簡析初中物理電學綜合題解析及歸納策略

摘?要：電學知識是初中物理的重點，具有綜合性、抽象性和復雜性的特點，由于初中學生的定量計算和分析能力還不強，面對復雜多變的電學綜合試題往往無從下手，以往重視電學知識的教學模式已經(jīng)不能滿足新課程改革的需要。因此，本文從電學綜合試題的解析方法入手，并歸納試題類型和解決方法，以更好地提高學生的問題分析和解決能力，提高物理教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：初中物理;電學綜合題;解析;歸納

電學知識幾乎貫穿于整個初中物理教學過程，由于電學知識點多，綜合性強，各個物理量之間的聯(lián)系復雜，不同的公式和概念還有其適用的范圍和條件，這就給學生造成了學習的困難，不能正確地運用物理知識進行問題的分析和解答。因此。初中物理教師要從電學知識的本質(zhì)規(guī)律出發(fā)，通過歸納電學知識、試題類型和解答方法，理清學生的思路，辨析電學概念的異同，幫助學生掌握電學綜合試題的解答方法，有效提高學生的解題能力。

一、 初中物理電學知識學習存在的問題

電學是初中物理的重要組成部分，也是教學的重點和學生學習的難點，尤其是電學綜合試題，對學生知識、能力和方法要求比較高，學生很難應(yīng)對自如，究其原因，一方面，教材中的電學概念抽象，脫離了學生生活實際，缺乏生活經(jīng)驗和社會閱歷的學生很難完全掌握電學內(nèi)容，就電學綜合試題而言，其涉及的電學物理量多，各種題設(shè)條件千變?nèi)f化，學生不容易掌握其中的規(guī)律，給學生解題帶來了困惑。另一方面，學生的思維能力還不強，不能建立起抽象物理量之間的關(guān)系。學生實驗?zāi)芰Σ蛔悖瑢τ陔娐返脑O(shè)計、電學實驗以及電路故障方面的經(jīng)驗比較欠缺，不能將電學知識正確的運用到實驗中。同時，學生不善于發(fā)現(xiàn)電學綜合題中的本質(zhì)規(guī)律，題目稍作改變就不知如何下手，甚至沒有任何的思路，這就導致學生談到電學綜合試題就害怕，久而久之，影響學生的學習和探究興趣。

二、 初中物理電學綜合試題題型歸納

初中物理電學知識綜合性強，結(jié)合不同的情境和知識點能夠拓展和變換出很多類型，縱觀近幾年的中考，電學綜合試題的典型題型基本可以歸納為以下幾類：

（一）圖像題

電路圖是考查學生對歐姆定律和電學知識的有效途徑，圖像題也是電學綜合題型的重要組成部分，掌握這類型試題的分析和解決技巧，更有助于學生深入理解電學知識。

【例1】?已知R1、R2為阻值不同的兩個電阻，如右所示的I-U圖為R1、R2中通過電流與其兩端電壓變化的圖像，假設(shè)R串為R1、R2串聯(lián)在電路中的總電阻，R并為R1、R2并聯(lián)在電路中的總電阻，那么，R串應(yīng)該處于右圖中的????區(qū)域，R并應(yīng)該處于右圖中的????區(qū)域。

分析：試題考查串并聯(lián)的電學基礎(chǔ)知識，結(jié)合圖像體現(xiàn)串并聯(lián)后電阻的所在區(qū)域問題，有一定的難度。選圖中電壓相同的一點，電阻串聯(lián)后總阻值增大，因此電流要小于單獨R1、R2接入的電流，因此R串在Ⅰ區(qū)域;并聯(lián)后總阻值減小，R并在Ⅲ區(qū)域。

（二）電路設(shè)計題

新課程倡導學生的探究性學習和自主性學習，以電學知識為載體的電路設(shè)計類試題對學生的電學知識應(yīng)用能力、思維能力和創(chuàng)新能力都有較高的要求，同時也能夠體現(xiàn)出學生的電學真實水平。

【例2】?隨著智能化時代的來臨，家用汽車的提示系統(tǒng)也越來越人性化，車門指示燈就是其中的一個例子，當小汽車存在車門沒有關(guān)好的情況下，汽車的車門指示燈就會亮起，即只要有一個或以上的車門沒有關(guān)好，指示燈就會亮起，那么，根據(jù)所學的電學知識，為汽車的車門提示系統(tǒng)設(shè)計一個電路圖。

分析：試題以生活為素材，讓學生探究具體現(xiàn)象背后的電路原理。一般來說，車門打開相當于斷開，而斷開開關(guān)指示燈發(fā)光，這與一般的思維不一樣，因此，試題需要逆向推斷，即開關(guān)合上后，燈泡被短路，因此不發(fā)光。從這個思路出發(fā)，可以推斷出四個車門（相當于開關(guān)）與指示燈并聯(lián)接入汽車電路中，當車門打開，發(fā)生斷路，指示燈發(fā)光，電路圖如右圖所示。

（三）電學實驗題

實驗是物理教學的重要內(nèi)容，同時也是電學綜合試題的高頻考點，通過實驗考查學生的電路分析能力、推理判斷能力和創(chuàng)新能力，更能夠體現(xiàn)出學生的真實物理水平。

【例3】?在學習了電壓表以后，小青在實驗中遇到了一個問題，身邊只有一個3V的電壓表，如何測量一個電壓值約為24V的電源，此外還有三個阻值分別為1歐、20歐、200歐的定值電阻。經(jīng)過思考，小青想到了一個好的方法，利用已有的器材測出了電源的真實電壓。請你根據(jù)所學的知識，將實驗的電路圖和步驟寫下來，如果電壓表的顯示示數(shù)為U伏，那么，電源的電壓為多少？

分析：本題是一個簡單的測量電源電壓的實驗，由于電壓表的量程太小，不能進行直接測量，因此應(yīng)該設(shè)計串聯(lián)電路，通過電阻分壓原理來進行電源電壓的測量。已有三個電阻由于1歐太小，效果不明顯，因此可以將電源、20歐、200歐的定值電阻組成串聯(lián)電路，用電壓表測量阻值為20歐的定值電阻的電壓，然后根據(jù)電學公式求出電源電壓U電源=U20（20+200）=11U（伏）。

（四）綜合計算題

電學知識公式多，各種變量之間具有復雜的聯(lián)系，通過開關(guān)的閉合，滑動變阻器的滑動，可以使得電路復雜多變，令學生眼花繚亂。這就要求學生能夠掌握電學的基本知識，并靈活地應(yīng)用到實際問題中，有效地解決問題。

【例4】?如圖所示，電源的電壓恒定，燈泡上顯示“6V?3W”，閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，當滑動變阻器的滑片處于a端的時候，電流表示數(shù) 0.3A，電壓表示數(shù)2.4V。求：

（1）這時燈泡的實際功率是多少，滑動變阻器的最大阻值？

（2）將開關(guān)都閉合，滑動變阻器的滑片滑動到b端，此時電路消耗的總功率？

分析：本題一個電路，但是由于開關(guān)和滑動變阻器的變化，導致電路的狀態(tài)和條件也發(fā)生了改變，因此，在計算的時候，要對每種狀態(tài)下的電路進行分析：第一小問中，閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，當滑動變阻器的滑片處于a端的時候，電路等效于右圖所示狀態(tài)。燈泡與滑動變阻器最大值串聯(lián)接入電路，電壓表示數(shù)為滑動變阻器最大值狀態(tài)下的分壓，因此，滑動變阻器的最大阻值為R=UI=8Ω，燈泡電阻可以通過額定電壓和功率求出RL=U2LP=12Ω，則燈泡的實際功率P=I2RL=1.08W。

第二小問，當開關(guān)都閉合，滑動變阻器的滑片滑動到b端的時候，電路等效于右圖所示狀態(tài)。滑動變阻器和燈泡并聯(lián)接入電路，根據(jù)第一小問可以求出電源的電壓為：U=I（R+RL）=6V，正好等于小燈泡的額定電壓，因此PL=3W，滑動變阻器功率為PR=U2R=4.5W，因此，電路消耗的總功率為7.5W。

（五）電路故障分析題

電路故障分析題可以讓學生結(jié)合具體的電路圖，根據(jù)出現(xiàn)故障的現(xiàn)象對電路進行診斷和分析，中學電路故障一般是電路某個地方出現(xiàn)短路或斷路，二者現(xiàn)象比較類似，對學生的綜合能力要求較高。

【例5】?如右圖所示，閉合開關(guān)，兩個燈泡都正常發(fā)光，電表都有示數(shù)，一段時間后，兩個燈泡都熄滅，兩個電表也沒有任何示數(shù)，如果電路只有一處故障，則可能是哪里出了故障。

分析：燈都不亮，電表也沒有示數(shù)，可以判斷是電路出現(xiàn)了斷路的情況，而電路只有一處故障，因此可能是開關(guān)S出現(xiàn)了斷路，或是電流表出現(xiàn)了斷路，或是燈泡L1出現(xiàn)了斷路，導致電路中沒有電流。

三、 初中物理電學綜合試題解法歸納

在進行初中物理電學綜合試題分析的過程中，教師可以引導學生對這類試題的常見解法進行總結(jié)和歸納。以幫助學生更好地掌握電學綜合試題的規(guī)律，提高學生的解題效率，提高學生的物理成績。

（一）物理模型法

物理模型是進行物理知識學習和探究的重要方法，同樣在解決復雜電學綜合試題的過程中，通過物理模型的應(yīng)用，可以將復雜的問題簡單化，將未知的問題轉(zhuǎn)化為已知的問題，從而讓學生運用已有的知識進行問題的分析和解答。

【例6】?如右圖所示，電路中的電源電壓保持恒定，單獨閉合開關(guān)S1，電壓表示數(shù)為U1，電流表示數(shù)為I1，電阻R1的電功率為P1;單獨閉合開關(guān)S2，電阻R3的電功率為0.64W;將電路中的開關(guān)全部閉合，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I2，已知U1∶U=3∶4，I1∶I2=1∶4，求電阻R2∶R3，電阻R1的電功率為P1。

模型構(gòu)建，根據(jù)題意，可以根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)對電路進行分解，構(gòu)建成幾個簡單的串、并聯(lián)電路模型，這樣就可以直接運用所學知識進行問題的解決。單獨閉合開關(guān)S1，構(gòu)建模型如下圖甲;將電路中的開關(guān)全部閉合，構(gòu)建模型如下圖乙;單獨閉合開關(guān)S2，構(gòu)建模型如下圖丙。

通過開關(guān)的閉合狀態(tài)，將復雜的電路構(gòu)建成簡單的串聯(lián)或并聯(lián)模型，既直觀又形象，可以讓學生更好地解決問題，提高效率。

（二）圖像法

圖像法也是解決初中物理電學綜合試題的有效方法，通過圖像將物理概念和各個物理量之間的關(guān)系直觀地呈現(xiàn)，讓學生一目了然，從而有效地解決問題。圖像法可以構(gòu)建起物理量之間具體的對應(yīng)關(guān)系，簡單、直觀，能夠體現(xiàn)出動態(tài)變化過程，將復雜的過程形象地表示出來，更好地幫助學生發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。

【例7】?一種規(guī)格為“6V?1.5W”的小燈泡，小燈泡兩端電壓的變化與電流的變化關(guān)系如右圖所示，現(xiàn)在將同樣規(guī)格的3只小燈泡串聯(lián)接入到12V的電路兩端，求小燈泡的電阻和實際功率是多少？

分析：根據(jù)圖像可以發(fā)現(xiàn)，小燈泡兩端電壓和電流的變化是一條曲線，這就是說小燈泡的電阻不是恒定的，因此，在求解的過程中，應(yīng)該以圖像的數(shù)據(jù)進行計算。則3只小燈泡串聯(lián)接入到12V的電路兩端時的電阻R=UI=20Ω，實際功率為P=UI=0.8W。使用圖像法進行問題的解決，需要仔細的觀察圖像中的物理量，排除干擾項，找出對應(yīng)物理量的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)其中的變化規(guī)律，然后選取特殊點，有效解決問題。

（三）轉(zhuǎn)化法

一些電學綜合題目給的條件聯(lián)系少，常規(guī)的方法進行分析和解答難度大，步驟多，運算復雜，這時候就可以考慮轉(zhuǎn)化法，將試題的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為已知的物理規(guī)律，通過物理量之間的關(guān)系列式求解，往往更容易得出答案。

【例8】?右圖所示，電源電壓恒定，當滑動變阻器接入電路的阻值為R的時候，定值電阻R0的功率為P，現(xiàn)在移動滑動變阻器的滑片，使定值電阻R0消耗的功率變?yōu)?4P，則這時滑動變阻器接入電路中的電阻是多少？

分析：用常規(guī)的方法，需要設(shè)電源的總電壓，然后逐一的計算電路中不同狀態(tài)下的電流、電功率，最后建立比例條件，過程復雜，運算量大，容易出錯。因此，可以用轉(zhuǎn)化法，以定值電阻為載體，將所求的電功率轉(zhuǎn)化為通過定值電阻中的電流，由公式P=I2R，可以算出功率為14P時，電流為原來的12。設(shè)所求的滑動變阻器接入電路中的電阻為R1，則，I=UR0+R，12I=UR0+R1，可得R1=2R+R0，問題迎刃而解。

總之，在初中物理電學綜合題的教學中，教師要引導學生從物理電學的基礎(chǔ)知識出發(fā)，掌握電學綜合試題的常見試題類型及解決方法，從而有效地提高學生的解題效率，提高學生的學習能力。

參考文獻：

[1]陸良平.立足全面發(fā)展?尊重學生差異：初中物理作業(yè)分層設(shè)計探索[J].中學物理教學參考，2019（22）.

[2]陶立新.初中物理電路題的解題思路探討[J].中國校外教育，2018（26）.

[3]史增群.關(guān)于初中物理學中一個電路的應(yīng)用[J].赤子，2015（6）.

[4]韋超.初中物理“短路”實驗的一點改進[J].物理教師，2018（3）.

作者簡介：

曹德亮，江蘇省張家港市，江蘇省張家港市常青藤實驗學校。