江苏省中考电路故障题分析及教学策略

黄 婧 袁海泉

(1. 江苏省苏州市叶圣陶中学校，江苏 苏州 215000；2. 苏州大学物理科学与技术学院，江苏 苏州 215006)

江苏省各市中考物理题中每年都有电路故障题，分值虽不大，但学生对于此类问题的解析存在一定困难。笔者对2019年江苏省各市中考物理中电路故障题进行分析，并据此提出了相应的教学策略。

1 电路故障题分析

纵观2019年江苏省中考中出现的电路故障题，命题者往往将其置于几个重要的电学实验中进行考查，且多数情况下电路故障题是放在实验题的第一或第二小问，与实验联系紧密，笔者将这些题目按照其电路背景进行了分类。

1.1 用伏安法测电阻

一些电路故障判断题安排于用伏安法测量定值电阻阻值的实验题中，因此，电路中既有电压表，也有电流表。在判断这类电路故障时，就要考虑所用电压表和电流表是否连接正确，量程选择是否正确，学生可根据电路发生故障时两表的读数情况对电路故障进行判断。

例1(南京中考题)：图1是用伏安法测R1阻值的实物电路，电源电压恒为3V，滑动变阻器最大阻值为10Ω。改正电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，两电表均无示数，其原因可能是( )。

图1

A. 滑动变阻器断路

B.R1断路

C.R1短路

解析：若滑动变阻器断路，则整个电路断路，两表都没有示数，选项A符合题意；若R1断路，电压表串联在电路中测电源电压，应有示数，B选项不符合题意；若R1短路，电流表应有示数，C选项不符合题意。

1.2 用伏安法测小灯泡电功率

用伏安法测小灯泡电功率实验，尤其是测小灯泡额定电功率的实验，是初中电学的重难点。将电路故障题安排于此背景下，对学生综合分析能力有很高的要求。学生对于该电路并不陌生，但在实际操作时，往往会出现连接错误或用电器接触不良等电路故障。将电路故障判断题放在这类题目中，有助于提升学生在真实情境中独立排查故障的能力。在用伏安法测小灯泡电功率的电路中，学生除了通过观察两电表的读数情况外，还可通过观察小灯泡的亮暗程度来判断电路故障。

例2(泰州中考题)：在“测量小灯泡的功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V。按照图2所示正确连好电路，闭合开关，小灯泡不亮，两电表指针均有偏转，造成该现象的原因不可能的是( )。

图2

A. 小灯泡断路

B. 小灯泡两端电压太小

C. 滑动变阻器阻值太大

D. 电源电压太小

解析：若小灯泡断路，则电流表示数为0，不符合题意，所以选项A错误。电流表有示数说明电路是通路，电压表有示数说明小灯泡未短路，那小灯泡不发光的原因是实际电功率过小，B、C、D选项都是导致电功率过小的原因。

1.3 家庭电路

在实际生活中，学生遇到更多的是家庭电路故障，此类题目的出现有助于学生积累家用电器使用的生活经验，如在出现“跳闸”情况时，判断出是哪一台用电器发生故障。另外，在家庭电路故障判断题中，往往要用到测电笔，学生在解答此类问题时，需理解测电笔的工作原理。测电笔发光原理是什么？为什么会发光？学生若能掌握其中原理，会提升其综合分析能力。在家庭电路题中也涵盖了用电安全知识，学生在解题的过程中内化这些知识，能够有效避免不安全事件的发生。

例3(宿迁中考模拟题)：如图3所示为某家庭卫生间电路，电灯和电热器都在正常工作，在三孔插座上刚插上洗衣机(开关未闭合)的插头时，所有用电器都停止工作，拔出洗衣机的插头后，用测电笔测试三孔插座的左右两孔，氖管都发光，发现有一根熔丝熔断了。下列分析不合理的是( )。

图3

A. 一定是零线上的熔丝熔断了

B. 断开S1、S2，再用测电笔检测三孔插座的左右两孔，氖管都发光

C. 只断开S1，再用测电笔检测开关S1的两个接线柱，氖管都发光

D. 只断开S2，再用测电笔检测开关S2的两个接线柱，氖管都发光

解析：在插上洗衣机的插头前，电灯和电热器都正常工作。插上洗衣机(开关未闭合)的插头，所有用电器都停止工作，说明电路中干路上有断路，用测电笔测试插座的两孔，氖管都发光，说明两孔和火线是连通的，故只可能是零线断了，A选项分析合理。若断开S1、S2，再用测电笔检测三孔插座的左右两孔，只有右孔与火线相连，氖管发光，左孔与火线不相连，氖管不会发光，故B选项分析不合理。若只断开S1，开关S2的上下接线柱都与火线相连，测电笔的氖管发光，故C选项分析合理。若只断开S2，开关S1的上下接线柱都与火线相连，测电笔的氖管发光，故D选项分析合理。

2 电路故障题的教学策略

在对2019年中考题做分类研究之后，笔者认为：针对不同类型的题目在教学过程中可采取不同的教学策略，使学生在遇到同类型题目时，能用更有效的方法进行解答。

2.1 强化逻辑推理的电路教学

电路故障题分析中涉及逻辑推理，教师可在习题教学中，让学生亲历过程，掌握解题的逻辑推理步骤，强化他们的逻辑推理能力。如例1电路为串联电路，根据电流表无示数，可以推理得到故障可能是以下3种情况：(1) 电路中存在断路；(2) 电流表损坏；(3) 电源短路。根据电压表并联在变阻器两端时无示数，推理得出故障可能是：(1) 电流表损坏；(2) 电源短路；(3) 电路中存在断路，且断路位置不在滑动变阻器上。根据电压表并联在开关两端时有示数，可排除电源短路和电流表损坏情况，判断出原因是电路中存在断路，且是开关处断路。另外，教师在教学中也应对电源短路和电流表损坏情况作补充，增加这两种原因引发故障的题目，帮助学生在遇到其他情境时能正确进行推理，不陷入僵化套路，并能够考虑到各种可能性。教师在引领学生进行推理的过程中应细化故障原因，若确定了是a、b断路，那到底是a断路、b断路，还是a、b间断路，2019年江苏省中考物理中就有两道题考查故障原因的细化，故不可忽视细节。

2.2 在习题教学中实现情景再现

当教学中遇到通过加入电压表、导线等元件来判断故障的题目时，可将题目情景予以再现。

现场让学生进行题目中所述的操作，这既能培养学生实验操作能力，也能使学生更直观看到相关的现象以及知道这些操作的作用。

例4(苏州中考题)：小明要测量定值电阻Rx的阻值(约几十欧)。现有器材：电源(6V)、滑动变阻器、电流表、电压表、开关各一个，导线若干。

如图4所示，当小明准备读取电流表示数时，发现两电表示数突然都变为0。他用一根导线检查电路故障，当将该导线两端分别接到a、d接线柱上时，发现电流表有示数，电压表示数仍为0；当将该导线两端分别接到c、f接线柱上时，发现电压表有示数，电流表示数仍为0。则由此可以判断故障是。

图4

解析：当小明准备读取电流表示数时，发现两电表示数突然都变为0，说明电路断路；他用一根导线检查电路故障，若将该导线两端分别接到a、d接线柱上，电流表有示数则说明断路在a、d之间；若将该导线分别接到c、f接线柱上，发现电压表有示数，说明电源、开关、待测电阻、滑动变阻器是连通的，电流表示数仍然为0，c、f之间存在断路。a、d与c、f重合部位为c、d之间，所以判断故障为c、d间断路。

以例4为例，教师在教学中可进行情景再现，连接实物图时用一根内部断了但外观完好的导线连接c、d两接线柱，并闭合开关，观察现象，然后让学生上台来将导线分别接到a、d接线柱上，观察现象；将导线接在c、f接线柱上，观察现象。学生会发现现象如题所述，最后教师将c、d间的导线取下，换到灯泡能发光的电路中，灯泡不再发光，表明该导线断路，还可通过人为制造c、d接线柱接触不良来设置故障。情景再现的方式还可让学生通过自己的操作来排除错误猜想，如学生认为是滑动变阻器断路造成的，就使之断路，然后按照题目所述操作，观察现象是否一致。

2.3 在实验教学中设置故障

2019年苏州中考实验操作考查的是测量小灯泡电功率实验，大部分学生在按照电路图连接实物后，发现灯泡不发光。原因可能是连接错误，也可能是元件和导线之间接触不良。此时学生往往很难快速找出故障，在平常的教学中可通过提供给学生坏的导线或用电器等来人为设置电路故障，让学生自己探究，把故障找出来。还是以例4为例，用上述两种方法分析完这题后，将故障修复，去设置其他地方的故障，让学生通过导线或电压表来进行实验，排查故障。