用数学观察法 解电学综合题

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  初中物理电学部分极其重要,历届中考物理试卷中,电学内容的分数值大约为整个试卷的50%至60%。因此教师进行毕业总复习时,应该把行之有效的解题方法传授给学生,使他们步入电学知识的殿堂。下面我就浅略谈谈如何应用数学观察法解答电学综合题。
  [例题一] 一家用电热煮水器有甲、乙两根电阻丝,甲通电6min或乙通电4min都可以将同一壶水烧开,那么甲、乙串联起来使用,烧开同一壶水所需的时间为多少min?并联起来烧开同一壶水需要的时间是多少min?
  [解析一] 由于电热器在四种不同情况下都对同一壶水加热,将这壶水烧开。因此电热器放出的热量相等,即Q=Q=Q=Q。依据焦耳定律公式Q=I2Rt=U2/Rt,而家庭电路的电压U恒定,所以有;
  0=U2/Rt
  Q=U2/Rt
  Q=U2/(R R)t ③
  Q=U2/(R十R)/(RR)t
  学生即使得到了这四个方程式,也感到非常棘手,甚至做不下去。这时采用数学观察法仔细推敲一下,可以发现由①、②两式,能够消去参量u得R、R关系;把②、③两式结合起来,消去参量U,再利用R与R的关系,将R代替掉。这样就解得“。同样的道理,把②、④两式结合,将R代掉解得t。有了正确的解题思路,不难得出t=10min,t=2.4min。
  [解析二] 依据题中条件以及能量转化和守恒定律得:电流通过电热器所做的功W=Q=Q=Q=Q而W=Pt,P=U2/R,所以有:
  W=Pt=Pt=Pt=Pt
  P=U2/R甲,P=U2/R,P=U2/R,P=U2/R并
  这么多式子,要想理清思路得出答案,只有依靠数学观察法。应用观察法得到解题方法是:首先导出P、P分别与P、P的关系式,再推导出t和t分别与t、t的关系式。具体做法是:
  ∵P=U2/R=U2/(R甲/sub> R)
  将R=U2/R,R=U2R代人上式中,整理后得:
  P=pP/(P P) ①
  同理将R=U2/P,R=U2/P代人P=U2(R R)/RR得:
  P=P P
  又因为P=W/t,P=W/t,P=W/t,P=W/t,把它们依次代到①、②
  t=t t=10min
  t=tt/(t t)=2.4min
  [例题二] 如果将两个定值电阻R1和R2以某种方式连接起来,接入电路中时,电阻R1消耗的电功串是12W。如果将这两个电阻以另一种方式连接起来,接入原电路中,测得该电路中的总电流是9A,此时R1消耗的电功率为108W。求R1和R2的电阻各是多大?
  [解析] 由于电阻凡两次分别接入同一电路中,凡第一次接入电路消耗的电功率与第二次消耗电功率相比,前者远小于后者。根据P=U2/R,可以判断出第一种连接方式是串联,第二种连接方式是并联。因此依据题中条件相串联、并联电路的性质得到如下方程组:
  U2/R1=108
  ①
  U2R1/(R1 R2)=12 ②
  U/R1 U/R2=9
  ③
  列出方程组后,运用数学观察法,比较分析这三个式子不难发现由①、②两式可消去参量U,得R1与R2关系,将其结果代入③得到它和U的联系,最后把u与电阻的联系代入①得到R1或者R2的阻值。计算过程如下:
  由①÷②整理后得:
  8R21-2R1R2-R22=0
  解上式得4R1、-R2(不符合物理意义舍去),所以2R1=R2。将R2=2R1代人③解得U=6R1,再把U=6R1代人①得R1=3Ω,则R2=6Ω。
  数学观察法应用于物理电学综合题中,能够达到拓宽解题思路,化繁为易,快速便捷地解答物理问题的功效。
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