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初中物理动态电路类题目解题步骤初探

孙东洋

河南省新乡市平原外国语学校,453519

摘要: 初中物理中招考试中,动态电路部分为必考点。由于初中生处于具象思维阶段,对电路变化的分析能力稍微欠缺。对于一线老师来说有必要帮助学生找到一种适合他们年龄段学生使用的解题方法。本文从解题切入点、技巧运用、解题流程化等方面详细介绍了解决动态电路类问题的步骤,以期帮助学生实现物理学习效率的提升。
关键词: 初中物理;动态电路;步骤
DOI:10.12721/ccn.2024.157333
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教育部《关于加强初中学业水平考试命题工作的意见》在2019年11月出台,明确指出:试题命制既要注重考查基础知识、基本技能,还要注重考查思维过程。在河南省得物理学科中考命题中,“动态电路”类的题目能较好的考察学生的分析、比较、概括判断和推理能力,但是由于初中学生的思维还停留在具象思维的层面,抽象能力较差,所以在解决这类问题的过程中遇到了很大的困难。

一、动态电路类题目解题步骤的技巧与流程

在教学中,经常见到学生对电学计算类问题束手无策,不是学生不知道原理,而是不知道从何入手,掌握了动态电路类问题的解题步骤,对学生解决此类问题大有裨益。在此以常见的串、并联题目为例,展示笔者在授课时教学生用到的判断技巧。6.png

1.电路连接方式的判断

在研究题目连接方式时发现,由于电压表的存在,学生对电流的流向的判断出现了偏差。在电路连接中,由于电压表阻值较大,可以视为短路,所以电压表的存在不影响电路的连接方式,实际操作中,我们不妨将电压表断路,三个示例将变成下图所示:

7.png经此变化,示例1的串联、示例2的串联、示例3的并联就变得一目了然了。

2.电流表、电压表测量对象的判断

①电流表测量对象的判断

8.png将电流表断路(如上图所示),闭合开关后,哪个用电器没有电流通过,则此时去掉的电流表的测量对象即为这个用电器。此时的注意事项是:对于电路连接较为复杂的电路,记得是逐个去掉电流表,如示例3,电流表A2去掉后,R2没有电流通过,则A2的测量对象为R2;A1的测量对象为R1和R2。

②电压表测量对象的判断

9.png将电压表逐个去掉,用导线替代,哪个用电器被短路,则该用电器即为测量对象。比如在示例2中,V1、V2分表被导线替代后,闭合开关,出现部分短路和全部短路的现象,则其测量对象也就能判断出来了。

二、用“表格”法解决动态电路类问题

此类问题最常见的解决办法是先将题目中的已知条件在图上进行标注,但在具体操作中由于某些元件的物理量是变化的,标注之后难免出现相互混淆的现象,对解题造成干扰;而且由于不能显示思路,给完成后的检查造成一些麻烦;再有就是对串并联电路中电流、电压关系以及欧姆定律不熟悉的同学在思考此类问题时难免造成失误。

基于此笔者在教学过程中,引到学生采用“表格法”进行解答。下面笔者将用具体的示例阐述“表格法”的使用方法。

例4. (2023娄底改编)如图所示电路,电源电压保持不变,Rx为未知阻值的定值电阻10.png,闭合开关,在保证电路安全的前提下,向左移动滑动变阻器的滑片,下列分析正确的是 (  )

A. 电流表的示数变大,电压表的示数变小

B. 电流表的示数变小,电压表的示数变大

C. 电流表和电压表的示数均变大

D. 电压表和电流表示数的比值增大

11.png具体思考流程如下:

①判断出该实物图串联,根据串联电路中电流、电压规律和已知条件,可以先将一些物理量在表格中展示出来,比如R两端电压U1,Rx两端电压U2,总电压U=U1+U2;R的阻值用R、Rx阻值用Rx、总电阻用R+Rx表示;因串联,则电流统一用I表示。

②根据已知条件,总电压和R阻值均不变用右箭头表示,滑动变阻器滑片向左移动则其接入电路的电阻变小,用下箭头表示,则总电阻也将变小,对整个电路应用欧姆定律,则电流增大,用上剪头表示。对Rx应用欧姆定律推导式,可知U1变大,根据总电压恒定,则U2变小。

③根据表格中物理量变化,对四个选项逐项判断,可知C为正确选项。

经过对例题4的分析,该“表格法”有效。那么对于动态电路中的计算问题是否也适用呢,我们再通过例题进行求证。

例5(双选)(2022贵阳改编)如图所示电路,电源电压恒为6 V.闭合开关S,滑动变阻器R接入电路的阻值为10 Ω时,电流表的示数为1.8 A.下列说法正确的是(  )12.png

A. 通过R0的电流是1.2 A

B. R0的阻值是10 Ω

C. 当R为20 Ω时,其电功率是7.2 W

D. 当R为30 Ω时,电路总功率是8.4 W

13.png具体思考流程如下:

①判断出该实物图并联联,根据并联电路中电流、电压规律和已知条件,可以先将一些物理量在表格中展示出来,比如R、R0、电源电压均为6V;R的阻值用R、Rx阻值为10Ω;干路电流为1.8A。

②根据已知条件,对R运用欧姆定律,可知通过R的电流为0.6A;根据并联电路中电流关系,通过R0的电流为1.2A,再对R0应用欧姆定律推导式,可知R0阻值为5欧姆。

③根据表格中物理量变化,可知R接入电路的电阻为20Ω时,电流为0.3A,其功率为1.8W;当R接入点路的电阻为30Ω时,对应电流0.2A,干路电流为1.4A,电路总功率为8.4W。则AD为正确选项。

三、对“表格法”应用的展望与思考

笔者引导所教班级的学生应用“表格法”解决动态电路问题。通过正答率对比发现,应用该方法之后,学生正答率从42%提高到了88%,且所有学生都能学的会。

1.应用广泛,不仅是动态电路问题,普通的电路问题也能使用;

2.可以拓展应用于电功率、电热的求解;

3.有助于在复习阶段后进生的电学部分计算类习题正确率提升;

4.教师在检查学生作业时能迅速发现学生思维的漏洞或错误,有助于老师因材施教。

但应用该表格需要学生先掌握串并联电路中的电流电压关系,并在应用欧姆定律时注意“同一性”和“同时性”。

学无定法,但对于某一类问题的解决有着符合学生思维、能将思路展现出来的方法,对学生来说是有益的。

参考文献:

[1]教育部.关于加强初中学业水平考试命题工作的意见[M].教育部.2019-11-20 .

[2]肖永琴. 促进深度学习的初中物理实践作业设计[J]. 教学与管理,2020(07):49 - 51.