初中物理电路分析方法超级有用.docx
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初中物理电路分析方法超级有用
初中物理电学综合问题难点突破
电学综合题历来是初中物理的难点,在近几年的中考题中屡屡出现,由于试题综合性强,设置障碍多,如果学生的学习根底不够扎实,往往会感到很难。
在实际教学中,许多教师采用的是“题海战术〞,无形加重了学生学习的课业负担。
探索和改良电学综合问题教学,是一项很有价值的工作。
在长期的初中教学实践中,本人逐步探索了一套电学综合问题教学方案,对于学生突破电学综合问题中的障碍有一定效果。
一、理清“短路〞概念。
在教材中,只给出了“整体短路〞的概念,“导线不经过用电器直接跟电源两极连接的电路,叫短路。
〞而在电学综合题中常常会出现局部短路的问题,如果导线不经过其他用电器而将某个用电器〔或某局部电路〕首尾相连就形成局部短路。
局部短路仅造成用电器不工作,并不损坏用电器,因此是允许的。
因它富于变化成为电学问题中的一个难点。
局部短路概念抽象,学生难以理解。
可用实验帮助学生突破此难点。
实验原理如图1,当开关S闭合前,两灯均亮〔较暗〕;闭合后,L1不亮,而L2仍发光〔较亮〕。
为了帮助初中生理解,可将L1比作是电流需通过的“一座高山〞而开关S的短路通道那么比作是“山里的一条隧洞〞。
有了“隧洞〞,电流只会“走隧洞〞而不会去“爬山〞。
二、识别串并联电路
电路图是电学的重要内容。
许多电学题一开头就有一句“如下图的电路中〞如果把电路图识别错了,电路中的电流强度、电压、电阻等物理量的计算也随之而错,造成“全军覆没〞的局面,所以分析电路是解题的根底。
初中电学一般只要求串联、并联两种根本的连接,不要求混联电路。
区分串、并联电路是解电学综合题的又一个需要突破的难点。
识别串、并联有三种方法,⑴、电流法;⑵、等效电路法;⑶、去表法。
⑴、电流法:
即从电源正极出发,顺着电流的流向看电流的路径是否有分支,如果有,那么所分的几个分支之间为并联,〔分支前后有两个节点〕如果电流的路径只有一条〔无分支点〕,那么各元件之间为串联。
此方法学生容易承受。
⑵、等效电路法:
此方法实质上运用了“电位〞的概念,在初中物理中,电压的概念,是通过“水位差〞的类比中引入的。
那么,可借助于“高度差〞进展类比,建立“一样高的电位〞概念。
可以通过类比手法,例如:
如果某学校三层楼上有初三⑴、初三⑵、初三⑶三个班级,二层楼上有初二⑴、初二⑵、初二⑶三个班级,那么初三年级与初二年级任意两个班级之间的“高度差〞是一样的,都相差“一层楼〞。
因为初三年级各班处于“一样高〞的三层楼上,而初二年级各班级处于“一样高〞的二层楼上。
在电路中,也有“一样高电位〞的概念。
在电路中,无论导线有多长,只要其间没有用电器都可以看成是同一个点,即电位“一样高〞。
因此,我们可以找出各元件两端的公共点画出简化的等效电路。
图2、图3是对各电阻的连接情况分析。
图2 图3
如上图2红线上各个点都与电源正极“电位一样高〞,蓝线局部与电源负极“电位一样高〞,可以简化为图3。
在图3中,R1、R2、R3的并联关系也就显而易见了。
⑶、去表法:
由于电压表的内阻很大,并联在电路中时,通过它的电流很小,可忽略不计。
故在电路中去掉电压表,不会影响电路构造,电压表所在之处可视为开路。
而电流表的内阻很小,串联在电路中几乎不影响电路的电流强度,因而,在电路分析中,可视其为一根导线,去掉后改成一根导线即可。
三、“表格分析法〞整理解题思路
不少初中生反映,电学习题涉及概念、公式多,解题头绪多,容易出错。
要突破这个难点,关键在于整理出清晰的解题思路。
可以使用“表格法〞帮助整理解题思路
表格的列,列出有关用电器的电流、电压、电阻、电功率四个物理量。
在一般计算中,出现用电器多为纯电阻,根据欧姆定律I=U/R,电功率的计算公式P=UI,在四个物理量中只要知道了其中的两个,就可以求出剩余的两个物理量。
〔有六种情况〕
表格的行,列出电流等物理量在各分电路和总电路的数值,或物理量在用电器的各种状态下〔如额定工作状态、电路实际工作状态〕的数值。
而根据串、并联电路的特点或根据题设,只要知道其中的两个〔或一个〕,就可以求出剩余的物理量。
典型例题:
如图4所示,R1=2欧,R2=6欧,接在电源上时,电压表的示数为0.5伏,求电路消耗的总电功率是多少?
这是有关两个电阻串联的典型习题,
有关电阻R1的物理量:
I1、U1、R1、P1;
有关电阻R2的物理量:
I2、U2、R2、P2;
有关总电路的物理量:
I、U、R、P。
在这12个物理量中,其中的三个物理量,就可以求出剩余的9个物理量。
用“表格分析法〞进展解题分析如下表1
表1:
有关R1
有关R2
有关总体
横向关系
电流
I1
I2
I
电流相等
电压
U1=0.5V*
U
U=U1+U2
电阻
R1=2Ω*
R2=6Ω*
R
R=R1+R2
电功率
P1
P=?
注:
*表示为题目中量。
解题分析:
从表中“有关R1〞的纵向可以看出,由于了U1和R1故可以求出I1和P1〔在此题不需要求出〕;再由“有关电流〞的横向关系来看串联电路电流处处相等,可进一步得出I2和I;再从“有关总体〞的纵向来看,要求P,那么除了已求出的电流I这一个物理量外,还需要在U和R两者之中知道第二个物理量,方可求出。
而要求R或求U,那么可以从“有关电阻〞的横向关系或“有关电压〞横向关系中求出来。
在这一步也就可以用两种方法,所谓一题多解。
解:
[有关R1纵向关系]
∵因为R1与R2串联∴总电流I=I1=0.25A[横向关系]
总电阻
[横向关系]
总功率
[有关总电阻纵向关系]
有一类习题,是关于灯泡的,常有额定状态和工作状态,如用“6V3W〞字样了灯泡额定状态的电压和电功率,而工作状态那么常常为“电功率最小时〔或最大时〕〞等情况。
横向关系往往在题设中出现,如设灯泡的电阻不变,或设电源的总电压不变等。
四、有关“电路变化〞分析
不少同学反映“变化的电路难,不知从何下手〞。
这是因为分析变化的电路涉及的内容广,考虑的问题深。
对电阻、电流强度、电压及电功率相互关系的分析,稍有不慎就会造成连错反响,得出错误的结论。
这是电学综合问题的又一个难点。
变化电路主要是通过开关或滑动变阻器的改变来富于电路变化的。
电路中有多个开关,通过开关闭合和断开的状态变化,往往会使各用电器的连接关系发生变化,而滑动变阻器那么通过滑片来改变其连入电路的有效电阻,从而使电路中的电压、电流、电功率等数值发生变化〔也有改变电路构造的〕。
有关变化电路,应在学会识别“局部电路短接〞和学会识别串并联电路的根底上,掌握分析变化电路的根本思路。
1、开关的通、断造成电路的变化
当开关处在不同状态时,由于断路和短路,接入电路中的用电器,及其用电器之间的连接方式一般要发生变化,因此首先要在原电路的根底上画出各种情况下的实际电路。
改画时要根据电流的实际情况,运用“撤除法〞。
撤除法要求:
⑴、去掉被断路的元件;⑵、去掉已被短路的元件;⑶、用“去表法〞去表,其原那么是“电压表处是断路,电流直过电流表〞。
在去掉电压表时,要分析电压表读出来的是哪局部电路两端的电压,可用等效电路法进展分析。
例题:
如图5所示
电路中,电源电压保持4伏,L1的电阻为4欧,L2、L3的电阻均为16欧
求:
⑴、S1、S2都断开时,电流表和电压表的示数。
⑵、S1、S2都接通时,整个电路消耗的电功率。
例题分析:
在题中的当开关处于闭合或断开的两种情况下电路构造发生了变化,可进展电路的改画,见图6。
注:
图中虚线局部是要去掉的局部。
在用“去表法〞去掉电流表电压表后,要分析它们分别测量哪一个用电器的哪一个物理量。
电压表
可借助于“等电位〞进展分析。
在图7中,红线、蓝线、黑线分别是三个“同电位点〞,由图7中可见,L1与电压表V均加在蓝线与黑线之间,所以电压表是L两端的电压。
解:
当S1、S2都断开时,L1、L3串联。
电流表读数
电压表读数
当S1、S2都接通时,L2、L3并联。
总电阻
总功率
2.滑动变阻器变化问题
滑动变阻器连入电路中的有效电阻发生变化了,或是引起电路构造的变化,或是引起电路中电压、电流、电功率的变化。
典型例题:
如图8所示电路中,电源电压不变,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表和电压表的示数变化情况是[ ]
A、电流表和电压表的示数变大;
B、电流表和电压表的示数变小;
C、电流表示数变小,电压表示
数变大;
D、电流表示数变大,电压表示数变小。
有关滑动变阻器的此类型问题,解题关键是:
⑴、弄清滑动变阻器原理,滑片滑动时电阻是变大还是变小?
⑵、弄清物理量是否变化,一般来说,电源的电压,定值电阻的阻值是不变,其它的物理量都是变化的;⑶、弄清电压表读数读出的是哪一个电器两端的电压;⑷、利用表格整理分析问题的思路。
上例题表格分析如下:
有关R1
有关R2
总电路
关系
电流
I1
I2
I?
串联电流相等
电压
U1?
U总 不变
U总 =U1+U2
电阻
R1不变
R2↑
R总
R总 =R1+R2
由电阻横向关系可知,因R1不变,R2变大,故R总将变大;再由总电路纵向关系
可知,R总变大,U总不变,故I将变小〔电流表读数〕;因串联电路电流相等I1=I;再由有关R1纵向关系
可知,I1变小,R1不变,故U1将变小〔电压表读数变小〕。
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