初中物理动态电路解题技巧之我见

张文斌

(福建省顺昌县第二中学,福建 南平 353200)

动态电路分析题是初中物理电学教学中的重点,在中考物理中出现的概率极高.分析动态电路问题本质是欧姆定律的应用,引起电路发生动态变化的原因有很多,包括开关通断、滑动变阻器触头位置的变化等.在初中物理解题训练中,教师需围绕动态电路开设专题训练,让学生先明确引起电路发生动态变化的原因,再指导他们采用相应的技巧解题[1].

1 开关通断引起电路变化的解题技巧

开关通断对电路的影响主要体现在改变原电路元件的串联和并联关系,或者改变原电学元件的作用等.解答此类试题时,教师需要求学生先明确是开关闭合与断开的比较,还是断开和闭合的比较,把握好开关闭合前后电路中发生变化与不会改变的量,仔细思考原有电路中的串联、并联关系以及电子元件测量的参数是否发生变化,让学生结合电阻的变化来判断电路变化,形成正确的解题思路[2].

图1 例1题图

A.3∶4 B.4∶3 C.1∶4 D.4∶1

例2在如图2所示的电路中,电源电压始终保持恒定不变,当把开关S闭合后( ).

图2 例2题图

A.电压表的示数变大

B.电流表的示数变大

C.电路中的总电阻变大

D.电路消耗的总功率变小

解析当开关S断开时,电压表测量的是电源电压,电流表测量的是流经电阻R2的电流;当开关S闭合时,电压表测量的是并联电路两端的电压,电流表测量的是干路电流,并联电路两端的电压与电源电压大小一样,R2支路中流经的电流同原来的电流大小一样,且干路电流等于各个支路电路之和,所以电压表的示数不会发生变化,电流表的示数则变大,故选项A错误,选项B正确;在并联电路中,总电阻小于任意一支路的电阻,所以总电阻变小,选项C错误;电源电压大小保持不变,电流表示数变大,根据P=UI可知,电路中消耗的总功率变大,所以选项D错误.

2 滑动变阻器引起电路变化解题技巧

滑动变阻器作为初中物理电学教学中一个比较常见的元件,主要作用是用来改变与之相连电路的电阻大小,在电路中所在的位置不一样,电阻大小发生变化时对电路造成的影响也有所差异.解决因滑动变阻器引起动态电路的题目时,首先需明确滑动变阻器同其它电学元件之间的连接关系,把握滑片移动时电阻是减小还是增大,再结合串联和并联电路知识及欧姆定律解题.初中物理教师需结合具体题目和学生共同剖析电路,把握好电路中参数的变化规律,根据参数内在联系具体问题具体分析[3].

例3如图3所示,电源电压始终保持恒定不变,把开关S闭合以后,让滑动变阻器的滑片P往右滑动,则:

图3 例3题图

A.电流表A与电流表A2的示数之差增大

B.电流表A1与电流表A2的示数之和增大

C.电压表V与电流表A2的示数比值增大

D.电压表V与电流表A1的示数乘积增大

解析在该电路中,电流表A测量干路电流,A1与A2测量两个支路电流,电压表V测量的是电阻R1两端电压,即电源电压,电阻R1与滑动变阻器并联,当滑片P往右滑动时接入电路中的阻值增加.选项A,电流表A与电流表A2的示数之差是电流表A1的示数,V和R1的值均不发生变化,所以A1的示数不变,故错误;B选项,电流表A1与电流表A2的示数之和是电流表A的示数,A1的示数不发生变化,A2的示数变小,则A的示数减小,故错误;C选项,电压表V与电流表A2的示数比值是电阻R2的值,显然是增大的;D选项,电压表V与电流表A1的示数均不发生变化,所以乘积也不会发生变化,同样错误;综合可知正确答案是C选项.

3 电路故障引起电路变化的解题技巧

电路发生故障一般分为短路与断路两种情况,前者可理解为电路被一根导线连接,后者可理解成电路中线路断开,一旦电路发生故障势必会引起电路中一些参数发生变化.教师在电路故障类动态解题训练中应注重对相关理论知识的系统化讲解,帮助学生牢固掌握串联电路与并联电路的规律,明确电压表、电流表等仪表测量的电学参数,特别是对电压表测量电压的动态电路试题时,学生应知道在有的动态电路中,电压表测量的电压不仅仅是支路电压,还是电源电压,以此作为解题的切入点[4].

例4如图4所示,在该电路中电源电压U始终保持恒定不变,电阻R1与R2的阻值都是R0,把开关S闭合,只有两个电表指针发生偏转,如果电路只存在一处故障,且发生在R1或者R2上面,那么( ).

A.如果R1断路,则A的示数是0,V1的示数是U

B.如果R2断路,则A的示数是0,V1的示数是U

图4 例4题图

解析处理这一题目时,学生需紧紧抓住“只有两个电表指针发生偏转”与“电路只存在一处故障,且发生在R1或者R2上面”这两个条件,解题思路可以从给出的几个选项着手,采用电学知识推导出存在矛盾的地方,把错误选项逐个排除,给出以下提示性问题:R1断路V1测量的是谁的电压?V2呢?R2断路呢?R1短路V1上面是否有示数产生?为什么?R1或R2短路,A测量的均是干路电流吗?为什么?当弄清楚这几个问题,就能够轻松推断出本题的正确答案是C选项.

4 元件更换引起电路变化的解题技巧

电路中的相关元件更换后同样会引起电路中大部分参数的变化,这也是初中物理电学教学中一类比较常见的动态电路问题.从整体角度来看,这种类型的题目主要分为两大类别,一种是通过元件的更换让学生结合题干描述现象,把电路中出现的故障找出来;另外一种是让他们分析元件更换前后电路中一些参数的变化情况及规律.后者难度相对较大,初中物理教师需加强训练,引领学生学会透过现象看本质,使其深入发掘并找出题目中的隐性信息与条件,让他们据此运用欧姆定律列出物理方程,通过解方程求解.

例5 如图5所示,在这一电路中,电源电压始终保持恒定不发生变化,把开关S闭合后,滑动变阻器从最右端滑动至中点,然后使用电阻R2把R1替换掉,为确保电流表A与A1示数的比值与滑片在最右端时的比值一样,那么R2与R1之间的大小关系是( ).

图5 例5题图

A.R1>R2B.R1

D.以上三种情况都有可能

总的来说,动态电路在初中物理电学教学中占据着较为重要的地位.教师需加强动态电路解题训练活动的设计与实施,引导学生回顾、分析和归纳电学知识,认真总结动态电路的相关类型,使其根据不同成因采用不同解题技巧,最终通过专项解题训练掌握不同题型的解题方法.