例谈初中物理解题训练中动态电路的解题方法

陈佳

【摘要】物理作为初中课程体系中一门比较重要的科目，属于自然科学范畴，涉及生活的方方面面，其中电学属于难度稍大的一类知识，尤其是动态电路较为复杂与抽象，学生在学习过程中会遇到不少疑难点，他们在动态电路解题训练中也感到难度较大.本文以初中物理解题训练中的动态电路问题为研究对象，分享部分解题实例以供参考.

【关键词】初中物理；动态电路；解题方法

动态电路问题作为初中物理电学解题训练中的一大重点与难点，属于中考中的常考题型之一.因为这类电路中电阻有变化时，电压或者电流也会出现变化，故叫做动态电路.教师可以围绕动态电路进行专题训练，指导学生以透彻理解欧姆定律、电路等相关理论知识为基础，使学生先找到电路出现动态变化的原因所在，再采用恰当方法解题.

1  开关通断形成动态电路的解题方法

开关通断就是开关的闭合和断开，属于初中物理动态电路中比较常见的题型之一.开关的状态能够改变原电路元件的连接关系，原电路元件作用也会发生变化.处理开关通断形成动态电路问题时，初中物理教师应让学生先明确比较情况，确定开关闭合前后电路中的变量和恒定量，分析原电路连接情况，考虑测量电子元件电表的参数有何变化，由此完成解题［1］.

例1  如图1所示，在这一电路中电源的电压始终不发生变化，其中R1=3R2，当把开关S与S1闭合、开关S2断开时，两个电表的示数分别是U1与I1；当把开关S1断开，开关S和S2闭合时，两个电表的示数变化为U2与I2，则U1I1：U2I2的值为（  ）

（A）3∶4.  （B）4∶3.  （C）1∶4.  （D）4∶1.

分析  当闭合开关以后，无论是闭合开关S1还是S2，两个电阻都处于并联状态，电压表对两个并联电路电压的测量，即为电源电压，变化之处是当闭合开关S1时，电流表测量的是干路电流，当开关S2闭合时，测量的则是流经电阻R2这一支路的电流.

详解  设电源电压为U，

当闭合开关S和S1时，I1=UR1+UR2，

U=U1，那么U1I1=R1R2R1+R2；

当闭合开关S和S2时，I2=UR2，

U=U2，那么U2I2=R2，

又因为R1=3R2，所以U1I1：U2I2=3∶4，

所以正确结果是（A）选项.

2  滑动变阻器引起电路变化的解题方法

滑动变阻器是初中物理电路中较为常见的一个元件，通过改变电阻的大小对电路产生不同的影响.处理因滑动变阻器形成动态电路类的问题时，需先确定滑动变阻器与其他元件在电路中的关系，明确滑片发生移动时电阻的变化情况，随后利用电学知识进行解题.教师可与学生一起分析电路，使学生知道电路中参数的变化规律，助推他们据此完成解题［2］.

3  电路故障导致电路变化的解题方法

在初中物理电路分析中，电路故障问题通常是断路或者短路.當电路发生故障时，自然会出现一些参数的变化，处理此类试题时，教师平时需帮助学生掌握牢固的串、并联电路知识，尤其是遇到关于电压表测量电压类的动态电路问题时，需明确部分动态电路之中，电压表测量的既是支路电压，也是电源电压，使其据此找到解题的突破口，得到准确答案.

例2  如图3所示，在该电路中电源电压U一直不发生变化，电阻R1和R2的阻值均为R0，闭合开关S，其中两个电表指针出现偏转现象，如果该电路中有一处存在故障，而且初步判定是R1或者R2，则开关S闭合后，各电表有无示数，相应的故障是什么？

分析  根据给出的电路图可知，当开关S闭合后，R1和R2这两个电阻串联状态，电流表是对整个电路电流的测量，电压表V1是对电阻R1两端电压的测量，电压表V2是对电阻R2两端电压的测量，据此解答此类电解路故障引起的电路变化问题.

详解  开关S闭合，如果R1断路，那么电流表与电压表V2均不会出现示数；

如果R2发生断路，则电流表与电压表V1均不会出现示数；

因为开关S闭合以后，两个电表的指针均出现偏转现象，

所以电路为通路，故电路故障是R1或者R2短路.

4  元件更换致使电路变化的解题方法

更换电路中的一些元件后也会引起不少参数发生变化，这同样是初中物理电学中较为常见的动态电路问题.一般分为两种情况，其一是通过更换电路元件让学生根据题目信息找出电路中存在的故障；其二是让学生分析更换电路元件前后电路中部分参数的变化情况.第二种难度稍大，教师应让学生学会通过现象看本质，结合隐性条件完成解题［3］.

例3  如图4所示，在这一电路中电源电压是一个恒定值，开关S闭合以后，操作滑片P从滑动变阻器的最右端移动至中点处，随后利用电阻R2替换R1，要想确保电流表A与A1示数的比值同滑片P在最右端时的比值相同，请比较R1和R2的大小关系.

分析  解决这一题目时首先需认真分析该电路，明确每个电表的作用，其中电流表A1是对流经滑动变阻器电流的测量，电流表A是对干路电流的测量，R1和滑动变阻器接入的电阻为并联关系，然后分析两个不同状态下电路的电流变化情况，准确把握两个并联电路两端电压之间的关系，发现R2同滑动变阻器接入的电阻两端电压相同，都为电源电压，然后结合欧姆定律构建方程，由此比较R1和R2的大小关系.

详解  设电路中电源电压为U，滑动变阻器的最大阻值是R0，

当将滑片P移动至最右端时，电流表A和A1的示数分别为I与I1，

所以I=U1R1+U1R，I1=UR，

所以II1=1+RR1；

当滑片P移动到中点处时，R2替换R1之后，

I=UR2+2UR，I1=2UR，

所以II1=1+R2R2，

故R1=2R2，显然R1>R2.

5  结语

总而言之，在初中物理解题训练活动中，教师需高度重视动态电路类问题，引领学生以动态化的视角展开分析，带领他们共同回顾与总结电学理论知识，归纳动态电路题型的特征，使其结合具体成因使用相应的解题方法，继而通过解题练习会灵活运用不同的解题方法.

参考文献：

［1］李剑.初中物理电学解题思维能力“进阶”训练［J］.数理天地（初中版），2022（10）：92-94.

［2］张圣红.初中物理动态电路试题分类解析［J］.中学物理教学参考，2022，51（10）：67-70.

［3］陆建召.初中物理动态电路题型的分析与破解［J］.新课程导学，2022（05）：76-77.