电位法在初中电学中的应用

王群辉

摘 要：电学内容是初中科学教学的难点，也是考试的重点。概念、规律多，主要包括电的初步知识、基本概念和基本定律、电磁现象及应用等三部分内容。试题变化多，思维障碍多。对电学中的概念及规律的理解和掌握，要靠学生的逻辑思维能力和想象力。如果学生的解题能力不强，往往会感到很困难。在以前的教学中，采用的是“题海战术”，有一定的效果，但加重了学生学习的负担。探索电学的解题技巧，是一项很有必要的工作。在新学期中，本人尝试了用电位法进行电学问题的教学，对学生突破电学问题的障碍有一定效果。

关键词：电位；电学；教学；应用

华师大版科学教材中用水压来比喻电压，可以联想到用水位差来比喻电位差。即电压是某一元件两点之间的电位差。具体做法如下：

1.从电源正极出发，与电源正极相连的导线（或等同于导线的元件）上的点都标上与电源正极相同的电位。与电源负极相连的导线（或等同于导线的元件）上的点都标上与电源负极相同的电位。

2.再根据具体电路标出其他的电位。

3.根据相同的电位，不同的电位和电位差整理分析，得出结论。

把电位法用到初中电学中可以解决很多电学难题。具体有以下七方面的应用：

一、判断电路的串并联

很多电学题开头就有“如图所示”这句话。分析电路图是解题的基础，也是解题的关键。初中电学一般只要求串联、并联两种基本的连接，不要求混联电路。且同时工作的用电器一般为两个。怎样区分串、并联电路是电学题的一个难点。如图1所示，给电路图各元件两端标上电位值后，就能很直观地判断该电路是串联还是并联。

二、判断电路的故障

根据题目给出的现象判断电路的故障是一类比较常见电学题型，也是学生解题的薄弱环节。初中电学的故障一般有两种，即开路和短路。具体判断方法：电源两端电位不相等表示电源正常，相等表示电源短路或开路。开关（闭合）、电流表、导线两端电位相等表示该元件是没有电阻的，则它们是正常工作、短路或其他电路有开路；两端电位不相等表示该元件是有电阻的，则它们是开路。用电器两端电位不相等表示该元件是有电阻的，则它们是正常工作；两端电位相等表示该元件是没有电阻的，则它们是短路或其他电路有开路。电压表两端电位不相等表示正常，两端电位相等表示电压表短路或开路。

例1 如图2所示的电路，闭合开关S后，两灯都不亮。用电压表检测得到的结果：Uab=Ubc=Ude=Uef=0，若故障只有一处，则可能的原因是（）

A．电路a、b间短路

B．电路b、C间断路

C．电路d、e间短路或断路

D．电路e、f间断路

如图3所示，根据电位的关系就能很快找到故障，是电路d、e间发生了短路或断路。

例2 如图4所示，开关S闭合时，可能发生的现象是（）

A.L1发光、L2不发光

B.L1被烧坏

C.L2被烧坏

D.电池被烧坏

从图4的电位可以很清晰地看到，当开关闭合后，开关两端的电位就会相等，那么L1、L2、电源两端的电位也会相等，那就可以确定电源发生了短路现象，则电池被烧坏。

三、判断电流流向

电压是使电荷发生定向移动的原因。即电流总是由电位高的地方流向电位低的地方。

例 在图5中根据标出的电流方向，从电池组、电压表、电流表三个元件的符号中选出两个元件符号，分别填进电路的空缺处，填进后要求灯泡L1和L2串联，且都能发光。

根据L2的电流流向确定L2两端的电位高低，然后依次标出其他电位，根据其他电位的高低就确定电流流向，从而确定电源、电流表和电压表。

四、判断电压的大小

例 如图6所示的电路中，灯L2的灯丝断了，则（）

A.电流表示数为零

B.电压表示数为零

C.电压表示数不为零

D.电流表示数不为零

先标出正常工作的各元件两端的电位。L2两端的电位分别是1V和0。当L2的灯丝断了，则L2两端的电位发生了变化，则分别是3V和0。那么电压表的读数为3V。

五、实物图与电路图的相互转化

电路图的画法和实物图的连接是初中电学所必须掌握的内容之一，也是解电学题目和以后进一步学习电学知识的基础。

根据具体的教学实践，笔者认为，可以用电位法解决这一难题。

例1 如图7、图8所示，按电路图用笔画线作导线，将元件连接起来。

先在图7标出各部分元件的电位，然后根据图7标出图8中各元件的电位。然后根据电位依次连线，如图9所示。

例2 根据实物图（图10），画出相应的电路图。

先根据图10的实物图在相应的位置画出元件符号，用线依次连接各元件，并标出各元件的电位，如图11所示。再把电位相同的点，画成或平或竖的直线，12所示。

六、判断元件工作情况

例1 如图13所示电路，以下说法正确的是（）

A．只接通S1灯亮，电铃响

B．只接通S2灯亮，电铃响

C．只断开S3灯亮，电铃响

D．只断开S1灯亮，电铃响

如果接通S1，则灯的左端电位变为3V，灯两端电压为3V，灯能亮。如果接通S2，则灯的左端和电铃的右端电位变为1V，则电铃两端电压为2V，灯两端电压为1V，它们都能工作。如果接通S1、S2，电铃右端电位变为3V，则电铃两端电压为0，即短路，不能工作。灯的左端电位变为3V，灯的电压为3V，灯能工作。如果接通S2、S3，电铃右端电位变为0，则电铃两端的电压为3V，能工作。灯左端的电位仍然是0，即短路，不能工作。

例2 如图14所示电路，下列分析错误的是（）

A.若用导线将1.4两点连接，灯L1和L2串联

B.若用导线将1.2两点和3.4两点连接起来，灯L1和L2并联

C.不能用导线将2.3两点连接起来

D.用导线将1.3两点连接，灯L1亮

若用导线将1.4两点连接，L2的右端和L1的左端电位变成1V，则L1、L2串联。若用导线将1.2两点和3.4两点连接起来，L1的左端电位变成3V，L2的右端电位变成0，则L1、L2并联。若用导线将2.3两点连接起来，则电源两端电位相等，电源短路。用导线将1.3两点连接，灯L两端的电位不变，则不能工作。

七、设计电路

电路设计题一直是教学的一个难点，很多学生一看到电学设计题不知从何处下手，找不到解题的钥匙，对教师的讲解多数也是一知半解。针对学生存在的这种问题，笔者尝试了用电位法去指导启发学生进行电路设计。

例 为了改善室内通风情况，实验室安装了一个能双向旋转（正转和反转）的电风扇，这引起了同学们的兴趣。他们决定通过模拟实验来揭开电风扇能双向旋转的奥秘。通过调查，同学们了解到：

（1）只要改变通过电风扇的电流方向，就能改变电风扇的旋转方向；通常可借助双刀双掷开关的切换来改变通过电风扇的电流方向。

（2）如图15所示虚线框内是一个双刀双掷开关的示意图，其中a、b、c、d、e、f是双刀双掷开关的6个接线柱，在图示情况下，6个接线柱之间是相互绝缘的。当闸刀S合到右侧时，可使接线柱b与c，e与f接通；当闸刀S合到左侧时，可使接线柱b与a，e与d接通。经过进一步探索，同学们发现只要在图中连接几根导线，就能通过双刀双掷开关使电风扇双向旋转。试在图中的电源E、电风扇F和双刀双掷开关的有关接线柱间连接若干导线，使得、闸刀S合到右侧时通过电风扇的电流方向，与闸刀S合到左侧时通过电风扇的电流方向相反。

电源只有一种电位。电风扇能双向旋转，说明两端的电位高低在变化，电风扇两端有两种电位。a、c、d、f是静触头，只有一种电位。闸刀S中b、e的是动触头，有两种电位。根据图15标出的电位可知，电源正极与a、f相连接，电源负极与c、d相连接。

b与电风扇上端相连接，e与电风扇下端相连接。

初中学生的抽象思维和逻辑思维还不强，仍需直观、感性事物的支持。用电位法教学有利于明确学生思维的方向，提高思维的流畅性。一段时间的教学实践表明，用电位法进行电学问题的教学，对学生突破电学问题的障碍有很好的效果。

参考文献：

1.许国梁.中学物理教学法（第二版）.高等教育出版社.

2.数理天地（初中版）.2008（10）.

（作者单位：浙江省慈溪市沧田初级中学）

endprint

摘 要：电学内容是初中科学教学的难点，也是考试的重点。概念、规律多，主要包括电的初步知识、基本概念和基本定律、电磁现象及应用等三部分内容。试题变化多，思维障碍多。对电学中的概念及规律的理解和掌握，要靠学生的逻辑思维能力和想象力。如果学生的解题能力不强，往往会感到很困难。在以前的教学中，采用的是“题海战术”，有一定的效果，但加重了学生学习的负担。探索电学的解题技巧，是一项很有必要的工作。在新学期中，本人尝试了用电位法进行电学问题的教学，对学生突破电学问题的障碍有一定效果。

关键词：电位；电学；教学；应用

华师大版科学教材中用水压来比喻电压，可以联想到用水位差来比喻电位差。即电压是某一元件两点之间的电位差。具体做法如下：

1.从电源正极出发，与电源正极相连的导线（或等同于导线的元件）上的点都标上与电源正极相同的电位。与电源负极相连的导线（或等同于导线的元件）上的点都标上与电源负极相同的电位。

2.再根据具体电路标出其他的电位。

3.根据相同的电位，不同的电位和电位差整理分析，得出结论。

把电位法用到初中电学中可以解决很多电学难题。具体有以下七方面的应用：

一、判断电路的串并联

很多电学题开头就有“如图所示”这句话。分析电路图是解题的基础，也是解题的关键。初中电学一般只要求串联、并联两种基本的连接，不要求混联电路。且同时工作的用电器一般为两个。怎样区分串、并联电路是电学题的一个难点。如图1所示，给电路图各元件两端标上电位值后，就能很直观地判断该电路是串联还是并联。

二、判断电路的故障

根据题目给出的现象判断电路的故障是一类比较常见电学题型，也是学生解题的薄弱环节。初中电学的故障一般有两种，即开路和短路。具体判断方法：电源两端电位不相等表示电源正常，相等表示电源短路或开路。开关（闭合）、电流表、导线两端电位相等表示该元件是没有电阻的，则它们是正常工作、短路或其他电路有开路；两端电位不相等表示该元件是有电阻的，则它们是开路。用电器两端电位不相等表示该元件是有电阻的，则它们是正常工作；两端电位相等表示该元件是没有电阻的，则它们是短路或其他电路有开路。电压表两端电位不相等表示正常，两端电位相等表示电压表短路或开路。

例1 如图2所示的电路，闭合开关S后，两灯都不亮。用电压表检测得到的结果：Uab=Ubc=Ude=Uef=0，若故障只有一处，则可能的原因是（）

A．电路a、b间短路

B．电路b、C间断路

C．电路d、e间短路或断路

D．电路e、f间断路

如图3所示，根据电位的关系就能很快找到故障，是电路d、e间发生了短路或断路。

例2 如图4所示，开关S闭合时，可能发生的现象是（）

A.L1发光、L2不发光

B.L1被烧坏

C.L2被烧坏

D.电池被烧坏

从图4的电位可以很清晰地看到，当开关闭合后，开关两端的电位就会相等，那么L1、L2、电源两端的电位也会相等，那就可以确定电源发生了短路现象，则电池被烧坏。

三、判断电流流向

电压是使电荷发生定向移动的原因。即电流总是由电位高的地方流向电位低的地方。

例 在图5中根据标出的电流方向，从电池组、电压表、电流表三个元件的符号中选出两个元件符号，分别填进电路的空缺处，填进后要求灯泡L1和L2串联，且都能发光。

根据L2的电流流向确定L2两端的电位高低，然后依次标出其他电位，根据其他电位的高低就确定电流流向，从而确定电源、电流表和电压表。

四、判断电压的大小

例 如图6所示的电路中，灯L2的灯丝断了，则（）

A.电流表示数为零

B.电压表示数为零

C.电压表示数不为零

D.电流表示数不为零

先标出正常工作的各元件两端的电位。L2两端的电位分别是1V和0。当L2的灯丝断了，则L2两端的电位发生了变化，则分别是3V和0。那么电压表的读数为3V。

五、实物图与电路图的相互转化

电路图的画法和实物图的连接是初中电学所必须掌握的内容之一，也是解电学题目和以后进一步学习电学知识的基础。

根据具体的教学实践，笔者认为，可以用电位法解决这一难题。

例1 如图7、图8所示，按电路图用笔画线作导线，将元件连接起来。

先在图7标出各部分元件的电位，然后根据图7标出图8中各元件的电位。然后根据电位依次连线，如图9所示。

例2 根据实物图（图10），画出相应的电路图。

先根据图10的实物图在相应的位置画出元件符号，用线依次连接各元件，并标出各元件的电位，如图11所示。再把电位相同的点，画成或平或竖的直线，12所示。

六、判断元件工作情况

例1 如图13所示电路，以下说法正确的是（）

A．只接通S1灯亮，电铃响

B．只接通S2灯亮，电铃响

C．只断开S3灯亮，电铃响

D．只断开S1灯亮，电铃响

如果接通S1，则灯的左端电位变为3V，灯两端电压为3V，灯能亮。如果接通S2，则灯的左端和电铃的右端电位变为1V，则电铃两端电压为2V，灯两端电压为1V，它们都能工作。如果接通S1、S2，电铃右端电位变为3V，则电铃两端电压为0，即短路，不能工作。灯的左端电位变为3V，灯的电压为3V，灯能工作。如果接通S2、S3，电铃右端电位变为0，则电铃两端的电压为3V，能工作。灯左端的电位仍然是0，即短路，不能工作。

例2 如图14所示电路，下列分析错误的是（）

A.若用导线将1.4两点连接，灯L1和L2串联

B.若用导线将1.2两点和3.4两点连接起来，灯L1和L2并联

C.不能用导线将2.3两点连接起来

D.用导线将1.3两点连接，灯L1亮

若用导线将1.4两点连接，L2的右端和L1的左端电位变成1V，则L1、L2串联。若用导线将1.2两点和3.4两点连接起来，L1的左端电位变成3V，L2的右端电位变成0，则L1、L2并联。若用导线将2.3两点连接起来，则电源两端电位相等，电源短路。用导线将1.3两点连接，灯L两端的电位不变，则不能工作。

七、设计电路

电路设计题一直是教学的一个难点，很多学生一看到电学设计题不知从何处下手，找不到解题的钥匙，对教师的讲解多数也是一知半解。针对学生存在的这种问题，笔者尝试了用电位法去指导启发学生进行电路设计。

例 为了改善室内通风情况，实验室安装了一个能双向旋转（正转和反转）的电风扇，这引起了同学们的兴趣。他们决定通过模拟实验来揭开电风扇能双向旋转的奥秘。通过调查，同学们了解到：

（1）只要改变通过电风扇的电流方向，就能改变电风扇的旋转方向；通常可借助双刀双掷开关的切换来改变通过电风扇的电流方向。

（2）如图15所示虚线框内是一个双刀双掷开关的示意图，其中a、b、c、d、e、f是双刀双掷开关的6个接线柱，在图示情况下，6个接线柱之间是相互绝缘的。当闸刀S合到右侧时，可使接线柱b与c，e与f接通；当闸刀S合到左侧时，可使接线柱b与a，e与d接通。经过进一步探索，同学们发现只要在图中连接几根导线，就能通过双刀双掷开关使电风扇双向旋转。试在图中的电源E、电风扇F和双刀双掷开关的有关接线柱间连接若干导线，使得、闸刀S合到右侧时通过电风扇的电流方向，与闸刀S合到左侧时通过电风扇的电流方向相反。

电源只有一种电位。电风扇能双向旋转，说明两端的电位高低在变化，电风扇两端有两种电位。a、c、d、f是静触头，只有一种电位。闸刀S中b、e的是动触头，有两种电位。根据图15标出的电位可知，电源正极与a、f相连接，电源负极与c、d相连接。

b与电风扇上端相连接，e与电风扇下端相连接。

初中学生的抽象思维和逻辑思维还不强，仍需直观、感性事物的支持。用电位法教学有利于明确学生思维的方向，提高思维的流畅性。一段时间的教学实践表明，用电位法进行电学问题的教学，对学生突破电学问题的障碍有很好的效果。

参考文献：

1.许国梁.中学物理教学法（第二版）.高等教育出版社.

2.数理天地（初中版）.2008（10）.

（作者单位：浙江省慈溪市沧田初级中学）

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摘 要：电学内容是初中科学教学的难点，也是考试的重点。概念、规律多，主要包括电的初步知识、基本概念和基本定律、电磁现象及应用等三部分内容。试题变化多，思维障碍多。对电学中的概念及规律的理解和掌握，要靠学生的逻辑思维能力和想象力。如果学生的解题能力不强，往往会感到很困难。在以前的教学中，采用的是“题海战术”，有一定的效果，但加重了学生学习的负担。探索电学的解题技巧，是一项很有必要的工作。在新学期中，本人尝试了用电位法进行电学问题的教学，对学生突破电学问题的障碍有一定效果。

关键词：电位；电学；教学；应用

华师大版科学教材中用水压来比喻电压，可以联想到用水位差来比喻电位差。即电压是某一元件两点之间的电位差。具体做法如下：

1.从电源正极出发，与电源正极相连的导线（或等同于导线的元件）上的点都标上与电源正极相同的电位。与电源负极相连的导线（或等同于导线的元件）上的点都标上与电源负极相同的电位。

2.再根据具体电路标出其他的电位。

3.根据相同的电位，不同的电位和电位差整理分析，得出结论。

把电位法用到初中电学中可以解决很多电学难题。具体有以下七方面的应用：

一、判断电路的串并联

很多电学题开头就有“如图所示”这句话。分析电路图是解题的基础，也是解题的关键。初中电学一般只要求串联、并联两种基本的连接，不要求混联电路。且同时工作的用电器一般为两个。怎样区分串、并联电路是电学题的一个难点。如图1所示，给电路图各元件两端标上电位值后，就能很直观地判断该电路是串联还是并联。

二、判断电路的故障

根据题目给出的现象判断电路的故障是一类比较常见电学题型，也是学生解题的薄弱环节。初中电学的故障一般有两种，即开路和短路。具体判断方法：电源两端电位不相等表示电源正常，相等表示电源短路或开路。开关（闭合）、电流表、导线两端电位相等表示该元件是没有电阻的，则它们是正常工作、短路或其他电路有开路；两端电位不相等表示该元件是有电阻的，则它们是开路。用电器两端电位不相等表示该元件是有电阻的，则它们是正常工作；两端电位相等表示该元件是没有电阻的，则它们是短路或其他电路有开路。电压表两端电位不相等表示正常，两端电位相等表示电压表短路或开路。

例1 如图2所示的电路，闭合开关S后，两灯都不亮。用电压表检测得到的结果：Uab=Ubc=Ude=Uef=0，若故障只有一处，则可能的原因是（）

A．电路a、b间短路

B．电路b、C间断路

C．电路d、e间短路或断路

D．电路e、f间断路

如图3所示，根据电位的关系就能很快找到故障，是电路d、e间发生了短路或断路。

例2 如图4所示，开关S闭合时，可能发生的现象是（）

A.L1发光、L2不发光

B.L1被烧坏

C.L2被烧坏

D.电池被烧坏

从图4的电位可以很清晰地看到，当开关闭合后，开关两端的电位就会相等，那么L1、L2、电源两端的电位也会相等，那就可以确定电源发生了短路现象，则电池被烧坏。

三、判断电流流向

电压是使电荷发生定向移动的原因。即电流总是由电位高的地方流向电位低的地方。

例 在图5中根据标出的电流方向，从电池组、电压表、电流表三个元件的符号中选出两个元件符号，分别填进电路的空缺处，填进后要求灯泡L1和L2串联，且都能发光。

根据L2的电流流向确定L2两端的电位高低，然后依次标出其他电位，根据其他电位的高低就确定电流流向，从而确定电源、电流表和电压表。

四、判断电压的大小

例 如图6所示的电路中，灯L2的灯丝断了，则（）

A.电流表示数为零

B.电压表示数为零

C.电压表示数不为零

D.电流表示数不为零

先标出正常工作的各元件两端的电位。L2两端的电位分别是1V和0。当L2的灯丝断了，则L2两端的电位发生了变化，则分别是3V和0。那么电压表的读数为3V。

五、实物图与电路图的相互转化

电路图的画法和实物图的连接是初中电学所必须掌握的内容之一，也是解电学题目和以后进一步学习电学知识的基础。

根据具体的教学实践，笔者认为，可以用电位法解决这一难题。

例1 如图7、图8所示，按电路图用笔画线作导线，将元件连接起来。

先在图7标出各部分元件的电位，然后根据图7标出图8中各元件的电位。然后根据电位依次连线，如图9所示。

例2 根据实物图（图10），画出相应的电路图。

先根据图10的实物图在相应的位置画出元件符号，用线依次连接各元件，并标出各元件的电位，如图11所示。再把电位相同的点，画成或平或竖的直线，12所示。

六、判断元件工作情况

例1 如图13所示电路，以下说法正确的是（）

A．只接通S1灯亮，电铃响

B．只接通S2灯亮，电铃响

C．只断开S3灯亮，电铃响

D．只断开S1灯亮，电铃响

如果接通S1，则灯的左端电位变为3V，灯两端电压为3V，灯能亮。如果接通S2，则灯的左端和电铃的右端电位变为1V，则电铃两端电压为2V，灯两端电压为1V，它们都能工作。如果接通S1、S2，电铃右端电位变为3V，则电铃两端电压为0，即短路，不能工作。灯的左端电位变为3V，灯的电压为3V，灯能工作。如果接通S2、S3，电铃右端电位变为0，则电铃两端的电压为3V，能工作。灯左端的电位仍然是0，即短路，不能工作。

例2 如图14所示电路，下列分析错误的是（）

A.若用导线将1.4两点连接，灯L1和L2串联

B.若用导线将1.2两点和3.4两点连接起来，灯L1和L2并联

C.不能用导线将2.3两点连接起来

D.用导线将1.3两点连接，灯L1亮

若用导线将1.4两点连接，L2的右端和L1的左端电位变成1V，则L1、L2串联。若用导线将1.2两点和3.4两点连接起来，L1的左端电位变成3V，L2的右端电位变成0，则L1、L2并联。若用导线将2.3两点连接起来，则电源两端电位相等，电源短路。用导线将1.3两点连接，灯L两端的电位不变，则不能工作。

七、设计电路

电路设计题一直是教学的一个难点，很多学生一看到电学设计题不知从何处下手，找不到解题的钥匙，对教师的讲解多数也是一知半解。针对学生存在的这种问题，笔者尝试了用电位法去指导启发学生进行电路设计。

例 为了改善室内通风情况，实验室安装了一个能双向旋转（正转和反转）的电风扇，这引起了同学们的兴趣。他们决定通过模拟实验来揭开电风扇能双向旋转的奥秘。通过调查，同学们了解到：

（1）只要改变通过电风扇的电流方向，就能改变电风扇的旋转方向；通常可借助双刀双掷开关的切换来改变通过电风扇的电流方向。

（2）如图15所示虚线框内是一个双刀双掷开关的示意图，其中a、b、c、d、e、f是双刀双掷开关的6个接线柱，在图示情况下，6个接线柱之间是相互绝缘的。当闸刀S合到右侧时，可使接线柱b与c，e与f接通；当闸刀S合到左侧时，可使接线柱b与a，e与d接通。经过进一步探索，同学们发现只要在图中连接几根导线，就能通过双刀双掷开关使电风扇双向旋转。试在图中的电源E、电风扇F和双刀双掷开关的有关接线柱间连接若干导线，使得、闸刀S合到右侧时通过电风扇的电流方向，与闸刀S合到左侧时通过电风扇的电流方向相反。

电源只有一种电位。电风扇能双向旋转，说明两端的电位高低在变化，电风扇两端有两种电位。a、c、d、f是静触头，只有一种电位。闸刀S中b、e的是动触头，有两种电位。根据图15标出的电位可知，电源正极与a、f相连接，电源负极与c、d相连接。

b与电风扇上端相连接，e与电风扇下端相连接。

初中学生的抽象思维和逻辑思维还不强，仍需直观、感性事物的支持。用电位法教学有利于明确学生思维的方向，提高思维的流畅性。一段时间的教学实践表明，用电位法进行电学问题的教学，对学生突破电学问题的障碍有很好的效果。

参考文献：

1.许国梁.中学物理教学法（第二版）.高等教育出版社.

2.数理天地（初中版）.2008（10）.

（作者单位：浙江省慈溪市沧田初级中学）

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