初中物理電路分析方法以及典型例題

1、初中物理電學(xué)綜合問題難點突破電學(xué)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(xiàn)，由于試題綜合性強(qiáng)，設(shè)置障礙多，如果學(xué)生的學(xué)習(xí)基 礎(chǔ)不夠扎實，往往會感到很難。在實際教學(xué)中，許多教師采用的 是“題海戰(zhàn)術(shù)， 無形加重了學(xué)生學(xué)習(xí)的課業(yè)負(fù)擔(dān)。 探索和改進(jìn) 電學(xué)綜合問題教學(xué)，是一項很有價值的工作。 在長期的初中教學(xué)實踐中， 本人逐步探索了一套電學(xué)綜合問題教 學(xué)方案，對于學(xué)生突破電學(xué)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(dǎo)線不經(jīng)過 用電器直接跟電源兩極連接的電路， 叫短路。 而在電學(xué)綜合題 中常常會出現(xiàn)局部短路的問題， 如果導(dǎo)線不經(jīng)過其他用電器而將

2、某個用電器或某局部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，并不損壞用電器，因此是允許的。因它 富于變化成為電學(xué)問題中的一個難點。局部短路概念抽象，學(xué)生難以理解?？捎脤嶒瀻椭鷮W(xué)生突 破此難點。實驗原理如圖 1，當(dāng)開關(guān) S 閉合前，兩燈均亮較暗； 閉合后，L1不亮，而L2仍發(fā)光較亮。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(guān) S 的短路通道那么比作是“山里的一條隧洞。有了 “隧洞，電流只會“走隧洞而不會去“爬山。二、識別串并聯(lián)電路電路圖是電學(xué)的重要內(nèi)容。 許多電學(xué)題一開頭就有一句“如 圖所示的電路中如果把電路圖識別錯了，電路中的電流強(qiáng)度、 電壓、電阻等物

3、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根底。初中電學(xué)一般只要求串聯(lián)、并 聯(lián)兩種根本的連接，不要求混聯(lián)電路。區(qū)分串、并聯(lián)電路是解電 學(xué)綜合題的又一個需要突破的難點。識別串、并聯(lián)有三種方法，、電流法；、等效電路法；、 去表法。、電流法：即從電源正極出發(fā)，順著電流的流向看電流的路徑 是否有分支，如果有，那么所分的幾個分支之間為并聯(lián)， 分支前 后有兩個節(jié)點如果電流的路徑只有一條無分支點 ，那么各元 件之間為串聯(lián)。此方法學(xué)生容易接受。、等效電路法：此方法實質(zhì)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。 那么， 可借助于“高度差進(jìn)行類比，

4、 建立“一樣高的電位概念。 可 以通過類比手法，例如：如果某學(xué)校三層樓上有初三、初三、 初三三個班級，二層樓上有初二、初二、初二三個班級， 那么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于“一樣高的 三層樓上， 而初二年級各班級處于“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(dǎo)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。圖23如上圖 2 紅線上各個點都與電源正極“電位一樣高， 藍(lán)線局部 與

5、電源負(fù)極“電位一樣高，可以簡化為圖 3。在圖 3 中， R1、 R2、R3的并聯(lián)關(guān)系也就顯而易見了。、去表法：由于電壓表的內(nèi)阻很大，并聯(lián)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(jié)構(gòu)，電壓表所在之處可視為開路。而電流表的內(nèi)阻很小，串 聯(lián)在電路中幾乎不影響電路的電流強(qiáng)度，因而，在電路分析中， 可視其為一根導(dǎo)線，去掉后改成一根導(dǎo)線即可。三、“表格分析法 整理解題思路 不少初中生反映，電學(xué)習(xí)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(guān)鍵在于整理出清晰的解題思路?？梢允褂谩氨砀穹◣椭斫忸}思路表格的列， 列出有關(guān)用電器的電流、電壓、電阻、電功率

6、四個物 理量。在一般計算中，出現(xiàn)用電器多為純電阻，根據(jù)歐姆定律 匸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，就可以求出剩余的兩個物理量。 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(shù)值， 或物 理量在用電器的各種狀態(tài)下 如額定工作狀態(tài)、 電路實際工作狀 態(tài)的數(shù)值。而根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點或根據(jù)題設(shè)，只要知道 其中的兩個或一個，就可以求出剩余的物理量。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(shù)為伏，求電路消耗的總電功率是多少 這是有關(guān)兩個電阻串聯(lián)的典型習(xí)題，有關(guān)電阻 R1 的物理量： I1 、 U1、 R1、 P1；

7、有關(guān)電阻R2的物理量：12、U2、R2、P2;有關(guān)總電路的物理量：I、U、R、P。在這12個物理量中，其中的三個物理量，就可以求出剩余 的9個物理量。用“表格分析法進(jìn)行解題分析如下表 1表1:有關(guān)R1有關(guān)R2有關(guān)總體橫向關(guān)系電流I1I2I電流相等電壓U1= *UU=U1+U2電阻R1=2Q *R2=6Q *RR=R1+R2電功率P1P =注：*表示為題目中量。解題分析：從表中“有關(guān)RT的縱向可以看出，由于了 U1 和R1故可以求出I1和P1 在此題不需要求出；再由“有關(guān)電 流的橫向關(guān)系來看串聯(lián)電路電流處處相等，可進(jìn)一步得出I2和I ;再從“有關(guān)總體的縱向來看，要求 P,那么除了已求出的 電流I

8、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,那么可以從“有關(guān)電阻的橫 向關(guān)系或“有關(guān)電壓橫向關(guān)系中求出來。在這一步也就可以用兩種方法，所謂一題多解。解：有關(guān)R1縱向關(guān)系因為R1與R2串聯(lián)總電流I=I1=O.25A 橫向關(guān)系總電阻橫向關(guān)系總功率有關(guān)總電阻縱向關(guān)系 有一類習(xí)題，是關(guān)于燈泡的，常有額定狀態(tài)和工作狀態(tài)，如用“ 6V3W字樣了燈泡額定狀態(tài)的電壓和電功率， 而工作狀態(tài) 那么常常為“電功率最小時或最大時等情況。橫向關(guān)系往往 在題設(shè)中出現(xiàn)，如設(shè)燈泡的電阻不變，或設(shè)電源的總電壓不變等。四、有關(guān)“電路變化分析不少同學(xué)反映“變化的電路難， 不知從何下手。 這

9、是因為 分析變化的電路涉及的內(nèi)容廣，考慮的問題深。對電阻、電流強(qiáng) 度、電壓及電功率相互關(guān)系的分析， 稍有不慎就會造成連錯反響， 得出錯誤的結(jié)論。這是電學(xué)綜合問題的又一個難點。變化電路主要是通過開關(guān)或滑動變阻器的改變來富于電路 變化的。電路中有多個開關(guān)，通過開關(guān)閉合和斷開的狀態(tài)變化， 往往會使各用電器的連接關(guān)系發(fā)生變化， 而滑動變阻器那么通過滑 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(shù)值發(fā)生變化 也有改變電路結(jié)構(gòu)的 。有關(guān)變化電路， 應(yīng)在學(xué)會識別“局部電路短接和學(xué)會識別串并聯(lián)電路的根底 上，掌握分析變化電路的根本思路。 1、開關(guān)的通、斷造成電路的變化當(dāng)開關(guān)處在不同狀態(tài)

10、時，由于斷路和短路，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(fā)生變化， 因此首先 要在原電路的根底上畫出各種情況下的實際電路。 改畫時要根據(jù) 電流的實際情況，運用“撤除法。撤除法要求：、去掉被斷路的元件；、去掉已被短路的元件； 、用“去表法去表，其原那么是“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局部電 路兩端的電壓，可用等效電路法進(jìn)行分析。例題： 如圖 5 所示 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：、S1、S2都斷開時，電流表和電壓表的示數(shù)。、S1、S2都接通時，整個電路消耗的電功

11、率。例題分析：在題中的當(dāng)開關(guān)處于閉合或斷開的兩種情況下電路結(jié) 構(gòu)發(fā)生了變化，可進(jìn)行電路的改畫，見圖 6。注：圖中虛線局部是要去掉的局部在用“去表法去掉電流表電壓表后， 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 可借助于“等電位進(jìn)行分析。在圖 7 中，紅線、藍(lán)線、黑線分 別是三個“同電位點，由圖7中可見，L1與電壓表V均加在 藍(lán)線與黑線之間，所以電壓表是 L兩端的電壓。解：當(dāng)S1、S2都斷開時，L1、L3串聯(lián)。電流表讀數(shù)電壓表讀數(shù)當(dāng)S1、S2都接通時，L2、L3并聯(lián)?？傠娮杩偣β?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(fā)生變化了， 或是引起電路結(jié) 構(gòu)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(dāng)滑動變阻器的 滑片向右滑動時，電流表和電壓表的示數(shù)變化情況是 A、電流表和電壓表的示數(shù)變大；B、電流表和電壓表的示數(shù)變小；C電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大;D電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小。有關(guān)滑動變阻器的此類型問題，解題關(guān)鍵是：、弄清滑動變阻 器原理，滑片滑動時電阻是變大還是變小、 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；、弄清電壓表讀數(shù)讀出的是哪一個電器兩端 的電壓；、利用表格整理分析問題的思路。上例題表格