初中物理電路問題解題思路點撥

周雨婷 周新雅

電學一直是初中生的一個學習難點，很多學生到了初二，由于電學知識的加入，成績直線下滑.對于普通的電路問題，要摸清其規(guī)律其實并不難.關(guān)鍵是要幫助學生理清解題思路，避免出現(xiàn)拿到題目又無從下手的情況.

首先是判斷電路的類型（判斷電路是串聯(lián)還是并聯(lián)），這是審題的關(guān)鍵，如果這個問題弄錯了，之后的解題將南轅北轍.題面通常不會那么明顯地給出典型的串并聯(lián)電路.我們要做的就是把較復雜的電路圖簡化為圖1中的最簡形式，共有以下四種方法：

其一是“定義法”.

1.串聯(lián)電路：把電路元件逐個順次連接起來的電路（首尾相連）

2.并聯(lián)電路：把電路元件并列連接起來的電路（首首相連，尾尾相連）

問題的關(guān)鍵是如何判斷首和尾，這里可以教給學生把與正極相連的那一端叫做首并標上“+”，把與負極相連的那一端叫做尾，并標上“-”，只要是正極和負極相連就是串聯(lián)電路，正極和正極、負極和負極相連的電路就是并聯(lián)電路.

例1利用定義法判斷圖2中電路的類型.

分析利用定義法按圖3標注好正負，可以看出有一端正負直接相連，所以此電路為串聯(lián)電路.

其二是“拆除法”.

這個方法較容易掌握，使用起來也比較簡單，利用的是串并聯(lián)電路的特點.

1.串聯(lián)電路：各用電器相互影響，電路某一處斷開（用手遮住），整個電路不工作.

2.并聯(lián)電路：各支路獨立工作，互相不影響.

其三是“模擬電流法”.

此方法尤其適用于出現(xiàn)短路、斷路（開路）的電路.把自己當成電流，那么電流的走向是從正極出發(fā)回到負極.那么過程中遇到節(jié)點的話就相當于到了分叉路口，電流就要選擇沒有阻礙（電阻）的路走，就出現(xiàn)短路的情形;如果遇到走不通的路，就是斷路情形;當每條路都有阻礙（電阻），就會按阻礙大小分流走.

其四是“滑移法”.

在識別電路時，不論導線有多長，只要其間沒有用電器或電源，則導線的兩端點都可看成同一點，用此方法可以縮短導線移動變換電路，從而達到最終的簡化電路.

其次是判斷電流表電壓表的測定對象，并把它們還原到簡化電路中.

1.如何判斷電壓表的測定對象

方法一：滑移法

利用滑移法找出與電壓表直接并聯(lián)的那部分電路元件，則電壓表測量該部分電壓.

方法二：去源法

去掉電源（用手遮住電源），電壓表和哪個用電器構(gòu)成回路則是測誰的電壓.例如圖4所示，我們將電源去掉，原電路將變成圖5的形式，很容易看出：電壓表只與電阻R1組成閉合回路，它測的是R1兩端的電壓.

2.如何判斷電流表的測定對象

方法一：斷開電流表用電器因斷路不能工作.

將電流表斷開，哪些用電器（因斷路）不能正常工作，則斷開的電流表測這些用電器的電流.

例2試判斷圖6中的電流表A1、A2、A3分別測哪些燈泡的電流.

分析當斷開A3時，L3斷路，故A3是測L3的電流. ? 當斷開A2時，L2斷路，故A2是測L2的電流.

當斷開A1時，L1、L2、L3均斷路，則A1是測L1、L2、L3并聯(lián)的總電流.

方法二：斷開電流表用電器因短路不能工作.

將電流表斷開，哪些用電器（因短路）不能正常工作，則該電表測的是通過哪些用電器的電流.

例3試判斷圖7中的電流表A1、A2、A3分別測哪些燈泡的電流.

分析當斷開A1時，L1、L2、L3均斷路，則A1是測L1、L2、L3并聯(lián)的總電流.

當斷開A2時，把A1看做導線，L1、L2均因為短路而不工作，所以A2是測L1、L2的電流.

當斷開A1時，把A2看做導線，L2、L3均因短路而不工作，所以A1是測L2、L3的電流.

注意：斷開后發(fā)現(xiàn)所用用電器都能正常工作，則該電路中出現(xiàn)短路情況則不能用以上方法.

例如觀察圖8發(fā)現(xiàn)，斷開A2所有用電器均能正常工作.仔細觀察可以看出，這個電路本身就是一個發(fā)生了短路的電路.閉合開關(guān)L2、L3都因短路不能工作，兩個電流表示數(shù)相同，都只測了L1的電流.

所以在使用以上兩方法時，先看看電路中是否已經(jīng)出現(xiàn)短路情形，是否是一個正常工作的電路.

最后是運用串聯(lián)電路或并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻等規(guī)律和歐姆定律解決具體的問題.

這里要用到幾個常見的電壓、電流、電阻間的規(guī)律，以兩個電阻的串并聯(lián)為例.

1.歐姆定律：每個電阻都有一套屬于它的歐姆定律

I1=U1R1、I2=U2R2、I總=U總R總.

2.串聯(lián)電路中電流、電壓、電阻間的關(guān)系

（1）電流關(guān)系：I總=I1=I2;

（2）電壓關(guān)系：U總=U1+U2;

（3）電阻關(guān)系：R總=R1+R2.

3.并聯(lián)電路中的電流、電壓、電阻間的關(guān)系

（1）電流關(guān)系：I總=I1+I2;

（2）電壓關(guān)系：U總=U1=U2;

（3）電阻關(guān)系：1R總=1R1+1R2.

這里可以用“家庭與家庭間的關(guān)系”這個形象的比喻描述以上關(guān)系.電壓在等式中地位較大是“爸爸”，電流是“媽媽”，電阻是“孩子”，把以上關(guān)系中的“U”換成“爸爸”，“I”換成“媽媽”，“R”換成“孩子”.第1項中的歐姆定律可以理解為家庭內(nèi)部間的關(guān)系，但是每個家庭的個體都不是孤立的，它們之間也有一定的社會關(guān)系，也就是第2、第3項中的串并聯(lián)電壓、電流、電阻間的關(guān)系.

我們甚至還知道串聯(lián)的分壓和并聯(lián)的分流也不是亂分的，它是和孩子的大小有關(guān).這樣做不僅幫助同學記憶而且提高了知識的趣味性.

本文以一道武漢市2014中考題為例說明筆者的解題思路的優(yōu)勢.在沒有教此方法前，筆者給學生講解了這道題，過了一段時間再給他們做，由于題目有一定的難度，大部分同學依舊無法下手.接著筆者用這樣的一套流程進行講解，學生馬上覺得思路清晰多了.

[2014年武漢市]如圖9所示的電路中，電源電壓保持不變，R1=10 Ω.當開關(guān)S1閉合，S2、S3斷開時，電壓表的示數(shù)為U1，R2消耗的功率為P2;當開關(guān)S1、S2、S3都閉合時，電壓表的示數(shù)為U′1，R2消耗的功率為P′2，且電流表A1的示數(shù)為0.9 A.已知U1∶U′1=1∶6，P2∶P′2=1∶9，下列結(jié)論錯誤的是

A.開關(guān)S1閉合，S2、S3斷開時，電流表A2的示數(shù)為0.1 A

B.開關(guān)S1閉合，S2、S3斷開時，電路消耗的總功率為0.6 W

C.開關(guān)S1、S2、S3都閉合時，電流表A2的示數(shù)為1.1 A

D.開關(guān)S1、S2、S3都閉合時，R2和R3消耗的總功率5.4 W

分析審題后發(fā)現(xiàn)這是一道開關(guān)引起的動態(tài)電路問題，我們應(yīng)該分開討論“開關(guān)S1閉合，S2、S3 斷開”和“開關(guān)S1、S2、S3都閉合”等兩種情形.

對于情形一：開關(guān)S1閉合，S2、S3 斷開，按照電流表相當于導線，電壓表相當于斷路的原則，先去掉電壓表電流表.

第一步分析出該電路為串聯(lián)電路，并作出簡化電路圖.

第二步判斷出A2和V的測定對象，并把它們補充入簡化電路中.第一步和第二步結(jié)束后可作出圖10.

對于情形二：當開關(guān)S1、S2、S3都閉合，按照上面的步驟同樣可以作出簡化電路圖（圖11）.

第三步：需要梳理兩幅圖中各個物理量的關(guān)系.假設(shè)圖10中的干路電流大小為I.

已知R1電阻可列關(guān)系式：

U1=IR1=10I，

由已知U1∶U′1=1∶6，

可得U′1=60I=E，R總=60 Ω.

而R2=I2R，P′2=I22R，

根據(jù)比例關(guān)系P1∶P′2=1∶9得出I2=3I，

I1=U′1R1=60I10=6I.

由I1+I2=6I+3I=9I=0.9 A，得I=0.1 A，所以A項正確.

P=I2R總=0.01×60 W=0.6 W，B項正確.

現(xiàn)在可以把能算出了的量整理一下：

I1=0.6，I2=0.3，E=6 V，R2=EI2=20 Ω，

R3=（60-10-20） Ω=30 Ω，I3=ER3=0.2 A，

A2的示數(shù)為I1+I2+I3=（0.9+0.2） A=1.1 A，C項正確.

P=I22R2+I23R3=1.8+1.2=3 W，

所以D項錯誤.

分析這是一道動態(tài)電路問題，但解題精髓仍然是筆者前面提到的三步，只是我們要作出兩種情形的簡化電路圖.

總之，電學的題目其實并不那么復雜.我們要做的首先是掌握好基本的物理概念和規(guī)律并做到熟練應(yīng)用，再結(jié)合剛剛的思維方法，大部分電學問題都能迎刃而解了.