多向思維，巧用歐姆定律

張北春

歐姆定律是電學(xué)的基本定律和核心內(nèi)容，歷年中考試題涉及這一部分知識的比例都是很大的，是中考的重中之重。熟練運(yùn)用歐姆定律，分析、解決簡單的串、并聯(lián)電路問題是命題的重點(diǎn)。伏安法測電阻也是主要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，是歷年中考命題的一個方向，命題的主要內(nèi)容是：實(shí)驗(yàn)原理，器材及其規(guī)格和性能的選擇，實(shí)驗(yàn)電路圖及實(shí)物圖的連接，電壓表和電流表的使用和讀數(shù)，滑動變阻器的作用，實(shí)驗(yàn)步驟，記錄數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。歸根結(jié)底，中考考查的主要知識點(diǎn)仍然是歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)，主要題型有實(shí)驗(yàn)題、填空題、計(jì)算題。

巧用1一題多法得多解

例1一只小燈泡上標(biāo)有“2.5 V，0.3 A”字樣，即該燈泡在2.5 V的電壓下正常發(fā)光時的電流為0.3 A?，F(xiàn)在只有一個電壓為4 V的電源，為了使小燈泡正常發(fā)光，要串聯(lián)一個多大的電阻？

分析：串聯(lián)的電阻R必須要分擔(dān)1.5 V的電壓，才能使小燈泡正常發(fā)光，其電路如圖1所示。

解法1：燈泡正常發(fā)光時的電阻為

故需串聯(lián)一個5 Ω的電阻。

點(diǎn)評：在這一類型的題目中，要掌握“分壓”和“分流”電路的接法特征?！胺謮骸钡碾娐分幸?lián)電阻，“分流”的電路中要并聯(lián)電阻?！按?lián)”和“并聯(lián)”都是相對于用電器而言的。

巧用2一題多猜顯答案

例2小華在做“連接串聯(lián)電路”的實(shí)驗(yàn)中，不慎把電路中一個燈泡的玻璃外殼打碎了。此時，她驚奇地發(fā)現(xiàn)：這個小燈泡幾乎不發(fā)光，可另一個燈泡不僅沒熄滅，反而更亮了。小華對此產(chǎn)生了疑問：

（1）玻璃外殼碎了以后，小燈泡仍有電流通過，燈絲卻幾乎不發(fā)光，那么玻璃外殼究竟起什么作用呢？請說出你的看法。

（2）引起完好的小燈泡亮度變化的原因是什么呢？請你提出一種猜想，并設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)方案來驗(yàn)證你的猜想。

猜想：_______________________________________

_______________________________________________。

方案：_______________________________________

_______________________________________________。

解析：（1）小燈泡外殼破碎，由于散熱更快使燈絲溫度降低，達(dá)不到白熾狀態(tài)而無法發(fā)光，所以玻璃外殼的作用是減少散熱，使燈絲達(dá)到白熾狀態(tài)。

（2）猜想：完好的小燈泡亮度發(fā)生變化，可能與損壞的小燈泡電阻的變化有關(guān)。

點(diǎn)評：解探究題要深入了解課本上的物理規(guī)律，一是要做到了如指掌，才能做到萬無一失；二是要掌握探究的方法，了解探究的全過程，熟練運(yùn)用各種探究方法如“控制變量法”“等效替代法”“類比法”等，以不變應(yīng)萬變，解答各類題目。

巧用3一題多算思路寬

例3某家用電熨斗在額定電壓下工作的電流是1.5 A，它能承受的最大電壓是額定電壓的1.2倍。據(jù)此還可計(jì)算出有關(guān)電熨斗的多個物理量，請你至少寫出4個并解答。（設(shè)電熨斗的電阻不變）

解析：本題是一道結(jié)論開放型電學(xué)試題，題中只明確給出了2個物理量和1個隱含量（家庭電路的電壓為220 V）。要求根據(jù)這3個已知量計(jì)算出4個與電熨斗有關(guān)的物理量。在已知電熨斗在額定電壓下工作的電流和它承受的最大電壓與額定電壓之間關(guān)系的情況下，我們應(yīng)該馬上想到電熨斗在額定電壓下工作的物理量和在最高實(shí)際電壓下工作的物理量。如電熨斗的額定電壓、額定電流、額定功率、實(shí)際工作過程中能承受的最高電壓、通過的最大電流和發(fā)揮的最大實(shí)際功率等。在分析得出以上各物理量后再根據(jù)相應(yīng)的物理規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。

由于家用電熨斗是在家庭電路中工作，我國的家庭電路電壓是220 V，故該電熨斗的額定電壓是220 V。則根據(jù)題意分析得：

1. 電熨斗能承受的最大電壓：

2. 通過電熨斗的最大電流：

5. 電熨斗在最高電壓下發(fā)揮的實(shí)際功率：

點(diǎn)評：分析和解答這類問題時應(yīng)注意：

（1）不能把隱含的條件作為要求的物理量。如本題中用的電熨斗是家庭用的，其額定電壓等于家庭電路電壓220 V。這樣，我們就不能把家用電熨斗的額定電壓作為求出的一個與電熨斗有關(guān)的物理量。

（2）必須用題中告訴的已知條件或隱含條件，不能無中生有補(bǔ)充條件求物理量。如在解答本題時有的同學(xué)通過補(bǔ)充時間求出電熨斗在一定時間內(nèi)放出的熱量，這也是不符合要求的。因?yàn)橥ㄟ^補(bǔ)充時間來求電熨斗放出的熱量，求出的物理量不是與電熨斗有直接關(guān)系的物理量，與題意要求是相違背的。也不能把求出的各個物理量之間的關(guān)系作為待求物理量，如把求出的電熨斗發(fā)揮的最大功率與額定功率之比作為求出的一個與電熨斗有關(guān)的物理量就是錯誤的。

（3）必須把所求的物理量都清晰地區(qū)分開。

巧用4一題多補(bǔ)結(jié)果異

（1）補(bǔ)充條件：_______________________________，計(jì)算。

根據(jù)P=UI得：P=30 V×2 A=60 W

點(diǎn)評：以上兩題都屬于補(bǔ)充條件型開放性試題。這類試題的特點(diǎn)是在已給出條件的基礎(chǔ)上再自己補(bǔ)充一個或幾個條件來解答自己提出的問題（或解答題目中已經(jīng)提出的問題）。這不僅使題目考查的知識由點(diǎn)擴(kuò)展到面（既能考查學(xué)生對某一知識點(diǎn)的應(yīng)用，也能考查學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的聯(lián)系應(yīng)用），也給學(xué)生解答問題留下了更為廣闊的思維空間。值得注意的是，雖然補(bǔ)充的條件具有很強(qiáng)的開放性，但并不是隨意補(bǔ)充什么條件都行，在補(bǔ)充條件時，我們必須首先根據(jù)題目給出的已知物理量或題中隱含的物理量，找出與這些已知物理量相關(guān)的物理概念或規(guī)律，然后再根據(jù)相關(guān)物理概念或規(guī)律以及題目要求補(bǔ)充的條件進(jìn)行分析或計(jì)算。

巧用5一題多思窮事理

例5現(xiàn)有幾根錳銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規(guī)格如下表所示。請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在不剪斷合金絲的前提下，比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲這兩種材料的導(dǎo)電性能。

（1）應(yīng)選用編號為_______________的錳銅合金絲和編號為_______________的鎳鉻合金絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（2）你是如何通過實(shí)驗(yàn)比較出這兩種材料的導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱的？簡要寫出你的做法。

解析：（1）在不剪斷合金絲的前提下，實(shí)驗(yàn)中采用控制變量法：控制長度和橫截面積不變， 比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲這兩種材料的導(dǎo)電性能。故應(yīng)填：D、H。

（2）解法1：分別將選好的錳銅合金絲和鎳鉻合金絲與電流表串聯(lián)后接到同一電源上，根據(jù)電流表讀數(shù)的大小比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱。電流表讀數(shù)大的合金絲導(dǎo)電性能強(qiáng)。

解法2：分別將選好的錳銅合金絲和鎳鉻合金絲與小燈泡串聯(lián)后接到同一電源上，根據(jù)小燈泡的亮度比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱。與亮的小燈泡串聯(lián)的合金絲導(dǎo)電性能強(qiáng)。

解法3：選擇歐姆表×1檔，調(diào)零后，測選好的兩種合金絲的電阻，根據(jù)阻值的大小比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱。阻值小的合金絲導(dǎo)電性能強(qiáng)。

點(diǎn)評：求解開放性實(shí)驗(yàn)題，需要我們在日常生活中做個有心人，多思考、多做實(shí)驗(yàn)，試著從不同角度、用不同的方法去解決相同的問題，了解事物的內(nèi)涵，提高自己的創(chuàng)新能力、發(fā)散思維能力。

巧用6一題多試法自來

（1）畫出電路圖。

（2）說明測量所需的步驟和數(shù)據(jù)（用字母代號表示）。

示數(shù)，然后再找出它們的關(guān)系，進(jìn)而求出待測的物理量。你還能想出其他方法嗎？

中考試題在注重對基礎(chǔ)概念和原理，實(shí)驗(yàn)分析、設(shè)計(jì)和基本技能的考查的同時，將會突出從過程與方法入手考查大家的科學(xué)探究能力，重點(diǎn)考查動手能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力，體現(xiàn)“新課標(biāo)”精神，體現(xiàn)探究型實(shí)驗(yàn)的表現(xiàn)形式。所以試題將會更加靈活、多變，更加貼近社會實(shí)際生活，主觀性試題、開放性試題的比重可能會有所增加。運(yùn)用歐姆定律和串、并聯(lián)電路的基本知識對一些簡單問題進(jìn)行分析，結(jié)合電功率進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)生活中的實(shí)際問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以及運(yùn)用這些知識，去理解分析、社會重大事件、科技成果，這些都是我們應(yīng)該具備的能力。

1. （2008·吉林）把電阻R1和R2與一個電源、一個小燈泡、一個開關(guān)和若干導(dǎo)線組成串聯(lián)電路。接通電路后，如果小燈泡越亮，說明連入的電阻越小，請說出這種判斷的依據(jù)。這種根據(jù)燈泡的亮度比較電阻大小的方法存在什么不足？請?zhí)砑右粋€實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行改進(jìn)并說明改進(jìn)過程及比較電阻大小的方法。

材測出未知阻值的電阻Rx。要求：

（1）分別畫出兩種不同方法的電路圖。

【參考答案見P79】