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中考物理“动态电路分析”常见提问形式和解答方法

发表日期:2009-12-30 03:16:52 作者:佚名 点击:4670

这类题目是中考必考题,一般在填空题的倒数第二题,配分4分,2分一空,属于中等难度的题目,也是不少学生头痛的题目,有时候老师也觉得难教,学生难接受,我分析原因可能是学生对一些公式的推导和运用不熟练。那么我这里推荐老师在教这类题目的解法时,有时候不需要都要用公式和数学推倒去解释,有时候不妨用浅显易懂的“自然调节法”去引导他们解题,当然有的问题我也没想到其他更好的解法,还是用常规方法,如果老师还有其他高招,不妨一起分享下。本人我归纳了一下此类题目的主要提问形式和解答思路,因为比较忙碌,写的很随便,不是正规文章,以供大家作为参考。

初中物理的动态电路只涉及到串联电路和并联电路,另外电源电压也是保持不变的,这样就不用考虑电源内阻,大大简化了解题方法,所以只要给学生稍微打几个比喻,就能有效地帮助学生理解电路的变化。

自然调节法中,几个电学物理量可以用类比的方法进行演示,我们可以将电阻看做是起阻碍作用的一些东西,将电流看做是流量,形象点说好比是电阻是道路中的石头,起阻碍作用,电流好比是道路中的车辆或者是人群。关于电压,这里先不去比喻电压,因为不考虑电源内阻的话,电压的确不怎么好说。

明确所要研究的电路是什么类型的,是串联电路还是并联电路。

●串联电路。串联电路最完整模型如图所示,假设R2的滑片P向右移动。

 

第一步,独立分析,先分析这些表的示数如何变化?

常规方法一般是这样讲的,因为I=U/(R1+R2),控制变量法,向右滑动,R2增大,所以I减小即A表减小,然后分析V1表,因为U1=IR1R1不变,I减小,所以U1减小,即V1表减小,最后分析V2表,因为U2=U-U1,电源电压保持不变,所以V不变,U1减小,所以U2增大,即V2表增大。分析顺序是UAV1V2

自然调节法分析是这样讲的,因为P向右移动后,电路中的阻碍变大了,自然的规律有阻大流小,阻小流大,现假想一条道路中间突然一下子多了很多大石块,流量肯定会变慢,变小,因此A表示数变小。然后可以考虑V2表,因为R2的电阻变大了,而R1的电阻不变,根据串联电路的分压原理,可知V2增大,V1减小。这里一下子出来可能学生会觉得莫名其妙,应从另一个例子去引导学生,让他们知道串联电路各个电阻的电压是按照各自的电阻大小分配的。我上课的时候给学生举了这样的一个故事,当然是我编造的,R1R2是两个人,R1体重(电阻)100千克,R2体重(电阻)50千克,但是每次吃饭的时候分饭的人(电源)规定他们两个人一共只能吃500克饭(电源电压保持不变,即V不变),并且谁体重大谁就分到的多,谁体重小就分到的少,这样很明显R1100千克,他能吃的更多(即V1),而R2因为体重不及R1,所以每次分到饭少(即V2)。R2不甘心,于是他拼命地增肥(滑片向右移动使自己电阻变大),终于R2也有了100千克了,这次吃饭的时候分饭的人还是总共分给他们500克饭,不过很明显现在R2分到的饭就要比上次的多了(V2变大),而R1虽然自己体重没发生变化(R1不变),但是由于R2体重的增大导致R2占的份额增大,于是R1吃到的饭量就由不得自己地减少(V1变小)。

当然老师在上课的时候可以自己想些更有趣的例子,总之得到的一个结论就是,串联电路中,电源向每个电阻两端分配的电压都是按照每个电阻自身在总电阻中所占的比例来分配的,而电源供应的电压是一个定量,所以谁电阻大,谁就分的多,或者说谁的电阻变大了,谁就能多抢点电压过来,那么另外一个电阻两端的电压就无条件地减小了,因为它的份额少了。我们发现,使用自然调节法,是先分析变阻器两端的电压的,这也符合自然的一个规律,就是先分析主动变化(V2),再分析被动变化(V1)。分析顺序是UAV2V1

第二步:相互关系,归纳下无非就是这几种问法。

1 差值

VV1:就是问V2,方法如前述;

VV2:就是问V1,方法如前述;

2 和:V1+V2:就是问V,方法如前述。

3 比值:

凡是某电压比某电流的,即应想到指的是某电阻,所以只要看清是哪个电阻就行。

V/A:即总电阻,P向右滑动,总电阻增大,所以V/A增大;

V1/AV2/A:方法如上。

VV1/A(VV2)/A:和差值结合在一起,只要多考虑一步就行。

V/V1(增大)或V/V2(减小):控制变量法即可解决。

V1/V2(减小)或者V2/V1(增大):虽然不能用控制变量法,但是很明显分子和分母是反向变化的,很容易判断。

以下两个比值考的比较少,因为对初中生来说线性分析能力太较弱。

V1/A=V2/A=R保持不变

4.变化值:V1的变化量和V2的变化量,可以这样考虑,V1V2总共分享一个电源电压,一个增大了多少,另一个就减少了同样多少,好比是两个人一共有100元,一个40元,一个60元,现在一个人送给另外一个人20元,这样一个人就少了20元,另一个人就多了20元,非常容易理解。所以△V1=V2,或者经常考的另外一种形式,△V1/V2=1


以上就是对串联电路动态变化的分析,总结了一些常见问题的解题思路。

●并联电路

原则,电路不发生故障的情况下,V恒为电源电压,保持不变。

假设滑片P向左移动,即R2增大。

A1R1电流(流量),A2R2电流(流量),A测总电流(流量)。

每个电流表的变化还是符合阻大流小,阻小流大的自然调节规则,电源电压不变的情况下,自家电阻管各自电流,所以变阻器R2变化后,不影响A1电流的变化,只会影响R2所属的A2电流表(变小),以及总电流AA管辖的是两家人家的电流,一家人家电流变小了,另一家的不变,所以A当然也是变小的。

差值:AA1AA1=A2A2减小,所以AA1也减小。

AA2:同上,即为A1R1是定值电阻,自己电阻管自己电流,保持不变。

另外一个重要关系,ΔA2=ΔA,同样可以这么讲,分的少了多少,总的就少了多少,方法同串联电路中分析各电阻电压变化值一样。

比值:V/AV/(A1+A2):电压和电流的比值就是某电阻,总电压和总电阻比值就是总电阻,并联电路只要有一路电阻增大,总电阻也增大(两条分道路有一条路变堵了,总道路当然也会影响也会堵)。

V/A1R1不变

V/A2R2增大

以上也可以用控制变量法,但是我各人觉得用转换法(看成比值是某一电阻)比较简单。

A1/A2:各自分析,A1不变,A2减小,所以比值增大。也是用控制变量法。

A1/A:同理用控制量法,A1不变,A减小,所以比值增大。

下面比较重要无法用控制变量法的:

A/A2(减小)或A2/A(增大):AA2都在变化,而且是同向变化,无法用控制变量法,这里教师可以提供两个教法,一个是展开法:即是将AA1+A2来替代,接着用数学的方法来拆分数,当然一般是(A1+A2/A2好拆,如果出现A2/A1+A2)建议将分数倒一下之后再拆,不过记得最后还要反过来,这是很多学生容易忘记的。

另一种方法就是运用自然调节法,这是哲学的一种主次思想。正所谓旁观者清,好比是一户人家(R2)发生什么事情,和R1家无关,但是会影响到管全部人家的村委或者居委会,甚至是城市,不过与这家人比起来,肯定那个家人是影响最大的。因为改变电阻的是R2,所以很明显A2是直接影响的,而A是间接影响的。现在A2A都在减小,但是A2是直接影响, A是间接影响(因为它还要管R1的电流),所以影响肯定要比A2小,这样A/A2比值是增大的,可以这么想两个表都在减小,但是A的减小影响小(减小率),A2的减小影响大(减小率),因此比值增大。不过我建议这种做法老师们平时可以研究一下的,对初中学生来说,我觉得反而比常规数学运算难理解。





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