張文斌

摘 要：物理是一門(mén)自然科學(xué)類(lèi)學(xué)科，涉及范圍較廣泛，包括力、聲、光、能、功、簡(jiǎn)單機(jī)械和電學(xué)等.其中電學(xué)知識(shí)難度較大，動(dòng)態(tài)電路更是難點(diǎn)中的難點(diǎn)，主要原因在于學(xué)生對(duì)一些公式的推導(dǎo)和運(yùn)用不熟練，分析方法不到位，致使在解題中困難重重.基于此，筆者對(duì)初中物理動(dòng)態(tài)電路解題技巧進(jìn)行深入分析和討論，并提出個(gè)人見(jiàn)解.

關(guān)鍵詞：初中物理；動(dòng)態(tài)電路；解題技巧

中圖分類(lèi)號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2023）35-0113-03

動(dòng)態(tài)電路分析題是初中物理電學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn)，在中考物理中出現(xiàn)的概率極高.分析動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題本質(zhì)是歐姆定律的應(yīng)用，引起電路發(fā)生動(dòng)態(tài)變化的原因有很多，包括開(kāi)關(guān)通斷、滑動(dòng)變阻器觸頭位置的變化等.在初中物理解題訓(xùn)練中，教師需圍繞動(dòng)態(tài)電路開(kāi)設(shè)專(zhuān)題訓(xùn)練，讓學(xué)生先明確引起電路發(fā)生動(dòng)態(tài)變化的原因，再指導(dǎo)他們采用相應(yīng)的技巧解題［1］.

1 開(kāi)關(guān)通斷引起電路變化的解題技巧

開(kāi)關(guān)通斷對(duì)電路的影響主要體現(xiàn)在改變?cè)娐吩拇?lián)和并聯(lián)關(guān)系，或者改變?cè)妼W(xué)元件的作用等.解答此類(lèi)試題時(shí)，教師需要求學(xué)生先明確是開(kāi)關(guān)閉合與斷開(kāi)的比較，還是斷開(kāi)和閉合的比較，把握好開(kāi)關(guān)閉合前后電路中發(fā)生變化與不會(huì)改變的量，仔細(xì)思考原有電路中的串聯(lián)、并聯(lián)關(guān)系以及電子元件測(cè)量的參數(shù)是否發(fā)生變化，讓學(xué)生結(jié)合電阻的變化來(lái)判斷電路變化，形成正確的解題思路［2］.

例1 如圖1所示，在該電路中電源電壓保持恒定不變，R1=3R2，當(dāng)開(kāi)關(guān)S與S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)分別是U1和I1；當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，S與S2閉合時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)分別是U2和I2，那么U1I1∶U2I2的值是（? ）.

A.3∶4? B.4∶3? C.1∶4? D.4∶1

解析 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，無(wú)論是開(kāi)關(guān)S1閉合還是S2閉合，電阻R1與R2均是并聯(lián)，電壓表V測(cè)量的是兩個(gè)并聯(lián)電路中的電壓，也就是電源電壓，不同的是當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí)，電流表A測(cè)量的是干路電流，開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)，電流表A測(cè)量的是支路流經(jīng)R2的電流.設(shè)電源電壓是U，當(dāng)開(kāi)關(guān)S與S1閉合時(shí)，I1＝UR1＋UR2，U=U1，則U1I1＝R1R2R1+R1；當(dāng)開(kāi)關(guān)S與S2閉合時(shí)，I2＝UR2，U=U2，U2T2＝R2，則U1I1∶U2I2＝3∶4，故選項(xiàng)A正確.

例2 在如圖2所示的電路中，電源電壓始終保持恒定不變，當(dāng)把開(kāi)關(guān)S閉合后（? ）.

A.電壓表的示數(shù)變大

B.電流表的示數(shù)變大

C.電路中的總電阻變大

D.電路消耗的總功率變小

解析 當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表測(cè)量的是電源電壓，電流表測(cè)量的是流經(jīng)電阻R2的電流；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電壓表測(cè)量的是并聯(lián)電路兩端的電壓，電流表測(cè)量的是干路電流，并聯(lián)電路兩端的電壓與電源電壓大小一樣，R2支路中流經(jīng)的電流同原來(lái)的電流大小一樣，且干路電流等于各個(gè)支路電路之和，所以電壓表的示數(shù)不會(huì)發(fā)生變化，電流表的示數(shù)則變大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；在并聯(lián)電路中，總電阻小于任意一支路的電阻，所以總電阻變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電源電壓大小保持不變，電流表示數(shù)變大，根據(jù)P=UI可知，電路中消耗的總功率變大，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤.2 滑動(dòng)變阻器引起電路變化解題技巧

滑動(dòng)變阻器作為初中物理電學(xué)教學(xué)中一個(gè)比較常見(jiàn)的元件，主要作用是用來(lái)改變與之相連電路的電阻大小，在電路中所在的位置不一樣，電阻大小發(fā)生變化時(shí)對(duì)電路造成的影響也有所差異.解決因滑動(dòng)變阻器引起動(dòng)態(tài)電路的題目時(shí)，首先需明確滑動(dòng)變阻器同其它電學(xué)元件之間的連接關(guān)系，把握滑片移動(dòng)時(shí)電阻是減小還是增大，再結(jié)合串聯(lián)和并聯(lián)電路知識(shí)及歐姆定律解題.初中物理教師需結(jié)合具體題目和學(xué)生共同剖析電路，把握好電路中參數(shù)的變化規(guī)律，根據(jù)參數(shù)內(nèi)在聯(lián)系具體問(wèn)題具體分析［3］.

例3 如圖3所示，電源電壓始終保持恒定不變，把開(kāi)關(guān)S閉合以后，讓滑動(dòng)變阻器的滑片P往右滑動(dòng)，則：

A.電流表A與電流表A2的示數(shù)之差增大

B.電流表A1與電流表A2的示數(shù)之和增大

C.電壓表V與電流表A2的示數(shù)比值增大

D.電壓表V與電流表A1的示數(shù)乘積增大

解析 在該電路中，電流表A測(cè)量干路電流，A1與A2測(cè)量?jī)蓚€(gè)支路電流，電壓表V測(cè)量的是電阻R1兩端電壓，即電源電壓，電阻R1與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，當(dāng)滑片P往右滑動(dòng)時(shí)接入電路中的阻值增加.選項(xiàng)A，電流表A與電流表A2的示數(shù)之差是電流表A1的示數(shù)，V和R1的值均不發(fā)生變化，所以A1的示數(shù)不變，故錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，電流表A1與電流表A2的示數(shù)之和是電流表A的示數(shù)，A1的示數(shù)不發(fā)生變化，A2的示數(shù)變小，則A的示數(shù)減小，故錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，電壓表V與電流表A2的示數(shù)比值是電阻R2的值，顯然是增大的；D選項(xiàng)，電壓表V與電流表A1的示數(shù)均不發(fā)生變化，所以乘積也不會(huì)發(fā)生變化，同樣錯(cuò)誤；綜合可知正確答案是C選項(xiàng).

3 電路故障引起電路變化的解題技巧

電路發(fā)生故障一般分為短路與斷路兩種情況，前者可理解為電路被一根導(dǎo)線連接，后者可理解成電路中線路斷開(kāi)，一旦電路發(fā)生故障勢(shì)必會(huì)引起電路中一些參數(shù)發(fā)生變化.教師在電路故障類(lèi)動(dòng)態(tài)解題訓(xùn)練中應(yīng)注重對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的系統(tǒng)化講解，幫助學(xué)生牢固掌握串聯(lián)電路與并聯(lián)電路的規(guī)律，明確電壓表、電流表等儀表測(cè)量的電學(xué)參數(shù)，特別是對(duì)電壓表測(cè)量電壓的動(dòng)態(tài)電路試題時(shí)，學(xué)生應(yīng)知道在有的動(dòng)態(tài)電路中，電壓表測(cè)量的電壓不僅僅是支路電壓，還是電源電壓，以此作為解題的切入點(diǎn)［4］.

例4 如圖4所示，在該電路中電源電壓U始終保持恒定不變，電阻R1與R2的阻值都是R0，把開(kāi)關(guān)S閉合，只有兩個(gè)電表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如果電路只存在一處故障，且發(fā)生在R1或者R2上面，那么（ ??）.

A.如果R1斷路，則A的示數(shù)是0，V1的示數(shù)是U

B.如果R2斷路，則A的示數(shù)是0，V1的示數(shù)是U

C.如果R1短路，則A的示數(shù)是UR0，V1的示數(shù)是0

D.如果R2短路，則A的示數(shù)是UR0，V1的示數(shù)是0

解析 處理這一題目時(shí)，學(xué)生需緊緊抓住“只有兩個(gè)電表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)”與“電路只存在一處故障，且發(fā)生在R1或者R2上面”這兩個(gè)條件，解題思路可以從給出的幾個(gè)選項(xiàng)著手，采用電學(xué)知識(shí)推導(dǎo)出存在矛盾的地方，把錯(cuò)誤選項(xiàng)逐個(gè)排除，給出以下提示性問(wèn)題：R1斷路V1測(cè)量的是誰(shuí)的電壓？V2呢？R2斷路呢？R1短路V1上面是否有示數(shù)產(chǎn)生？為什么？R1或R2短路，A測(cè)量的均是干路電流嗎？為什么？當(dāng)弄清楚這幾個(gè)問(wèn)題，就能夠輕松推斷出本題的正確答案是C選項(xiàng).

4 元件更換引起電路變化的解題技巧

電路中的相關(guān)元件更換后同樣會(huì)引起電路中大部分參數(shù)的變化，這也是初中物理電學(xué)教學(xué)中一類(lèi)比較常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題.從整體角度來(lái)看，這種類(lèi)型的題目主要分為兩大類(lèi)別，一種是通過(guò)元件的更換讓學(xué)生結(jié)合題干描述現(xiàn)象，把電路中出現(xiàn)的故障找出來(lái)；另外一種是讓他們分析元件更換前后電路中一些參數(shù)的變化情況及規(guī)律.后者難度相對(duì)較大，初中物理教師需加強(qiáng)訓(xùn)練，引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會(huì)透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，使其深入發(fā)掘并找出題目中的隱性信息與條件，讓他們據(jù)此運(yùn)用歐姆定律列出物理方程，通過(guò)解方程求解.

例5 如圖5所示，在這一電路中，電源電壓始終保持恒定不發(fā)生變化，把開(kāi)關(guān)S閉合后，滑動(dòng)變阻器從最右端滑動(dòng)至中點(diǎn)，然后使用電阻R2把R1替換掉，為確保電流表A與A1示數(shù)的比值與滑片在最右端時(shí)的比值一樣，那么R2與R1之間的大小關(guān)系是（? ）.

A.R1＞R2? B.R1＜R2? C.R1=R2

D.以上三種情況都有可能

解析 首先需要明確各個(gè)電表的作用，A1測(cè)量的是流經(jīng)滑動(dòng)變阻器的電流，A測(cè)量的是干路電流，R1與變阻器接入的阻值是并聯(lián)關(guān)系.設(shè)該電路中的電源電壓是U，滑動(dòng)變阻器的最大阻值是R0，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)至最右端時(shí)，電流表A與A1的示數(shù)分別是I與I1，那么I＝U1R1＋U1R，I1＝UR，則II1＝1＋RR1；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移動(dòng)至中點(diǎn)位置時(shí)，R2把R1替換掉以后，I＝UR2＋2UR，I1＝2UR，則II1＝1＋R2R2，由此能夠得到R1＝2R2 ，很明顯R1＞R2，正確答案是A選項(xiàng).

總的來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)電路在初中物理電學(xué)教學(xué)中占據(jù)著較為重要的地位.教師需加強(qiáng)動(dòng)態(tài)電路解題訓(xùn)練活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，引導(dǎo)學(xué)生回顧、分析和歸納電學(xué)知識(shí)，認(rèn)真總結(jié)動(dòng)態(tài)電路的相關(guān)類(lèi)型，使其根據(jù)不同成因采用不同解題技巧，最終通過(guò)專(zhuān)項(xiàng)解題訓(xùn)練掌握不同題型的解題方法.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 張長(zhǎng)梅.初中物理電路知識(shí)的學(xué)習(xí)及解題方法研究［J］.數(shù)理化解題研究，2022（29）：83-85.

［2］ 張圣紅.初中物理動(dòng)態(tài)電路試題分類(lèi)解析［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2022，51（10）：67-70.

［3］ 楊海榮.初中物理電路故障分析題的解題方法指導(dǎo)［J］.知識(shí)文庫(kù)，2022（07）：148-150.

［4］ 黃忠元.初中物理電路題的解題方法及技巧［J］.智力，2021（14）：125-126.

［責(zé)任編輯：李 璟］