初中物理動態(tài)電路解題技巧之我見

張文斌

(福建省順昌縣第二中學(xué),福建 南平 353200)

動態(tài)電路分析題是初中物理電學(xué)教學(xué)中的重點,在中考物理中出現(xiàn)的概率極高.分析動態(tài)電路問題本質(zhì)是歐姆定律的應(yīng)用,引起電路發(fā)生動態(tài)變化的原因有很多,包括開關(guān)通斷、滑動變阻器觸頭位置的變化等.在初中物理解題訓(xùn)練中,教師需圍繞動態(tài)電路開設(shè)專題訓(xùn)練,讓學(xué)生先明確引起電路發(fā)生動態(tài)變化的原因,再指導(dǎo)他們采用相應(yīng)的技巧解題[1].

1 開關(guān)通斷引起電路變化的解題技巧

開關(guān)通斷對電路的影響主要體現(xiàn)在改變原電路元件的串聯(lián)和并聯(lián)關(guān)系,或者改變原電學(xué)元件的作用等.解答此類試題時,教師需要求學(xué)生先明確是開關(guān)閉合與斷開的比較,還是斷開和閉合的比較,把握好開關(guān)閉合前后電路中發(fā)生變化與不會改變的量,仔細思考原有電路中的串聯(lián)、并聯(lián)關(guān)系以及電子元件測量的參數(shù)是否發(fā)生變化,讓學(xué)生結(jié)合電阻的變化來判斷電路變化,形成正確的解題思路[2].

圖1 例1題圖

A.3∶4 B.4∶3 C.1∶4 D.4∶1

例2在如圖2所示的電路中,電源電壓始終保持恒定不變,當(dāng)把開關(guān)S閉合后( ).

圖2 例2題圖

A.電壓表的示數(shù)變大

B.電流表的示數(shù)變大

C.電路中的總電阻變大

D.電路消耗的總功率變小

解析當(dāng)開關(guān)S斷開時,電壓表測量的是電源電壓,電流表測量的是流經(jīng)電阻R2的電流;當(dāng)開關(guān)S閉合時,電壓表測量的是并聯(lián)電路兩端的電壓,電流表測量的是干路電流,并聯(lián)電路兩端的電壓與電源電壓大小一樣,R2支路中流經(jīng)的電流同原來的電流大小一樣,且干路電流等于各個支路電路之和,所以電壓表的示數(shù)不會發(fā)生變化,電流表的示數(shù)則變大,故選項A錯誤,選項B正確;在并聯(lián)電路中,總電阻小于任意一支路的電阻,所以總電阻變小,選項C錯誤;電源電壓大小保持不變,電流表示數(shù)變大,根據(jù)P=UI可知,電路中消耗的總功率變大,所以選項D錯誤.

2 滑動變阻器引起電路變化解題技巧

滑動變阻器作為初中物理電學(xué)教學(xué)中一個比較常見的元件,主要作用是用來改變與之相連電路的電阻大小,在電路中所在的位置不一樣,電阻大小發(fā)生變化時對電路造成的影響也有所差異.解決因滑動變阻器引起動態(tài)電路的題目時,首先需明確滑動變阻器同其它電學(xué)元件之間的連接關(guān)系,把握滑片移動時電阻是減小還是增大,再結(jié)合串聯(lián)和并聯(lián)電路知識及歐姆定律解題.初中物理教師需結(jié)合具體題目和學(xué)生共同剖析電路,把握好電路中參數(shù)的變化規(guī)律,根據(jù)參數(shù)內(nèi)在聯(lián)系具體問題具體分析[3].

例3如圖3所示,電源電壓始終保持恒定不變,把開關(guān)S閉合以后,讓滑動變阻器的滑片P往右滑動,則:

圖3 例3題圖

A.電流表A與電流表A2的示數(shù)之差增大

B.電流表A1與電流表A2的示數(shù)之和增大

C.電壓表V與電流表A2的示數(shù)比值增大

D.電壓表V與電流表A1的示數(shù)乘積增大

解析在該電路中,電流表A測量干路電流,A1與A2測量兩個支路電流,電壓表V測量的是電阻R1兩端電壓,即電源電壓,電阻R1與滑動變阻器并聯(lián),當(dāng)滑片P往右滑動時接入電路中的阻值增加.選項A,電流表A與電流表A2的示數(shù)之差是電流表A1的示數(shù),V和R1的值均不發(fā)生變化,所以A1的示數(shù)不變,故錯誤;B選項,電流表A1與電流表A2的示數(shù)之和是電流表A的示數(shù),A1的示數(shù)不發(fā)生變化,A2的示數(shù)變小,則A的示數(shù)減小,故錯誤;C選項,電壓表V與電流表A2的示數(shù)比值是電阻R2的值,顯然是增大的;D選項,電壓表V與電流表A1的示數(shù)均不發(fā)生變化,所以乘積也不會發(fā)生變化,同樣錯誤;綜合可知正確答案是C選項.

3 電路故障引起電路變化的解題技巧

電路發(fā)生故障一般分為短路與斷路兩種情況,前者可理解為電路被一根導(dǎo)線連接,后者可理解成電路中線路斷開,一旦電路發(fā)生故障勢必會引起電路中一些參數(shù)發(fā)生變化.教師在電路故障類動態(tài)解題訓(xùn)練中應(yīng)注重對相關(guān)理論知識的系統(tǒng)化講解,幫助學(xué)生牢固掌握串聯(lián)電路與并聯(lián)電路的規(guī)律,明確電壓表、電流表等儀表測量的電學(xué)參數(shù),特別是對電壓表測量電壓的動態(tài)電路試題時,學(xué)生應(yīng)知道在有的動態(tài)電路中,電壓表測量的電壓不僅僅是支路電壓,還是電源電壓,以此作為解題的切入點[4].

例4如圖4所示,在該電路中電源電壓U始終保持恒定不變,電阻R1與R2的阻值都是R0,把開關(guān)S閉合,只有兩個電表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),如果電路只存在一處故障,且發(fā)生在R1或者R2上面,那么( ).

A.如果R1斷路,則A的示數(shù)是0,V1的示數(shù)是U

B.如果R2斷路,則A的示數(shù)是0,V1的示數(shù)是U

圖4 例4題圖

解析處理這一題目時,學(xué)生需緊緊抓住“只有兩個電表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)”與“電路只存在一處故障,且發(fā)生在R1或者R2上面”這兩個條件,解題思路可以從給出的幾個選項著手,采用電學(xué)知識推導(dǎo)出存在矛盾的地方,把錯誤選項逐個排除,給出以下提示性問題:R1斷路V1測量的是誰的電壓?V2呢?R2斷路呢?R1短路V1上面是否有示數(shù)產(chǎn)生?為什么?R1或R2短路,A測量的均是干路電流嗎?為什么?當(dāng)弄清楚這幾個問題,就能夠輕松推斷出本題的正確答案是C選項.

4 元件更換引起電路變化的解題技巧

電路中的相關(guān)元件更換后同樣會引起電路中大部分參數(shù)的變化,這也是初中物理電學(xué)教學(xué)中一類比較常見的動態(tài)電路問題.從整體角度來看,這種類型的題目主要分為兩大類別,一種是通過元件的更換讓學(xué)生結(jié)合題干描述現(xiàn)象,把電路中出現(xiàn)的故障找出來;另外一種是讓他們分析元件更換前后電路中一些參數(shù)的變化情況及規(guī)律.后者難度相對較大,初中物理教師需加強訓(xùn)練,引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會透過現(xiàn)象看本質(zhì),使其深入發(fā)掘并找出題目中的隱性信息與條件,讓他們據(jù)此運用歐姆定律列出物理方程,通過解方程求解.

例5 如圖5所示,在這一電路中,電源電壓始終保持恒定不發(fā)生變化,把開關(guān)S閉合后,滑動變阻器從最右端滑動至中點,然后使用電阻R2把R1替換掉,為確保電流表A與A1示數(shù)的比值與滑片在最右端時的比值一樣,那么R2與R1之間的大小關(guān)系是( ).

圖5 例5題圖

A.R1>R2B.R1

D.以上三種情況都有可能

總的來說,動態(tài)電路在初中物理電學(xué)教學(xué)中占據(jù)著較為重要的地位.教師需加強動態(tài)電路解題訓(xùn)練活動的設(shè)計與實施,引導(dǎo)學(xué)生回顧、分析和歸納電學(xué)知識,認真總結(jié)動態(tài)電路的相關(guān)類型,使其根據(jù)不同成因采用不同解題技巧,最終通過專項解題訓(xùn)練掌握不同題型的解題方法.