王伊笑
(望子成龍教育集團,四川 成都)
初中物理的理論知識最主要的是概念和規(guī)律,設計一道題多種解法,是配合學習初中物理課程相關概念和規(guī)律的一種重要方法。一題多解及其相關過程分析,可以引導學生進行“多方向”的思維發(fā)散,培養(yǎng)學生的思維能力、分析與解決問題能力,對其形成獨立性、創(chuàng)造性思維起到重要作用。下面以一道初中的電學題為例,介紹該題的四種解法。
題目:如圖所示,電源兩端電壓不變,電阻R1的阻值為2 Ω。閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P位于A點時,電壓表的示數(shù)為4 V,電壓表的示數(shù)為10 V,電流為I1;當滑動變阻器的滑片滑片P位于B點時,電壓表的示數(shù)為8 V,電壓表的示數(shù)為11 V,電流為I2。則電阻R2的阻值是_______Ω。
分析:這是一個串聯(lián)電路,電阻R1、滑動變阻器與電阻R2三個電阻串聯(lián)。電壓表測滑動變阻器和電阻R1的電壓,電壓表測滑動變阻器何電阻R2的電壓。
解法一:
當P在A點時,電壓關系有:
當P在B點時,電壓關系有:
由①③得:
由②④得:
由⑤⑥得:R2=4R1=4×2 Ω=8 V。
解法一運用了串聯(lián)電路的電壓特性,串聯(lián)電路中電源電壓等于各個用電器兩端電壓之和。這種方法數(shù)學計算過程繁瑣,學生在計算過程中很容易出錯。
解法二:
由①②聯(lián)立解方程得:R2=8 Ω,U=12 V。
解法二只運用了串聯(lián)電路的電流特性,串聯(lián)電路中電流處處相等;這種方法思維干練簡潔,需要一定的數(shù)學計算。
解法三:
經(jīng)過電阻R1的兩次電流之差為:
經(jīng)過電阻R2的兩次電流之差為:
由①②R2=8 Ω。
解法三對學生數(shù)學思維要求較高(類似于數(shù)學中正比例函數(shù)求斜率),ΔI=ΔU/R只適用于定值電阻。本題中有定值電阻R1與R2;這種方法思維敏捷,計算簡單,有利于學生發(fā)散思維。
綜上所述,從運用知識的選擇上來看,解法一采用了串聯(lián)電壓特性;解法二采用了串聯(lián)電流特性;解法三采用了定值電阻可用電流變化量求解的數(shù)學方法??梢娡坏李}運用物理規(guī)律和數(shù)學方法的不同,可歸納出多種解法??傊f變不離其宗,解決串聯(lián)電路問題,只要抓住電壓特性、電流特性、電阻特性、比值關系,再配合數(shù)學中正比例函數(shù)求斜率的方法、列方程等,就可以把這類題一一破解。