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        初中物理電學(xué)的解題方法

        2022-07-24 12:17:02郭易芬
        數(shù)理天地(初中版) 2022年6期
        關(guān)鍵詞:解題方法初中物理

        郭易芬

        【摘要】電學(xué)知識是初中物理教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容,大多都是基礎(chǔ)性知識,但是電學(xué)類的題目與其它知識點(diǎn)的試題相比比較抽象,對學(xué)生的邏輯思維能力要求較高.在初中物理電學(xué)解題教學(xué)中,教師需帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)一些常用的解題方法,幫助他們掌握相關(guān)解題技巧.基于此,本文針對初中物理電學(xué)的解題方法進(jìn)行深入分析,同時(shí)羅列部分解題實(shí)例以供參考.

        【關(guān)鍵詞】初中物理;物理電學(xué);解題方法

        在初中物理知識體系中,電學(xué)知識涉及到的知識點(diǎn)較多,包括:電路、電流、電壓、電阻、電功率等,還有不少公式與定律,教師在平常教學(xué)中需幫助學(xué)生掌握基本的電學(xué)規(guī)律,為解題實(shí)踐做鋪墊,而講解解題方法時(shí),要著重培養(yǎng)他們的邏輯思維能力,使其通過認(rèn)真審題深入理解電學(xué)問題的本質(zhì),讓學(xué)生形成正確的解題思路,推動他們準(zhǔn)確、高效的解題.

        1 運(yùn)用極值法解答電學(xué)題目

        例題 如下圖圖1所示,電路中有兩個電阻是串聯(lián)關(guān)系,其中R1是定值電阻,R2是滑動變阻器,把開關(guān)S1接通后,讓滑動變阻器R2的滑片在某一部分區(qū)間進(jìn)行來回滑動,在這一過程中,電流表的示數(shù)變化范圍是2A至5A,求電源電壓的大小,以及定值電阻R1的阻值.

        解題過程

        處理這一帶有滑動變阻器類的電學(xué)問題時(shí)可以使用極值法,由于在該題電路中,電壓表所測量的電壓是滑動變阻器兩端的電壓,示數(shù)最小時(shí)就表示滑動變阻器的滑片在最左端,這時(shí)電路中接入的電阻最小,而電流最大,列出式子U=5+5×R1①;反之列出式子U=8+2×R1②;將兩個式子聯(lián)立起來得到一個二元一次方程組,解得U=10V;R1=1Ω,所以說該電路中的電源電壓是10V,定值電阻的阻值R1是1Ω.

        解題點(diǎn)評 當(dāng)電學(xué)問題中帶有滑動變阻器時(shí),教師可以提醒學(xué)生運(yùn)用極值法解題,并根據(jù)其它電學(xué)知識列出式子,確定好題目中量的變化與關(guān)系,讓他們更好的分析與解答題目.

        2 采用比例法解答電學(xué)題目

        例題 如下圖圖2所示,有一段電阻絲,a、b、c是上面的三個點(diǎn),如果把這個電阻絲全部接入到一個電路之中,測出功率為15W,而只接入ab這一段時(shí),功率則為60W,那么只接bc這一段時(shí),功率為多大?

        解題過程

        因?yàn)轭}目中提供的是電阻絲的功率大小,而是在同一個電路中接入該電阻絲的不同部分,如果采用一般方法解題過程比較繁瑣,容易出現(xiàn)錯誤,因此可以根據(jù)公式 P=UI→P=U2R,即 R=U2P,然后通過比例能夠有效解題.根據(jù)Rac=Rab+Rbc→U2Pac=U2Pab+U2Pbc→U215=U260+U2Pbc→Pbc=20W,即該段的功率是20W.

        解題點(diǎn)評 電學(xué)問題通常會提供電路中部分物理量之間的關(guān)系,教師可指導(dǎo)學(xué)生采用比例法處理這類題目,把運(yùn)算過程變得簡單化,使其快速解題,有效降低他們出現(xiàn)錯誤的幾率.

        3 運(yùn)用方程法解答電學(xué)題目

        例題 如下圖圖3所示,在這一電路中,當(dāng)斷開開關(guān)S1時(shí),這個電路的總功率大小為6W,而閉合開關(guān)S1時(shí),電流表上面的示數(shù)變大0.5A,這時(shí)該電路的總功率大小為9W,如果把電源的內(nèi)阻忽略掉,那么兩個定值電阻R1和R2的阻值分別是多大?電源的電壓是多大?

        解題過程

        當(dāng)斷開開關(guān)S1時(shí),只有電阻R1接入到這一電路中,此時(shí)可以得到方程:P=U2R1,即為U2R1=6;當(dāng)閉合開關(guān)S1時(shí),R1與R2這兩個電阻均接入到該電路中,形式是并聯(lián),因?yàn)殡娫吹碾妷捍笮]有發(fā)生變化,那么能夠得到方程U2R1+U2R2=9;并聯(lián)電路中的電流特點(diǎn)可以判斷出電流表示數(shù)變大的原因是通過電阻R2半部分的電流,即為U2R2=0.5,此時(shí)能夠清晰的知道所求未知量.當(dāng)閉合開關(guān)S1時(shí),P1=U2R1=6,當(dāng)開關(guān)S1閉合時(shí),P2=U2R1+U2R2=9,UR2=I2=0.5,把題目中給出的數(shù)據(jù)代入后聯(lián)立,解之得,U=6V,R1=6Ω,R2=12Ω,即為R1的阻值是6Ω,R2的阻值是12Ω,電源的電壓是6V.

        解題點(diǎn)評 對于本題中的復(fù)雜電路來說,學(xué)生可以結(jié)合電路的特點(diǎn)及各個量之間的關(guān)系設(shè)立方程或者方程組,將復(fù)雜的電路問題簡化成幾個簡單的電路問題,促進(jìn)他們快速解決問題.

        4 用歐姆定律解答電學(xué)題目

        例題 如下圖圖4所示,在這一電路中,電源的電壓一直是6V不發(fā)生變化,滑動變阻器的最大阻值為30Ω,當(dāng)閉合開關(guān)S,在滑片P從a端向中點(diǎn)c處進(jìn)行移動時(shí),電壓表上面的示數(shù)有什么變化?電流表呢?當(dāng)滑片P移動到點(diǎn)c時(shí),通過Rac的電流是多大?

        解題過程

        電壓表在測量電源兩端的電壓,當(dāng)滑動變阻器上面的滑片P發(fā)生移動時(shí),不會導(dǎo)致電壓表的示數(shù)發(fā)生變化,但是當(dāng)滑片P由a端往中點(diǎn)c處滑動過程中,電路中接入電阻在慢慢變小,結(jié)合歐姆定律原理得知,當(dāng)電路中的電阻變小,電流就會變大,所以電流表的示數(shù)在慢慢變大,而結(jié)合本題中的電路圖分析可知,發(fā)現(xiàn)滑動變阻器中ac段4的電阻被滑片P的連線和a相連的導(dǎo)線短路,這說明不會有電流產(chǎn)生,電流表上面的示數(shù)為0.綜合來說,當(dāng)滑動變阻器上面的滑片P由a端向中點(diǎn)c處移動過程中,電壓表的示數(shù)不變,電流表的示數(shù)慢慢增大;當(dāng)滑片P移動到點(diǎn)c時(shí),通過Rac的電流為0.

        解題點(diǎn)評 在本道題目中,由于沒有出現(xiàn)關(guān)于功率的信息,學(xué)生只需結(jié)合歐姆定律相關(guān)知識,且理解滑動變阻器的特點(diǎn)與原理,將能夠輕松的將問題解答出來,省去大量計(jì)算過程.

        5 巧用假設(shè)法解答電學(xué)題目

        例題 當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)電路能夠正常運(yùn)行,經(jīng)過一段時(shí)間以后小燈泡L熄滅,通過檢測發(fā)現(xiàn)電路中只有一個地方發(fā)生故障,且確定在電阻R或者是小燈泡L上面,現(xiàn)在將一個電壓表并聯(lián)在小燈泡L的兩端,將會出現(xiàn)什么情況().

        A、假如電壓表上面有示數(shù)存在,就表明是小燈泡L斷路

        B、假如電壓表上面有示數(shù)存在,就表明電阻R可能短路

        C、假如電壓表上面不存在示數(shù),就表明是小燈泡L短路

        D、假如電壓表上面不存在示數(shù),就表明是電阻R斷路

        解題過程

        針對選項(xiàng)A來說,如果小燈泡L斷路,那么整個電路就會出現(xiàn)斷路情況,小燈泡熄滅,電壓表上面存在示數(shù),故該選項(xiàng)是正確的;針對選項(xiàng)B,假如電阻R短路,燈泡L發(fā)光,這與題意符合,所以該選項(xiàng)是錯誤的;對于選項(xiàng)C,假如燈泡L短路,燈泡不會亮,由于電壓表測量的是導(dǎo)線的電壓,故針對選項(xiàng)A來說,如果小燈泡L斷路,那么整個電路就會出現(xiàn)斷路情況,小燈泡熄滅,電壓表上面沒有示數(shù),現(xiàn)象也一樣;針對選項(xiàng)D,假如電阻R斷路,燈泡L斷路,此時(shí)小燈泡L熄滅,由于電壓表測量的是電源的電壓,有示數(shù)存在,不過當(dāng)小燈泡L短路時(shí),同樣會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象;所以正確答案是選項(xiàng)A.

        解題點(diǎn)評 處理這類電路故障類的電學(xué)問題時(shí),學(xué)生可采用假設(shè)法,對各個選項(xiàng)中的內(nèi)容假設(shè)存在,然后向題目中的已知條件或者相關(guān)電學(xué)原理推理,根據(jù)是否存在沖突判定正誤.

        6 關(guān)注電路變化解答電學(xué)題

        例題 如下圖圖6所示,小燈泡上面的參數(shù)是“6V,3W”,電源電源為9V,定值電阻R2的阻值為12Ω,只有閉合開關(guān)S1、斷開開關(guān)S2時(shí),小燈泡才能夠正常發(fā)光,那么電阻R1的阻值是多大?當(dāng)開關(guān)S2閉合、S1斷開時(shí),小燈泡的功率是多大?

        解題過程

        假如只閉合開關(guān)S1時(shí),等效電路如圖7所示,這時(shí)小燈泡剛好會正常發(fā)光,可以得到UL=U額=6V,PL=P額=3W,由此可以得到IL=I額=P額/U額=3W/6V=0.5A,RL=U額/I額=6V/0.5A=12Ω.又因?yàn)閁=9V,UL=6V,據(jù)此能夠得到UR1=U-UL=3V,因?yàn)镮R1=IL=0.5A,所以R1=UR1/IR1=3V/0.5A=6Ω.

        如果只閉合開關(guān)S2,等效電路如圖8所示,根據(jù)題能得到RL=R2=12Ω,所以UL=UR2=U/2=4.5V,這時(shí)小燈泡的實(shí)際功率是P實(shí)=U2L/RL=1.69W.所以說電阻R1的阻值是6Ω,當(dāng)開關(guān)S2閉合、S1斷開時(shí),小燈泡的功率大小為1.69W.

        解題點(diǎn)評 本題的特殊之處在于通過操作開關(guān)讓電路發(fā)生變化,學(xué)生在解題時(shí)需把握好小燈泡額定功率這一關(guān)鍵信息,并結(jié)合電路變化特點(diǎn),及歐姆定律相關(guān)知識就能順利解題.

        7 結(jié)語

        總而言之,在初中物理電學(xué)問題解題教學(xué)活動中,由于有關(guān)電學(xué)知識多而雜,教師應(yīng)該結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)與開展,高度重視解題方法的講解,使其在最短時(shí)間內(nèi)找到問題的切入點(diǎn),確定解決問題的思路與方式,幫助他們掌握不同類型電學(xué)試題的解題竅門,讓學(xué)生能夠結(jié)合具體題目靈活選用各種有效的解題方法,不斷提升他們的物理解題水平.

        參考文獻(xiàn):

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