“比值法”在初中電學問題中的應用淺析

姜忠年

中圖分類號：G632文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）10-0062-01

歐姆定律是初中物理電學中基礎知識，也是一個非常重要的知識點，也是各地中考必考點之一。歐姆定律的得出是通過兩個實驗：探究電流與電壓的關系、探究電流與電阻的關系的實驗結論綜合得出的。從初三的物理中考復習中發現學生對于“探究電流與電阻關系”的有關問題往往顧此失彼，錯誤率較高。這個實驗中包含了電路的動態變化、定值電阻阻值、滑動變阻器的選取和加在定值電阻兩端保持不變的電壓值的選取等問題。

初三學生對這類問題掌握得不太理想。為了幫助同學們更好的領會這部分內容，下面就中考物理試卷中有關“探究電流與電壓關系”的實驗中常見的問題作一些簡單梳理，僅供參考。在“探究電流與電壓關系”實驗中常見的問題有四類：1.定值電阻阻值選取問題；2.選取滑動變阻器規格問題；3.加在電阻兩端保持不變的電壓設定問題；4.電源電壓選擇。下面就這四類問題我分別舉例進行說明。

一、定值電阻阻值選取問題

例：（2013 貴陽）如圖所示是探究“電流與電阻的關系”實驗電路圖，電源電壓保持3V不變，滑動變阻器的規格是“10Ω 1A”.實驗中，先在a、b兩點間接入5Ω的電阻，閉合開關S，移動滑動變阻器的滑片P，使電壓表的示數為2V，讀出并記錄下此時電流表的示數.接著需要更換a、b間的電阻再進行兩次實驗，為了保證實驗的進行，應選擇下列的哪兩個電阻（）

A.10Ω和40Ω

B.20Ω和30Ω

C.10Ω和20Ω

D.30Ω和40Ω

分析：在此實驗中滑動變阻器的作用就是保持加在ab間的電壓為2V不變，即意味著加在滑動變阻器的電壓為U滑=U-UR=3V-2V=1V不變。根據串聯電路中U1/U2=R1/R2的特點得到R的阻值增大時，滑動變阻器接入的阻值也要隨之變大，滑動變阻器接入阻值最大時，R的阻值也是最大，根據2V/1V=R/10Ω，R的最大值為20Ω，R≤20Ω都可以。答案選（C）

二、選取滑動變阻器規格問題

例：（2011 紹興）小敏用如圖所示的電路圖，研究通過導體的電流與導體電阻的關系，電源電壓恒為6V。改變電阻R的阻值，調節滑動變阻器滑片，保持R兩端的電壓不變，記下相應的4次實驗的電流和電阻值，數據記錄在表格里。

則在此實驗中，他所選擇的變阻器是（選填序號）

A.10Ω0.5AB.20Ω1AC.50Ω2A

分析：根據表格的數據我們發現，加在R兩端保持不變的電壓為2V，即意味著加在滑動變阻器的電壓為U滑=U-UR=6V-2V=4V不變。根據串聯電路中UR/UR，=R/R，的特點，2V/4V=20Ω/R，，R，的最大值為40Ω才夠使用，選擇滑動變阻器的原則是先考慮阻值，再看電流值。答案選（C）

三、加在電阻兩端保持不變的電壓設定問題

例：（2011 大連）在探究“導體中的電流與導體電阻的關系”實驗中，小明猜想導體中的電流還與導體兩端的電壓有關。實驗室可供選擇的器材如下：6V穩壓電源、0—20Ω滑動變阻器。電流表、電壓表、開關各一個；4Ω、5Ω、6Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值電阻各一個；導線若干。

（1）本實驗中，應該選擇的電阻分別為：。

（2）本實驗要保持電阻兩端電壓相同，小明將電壓選擇為某值U0，但實驗中發現更換電阻后，無法使每個電阻兩端的電壓都達到U0，他更改了電壓值U0，才完成實驗。小明在學習了歐姆定律之后，他才知道本實驗中控制不變的電壓值U0應該在V至V范圍之內選擇。

分析：（1）在探究“導體中的電流與導體電阻的關系”的實驗中選擇接入電路中的電阻阻值要成整數倍，方便尋找物理量之間的關系，而且實驗的次數不能少于3次。

（2）根據串聯電路中U1/U2=R1/R2的特點發現無法使每個電阻兩端的電壓都達到U0原因是：U0的電壓值選得太低，使得加在滑動變阻器兩端電壓過大，滑動變阻器需要連入電路的阻值過大，滑動變阻器最大值不夠所導致的。解決的方法是提高U0的值，使得加在滑動變阻器上減小，在相同的定值電阻時，滑動變阻器接入阻值就會減小，滑動變阻器就一定夠用。極限條件就是接入定值電阻最大時，滑動變阻器也正好是最大值。即U0/UP=30Ω/20Ω，U0/（6V-U0）=30Ω/20Ω，解得U0=3.6V。

答案：（1）5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω。（2）3.6V，6V。

在初三物理中考復習的過程中，我們物理教師要多注意對知識的梳理和歸類，充分思考，深入挖掘，讓學生用一些基本方法解決一類的問題，這樣才能使學生達到靈活運用目的，對已有的知識進行深化和提高。易獲得成就感，使學生樹立能夠學好物理的信心，不再懼怕電學計算題。

（作者單位：蘇州工業園區星浦學校）