等效电路法在初中物理电学计算题中的应用

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  初中物理电学计算题涉及的概念、规律、公式繁多,物理量与公式的应用容易出现张冠李戴的情况,解题思路不清容易出错,这是困惑许多物理教师的一个教学难题.要解决好这一难题,就要从初中学生的认知特点入手.初中学生的思维正处在从形象思维向抽象思维的发展阶段.在电学知识的学习过程中,老师首先要指导学生做好每一个电学实验,在此基础上通过大量的画图练习去描绘物理图景,将抽象的问题直观化、具体化,再应用相关公式或原理去分析、解决实际问题,逐步向抽象思维过渡。
  要突破电学计算题教学这个难点,结合自己多年的教学经验,笔者认为在熟练掌握电学各类公式及变形的基础上,要明确各用电器的连接方式、各个电表所测量的对象,熟悉电路图,做好物理量与电路元件对照、题图对照是关键.即用“等效电路法”去分析、整理解题思路是电学计算题教学较为有效的方法之一。
  “等效电路法”的基本思路是先拆表后画简图再将表换成符号,最后应用公式进行计算.由于电压表的内阻很大,并联在电路中时通过它的电流很小可忽略不计,故在电路中去掉电压表不会影响电路结构,电压表所在之处可视为开路.而电流表的内阻很小,串联在电路中几乎不影响电路的电流大小,因而在电路分析中,可视其为一根导线,去掉后改成一根导线即可.由此画出最直观的等效电路图,最后将电压表和电流表换成相对应的符号,标在规定的位置上(电压符号标在用电器正上方,电流符号标在用电器前侧或后侧且在电流表位置用箭头表明电流的方向,电阻符号标在电器正下方),最后应用公式进行计算.通过一段时间的专项练习,电路的识图能力和分析能力将[LL]会有大幅提升,学生解决电学计算题能力必将有质的飞跃。
  [TP12CW57.TIF,Y#]
  例如图1所示,R1=20 Ω,滑动变阻器R2最大阻值为80 Ω,电路接在电压为6 V电路中,当滑片P由最左端滑到最右端时,电压表示数由6 V变化为1.2 V,则电流表示数变化范围是多少?当滑片P在最右端时串联电路的电阻多大?
  当滑片P在最左端时:
  [TP12CW58.TIF,BP#]
  U1=U=6 VI=[SX(]U1[]R1[SX)]=[SX(]6 V[]20 Ω[SX)]=0.3 A[HJ3mm][HJ1.9mm]
  当滑片P在最右端时:
  [TP12CW59.TIF,BP#]
  I[WB]=I1=[SX(]U1[]R1[SX)]=[SX(]1.2 V[]20 Ω[SX)] R[WB]=R1 R2=20 Ω 80 Ω
  [DW]=0.6 A[DW]=100 Ω
  答:(1)电流表示数变化范围是0.3 A~0.6 A;(2)当滑片P在最右端时串联电路的电阻是100 Ω.
  [KH-2][KG-2][JZ][CDH01155]
  一位同学甚至想到用电池组、小灯泡、电流表,导线来比较两种液体导电性能来鉴别的。
  同学们的方法涉及力学、热学、电学等多方面的知识,有许多方法是独特的、平时我们想不到的.同学们通过交流,拓展了解题的思路,培养了学生发散性思维的习惯与能力。
  6设计创新性题型,激发思维的创新性
  创新思维就是把过去的经验综合成全新的思维.教师要设计一些能引起学生创新的题型,并善于创建民主、开放的课堂氛围,对发现问题、标新立异解决问题的学生,要及时地鼓励表扬.只有这样学生才会不断地独立思考,不断地提出新问题,不断地出现新思路.正如贝尔纳所说:“创造力是没法教的,创造力教学就是提供给人发表意见的机会.”
  例5如图2所示,电源电压不变,当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中,通过小灯泡的电流变化情况是
  [TP12CW61.TIF,Y#]
  A.逐渐变大
  B.逐渐变小
  C.先变大后变小
  D.先变小后变大
  本题如用常规的解法需要用求二次函数极值的方法,对大多数学生而言都有一定的难度.在讨论中,一位学生提出了用极端思维的方法解答,当滑片处于a端或b端时,变阻器短路,仅灯泡接入电路,电路中的总电阻最小,因而通过灯泡的电流最小,故选D.显然,该同学用极端思维的方法,克服了本题的难点,分析方法标新立异,具有创新精神。
  综上所述,在习题课中,教师精心备课,启发和引导学生参与课堂,努力创设情境,激发学生的学习兴趣,以达到接受知识,纠正错误,训练思维,培养能力的目的,使习题课教学进一步优化.
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