初中物理电学综合计算题解题策略和实践探究

李 剑

(广西南宁市第十四中学 530201)

初中物理电学综合计算题的解题是培养科学思维、提升知识应用能力的方式.“双减”背景下，如何在有限的时间内，高质量地完成知识的传授和内化的关键在于习题的设计、解构和有效习题教学.有效的习题课教学能够帮助初中生较好地理解课堂所学的物理概念、规律和公式，从而内化物理知识，能够将物理的理论和实际生活相练习，从而找到解决实际问题的方法提升学习兴趣.

1 解题过程

1.1 解构思路

首先圈关键词，快速浏览寻找题目的关键词，初步了解考查的范围、隐藏条件；其次分类列已知，据考查范围涉及的概念、规律或计算公式，将已知条件分类放置在指定位置，列出与一致关联的公式，然后化动为静，对动态电路(一类是开关通断引起的电路变化，一类是变阻器滑片的调节引起的电路变化)进行分析，在动态调节电路时，分析电路中的电流电压的变化情况，找到安全条件下的极值，完成对应静态电路的条件，在图中标出已知与所求，寻找解题的正确轨迹；最后，利用电路图将建构，最后建立解题模式.

案例“2021年广西北部湾物理中考试题第29题”：学校利用过氧乙酸对教室内的空气进行熏蒸消毒.某学习小组为了测量教室空气中过氧乙酸气体的浓度，设计了如图1甲所示的检测仪.已知电源电压为6V，定值电阻R0标有“2.5Ω 0.4A”字样，过氧乙酸气体传感器Rt的阻值随过氧乙酸气体浓度ρ的变化关系如图乙所示.电压表的量程为0～3V，电压表不同的示数对应不同的过氧乙酸气体浓度，请通过计算说明：

图1

(1)按要求，ρ>0.1g/m3才能达到消毒要求.当电压表的示数为0.75V时，教室内过氧乙酸气体的浓度是否达到消毒要求；

(2)若该检测仪处在所能测量的最大ρ值状态下工作了500s，电路消耗的电功率及R0消耗的电能；

(3)若检测仪所能测量的最大ρ值调整为0.45g/m3，此时电压表指针刚好偏转到最大刻度，则需重新选用哪种规格的定值电阻.

图2 图3

1.2 规范答题

计算题的解答过程需要物理的语言准确表述.一般规范解答的要求是要有必要的文字表述描述电路状态，例如电路的连接方式和仪表测量的对象、动态电路分析后所界定的静态电路情况以及表示出隐藏条件的挖掘；在求解问题时，除列出所求问题的表达式外还需要列出这表达式的原始公式；在求解过程中务必要带单位运算，且运算结果要注明单位.

案例“2021年广西北部湾物理中考试题第29题”：

解(1)由图1甲可知，Rt和R0串联，电压表测量R0的电压U0=0.75V

因为串联，所以

Rt的电压Ut=U-U0=6V-0.75V=5.25V，

(2)由图1乙可知，传感器的电阻随浓度ρ的增大而减小，由图1甲知，电阻减少，电流增大 ，电压表示数增大

2 解题策略

2.1 简化电路

在电路图中将闭合的开关当导线、将断开的开关当断路抹去；将电流表当导线、将电压表当断路抹去.例如：图4所示电路，当开关S、S1、S2闭合，S3断开时，电路简化为如图5所示.

图4 图5

2.2 计算过程

案例1．如图6所示的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表量程为0～0.6A，R1为滑动变阻器，灯泡L标有“6V 3.6W”字样(忽略灯泡电阻的变化)，定值电阻R2的阻值为30Ω.求：

图6

(1)灯泡的电阻；

(2)当开关S1、S2和S3都闭合时，滑动变阻器R1消耗的最大功率；

(3)若更换电源且电源电压恒定，当S1和S2都断开，S3闭合时，调节滑动变阻器R1使电流表示数为0.5A；保持滑动变阻器R1的阻值不变，当S1闭合，S2和S3都断开时，电压表示数为2.5V，则此时的电源电压？

解(1)由P=UI得，灯泡正常工作时

(2)当开关S1、S2和S3都闭合时，L短路，变阻器R1和R2并联 【说明：简化电路完成电路分析】，由题意可知，当干路电流最大I=0.6A时，R1的功率最大【说明：化动为静，先动态分析电路变化，找出极值条件，锁定题目所求静态】.

【图7说明：简化图中标出已知条件和所求，解构题目】

图7

因为并联，所以R1的电压U1=U2=U=9V【说明：利用并联电路的等量规律：电压相等】

R1的最大电流I1=I-I2=0.6A-0.3A=0.3A，【说明：利用公式知二求一】

R1的最大电功率P1最大=UI1=9V×0.3A=2.7W；【说明：利用公式知二求一】

(3)若更换电源且电源电压恒定，当S1和S2都断开，S3闭合时，只有R1工作，【说明：等量规律(电源电压不变)在解题中的应用】

U′=IR1′=0.5A×R1′

①

因为串联，电源电压为

②

联立①②解得：R1′=10Ω或-5Ω(舍去)，

则电源电压：U′=IR1′=0.5A×10Ω=5V.

初中物理电学综合计算题解题难点的突破主要还是看习题课的讲授质量，教学流程与组织是关键的核心环节.

在习题课的教学中，可以采用戴启猛的“四度六步”教学法.为创造更加精彩的课堂，教师以追求 “四度” ( 有温度、有梯度、有深度和有宽度) 课堂为教学主张，依照 “温故” ( 复习提问，温故孕新) 、 “引新” ( 创设情境，引入课题) 、“探究”( 合作探究，活动领悟) 、“变式”( 师生互动，变式深化) 、“尝试” ( 尝试练习，巩固提高) 、“提升”( 适时小结，兴趣延伸) 的实践架构设计和组织课堂教学.

通过教师的精准诊断与反馈，找出学生突破的难点，有效介入；最后为小结，将解题思路流程化和程序化，同时提供变式训练科学思维.