张士照 四川省广元市利州中学 628000
【摘要】尽管初中物理难度较低，但对于刚接触物理知识的学生来说仍然属于一大难点，并且许多学生都为电学知识所困扰，主要原因还是在于学生未能掌握最为基本的电路图。通过分析此方面的试题可知，无论电路图如何变化，都由基本原理图演变而来，因此学生需要首先熟知基本原理图，然后明确可能的变换类型，在总结与分析的过程中不断积累经验，从而降低学习难度。
【关键词】初中物理；电学知识；一图演变多题
中图分类号：G623.2文献标识码：A文章编号：ISSN1001-2982 （2019）04-077-03
引言
电学知识属于初中物理中十分关键的一个部分，在考题所占比例较大，分值较高，同时也是学生失分最为严重的部分。这与学生不具备电路分析能力相关，因此教师需要对学生进行引导，通过试题分析帮助学生明确复杂电路图的演变过程，理清学生解题思路，从而实现电学知识的高效解答。
一、基本原理图
简单电路的构成要素是固定的，如图1所示，主要针对初中物理。图中R指用电器，其余的固定组成部分别是开关、导线与电源。获得电流与电压的方式分别是将电流表串联、将电压表并联，如需调整电压或电流则应加入滑动变阻器[1]。对于初中物理而言，只要能够掌握该图，基本能够顺利完成各类与电路图相关的试题的解答。常见实验类型包括探讨电流与电压、电阻的关系，额定功率及未知电阻的测量。
图1
二、演变类型
（一）电压表位置
图1中电压U不变，R1两端电压由电压表直接测得，如果右移滑片，通过I=可得出U不变、R2减小时，I变大的
结论。电压表所测得的电压U1=I R1，R1 不变，因此U1增大。如果移动电压表，如图2所示，测量R2两端电压，右移滑片时I变大，R2阻值减小，因此U2=I R2不满足判断条件，可改用U2=U-U1判断。当U保持不变时，由于U1增大，则可U2得出减小的结论，如果条件相反，结论则为U2变大。下面通过案例详细介绍。
例1：在图3中，电源电压固定，闭合开关后左移滑片，判断电压表与电流表各自显示数值的变化情况。
该题由图1演变而来，可通过欧姆定律及串联电路加以分析，最终的结果为：电流表与电压表的示数变化情况分别是变大、变小。
图1中的电压表如果与滑片相接，如图4所示，试题难度则会有所提升，右移滑片后R2阻值不变，电压范围出现变化。在此种情况下应用欧姆定律分析，I=中，U均保持稳定状态，
因此电流并未产生变化，此时电压的判断需要采用公式U=IR2，可得出U2变大的结论。如果R2阻值减小，U2则会减小。
图2图3图4
（二）电阻位置改变
如果并联图1中的，则会产生如图5所示的三种不同的电路图，图（A）右移滑片后通过并联电压的基本规律可发现U2=U且维持恒定状态[2]。通过可知I1=U/R1，I1、U、R1均不变。图（B）中前提条件不变，即 U2=U，此时可用欧姆定律分析，U不变时，由于R2数值减小，因此I2增大，在图（C）中，前提条件仍不变，通过两个分析过程可知，I1和I2的状态分别是不变与变大，又可通过I=I1+I2得知I变大。
（三）电表互换
将图1中两个表的位置互换可得出图6，这时会出现连接错误的问题，电压表处于串联接入电路中。这种情况下，阻值会增大，并达到较高的状态，电流表所显示的数值接近于零，而电压表则与电源电压所显示的数值相同。此种类型的电路图演变可用例2加以说明。
（A） （B） （C）图5
例2：图7中闭合开关，灯泡能够正常发光，但互换两个表的位置后会出现灯泡不能发光、烧坏、正常发光、两个表没有示数哪种现象？电压表处于串联电路中，阻值大、电流小，由此可知灯泡不会正常发亮。
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（四）少一个电表
如果直接去掉图1中两个电表中的其中一个且明确知道最大阻值为R2，可得出的图形如图8、图9所示，这时可直接测量未知电阻。然后分别将滑片向最小与最大阻值两个方向移动，并记录电表示数，由于电源电压处于恒定状态，因此可直接得出公式I1R1=I2，R1可表示为R1= I2R2/ I1-I1。图8 图9
（五）滑变器变身
1.故障
图1中的变阻器如果故障，则需从实用性角度加以处理，此时题目在理解与计算层面的难度都会明显有所增加。例3就属此种类型，例3题目为:如图10（A）所示，电源电压保持不变，为1.5伏，左移滑片，滑片由于变阻器某一部分出现断路故障，在左移过程中达到一定的距离后电流表才能显示出相应的数值[3]。通过读取电压表可知数值显示结果为1.35伏，并且还与滑片移动距离呈函数关系。如图10（B）所示，对此提出三点问题：⑴电流表有示数后x的数值和R2阻值？⑵R1阻值？⑶x=10厘米时共消耗了多少电功率？
对于问题⑴⑵，通过观察电路图可知两电阻串联。电流表所测的是电路中的电流，电压表所测的是滑变器接入电路中的两端电压。通过图（乙）可读出电流表开始有读数时滑片移动的距离，然后根据欧姆定律求出R2接入电路的阻值，并根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，最后依据欧姆定律即可得出R1的阻值。两电阻串联方式连接，可获得电流及滑变器两端电压。依据函数关系图，然后通过电流表查看开始显示数值时滑片的移动距离，可求得阻值R2，然后通过欧姆定律解出阻值R1。针对问题⑶，当滑片移动距离为10cm时，可直接求出和滑变器两端电压，电功率则可直接通过公式求得P=UI。图10（A） 图10（B）
2.应用
如果连接图1中的器材与滑片，则会变成自动测高仪等实用性较强的装置。如图11所示，上移高杆的同时滑片也会上移。依据公式I=U/R+R’可,，U不变时，R与I的变化状态分别为变大、变小。U’增大，计算方式为U’=U-UR，因此要想得知人的身高，只需查看电压表所显示的数值即可。
图11图12图13
3.形状
滑变器的变形在试题中最为常见，演变后的滑变器最大的特点是阻值均匀，如图12所示，解题难度明显提高，要想准确解答，最为关键的是了解电流路径及两个电表各自的量程[4]，得知这些基本条件之后，滑变器的范围就不难求出。
如图13所示的电路中，电源电压U=18V保持不变，定值电阻R1的阻值为10Ω，电流表与电压表各自的量程分别为0～0.6A、0～15V，R2阻值范围为0～100Ω，是由阻值均匀的电阻线构成的滑变器，将开关闭合后滑片在滑变器上允许移动的范围是多少？ A.0～100Ω B.20～100Ω C.10～50Ω D.20～50Ω
通过对电路图进行分析可以得知，R1和R2的右边部分串联在电路中。电压表所测的是滑变器右边两端的电压，然后根据电表量程和串联电路特点即可计算出滑片的允许移动范围，正确答案选择D.20～50Ω。
三、结语
总而言之，物理试题的变化都会基于一定的原理，对于电学知识而言，存在最为基本的电路图，学生需要做的是分析基本原理图，然后明确由此演变成的复杂电路，并在长期训练的过程中逐步累积起一定的经验，促使电学试题的解答更加高效、准确。
参考文献
[1]王云刚.浅谈初中物理电学规律及电学计算题的解法[J].科学咨询(教育科研),2014，(3):77-78.
[2]苗元秀.人教版初中物理课标教材电学教学的实施意见[J].课程·教材·教法,2014,30(6):48-51.
[3]仲崇鹏.初中物理习题教学中实施有效教学策略探索[D].东北师范大学,2015.
[4]申新平.例说初中物理作图题的类型[J].数理化学习(初中版),2014，(2):31-33.
论文作者:张士照
论文发表刊物:《中小学教育》2019年4月3期
论文发表时间:2019/2/18
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