初中物理電路綜合題解題思路分析

摘 要：隨著教育體制的改革，學(xué)生的全面發(fā)展越來(lái)越受到重視.因此，初中物理教師在進(jìn)行物理學(xué)科的教學(xué)時(shí)，應(yīng)該盡可能的培養(yǎng)初中生的邏輯思維能力、自主思考能力和問(wèn)題分析能力，以讓初中生在學(xué)習(xí)物理這一學(xué)科時(shí)，能夠掌握一些基本的解題方法，提高其的綜合能力.因此，初中物理教師在進(jìn)行物理學(xué)科的教學(xué)時(shí)，既應(yīng)該注重初中生對(duì)教材當(dāng)中的理論知識(shí)的掌握程度，同樣還應(yīng)該注重初中生利用教材當(dāng)中的理論知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.本文分析了如何培養(yǎng)初中生的物理電路綜合題的解題思路，希望為初中物理教師的物理教學(xué)提供一些建議，使其更好地進(jìn)行物理這一學(xué)科的教學(xué).

關(guān)鍵詞：初中物理;電路;解題思路

中圖分類號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2022）05-0094-03

收稿日期：2021-11-15

作者簡(jiǎn)介：李鐸（1982.10-），女，江蘇省徐州人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事初中物理教學(xué)研究.

在初中生學(xué)習(xí)初中物理這一學(xué)科時(shí)，其發(fā)現(xiàn)物理相對(duì)于其他學(xué)科來(lái)說(shuō)是比較難學(xué)習(xí)的，而物理學(xué)科中的電路問(wèn)題作為物理學(xué)科中比較困難的部分，更是為初中生的物理學(xué)科的學(xué)習(xí)增加了一定的難度.因此，初中物理教師在進(jìn)行物理學(xué)科的教學(xué)時(shí)，應(yīng)該注重培養(yǎng)初中生的學(xué)習(xí)興趣，然后讓他們?cè)谂d趣的引導(dǎo)下更加積極主動(dòng)地去學(xué)習(xí)教材當(dāng)中的理論知識(shí)，并能夠順利地利用教材當(dāng)中的理論知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，最終提升初中生對(duì)教材當(dāng)中理論知識(shí)的掌握程度和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提升初中生物理學(xué)科的核心素養(yǎng).

1 對(duì)電學(xué)規(guī)律和特點(diǎn)的總結(jié)

1.1 歐姆定律

從學(xué)習(xí)電路學(xué)的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，能夠了解到電壓是形成電流的起因，所以電壓越高電流也就越大，而電阻則是導(dǎo)體對(duì)于電流的阻礙，電阻越大電流就越小.

1.2 焦耳定律

當(dāng)導(dǎo)體當(dāng)中有電流穿過(guò)時(shí)，導(dǎo)體就會(huì)發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)，英國(guó)的物理學(xué)家焦耳在大量的研究下，終于在1841年確定了電流產(chǎn)生的熱量以及電流與電阻和時(shí)間之間的關(guān)系，電流流過(guò)某段導(dǎo)體時(shí)，其產(chǎn)生的熱量和通過(guò)通過(guò)這段導(dǎo)體時(shí)的電流平方成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比，這就是焦耳定律的內(nèi)容.

1.3 電功定律

在某段電路上的電功和這段電路兩端的電壓以及電路當(dāng)中的電流和通電的時(shí)間成正比，在物理學(xué)中，電路兩端的電壓為U，電路當(dāng)中的電流為I，通過(guò)的時(shí)間為T(mén)，三者通過(guò)相乘來(lái)計(jì)算電功W，其公式為W=UIT.

1.4 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)

串聯(lián)電路中電流處處相等，電路兩端的總電壓等于部分電路兩端的電壓之和，總電阻等于各個(gè)導(dǎo)體之間的電阻之和，并聯(lián)電路中，電流等于各支路電流之和，各支路兩端的電壓相等，并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)導(dǎo)體之間的電阻倒數(shù)之和.

2 初中物理電路綜合題解題思路2.1 等效替換電路，促進(jìn)學(xué)生理解電路在初中物理教師教學(xué)的過(guò)程中，其會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題會(huì)設(shè)置一個(gè)比較難的電路圖，然后讓學(xué)生根據(jù)題目和較難電動(dòng)圖來(lái)轉(zhuǎn)化出一個(gè)簡(jiǎn)單的電路圖，最終根據(jù)轉(zhuǎn)換出的簡(jiǎn)單的電路圖來(lái)解決問(wèn)題，但通常初中生看到電路問(wèn)題當(dāng)中有較難的電路圖時(shí)，便會(huì)放棄對(duì)此類問(wèn)題的思考，這樣并不利于初中生學(xué)習(xí)電路部分的問(wèn)題.因此，初中物理教師在進(jìn)行物理學(xué)科電路部分習(xí)題的講解時(shí)，應(yīng)該向初中生強(qiáng)調(diào)在解決電路問(wèn)題時(shí)，畫(huà)等效電路圖的重要性，然后讓初中生在初中物理教師的不斷強(qiáng)調(diào)下，增強(qiáng)其對(duì)等效電路圖的意識(shí).通過(guò)這一方法，不僅能夠鍛煉初中生的邏輯思維能力，讓其對(duì)已有的電路圖進(jìn)行轉(zhuǎn)化，進(jìn)而幫助其解決物理電路部分的問(wèn)題，還能夠激發(fā)初中生對(duì)電路部分的學(xué)習(xí)興趣，有助于其物理學(xué)科的學(xué)習(xí).

例1 如圖1所示，為某電路的工作示意圖，現(xiàn)已知電路當(dāng)中的四個(gè)電阻的電阻R均為300歐，那么請(qǐng)計(jì)算a、b間的總電阻為多少？

在遇到這一問(wèn)題時(shí)，初中物理教師可以引導(dǎo)初中生去畫(huà)這一電路的等效電路圖，讓初中生通過(guò)等效電路圖來(lái)解決這一問(wèn)題，使解題更順利.如圖所示，分別將圖中的四個(gè)電阻分別標(biāo)為R1、R2、R3、R4，由題意可知，電阻R1、R2、R3的另一端連接在同一點(diǎn)a，由此可知，三個(gè)電阻是并聯(lián)關(guān)系，所以R并=13R=13×300Ω=100Ω，并且這三個(gè)電阻與R4是串聯(lián)關(guān)系，所以a、b間的總電阻R總=R并+R4=100Ω+300Ω=400Ω，由此得解，總電阻為400Ω.

2.2 根據(jù)題意內(nèi)容，理解題目的電路圖

雖然物理是一門(mén)比較偏理的學(xué)科，但這并不代表學(xué)習(xí)物理這一學(xué)科不需要有一定的理解能力，通過(guò)學(xué)習(xí)物理這一學(xué)科，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在物理教材當(dāng)中，有比較多的概念需要我們?nèi)ビ洃洠谖覀冇洃涍@些理論知識(shí)時(shí)，首先需要我們對(duì)這些理論知識(shí)有一定的理解，而后才能更好地將這些理論知識(shí)記憶.在遇到題干比較長(zhǎng)的電路部分的綜合習(xí)題時(shí)，首先需要做的就是根據(jù)題目來(lái)勾畫(huà)其中的重點(diǎn)內(nèi)容，然后在勾畫(huà)的過(guò)程中去理解題目，在真正地理解題目之后，再去根據(jù)題目?jī)?nèi)容來(lái)分析如何去解決問(wèn)題.通過(guò)這一方法，不僅能夠幫助初中生更好地理解電路類的題目，進(jìn)而更順利地解決電路部分的綜合問(wèn)題，還能夠讓初中生在理解題意的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電路類問(wèn)題的敘述嚴(yán)謹(jǐn)性，有助于增加初中生對(duì)電路類問(wèn)題的興趣，幫助其物理學(xué)科的學(xué)習(xí).

例2 題目的電路圖如圖所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片p由B向A滑動(dòng)時(shí)，電壓表U1、U2的示數(shù)發(fā)生變化，且電壓表U1、U2變化示數(shù)分別為ΔU1、ΔU2，那么請(qǐng)根據(jù)題干條件試求電壓表示數(shù)發(fā)生變化的變化量的關(guān)系.

在遇到這一內(nèi)容時(shí)，初中物理教師應(yīng)該首先讓初中生根據(jù)題目?jī)?nèi)容和電路圖來(lái)理解題目，然后再理解題目的基礎(chǔ)上去解決此電路問(wèn)題.由題意可知，滑動(dòng)變阻器R與R1并聯(lián)，再與R2、R3串聯(lián)，電壓表V1測(cè)量并聯(lián)部分的電壓，V2測(cè)量定值電阻R2兩端的電壓，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片由B向A移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值減小，從而使得并聯(lián)部分的阻值減小，所以V1示數(shù)減小，變化量為ΔU1，由串聯(lián)電路分壓特點(diǎn)可知，R2、R3兩端的電阻變大，又因?yàn)閁1=U-U2-U3，所以ΔU1=ΔU2+ΔU3，所以可得電壓表示數(shù)變化量的關(guān)系為ΔU1>ΔU2.因此得解.

2.3 結(jié)合教材內(nèi)容，尋求問(wèn)題解決辦法

物理學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科相似，但解決一些實(shí)際問(wèn)題時(shí)，這些實(shí)際問(wèn)題看似與教材當(dāng)中的理論知識(shí)毫無(wú)關(guān)聯(lián)，但我們解決這些實(shí)際問(wèn)題時(shí)，則必須要以教材當(dāng)中的理論知識(shí)作為基礎(chǔ)，然后在理論知識(shí)的引導(dǎo)下才能夠順利地將問(wèn)題解決.因此，初中物理教師在進(jìn)行電路類綜合問(wèn)題的教學(xué)時(shí)，其在講解問(wèn)題的過(guò)程中可以適當(dāng)?shù)匾胍恍┙滩闹械睦碚撝R(shí)，讓小學(xué)生體會(huì)教材當(dāng)中的理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題的關(guān)聯(lián)，同時(shí)也能夠幫助初中生理解教材當(dāng)中的理論知識(shí)應(yīng)該運(yùn)用到怎樣的物理情境當(dāng)中，這不僅有助于初中生對(duì)此類物理問(wèn)題的理解，還能夠讓初中生更好地利用教材當(dāng)中的理論知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題.通過(guò)這一方法，可以讓真正地體會(huì)到教材當(dāng)中的理論知識(shí)在物理問(wèn)題中的實(shí)際應(yīng)用，有助于初中生物理學(xué)科的學(xué)習(xí).

例3 如圖所示，電阻絲R1、R2并聯(lián)，且已知電路兩端的電壓為U，且兩電阻的材料、長(zhǎng)度相同，橫截面積之比為S1∶S2=1∶2，請(qǐng)根據(jù)此內(nèi)容來(lái)計(jì)算出電阻絲內(nèi)電子定向移動(dòng)的速度之比為多少？

在遇到此問(wèn)題時(shí)，初中物理教師可以結(jié)合教材當(dāng)中的理論知識(shí)向初中生講解此問(wèn)題，讓初中生理解怎樣的理論知識(shí)應(yīng)用于怎樣的實(shí)際問(wèn)題中.由題意可知，兩電阻的材料和長(zhǎng)度均相同，但由于S1∶S2=1∶2，所以其電阻之比R1∶R2=1∶2，又因?yàn)閮呻娮铻椴⒙?lián)狀態(tài)，所以兩電阻兩端的電壓相同，且電壓都等于電路兩端的電壓，即為U，所以有I1∶I2=1∶2，由教材中的電流基本公式I=nqsv可知，當(dāng)其他條件一定時(shí)，其平均速度之比等于電流之比，但在此題中，其他條件也成比例關(guān)系，且S1∶S2=1∶2，I1∶I2=1∶2，所以V1∶V2=1∶1.由此得解，在解決此題之前，初中生應(yīng)能夠熟練掌握教材公式.

2.4 列出數(shù)量關(guān)系，解決電路相關(guān)問(wèn)題

對(duì)于數(shù)學(xué)和物理這樣理科學(xué)科來(lái)說(shuō)，在解決這些學(xué)科當(dāng)中的實(shí)際問(wèn)題時(shí)，其中很重要的一步就是根據(jù)題目?jī)?nèi)容來(lái)列出相應(yīng)的數(shù)量關(guān)系，最終根據(jù)數(shù)量關(guān)系來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題.因此，初中生在解決電路這一部分的綜合問(wèn)題時(shí)，其應(yīng)該首先將問(wèn)題當(dāng)中的電路進(jìn)行轉(zhuǎn)化，然后對(duì)題目當(dāng)中的要求和重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行勾畫(huà)，最后結(jié)合教材內(nèi)容和題目來(lái)列出相應(yīng)的數(shù)量關(guān)系，并能夠正確計(jì)算出自己所列出的數(shù)量關(guān)系的結(jié)果，最終解決電路中的實(shí)際問(wèn)題.通過(guò)這一方法，不僅能夠讓初中生內(nèi)用簡(jiǎn)單的關(guān)系式將題目?jī)?nèi)容表達(dá)出來(lái)，還能夠幫助初中生更順利地解決電路類的問(wèn)題，最終提高初中生對(duì)初中物理學(xué)科的學(xué)習(xí)效率.

例4 已知某電路的電路圖如圖所示，R1=20Ω，R2=25Ω，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)為2.8V，那么當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，S2閉合時(shí)，電壓表的示數(shù)的取值范圍為多少？

在解決這一問(wèn)題時(shí)，則需要初中物理教師根據(jù)題意引導(dǎo)初中生列出相應(yīng)的關(guān)系式，然后再依據(jù)關(guān)系式解決問(wèn)題.由題意可得U=U1R1（R1+R0）=2.8V20Ω（20Ω+R0），U2=R2R2+R0U=3.5V×20Ω+R025Ω+R0，當(dāng)R0=SymboleB@時(shí)，U2最大為3.5V，當(dāng)R0=0時(shí)，U2最小為2.8V，所以可知2.8V<U2<3.5V，由此得解.

3 具體的電學(xué)解題方法

3.1 用組合法解題

所謂組合法，就是根據(jù)題干當(dāng)中已知道條件，查看有哪些信息能夠組成公式，探尋個(gè)信息之間的關(guān)系，再進(jìn)行求解.通常學(xué)生要將題目當(dāng)中的恒量作為已知條件來(lái)進(jìn)行解題.

例1 在學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)室中有兩個(gè)白熾燈泡，分別為L(zhǎng)1和L2， L1燈泡標(biāo)注有220 V 40W， L2燈泡標(biāo)注220V 100W，如果將這兩個(gè)燈泡串聯(lián)起來(lái)，接入到220V的電路當(dāng)中，請(qǐng)問(wèn)L1和L2，哪一個(gè)燈泡會(huì)比較亮？

通過(guò)分析題干可以得出在額定的狀態(tài)下，兩個(gè)燈泡的電阻為R1和R2，L1和L2串聯(lián)，其中的電流I作為隱藏的已知條件，題目求的是L1和L2哪一個(gè)燈泡會(huì)比較亮，其實(shí)質(zhì)上求的是兩個(gè)燈泡的功率P.題目當(dāng)中包含的物理量有電功率 P、電阻R和電流I，這三個(gè)物理量可以組成公式，P=I2R，因?yàn)?R2小于R1， L1和L2串聯(lián)，根據(jù)公式，P=I2R，可以得出P1>P2，所以L1會(huì)更亮一些.借由這一道題可以總結(jié)出一個(gè)規(guī)律，兩個(gè)電壓相同的燈泡串聯(lián)起來(lái)，額定功率更小的燈泡會(huì)更亮.

3.2 用表達(dá)法解題

所謂表達(dá)法就是表達(dá)已知條件法，它就是一種綜合運(yùn)用法，表達(dá)已知條件法就是將已知的條件用公式表示出來(lái)，找出所求物理量和已知物理量之間的關(guān)系，將其與所求的量結(jié)合起來(lái)，從以已知量入手，求出未知量.

例2 已知AB和BC是兩根電熱絲，如果把AB接入到電壓恒定的電路當(dāng)中，功率為60W，如果將AC接入到同一個(gè)電路當(dāng)中，其功率為15W，請(qǐng)問(wèn)如果將BC進(jìn)入到電路當(dāng)中，其功率為多少？

這道題目涉及AB和BC兩個(gè)電阻絲，題干當(dāng)中已知其接入到電路當(dāng)中的功率為60W和15W，但是提綱當(dāng)中并沒(méi)有告知

AB和BC的電阻值，所以想要直接求出BC端的電率有所阻礙.但是由于題目已經(jīng)給出了已知條件，PAB、PAC分別為60W和15W，用表達(dá)法表達(dá)出題干當(dāng)中的已知條件，因?yàn)轭}目當(dāng)中的已知量為P和U，所以可以利用P=U22來(lái)表示出電功率，PAB=U2RAB=60W，PAC=U2RAC=15W，結(jié)合RAC=RAB+RBC，從而得出所求的物理量當(dāng)中，RBC和已知物理量之間的關(guān)系，從而可以得出，RAB∶RAC=1∶4，也就是RBC=3RAB，用倒數(shù)法可以得出PAC=U2RAC=U23RAB=20W，從而正確地解出該題.

3.3 用電源電壓不變法解題

一般電源電壓不變法適用于三種情況，在同一電路當(dāng)中開(kāi)關(guān)的閉合，或者是在幾個(gè)電源電壓相等的不同電路當(dāng)中閉合開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)條件發(fā)生變化時(shí)，電路連接方式的變化，但是電源電壓不變，在同一電路當(dāng)中連接電阻的阻值發(fā)生變化，在同一電路中變阻器的阻值發(fā)生變化，引起電路當(dāng)中電流的大小.這三種方式都能夠有效提高學(xué)生的理解能力，降低學(xué)生的解題難度，幫助學(xué)生解決拿到題之后不知道該如何下手的問(wèn)題，減輕學(xué)生對(duì)于解題的抗拒心理，提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)的熱情.

綜上所說(shuō)，初中物理教師在進(jìn)行物理學(xué)科的教學(xué)時(shí)，不可一味地追求初中生對(duì)教材當(dāng)中理論知識(shí)的掌握程度，而忽略了初中生利用教材當(dāng)中的理論知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.因此，初中物理教師在進(jìn)行物理學(xué)科中電路綜合題的教學(xué)時(shí)，應(yīng)該在進(jìn)行理論知識(shí)的教學(xué)過(guò)程中，向課堂當(dāng)中融入一些相關(guān)的習(xí)題，讓初中生通過(guò)教師所設(shè)置的習(xí)題來(lái)更好地理解教材當(dāng)中的理論知識(shí)，同時(shí)提升初中生對(duì)電路綜合題解題的能力.

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[責(zé)任編輯：李 璟]