2010年安徽中考物理壓軸題的研究

金 遜

(安徽省臨泉一中,安徽臨泉 236400)

2010年安徽中考物理壓軸題的研究

金 遜

(安徽省臨泉一中,安徽臨泉 236400)

2010年安徽中考物理壓軸題是利用了高中的閉合電路歐姆定律求解電源的電動勢和內電阻.閉合電路歐姆定律,初中生沒有學習過,不能直接應用.為此,試題對此進行了鋪墊,先將一個實際電源等效為一個理想電源和一個電阻串聯,這樣初中生就能利用所學電路知識結合題目提供的新的物理知識處理新情景問題,這正是該題的新穎之處.本文對此題的多種解法進行分析與點評,供同行教學時參考.

1 題目

實際的電源都有一定的電阻,如干電池,我們需要用它的電壓U和電阻r兩個物理量來描述它.實際計算過程中,可以把它看成是由一個電壓為U、電阻為0的理想電源與一個電阻值為r的電阻串聯而成,如圖1所示.

圖1

圖2

在圖2中R1=14Ω,R2=9Ω.當只閉合 S1時,電流表讀數I1=0.2 A;當只閉合S2時,電流表讀數I2=0.3 A,把電源按圖甲中的等效方法處理.求電源的電壓U和電阻r.

2 多種解法

解法1.根據閉合電路歐姆定律求解

由題意可得:

代入數據得

解法2.根據電阻與電壓比例關系求解

將r=1Ω代入U=I1(R1+r)得U=3 V.

解法3.根據內電壓和電流關系求解

解法4.根據合分比定理求解

由于總電壓不變,則內電路電壓增加與外電路電壓減少ΔU外相等,變化均取絕對值,有

以上得r=1Ω.

將r=1Ω代入U=I1(R1+r),得U=3 V.

解法5.根據兩次阻值之差求解

由于R1與R2之差為5Ω,所以S1閉合時電路總電阻R1+r比S2閉合時電路總電阻R1+r大5Ω,得

將U=3 V代入U=I1(R1+r),得r=1Ω.

3 簡評

解法1是本題評分的參考答案,也是大多數學生采用的方法.根據歐姆定律的一般表達方式列出兩個方程,聯立求解.此法是基本求法,體現了學生對基本知識的理解、基本技能的靈活運用程度.解法2、解法3,也是基本解法.解法2強化一定條件下,各量的正反比關系,需要對歐姆定律中各量的數學關系理解得更深刻一些.解法3,突出內電阻與電壓、電流之間的物理意義以及內外電壓之間的關系,需要對電路中各部分進行合理劃分,尋找它們之間的關系.

解法4,強化了數學知識的靈活運用,有意識地將有關數學規律遷移到物理問題中.處理定量物理問題,一般先列出物理方程,在解方程的過程中根據需要,使用相應的數學知識.但是解法4與此不同,先根據數學知識分析便于求解的相應物理關系,再代入相關物理量求解.這要求數學與物理的有機融合,對應用數學知識處理物理問題的能力要求較高.一般學生很難正確處理.

啟示:對于非常規解法,應有清晰的說明,以免誤判.閱卷教師對于另類解法特別是答案正確的解法,扣分要慎重.

解法5,根據兩次電阻關系,列出一個數學表達式,將相關物理關系代進去求解.這與解法4的思路類似,只不過數學分析較為簡單,物理意義更明顯一些.

5種解法體現了處理電學問題的不同思路,反映了學生分析處理問題的能力層次.在復習教學中選擇此類型題對學生進行“新情景問題和一題多解”的訓練,將有助于活化學生所學物理知識.

4 小結

本題通過鋪墊,將初中生不能處理的閉合電路歐姆定律問題轉化為能夠處理的部分電路歐姆定律問題,設置了相對新穎的問題.有效地考查了學生對于新知識的理解應用能力,對新事物接受快的學生是能夠順利處理此類問題的.這就要求我們在平時的教學中應該注重培養學生對新事物的科學探究能力,發展學生自主學習的能力.

2010-06-30)