摘 要:一道“模擬照明電路自動控制”的應(yīng)用性中考創(chuàng)編題,以考查歐姆定律的應(yīng)用為方向,但由于題目情境涉及到初中生并未學(xué)習(xí)過的光照度知識,給試題的解答增加了一定的難度,而這種難度是可以通過閱讀跨越的.本文旨在啟發(fā)讀者在解題時多次閱讀,抓住題中綱領(lǐng)性條件,則所有問題迎刃而解.
關(guān)鍵詞:閱讀;關(guān)鍵性條件;綱舉目張
作者簡介:陳蘭英(1971-),女,大學(xué)本科,學(xué)士學(xué)位,中學(xué)一級教師,研究方向:初中物理教育和教學(xué).
例題 (2017·南京)如圖1所示,是一個照明系統(tǒng)的模擬控制電路.已知電源電壓U=4.5V,定值電阻R1=5Ω,滑動變阻器R2上標有“25Ω 1A”字樣,R3為光敏電阻,其阻值隨光照度的變化遵循某一規(guī)律,部分數(shù)據(jù)如表1所示(相同條件下,光越強,光照度越大.光照度單位為勒克斯,符號為lx,白天光照度大于3lx).當(dāng)R1兩端電壓低至0.5V時,控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)(不考慮控制開關(guān)對虛線框內(nèi)電路的影響).利用該裝置可以實現(xiàn)當(dāng)光照度低至某一設(shè)定值E0時,照明系統(tǒng)內(nèi)照明燈自動工作.
(1)標有“6V 3W”字樣的照明燈,正常工作時的電流為多大?
(2)閉合開關(guān)S,將滑片P移至b端,求E0為多少?
(3)要使E0=1.2lx,則R2接入電路的電阻應(yīng)調(diào)為多大?若環(huán)境的光照度降至1.2lx時能保持5min不變,求這段時間內(nèi)R2消耗的電能.
(4)本系統(tǒng)可調(diào)E0的最小值是lx.
這是一道以照明電路的“模擬自動控制”為依托,綜合考查歐姆定律、電功和電功率知識的創(chuàng)新型中考題,此外,本題還具有難易結(jié)合、閱讀要求高、數(shù)理巧融合等特點.
思路分析:首先觀察電路,分析其主要元件和連接方式,顯然,電路是由定值電阻R1、滑動變阻器R2和光敏電阻R3連接而成的串聯(lián)電路,其中電源電壓、的阻值及R2的阻值的變化范圍已知,通過閱讀還能發(fā)現(xiàn)光敏電阻R3的阻值與環(huán)境照度E之間的確定的函數(shù)關(guān)系為E·R3=30,這一點對能否完整、正確解答本題關(guān)系重大.題目條件中“當(dāng)R1兩端電壓低至0.5V時,控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)”是實現(xiàn)“自動控制”的關(guān)鍵,它是解答本題第(2)、(3)、(4)問的總綱性條件.
第(1)問求“6V 3W”字樣燈泡正常工作時燈絲中的電流,要求學(xué)生了解“6V 3W”字樣的物理意義——它們分別表示燈泡正常工作電壓和功率分別是6V和3W,由P=UI得,I=P/U=3W/6V=0.5A,這是一個基礎(chǔ)性問題,保證絕大多數(shù)學(xué)生都能拿分,體現(xiàn)難易結(jié)合的特點,也凸顯試題對學(xué)生的人性化關(guān)懷;(2)依題意,當(dāng)R1兩端的電壓低至0.5V時,啟動照明時,據(jù)此可求此時電路中的電流I=I1=U1/R1=0.5V/5Ω=0.1A,利用串聯(lián)電路特點和歐姆定律求出R3兩端的電壓,再求出此時R3的阻值為15Ω,對照表格中參數(shù)便確定E0=2lx;(3)分析表格中的數(shù)量關(guān)系,不難發(fā)現(xiàn)光敏電阻的阻值與環(huán)境的光照度的乘積為定值,即E·R3=30.所以當(dāng)E0=1.2lx時,R3=25Ω,又因為從(2)中可知I=0.1A,結(jié)合電壓的分配求出R2的阻值為15Ω,根據(jù)W2=U2I2t2=I2R2t即可求出通電5min消耗的電能為45J;(4)分析可知,要使光照度E0最小,R3應(yīng)取可能的最大值,故須將R2=0調(diào)零,即使R2=0Ω,因為R1=5Ω,且啟動照明時R1兩端電壓需為0.5V,故得R3max=40Ω,又由E·R3=30,求出Emin=0.75lx捋順上述分析過程,可見抓住“當(dāng)R1兩端電壓低至0.5V時,控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)”是實現(xiàn)“自動控制”這一綱領(lǐng)性條件,綱舉而目張,各個問題可迎刃而解.同時也必須承認,正確解答本題對學(xué)生提出了較高的要求:要在考場上有限的時間內(nèi)閱讀理解題意,理順數(shù)量關(guān)系,抓住綱領(lǐng)性條件,周密推理,正確演算.它要求學(xué)生有基礎(chǔ)知識的諳熟,閱讀理解的深刻,遇難不慌的從容,是對學(xué)生心理、知識和能力的綜合考查.
知識點并不艱深,綜合能力要求較高,這種有較好區(qū)分度的試題才不會把物理教學(xué)引向繁、難、偏、怪的方向,是值得學(xué)習(xí)和研究的.endprint