初中物理動(dòng)態(tài)電路問題的突破與提高[文檔資料]

初中物理動(dòng)態(tài)電路問題的突破與提高 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 動(dòng)態(tài)電路問題是初中物理教學(xué)的難點(diǎn)，解決這類問題要求學(xué)生要熟練分析電路圖，靈活運(yùn)用電學(xué)規(guī)律，對(duì)學(xué)生的綜合分析能力提出了高要求 .而這類問題在佛山中考中經(jīng)常以 “ 單表測(cè)量 ” 的形式出現(xiàn)在第 20題的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題中，是體現(xiàn)試題區(qū)分度的重要題型之一 .因此突破這類題目對(duì)培養(yǎng)優(yōu)生能力，決勝中考有著重要作用 . 1 動(dòng)態(tài)電路的類型及其分析方法 在初中階段，動(dòng)態(tài)電路主要有兩種類型，一種 是通過開關(guān)的斷開閉合，使電路中出現(xiàn)局部短路、斷路，或者使電路中電阻或用電器的連接方式發(fā)生改變，導(dǎo)致電路中的電學(xué)物理量發(fā)生變化；另一種是滑動(dòng)變阻器滑片 P 移動(dòng)，改變電路中的電阻關(guān)系，從而改變電流、電壓、實(shí)際電功率等 . 動(dòng)態(tài)電路問題難就難在電路變化后，物理量也發(fā)生變化 .大部分學(xué)生面對(duì)動(dòng)態(tài)電路總是無從下手，對(duì)于電路連接方式的判斷、公式選擇以及物理量的代入等問題思路混亂 .下面，筆者以畫等效電路作為切入點(diǎn)，把電路化 “ 動(dòng) ” 為“ 靜 ” ，化 “ 繁 ” 為 “ 簡(jiǎn) ” 來突破這個(gè)問題 . 類型一開關(guān)斷開閉合改變電路結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài) 電路 例 1 下表為一臺(tái)電熱水器的銘牌 (有一項(xiàng)內(nèi)容模糊不清 )，電熱水器內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如圖 1 所示， R1和 R2均為電熱絲 .求： (1)低溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí)的額定功率； (2)中溫?fù)跽９ぷ?10分鐘產(chǎn)生的熱量； (3)高溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí)的額定電流 . 解第一步：畫等效電路 第二步：因?yàn)槿齻€(gè)狀態(tài)下，電路電壓不變，所以選擇公式 P=U2/R 判斷高溫、中溫和低溫檔分別是圖 2、圖 3 和圖4. 第三步：分別對(duì)應(yīng)圖 2、圖 3、圖 4 計(jì)算問題(1)(2)(3).在運(yùn)用電學(xué)規(guī)律進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要注意嚴(yán)格遵循同一性和同時(shí)性 ，不能張冠李戴 .同一性是指在公式運(yùn)用時(shí)，公式中的 U、 I、 R、 P 等必須是同一段電路的物理量 .同時(shí)性是指公式運(yùn)用時(shí)，公式中的 U、 I、 R、 P 等必須是同一時(shí)刻的物理量，尤其對(duì)于動(dòng)態(tài)電路，即使是同一電阻或用電器，由于電路結(jié)構(gòu)前后發(fā)生變化，各物理量相會(huì)相應(yīng)改變，因此要特別注意物理量的同時(shí)性 . 類型二滑動(dòng)變阻器滑片 P 移動(dòng)導(dǎo)致電路中電流、電壓關(guān)系發(fā)生變化的動(dòng)態(tài)電路 例 2 某人設(shè)計(jì)了如圖 5 所示電路，電路中變阻器的總阻值與電阻 R 的阻值相同，電源電壓恒定，當(dāng)他將滑片 P 從 a端滑到 b 端的過程中，所看到的現(xiàn)象是 A.安培表的示數(shù)逐漸變大 B.安培表的示數(shù)逐漸變小 C.安培表的示數(shù)先增大，然后減小到原值 D.安培表的示數(shù)先減小，然后增大到原值 解第一步：畫等效電路 第二步：從等效電路圖 6、圖 8 可知，當(dāng)滑片在 a 端和b 端時(shí)電源電壓相等，電阻 Rab 相同，所以在 a 端和在 b 端的電流示數(shù)應(yīng)該相同，由此可排除 A、 B 選項(xiàng) . 第三步：運(yùn)用串聯(lián)分壓的規(guī)律進(jìn)行分析 .從圖 7 可知，電阻 Rpb 與 R 并聯(lián)后與 Rap 串聯(lián) .根據(jù)并聯(lián)電路總電阻比任何一個(gè)電阻都要小可知，當(dāng)滑片 P 在中點(diǎn)時(shí)，并 聯(lián)后的電阻 R并 Rpb，即 R 并 Rab2.根據(jù)串聯(lián)分壓可知 U 并 U 總 2.而 P 在a 端時(shí) (如圖 6)，電流表示數(shù) I=U 總 Rab，當(dāng)滑片 P 在中點(diǎn) (如圖 7)，因?yàn)?u 并 U總 2，且 Rpb=Rab2，電流表示數(shù) I=U 并RpbU 總 Rab，即圖 7 的電流 I 相對(duì)圖 6 會(huì)變小 .最后選出正確答案 D. 無論是開關(guān)斷開或閉合導(dǎo)致的電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，還是滑動(dòng)變阻器滑片 P 移動(dòng)引起的變化，解題的切入點(diǎn)都是畫出動(dòng)態(tài)電路在不同時(shí)刻的等效電路 .而關(guān)鍵點(diǎn)在于計(jì)算的時(shí)候能夠靈活運(yùn)用電學(xué)規(guī)律 .例如串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流以及串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻的特點(diǎn)等 .同時(shí)在計(jì)算的過程中一定要嚴(yán)格遵守同一性和同時(shí)性，避免代入物理量時(shí)張冠李戴 . 動(dòng)態(tài)電路的問題雖然千變?nèi)f化，但是如果學(xué)生能夠按照以上例題的方法，以畫等效電路切入分析，嚴(yán)格遵循電學(xué)計(jì)算的同一性與同時(shí)性，再加上電路規(guī)律的靈活應(yīng)用，筆者相信，通過一定量的練習(xí)后，能夠順利突破基本的動(dòng)態(tài)電路問題 . 2 動(dòng)態(tài)電路的運(yùn)用提高 單表測(cè)量 眾所周知，在初中階段沒有學(xué)習(xí)萬用表測(cè)量電阻，而是在實(shí)驗(yàn)室里運(yùn)用 “ 伏安法 ” 測(cè)電阻 .它是將待測(cè)電阻接入電路中，用電壓表和電流表分別測(cè)出該電阻兩端的電壓和該電阻中的電 流，然后利用歐姆定律計(jì)算出阻值的方法 .此法中既要用電壓表也要用到電流表，而在許多有關(guān)的試題中測(cè)電阻時(shí)只有其中的一只電表，如何利用一只電壓表或電流表測(cè)出待測(cè)電阻，這就是我們常見的單表測(cè)電阻 . 分析 2005 年至 2012 年的佛山中考物理試題發(fā)現(xiàn)，單表測(cè)量的類型題一共出現(xiàn)三次，雖然在 2010 年變成了測(cè)量燈泡的電功率，但究其本質(zhì)還是單表測(cè)電阻的問題 .如果熟練掌握好動(dòng)態(tài)電路的分析方法，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)電路解決單表測(cè)電阻的問題就水到渠成了 . 初中階段的單表測(cè)量問題，都是以電源電壓恒定為前提，因此這也成為了解決 單表測(cè)量問題的關(guān)鍵 .一般情況下，在只有一個(gè)電表可用時(shí)，題目經(jīng)常會(huì)提供一個(gè)已知阻值的定值電阻和開關(guān)或者一個(gè)已知最大阻值的滑動(dòng)變阻器 .經(jīng)筆者統(tǒng)計(jì)，對(duì)于只有一個(gè)電壓表和已知阻值的定值電阻測(cè)量未知電阻，如果不能拆卸電路，常用方法有四種，而若換成只有一個(gè)電流表，其他條件相同，測(cè)量未知電阻就有近六種方法 .如果再將已知阻值的定值電阻換為滑動(dòng)變阻器，測(cè)量方法更是紛繁復(fù)雜，搞得學(xué)生暈頭轉(zhuǎn)向 .為了減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，筆者從眾多方法中選取下列四種常見、通用的電路設(shè)計(jì)，歸納起來就是兩種方法，方便學(xué)生理解、記憶 .具體如下： 主要 器材設(shè)計(jì)電路主要步驟表達(dá)式 一個(gè)已知阻值的定值電阻 +開關(guān) 1.閉合開關(guān) S1S2，記下電壓表示數(shù)為 U1； 2.斷開開關(guān)S2，記下電壓表的示數(shù)為 U2 Rx=U2R0U1-U2 一個(gè)滑動(dòng)變阻器 (已知最大阻值 ) 1.閉合開關(guān)，滑片移至阻值最小處，記下電壓表示數(shù)為 U1； 2.滑片移至阻值最大處，記下電壓表示數(shù)為 U2 Rx=U2R0U1-U2 一個(gè)已知阻值的定值電阻 +開關(guān) 1.閉合開關(guān) S1S2，記下電流表的示數(shù)為 I1； 2.斷開開關(guān) S2，記下電流 表示數(shù)為 I2 Rx=I2RI1-R2 一個(gè)滑動(dòng)變阻器 (已知最大阻值 ) 1.閉合開關(guān)，滑片移至阻值最小處，記下電流表示數(shù)為 I1； 2.滑片移至阻值最大處，記下電流表示數(shù)為 I2 Rx=I2RI1-I2 由上表歸納發(fā)現(xiàn)，只要提供的電表確定，無論題目是提供一個(gè)滑動(dòng)變阻器還是一個(gè)定值電阻加開關(guān)，電路設(shè)計(jì)的思路其實(shí)可以完全相同 .對(duì)比以上四個(gè)電路設(shè)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，前兩個(gè)電路設(shè)計(jì)和后兩個(gè)電路設(shè)計(jì)有很大的相似程度 .其實(shí)一個(gè)定值電阻加一個(gè)開關(guān)的局部短路設(shè)計(jì)就等于一個(gè)已知最大阻值的滑動(dòng) 變阻器的作用 .因此，以上四個(gè)