浅谈初中物理动态电路的三种解题方法

省级课题《农村中学物理实验教学中探究性学习的研究》——子课题《农村中学初中物理分组实验教学探究》浅谈初中物理动态电路的三种解题方法贵州省务川仡佬族苗族自治县分水中学周炳奎摘要：串并联电路中由于滑动变阻器的滑片滑动而使电路中的电阻发生变化，从而引起电流表、电压表示数变化的解题方法有：直观思维法，公式计算法，极限假设法。关键词:物理动态电路计算假设对于动态电路问题，由于滑动变阻器的滑片滑动而使电路中的电阻发生变化，从而引起电流表、电压表示数的变化或小灯泡亮度的变化，这部分试题既考查了欧姆定律、串并联电路的特点、滑动变阻器等重要基础知识，又考查了学生综合分析问题的能力，所以许多学生遇到这样的问题总是很难找到突破口，难以解答。现将动态电路的几种解题方法分析如下。一、纯串联电路例1.如图1所示的电路，设总电压为U，R1两端的电压为U1，R2两端的电压为U2，当滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中，电流表和电压表的示数变化是（）A.电流表示数变小，电压表示数变大B.电流表、电压表示数都变大C.电流表示数变大，电压表示数变小D.电流表、电压表示数都变小图1解法一（直观思维法）：将电流表视为导线，电压表连同其两端导线取走，容易看出电路由电灯R1与滑动变阻器R2串联而成。当滑片P向右滑动的过程中，滑动变阻器R2接入电路的电阻变大→通过R2的电流变小→A表示数变小；V表并联在R2两端，由于串联电路中电压分配与电阻成正比，所以滑动变阻器R2接入电路的电阻变大→R2两端的电压变大→V表示数变大，而R1两端的电压等于总电压减去R2两端的电压，可以得出R1两端的电压变小。故选A。解法二（公式计算法）：当滑片P向右滑动的过程中，滑动变阻器R2接入电路的电阻变大→总电阻变大（R=R1+R2）→电流变小I=U/（R1+R2）→A表示数变小，如果根据U2=IR2计算，由于I变小而R2变大，所以不能直接判断出V表示数的变化情况，但可以运用串联电路的特点：U=U1+U2，因为U1=IR1，I变小，R1不变，所以U1变小，而U不变，则U2=U-U1变大，V表示数变大。故选A。解法三（极限假设法）：假设滑片P在R2的最左端，则只有R1接入电路，此时通过电路中的电流最大，A表示数最大，电压表与纯导线并联，则V表示数为0V；假设滑片P在R2的最右端，则R1与R2串联接入电路，且总阻值最大，此时通过电路中的电流最小，A表示数最小，电压表与R2并联，电压表测R2两端的电压，V表示数不为0V；所以当滑片P向右滑动的过程中，A表示数变小，V表示数变大。故选A。二、纯并联电路例2.如图2所示，电源电压不变，闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，下列判断正确的是（）A.三只电表的示数都变大B.三只电表的示数都变小C.A1表、A2表示数变小，V表示数不变D.A1表示数变小，A2表、V表示数不变图2解法一（直观思维法）：将电流表用导线连通，电压表连同两端的导线取走，可以看出电路由滑动变阻器R1与定值电阻R2并联而成，A1表测总电流，A2表测通过R1的电流。当滑片P向左滑动时，滑动变阻器R1接入的电阻变大→通过R1的电流变小→A2表示数变小（再结合通过R2的电流不变）→总电流变小，所以A1表示数变小；V表测电源电压，因此示数不变。故选C。解法二（公式计算法）：当滑片P向左滑动时，滑动变阻器R1接入的电阻变大，由于U值不变，所以通过R1的电流I2=U/R1变小，A2表示数变小；又由于U值不变，R2不变，所以通过R2的电流I=U/R2不变，总电流I1=I+I2变小，A1表示数变小；V表测电源电压，因此示数不变。故选C。解法三（极限假设法）：假设滑片P在R1的中间，R1有一半的电阻接入电路(注意不能滑到最右端，那样会造成短路），A2表示数较大，电压表并联在电源两端，V表示数为电源电压；假设滑片P在R1的最左端，R1全部电阻接入电路，通过R1的电流变小，A2表示数变小，因为R2的电阻没有变，所以通过R2所在支路的电流不变，测总电流的A1表示数则变小；电压表并联在电源两端，V表示数为电源电压，因此V表示数不变。故选C。由以上可见，处理此类问题的策略是：首先要会分析电路，电流表内阻很小可视为导线，电压表内阻很大可视为断路，电压表可连同它两端的导线取走，从而简化电路结构，但又要知道电压表和电流表测那部分电路的电压和电流；其次要知道由于滑动变阻器的滑片滑动引起部分电路的电阻到底是变大了还是变小了，不论串联还是并联，其中有一个电阻的阻值增大，总电阻就增大，如果有一个电阻的阻值减小，总电阻就减小，电灯的电阻不变；再由串并联电路的特点和欧姆定律，电源电压恒定，测其电压的电压表示数不变，串联电路中电压分配与电阻成正比，并联电路中电流分配与电阻成反比等知识分析电流表、电压表示数的变化。