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在初中时期,学生们属于刚刚接触系统的物理学科学习,因此所涉及的内容还不是特别的深奥,然而尽管如此,其内容对于初中生而言,还是很难完全掌握。在沪科版的初中物理九年级教材中,其教学内容一共被分为了十章,然而仅仅电学就占了其中的四章,也就是说初中物理电学约占总体内容的一半,可见其重要性和困难程度。
一、初中物理电路计算题的类型分析
在初中物理的教学内容当中,我们可以看出初中物理电学在整体物理内容中所占比重极大,这也导致了其计算种类和题型的复杂多变。而且再加上学生第一次接触物理电学,令学生很难对其特点完全了解,从而导致学生在解题时无法做到活学活用。而且在解题中,由于学生对欧姆定律的了解不透彻,常常忽略其重要的“同一性”和“同时性”,最终导致解题失败。
因此针对这一情况,我们可以对复杂的电学问题根据其电路特点进行分类,从而对其进行有针对性的解答。由于每个电路的特点不同,我们可以根据其串联或并联的特性,将其分为“最简单的只有一个用电器的电路”、“由两个用电器串联得到的串联电路”、“由两个用电器并联得到的并联电路”、“由滑动变阻器组成的可变电路”、“由开关来进行电路变化控制的电路”这五种类型的电路计算问题。
二、初中物理电路计算题例题解析
(一)两个用电器的串联电路计算解析
例:将一直电阻R1与R2串联在电压U=12V的电源上,R1=20Ω,R2=40Ω。求:①电路总电阻R总;②电路电流I;③R1两端的电压;④R2的电功率。
解析:先根据已知条件求出电路总电阻,再利用总电阻和总电压,根据欧姆定律 求出电路电流I,再然后通过欧姆定律和串联电阻“分压不分流”的定律,求出R1两端电压,最后根据电功率公式P=I2R,求出电功率。
针对这类问题,首先我们要进行细致的审题,通过题目的第一句话,我们可以根据电阻串联的信息想到“串联电路分压不分流”这一定律,从而列出“I总=I1=I2”、“R总=R1+R2”的相关电路信息。然后针对第一个问题,直接将R1、R2的数值带入公式求出R总,即:R总=R1+R2=20Ω+40Ω=60Ω。
然后针对第二个问题,我们可以根据欧姆定律“I=U/R”带入数值,求出电路的总电流I总,即:I=U/R总=12V/60Ω=0.2A。
而根据审题时对已知串联电路的特点分析,我们知道“I总=I1=I2”,所以我们可以得出I1=0.2A,然后我们再根据欧姆定律“U=IR”求出R1两端的电压,即U1=I1*R1=0.2A*20Ω=4V。
最后进行第四个问题的解答,我们首先需要列出电功率的计算公式“P=I2R”,根据串联电路的特点“I总=I1=I2”,我们可以得到I2=0.2A,而R2已知,带入数值便可以求出R2的电功率,即P2=I2R2=0.22A*40Ω=1.6W。
(二)两个用电器的并联电路计算解析
例:如图所示,将R1、R2并联在电路中,R1=10Ω,R2=20Ω,闭合开关后,电流表显示I1=2.4A,求电路的总电流。
解析:想要解决此题,必须利用“并联电路分流不分压”的特点,先求出R1两端的电压,然后再根绝U1=U2求出R2的电流,从而求出此电路的总电流。
针对本体进行审题,首先从第一句话中,我们可以根据并联电路的关系“并联电路分流不分压”得出电路电压关系“U总=U1=U2”以及电流关系“I总=I1+I2”。然后再对问题进行分析,发现我们所要求的最终答案为I总。
而想要求出I总,我们就必须求出I2。根据欧姆定律“I=U/R”,我们可以发现R2的电压U2仍然是未知条件。然后我们对电压进行分析,可以从已知的条件中,发现R1与I1是已知的,这样我们就能得出U1。这时,我们审题时分析的电压关系“U总=U1=U2”就起到了关键的作用。
答:U2=U1=I1*R1=2.4A*10Ω=24V,I2=U2/R2=24V/20Ω=1.2A,I总=I1+I2=2.4A+1.2A=3.6A。
(三)滑动变阻器的可变电路计算解析
例:如图所示,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,阻值为10Ω,R2为滑动变阻器。闭合开关后,将P移动至b点时,电流表显示为1A,当P移动至中点时,电流表显示为1.5A。求:①电源电压;②R2的最大阻值。
解析:根据已知的两次电流表显示数值,以及定值电阻和滑动变阻器当时相对应的阻值,可以确定求出电源的总电压15V,然后根据电源的总电压及电路总电流,求出最后的滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(四)由开关控制的可变电路计算解析
在初中物理的电学习题中,还会经常遇到这样一类问题:某个开关闭合或断开引起阻值变化,然后判断电路的电流、各电阻两端的电压以及电功率发生变化。例如:当开关S由闭合到断开时,电流表示数有什么变化?电压表示数有什么变化?电压表和电流表的示数的比值有什么变化?
解决方法:首先弄清电路的串并联关系,然后根据电压、电阻、电流间的变化关系,在寻找变量的同时,要注意哪些是不变的物理量,便可以顺利解决问题。局部电阻的变化→整个电路的电阻的变化→总电流的变化→其他量的变化。当把开关S闭合时,灯泡L被短路,只有R工作,电压表测量电阻两端的电压,电流表测量电路中的电流;开关断开时,灯泡L与电阻R串联,电压表测量电阻R两端的电压,电流表测量电路中的电流;根据串联电路的电阻特点可知开关S由闭合到断开时电路总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,再根据欧姆定律判断电压表与电流表示数比值的变化.
三、初中物理电路计算题解决方法经验总结
通过对初中物理电路计算题的分类和举例,我们可以看出,在进行物理电路计算时,显现要认真审题,然后根据题意进行电路图分析。在电路图分析时,一定要活用欧姆定律,根据“串联电路分压不分流”和“并联电路分流不分压”的电路特点进行条件构架,从而确定已知关系和所求问题之间的联系,最后熟练的运用适当的公式,求出正确的解。
一、初中物理电路计算题的类型分析
在初中物理的教学内容当中,我们可以看出初中物理电学在整体物理内容中所占比重极大,这也导致了其计算种类和题型的复杂多变。而且再加上学生第一次接触物理电学,令学生很难对其特点完全了解,从而导致学生在解题时无法做到活学活用。而且在解题中,由于学生对欧姆定律的了解不透彻,常常忽略其重要的“同一性”和“同时性”,最终导致解题失败。
因此针对这一情况,我们可以对复杂的电学问题根据其电路特点进行分类,从而对其进行有针对性的解答。由于每个电路的特点不同,我们可以根据其串联或并联的特性,将其分为“最简单的只有一个用电器的电路”、“由两个用电器串联得到的串联电路”、“由两个用电器并联得到的并联电路”、“由滑动变阻器组成的可变电路”、“由开关来进行电路变化控制的电路”这五种类型的电路计算问题。
二、初中物理电路计算题例题解析
(一)两个用电器的串联电路计算解析
例:将一直电阻R1与R2串联在电压U=12V的电源上,R1=20Ω,R2=40Ω。求:①电路总电阻R总;②电路电流I;③R1两端的电压;④R2的电功率。
解析:先根据已知条件求出电路总电阻,再利用总电阻和总电压,根据欧姆定律 求出电路电流I,再然后通过欧姆定律和串联电阻“分压不分流”的定律,求出R1两端电压,最后根据电功率公式P=I2R,求出电功率。
针对这类问题,首先我们要进行细致的审题,通过题目的第一句话,我们可以根据电阻串联的信息想到“串联电路分压不分流”这一定律,从而列出“I总=I1=I2”、“R总=R1+R2”的相关电路信息。然后针对第一个问题,直接将R1、R2的数值带入公式求出R总,即:R总=R1+R2=20Ω+40Ω=60Ω。
然后针对第二个问题,我们可以根据欧姆定律“I=U/R”带入数值,求出电路的总电流I总,即:I=U/R总=12V/60Ω=0.2A。
而根据审题时对已知串联电路的特点分析,我们知道“I总=I1=I2”,所以我们可以得出I1=0.2A,然后我们再根据欧姆定律“U=IR”求出R1两端的电压,即U1=I1*R1=0.2A*20Ω=4V。
最后进行第四个问题的解答,我们首先需要列出电功率的计算公式“P=I2R”,根据串联电路的特点“I总=I1=I2”,我们可以得到I2=0.2A,而R2已知,带入数值便可以求出R2的电功率,即P2=I2R2=0.22A*40Ω=1.6W。
(二)两个用电器的并联电路计算解析
例:如图所示,将R1、R2并联在电路中,R1=10Ω,R2=20Ω,闭合开关后,电流表显示I1=2.4A,求电路的总电流。
解析:想要解决此题,必须利用“并联电路分流不分压”的特点,先求出R1两端的电压,然后再根绝U1=U2求出R2的电流,从而求出此电路的总电流。
针对本体进行审题,首先从第一句话中,我们可以根据并联电路的关系“并联电路分流不分压”得出电路电压关系“U总=U1=U2”以及电流关系“I总=I1+I2”。然后再对问题进行分析,发现我们所要求的最终答案为I总。
而想要求出I总,我们就必须求出I2。根据欧姆定律“I=U/R”,我们可以发现R2的电压U2仍然是未知条件。然后我们对电压进行分析,可以从已知的条件中,发现R1与I1是已知的,这样我们就能得出U1。这时,我们审题时分析的电压关系“U总=U1=U2”就起到了关键的作用。
答:U2=U1=I1*R1=2.4A*10Ω=24V,I2=U2/R2=24V/20Ω=1.2A,I总=I1+I2=2.4A+1.2A=3.6A。
(三)滑动变阻器的可变电路计算解析
例:如图所示,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,阻值为10Ω,R2为滑动变阻器。闭合开关后,将P移动至b点时,电流表显示为1A,当P移动至中点时,电流表显示为1.5A。求:①电源电压;②R2的最大阻值。
解析:根据已知的两次电流表显示数值,以及定值电阻和滑动变阻器当时相对应的阻值,可以确定求出电源的总电压15V,然后根据电源的总电压及电路总电流,求出最后的滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(四)由开关控制的可变电路计算解析
在初中物理的电学习题中,还会经常遇到这样一类问题:某个开关闭合或断开引起阻值变化,然后判断电路的电流、各电阻两端的电压以及电功率发生变化。例如:当开关S由闭合到断开时,电流表示数有什么变化?电压表示数有什么变化?电压表和电流表的示数的比值有什么变化?
解决方法:首先弄清电路的串并联关系,然后根据电压、电阻、电流间的变化关系,在寻找变量的同时,要注意哪些是不变的物理量,便可以顺利解决问题。局部电阻的变化→整个电路的电阻的变化→总电流的变化→其他量的变化。当把开关S闭合时,灯泡L被短路,只有R工作,电压表测量电阻两端的电压,电流表测量电路中的电流;开关断开时,灯泡L与电阻R串联,电压表测量电阻R两端的电压,电流表测量电路中的电流;根据串联电路的电阻特点可知开关S由闭合到断开时电路总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,再根据欧姆定律判断电压表与电流表示数比值的变化.
三、初中物理电路计算题解决方法经验总结
通过对初中物理电路计算题的分类和举例,我们可以看出,在进行物理电路计算时,显现要认真审题,然后根据题意进行电路图分析。在电路图分析时,一定要活用欧姆定律,根据“串联电路分压不分流”和“并联电路分流不分压”的电路特点进行条件构架,从而确定已知关系和所求问题之间的联系,最后熟练的运用适当的公式,求出正确的解。