初中物理模型解题法

./初中物理模型解题法准格尔旗第四中学物理教师：王泉一、电学模型〔一模型口诀先判串联和并联,电表测量然后判；一路通底必是串,若有分支是并联；A表相当于导线,并联短路会出现；如果发现它并源,毁表毁源太凄惨；若有电器与它并,电路发生局部短；V表可并不可串,串时相当电路断；如果发现它被串,电流为零应当然。模型思考你想知道常用、快捷、有效、正确识别电路连接方式的四种方法吗？你会迅速、快捷、无误地判断出电路发生变化时电流表、电压表的示数如何变化吗？你能根据实验现象或者题中给出的器材,准确、有效、方便的查找到电路中发生故障的原因吗？模型归纳示图AAV去表法V正确识别电路办法正确识别电路办法串联电路标电流法并联电路节点法去元件法判断电流电压示数明晰电压表电流表测量电路部分判断电流电压示数部分电阻变化总电阻变化总电流变化部分电流、部分电压、电表示数电功、电功率故障已给出假设法判断电路故障电路图分析故障未给出短路串、并连接断路电器连接方式使用注意电表用途串、并联电路的识别方法电路连接有两种基本方法──串联与并联。对于初学者要能够很好识别它们有点难度,下面结合串并联电路特点和实例,学习区别这两种电路的基本方法,希望对初学者有所帮助。一、串联电路如果电路中所有的元件是逐个顺次首尾连接起来的,此电路就是串联。我们常见装饰用的"满天星"小彩灯,就是串联的。家用电路中的开关与它所控制的用电器之间也是串联的。串联电路有以下一些特点：〔1电路连接特点：串联的整个电路只有一条电流的路径,各用电器依次相连,没有"分支点"。〔2用电器工作特点：各用电器相互影响,电路中若有一个用电器不工作,其余的用电器就无法工作。〔3开关控制特点：串联电路中的开关控制整个电路,开关位置变了,对电路的控制作用没有影响。即串联电路中开关的控制作用与其在电路中的位置无关。二、并联电路如果电器中各元件并列连接在电路的两点间,此电路就是并联电路。教室里的电灯、马路上的路灯、家庭中的电灯、电风扇、电冰箱、电视机等用电器之间都是并联在电路中的。并联电路有以下特点：〔1电路连接特点：并联电路由干路和几条支路组成,有"分支点"。每条支路各自和干路形成回路,有几条支路,就有几个回路。〔2用电器工作特点：在并联电路中各用电器之间相不影响。某一条支路中的用电器若不工作,其他支路的用电器仍能工作。比如教室里的电灯,有一只烧坏,其它的电灯仍然能亮。这就是互不影响。〔3开关控制特点：并联电路中,干路开关的作用与支路开关的作用不同。干路开关起着总开关的作用,控制整个电路。而各条支路开关只控制它所在的那条支路。三、识别电路方法1．定义法：综合运用上面介绍串并联电路的连接特点及用电器工作特点,针对一些简单、规则的电路是行之有效的方法,也是其它方法的基础。2．路径识别法：根据串并联电路连接特点,串联的整个电路只有一条电流的路径,如果有两条或两条以上的路径即为并联电路。例题1如图1所示的电路,是判断连接方式是串联还是并联？[解析]我们可以在图形上用箭头标示出电流的路径,电流从电源的正极出发,若只有一条路径,则是串联,若有两条或两条以上路径则是并联；图中可以标示出三条路径,如图2所示,可以用箭头在图形上标画出来,第一条是从正极→A→L1→B→负极,第二条是正极→A→L2→B→负极,第三条是正极→A→L3→B→负极。所以图中L1、L2、L3组成的是并联电路。3．节点分析法：对一些复杂的电路往往一眼难辨,为了简化起见,可以在电流的分流处和合流处设置节点标上字母,同一根导线上字母相同〔开关相当于导线,然后分析电流从分流点流到合流点有几种路径,若只有一种路径则为串联,否则为并联电路。例题2如图3所示的电路,试判断三只电灯是串联还是并联？[解析]首先在电流的分流处和合流处分别标上字母A、B,且同一根导线字母相同,如图4所示,则从图中不难看出电流从A流到B可以经过L1,也可以经过L2,还可以经过L3到达。等效电路可画成图5所示。可见此电路是由三只电灯并联组成的。4．去用电器识别法由于串联电路元件是逐个顺次连接,各用电器相互牵制相互影响,如果将电路中的某个用电器取下,其它的电路都不工作,则该电路是串联电路。而并联电路各支路用电器单独工作互不影响,如果将某一用电器去掉,其它的电路不受影响,则该电路是并联电路。例题3如图6所示,在桌面上有两个小灯泡和一个开关,它的连接电路在桌面下,无法看到。某同学试了一下,闭合开关时两灯泡都亮,断开开关时,两灯泡都熄灭,这两个小灯泡究竟是串联连接,还是并联连接的呢？[解析]不能仅凭开关能控制所有用电器,就说电路是串联的。因为并联电路中在干路的开关也能控制整个电路。最简单的方法是：闭合开关,两灯泡都亮,然后拧去一只灯泡,看另一只是否发光。若发光,说明是并联；若不发光,说明是串联。小结：电路识别对于我们初学者开始有点难,但是借助以上方法加强训练,对简化电路、分析电路很有帮助,特别是路径识别法和节点分析法,希望大家认真学好,在对付一些较复杂的电路时会有一种豁然开朗的感觉。不妨来试一试。[训练题]1．在图7所示电路中,〔1当只闭合开关S1时,灯L1、L2、L3是怎样联接的？〔2当S1、S2闭合时,电流通过哪几只灯？是怎样联接的？〔3当S1、S3闭合时,电流通过哪几只灯？是怎样联接的？〔4当S1、S2．、S3都闭合时,电流通过哪几只灯？是怎样联接的？2．如图8所示的电路,当开关S1、S2断开时,灯L1、L2、L3是怎样连接的？当开关S1、S2闭合时,灯L1、L2、L3又是怎样连接的呢？[答案]1．〔1只闭合开关S1时,电流通过灯L1、L2、L3,它们是串联的。〔2当S1、S2闭合时,灯L1、L2被开关S2短路,电流只通过灯L3。〔3当S1、S3闭合时,灯L2、L3被开关S3短路,电流只通过灯L1。〔4当S1、S2、S3都闭合时,电流通过灯L1、L2、L3,它们是并联的。2．开关S1、S2断开时,电流只有一条路径,灯L1、L2、L3是串联的；开关S1、S2闭合时,电流有三条路径,灯L1、L2、L3是并联的。如何判断电路故障问题"电路的故障"问题在中考时常出现在电路选择题中,它主要分为无电表〔电流表、电压表和有电表两种情况下的电路故障,电路故障主要包括断路和短路,造成断路的主要原因有：①连接电路时,导线与接线柱之间接触不良；②由于电压过高电路被烧断,比如灯被烧坏；③将电压表串联在电路中,因为电压表的内阻过大,造成电压表所在电路断路。而造成短路的主要原因有：电路的错误连接产生短路,如电流表并联在电路中,因电流表的内阻太小,相当于接入了导线。现举例分析。一.无电表时的电路故障例1.小明在做实验时把甲、乙两灯泡串联后通过开关接在电源上,闭合开关后,甲灯发光,乙灯不发光。乙灯不发光的原因是〔A.它的电阻太小；B.它的电阻太大；C.流过乙灯的电流比甲灯小；D.乙灯灯丝断了。分析与解答：因为甲、乙两灯组成的是串联电路,当开关闭合后,甲灯发光,这证明电路是通路,所以要想知道乙灯不亮的原因,必须得清楚串联电路的电流、电压及电阻的各自特点。因串联电路的电流处处相等,因此有串联电阻两端的电压与电阻是成正比关系的,当乙灯电阻太小时,其两端的电压也太小,远小于其额定电压,所以乙灯不会发光。答案：A二.有电表时的电路故障例2.如图1所示为两个灯组成的串联电路,电源电压为6V,闭合开关S后两灯均不发光,用一只理想电压表测量电路中ab间电压为0,bc间电压为6V,则电路中的故障可能为：A.L1短路且L2断路B.L1和L2均断路C.L1断路且L2短路D.只有L2断路分析与解答：本题主要考查电路发生故障原因的判断,解题关键是理解电路的连接及特性。分析时可以从有示数的电表或有工作的用电器开始分析：①当电压表接在ab间时电压为0,说明电压表中无电流通过,即电压表、电源、开关、灯L2组成的是开路；②当电压表接在bc间时电压为6V,说明电压表中有持续的电流通过,即电压表、电源、开关、灯L1组成通路,这时电压表示数接近电源电压为6V。③若L1短路,也为零,,但L2应发光,与题目不符。答案：D例3.如图2所示,闭合开关,两只灯泡都不亮,且电流表和电压表的指针都不动。现将两只灯泡L1和L2的位置对调,再次闭合开关时,发现两只灯泡仍不亮,电流表指针仍不动,但电压表的指针却有了明显的偏转,该电路的故障可能是〔A.从a点经过电流表到开关这段电路中出现断路；B.灯泡L1的灯丝断了；C.灯泡L2的灯丝断了；D.电流表和两个灯泡都坏了。分析与解答：因为电流表指针不动,两灯都不亮,说明电路中没有电流通过,电路应判断为断路。当L1、L2位置对调时,如图3所示：电压表有示数,说明电压表的两端一定和电源连通,即电流从电源正极经电流表、a点、电压表、b点、灯L1,流回到电源负极之间不可能有断路,故可判断电路故障为灯L2断路。答案：C二、电学模型〔二模型口诀实物图和电路图,已知其一画另一；各类仪器来读数,实验步骤需设计；已知数据球结论,皆是实验探索题；规范作图要重视,五个问题需牢记；串联电流处处等,分压正比各电阻；总阻等于电阻和,或者电压电流除；并联电压处处等,分流反比各电阻；各个电阻倒数和,等于总阻的倒数。模型思考实验探究是新教材、新课标对同学们提出的新要求,如何进行实验探究？串联电路的计算方法多种,变化多样,如何做到一题多解,多题一解,从中选择最优的解题方法和技巧？并联电路的计算题的解答方法也是变化多端,奥妙无限,怎样才能把握要领,掌握技巧,举一反三？模型归纳示图实物图结论是什么自变量是什么实验与探究五个问题因变量是什么控制量是什么电路图测量量、记录量欧姆定律电流等,电压与电阻成正比例串联电路分压原理电路计算分压原理并联电路欧姆定律电压等,电压与电阻成反比例三、电学模型〔三模型口诀电流做功UIt,电热I方Rt；电功率,W比t,电压电流的乘积。模型思考有关电功和电功率的问题是电学中的最重要的知识,也是综合性比较强的内容之一,涉及到的公式多,问题一般比较复杂。如何应用电功和电功率的知识正确分析解决有关问题,寻找解决问题的内在规律和办法？模型归纳示图看懂电路图串并联电路特点欧姆定律、电功、电功率公式实际功率问题电功、电功率串联额定电流同,电压之和等于路端电压用电器正常工作并联额定电压同,电流之和不超过干路电学综合计算电路变化原因开关还是滑动变阻器电学综合计算对应状态电路图状态不变量分状态列方程利用串并联规律总结、反思四、电学模型〔四模型口诀电流通过会放热,焦耳定律求此值；物质升温需吸热,值与比热成正比；家庭电路最基本,三孔插座零火地；功率切莫超负荷,安全用电是常识。模型思考焦耳定律和电热在日常生活中有着十分重要的应用。在应用焦耳定律和电热的知识解决有关的问题时,又应该抓住哪些关键的知识点,有什么技巧？家庭电路是一种最基本、最重要的电路,安全用电是最重要的基本常识,在家庭电路中,怎样判断用电是否安全？电路的链接是否有问题？电路的故障是什么原因引起的？在电磁现象中,怎样确定磁感线的方向？如何确定磁体的N、S极？如何正确应用右手螺旋定则？电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关？通电导体在磁场受力和电磁感应现象各有什么应用？电动机和发电机的区别是什么？模型归纳示图家用电器原理纯电阻电路焦耳定律和电热电功计算非纯电阻电路能量守恒家庭电路问题家庭电路的正确连接方式并联家庭电路问题多种开关的作用各部分的组成及作用三孔插座安全用电及故障判断假设法联系实际进行计算电度表及其计算表述磁现象性质电磁感应电与磁磁场对电的作用地理现象应用日常用具五、浮力模型模型口诀根据已知的条件,判断沉浮的状态；根据受力的平衡,未知量就求出来。模型思考浮力知识是在学习过力、二力合成、二力平衡、密度和液体内部压强知识的基础上进行研究的,因此,浮力知识与前面知识联系密切,综合性强。这样在解决涉及浮力知识习题中,带有很强的迷惑性,学生往往无从下手,我们如何建立一套行之有效的处理技巧呢？其实浮力问题可以从以下几个方面入手：首先,浮力的效果是液体或气体对浸在其中的物体有向上的支持力的作用,接着就要分析浮力与物重大小关系,从而确定物体在液体中或气体中的浮沉状态。有时还要涉及物体在三力作用下处于静止状态的问题。最后关于浮力大小求解过程,首先利用浮力形成的原因,即浸在液体中的物体因上下表面进入深度不同,导致液体对下表面的压力大于上表面的压力,形成竖直向上的浮力,最后要提醒的是力的作用是相互的,物体在液体中受到浮力作用时,也对液体产生竖直向下的压力,增加液体对容器底部的压力。在处理浮力相关问题时,如何快速有效的判断物体的浮沉？如何利用浮沉条件判断未知物体的密度？怎样采取简便的数学方法比较物体的密度与液体密度的大小？模型归纳示图确定研究对象判断浮沉状态物体重力与浮力分析比较〔、,、力的平衡条件的判断建立力的平衡方程结果的分析讨论六、密度模型模型口诀实验测密度,质量比体积；等量替换法,密度就可知。模型思考密度部分的习题常常以设计实验的面目出现,通过在实验器材上设置难度,检验学生综合应用知识的能力和利用等量替换原则解决问题的技巧,它们的处理方式既统一又多变。围绕着密度的定义公式,我们可以利用天平、量筒以及水等器材的一些特殊性质实现质量、体积之间的转换来达到解决问题的目的。在处理这部分习题的时候,如何准确的分析实验目的？如何合理的利用实验器材？如何正确的实施实验步骤以求得尽量准确的物理量？最后计算的过程中如何通过合理的取舍实验数据达到算法的简洁？模型归纳示图测量液体密度测量固体密度把天平放在水平桌面上,观察天平的把天平放在水平桌面上,观察天平的最大称量值及横梁标尺上最小分度值最大称量值及横梁标尺上最小分度值将游码移至横梁标尺左端"0"点上,调节平将游码移至横梁标尺左端"0"点上,调节平衡螺母,使指针对准标尺中央的红线衡螺母,使指针对准标尺中央的红线在玻璃杯中盛油,用天平称出它们的质量〔m用天平称出石块的质量m把玻璃杯中的一部分油倒入量筒中,记下量筒在量筒中倒入适当的水,测出体积V中油的体积〔V称出玻璃杯和杯中剩下油的质量〔用细线将石块栓好轻轻放入量筒内水中,测出水和石块的总体积利用密度公式,求出油的密度利用密度公式,求出石块的密度测量密度方法1.仅有天平测固体〔溢水法测量：m1为空小烧杯的质量,m2为接完溢出水后的质量。、、、2.测液体的密度〔等体积法测量中：m1为空烧杯的质量；m2为装未知液体后烧杯与液体的质量；m3为烧杯装水后的质量、m水=m3－m1、v液=v水=〔m3－m1/ρ水、ρ液=m液/v液=ρ水〔m2－m1/〔m3－m13.仅有量筒量筒只能测体积。而密度的问题是ρ=m/v,无法直接解决m的问题,间接解决的方法是漂浮法。测量：V2为物体浸没水中而水溢出流入小量筒的读数,V0为小量筒的初始读数；V3为放入物体后量筒液面上升后的读数,V1为量筒的初始读数。V排=V2－V0、V物=V3－V1,G=F浮、ρ物gv物=ρ液gV排。若ρ液已知,可测固体密度：ρ物=ρ液〔V2－V0/〔V3－V1；若ρ物已知,可测液体密度：ρ液=ρ物〔V3－V1/〔V2－V0；条件是：漂浮。4.仅有弹簧秤m物=G/g、F浮=G－F、ρ液gv物=G－F；若ρ液已知,可测固体密度、ρ物=ρ液G/〔G－F；若ρ物已知,可测液体密度、ρ液=ρ物〔G－F/G；

比较同体积液体的质量测液体的密度

条件：浸没,即ρ物>ρ液。七、光学模型模型知识结构图实例光在均匀介质中沿直线传播规律直线传播光在真空中的速度最大,是3*10e8m/s解释现象应用应用光传播的规律进行测量、激光制导实例规律：光的反射定律反射解释现象应用平面镜成像特点平面镜应用光的反射定律作图实例规律：光的折射定律折射解释现象应用两种透镜的特点透镜凸透镜成像规律凸透镜照相机应用幻灯机放大镜模型口诀同种均匀光直线,日常生活很常见；小孔成像日月食,影子形成激光线；入射反射法两边,等角等大虚像显；折射定律要记牢,关键三线和两角；透镜成像有规律,物近像大像变远；一倍焦距分虚实,二倍焦距大小变；实像都由光相聚,虚实据此可判断。模型思考光学现象在生活当中随处可见,我们平时遇到的光学问题基本上都可以用光的传播规律解释。光的传播规律包括光的直线传播规律、光的反射规律、光的折射规律。光的反射规律还需要研究平面镜成像规律,光的折射规律中还要研究凸透镜成像规律。研究光的传播规律主要是先分析光的传播介质,判断光传播的路径,再根据光学器材对光传播路径的影响解释现象。光的直线传播是怎样解释小孔成像和日月食的形成的？光的反射规律是如何用在平面镜成像现象中的？照相机是如何调节镜头使照出来的相片更加清晰？我们通过光学题解模型的学习可以很好的解释这些问题。模型归纳图示发现光学现象小孔成像桥在水中的倒影筷子变弯判断传播介质直线传播规律反射规律折射规律应用光学规律,解决生产、生活问题掘进机潜望镜照相机光的直线传播应用光的反射应用光的折射应用八、简单机械模型模型口诀杠杆平衡的条件,力乘力臂积相等；常与浮力相结合,按照平衡列方程。模型思考杠杆的平衡主要是力和力臂乘积相等这一主题。这个主题所涉及的知识点有：受力分析、杠杆平衡条件、浮力以及压强知识。受力分析没有在考试说明中单独列出,但是对物理进行准确的受力分析的能力是学生学习物理必须具备的基本能力之一,贯穿初、高中物理学习始终。我们绝大部分的学生将进入高中学习,应该具备这种能力。如何分清杠杆转动过程、处于平衡状态时,动力和动力臂的乘积与阻力和阻力臂的乘积相等条件下动力、动力臂的变化趋势？如何巧妙运用不等式运算解决杠杆在受力发生变化前提下杠杆是否平衡问题？模型归纳示图确定研究对象判断杠杆的五要素杠杆在匀速转动过程中各个量的变化趋势注意控制变量的分析方法建立杠杆的平衡方程列方程求解九、功率和机械效率解题模型模型口诀滑轮省力不省功,功率等于Fv；重物提升实际功,人力乘距是总功；两者之差额外功,机械效率相除成。模型思考过程记给我们的生活带来了极大的便利,同时,也存在着相应的问题。比如在利用简单机械〔滑轮组搬运重物的时候,滑轮组可以帮助我们用较小的力克服较大的力。但是在我们省力的同时,却以多移动距离来交换,也就是说,使用任何简单机械都不能省功,这样就需要提高机械使用的效率。用同一个滑轮组来搬运重物时,发现若搬运重物所需的力越大利用滑轮组搬运时机械效率就越高。这是因为,使用同一个滑轮组搬运重物时,在不考虑绳子、滑轮间摩擦力以及绳子重力的条件下,所需要付出的额外功是克服动滑轮重力的功。在将重物提高相同高度前提下,额外功一定,有用功越多,有用功占总功的比值就越多。我们如何寻找题目中隐含的条件？如何链接多状态下滑轮组机械效率变化的根源？怎样区分有用功与总功？如何计算总功功率和有用功功率？模型归纳示图不计摩擦及机械自重时：考虑摩擦及机械自重竖直使用：若物体对动滑轮的拉力为T：若匀速竖直上升,则,若不计滑轮组摩擦和绳重,则有：用滑轮组提升重物时,滑轮组的机械效率与被提升物体所受重力的大小有关,物体越重,滑轮组的机械效率越高十、力学模型〔一模型口诀水箱问题较综合,杠杆浮力和水压；浮子塞子是对象,逐个受力分析它。模型思考物理来源于生活,在我们的身边有些现象、发明就能利用我们所掌握的知识加以理解。现在我们需要了解水箱所涉及的物理知识,它们包括了压强、浮力以及杠杆知识。当液体对浸在其中的物体产生竖直向上的压力,那么物体就获得浮力为水箱底部的塞子提供向上的拉力,克服塞子受到水的压力。当水箱中存储足够多的水时,塞子打开达到自动蓄水的目的。这一类题目综合性强,在阅读理解方面存在困难,如何在读取信息方面抓住有利条件？如何将注意力重点放在浮子受力分析和塞子受力分析上？怎样巧妙分析、简化中间过程？模型归纳示图浮子确定研究对象塞子判断是力的平衡,还是杠杆的平衡,还是二者都有从力的平衡角度分析要注意物体重力若涉及杠杆问题,注意杠杆的五要素：支点、与浮力、液体压力的分析比较动力和阻力、动力臂和阻力臂的识别力的平衡条件的判定杠杆的平衡条件的判定建立力的平衡方程列杠杆平衡方程求解十一、力学模型〔二模型口诀物体处于平衡态,外力必然和为零；条件匀速或静止,写出方程大事成。模型思考我们为什么要选择这样一种方式,与同学们交流物理模型？善学者,师逸而功倍,又从而庸之。——善于学习的人,往往教师费得力气不大,但自己获益却很多,又能归功于教师,对于教师表示感激之意。不善学者,师勤而功率,又从而怨之。——不善学习的人,往往教师费力很大,但自己获益却很少,反而把责任推卸给老师,埋怨教师。其实,老师在讲解知识的同时,不断的渗透着一种学习方法。这样,我们就可以不断更新知识,获得喜悦。在力学学习过程中首先要解决的问题就是物体受到哪些力的作用？然后是力与物体运动之间满足什么关系？我们怎样掌握受力分析的技巧？如何确定物体受力特点与物体运动状况之间的关系？如何通过方程的思想巧妙处理多状态、多受力下物体各个力的大小？模型归纳示图确定研究对象判断运动状态注意重力与阻力的关系若竖直方向若水平方向注意拉力与摩擦力的作用力的平衡条件的判定建立力的平衡方程列方程求解十二、热学模型模型口诀吸热熔汽升,放热固液凝；恒温熔固沸,三点要分清；物态要变化,温差是前提。模型思考热现象主要指的是自然界物质三态〔固态、液态、气态的变化现象,即我们常说的物态变化现象。这部分知识与生活实际联系密切,很多习题以自然现象和日常生活为背景再现。有些物态变化现象易使学生发生混淆,不易辨别。热现象主要涉及的知识内容是六种物态变化的辨别、物态变化过程的吸放热情况和物态变化在生产生活的应用。解决这类问题的方法是判断热现象发生的初始状态和末状态。初始状态到末状态密度是变大还是变小了,密度密度变小的过程一般是吸热过程,密度变大的过程一般是放热过程。在日常生活中是如何利用者部分知识解释生活现象的？又是如何将热现象知识运用到生活生产当中的？在快速解决热现象问题时有什么好的技巧吗？模型归纳示图识别初态和末态气体气体升华〔吸热