如何利用擦除法解决某些电学问题

如何利用“擦除法”解决某些电学问题目前，北京市初中物理电学部分的一些基础知识，比如：根据电路的实物图画等效电路图，分析电路中因开路或短路造成的故障，判断串联和并联，识别电压表电流表的功能，根据电路图画等效电路等的教学，存在下列特点：同一知识点有多种解答方法，各方法又各有优劣，这造成教师们对不同的方法评价不同，选不出大家公认的好方法。另外我们还可以看到随着教学的不断的发展，新的方法还在不断涌现。同时解决各个不同知识点的方法之间基本没有联系，各自独立，自成体系，就是有的有些联系联系也不大，这给学生掌握本部分知识增加了难度，有时学生对方法的操作过程记忆不清，常常发生张冠李戴的现象，这给我们教育部门一再提倡的减负带来负面的效应，因此在教学中我们急切想寻找一种，在解决某一知识点时该方法的功能和效果不低于其它方法，甚至效果更好，更重要的是对多个知识点都成立的方法，这样会使得学生对这种方法了解的更加深刻，应用更加自如，俗话说孰能生巧吗。尤其是减少了学生负担，让学生在有限的时间内掌握更多的基本知识，增强他们在中考中获胜的把握。笔者在多年教学的基础上，经过自己的努力总结出一套行之有效的方法---------“擦除法”，该法能帮助学生判断串联和并联，帮助学生根据电路图画等效电路，帮助学生根据实物图画等效电路，帮助学生分析电路故障，真可谓一法多能。下面就对此法在教学中的应用做一些简单的介绍。用“擦除法”根据电路的实物图画等效电路图。北京市2008年中考试题第39是这样描述的：图22所示的电路中，电源两端电压U保持不变。当只闭合开关S1时，电压表的示数为U1，电流表的示数I1为1A，电阻R1消耗的电功率P1为4W，电阻R2消耗的电功率为P2。当开关S1、S2都闭合时，电压表的示数为U2，电流表的示数为I2，电阻R2消耗的VAR11R21R31S21S1VAR11R21R31S21S11图9AR11R21图10电流表的示数I2为多少安？电源两端的电压U为多少伏？当开关S1、S2都闭合时，通电5min，电阻R2产生的热量为多少焦？当年这道题中考得分率相当的低，原因是学生不知道如何根据实物电路图画等效电路，在解决问题的开始就失败了。这给很多学生造成的影响很大，因为很多学生由于电路图出了问题造成下面的分析必然出错，由于出了错造成计算、分析等更加费时，不仅本题得不到分数，而且由于耽误了大量时间，使得其它问题用时不足，进一步造成失分。同时因为不能顺利的解决这一陌生问题，也影响了他们的考试情绪，更进一步造成失误而降低了成绩。那么怎样根据实物图画出对应的等效电路呢？有的教师要求学生先将实物图改画成电路图，再根据要求画出等效电路图。这样做的不足在于学生要得到所需要的等效电路图，就要先根据实物图画出电路图，而让学生完成这一步就存在较大的难度，这首先必须看懂原实物图，而看懂原实物图需要一定的能力，因而错误率很高，在这种高出错率的条件下还谈什么正确的根据电路图画出等效电路图？也就不用再谈根据等效电路图计算结果。即使根据实物图画出的电路图是正确的，耗费的时间也不会是小数目。而笔者采用的“擦除法”是用电路的原件符号代替实物符号，将电路抄下来，这样做虽然也有一个中间步骤，但这个步骤仅仅是用原件符号代替实物符号的抄写过程，并没有过多的分析概括，因而不需要多少能力，也就不会出很多的错误。另外用原件符号代替实物图形，节省了学生的抄题时间，不至于将物理课变成美术课。然后紧跟抄图之后的检查则避免了抄错的现象，这里要说明的是检查并不是再描一遍，如果采用再描一遍的方法检查，这样做既浪费时间，又有可能查不出错误，笔者采用的方法是检查每个原件左右接线柱上导线的根数，比如上图22中R1的右接线柱上有三根线，则数数画完的图9中R1的右接线柱上是否是3根线，如果是，则点上一点证明这个接线柱上线的根数是正确的，也便于提醒自己这个接线柱已经检查过，避免有的重复检查浪费时间，又避免遗漏。在将所有原件的接线柱都检查过发现没有抄错后，根据要求将电路中没有电流的部分擦除掉，学生就会很容易的画出等效电路。比如开关S1、S2都闭合时的电路利用“擦除法”简化后变为图10。学生可以方便的判断出，电路的结构。这里笔者想要说明的是要想使自己画出的图形容易擦除，那么必须应用铅笔，并准备好橡皮。还有一点要说明的是一道大题要画的等效电路，不仅仅一个可能是多个。我们在用橡皮擦除的时候，用力要轻些，只要擦除后能辨析出剩余部分的结构就足以了。同时在用铅笔抄图时手中的笔要用力些，使铅笔画出的痕迹重一些。当画另一个等效电路时，根据原来擦过的痕迹将原图复原，之后再进行相应的擦除就能完成一个新的任务。另外抄图时还要注意，将原件符号与实物的位置尽力一致，这样一来便于检查所抄的的图形是否正确，另外也方便了符号的位置摆放，不用再动脑筋分析它们的该放到什么位置，从另一角度减少了学生自己的负担。用“擦除法”分析因开路或短路造成的电路故障ab图11ab图12电路故障分析试题在中考中一般分为下列三种类型：1）已知电路中出现“开路”或“短路”，要求判断出现故障后电路中的电压表、电流表示数的变化情况。2）已知由于故障导致的电路中电压表和电流表的示数变化情况，或灯泡的亮度变化情况，要求判断出电路中某处出现的故障是“开路”或“短路”。3）已知电路中某处已经出现“开路”或“ab图11ab图12由于“开路”或“短路”造成电路故障的问题是初中物理教学的重点内容之一，而学生接受起来存在一定的难度，因此我们广大的初中物理教师各显其能，产生了很多不同的方法。本人采用的还是“擦除法”，本方法的基本思路是先根据两灯的亮暗或者电流表示数的有无来确定电路的故障原因。再通过假设确定电路哪一部分“开路”或“短路”造成没有电流，然后将它擦除，使得电路尽量的简化，给学生观察电路带来方便。比如：如图11所示，当开关S闭合时。若发现电流表指针不发生偏转，电压表指针不动。则该电路的故障可能是（）A.灯被短路B.灯被短路C.灯的灯丝断了D.灯的灯丝断了VA图13L1L2VAL1图14我们首先根据“电流表指针不发生VA图13L1L2VAL1图14又比如：如图13闭合开关，只有一盏灯发光，且电压表读数不为零，则电路故障可能是： AL1开路BL2开路CL1短路DL2短路l1l2l3VAAAAVVV图1l1l2l3图2解答此题时，我们可首先根据“只有一盏灯发光”判断出电路故障的原因为短路，然后随机的假设灯L2短路，则在L2两端画出短路线（这一点要提醒学生不要忘记），由于短路的L2中没有电流，则将L2擦除，此时电路简化为图14l1l2l3VAAAAVVV图1l1l2l3图2用“擦除法”判断串联和并联R1R2R3图4AA2AV1R1R3AAAAAVVV图3V1VR2在初中物理电学的教学中，判断一个电路是串联还是并联是一个初中生应该掌握的基本技能，但是由于目前教学的难度系数逐年增加，使得一些电路难于识别，因此教师在教学中不得不利用自己的经验总结一些方法帮助学生去分析电路的串并联情况，在这种前提下我还是采用了“擦除法”将电路简化，使得学生很方便的将电路区别清楚。比如图1电路，该图特点是含有大量的电压表和电流表，由于表和灯在外型上差异不是很大，这影响了学生的视线，分散了学生的注意力，使得学生的注意力不能集中到需要研究的灯泡上去R1R2R3图4AA2AV1R1R3AAAAAVVV图3V1VR2用“擦除法”识别电压表电流表的作用R1R2R3图6V1R1R2R3图5A2如果有人向学生提出这样一个问题：请不利用任何方法，分析出图2中各电流表分别是测量谁的电流，各电压表分别测量谁的电压，我们有经验的教师即使嘴上不说什么，心中也会有些想法，因为这太难为学生了。在这个复杂的电路中有谁可以说自己不用任何方法就能完成上述问题。而如果采用“擦出法R1R2R3图6V1R1R2R3图5A2用“擦除法”AVAV1V2S1S2R1R2PACBL图7R1L图8电学教学中的一个重点是画等效电路，那么如何用”擦除法”画等效电路呢，我们以图7为例来说明，当开关s1断开s2闭合时，我们将电路中没有电流的部分擦除，则电路简化为图8所示的电路，此刻学生都能画出相应的电路。