初中物理突破电学实验综合题难点的有益方法

1初中物理突破电学实验综合题难点的有益方法电学实验综合题历来是初中物理的难点，在近几年的上海市中考题中屡屡出现，由于试题实验综合性强，设置障碍多，如果学生的学习基础不够扎实，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。探索和改进电学实验综合问题教学，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实验综合问题教学方案，对于学生突破电学实验综合问题中的障碍有一定效果。首先：1、明确“短路”；2、明确串、并联(去表法)3、明确电表的测量对象(流水法)4、明确电路的变化一、理清“短路”概念。在上科、上教版教材中，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。”而在电学实验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（或某部分电路）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。可用实验综合帮助学生突破此难点。实验综合原理如图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的短路通道则比作是“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“如图所示的电路中”如果把电路图辨认错了，电路中的电流强度、电压、电阻等物理量的计算也随之而错，所以分析电路是解题的基础。初中电学一般只要求串联、并联两种基本的连接，不要求混联电路。区分串、并联电路是解电学实验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（也叫流水法）；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，则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），则各元件之间为串联。此方法学生容易接受。⑵等效电路法（对基础较好的学生）：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”进行类比，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2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。如图2所示：图2⑶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，不会影响电路结构，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。如图3所示：图3三、“表格分析法”整理解题思路电学习题涉及概念、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。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，已知其中的三个物理量，就可以求出剩余的9个物理量。用“表格分析法”进行解题分析如下表1表1：注：*表示为题目中已知量。有关R1有关R2有关总体横向关系电流I1I2I电流相等电压U1=0.5V*UU=U1+U2电阻R1=2Ω*R2=6Ω*RR=R1+R2电功率P1P=?3解题分析：从表中“有关R1”的纵向可以看出，由于已知了U1和R1故可以求出I1和P1（在本题不需要求出）；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，则除了已求出的电流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，则可以从“有关电阻”的横向关系或“有关电压”横向关系中求出来。四、有关“电路变化”分析不少学生反映“电学难学”、“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、电压及电功率相互关系的分析，稍有不慎就会造成连错反应，得出错误的结论。这是电学实验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，而滑动变阻器则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（也有改变电路结构的）。有关变化电路，应在学会识别“部分电路短接”和学会识别串并联电路的基础上，掌握分析变化电路的基本思路。记住几个基本的实验综合事实1、短路两端的电压为零，部分短路电流要增大，被短路部分的电流为零。2、开路部分两端的电压为电源电压，被开路的电流、电压都为零，3、串联电路中两灯只有一灯亮，另一灯不可能是开路。4、并联电路中两灯只有一灯亮，另一灯不可能是短路。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基础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“拆除法”。拆除法要求：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，其原则是“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部分电路两端的电压，可用等效电路法进行分析。例题：如图5如图所示，电源电压不变，闭合电键，电路正常工作一段时间后，一个电表的示数变大，一个电表的示数变小，则A灯L可能变亮B灯L的亮度可能不变C电阻R一定断路D电阻R一定短路图5例题分析：一个电表的示数变大，一个电表的示数变小，有二种情况：①电流表示数变大，电压表的示数变小；②电压表示数变大，电流表的示数变小。第一种情况按实验综合事4实1就是短路的情况，由于电压表示数变小，只能是定值电阻短路，这样小灯泡变亮；第二种情况按实验综合事实2就是断路的情况，由于电压表示数变大，只能是定值电阻断路。实验综合二种分析D、C剔除，B也不正确。选A。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，或是引起电路结构的变化，或是引起电路中电压、电流、电功率的变化。典型变阻器电路滑片移动引起物理量变化分析如图6所示滑动变阻器的问题，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。表格分析如下：P朝右物理量有关R1有关R2总电路关系相互关系电流I1I2I？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）。同理分析P朝左的情况。例题：如图7所示，当滑片向右移动时（）A．电流表A示数不变，电压表V示数不变。B．电流表A示数不变，电压表V示数变大。C、电流表A示数变小，电压表V示数变大。D、电流表A示数变小，电压表V示数不变。图7例题分析：这是一个并联电路，电压表V测并联电路的电压，电流表A测得R1电流，所以他们的值多不变。虽然滑动变阻器连入电路中的有效电阻发生变化，但改变的是R2支路上的电阻、电流，所以选A。五、结束语总之，探索和改进课堂教学计划对激励学生进步，培养学生成功心理，全面提高学生素质，提高课堂教学效果有极其重要的作用，是为师者教学方法中值得探讨的主题。实施课堂教学计划的方法和途径是多种多样的，以上所述只是我在初中物理教学实践中的一些肤浅认识和体会，有待于在今后的教学中作更加深入的探讨.图6