谈谈短路电路的教学

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  在初中物理电学的教学中,应用基本的电学规律进行简单电路的分析和计算,是电学教学的一个重点,而在这一重点的内容中,如何分析和处理有短路现象的电路,又是教学中的一个难点。本文拟就这一问题的教学发表一些浅见。
  一、几种出现短路现象的典型电路
  由于初中电学,按新大纲的要求,有关电路的计算规定只允许出现两个用电器以下的简单电路,因而,可能出现短路现象的电路,大体上有以下几种。
  1、出现用电器(或电源)跟无阻导线并联,如在图1的电路中,电源电压为3V不变,R1=2Ω,R2=3Ω求通过R1的电流强度;如果去掉导线L,通过R1的电流强度又是多少。
  2、含有滑动变阻器的电器,如图2的电路中,R为滑动变阻器,其阻值范围是0-50Ω,R0=10Ω,电源电压保持12V不变。求:①K闭合,P在A端时,通过R和R0的电流强度各是多少;②K闭合、P在B端时,R和R0消耗的电功率是多少,并根据计算结果分析此时电路发生什么现象。
  3、安培表造成短路,图3的电路中,R1=5Ω,R2=10Ω,K闭合时,安培表的示数为2A,求电源的电压。若把A改接到a、b之间,闭合K时,安培表的示数是多少?(初中物理教学中安培表的内阻均忽略不计)
  4、因电路的闭合(或断开)造成的短路。如图4,电源电压不变,电建K1、K2都闭合时,伏特表的示数为10V,当K1断开,K2闭合时,伏特表的示数为4V,通过L2的电流强度为0.2A,求L1、L2两灯的电阻R1和R2。
  这四种初中物理简单电路中出现的短路现象,归纳起来实质上只有电源短路和某用电器短路两种。
  二、如何分析和处理有短路现象的电路
  1、要让学生真正明确短路的物理意义。
  要求教师在教学当中特别注意以下三点:①反复强化概念,即对短路现象进行的反复举例,避免学生对概念一曝十寒。②举列要遵循先简后繁的原则。即在举例过程中,让学生先吃透简单的电路。如图5的电路,让学生考虑安培表的示路是否是通过电阻R的电流强度?为什么?又如图6的电路,当K闭合时,R消耗的电功率是多少?为什么?当学生熟悉最简单的短路电路以后,再拓宽到复杂一点的电路。③正反结合。可适当编选一些含有短路现象的选择题,让学生比较正误,提高学生的判断能力。经过这样多次的反复强化,才能使学生对短路概念有比较清醒的认识。
  2、培养学生独立分析电路的习惯。
  ①从局部到整体,如图4的电路,可从部分电路(如图7)入手让学生思考当K1、K2都闭合时,这种情形跟我们以前讲过的何种情形类似;分析清楚这部分电路后,再引导学生分析清楚整个电路,学生的认识和思路就比较清楚了。
  ②从分析电流路径入手,诱导学生画出等效电路。电路是由电源、用电器、电键和导线等元件组成的电流路径。在分析电路时,要抓住电流路径这根主线索,诱导学生能据此正确画出原电路在某一状态时的等效电路。例如,分析图2所示的电路时,先让学生想象K闭合,P在A端时,电路中有多少条电流路径,接着让学生按各元件在电流路径上的位置画出图8所示的等效电路。学生就比较容易求解了。然后再启发学生想象K闭合,P在A端时,电路中有多少条电流路径,接着让学生按各元件在电流路径上的位置画出图8所示的等效电路。学生就比较容易求解了。然后再启发学生想象K闭合,P在B端时的等效电路如图9所示。学生对图9的电路比较熟悉,而且也很容易看出此时电源要发生短路。
  3、适当采用实验的方法加以验证。
  在理性分析的基础上,通过实验,加强感性认识。如图4所示的电路,可让学生自己动手做实验加以验证,通过实验,不但提高了学生的动手能力,而且使学生初步学习了科学研究的方法,从而更深刻地理解短路的物理意义。
  总之,在初中电学教学中,我们要想方设法提高学生分析电路的能力,以突破有关短路电路的分析和计算这一教学难点。
  
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