初中物理电学的解题方法研究论文

　　摘要:电学是初中物理的重要知识点,习题类型较多,解题方法不尽相同.实践中为提高学生解答各种题型的灵活性,促进其解题能力的进一步提升,教师不仅要为学生系统、深入地讲解电学理论知识,使学生深刻的理解与掌握,而且还应引导学生做好相关习题题型的总结,尤其结合经典例题的讲解为学生展示不同题型的解题过程,促进学生更好地把握解题的切入点.本文结合自身授课经验,优选经典例题,探讨电学图像问题解答、电路元件状态判断、电路相关参数计算、电路故障分析、电路生活化问题求解、电学实验问题解决方法,以供参考.

 

　　关键词:初中物理,电学,解题方法,研究

 

　　为更好地解答初中物理电学习题,不仅需要分析电学元件的串并联关系,而且需要认真回顾串并联电路中相关参数的计算方法,尤其要注重欧姆定律以及数学知识的应用,并结合不同题型采取针对性的解题方法,确保习题得以顺利性地突破.

 

 

　　解答初中物理电学图象问题时为更好地提高效率,既要注重基于欧姆定律构建相关的物理方程,又要灵活应用排除法,尽快地排除干扰选项,尤其经过简单地计算把握图象中相关参数之间的关系,顺利地得出正确答案.

 

　　例如,某同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,对实验数据进行整理,绘制了如图1所示的图象,则以下说法错误的是().

 

　　A.在导体乙的两端加上1V的电压时,通过导体乙的电流为0.1A

 

　　B.将甲、乙两导体串联后接到电压为3V的电源上,电路中的电流为0.9A

 

　　C.通过导体甲的电流与其两端的电压成正比

 

　　D.导体甲的电阻小于导体乙的电阻

       

 

　　A项,由图象可知当电压U=1V时对应的电流为0.1A,正确;B项,对于导体甲,当两端所接电压为3V时,对应的电流为0.6A,由R=U/I可知,∴R甲=U/I=3V/0.6A=5Ω.对于导体乙,两端电压为3V时,对应电流为0.3A,∴R乙=3V/0.3A=10Ω,两电阻串联后的总阻值R=5Ω+10Ω=15Ω,接入3V的电源上时,I=U/R=3V/15Ω=0.2A,错误;C项,由I=U/R并结合图象可知导体甲的电流与其两端的电压成正比,正确;D项,根据以上分析R甲=5Ω,R乙=10Ω,R甲<R乙,正确.综上错误的选项选择B项.

 

 

　　判断电路元件状态时应注重观察开关所处的位置,搞清楚开关闭合前后各电路元件之间的串并联关系.同时结合滑动变阻器在电路中的位置,分析滑片滑动过程中接入电路中的电阻是变大的还是变小的,运用欧姆定律进行推理判断.

 

　　例如,如图2所示,电源电压不变,滑动变阻器的滑片P处于中点,a为电流表或电压表,任意闭合开关电路均是安全的,所以以下判断正确的是().

      

 

　　A.a为电压表

 

　　B.只将S1闭合,向右滑动滑片P,a示数变化量和A2示数变化量的比值变小

 

　　C.将S1、S2闭合,将S3断开,向右滑动滑片P,a的示数保持不变

 

　　D.将开关S1、S2、S3均闭合,向左滑动滑片P,A1的示数变小

 

　　因任意闭合开关电路均是安全的,假设a为电流表,闭合开关S1、S2,电路短路不符合题意,因此a为电压表,A项正确;B项,向右滑动滑片P,接入电路中的电阻变小,a示数变化量和A2示数变化量的比值为定值电阻R1的阻值,不变,错误;C项,将S1、S2闭合,将S3断开,a测量的是电源电压,因此其示数保持不变,正确;D项,开关S1、S2、S3均闭合,R1和A1被短路,无论怎样滑动滑片P,其示数均不会变化,错误.综上分析选择AC.

 

 

　　计算电路相关参数是初中物理电学部分的重要考点.当遇到电路安全问题时通过电路中的电流不能超过所有电学元件中电流的最小值.

 

　　例如,在如图3所示的电路图中,电压U为6V且保持不变,电阻R1的阻值为5Ω,滑动变阻器R2的规格为“25Ω,0.5A”,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~3V”.闭合开关后在不损坏电路元件的前提下,以下说法正确的是().

      

 

　　A.电压表最小示数为2V

 

　　B.通过电阻R1的电流最大值为0.6A

 

　　C.电压表示数的最大值和最小值之比为5∶2

 

　　D.R2调节的范围为1~25Ω

 

　　A项,电压表的示数最小时电流最小,滑动变阻器阻值全部接入电路I=U/(R1+R2)=6V/(5Ω+25Ω)=0.2A,则电压表最小电压Umin=0.2A×5Ω=1V,错误.B项,若通过R1的电流为0.6A,此时滑动变阻器被烧坏,不符合题意,错误;C项,电压表的示数最大时电路中的电流达到最大,由电流表的量程为“0~0.6A”,R2的规格为“25Ω,0.5A”,可知电路中的最大电流为0.5A,电压表的最大示数为Umax=0.5A×5Ω=2.5V,则Umax/Umin=2.5V∶1V=5∶2,正确;D项,当电压表的示数最大时,滑动变阻器两端的电压为U滑=U-Umax=6V-2.5V=3.5V,此时滑动变阻器接入电路中的最小电阻为Rmin=3.5V/0.5A=7Ω,因此,R2调节的范围为7~25Ω,错误.综上分析选择C项.

 

 

　　初中物理电学中分析电路故障包括两种情境,给出电路图,要求分析故障;给出实物连接图,要求分析故障.

 

　　例如,使用额定电压均为2.5V的小灯泡,连接成如图4所示的电路.若将开关S闭合后,发现两盏灯均不发光,电压表V1,V2均有示数且示数相同,若电路中只有一处故障,则出现的故障可能是().

        

 

　　A.灯L1短路B.灯L1断路

 

　　C.灯L2短路D.灯L2断路

 

　　解答该类习题可按照以下思路进行:第一步,根据连接的实物图简化电路,判断电学元件的连接方式.对于该题,从电源的正极出发沿着导线进行分析,可知两个灯泡是串联关系.第二步,逐个让电表回位,判断电表测量的对象.该题中电压表V1测量的是电源电压,电压表V2测量的是灯泡L1两端的电压.第三步,将各项中的故障代入到电路图中,看其和给出的条件是否相符.A项,灯L1短路电压表V2没有示数;B项,灯L1断路,两个电压表测量的均是电源电压,两盏灯泡均不发光,正确;C项,灯L2短路,两电压表虽然有示数但是灯L1正常发光,两电压表的示数不相同,错误;D项,灯L2断路电压表V1不会有示数,错误.综上选择B项.

 

 

　　求解电路生活化问题时应认真审题充分吃透题意,根据题干描述准确地判断电学元件在电路中的位置以及串并联关系.

 

　　例如,如图5是人们生活中所用的智能电热马桶盖电路图,其中R1和R2是两个定值电阻(表示两个电阻丝).单刀双掷开关S2可以接a或b,该电路通过开关S1和S2的不同接法组合,实现高温档、中温档、低温档三种加热功能,其中低温档和中温档的功率分别为24.2W,48.4W.求:(1)R2的电阻;(2)高温档的功率;(3)若关闭其他用电器,只让坐便加热电路以高温档工作5min,标有“3000imp/kW·h”的电能表指示灯闪烁了20次,则电路中实际电压为多少?

      

 

　　解答该题在于能够根据电路图搞清楚三种加热功能下对应的电阻连接关系.由P=U2/R可知,电阻越大对应的功率越小,因此,当开关S1闭合,S2接入b时,R1和R2并联,电路电阻最小,对应高温档;当S1闭合,S2接入a时,电路中只有电阻R1,对应中温档;当S2接入a时,电路中有R1和R2,对应低温档.对于问题(1)低温档时P低=U2/(R1+R2)=24.2W,中温档时P中=U2/R1=48.4W,U=220V,代入解得R1=1000Ω,R2=1000Ω;对于问题(2)R1和R2并联时电阻R并=500Ω,高温档时的功率P高=U2/R并=96.8W;对于问题(3)以高温档工作5min,标有“3000imp/kW·h”的电能表指示灯闪烁了20次,则消耗的电能W=kW·h=2.4×104 J,则实际功率P实=W/t=2.4×104 J/300 s=80 W,电阻丝电阻不变,则U2/P高=U实2/P实,解得U实=200V.

 

　　电学是中考的必考知识点,电路分析是电学的重点、难点.因此,实践中应引导学生脚踏实地,彻底搞清楚基础知识;在学生扎实掌握理论知识的基础上,教师优选精讲典型例题,尤其引导学生做好不同习题解题思路与细节上的总结,让学生把握不同题型特点以及相关的破题技巧.

 

 

　　[1]申洁.基于衔接与进阶的物理学习活动设计—以“初识电路”学习活动设计为例[J].物理教师,2021,42(4):33-36,39.

 

　　[2]蒋华奇.初中物理常见变阻器的类型与作用分析[J].中学教学参考,2021(5):59-60.