《歐姆定律變化電路的計算》的課堂教學(xué)設(shè)計與實踐

楊欣

摘要：動態(tài)電路問題是電學(xué)部分教與學(xué)的一個難點。本節(jié)的課堂設(shè)計是利用歐姆定律和串并聯(lián)電路的特點解決動態(tài)電路的計算問題，把電路問題變繁為簡，變動為靜，教會學(xué)生審題有思路，解題有方法。

關(guān)鍵詞：歐姆定律；變化；動態(tài)電路

中圖分類號：G633.7 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）34-0107-02

在初三復(fù)習(xí)教學(xué)中教師設(shè)計或精選例題的目的是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的能力。為了達到這一目標，典型例題的設(shè)計就很有講究，要能突出重點、突破難點，要有代表性。因為一節(jié)課時間有限，不可能解答過多的問題。通過例題，讓學(xué)生能舉一反三，由此及彼，達到知識的遷移和能力的提升。

本節(jié)課的重點是利用歐姆定律，串并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻的特點解決動態(tài)電路問題。這種題型一直是電學(xué)部分的一個重點和難點，主要是它的形式多樣、復(fù)雜多變。通過這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計，使得學(xué)生找到解決問題的辦法，會用學(xué)過的知識解決復(fù)雜變化電路問題。

一、課標強調(diào)課堂要關(guān)注“學(xué)生的發(fā)展”和“能力培養(yǎng)”

通過精心設(shè)置例題，培養(yǎng)學(xué)生審題，讀題能力，學(xué)會用已有知識解決實際問題。

歐姆定律的應(yīng)用中遇到的“變化電路”問題，分為兩種情況。

第一類：由滑動變阻器引起的變化

例1：如圖1，電源電壓為6V，R1=10Ω，滑動變阻器R2最大值為20Ω，求S閉合后滑片P由a向b滑動時電流表的示數(shù)變化范圍？

計算是中考必考題型，很多學(xué)生遇到計算就比較反感，沒有耐心仔細讀題，大多數(shù)只是粗略瀏覽一下，甚至對題意只是一知半解，所以在課堂上要培養(yǎng)學(xué)生能“靜心”讀題的習(xí)慣。在此基礎(chǔ)上喚醒已有知識，尋找突破口。

本題突破口在于滑動變阻器的阻值變化后，學(xué)生是否會熟練應(yīng)用歐姆定律和串并聯(lián)電路的特點定性分析電表示數(shù)的變化？這是關(guān)鍵性第一步。在此基礎(chǔ)上，進行此類變化問題的定量計算。

解題思路：（1）當(dāng)P在a點，電路只有R1，是個簡單電路，電流表示數(shù)最大值：Imax=U/R1=0.6A。

（2）當(dāng)P在b點時，R2阻值最大，R1和R2串聯(lián)，此時總電阻最大，R=R1+R2=30Ω；電流表示數(shù)最小：Imin=U/R=6V/30Ω=0.2A，

所以電流表的示數(shù)變化范圍：0.6A～0.2A。

教師點撥：此類“變化電路”問題，電路連接方式并未發(fā)生改變，其“變化”在于滑動變阻器滑片的“動”，導(dǎo)致的電表示數(shù)的“變”。解決此類題目關(guān)鍵還是應(yīng)從滑動變阻器出發(fā)考慮，將滑片從A向B的“動態(tài)電路”轉(zhuǎn)化為P靜止在a點和b點兩個“靜態(tài)電路”，即：變動態(tài)靜。其后畫出電路圖，標出已知量與未知量，再根據(jù)有關(guān)的公式和規(guī)律去解題。（即變?yōu)閷W(xué)生所熟悉的簡單電路或串、并聯(lián)電路的求解）

變式題：如圖1所示，當(dāng)滑動變阻器調(diào)至阻值為15Ω時，電流表、電壓表的示數(shù)分別為0.6A，15V。求：當(dāng)滑動變阻器調(diào)至阻值為23Ω時，電流表、電壓表的示數(shù)為多少？

本題仍屬滑動變阻器類的變化電路類型.按照“以不變應(yīng)萬變”的原則，畫出滑片不同位置的兩個“靜態(tài)”電路圖，并標出已知量。

遇到問題：狀態(tài)1已知條件充足，但未明確求解物理量；狀態(tài)2已知條件不足，無法求解任何物理量。

教師點撥：解決此類題目，應(yīng)抓住兩個電路中共同的不變量，例如電源的電壓不變，定值電阻的阻值不變，這是我們解題的法寶，是將兩個狀態(tài)的聯(lián)系在一起的“橋梁”。

二、高效的課堂教學(xué)，注重“過程”和“方法”

本節(jié)課教師不僅要求學(xué)生解題要規(guī)范，同時要關(guān)注學(xué)生思維發(fā)展過程和知識背后的思維方法的形成。

第二類：由開關(guān)引起的變化。

教師點拔：解決此類問題的關(guān)鍵在于分析清楚開關(guān)變化時電路的實際連接情況，以及電流表和電壓表的測量對象是誰，然后畫出電路圖，標上已知和未知量.再根據(jù)歐姆定律以及串并聯(lián)電路的特點求解。

例2：已知電源電壓U=6V，定值定值R1=R2=R3=10Ω，請分析電路有幾種狀態(tài)？每種狀態(tài)下電流表的示數(shù)？

解題思路：兩個開關(guān)，共（如圖）4種情況：

此類“變化電路”問題，在于開關(guān)的閉合和斷開使得電路的連接狀態(tài)發(fā)生了變化，但無論怎樣變化都離不開我們所熟悉的簡單電路，串聯(lián)或并聯(lián)電路。所以解決開關(guān)類變化問題，準確的識別電路是非常關(guān)鍵的。畫電路簡圖時，去掉斷開或被短路的部分，標已知量，養(yǎng)成良好的習(xí)慣，有助于我們分析題意，理清思路。切忌不要在原圖分析！

挑戰(zhàn)自我：如圖3所示的電路中，電源電壓保持不變，R2為10Ω.當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)是0.2A，當(dāng)開關(guān)S閉合后，電流表的示數(shù)變?yōu)?.6A。求：

（1）R1的阻值；（2）電源電壓。

分析發(fā)現(xiàn)：畫出S斷開和閉合時的等效電路圖，發(fā)現(xiàn)兩個狀態(tài)的已知量都不足，無法求解，題目難度較大。

教師點撥：在變化電路中，由于已知條件的不足，無法在任意狀態(tài)下獨立求解，這時馬上想到要列方程求解。比如這道題有相同的電源電壓，根據(jù)電源電壓不變，在不同電路狀態(tài)下列等式。

解題過程：根據(jù)電源電壓U不變，列出方程：

U=I（R1+R2）=0.2A（R1+10Ω） ①

U=I′R1=0.6AR1 ②

得 R1=5Ω；U=3V

學(xué)生感悟：開關(guān)引起的變化電路計算題，一定要能靈活的應(yīng)用串、并聯(lián)電路特點，所以熟練的掌握基本概念和規(guī)律對于解電學(xué)綜合題是非常必要的。其次正確分析出電路的連接方式，畫出等效電路圖，將問題轉(zhuǎn)化為我們熟知的串并聯(lián)電路運算，才便于我們處理。同時解題時要注意找出那些量發(fā)生了變化，哪些沒變？關(guān)鍵是找出“不變量”和“相等量”，通過“不變量和相等量”列式解題。

走進中考：以下是我省近幾年中考電學(xué)計算的電路圖，請你試著分析開關(guān)處于什么狀態(tài)，電路將會變成：簡單電路、串聯(lián)電路、并聯(lián)電路？

結(jié)束語：在電路連入變阻器和開關(guān)后，增加了電路的復(fù)雜性和迷惑性。只要能認清電流的流向，遇到問題不要著急，看清認準電路，相信你一定能夠找到解決問題的方法來。

三、教學(xué)反思

1.由于電路的變化是動態(tài)，本節(jié)課我制作了ppt動態(tài)課件對電學(xué)實驗進行模擬，讓學(xué)生感性地了解電路動態(tài)變化的過程，克服學(xué)生的思維障礙，幫助學(xué)生解決認知上的困惑，從而尋找出其中所包含的規(guī)律。

2.通過本節(jié)課的教學(xué)，精選例題，利用多媒體課件，把動態(tài)的電路直觀的呈現(xiàn)在學(xué)生面前，分解成靜態(tài)電路進行分析，突破了動態(tài)電路中歐姆定律綜合計算的難點。學(xué)生在本節(jié)課中，積極思維，以合作、交流為支架，互相討論，總結(jié)解決這類題型的方法，并落實到筆頭，達到了教學(xué)目的。