“比值法”在初中电学问题中的应用浅析

姜忠年

中图分类号：G632文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）10-0062-01

欧姆定律是初中物理电学中基础知识，也是一个非常重要的知识点，也是各地中考必考点之一。欧姆定律的得出是通过两个实验：探究电流与电压的关系、探究电流与电阻的关系的实验结论综合得出的。从初三的物理中考复习中发现学生对于“探究电流与电阻关系”的有关问题往往顾此失彼，错误率较高。这个实验中包含了电路的动态变化、定值电阻阻值、滑动变阻器的选取和加在定值电阻两端保持不变的电压值的选取等问题。

初三学生对这类问题掌握得不太理想。为了帮助同学们更好的领会这部分内容，下面就中考物理试卷中有关“探究电流与电压关系”的实验中常见的问题作一些简单梳理，仅供参考。在“探究电流与电压关系”实验中常见的问题有四类：1.定值电阻阻值选取问题；2.选取滑动变阻器规格问题；3.加在电阻两端保持不变的电压设定问题；4.电源电压选择。下面就这四类问题我分别举例进行说明。

一、定值电阻阻值选取问题

例：（2013 贵阳）如图所示是探究“电流与电阻的关系”实验电路图，电源电压保持3V不变，滑动变阻器的规格是“10Ω 1A”.实验中，先在a、b两点间接入5Ω的电阻，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2V，读出并记录下此时电流表的示数.接着需要更换a、b间的电阻再进行两次实验，为了保证实验的进行，应选择下列的哪两个电阻（）

A.10Ω和40Ω

B.20Ω和30Ω

C.10Ω和20Ω

D.30Ω和40Ω

分析：在此实验中滑动变阻器的作用就是保持加在ab间的电压为2V不变，即意味着加在滑动变阻器的电压为U滑=U-UR=3V-2V=1V不变。根据串联电路中U1/U2=R1/R2的特点得到R的阻值增大时，滑动变阻器接入的阻值也要随之变大，滑动变阻器接入阻值最大时，R的阻值也是最大，根据2V/1V=R/10Ω，R的最大值为20Ω，R≤20Ω都可以。答案选（C）

二、选取滑动变阻器规格问题

例：（2011 绍兴）小敏用如图所示的电路图，研究通过导体的电流与导体电阻的关系，电源电压恒为6V。改变电阻R的阻值，调节滑动变阻器滑片，保持R两端的电压不变，记下相应的4次实验的电流和电阻值，数据记录在表格里。

则在此实验中，他所选择的变阻器是（选填序号）

A.10Ω0.5AB.20Ω1AC.50Ω2A

分析：根据表格的数据我们发现，加在R两端保持不变的电压为2V，即意味着加在滑动变阻器的电压为U滑=U-UR=6V-2V=4V不变。根据串联电路中UR/UR，=R/R，的特点，2V/4V=20Ω/R，，R，的最大值为40Ω才够使用，选择滑动变阻器的原则是先考虑阻值，再看电流值。答案选（C）

三、加在电阻两端保持不变的电压设定问题

例：（2011 大连）在探究“导体中的电流与导体电阻的关系”实验中，小明猜想导体中的电流还与导体两端的电压有关。实验室可供选择的器材如下：6V稳压电源、0—20Ω滑动变阻器。电流表、电压表、开关各一个；4Ω、5Ω、6Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值电阻各一个；导线若干。

（1）本实验中，应该选择的电阻分别为：。

（2）本实验要保持电阻两端电压相同，小明将电压选择为某值U0，但实验中发现更换电阻后，无法使每个电阻两端的电压都达到U0，他更改了电压值U0，才完成实验。小明在学习了欧姆定律之后，他才知道本实验中控制不变的电压值U0应该在V至V范围之内选择。

分析：（1）在探究“导体中的电流与导体电阻的关系”的实验中选择接入电路中的电阻阻值要成整数倍，方便寻找物理量之间的关系，而且实验的次数不能少于3次。

（2）根据串联电路中U1/U2=R1/R2的特点发现无法使每个电阻两端的电压都达到U0原因是：U0的电压值选得太低，使得加在滑动变阻器两端电压过大，滑动变阻器需要连入电路的阻值过大，滑动变阻器最大值不够所导致的。解决的方法是提高U0的值，使得加在滑动变阻器上减小，在相同的定值电阻时，滑动变阻器接入阻值就会减小，滑动变阻器就一定够用。极限条件就是接入定值电阻最大时，滑动变阻器也正好是最大值。即U0/UP=30Ω/20Ω，U0/（6V-U0）=30Ω/20Ω，解得U0=3.6V。

答案：（1）5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω。（2）3.6V，6V。

在初三物理中考复习的过程中，我们物理教师要多注意对知识的梳理和归类，充分思考，深入挖掘，让学生用一些基本方法解决一类的问题，这样才能使学生达到灵活运用目的，对已有的知识进行深化和提高。易获得成就感，使学生树立能够学好物理的信心，不再惧怕电学计算题。

（作者单位：苏州工业园区星浦学校）