利用思維可視化突破變化電路分析障礙

王姍姍

摘要：本文以初中階段動態(tài)電路的典型題目為例，在歐姆定律解決該問題的基礎(chǔ)上，利用思維可視化引導(dǎo)學(xué)生看到動態(tài)電路的變化結(jié)果，并簡單引入高中“串反并同”結(jié)論，從而更巧妙地解決由滑動變阻器引起的動態(tài)電路問題.

關(guān)鍵詞：歐姆定律思維可視化串反并同

初中階段電學(xué)的學(xué)習(xí)對部分學(xué)生而言比較困難，尤其是抽象的動態(tài)電路，其中由滑動變阻器引起電路中電流與電壓的變化是初中階段學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)及難點(diǎn).如果在解決該類型題時(shí)，將題目中抽象的電路圖變?yōu)榭芍庇^看到的電路，讓學(xué)生觀察動態(tài)電路變化的結(jié)果，再將高中電學(xué)結(jié)論“串反并同”加以簡單的介紹、應(yīng)用，則在今后解決該類問題時(shí)可起到事半功倍的效果.

高中遇到的常見問題是：在由含內(nèi)阻的電源、開關(guān)、定值電阻、滑動變阻器及儀表組成的電路中，當(dāng)滑動變阻器滑動時(shí)，各電阻的電壓、電流、功率或儀表示數(shù)如何變化？這就是所謂的“動態(tài)電路”問題.結(jié)論通常表示為：和滑動變阻器串聯(lián)的電阻上的電壓、電流、電功率變化趨勢和滑動變阻器電阻值變化趨勢相反，和滑動變阻器并聯(lián)的電阻上的電壓、電流、電功率和滑動變阻器電阻值變化趨勢相同.簡稱“串反并同”.

在初中應(yīng)用“串反并同”解決動態(tài)電路問題較高中更為簡單實(shí)用，因?yàn)槌踔须A段不需考慮忽略電源內(nèi)阻的情況，且動態(tài)電路較多出現(xiàn)在選擇題中.下面以一個(gè)初中階段最常見的動態(tài)電路加以說明.

例題如圖1所示電路圖，將滑片P向右移動過程中，分析電路中所有電表示數(shù)以及小燈泡實(shí)際功率的變化情況（小燈泡電阻不變）.

常見解析：利用歐姆定律I=UR，依次分析電路中通過電阻的電流以及各個(gè)電阻兩端電壓的變化情況.

巧妙解析：分析該問題時(shí)，可以將抽象的電路圖可視化展示，在黑板上連接該題目的電路實(shí)物，將課本上抽象的電路圖替換成可以通過直接觀察得出結(jié)果的實(shí)物，并將動態(tài)電路變化的真實(shí)數(shù)據(jù)可視化展示，讓學(xué)生“化難為簡”.在觀察該動態(tài)電路產(chǎn)生變化前提醒學(xué)生注意觀察當(dāng)滑片P向右移動過程中各個(gè)電表示數(shù)以及燈泡亮暗的變化情況.

通過觀察該實(shí)驗(yàn)操作過程中得到的電表示數(shù)以及小燈泡亮暗情況變化結(jié)果，學(xué)生可以直接得出該題結(jié)論，此時(shí)趁熱打鐵跟學(xué)生簡單介紹“串反并同”結(jié)論，并教會學(xué)生加以利用.

在利用“串反并同”結(jié)論時(shí)，務(wù)必關(guān)注：①電壓表測電源電壓；②動態(tài)電路是純并聯(lián)電路的某一支路.這兩種情況要明確電源電壓不受電路變化的影響，在純并聯(lián)電路中各個(gè)支路的工作是相互獨(dú)立的.在初中階段，除以上提及的兩點(diǎn)外，利用“串反并同”基本可以解決所有由滑動變阻器引起的動態(tài)電路變化規(guī)律問題.

反思：物理教學(xué)務(wù)必要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)的物理定律，初中階段學(xué)生學(xué)習(xí)的物理定律較為簡單，在學(xué)生已經(jīng)掌握考點(diǎn)要求的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會類型題的解決巧法，如果此時(shí)能稍加引入一些高中物理思想，那么學(xué)生在今后進(jìn)行高中物理學(xué)習(xí)時(shí)，可以避免很多初高中物理思維銜接問題.