對一類中考電學(xué)實驗試題的解析

黃坤+?おお?

1教學(xué)背景

在物理教學(xué)中，由于中學(xué)生處于物理學(xué)習(xí)的初級水平，有些物理量只有相對性的說明，而無法定量給出，只能以大小、多少、高低、快慢、強弱等給出，甚至有時這種相對性的說明也隱含在題目條件中。在這種情況下，學(xué)生就只能用定性的方法解決物理問題。在中考物理試題中就有這樣一類電學(xué)問題——動態(tài)電路問題，是學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握起來非常困難的一類問題，同時也是教師教學(xué)中的重點內(nèi)容。

2教學(xué)案例

2.1案例1

如圖1所示電路中，電源電壓保持不變，R1為定值電阻，當(dāng)滑動變阻器滑片向左移動時，電壓表和電流表的示數(shù)將如何變化？

初中物理電學(xué)問題中，經(jīng)常會遇到電源電壓不變，滑動變阻器阻值改變（或者說某個開關(guān)閉合或斷開引起阻值改變）的問題，這是判斷電路中電流、各用電器兩端電壓以及電功率的變化等定性分析的問題。學(xué)生在分析此類問題時往往顧此失彼，思維嚴(yán)密性不夠，經(jīng)常出錯。

課堂教學(xué)中，筆者在引導(dǎo)學(xué)生解決這類問題時，明確問題的關(guān)鍵是要抓住電路串聯(lián)和并聯(lián)中的關(guān)系，在尋找變量的同時，提高思維密度，同時注意不變量，并根據(jù)電壓、電阻與電流之間的關(guān)系順利突破此類問題。圖1中滑動變阻器的滑片向左移動時，滑動變阻器接入電路中的電阻R2變小，由于R1為定值電阻，所以串聯(lián)電路的總電阻R總變小，串聯(lián)電路的電流I=U/R總，由于電源電壓U不變，R總變小，所以電流I變大，即電流表示數(shù)變大。定值電阻兩端的電壓U1=IR1，所以U1變大。而電壓表測量的是R2兩端的電壓，再利用串聯(lián)電路電壓規(guī)律可得，U2=U-U1是變小的，即電壓表的示數(shù)會變小。

實際課堂教學(xué)中，引入分析思路導(dǎo)圖，建立抽象問題具體化的解題思路。分析思路導(dǎo)圖如下（↑表示變大，↓表示變?。?/p>

R2↓R總↓I↑（I=U/R總）U1↑（U1=IR1）U2↓（U2=U-U1）。

上述案例中并不是要求學(xué)生定量計算，教師在課堂教學(xué)中要求學(xué)生通過邏輯推理進行定性分析。由于電阻、電流和電壓是彼此關(guān)聯(lián)的，處理好這類問題，教師還需要與學(xué)生共同反思和歸納此類動態(tài)電路問題相應(yīng)的方法和規(guī)律：局部電阻變化→整個電路的電阻變化→總電流的變化→局部定值電阻兩端電壓的變化→局部電流的變化。教師應(yīng)教會學(xué)生以“局部→整體→局部”這一“不變”的原則來應(yīng)對“萬變”的電路變化，緊緊把握不變的物理量，并以此為切入點。

2.2案例2

如圖2（a）所示，電路電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器的滑片P從右端滑到左端的過程中，R1、R2的I-U關(guān)系圖像如圖2（b）所示。則下列判斷正確的是（）。

A.圖線甲是電阻R1的I-U關(guān)系圖像

B.電源電壓為18 V

C.R1的阻值是20 Ω

D.滑動變阻器R2的最大阻值為30 Ω

針對動態(tài)電路中的圖像分析試題，也是近年來物理中考考查學(xué)生能力的?？碱}型。在這類復(fù)雜的綜合問題教學(xué)時，需要充分認識到初中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的思維雖然已基本達到形式運算階段，具備一定的邏輯思維能力，但由于他們還沒有進行過系統(tǒng)的物理思維訓(xùn)練，其物理邏輯思維能力還較差。

筆者通過組織合乎學(xué)生認知規(guī)律的教學(xué)材料，以逐步遞進的方式呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生共同跟進，取得了良好的教學(xué)效果。

引導(dǎo)學(xué)生找出此類復(fù)雜圖像中的對應(yīng)物理量，讓學(xué)生運用知識的最近發(fā)展區(qū)思維比較抽象的問題，創(chuàng)設(shè)物理情景、動手動腦畫出圖線，形成形象化的圖示，并在圖中標(biāo)注相應(yīng)的物理量。通過教師向?qū)W生滲透比較、分類、類比的思想，讓其學(xué)會對物理研究對象的統(tǒng)一性、差異性進行比較，進而以此為基礎(chǔ)進行類比、歸納，抽象概括出一類物理問題或現(xiàn)象的本質(zhì)規(guī)律。此類問題的教學(xué)實踐中，筆者是“由果導(dǎo)因”，通過已有知識，運用定量研究與定性分析相結(jié)合的方法，最終歸納出“果”，即圖像中圖線的物理含義，至此，學(xué)生即可以初步掌握案例2中圖像的圖線對應(yīng)關(guān)系。

3小結(jié)

數(shù)理思維的運用需要借助數(shù)學(xué)工具來解決物理問題，它是物理課程標(biāo)準(zhǔn)中要求的一項重要能力，但物理不是數(shù)學(xué)，物理更需要的是物理事實、物理規(guī)律、物理關(guān)系。學(xué)生由于一開始在遇到這類問題時，總帶有一種“數(shù)學(xué)慣性”，將物理問題數(shù)學(xué)化，忽視了圖像問題中物理量本身的含義以及物理量之間關(guān)系所對應(yīng)的物理含義，因而造成簡單直接運用公式解題的思維偏差。

收稿日期：2017-03-16