【电学计算题求解三步曲】初三物理电学计算题

  摘要:在初中物理的电学,既是教学的重点,更是初中生的难点,尤其是电学计算题,初学者很容易被过多的物理量和相互交错的关系式搞糊涂。本文是笔者根据多年的教学实践总结出来的求解电学计算题的三步曲,让学生在无意的计算过程中求解所有的物理量,从而降低学习难度。
  关键词:初中电学 计算题 欧姆定律
  背景分析
  电学计算题一直是初中物理的难点,一道电学计算题一般都牵涉到电流、电压、电阻和电功率,有的甚至还牵涉到电功(或电能),而每一个物理量往往有三个,比如电阻就有R1、R2和R。对于初学物理的初中生感到迷茫。加上新人教版教材把电学放在了初二,其本意是想用电学来激发学生的学习兴趣,却让习惯了光热力电排序的老师们颇感头疼。而学生呢,一上手就是一大堆的物理量,欧姆定律记得滚瓜烂熟,可是却不知从何下手,甚至有的生搬硬套公式,张冠李戴,错的次数多了,不少孩子就对电学产生了畏惧,甚至厌恶。我在多年的初中物理教学过程中从老子的“无为”思想总结出电学计算题求解三步曲,供同行们指正。
  解决办法
  第一步:画图。无论对于什么样的电学计算题,我都要求学生根据题意做到有图的读图,无图的画图。画图力求简洁明了,一般只画工作的用电器和电源。在读图的过程完成两件事:明确电路的连接方式(串联还是并联),明确各个电表测量的是哪一个用电器的物理量。当电路变化发生变化,就应该再画等效电路图。这一步主要是帮助学生把文字描述的内容转化成更容易看懂的图纸。
  第二步,标值。根据题意把已知量标注在相应的元件旁边,如R1两端的电压是3V,那就在画好的等效电路图的R1旁边写上3V。一般来说,两个用电器的电路不管是串联还是并联,只需要有三个独立物理量就可以求解一切问题,如果在这一步发现有三个量,就可以告诉学生,这个题是可以轻松求解的了,如果不够三个,那就不妨再找一找,是不是漏掉了其他的量。这样盘点已知量,有助于让题中的零散的物理量找到归属,避免学生乱用。
  第三步,计算。做好上面两步后,接下来的事情应该是很开心的,我让学生观察图中哪一处有两个物理量,如果有两个物理量,那就可以用欧姆定律,电流、电压和电阻的关系等规律求解出余下的一到两个物理量。每当求出一个物理量就立即标注在相应的元件,这时候可以发现又有新的地方会有两个物理量,又可以开始新的计算。就这样步步为营,最终把所有的物理量都轻松的求出来。
  举例说明
  例1.(2011广东中考)如图1所示的电路中,R2的阻值为3Ω。闭合开关之后,电压表的示数为6Ⅴ,电流表的示数为1A,则R1=____Ω,电源的电压为____Ⅴ,R2的电功率= ________W。
  第一步,画图,题中虽说有图,但不够简洁,而且还容易看错电压表的功能,经过整理,画出示意图1a,
  第二步,在示意图1a上标出已知量,考虑到串联电路的电流大小相等,就标在两个用电器的中间。
  接下来,按照能做什么就做什么的思路开始计算,逐步推进。
  ○1首先R1有电压、电流,很容易计算电阻R1。同时R2有电流和电阻,可以计算电压U2。并把计算结果标在图上:
  ○2接下来,很容易根据已学知识计算出电源电压U、和电路总电阻R,如果需要计算电功率也是很容易的。到这里,基本上需要计算的量都计算出来了,也就不存在障碍了。
  例2.(2011湖北黄石中考)如图2所示电路,设电源电压不变,灯泡L上标有“6V,3W”字样,当K1闭合,单刀双掷开关K2接a时,灯L正常发光,当K1断开,单刀双掷开关K2接b时电压表的示数为3V。(设灯丝的电阻不变)
  求:(1)电源电压是多少伏?
  (2)电阻R的阻值是多少欧?
  (3)K1断开,K2接b时,该灯泡在1分钟内消耗的电能说过话多少焦耳?
  这道题比上一题要难一些,电路更加复杂,而且还存在变化。初学者更是容易做错。对于这样的题目,电路每变化一次,就要画出相应的电路示意图,并做好标注,然后按照上述思路求解就可化繁为简。
  ○1当K1闭合,单刀双掷开关K2接a时, 如图2a
  ○2当K1断开,单刀双掷开关K2接b时,如图2b
  根据分析,很容易从图2a中计算出灯泡的电阻,这样图2b就有了三个已知量,可以计算出所有需要计算的物理量。
  例3(陕西2012中考)图3为一款有高低温两档的蒸气电熨斗电路原理图,R1、R2为电热丝,其中R2=242Ω。工作时,水升温并汽化成水蒸气,从而熨烫衣服。
  (1)电热丝是利用电流的 效应工作的,分析电路图,闭合S1,当S2 时,电熨斗处于高温档。
  (2)电熨斗处于低温档时,正常工作功率为1100W,求,通过电路的电流是多大?R1的电阻是多大?通电3min产生的热量是多少?
  (3)若将该电熨斗进行改造,使其正常工作时高温档功率为1000W,要求只改变其中一个电热丝的阻值,请你通过分析和计算,求出该电热丝改变后的阻值应为多少?
  分析:这是今年陕西中考试题的最后一题,预设难度在0.65左右,但学生实际得分率仅为55%,究其原因,主要是没有认真分析电路。根据题意,该电路只有两种可能性,即S2断开和S2闭合,画出对应的等效电路图(如下图),标上已知量,然后按照本文的步骤就很容易得出正确结论了。
  效果分析
  这样的三步解题方法看上去有些复杂,但是有利于帮助学生理清思路,整理已知条件,培养良好的解题习惯。计算时本着能算什么就算什么的思路,有法而无定法,有利于调动学生的主动性,在不断的两量求一的过程中不知不觉求解了所有问题,学生在不断的战胜自我中体会成功的喜悦,而且不需要推导记忆太多的公式,类似扫雷游戏不断闯关,学习过程快乐而轻松。
  参考文献:
  [1]国家教育部.全日制义务教育物理课程标准[M].北京师范大学出版社
  [2]国家初中物理课程标准组[M].初中物理课程标准解读
  [3]王较过 《新课程教师读本·物理[M].陕西师范大学出版社,2006年10月出版
  [4]王喻.给物理教师的101条建议[M].南京师范大学出版社,2007年1月第1版

推荐访问:电学 求解 三步曲 计算题