初中物理電路分析方法(超級有用

1、 初中物理電學(xué)綜合問題難點(diǎn)突破 電學(xué)綜合題歷來是初中物理的難點(diǎn)，在近幾年的中考題中屢屢出現(xiàn)，由于試題綜合性強(qiáng)，設(shè)置障礙多，如果學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，往往會感到很難。在實(shí)際教學(xué)中，許多教師采用的是“題海戰(zhàn)術(shù)”，無形加重了學(xué)生學(xué)習(xí)的課業(yè)負(fù)擔(dān)。探索和改進(jìn)電學(xué)綜合問題教學(xué)，是一項很有價值的工作。在長期的初中教學(xué)實(shí)踐中，本人逐步探索了一套電學(xué)綜合問題教學(xué)方案，對于學(xué)生突破電學(xué)綜合問題中的障礙有一定效果。一、理清“短路”概念。在教材中，只給出了“整體短路”的概念，“導(dǎo)線不經(jīng)過用電器直接跟電源兩極連接的電路，叫短路?！倍陔妼W(xué)綜合題中常常會出現(xiàn)局部短路的問題，如果導(dǎo)線不經(jīng)過其他用電器而將某個用電器（或某部

2、分電路）首尾相連就形成局部短路。局部短路僅造成用電器不工作，并不損壞用電器，因此是允許的。因它富于變化成為電學(xué)問題中的一個難點(diǎn)。局部短路概念抽象，學(xué)生難以理解?？捎脤?shí)驗幫助學(xué)生突破此難點(diǎn)。實(shí)驗原理如圖1，當(dāng)開關(guān)S閉合前，兩燈均亮（較暗）；閉合后，L1不亮，而L2仍發(fā)光（較亮）。為了幫助初中生理解，可將L1比作是電流需通過的“一座高山”而開關(guān)S的短路通道則比作是“山里的一條隧洞”。有了“隧洞”，電流只會“走隧洞”而不會去“爬山”。二、識別串并聯(lián)電路電路圖是電學(xué)的重要內(nèi)容。許多電學(xué)題一開頭就有一句“如圖所示的電路中”如果把電路圖辨認(rèn)錯了，電路中的電流強(qiáng)度、電壓、電阻等物理量的計算也隨之而錯，造成“

3、全軍覆沒”的局面，所以分析電路是解題的基礎(chǔ)。初中電學(xué)一般只要求串聯(lián)、并聯(lián)兩種基本的連接，不要求混聯(lián)電路。區(qū)分串、并聯(lián)電路是解電學(xué)綜合題的又一個需要突破的難點(diǎn)。識別串、并聯(lián)有三種方法，、電流法；、等效電路法；、去表法。、電流法：即從電源正極出發(fā)，順著電流的流向看電流的路徑是否有分支，如果有，則所分的幾個分支之間為并聯(lián)，（分支前后有兩個節(jié)點(diǎn)）如果電流的路徑只有一條（無分支點(diǎn)），則各元件之間為串聯(lián)。此方法學(xué)生容易接受。、等效電路法：此方法實(shí)質(zhì)上運(yùn)用了“電位”的概念，在初中物理中，電壓的概念，是通過“水位差”的類比中引入的。那么，可借助于“高度差”進(jìn)行類比，建立“一樣高的電位”概念?？梢酝ㄟ^類比手法，

4、例如：如果某學(xué)校三層樓上有初三、初三、初三三個班級，二層樓上有初二、初二、初二三個班級，那么初三年級與初二年級任意兩個班級之間的“高度差”是一樣的，都相差“一層樓”。因為初三年級各班處于“一樣高”的三層樓上，而初二年級各班級處于“一樣高”的二層樓上。在電路中，也有“一樣高電位”的概念。在電路中，無論導(dǎo)線有多長，只要其間沒有用電器都可以看成是同一個點(diǎn)，即電位“一樣高”。因此，我們可以找出各元件兩端的公共點(diǎn)畫出簡化的等效電路。圖2、圖3是對各電阻的連接情況分析。 圖2 圖3如上圖2紅線上各個點(diǎn)都與電源正極“電位一樣高”，藍(lán)線部分與電源負(fù)極“電位一樣高”，可以簡化為圖3。在圖3中，R1、R2、R3的

5、并聯(lián)關(guān)系也就顯而易見了。、去表法：由于電壓表的內(nèi)阻很大，并聯(lián)在電路中時，通過它的電流很小，可忽略不計。故在電路中去掉電壓表，不會影響電路結(jié)構(gòu)，電壓表所在之處可視為開路。而電流表的內(nèi)阻很小，串聯(lián)在電路中幾乎不影響電路的電流強(qiáng)度，因而，在電路分析中，可視其為一根導(dǎo)線，去掉后改成一根導(dǎo)線即可。三、“表格分析法” 整理解題思路不少初中生反映，電學(xué)習(xí)題涉及概念、公式多，解題頭緒多，容易出錯。要突破這個難點(diǎn)，關(guān)鍵在于整理出清晰的解題思路?？梢允褂谩氨砀穹ā睅椭斫忸}思路表格的列，列出有關(guān)用電器的電流、電壓、電阻、電功率四個物理量。在一般計算中，出現(xiàn)用電器多為純電阻，根據(jù)歐姆定律I=U/R，電功率的計算公

6、式P=UI，在四個物理量中只要知道了其中的兩個，就可以求出剩余的兩個物理量。（有六種情況）表格的行，列出電流等物理量在各分電路和總電路的數(shù)值，或物理量在用電器的各種狀態(tài)下（如額定工作狀態(tài)、電路實(shí)際工作狀態(tài)）的數(shù)值。而根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)或根據(jù)題設(shè)，只要知道其中的兩個（或一個），就可以求出剩余的物理量。典型例題：如圖4所示，R1=2歐，R2=6歐，接在電源上時，電壓表的示數(shù)為0.5伏，求電路消耗的總電功率是多少？這是有關(guān)兩個電阻串聯(lián)的典型習(xí)題，有關(guān)電阻R1的物理量：I1、U1、R1、P1；有關(guān)電阻R2的物理量：I2、U2、R2、P2；有關(guān)總電路的物理量：I、U、R、P。在這12個物理量中，已知

7、其中的三個物理量，就可以求出剩余的9個物理量。用“表格分析法”進(jìn)行解題分析如下表1表1：有關(guān)R1有關(guān)R2有關(guān)總體橫向關(guān)系電流I1I2I電流相等電壓U1=0.5V *UU=U1+U2電阻R1=2 *R2=6 *RR=R1+R2電功率P1 P = ?注：* 表示為題目中已知量。解題分析：從表中“有關(guān)R1”的縱向可以看出，由于已知了U1和R1故可以求出I1和P1（在本題不需要求出）；再由“有關(guān)電流”的橫向關(guān)系來看串聯(lián)電路電流處處相等，可進(jìn)一步得出I2和I；再從“有關(guān)總體”的縱向來看，要求P，則除了已求出的電流I這一個物理量外，還需要在U和R兩者之中知道第二個物理量，方可求出。而要求R或求U，則可以從

8、“有關(guān)電阻”的橫向關(guān)系或“有關(guān)電壓”橫向關(guān)系中求出來。在這一步也就可以用兩種方法，所謂一題多解。解： 有關(guān)R1縱向關(guān)系因為R1與R2串聯(lián) 總電流I=I1=0.25A 橫向關(guān)系總電阻 橫向關(guān)系總功率 有關(guān)總電阻縱向關(guān)系有一類習(xí)題，是關(guān)于燈泡的，常有額定狀態(tài)和工作狀態(tài)，如用“6V3W”字樣已知了燈泡額定狀態(tài)的電壓和電功率，而工作狀態(tài)則常常為“電功率最小時（或最大時）”等情況。橫向關(guān)系往往在題設(shè)中出現(xiàn)，如設(shè)燈泡的電阻不變，或設(shè)電源的總電壓不變等。四、有關(guān)“電路變化”分析不少同學(xué)反映“變化的電路難，不知從何下手”。這是因為分析變化的電路涉及的內(nèi)容廣，考慮的問題深。對電阻、電流強(qiáng)度、電壓及電功率相互關(guān)系

9、的分析，稍有不慎就會造成連錯反應(yīng)，得出錯誤的結(jié)論。這是電學(xué)綜合問題的又一個難點(diǎn)。變化電路主要是通過開關(guān)或滑動變阻器的改變來富于電路變化的。電路中有多個開關(guān)，通過開關(guān)閉合和斷開的狀態(tài)變化，往往會使各用電器的連接關(guān)系發(fā)生變化，而滑動變阻器則通過滑片來改變其連入電路的有效電阻，從而使電路中的電壓、電流、電功率等數(shù)值發(fā)生變化（也有改變電路結(jié)構(gòu)的）。有關(guān)變化電路，應(yīng)在學(xué)會識別“部分電路短接”和學(xué)會識別串并聯(lián)電路的基礎(chǔ)上，掌握分析變化電路的基本思路。1、開關(guān)的通、斷造成電路的變化當(dāng)開關(guān)處在不同狀態(tài)時，由于斷路和短路，接入電路中的用電器，及其用電器之間的連接方式一般要發(fā)生變化，因此首先要在原電路的基礎(chǔ)上畫出

10、各種情況下的實(shí)際電路。改畫時要根據(jù)電流的實(shí)際情況，運(yùn)用“拆除法”。拆除法要求：、去掉被斷路的元件；、去掉已被短路的元件；、用“去表法”去表，其原則是“電壓表處是斷路，電流直過電流表”。在去掉電壓表時，要分析電壓表讀出來的是哪部分電路兩端的電壓，可用等效電路法進(jìn)行分析。例題：如圖5所示電路中，電源電壓保持4伏，L1的電阻為4歐，L2、L3的電阻均為16歐求：、S1、S2都斷開時，電流表和電壓表的示數(shù)。、S1、S2都接通時，整個電路消耗的電功率。 例題分析：在題中的當(dāng)開關(guān)處于閉合或斷開的兩種情況下電路結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，可進(jìn)行電路的改畫，見圖6。注：圖中虛線部分是要去掉的部分。在用“去表法”去掉電流表

11、電壓表后，要分析它們分別測量哪一個用電器的哪一個物理量。電壓表可借助于“等電位”進(jìn)行分析。在圖7中，紅線、藍(lán)線、黑線分別是三個“同電位點(diǎn)”，由圖7中可見，L1與電壓表V均加在藍(lán)線與黑線之間，所以電壓表是L兩端的電壓。解：當(dāng)S1、S2都斷開時，L1、L3串聯(lián)。電流表讀數(shù) 電壓表讀數(shù) 當(dāng)S1、S2都接通時，L2、L3并聯(lián)?？傠娮?總功率 2滑動變阻器變化問題滑動變阻器連入電路中的有效電阻發(fā)生變化了，或是引起電路結(jié)構(gòu)的變化，或是引起電路中電壓、電流、電功率的變化。典型例題：如圖8所示電路中，電源電壓不變，當(dāng)滑動變阻器的滑片向右滑動時，電流表和電壓表的示數(shù)變化情況是 A、電流表和電壓表的示數(shù)變大；B、

12、電流表和電壓表的示數(shù)變?。籆、電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大；D、電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小。有關(guān)滑動變阻器的此類型問題，解題關(guān)鍵是：、弄清滑動變阻器原理，滑片滑動時電阻是變大還是變??？、弄清物理量是否變化，一般來說，電源的電壓，定值電阻的阻值是不變，其它的物理量都是變化的；、弄清電壓表讀數(shù)讀出的是哪一個電器兩端的電壓；、利用表格整理分析問題的思路。上例題表格分析如下：有關(guān)R1有關(guān)R2總電路關(guān)系電流I1I2 I ？串聯(lián)電流相等電壓U1 ？U總 不變U總 =U1+U2電阻R1 不變R2 R總R總 =R1+R2由電阻橫向關(guān)系可知， 因R1不變，R2變大，故R總 將變大；再由總電路縱向關(guān)系可知，

13、R總變大，U總不變，故I將變?。娏鞅碜x數(shù)）；因串聯(lián)電路電流相等I1=I；再由有關(guān)R1縱向關(guān)系可知，I1變小，R1不變，故U 1將變小（電壓表讀數(shù)變?。?fù)雜電路的簡化方法張友金一. “拆除法”突破短路障礙短路往往是因開關(guān)閉合后，使用電器（或電阻）兩端被導(dǎo)線直接連通而造成的，初學(xué)者難以識別。圖1即為常見的短路模型。一根導(dǎo)線直接接在用電器的兩端，電阻R被短路。既然電阻R上沒有電流通過，故可將電阻從電路中“拆除”，拆除后的等效電路如圖2所示。圖1圖2二. “分?jǐn)喾ā蓖黄苹瑒幼冏杵鞯恼系K較復(fù)雜的電路圖中，常通過移動變阻器上的滑片來改變自身接入電路中的電阻值，從而改變電路中的電流和電壓，從而影響我們對

14、電路作出明確的判斷。滑動變阻器的接入電路的一般情況如圖3所示。若如圖4示的接法，同學(xué)們就難以判斷。此時可將滑動變阻器看作是在滑片P處“斷開”，把其分成AP和PB兩個部分，即等效成圖5的電路，其中PB部分被短路。當(dāng)P從左至右滑動時，變阻器接入電路的電阻AP部分逐漸變大；反之，AP部分逐漸變小。圖3圖4圖5三. 突破電壓表的障礙1. “滑移法”確定測量對象所謂“滑移法”就是把電壓表正、負(fù)接線柱的兩根引線順著導(dǎo)線滑動至某用電器（或電阻）的兩端，從而確定測量對象的方法，但是滑動引線時不可繞過用電器和電源（可繞電流表）。如圖6，用“滑移法”將電壓表的下端滑至電阻R1左端，不難確定，電壓表測量的是R1和R

15、2兩端的總電壓；將電壓表的上端移至R3右端，也可確定電壓表測量的是R3兩端電壓，同時也測的是電源電壓。2. “用拆除法”確定電流路徑因為電壓表的理想內(nèi)阻無窮大，通過它的電流為零，可將其從電路中“拆除”，即使電壓表兩端斷開，來判斷電流路徑。如圖6所示，用“拆除法”不難確定，R1和R2串聯(lián)，再與R3并聯(lián)。圖6四. “去掉法”突破電流表的障礙由于電流表的存在，對于弄清電流路徑，簡化電路存在障礙。因電流表的理想內(nèi)阻為零，故可采用“去掉法”排除其障礙，即將電流表從電路中“去掉”，并將連接電流表的兩個接線頭連接起來。如圖7，去掉電流表后得到的等效電路如圖8所示。這樣就可以很清楚地看清電路的結(jié)構(gòu)了。圖7圖8五. “等效電路法”突破簡化電路障礙電路圖簡化以后，我們可以清楚地看到各用電器之間的串、并聯(lián)關(guān)系；分辨出電流表、電壓表測量的是哪一部分電路的電流值和電壓值，從而有利于我們解題。簡化電路圖，除了用到上述方法外，還可以綜合運(yùn)用“等效電路法”?！暗刃щ娐贩ā?，即在電路中，不論導(dǎo)線有多長，只要其間沒有電源、電壓表、用電器等，均可以將其看成是同