還在為初中物理電學而頭疼嗎,如何學初中物理電學(收藏)

電學綜合題歷來是初中物理的難點,在近幾年的中考題中屢屢出現,由於試題綜合性強,設置障礙多,如果學生的學習基礎不夠紮實,往往會感到很難。在實際教學中,許多教師採用的是“題海戰術”,無形加重了學生學習的課業負擔。探索和改進電學綜合問題教學,是一項很有價值的工作。

在長期的初中教學實踐中,本人逐步探索了一套電學綜合問題教學方案,對於學生突破電學綜合問題中的障礙有一定效果。

一、理清“短路”概念。

在教材中,只給出了“整體短路”的概念,“導線不經過用電器直接跟電源兩極連接的電路,叫短路。”而在電學綜合題中常常會出現局部短路的問題,如果導線不經過其他用電器而將某個用電器(或某部分電路)首尾相連就形成局部短路。局部短路僅造成用電器不工作,並不損壞用電器,因此是允許的。因它富於變化成為電學問題中的一個難點。

局部短路概念抽象,學生難以理解。可用實驗幫助學生突破此難點。

實驗原理如圖1,當開關S閉合前,兩燈均亮(較暗);閉合後,L1不亮,而L2仍發光(較亮)。

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為了幫助初中生理解,可將L1比作是電流需通過的“一座高山”而開關S的短路通道則比作是“山裡的一條隧洞”。有了“隧洞”,電流只會“走隧洞”而不會去“爬山”。

二、識別串並聯電路

電路圖是電學的重要內容。許多電學題一開頭就有一句“如圖所示的電路中”如果把電路圖辨認錯了,電路中的電流強度、電壓、電阻等物理量的計算也隨之而錯,造成“全軍覆沒”的局面,所以分析電路是解題的基礎。初中電學一般只要求串聯、並聯兩種基本的連接,不要求混聯電路。區分串、並聯電路是解電學綜合題的又一個需要突破的難點。

識別串、並聯有三種方法,⑴、電流法;⑵、等效電路法;⑶、去表法。

⑴、電流法:即從電源正極出發,順著電流的流向看電流的路徑是否有分支,如果有,則所分的幾個分支之間為並聯,(分支前後有兩個節點)如果電流的路徑只有一條(無分支點),則各元件之間為串聯。此方法學生容易接受。

⑵、等效電路法:此方法實質上運用了“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。那麼,可藉助於“高度差”進行類比,建立“一樣高的電位”概念。可以通過類比手法,例如:如果某學校三層樓上有初三⑴、初三⑵、初三⑶三個班級,二層樓上有初二⑴、初二⑵、初二⑶三個班級,那麼初三年級與初二年級任意兩個班級之間的“高度差”是一樣的,都相差“一層樓”。因為初三年級各班處於“一樣高”的三層樓上,而初二年級各班級處於“一樣高”的二層樓上。在電路中,也有“一樣高電位”的概念。在電路中,無論導線有多長,只要其間沒有用電器都可以看成是同一個點,即電位“一樣高”。因此,我們可以找出各元件兩端的公共點畫出簡化的等效電路。

圖2、圖3是對各電阻的連接情況分析。

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如上圖2紅線上各個點都與電源正極“電位一樣高”,藍線部分與電源負極“電位一樣高”,可以簡化為圖3。在圖3中,R1、R2、R3的並聯關係也就顯而易見了。

⑶、去表法:由於電壓表的內阻很大,並聯在電路中時,通過它的電流很小,可忽略不計。故在電路中去掉電壓表,不會影響電路結構,電壓表所在之處可視為開路。而電流表的內阻很小,串聯在電路中幾乎不影響電路的電流強度,因而,在電路分析中,可視其為一根導線,去掉後改成一根導線即可。

三、“表格分析法” 整理解題思路

不少初中生反映,電學習題涉及概念、公式多,解題頭緒多,容易出錯。要突破這個難點,關鍵在於整理出清晰的解題思路。

可以使用“表格法”幫助整理解題思路。

表格的列,列出有關用電器的電流、電壓、電阻、電功率四個物理量。在一般計算中,出現用電器多為純電阻,根據歐姆定律I=U/R,電功率的計算公式P=UI,在四個物理量中只要知道了其中的兩個,就可以求出剩餘的兩個物理量。(有六種情況)

表格的行,列出電流等物理量在各分電路和總電路的數值,或物理量在用電器的各種狀態下(如額定工作狀態、電路實際工作狀態)的數值。而根據串、並聯電路的特點或根據題設,只要知道其中的兩個(或一個),就可以求出剩餘的物理量。

典型例題:如圖4所示,R1=2歐,R2=6歐,接在電源上時,電壓表的示數為0.5伏,求電路消耗的總電功率是多少?

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這是有關兩個電阻串聯的典型習題,

有關電阻R1的物理量:I1、U1、R1、P1;

有關電阻R2的物理量:I2、U2、R2、P2;

有關總電路的物理量:I、U、R、P。

在這12個物理量中,已知其中的三個物理量,就可以求出剩餘的9個物理量。

用“表格分析法”進行解題分析如下表1

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解題分析:從表中“有關R1”的縱向可以看出,由於已知了U1和R1故可以求出I1和P1(在本題不需要求出);再由“有關電流”的橫向關係來看串聯電路電流處處相等,可進一步得出I2和I;再從“有關總體”的縱向來看,要求P,則除了已求出的電流I這一個物理量外,還需要在U和R兩者之中知道第二個物理量,方可求出。而要求R或求U,則可以從“有關電阻”的橫向關係或“有關電壓”橫向關係中求出來。在這一步也就可以用兩種方法,所謂一題多解。

解: [有關R1縱向關係]

∵因為R1與R2串聯 ∴總電流I=I1=0.25A [橫向關係]

總電阻 [橫向關係]

總功率 [有關總電阻縱向關係]

有一類習題,是關於燈泡的,常有額定狀態和工作狀態,如用“6V3W”字樣已知了燈泡額定狀態的電壓和電功率,而工作狀態則常常為“電功率最小時(或最大時)”等情況。橫向關係往往在題設中出現,如設燈泡的電阻不變,或設電源的總電壓不變等。

四、有關“電路變化”分析

不少同學反映“變化的電路難,不知從何下手”。這是因為分析變化的電路涉及的內容廣,考慮的問題深。對電阻、電流強度、電壓及電功率相互關係的分析,稍有不慎就會造成連錯反應,得出錯誤的結論。這是電學綜合問題的又一個難點。

變化電路主要是通過開關或滑動變阻器的改變來富於電路變化的。電路中有多個開關,通過開關閉合和斷開的狀態變化,往往會使各用電器的連接關係發生變化,而滑動變阻器則通過滑片來改變其連入電路的有效電阻,從而使電路中的電壓、電流、電功率等數值發生變化(也有改變電路結構的)。有關變化電路,應在學會識別“部分電路短接”和學會識別串並聯電路的基礎上,掌握分析變化電路的基本思路。

1、開關的通、斷造成電路的變化

當開關處在不同狀態時,由於斷路和短路,接入電路中的用電器,及其用電器之間的連接方式一般要發生變化,因此首先要在原電路的基礎上畫出各種情況下的實際電路。改畫時要根據電流的實際情況,運用“拆除法”。

拆除法要求:⑴、去掉被斷路的元件;⑵、去掉已被短路的元件;⑶、用“去表法”去表,其原則是“電壓表處是斷路,電流直過電流表”。在去掉電壓表時,要分析電壓表讀出來的是哪部分電路兩端的電壓,可用等效電路法進行分析。

例題:如圖5所示

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電路中,電源電壓保持

4伏,L1的電阻為4歐,

L2、L3的電阻均為16歐

求:⑴、S1、S2都斷開

時,電流表和電壓表的

示數。

⑵、S1、S2都接通時,整個電路消耗的電功率。

例題分析:在題中的當開關處於閉 合或斷開的兩種情況下電路結構發生了變化,可進行電路的改畫,見圖6。

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在用“去表法”去掉電流表電壓表後,要分析它們分別測量哪一個用電器的哪

一個物理量。電壓表

可藉助於“等電位”

進行分析。在圖7中,

紅線、藍線、黑線分

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別是三個“同電位點”,

由圖7中可見,L1與

電壓表V均加在藍線

與黑線之間,所以電壓表是L兩端的電壓。

解:當S1、S2都斷開時,L1、L3串聯。

電流表讀數

電壓表讀數

當S1、S2都接通時,L2、L3並聯。

總電阻

總功率

2.滑動變阻器變化問題

滑動變阻器連入電路中的有效電阻發生變化了,或是引起電路結構的變化,或是引起電路中電壓、電流、電功率的變化。

典型例題:如圖8所示電路中,電源電壓不變,當滑動變阻器的滑片向右滑動時,電流表

和電壓表的示數變化情況是[ ]

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A、電流表和電壓表的示數變大;

B、電流表和電壓表的示數變小;

C、電流表示數變小,電壓表示

數變大;

D、電流表示數變大,電壓表示數變小。

有關滑動變阻器的此類型問題,解題關鍵是:⑴、弄清滑動變阻器原理,滑片滑動時電阻是變大還是變小?⑵、弄清物理量是否變化,一般來說,電源的電壓,定值電阻的阻值是不變,其它的物理量都是變化的;⑶、弄清電壓表讀數讀出的是哪一個電器兩端的電壓;⑷、利用表格整理分析問題的思路。

上例題表格分析如下:

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由電阻橫向關係可知, 因R1不變,R2變大,故R總 將變大;再由總電路縱向關係可知,R總變大,U總不變,故I將變小(電流表讀數);因串聯電路電流相等I1=I;再由有關R1縱向關係可知,I1變小,R1不變,故U 1將變小(電壓表讀數變小)。


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