初中物理动态电路解题技巧之我见

张文斌

(福建省顺昌县第二中学,福建 南平 353200)

动态电路分析题是初中物理电学教学中的一大重点,难度也不小,在历年中考物理中出现的概率极高.动态电路问题本质上是对欧姆定律的应用,在初中物理解题训练中,教师需围绕动态电路开设专题训练,让学生先明确引起电路发生动态变化的原因,指导他们采用相应的技巧解题[1].

1 开关通断引起电路变化的解题技巧

开关通断即为开关的断开与闭合,这是初中物理动态电路中最为常见的一种题型.开关闭合对电路的影响主要体现在改变原电路元件的串联和并联关系,或者改变原电学元件的作用等.解答开关闭合类动态电路试题时,需要求学生先明确是开关闭合与断开,把握好开关闭合前后电路中发生变化与不变的量,让学生通过结合电阻的变化来判断电路变化,使其形成正确解题思路[2].

图1 例1题图

A.3∶4 B.4∶3 C.1∶4 D.4∶1

例2 已知在如图2所示的电路中,电源电压始终保持不变,当把开关S闭合以后会出现什么变化?( )

图2 例2题图

A.电压表的示数变大

B.电流表的示数变大

C.电路中的总电阻变大

D.电路消耗的总功率变小

解析当开关S断开时,电压表测量的是电源电压,电流表测量的是流经电阻R2的电流;当开关S闭合时,电压表测量的是并联电路两端的电压,电流表测量的是干路电流,而且并联电路两端的电压与电源电压大小一样,R2支路中流经的电流同原来的电流大小相等,且干路电流等于各个支路电流之和,所以说电压表的示数不变,电流表的示数变大,故选项A错误,选项B正确;在并联电路中,总电阻小于任意一支路的电阻,所以总电阻变小,C选项错误;电源电压保持不变,电流表示数变大,根据P=UI可知,电路中消耗的总功率变大,所以D选项错误.

2 滑动变阻器引起电路变化的解题技巧

解决因滑动变阻器引起动态电路的题目时,首先需明确滑动变阻器同其他电学元件之间的连接关系,以此为基础把握滑动变阻器滑片移动时电阻是减小还是增大,再结合串联和并联电路知识及欧姆定律解题.

例3 如图3所示,电源电压始终保持恒定不变,把开关S闭合以后,让滑动变阻器的滑片P往右滑动,则( ).

图3 例3题图

A.电流表A与电流表A2的示数之差增大

B.电流表A1与电流表A2的示数之和增大

C.电压表V与电流表A2的示数比值增大

D.电压表V与电流表A1的示数乘积增大

解析在该电路中,电流表A测量的干路电流,A1与A2测量的是两个支路电流,电压表V测量的是电阻R1两端电压,也是电源电压,电阻R1与滑动变阻器的阻值并联,当滑片A往右滑动时接入电路中的阻值增加.电流表A与电流表A2的示数之差是电流表A1的示数,V和R1的值均不发生变化,所以A1的示数不变,故选项A错误;电流表A1与电流表A2的示数之和是电流表A的示数,A1的示数不发生变化,A2的示数变小,则A的示数减小,故选项B错误;电压表V与电流表A2的示数比值是电阻R2的值,显然是增大的,故选项C正确;电压表V与电流表A1的示数均不发生变化,所以乘积也不会发生变化,选项D错误.

3 电路故障引起电路变化的解题技巧

电路发生故障一般分为短路与断路两种情况,前者可理解为电路被一根导线连接,后者能理解成电路中线路断开,一旦电路发生故障势必会引起电路中一些参数发生变化.解题中应明确电压表、电流表等仪表测量的电学参数,特别是遇到有关电压表测量电压的动态电路试题时,应知道在有的动态电路中,电压表测量的电压不仅仅是支路电压,还是电源电压,以此作为解题的切入点[3].

例4 如图4所示,在该电路中电源电压U始终保持恒定不变,电阻R1与R2的阻值都是R0,把开关S闭合,只有两个电表指针发生偏转,如果电路只存在一处故障,且发生在R1或者R2上面,那么( ).

A.如果R1断路,则A的示数是0,V1的示数是U

B.如果R2断路,则A的示数是0,V1的示数是U

解析处理这一题目时,学生需紧紧抓住“只有两个电表指针发生偏转”与“电路只存在一处故障,且发生在R1或者R2上面”这两个条件,解题可以从给出的几个选项着手,采用电学知识推导出存在矛盾的地方,把错误选项逐个排除,给出以下提示性问题:R1断路V1测量的是谁的电压?V2呢?R2断路呢?R1短路V1是否有示数产生?为什么?R1或R2短路,A测量的均是干路电流吗?为什么?当他们弄清楚这几个问题,就能够轻松推断出本题的正确答案是C选项.

4 元件更换引起电路变化的解题技巧

元件更换以后同样会引起电路中大部分参数的变化,这也是初中物理电学教学中一类比较常见的动态电路问题.从整体角度来看,这种类型的题目主要分为两大类别,一种是通过电气元件的更换让学生结合题干描述现象,把电路中出现的故障找出来;另一种是让他们分析元件更换前后电路中一些参数的变化情况及规律.其中后者难度相对较大,初中物理教师需加强训练,引领学生学会透过现象看本质,使其深入发掘与找出题目中的隐性信息与条件,让他们据此运用欧姆定律列出方程,通过解方程求解[4].

例5如图5所示,电源电压始终保持恒定不发生变化,把开关S闭合后,滑动变阻器从最右端滑动至中点,然后使用电阻R2把R1替换掉,为确保电流表A与A1示数的比值与滑片在最右端时的比值一样,那么R2与R1之间的大小关系是( ).

图5 例5题图

A.R1>R2B.R1

C.R1=R2D.以上三种情况都有可能

5 结束语

动态电路在初中物理电学教学中占据着较为重要的地位.教师需加强动态电路解题训练活动的设计与实施,分析和归纳电学知识,总结动态电路的相关类型,根据不同成因采取不同解题技巧,最终通过专项解题训练掌握不同题型的解题方法.