初中物理教材中电路问题的探究

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  电路部分是初中物理的一个重要组成部分,也是学生学习的难点。因此,电路部分是学好电学的基础。她对开法学生智力,提高学生素质起着一定的积极作用。电路问题虽然错综复杂不易理解和掌握,但是们如果认真分析,仔细探讨就会发现电路变化过程中的共性和规律。为我们分析电路,设计电路,连接电路,画电路图,进行电路计算奠定了基础。
  一、分析电路
  不同的电路所具有的特点不同,解决问题的方法也不同。因此,必须对电路进行正确的分析,才能运用相应的特点和原理去研究和探讨。分析电路的内容主要有:(1)电路的连接方法;(2)灯泡的发光情况;(3)电流表,电压表示数的变化情况等。
  1.电路的连接方式:识别电路的连接方式是常见的电路问题,是学好电学的知识基础,是进行有关电功,电功率计算的前提。判断电路的连接方式常用的方法有:1)“查流”看“T”法;2)去表法。
  (1)“查流”看“T”法,“查流”就是看电路中电流是否有分支,有分支的为并联电路,否则为串联电路。看“T”就是看电路中是否有“T”字行电路,有“T”字电路的为并联电路,否则为串联电路。在图(1)中可以观察到有多处“T”字行电路且有多个电路分支,运用此法就不难看出图(1)中三个灯泡的连接方式为并联。由此可以看出此法简单快捷,便于观察和理解。
  (2)去表法对于带有电流表和电压表的电路,可运用去表法来判断电路的连接方式去表法也就是把电压表(电压表示测量仪表,去掉后对电路没有影响,此时部分电路为开路)。电流表接通(此处为通路,既电流表去掉后此处再连接起来)。这样就可以把电路由繁化简,较容易的观察出电路的连接方式。运用此法就可以把图(2)甲中的电路化简为图(2)乙的形式,可以看出甲图为串联电路,由此可知,去表法简便快捷,具有一定的科学性,是判断电路连接方式常见的方法,有一点的实用性。
  2.判断灯泡的发光情况:电流表,电压表示数的变化情况,也属于分析电路内容,常见的问题是利用开关的断开和闭合,滑动变阻器滑片左右移动,是电路发生变化,从而来发生现象的 变化等等,只要掌握了判断电路连接方式的方法,这些问题就会迎刃而解,这里不再赘述和。
  二、设计电路
  电路的设计问题,是研究电路问题的进一步升华,是开发学生智力,培养学生分析问题的能力和运用知识的能力的重要内容。只要掌握了设计电路的基本要点,加之个人正确的分析和探究,一个正确无误的电路很快就能完成。
  基本要点:(1)开关控制哪个用电器就与哪个用电器串联。(2)电流表测哪个用电器的电流就与哪个用电器串联,(3)滑动变阻器改变哪个用电器的电流就与哪个用电器串联,(4)电压表测哪个用电器的电压就与哪个用电器并联等等。
  例如:已知干电池二节,开关2只(分别为S1和S2),电流表,电压表各一块,滑动变阻器一只,小灯泡二只(分别为L1和L2),要求:S1控制L1L2,S2控制L2,滑动变阻器的滑片移动时,只有L1的亮度发生变化,电流表测L1L2的电流,电压表测L1两端的电压。根据以上元件和要求,画出符合要求的电路图,利用设计电路的基本要点,我们就可以得出如图(3)所示的电路,基本要点总结出了电路设计的一般规律,是电路设计的依据,使我们在复杂的电路设计剖上能够有章可循。为我们设计电路铺平了通路。同时又增加了学生丰富的想象力。
  三、连接电路
  事实上正确地分析电路,设计电路,目的是为了正确的连接电路,通过电路的连接来研究电学的有关定律。那么,如何进行电路的连接呢?
  连接电路的基本要点是:1)电池串联,2)依图有序;3)线不交叉;4)注意电表(“+”“-”接线柱及量程);5)不能短路;6)先串后并。同时还应注意防止损坏电表和用电器,在电路连接前,应使“S断开P最大”。为防止接线柱间发生短路,还应使“多股导线拧成一股,弯钩,顺时,压紧”。遵循电路连接中的一般规律,连接电路时就能得心应手,顺利而成。
  四、检查电路
  检查电路中的故障问题是电路问题中的一个难点,它包括两部分内容:1)电路图中的故障问题、2)电路中的故障问题。
  1.电路图中的故障问题,以图(4)为例,开关闭合后L1L2均不发光,电流表指针无明显偏转,请判断故障何在
  由题意可知,L1L2均不发光,说明电路中某处开路,又因电压表有示数则可判断出abcd部分和aE部分为通路,那么故障一定是L1开路,由于L1开路,导致电压表与L2并联,电路中电流太 小,致使电流表无示数L2不发光。
  由以上分析,我们就可以得到这样的结论:灯泡不发光,电流表无示数电压表有示数。故障一定是与电压表并联的部分电路开路。这一结论,为我们准确,迅速的检查该电路故障提出了理论根据,是检查该电路故障的一种行之有效的方法。
  2.电路中的故障问题
  物理学是一门实验科学,实验教学是培养学生运用知识的能力和解决问题能力的重要课题。同时,通过实验操作,培养学生对知识的认知能力和对知识的探究能力,检查电路中故障问题,常用的方法用:1)短路法;2)电表法;
  1.短路法查故障: 以图(5)为例,如图所示电池组,开关,导线与接线柱接触良好,S闭合后L1L2均不发光,原因是什么呢?通过分析可知L1L2均不发光,则二灯中必有一灯开路,或两只都开路。找出了故障原因,我们就可以用短路法来确定故障所在处,用一根导线与L1并联,闭合开关后,若L2发光,则证明L1开路,若L1L2均不发光,再用导线与L2并联,此时若L1发光,则证明L2开路,这种方法操作简单,简便易行。
  2.电表法 如图(5)所示电路,也可用电压表来检查电路中的故障,若电压表与L1并联后,闭合开关,电压表有示数,说明 L1开路,电压表无示数,则说明L2开路,若电压表分别与L1L2并联后电压表均无示数,则说明L1L2均开路。
  电路问题是电学中的一大难题。但是我们只要运用科学的方法,正确分析和探究,就会找到解决问题的方法和规律,为我们解决电路问题提供科学的理论根据。
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