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电综合题一直是初中物理的一道难题,近年来在中考题中也频繁出现。 由于试题综合性强,障碍较多,学生如果学习基础不够扎实,往往会感到吃力。
以下是一套综合电气问题的教案,将帮助学生突破综合电气问题的障碍。
澄清“短路”的概念
教材中只给出了“整体短路”的概念。 “一根导线不经过电器而直接连接到电源两极的电路称为短路。” 在综合电题中,经常会出现局部短路的问题。 如果电线不是通过其他电器将一个电器(或电路的一部分)首尾相连而形成局部短路。
局部短路的概念比较抽象,学生理解起来比较困难。 实验可以用来帮助学生克服这个困难。
典型示例:如图1所示,开关S闭合前,两灯均亮(较暗); 关闭后,L1不亮,但L2仍然亮(更亮)。
图1
为了帮助学生理解,L1可以比作电流需要通过的“高山”,开关S的短路通道可以比作“山中的隧道”。 有了“隧道”,水流就只会“过隧道”,而不会“爬山”了。
识别串联和并联电路
电路图是电学的重要组成部分。 初中电一般只需要串联和并联两种基本连接方式,不需要混合电路。 区分串联电路和并联电路是解决综合电气问题需要克服的另一个困难。
识别串并联的方法有电流法、等效电路法、表去除法三种。
1、电流法:从电源正极开始,顺着电流流动的方向,看电流路径中是否有分支。 如果有,则分支并联(分支前后各有两个节点); 如果电流只有一条路径(无分支点),则元件串联。
2、等效电路法:这种方法本质上利用了“电势”的概念。 初中物理中,通过“水位差”的类比引入了电压的概念。
3、仪表拆除法:由于电压表的内阻很大,当它并联在电路中时,流过它的电流很小初中物理电路题,可以忽略不计。 因此,去掉电路中的电压表不会影响电路结构。 可以被认为是一条开放路径。
电流表的内阻很小。 串联在电路中时初中物理电路题,几乎不影响电路的电流强度。 因此,在电路分析中,可以将其视为一根导线,可以将其拆下,改为导线。
《表格分析法》整理解题思路
网课题涉及概念和公式较多,解题线索较多,很容易出错。 克服这个困难,关键是理清清晰的解题思路。
可以用“表格法”来帮助整理解题思路。
表的各列列出了与用电设备相关的四个物理量:电流、电压、电阻、电功率。 一般计算中,电器大多是纯电阻。 根据欧姆定律I=U/R和电功率计算公式P=UI,只要知道四个物理量中的两个,就可以计算出剩下的两个物理量。
表的各行列出了各支路和总电路中的电流等物理量的值,或者电器在各种状态下(如额定工作状态、实际工作状态等)的物理量值。电路)。 根据串并联电路的特点或根据问题设计,只要知道其中两个(或一个),就可以求出其余的物理量。
典型示例:如图2所示,R1=2欧姆,R2=6欧姆,接通电源时,电压表指示0.5伏,求电路消耗的总电功率。
图2
这是关于两个串联电阻的典型练习。 与电阻R1相关的物理量:I1、U1、R1、P1; 与电阻R2相关的物理量:I2、U2、R2、P2; 与总电路相关的物理量:I、U、R、P。
这12个物理量中,如果已知3个物理量,则可以求出剩下的9个物理量。
采用“表格分析法”进行解题分析,如表1所示。
表格1
解题分析:从表中“关于R1”的纵向关系可以看出,由于U1和R1已知,所以可以计算出I1和P1(本题无需计算);
从“相关电流”的横向关系可以看出,由于串联电路的电流处处相等,因此可以求出I2和I; 而从“相关整体”的纵向关系可以看出,如果需要P,除了已经计算出的电流I的物理量之外,我们还需要知道之前U和R之间的第二个物理量我们可以找到它。
如果需要R或U,可以从“相关电阻”的横向关系或“相关电压”的横向关系中找到。 这一步可以使用两种方法,所谓一题多解。
“电路变化”分析
1、开关的接通和断开引起电路的变化。
当开关处于不同状态时,由于开路和短路,电路所连接的电器以及电器之间的连接方法一般会发生变化。 因此,我们首先要在原电路的基础上画出各种情况下的实际电路。 换漆时,应根据当前的实际情况采用“拆法”。
拆迁法要求:
(1)拆下断开的部件;
(2)拆下已短路的元件;
(3)采用“拆表法”拆表。 其原理是“电压表开路,电流直接流过电流表”。
拆下电压表时,需要分析电路两端的电压是从电压表上读取到的是电路的哪一部分。 可以使用“等效电路法”进行分析。
典型示例:如图3所示,电路中,电源电压保持在4伏,L1的阻值为4欧姆,L2和L3的阻值均为16欧姆。
求:(1)当S1和S2均断开时,电流表和电压表的读数。
(2)当S1和S2同时导通时,整个电路消耗的电功率。
图3
例题分析:题中,当开关闭合或断开时,电路结构发生变化,可以重新绘制电路,如图4所示。
图4
采用“拆表法”拆掉电流表、电压表后,需要分析它们测量的是哪种电器的哪个物理量。
电压表可以借助“等电位”进行分析。 图5中,红线、蓝线、黑线分别是三个“同电位点”。 L1和电压表V都加在蓝线和黑线之间,所以电压表测量的是L两端的电压。
图5
2、滑动变阻器更换问题。
连接到电路中的滑动变阻器的有效电阻发生变化,要么引起电路结构的变化,要么引起电路中电压、电流或电功率的变化。
典型例子:如图6所示,电路中,电源电压保持不变。 当滑动变阻器的滑块向右滑动时,电流表和电压表的指示变化为()
图6
A、电流表、电压表指示变大;
B、电流表、电压表指示变小;
C、电流指示数变小,电压指示数变大;
D、电流指示数变大,电压指示数变小。
对于滑动变阻器的此类问题,解决问题的关键是:
(1)了解滑动变阻器的原理。 滑块滑动时,阻力是变大还是变小?
(2)观察物理量是否发生变化。 一般来说,电源的电压和定值电阻的阻值保持不变,而其他物理量发生变化;
(3)找出电压表读数所读取的电器两端的电压;
(4)用表格整理解题思路。
采用“表格分析法”进行解题分析,如表2所示。
表2
解题分析:从表中电阻的横向关系可以看出,由于R1不变,R2变大,R总会变大; 从整个电路的纵向关系可以看出,R总是变大,而U总是不变。 变化,所以我会变小(电流表读数);
串联电路中的电流处处相等,I1=I; 从“关于R1”的纵向关系可以看出,I1变小,R1不变,因此U1会变小(电压表读数变小)。
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