论文部分内容阅读
摘 要: 初中物理考试中,动态电路题型多变,但核心知识点是不变的.在专题复习中采用“模型构建”法进行教学,围绕动态电路核心知识,将各种题型分类,建立基础“电路模型”和“思维模型”,然后将多变的题型转化为已有模型进行分析,能有效地突破教学难点,提高学生物理思维能力.
关键词: 初中物理;模型构建;动态电路;专题复习
动态电路分析是初中物理学习过程中的一个重难点,也是中考及各类考试中较为常见的题型.分析近几年各地中考试卷,动态电路的题型越发的多变,而且综合性较强,学生的得分率普遍不高.在传统的动态电路专题复习中,复习时间紧凑,很多教师采用以往年中考真题或模拟题为例题,通过“做—讲—练”的模式进行复习.在一定程度上有效缩短了复习时间,但造成的问题是往往学生学会了该种题型的解答,甚至是记住了答案,但没有真正理清动态电路中各物理量的内在联系[1].一到考试,题型一变就不会分析.若在专题复习中采用“模型构建”方法进行教学,将多变的题型转化为基础模型进行分析,能有效地突破教学难点,提高学生物理思维能力.
1 “电路模型”和“思维模型”的构建
1.1 动态电路类型分析
在初中物理电学内容中,默认忽略电源的内电压和内电阻 ,即認为电源路端电压恒定不变,且中考难度一般不考察串并联混合电路的分析.由此根据电路动态变化的原因将初中阶段动态电路分为两大类型:一类是改变滑动变阻器或某种可变电阻的阻值,引起电路中电流、电压、实际电功率的变化;另一类是通过开关的断开闭合,使电路中部分电阻的连接方式发生改变,导致电路中各物理量发生变化[2].
动态电路的难点在于电路局部发生变化后,整个电路中某些物理量发生了变化,某些物理量并没有发生变化,大部分学生在分析过程中只抓住电路的某一部分,不能从电路的整体进行分析,导致思路混乱.所以,在复习中将各种题型进行整合分类,先帮助学生构建基础“电路模型”和“思维模型”,以此为基础将多变的例题转化为已有模型来分析.化“繁”为“简”,化“多变”为“不变”来突破难点.
1.2 基础模型构建
对大量真题和模拟题进行归纳分析,得出以下五种基础模型.结合电路模型,按照逻辑顺序对整个电路所有位置的电流和电压进行分析,确定内在联系,从而建立思维模型.
1.2.1 滑动变阻器“串联”模型
如图1所示为滑动变阻器“串联”模型,当滑动变阻器滑片向右移动时,分析图中所有电表的示数变化.(滑片向左移则结论相反,下同)
分析流程:①U总:电源电压不变,故电压表V示数不变;②I:滑片向右移R2增大,根据I= U总 R1 R2↑ (↑表示增大,↓表示减小,下同),故电流表A示数变小;③U1:根据U1=I↓×R1,故电压表V1示数变小;④U2:根据U2=U 总-U1↓,故电压表V2示数变大.
1.2.2 滑动变阻器“并联”模型
如图2所示为滑动变阻器“并联”模型,当滑动变阻器滑片向右移动时,分析图中所有电表的示数变化.
分析流程:①U总:电源电压不变,故电压表V示数不变;②I1:根据I1= U总 R1 ,故支路电流表A1示数不变;③I2:滑片向右移R2增大,根据I2= U总 R2↑ ,故支路电流表A2示数变小;④I总:根据I总=I1 I2↓,故干路电流表A示数变小.
1.2.3 滑动变阻器“特殊”模型
如图3所示为滑动变阻器“特殊”模型,当滑动变阻器滑片向右移动时,分析图中所有电表的示数变化.
分析流程:①U总:电源电压不变,故电压表V示数不变;②I:移动滑片,R2接入阻值不变,根据I= U总 R1 R2 ,故电流表A示数不变;③U1:根据U1=I×R1,故电压表V1示数不变;④U2:滑片向右移,电压表V2所测有效电阻R′阻值变小,根据U2=I×R′↓,故电压表V2示数变小.
1.2.4 开关“串并联转换”模型
如图4所示为开关“串并联转换”模型,开关由断开到闭合,电路由串联变为并联,分析图中所有电表的示数变化.(由闭合到断开则结相反,下同)
分析流程:①U总:变化前后电压表V均测电源电压,故示数不变;②I2:根据I2= U总 R2 ,故支路电流表A2示数不变;③I1:开关闭合前A1示数为0,闭合后有示数,故支路电流表A1示数增大;④I总:根据I总=I1↑ I2,故干路电流表A示数增大.
1.2.5 开关“短路”模型
如图5所示为开关“短路”模型,当开关由断开到闭合,R1由通路变为短路,分析图中所有电表的示数变化.
分析流程:①U总:变化前后电压表V均测电源电压,故示数不变;②I:开关闭合后R1短路,根据I= U总 R1↓ R2 ,故电流表A示数增大;③U1:开关闭合前电压表V1有示数,闭合后R1短路,故电压表V1示数为0;④U2:根据U2=U总-U1↓,故电压表V2示数增大.
2 “模型构建”在例题中的应用
应用“模型构建”法解决动态电路问题的一般思路是:(1)认清题设电路的结构,判断动态电路类型,利用等效电路将其简化,回归到已有模型;(2)根据题目所求,对比相应模型的分析流程,得出所求物理量的变化;(3)若涉及电功率、电灯亮度等问题则根据相应公式并结合电流、电压的变化进行分析.
例1
关键词: 初中物理;模型构建;动态电路;专题复习
动态电路分析是初中物理学习过程中的一个重难点,也是中考及各类考试中较为常见的题型.分析近几年各地中考试卷,动态电路的题型越发的多变,而且综合性较强,学生的得分率普遍不高.在传统的动态电路专题复习中,复习时间紧凑,很多教师采用以往年中考真题或模拟题为例题,通过“做—讲—练”的模式进行复习.在一定程度上有效缩短了复习时间,但造成的问题是往往学生学会了该种题型的解答,甚至是记住了答案,但没有真正理清动态电路中各物理量的内在联系[1].一到考试,题型一变就不会分析.若在专题复习中采用“模型构建”方法进行教学,将多变的题型转化为基础模型进行分析,能有效地突破教学难点,提高学生物理思维能力.
1 “电路模型”和“思维模型”的构建
1.1 动态电路类型分析
在初中物理电学内容中,默认忽略电源的内电压和内电阻 ,即認为电源路端电压恒定不变,且中考难度一般不考察串并联混合电路的分析.由此根据电路动态变化的原因将初中阶段动态电路分为两大类型:一类是改变滑动变阻器或某种可变电阻的阻值,引起电路中电流、电压、实际电功率的变化;另一类是通过开关的断开闭合,使电路中部分电阻的连接方式发生改变,导致电路中各物理量发生变化[2].
动态电路的难点在于电路局部发生变化后,整个电路中某些物理量发生了变化,某些物理量并没有发生变化,大部分学生在分析过程中只抓住电路的某一部分,不能从电路的整体进行分析,导致思路混乱.所以,在复习中将各种题型进行整合分类,先帮助学生构建基础“电路模型”和“思维模型”,以此为基础将多变的例题转化为已有模型来分析.化“繁”为“简”,化“多变”为“不变”来突破难点.
1.2 基础模型构建
对大量真题和模拟题进行归纳分析,得出以下五种基础模型.结合电路模型,按照逻辑顺序对整个电路所有位置的电流和电压进行分析,确定内在联系,从而建立思维模型.
1.2.1 滑动变阻器“串联”模型
如图1所示为滑动变阻器“串联”模型,当滑动变阻器滑片向右移动时,分析图中所有电表的示数变化.(滑片向左移则结论相反,下同)
分析流程:①U总:电源电压不变,故电压表V示数不变;②I:滑片向右移R2增大,根据I= U总 R1 R2↑ (↑表示增大,↓表示减小,下同),故电流表A示数变小;③U1:根据U1=I↓×R1,故电压表V1示数变小;④U2:根据U2=U 总-U1↓,故电压表V2示数变大.
1.2.2 滑动变阻器“并联”模型
如图2所示为滑动变阻器“并联”模型,当滑动变阻器滑片向右移动时,分析图中所有电表的示数变化.
分析流程:①U总:电源电压不变,故电压表V示数不变;②I1:根据I1= U总 R1 ,故支路电流表A1示数不变;③I2:滑片向右移R2增大,根据I2= U总 R2↑ ,故支路电流表A2示数变小;④I总:根据I总=I1 I2↓,故干路电流表A示数变小.
1.2.3 滑动变阻器“特殊”模型
如图3所示为滑动变阻器“特殊”模型,当滑动变阻器滑片向右移动时,分析图中所有电表的示数变化.
分析流程:①U总:电源电压不变,故电压表V示数不变;②I:移动滑片,R2接入阻值不变,根据I= U总 R1 R2 ,故电流表A示数不变;③U1:根据U1=I×R1,故电压表V1示数不变;④U2:滑片向右移,电压表V2所测有效电阻R′阻值变小,根据U2=I×R′↓,故电压表V2示数变小.
1.2.4 开关“串并联转换”模型
如图4所示为开关“串并联转换”模型,开关由断开到闭合,电路由串联变为并联,分析图中所有电表的示数变化.(由闭合到断开则结相反,下同)
分析流程:①U总:变化前后电压表V均测电源电压,故示数不变;②I2:根据I2= U总 R2 ,故支路电流表A2示数不变;③I1:开关闭合前A1示数为0,闭合后有示数,故支路电流表A1示数增大;④I总:根据I总=I1↑ I2,故干路电流表A示数增大.
1.2.5 开关“短路”模型
如图5所示为开关“短路”模型,当开关由断开到闭合,R1由通路变为短路,分析图中所有电表的示数变化.
分析流程:①U总:变化前后电压表V均测电源电压,故示数不变;②I:开关闭合后R1短路,根据I= U总 R1↓ R2 ,故电流表A示数增大;③U1:开关闭合前电压表V1有示数,闭合后R1短路,故电压表V1示数为0;④U2:根据U2=U总-U1↓,故电压表V2示数增大.
2 “模型构建”在例题中的应用
应用“模型构建”法解决动态电路问题的一般思路是:(1)认清题设电路的结构,判断动态电路类型,利用等效电路将其简化,回归到已有模型;(2)根据题目所求,对比相应模型的分析流程,得出所求物理量的变化;(3)若涉及电功率、电灯亮度等问题则根据相应公式并结合电流、电压的变化进行分析.
例1