初中物理動態(tài)電路問題的突破與提高 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 動態(tài)電路問題是初中物理教學的難點，解決這類問題要求學生要熟練分析電路圖，靈活運用電學規(guī)律，對學生的綜合分析能力提出了高要求 .而這類問題在佛山中考中經(jīng)常以 “ 單表測量 ” 的形式出現(xiàn)在第 20題的實驗設計題中，是體現(xiàn)試題區(qū)分度的重要題型之一 .因此突破這類題目對培養(yǎng)優(yōu)生能力，決勝中考有著重要作用 . 1 動態(tài)電路的類型及其分析方法 在初中階段，動態(tài)電路主要有兩種類型，一種 是通過開關的斷開閉合，使電路中出現(xiàn)局部短路、斷路，或者使電路中電阻或用電器的連接方式發(fā)生改變，導致電路中的電學物理量發(fā)生變化；另一種是滑動變阻器滑片 P 移動，改變電路中的電阻關系，從而改變電流、電壓、實際電功率等 . 動態(tài)電路問題難就難在電路變化后，物理量也發(fā)生變化 .大部分學生面對動態(tài)電路總是無從下手，對于電路連接方式的判斷、公式選擇以及物理量的代入等問題思路混亂 .下面，筆者以畫等效電路作為切入點，把電路化 “ 動 ” 為“ 靜 ” ，化 “ 繁 ” 為 “ 簡 ” 來突破這個問題 . 類型一開關斷開閉合改變電路結(jié)構(gòu)的動態(tài) 電路 例 1 下表為一臺電熱水器的銘牌 (有一項內(nèi)容模糊不清 )，電熱水器內(nèi)部簡化電路如圖 1 所示， R1和 R2均為電熱絲 .求： (1)低溫擋正常工作時的額定功率； (2)中溫擋正常工作 10分鐘產(chǎn)生的熱量； (3)高溫擋正常工作時的額定電流 . 解第一步：畫等效電路 第二步：因為三個狀態(tài)下，電路電壓不變，所以選擇公式 P=U2/R 判斷高溫、中溫和低溫檔分別是圖 2、圖 3 和圖4. 第三步：分別對應圖 2、圖 3、圖 4 計算問題(1)(2)(3).在運用電學規(guī)律進行計算時，要注意嚴格遵循同一性和同時性 ，不能張冠李戴 .同一性是指在公式運用時，公式中的 U、 I、 R、 P 等必須是同一段電路的物理量 .同時性是指公式運用時，公式中的 U、 I、 R、 P 等必須是同一時刻的物理量，尤其對于動態(tài)電路，即使是同一電阻或用電器，由于電路結(jié)構(gòu)前后發(fā)生變化，各物理量相會相應改變，因此要特別注意物理量的同時性 . 類型二滑動變阻器滑片 P 移動導致電路中電流、電壓關系發(fā)生變化的動態(tài)電路 例 2 某人設計了如圖 5 所示電路，電路中變阻器的總阻值與電阻 R 的阻值相同，電源電壓恒定，當他將滑片 P 從 a端滑到 b 端的過程中，所看到的現(xiàn)象是 A.安培表的示數(shù)逐漸變大 B.安培表的示數(shù)逐漸變小 C.安培表的示數(shù)先增大，然后減小到原值 D.安培表的示數(shù)先減小，然后增大到原值 解第一步：畫等效電路 第二步：從等效電路圖 6、圖 8 可知，當滑片在 a 端和b 端時電源電壓相等，電阻 Rab 相同，所以在 a 端和在 b 端的電流示數(shù)應該相同，由此可排除 A、 B 選項 . 第三步：運用串聯(lián)分壓的規(guī)律進行分析 .從圖 7 可知，電阻 Rpb 與 R 并聯(lián)后與 Rap 串聯(lián) .根據(jù)并聯(lián)電路總電阻比任何一個電阻都要小可知，當滑片 P 在中點時，并 聯(lián)后的電阻 R并 Rpb，即 R 并 Rab2.根據(jù)串聯(lián)分壓可知 U 并 U 總 2.而 P 在a 端時 (如圖 6)，電流表示數(shù) I=U 總 Rab，當滑片 P 在中點 (如圖 7)，因為 u 并 U總 2，且 Rpb=Rab2，電流表示數(shù) I=U 并RpbU 總 Rab，即圖 7 的電流 I 相對圖 6 會變小 .最后選出正確答案 D. 無論是開關斷開或閉合導致的電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，還是滑動變阻器滑片 P 移動引起的變化，解題的切入點都是畫出動態(tài)電路在不同時刻的等效電路 .而關鍵點在于計算的時候能夠靈活運用電學規(guī)律 .例如串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流以及串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻的特點等 .同時在計算的過程中一定要嚴格遵守同一性和同時性，避免代入物理量時張冠李戴 . 動態(tài)電路的問題雖然千變?nèi)f化，但是如果學生能夠按照以上例題的方法，以畫等效電路切入分析，嚴格遵循電學計算的同一性與同時性，再加上電路規(guī)律的靈活應用，筆者相信，通過一定量的練習后，能夠順利突破基本的動態(tài)電路問題 . 2 動態(tài)電路的運用提高 單表測量 眾所周知，在初中階段沒有學習萬用表測量電阻，而是在實驗室里運用 “ 伏安法 ” 測電阻 .它是將待測電阻接入電路中，用電壓表和電流表分別測出該電阻兩端的電壓和該電阻中的電 流，然后利用歐姆定律計算出阻值的方法 .此法中既要用電壓表也要用到電流表，而在許多有關的試題中測電阻時只有其中的一只電表，如何利用一只電壓表或電流表測出待測電阻，這就是我們常見的單表測電阻 . 分析 2005 年至 2012 年的佛山中考物理試題發(fā)現(xiàn)，單表測量的類型題一共出現(xiàn)三次，雖然在 2010 年變成了測量燈泡的電功率，但究其本質(zhì)還是單表測電阻的問題 .如果熟練掌握好動態(tài)電路的分析方法，設計動態(tài)電路解決單表測電阻的問題就水到渠成了 . 初中階段的單表測量問題，都是以電源電壓恒定為前提，因此這也成為了解決 單表測量問題的關鍵 .一般情況下，在只有一個電表可用時，題目經(jīng)常會提供一個已知阻值的定值電阻和開關或者一個已知最大阻值的滑動變阻器 .經(jīng)筆者統(tǒng)計，對于只有一個電壓表和已知阻值的定值電阻測量未知電阻，如果不能拆卸電路，常用方法有四種，而若換成只有一個電流表，其他條件相同，測量未知電阻就有近六種方法 .如果再將已知阻值的定值電阻換為滑動變阻器，測量方法更是紛繁復雜，搞得學生暈頭轉(zhuǎn)向 .為了減輕學生負擔，筆者從眾多方法中選取下列四種常見、通用的電路設計，歸納起來就是兩種方法，方便學生理解、記憶 .具體如下： 主要 器材設計電路主要步驟表達式 一個已知阻值的定值電阻 +開關 1.閉合開關 S1S2，記下電壓表示數(shù)為 U1； 2.斷開開關S2，記下電壓表的示數(shù)為 U2 Rx=U2R0U1-U2 一個滑動變阻器 (已知最大阻值 ) 1.閉合開關，滑片移至阻值最小處，記下電壓表示數(shù)為 U1； 2.滑片移至阻值最大處，記下電壓表示數(shù)為 U2 Rx=U2R0U1-U2 一個已知阻值的定值電阻 +開關 1.閉合開關 S1S2，記下電流表的示數(shù)為 I1； 2.斷開開關 S2，記下電流 表示數(shù)為 I2 Rx=I2RI1-R2 一個滑動變阻器 (已知最大阻值 ) 1.閉合開關，滑片移至阻值最小處，記下電流表示數(shù)為 I1； 2.滑片移至阻值最大處，記下電流表示數(shù)為 I2 Rx=I2RI1-I2 由上表歸納發(fā)現(xiàn)，只要提供的電表確定，無論題目是提供一個滑動變阻器還是一個定值電阻加開關，電路設計的思路其實可以完全相同 .對比以上四個電路設計可以發(fā)現(xiàn)，前兩個電路設計和后兩個電路設計有很大的相似程度 .其實一個定值電阻加一個開關的局部短路設計就等于一個已知最大阻值的滑動 變阻器的作用 .因此，以上四個