讓學(xué)生切身感受電流、電壓、電阻、電功等在電路中實(shí)際特點(diǎn)外，必要的電路分析是學(xué)好物理的關(guān)鍵，在電路的分析中如何把看似繁瑣復(fù)雜的電路簡單化處理是教師必須把握的。

關(guān)鍵詞： 物理電學(xué) 電路分析 簡單化

在長期的物理教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對電學(xué)知識(shí)存在很多誤區(qū)和疑惑，這其中也包括了學(xué)習(xí)成績相當(dāng)好的學(xué)生。碰到電路分析時(shí)，往往不知所措，不知從哪里下手，特別是在后面電學(xué)綜合題時(shí)，尤為困難。當(dāng)我對電路進(jìn)行分析時(shí)，又覺得不那么難，現(xiàn)將我在教學(xué)中的遇到問題進(jìn)行總結(jié)歸納。

一、分清“開路”、“短路”、“通路”的意義

對于“通路”學(xué)生都比較容易掌握，但對“短路”卻存在諸多問題，比如在圖1中：

對于A、B兩點(diǎn)是沒有電流通過的，但有些同學(xué)會(huì)認(rèn)為電流到A點(diǎn)時(shí)會(huì)回流過去。對學(xué)生分析時(shí)，應(yīng)讓學(xué)生明白電流是電荷某個(gè)方向定向移動(dòng)，是不能回流的，用比喻方式分析如：水管口水龍頭關(guān)了，就沒有水流，并不是此處水龍頭的水流從別的管口流出。

在課本中給出“整體短路”的概念：“導(dǎo)線不經(jīng)過用電器直接跟電源兩極連接的電路叫短路”，而在電學(xué)題中對于短路產(chǎn)生后果卻不清楚，以至于在電路分析時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤。

圖課本中用控制變量法，在R不變情況下，讓滑動(dòng)變阻器改變電路的電流，從而引起R兩端電壓改變，我們研究的是R的電流隨兩端電壓變化情況，然后在保持R兩端電壓不變情況下，換取不同阻值的電阻（成倍數(shù)關(guān)系），發(fā)現(xiàn)電阻成倍增大，電流卻成倍減少。但是許多同學(xué)對滑動(dòng)變阻器的作用及為什么會(huì)得到這個(gè)結(jié)論茫然不解，甚至有的同學(xué)，到底研究什么也不知道。針對這種情況，在上完這節(jié)課后，我又用一節(jié)課對此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡化，舍去滑動(dòng)變阻器進(jìn)行比較。

（1）圖（9）R不變時(shí)，改變電壓，電壓從2V-4V-6V，怎樣變化？（靠滑動(dòng)變阻器）R不變，I與U成正比。

（2）圖9中，保持R兩端電壓不變（6V）→滑動(dòng)變阻器來控制，電阻成倍增大，電流卻減小，從中可從簡單數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，電流I與電阻R成反比，這樣由復(fù)雜變簡單的設(shè)計(jì)，使學(xué)生易于掌握歐姆定律的本質(zhì)規(guī)律，為全面地理解和分析電路打好基礎(chǔ)。

三、正確區(qū)分串聯(lián)和并聯(lián)電路

電路圖是電學(xué)重要內(nèi)容，如果把電路圖分析錯(cuò)了，則電路中的電流強(qiáng)度、電壓、電阻等物理量計(jì)算也會(huì)隨之而錯(cuò)，初中一般只要求串聯(lián)、并聯(lián)兩種電路連接，不要求混聯(lián)電路，區(qū)分串、并聯(lián)電路是解決電學(xué)問題的一個(gè)需要突破難點(diǎn)。

識(shí)別串、并聯(lián)電路的三種方法包括：（1）電流法；（2）等效電路法；（3）去表法。

（1）電流法：即從電源正極岀發(fā)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(gè)分支之間為并聯(lián)。如果電流的路徑只有一條（無分支點(diǎn)），則各元件之間為串聯(lián)，此方法學(xué)生容易掌握。

（2）等效電路法：此方法實(shí)質(zhì)上運(yùn)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，同樣，在電路中可借助高度差進(jìn)行類比，建立“一樣高的電位”的概念。例如：某學(xué)校有三層樓上有九年級(jí)（1～3）三個(gè)班級(jí)，二層樓有八年級(jí)（1～3）三個(gè)班級(jí)，那么九年級(jí)與八年級(jí)的任意兩個(gè)班級(jí)之間的“高度差”是一樣的，都相差“一層樓”因?yàn)榫拍昙?jí)各班級(jí)處于“一樣高”的三層樓上，而八年級(jí)各班級(jí)處于“一樣高”的二樓上，在電路中也有“一樣高電位”的概念，在電路中無論導(dǎo)線有多長，只要其間沒有用電器都可以看成是同一個(gè)點(diǎn)，那么電位“一樣高”，所以我們可以找到各元件兩端公共點(diǎn)，畫岀簡化的等效電路。

（3）去表法：由于電壓表的內(nèi)阻很大，并聯(lián)在電路中時(shí)通過它的電流很小，可以忽略不計(jì)，故在電路中去掉電壓表不會(huì)影響電路的結(jié)構(gòu)，電壓表所在之處可視為開路，而電流表的內(nèi)阻很小，在電路中幾乎不影響電流強(qiáng)度，因而在電路分析中可視為一根導(dǎo)線，去掉改成一根導(dǎo)線即可。

四、電路中一個(gè)或多個(gè)物理量發(fā)生改變時(shí)對電路的影響解析

許多同學(xué)反映變化電路比較難分析，顧得這邊又顧不得另一邊，這是因?yàn)樗婕暗膬?nèi)容廣，考慮問題要全面，對電阻、電流、電壓及電功率等的分析，稍有不慎會(huì)造成連鎖反應(yīng)，真所謂牽一發(fā)而動(dòng)全身，其實(shí)電路的改變主要是通過開關(guān)或滑動(dòng)變阻器改變而來的，電路中有多個(gè)開關(guān)通過開關(guān)的閉合和斷開狀態(tài)變化，往往會(huì)使電阻的連接關(guān)系發(fā)生變化，而滑動(dòng)變阻器則通過滑片改變其連入電路的有效電阻，從而使電路中電壓、電流、電功率的數(shù)值發(fā)生變化。

1.由于連接時(shí)的變化造成電路的變化

在開關(guān)、導(dǎo)線等在不同位置時(shí)，由于斷路和短路等，接入電路中的用電器連接方式一般要發(fā)生變化，因此在電路基礎(chǔ)上畫出各種情況下實(shí)際電路：

（1）去掉被斷路元件；

（2）去掉己被短路元件；

（3）用“去表法”去表：原則是電壓表處是斷路，電流直過電流表。在去掉電壓表時(shí)要分析電壓表測哪部分電壓。

通過由淺入深地分析，抓住學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行突破，對復(fù)雜電路分析問題進(jìn)簡單的歸納、分析，使學(xué)生對電學(xué)不再恐懼和陌生，使學(xué)生變得樂學(xué)、愛學(xué)物理。結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐看，教學(xué)效果比較理想。

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