初中物理动态电路问题的突破与提高[文档资料]

初中物理动态电路问题的突破与提高 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 动态电路问题是初中物理教学的难点，解决这类问题要求学生要熟练分析电路图，灵活运用电学规律，对学生的综合分析能力提出了高要求 .而这类问题在佛山中考中经常以 “ 单表测量 ” 的形式出现在第 20题的实验设计题中，是体现试题区分度的重要题型之一 .因此突破这类题目对培养优生能力，决胜中考有着重要作用 . 1 动态电路的类型及其分析方法 在初中阶段，动态电路主要有两种类型，一种 是通过开关的断开闭合，使电路中出现局部短路、断路，或者使电路中电阻或用电器的连接方式发生改变，导致电路中的电学物理量发生变化；另一种是滑动变阻器滑片 P 移动，改变电路中的电阻关系，从而改变电流、电压、实际电功率等 . 动态电路问题难就难在电路变化后，物理量也发生变化 .大部分学生面对动态电路总是无从下手，对于电路连接方式的判断、公式选择以及物理量的代入等问题思路混乱 .下面，笔者以画等效电路作为切入点，把电路化 “ 动 ” 为“ 静 ” ，化 “ 繁 ” 为 “ 简 ” 来突破这个问题 . 类型一开关断开闭合改变电路结构的动态 电路 例 1 下表为一台电热水器的铭牌 (有一项内容模糊不清 )，电热水器内部简化电路如图 1 所示， R1和 R2均为电热丝 .求： (1)低温挡正常工作时的额定功率； (2)中温挡正常工作 10分钟产生的热量； (3)高温挡正常工作时的额定电流 . 解第一步：画等效电路 第二步：因为三个状态下，电路电压不变，所以选择公式 P=U2/R 判断高温、中温和低温档分别是图 2、图 3 和图4. 第三步：分别对应图 2、图 3、图 4 计算问题(1)(2)(3).在运用电学规律进行计算时，要注意严格遵循同一性和同时性 ，不能张冠李戴 .同一性是指在公式运用时，公式中的 U、 I、 R、 P 等必须是同一段电路的物理量 .同时性是指公式运用时，公式中的 U、 I、 R、 P 等必须是同一时刻的物理量，尤其对于动态电路，即使是同一电阻或用电器，由于电路结构前后发生变化，各物理量相会相应改变，因此要特别注意物理量的同时性 . 类型二滑动变阻器滑片 P 移动导致电路中电流、电压关系发生变化的动态电路 例 2 某人设计了如图 5 所示电路，电路中变阻器的总阻值与电阻 R 的阻值相同，电源电压恒定，当他将滑片 P 从 a端滑到 b 端的过程中，所看到的现象是 A.安培表的示数逐渐变大 B.安培表的示数逐渐变小 C.安培表的示数先增大，然后减小到原值 D.安培表的示数先减小，然后增大到原值 解第一步：画等效电路 第二步：从等效电路图 6、图 8 可知，当滑片在 a 端和b 端时电源电压相等，电阻 Rab 相同，所以在 a 端和在 b 端的电流示数应该相同，由此可排除 A、 B 选项 . 第三步：运用串联分压的规律进行分析 .从图 7 可知，电阻 Rpb 与 R 并联后与 Rap 串联 .根据并联电路总电阻比任何一个电阻都要小可知，当滑片 P 在中点时，并 联后的电阻 R并 Rpb，即 R 并 Rab2.根据串联分压可知 U 并 U 总 2.而 P 在a 端时 (如图 6)，电流表示数 I=U 总 Rab，当滑片 P 在中点 (如图 7)，因为 u 并 U总 2，且 Rpb=Rab2，电流表示数 I=U 并RpbU 总 Rab，即图 7 的电流 I 相对图 6 会变小 .最后选出正确答案 D. 无论是开关断开或闭合导致的电路结构发生变化，还是滑动变阻器滑片 P 移动引起的变化，解题的切入点都是画出动态电路在不同时刻的等效电路 .而关键点在于计算的时候能够灵活运用电学规律 .例如串联分压、并联分流以及串联电阻、并联电阻的特点等 .同时在计算的过程中一定要严格遵守同一性和同时性，避免代入物理量时张冠李戴 . 动态电路的问题虽然千变万化，但是如果学生能够按照以上例题的方法，以画等效电路切入分析，严格遵循电学计算的同一性与同时性，再加上电路规律的灵活应用，笔者相信，通过一定量的练习后，能够顺利突破基本的动态电路问题 . 2 动态电路的运用提高 单表测量 众所周知，在初中阶段没有学习万用表测量电阻，而是在实验室里运用 “ 伏安法 ” 测电阻 .它是将待测电阻接入电路中，用电压表和电流表分别测出该电阻两端的电压和该电阻中的电 流，然后利用欧姆定律计算出阻值的方法 .此法中既要用电压表也要用到电流表，而在许多有关的试题中测电阻时只有其中的一只电表，如何利用一只电压表或电流表测出待测电阻，这就是我们常见的单表测电阻 . 分析 2005 年至 2012 年的佛山中考物理试题发现，单表测量的类型题一共出现三次，虽然在 2010 年变成了测量灯泡的电功率，但究其本质还是单表测电阻的问题 .如果熟练掌握好动态电路的分析方法，设计动态电路解决单表测电阻的问题就水到渠成了 . 初中阶段的单表测量问题，都是以电源电压恒定为前提，因此这也成为了解决 单表测量问题的关键 .一般情况下，在只有一个电表可用时，题目经常会提供一个已知阻值的定值电阻和开关或者一个已知最大阻值的滑动变阻器 .经笔者统计，对于只有一个电压表和已知阻值的定值电阻测量未知电阻，如果不能拆卸电路，常用方法有四种，而若换成只有一个电流表，其他条件相同，测量未知电阻就有近六种方法 .如果再将已知阻值的定值电阻换为滑动变阻器，测量方法更是纷繁复杂，搞得学生晕头转向 .为了减轻学生负担，笔者从众多方法中选取下列四种常见、通用的电路设计，归纳起来就是两种方法，方便学生理解、记忆 .具体如下： 主要 器材设计电路主要步骤表达式 一个已知阻值的定值电阻 +开关 1.闭合开关 S1S2，记下电压表示数为 U1； 2.断开开关S2，记下电压表的示数为 U2 Rx=U2R0U1-U2 一个滑动变阻器 (已知最大阻值 ) 1.闭合开关，滑片移至阻值最小处，记下电压表示数为 U1； 2.滑片移至阻值最大处，记下电压表示数为 U2 Rx=U2R0U1-U2 一个已知阻值的定值电阻 +开关 1.闭合开关 S1S2，记下电流表的示数为 I1； 2.断开开关 S2，记下电流 表示数为 I2 Rx=I2RI1-R2 一个滑动变阻器 (已知最大阻值 ) 1.闭合开关，滑片移至阻值最小处，记下电流表示数为 I1； 2.滑片移至阻值最大处，记下电流表示数为 I2 Rx=I2RI1-I2 由上表归纳发现，只要提供的电表确定，无论题目是提供一个滑动变阻器还是一个定值电阻加开关，电路设计的思路其实可以完全相同 .对比以上四个电路设计可以发现，前两个电路设计和后两个电路设计有很大的相似程度 .其实一个定值电阻加一个开关的局部短路设计就等于一个已知最大阻值的滑动 变阻器的作用 .因此，以上四个