例談初中物理解題訓(xùn)練中動(dòng)態(tài)電路的解題方法

陳佳

【摘要】物理作為初中課程體系中一門(mén)比較重要的科目，屬于自然科學(xué)范疇，涉及生活的方方面面，其中電學(xué)屬于難度稍大的一類知識(shí)，尤其是動(dòng)態(tài)電路較為復(fù)雜與抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)遇到不少疑難點(diǎn)，他們?cè)趧?dòng)態(tài)電路解題訓(xùn)練中也感到難度較大.本文以初中物理解題訓(xùn)練中的動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題為研究對(duì)象，分享部分解題實(shí)例以供參考.

【關(guān)鍵詞】初中物理；動(dòng)態(tài)電路；解題方法

動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題作為初中物理電學(xué)解題訓(xùn)練中的一大重點(diǎn)與難點(diǎn)，屬于中考中的常考題型之一.因?yàn)檫@類電路中電阻有變化時(shí)，電壓或者電流也會(huì)出現(xiàn)變化，故叫做動(dòng)態(tài)電路.教師可以圍繞動(dòng)態(tài)電路進(jìn)行專題訓(xùn)練，指導(dǎo)學(xué)生以透徹理解歐姆定律、電路等相關(guān)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，使學(xué)生先找到電路出現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化的原因所在，再采用恰當(dāng)方法解題.

1? 開(kāi)關(guān)通斷形成動(dòng)態(tài)電路的解題方法

開(kāi)關(guān)通斷就是開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)，屬于初中物理動(dòng)態(tài)電路中比較常見(jiàn)的題型之一.開(kāi)關(guān)的狀態(tài)能夠改變?cè)娐吩倪B接關(guān)系，原電路元件作用也會(huì)發(fā)生變化.處理開(kāi)關(guān)通斷形成動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題時(shí)，初中物理教師應(yīng)讓學(xué)生先明確比較情況，確定開(kāi)關(guān)閉合前后電路中的變量和恒定量，分析原電路連接情況，考慮測(cè)量電子元件電表的參數(shù)有何變化，由此完成解題［1］.

例1? 如圖1所示，在這一電路中電源的電壓始終不發(fā)生變化，其中R1=3R2，當(dāng)把開(kāi)關(guān)S與S1閉合、開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)時(shí)，兩個(gè)電表的示數(shù)分別是U1與I1；當(dāng)把開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S和S2閉合時(shí)，兩個(gè)電表的示數(shù)變化為U2與I2，則U1I1：U2I2的值為（? ）

（A）3∶4.? （B）4∶3.? （C）1∶4.? （D）4∶1.

分析? 當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)以后，無(wú)論是閉合開(kāi)關(guān)S1還是S2，兩個(gè)電阻都處于并聯(lián)狀態(tài)，電壓表對(duì)兩個(gè)并聯(lián)電路電壓的測(cè)量，即為電源電壓，變化之處是當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，電流表測(cè)量的是干路電流，當(dāng)開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)，測(cè)量的則是流經(jīng)電阻R2這一支路的電流.

詳解? 設(shè)電源電壓為U，

當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S和S1時(shí)，I1=UR1+UR2，

U=U1，那么U1I1=R1R2R1+R2；

當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S和S2時(shí)，I2=UR2，

U=U2，那么U2I2=R2，

又因?yàn)镽1=3R2，所以U1I1：U2I2=3∶4，

所以正確結(jié)果是（A）選項(xiàng).

2? 滑動(dòng)變阻器引起電路變化的解題方法

滑動(dòng)變阻器是初中物理電路中較為常見(jiàn)的一個(gè)元件，通過(guò)改變電阻的大小對(duì)電路產(chǎn)生不同的影響.處理因滑動(dòng)變阻器形成動(dòng)態(tài)電路類的問(wèn)題時(shí)，需先確定滑動(dòng)變阻器與其他元件在電路中的關(guān)系，明確滑片發(fā)生移動(dòng)時(shí)電阻的變化情況，隨后利用電學(xué)知識(shí)進(jìn)行解題.教師可與學(xué)生一起分析電路，使學(xué)生知道電路中參數(shù)的變化規(guī)律，助推他們據(jù)此完成解題［2］.

3? 電路故障導(dǎo)致電路變化的解題方法

在初中物理電路分析中，電路故障問(wèn)題通常是斷路或者短路.當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，自然會(huì)出現(xiàn)一些參數(shù)的變化，處理此類試題時(shí)，教師平時(shí)需幫助學(xué)生掌握牢固的串、并聯(lián)電路知識(shí)，尤其是遇到關(guān)于電壓表測(cè)量電壓類的動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題時(shí)，需明確部分動(dòng)態(tài)電路之中，電壓表測(cè)量的既是支路電壓，也是電源電壓，使其據(jù)此找到解題的突破口，得到準(zhǔn)確答案.

例2? 如圖3所示，在該電路中電源電壓U一直不發(fā)生變化，電阻R1和R2的阻值均為R0，閉合開(kāi)關(guān)S，其中兩個(gè)電表指針出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，如果該電路中有一處存在故障，而且初步判定是R1或者R2，則開(kāi)關(guān)S閉合后，各電表有無(wú)示數(shù)，相應(yīng)的故障是什么？

分析? 根據(jù)給出的電路圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，R1和R2這兩個(gè)電阻串聯(lián)狀態(tài)，電流表是對(duì)整個(gè)電路電流的測(cè)量，電壓表V1是對(duì)電阻R1兩端電壓的測(cè)量，電壓表V2是對(duì)電阻R2兩端電壓的測(cè)量，據(jù)此解答此類電解路故障引起的電路變化問(wèn)題.

詳解? 開(kāi)關(guān)S閉合，如果R1斷路，那么電流表與電壓表V2均不會(huì)出現(xiàn)示數(shù)；

如果R2發(fā)生斷路，則電流表與電壓表V1均不會(huì)出現(xiàn)示數(shù)；

因?yàn)殚_(kāi)關(guān)S閉合以后，兩個(gè)電表的指針均出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，

所以電路為通路，故電路故障是R1或者R2短路.

4? 元件更換致使電路變化的解題方法

更換電路中的一些元件后也會(huì)引起不少參數(shù)發(fā)生變化，這同樣是初中物理電學(xué)中較為常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題.一般分為兩種情況，其一是通過(guò)更換電路元件讓學(xué)生根據(jù)題目信息找出電路中存在的故障；其二是讓學(xué)生分析更換電路元件前后電路中部分參數(shù)的變化情況.第二種難度稍大，教師應(yīng)讓學(xué)生學(xué)會(huì)通過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，結(jié)合隱性條件完成解題［3］.

例3? 如圖4所示，在這一電路中電源電壓是一個(gè)恒定值，開(kāi)關(guān)S閉合以后，操作滑片P從滑動(dòng)變阻器的最右端移動(dòng)至中點(diǎn)處，隨后利用電阻R2替換R1，要想確保電流表A與A1示數(shù)的比值同滑片P在最右端時(shí)的比值相同，請(qǐng)比較R1和R2的大小關(guān)系.

分析? 解決這一題目時(shí)首先需認(rèn)真分析該電路，明確每個(gè)電表的作用，其中電流表A1是對(duì)流經(jīng)滑動(dòng)變阻器電流的測(cè)量，電流表A是對(duì)干路電流的測(cè)量，R1和滑動(dòng)變阻器接入的電阻為并聯(lián)關(guān)系，然后分析兩個(gè)不同狀態(tài)下電路的電流變化情況，準(zhǔn)確把握兩個(gè)并聯(lián)電路兩端電壓之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)R2同滑動(dòng)變阻器接入的電阻兩端電壓相同，都為電源電壓，然后結(jié)合歐姆定律構(gòu)建方程，由此比較R1和R2的大小關(guān)系.

詳解? 設(shè)電路中電源電壓為U，滑動(dòng)變阻器的最大阻值是R0，

當(dāng)將滑片P移動(dòng)至最右端時(shí)，電流表A和A1的示數(shù)分別為I與I1，

所以I=U1R1+U1R，I1=UR，

所以II1=1+RR1；

當(dāng)滑片P移動(dòng)到中點(diǎn)處時(shí)，R2替換R1之后，

I=UR2+2UR，I1=2UR，

所以II1=1+R2R2，

故R1=2R2，顯然R1>R2.

5? 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在初中物理解題訓(xùn)練活動(dòng)中，教師需高度重視動(dòng)態(tài)電路類問(wèn)題，引領(lǐng)學(xué)生以動(dòng)態(tài)化的視角展開(kāi)分析，帶領(lǐng)他們共同回顧與總結(jié)電學(xué)理論知識(shí)，歸納動(dòng)態(tài)電路題型的特征，使其結(jié)合具體成因使用相應(yīng)的解題方法，繼而通過(guò)解題練習(xí)會(huì)靈活運(yùn)用不同的解題方法.

參考文獻(xiàn)：

［1］李劍.初中物理電學(xué)解題思維能力“進(jìn)階”訓(xùn)練［J］.數(shù)理天地（初中版），2022（10）：92-94.

［2］張圣紅.初中物理動(dòng)態(tài)電路試題分類解析［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2022，51（10）：67-70.

［3］陸建召.初中物理動(dòng)態(tài)電路題型的分析與破解［J］.新課程導(dǎo)學(xué)，2022（05）：76-77.