郭易芬
【摘要】電學知識是初中物理教學中的一項重要內容,大多都是基礎性知識,但是電學類的題目與其它知識點的試題相比比較抽象,對學生的邏輯思維能力要求較高.在初中物理電學解題教學中,教師需帶領學生學習一些常用的解題方法,幫助他們掌握相關解題技巧.基于此,本文針對初中物理電學的解題方法進行深入分析,同時羅列部分解題實例以供參考.
【關鍵詞】初中物理;物理電學;解題方法
在初中物理知識體系中,電學知識涉及到的知識點較多,包括:電路、電流、電壓、電阻、電功率等,還有不少公式與定律,教師在平常教學中需幫助學生掌握基本的電學規(guī)律,為解題實踐做鋪墊,而講解解題方法時,要著重培養(yǎng)他們的邏輯思維能力,使其通過認真審題深入理解電學問題的本質,讓學生形成正確的解題思路,推動他們準確、高效的解題.
1 運用極值法解答電學題目
例題 如下圖圖1所示,電路中有兩個電阻是串聯(lián)關系,其中R1是定值電阻,R2是滑動變阻器,把開關S1接通后,讓滑動變阻器R2的滑片在某一部分區(qū)間進行來回滑動,在這一過程中,電流表的示數(shù)變化范圍是2A至5A,求電源電壓的大小,以及定值電阻R1的阻值.
解題過程
處理這一帶有滑動變阻器類的電學問題時可以使用極值法,由于在該題電路中,電壓表所測量的電壓是滑動變阻器兩端的電壓,示數(shù)最小時就表示滑動變阻器的滑片在最左端,這時電路中接入的電阻最小,而電流最大,列出式子U=5+5×R1①;反之列出式子U=8+2×R1②;將兩個式子聯(lián)立起來得到一個二元一次方程組,解得U=10V;R1=1Ω,所以說該電路中的電源電壓是10V,定值電阻的阻值R1是1Ω.
解題點評 當電學問題中帶有滑動變阻器時,教師可以提醒學生運用極值法解題,并根據(jù)其它電學知識列出式子,確定好題目中量的變化與關系,讓他們更好的分析與解答題目.
2 采用比例法解答電學題目
例題 如下圖圖2所示,有一段電阻絲,a、b、c是上面的三個點,如果把這個電阻絲全部接入到一個電路之中,測出功率為15W,而只接入ab這一段時,功率則為60W,那么只接bc這一段時,功率為多大?
解題過程
因為題目中提供的是電阻絲的功率大小,而是在同一個電路中接入該電阻絲的不同部分,如果采用一般方法解題過程比較繁瑣,容易出現(xiàn)錯誤,因此可以根據(jù)公式 P=UI→P=U2R,即 R=U2P,然后通過比例能夠有效解題.根據(jù)Rac=Rab+Rbc→U2Pac=U2Pab+U2Pbc→U215=U260+U2Pbc→Pbc=20W,即該段的功率是20W.
解題點評 電學問題通常會提供電路中部分物理量之間的關系,教師可指導學生采用比例法處理這類題目,把運算過程變得簡單化,使其快速解題,有效降低他們出現(xiàn)錯誤的幾率.
3 運用方程法解答電學題目
例題 如下圖圖3所示,在這一電路中,當斷開開關S1時,這個電路的總功率大小為6W,而閉合開關S1時,電流表上面的示數(shù)變大0.5A,這時該電路的總功率大小為9W,如果把電源的內阻忽略掉,那么兩個定值電阻R1和R2的阻值分別是多大?電源的電壓是多大?
解題過程
當斷開開關S1時,只有電阻R1接入到這一電路中,此時可以得到方程:P=U2R1,即為U2R1=6;當閉合開關S1時,R1與R2這兩個電阻均接入到該電路中,形式是并聯(lián),因為電源的電壓大小沒有發(fā)生變化,那么能夠得到方程U2R1+U2R2=9;并聯(lián)電路中的電流特點可以判斷出電流表示數(shù)變大的原因是通過電阻R2半部分的電流,即為U2R2=0.5,此時能夠清晰的知道所求未知量.當閉合開關S1時,P1=U2R1=6,當開關S1閉合時,P2=U2R1+U2R2=9,UR2=I2=0.5,把題目中給出的數(shù)據(jù)代入后聯(lián)立,解之得,U=6V,R1=6Ω,R2=12Ω,即為R1的阻值是6Ω,R2的阻值是12Ω,電源的電壓是6V.
解題點評 對于本題中的復雜電路來說,學生可以結合電路的特點及各個量之間的關系設立方程或者方程組,將復雜的電路問題簡化成幾個簡單的電路問題,促進他們快速解決問題.
4 用歐姆定律解答電學題目
例題 如下圖圖4所示,在這一電路中,電源的電壓一直是6V不發(fā)生變化,滑動變阻器的最大阻值為30Ω,當閉合開關S,在滑片P從a端向中點c處進行移動時,電壓表上面的示數(shù)有什么變化?電流表呢?當滑片P移動到點c時,通過Rac的電流是多大?
解題過程
電壓表在測量電源兩端的電壓,當滑動變阻器上面的滑片P發(fā)生移動時,不會導致電壓表的示數(shù)發(fā)生變化,但是當滑片P由a端往中點c處滑動過程中,電路中接入電阻在慢慢變小,結合歐姆定律原理得知,當電路中的電阻變小,電流就會變大,所以電流表的示數(shù)在慢慢變大,而結合本題中的電路圖分析可知,發(fā)現(xiàn)滑動變阻器中ac段4的電阻被滑片P的連線和a相連的導線短路,這說明不會有電流產(chǎn)生,電流表上面的示數(shù)為0.綜合來說,當滑動變阻器上面的滑片P由a端向中點c處移動過程中,電壓表的示數(shù)不變,電流表的示數(shù)慢慢增大;當滑片P移動到點c時,通過Rac的電流為0.
解題點評 在本道題目中,由于沒有出現(xiàn)關于功率的信息,學生只需結合歐姆定律相關知識,且理解滑動變阻器的特點與原理,將能夠輕松的將問題解答出來,省去大量計算過程.
5 巧用假設法解答電學題目
例題 當開關S閉合時電路能夠正常運行,經(jīng)過一段時間以后小燈泡L熄滅,通過檢測發(fā)現(xiàn)電路中只有一個地方發(fā)生故障,且確定在電阻R或者是小燈泡L上面,現(xiàn)在將一個電壓表并聯(lián)在小燈泡L的兩端,將會出現(xiàn)什么情況().
A、假如電壓表上面有示數(shù)存在,就表明是小燈泡L斷路
B、假如電壓表上面有示數(shù)存在,就表明電阻R可能短路
C、假如電壓表上面不存在示數(shù),就表明是小燈泡L短路
D、假如電壓表上面不存在示數(shù),就表明是電阻R斷路
解題過程
針對選項A來說,如果小燈泡L斷路,那么整個電路就會出現(xiàn)斷路情況,小燈泡熄滅,電壓表上面存在示數(shù),故該選項是正確的;針對選項B,假如電阻R短路,燈泡L發(fā)光,這與題意符合,所以該選項是錯誤的;對于選項C,假如燈泡L短路,燈泡不會亮,由于電壓表測量的是導線的電壓,故針對選項A來說,如果小燈泡L斷路,那么整個電路就會出現(xiàn)斷路情況,小燈泡熄滅,電壓表上面沒有示數(shù),現(xiàn)象也一樣;針對選項D,假如電阻R斷路,燈泡L斷路,此時小燈泡L熄滅,由于電壓表測量的是電源的電壓,有示數(shù)存在,不過當小燈泡L短路時,同樣會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象;所以正確答案是選項A.
解題點評 處理這類電路故障類的電學問題時,學生可采用假設法,對各個選項中的內容假設存在,然后向題目中的已知條件或者相關電學原理推理,根據(jù)是否存在沖突判定正誤.
6 關注電路變化解答電學題
例題 如下圖圖6所示,小燈泡上面的參數(shù)是“6V,3W”,電源電源為9V,定值電阻R2的阻值為12Ω,只有閉合開關S1、斷開開關S2時,小燈泡才能夠正常發(fā)光,那么電阻R1的阻值是多大?當開關S2閉合、S1斷開時,小燈泡的功率是多大?
解題過程
假如只閉合開關S1時,等效電路如圖7所示,這時小燈泡剛好會正常發(fā)光,可以得到UL=U額=6V,PL=P額=3W,由此可以得到IL=I額=P額/U額=3W/6V=0.5A,RL=U額/I額=6V/0.5A=12Ω.又因為U=9V,UL=6V,據(jù)此能夠得到UR1=U-UL=3V,因為IR1=IL=0.5A,所以R1=UR1/IR1=3V/0.5A=6Ω.
如果只閉合開關S2,等效電路如圖8所示,根據(jù)題能得到RL=R2=12Ω,所以UL=UR2=U/2=4.5V,這時小燈泡的實際功率是P實=U2L/RL=1.69W.所以說電阻R1的阻值是6Ω,當開關S2閉合、S1斷開時,小燈泡的功率大小為1.69W.
解題點評 本題的特殊之處在于通過操作開關讓電路發(fā)生變化,學生在解題時需把握好小燈泡額定功率這一關鍵信息,并結合電路變化特點,及歐姆定律相關知識就能順利解題.
7 結語
總而言之,在初中物理電學問題解題教學活動中,由于有關電學知識多而雜,教師應該結合學生的實際情況進行設計與開展,高度重視解題方法的講解,使其在最短時間內找到問題的切入點,確定解決問題的思路與方式,幫助他們掌握不同類型電學試題的解題竅門,讓學生能夠結合具體題目靈活選用各種有效的解題方法,不斷提升他們的物理解題水平.
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