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动态电路在初中物理中,因题型变化颇多,故而难度较大。但究其本质因素,主要是电阻的变化对两表的影响。这就要求学生们对欧姆定律熟练掌握,以及对电学基本三量的关系透彻地了解。以下是本人对动态电路分析的个人见解,如有不妥,望专家们批评指正。
1 基本电路的动态分析
基本电路的动态分析,主要立足于电压表的测量对象,以及测量对象中的电流因电阻的变化发生怎样的变化,这种变化有三种形式。
1.1 电压表接在定值电阻两端
這类题型是动态电路的基本题,当电压表接在定值电阻两端,滑动变阻器移动时,先判断电流表的变化,然后根据U=IR,判断电压表变化,这种类型的题目学生们易于掌握:
若滑动变阻器向右移动,引起电阻增大,电流表示数减小,电压表示数U=IR,也减小。这时候的电压表与电流表示数的比值不变,即:U是I的正比函数。
1.2 电压表接在滑动变阻器两端
这类题型,若按照上述方法解决,有点难度(如图),
如果滑动变阻器向右移动,电阻值在增大,电流减小,电压表示数U=IR1,因I减小,R1增大,U值很难判断。这时,可以将问题转移到定值电阻上,因定值电阻R不变,电流减小,R的电压UR=IR,在减小,所以,电压表示数增大。这种方法间接地解析了电压表示数变化,但分析过程较复杂,对于学困生很难掌握,所以,可以将这类题型的解析变换一种思路,借助串联电路的分压特点解决:因为串联电路的分压能力取决于电阻大小,当滑动变阻器向右移动,其阻值增大,分压能力增强,所以电压表的示数增大。这种方法,学生们易于接受,然后总结电压表示数U与电流表示数I的关系:令总电压为E,则U=E-UR,也就是U=E-IR1=-IR1+E,因为R1与E是定量,所以,U是I的一次函数。
1.3 电压表接在电源两端
这类题型很简单,无论如何移动滑动变阻器,电压表示数不变,也就是说,U是常量,这类题型学生们能够掌握。
综上所述,电压表分别接在定值电阻、滑动变阻器、电源两端,引发的两表变化,可以综合成下列图像,根据分析,让学生总结图像的三条线对应的是电压表所接哪一位置,然后通过题型加强,使学生们熟练掌握这一类型题目的解题技巧。(如下图)
2 开关引起的动态电路
开关引起的动态电路可以使电路的电阻发生变化,导致两表的示数的变化,这类题型虽然没有滑动变阻器,但此时的开关扮演着滑动变阻器的角色(如图),若S由断开到闭合,使电路的总电阻在减小,两表示数均增大。
再如下图,如果开关S由断开到闭合,并联部分的电阻再减小,电流表示数增大,但电压表示数不变。此类问题在以后的复习中,如果考虑到电源内阻,如何分析两表变化,在此提示,为以后学习做好铺垫。
3 传感器的动态电路
生活中,诸如压力传感器、酒精传感器等,其作用相当于滑动变阻器,可以用第一种类型的题型分析来解决。
总之:动态电路其根本是电路中的电阻的变化,对两表示数的影响,题型变化比较复杂,但整个过程并不难掌握,作为初中物理的“五大问题”之一,在教学过程中,要循序渐进,注重培养学生的基本技能,树立解题的信心,并形成善于归纳总结的学习态度,为以后的学习奠定坚实的基础。
(作者简介:李安定(1980-),男,安徽省合肥市南岗中学,中教二级,从事初中物理教学。)
1 基本电路的动态分析
基本电路的动态分析,主要立足于电压表的测量对象,以及测量对象中的电流因电阻的变化发生怎样的变化,这种变化有三种形式。
1.1 电压表接在定值电阻两端
這类题型是动态电路的基本题,当电压表接在定值电阻两端,滑动变阻器移动时,先判断电流表的变化,然后根据U=IR,判断电压表变化,这种类型的题目学生们易于掌握:
若滑动变阻器向右移动,引起电阻增大,电流表示数减小,电压表示数U=IR,也减小。这时候的电压表与电流表示数的比值不变,即:U是I的正比函数。
1.2 电压表接在滑动变阻器两端
这类题型,若按照上述方法解决,有点难度(如图),
如果滑动变阻器向右移动,电阻值在增大,电流减小,电压表示数U=IR1,因I减小,R1增大,U值很难判断。这时,可以将问题转移到定值电阻上,因定值电阻R不变,电流减小,R的电压UR=IR,在减小,所以,电压表示数增大。这种方法间接地解析了电压表示数变化,但分析过程较复杂,对于学困生很难掌握,所以,可以将这类题型的解析变换一种思路,借助串联电路的分压特点解决:因为串联电路的分压能力取决于电阻大小,当滑动变阻器向右移动,其阻值增大,分压能力增强,所以电压表的示数增大。这种方法,学生们易于接受,然后总结电压表示数U与电流表示数I的关系:令总电压为E,则U=E-UR,也就是U=E-IR1=-IR1+E,因为R1与E是定量,所以,U是I的一次函数。
1.3 电压表接在电源两端
这类题型很简单,无论如何移动滑动变阻器,电压表示数不变,也就是说,U是常量,这类题型学生们能够掌握。
综上所述,电压表分别接在定值电阻、滑动变阻器、电源两端,引发的两表变化,可以综合成下列图像,根据分析,让学生总结图像的三条线对应的是电压表所接哪一位置,然后通过题型加强,使学生们熟练掌握这一类型题目的解题技巧。(如下图)
2 开关引起的动态电路
开关引起的动态电路可以使电路的电阻发生变化,导致两表的示数的变化,这类题型虽然没有滑动变阻器,但此时的开关扮演着滑动变阻器的角色(如图),若S由断开到闭合,使电路的总电阻在减小,两表示数均增大。
再如下图,如果开关S由断开到闭合,并联部分的电阻再减小,电流表示数增大,但电压表示数不变。此类问题在以后的复习中,如果考虑到电源内阻,如何分析两表变化,在此提示,为以后学习做好铺垫。
3 传感器的动态电路
生活中,诸如压力传感器、酒精传感器等,其作用相当于滑动变阻器,可以用第一种类型的题型分析来解决。
总之:动态电路其根本是电路中的电阻的变化,对两表示数的影响,题型变化比较复杂,但整个过程并不难掌握,作为初中物理的“五大问题”之一,在教学过程中,要循序渐进,注重培养学生的基本技能,树立解题的信心,并形成善于归纳总结的学习态度,为以后的学习奠定坚实的基础。
(作者简介:李安定(1980-),男,安徽省合肥市南岗中学,中教二级,从事初中物理教学。)