初中物理模型解题法

1初中物理模型解题法准格尔旗第四中学物理教师：王泉2一、电学模型（一）模型口诀先判串联和并联，电表测量然后判；一路通底必是串，若有分支是并联；A表相当于导线，并联短路会出现；如果发现它并源，毁表毁源太凄惨；若有电器与它并，电路发生局部短；V表可并不可串，串时相当电路断；如果发现它被串，电流为零应当然。模型思考你想知道常用、快捷、有效、正确识别电路连接方式的四种方法吗？你会迅速、快捷、无误地判断出电路发生变化时电流表、电压表的示数如何变化吗？你能根据实验现象或者题中给出的器材，准确、有效、方便的查找到电路中发生故障的原因吗？模型归纳示图去表法串联电路标电流法并联电路节点法去元件法明晰电压表电流表测量电路部分部分电阻变化总电阻变化总电流变化部分电流、部分电压、电表示数电功、电功率故障已给出假设法判断电路故障电路图分析故障未给出短路串、并连接断路电器连接方式使用注意电表用途正确识别电路办法V判断电流电压示数A3串、并联电路的识别方法电路连接有两种基本方法──串联与并联。对于初学者要能够很好识别它们有点难度，下面结合串并联电路特点和实例，学习区别这两种电路的基本方法，希望对初学者有所帮助。一、串联电路如果电路中所有的元件是逐个顺次首尾连接起来的，此电路就是串联。我们常见装饰用的“满天星”小彩灯，就是串联的。家用电路中的开关与它所控制的用电器之间也是串联的。串联电路有以下一些特点：（1）电路连接特点：串联的整个电路只有一条电流的路径，各用电器依次相连，没有“分支点”。（2）用电器工作特点：各用电器相互影响，电路中若有一个用电器不工作，其余的用电器就无法工作。（3）开关控制特点：串联电路中的开关控制整个电路，开关位置变了，对电路的控制作用没有影响。即串联电路中开关的控制作用与其在电路中的位置无关。二、并联电路如果电器中各元件并列连接在电路的两点间，此电路就是并联电路。教室里的电灯、马路上的路灯、家庭中的电灯、电风扇、电冰箱、电视机等用电器之间都是并联在电路中的。并联电路有以下特点：（1）电路连接特点：并联电路由干路和几条支路组成，有“分支点”。每条支路各自和干路形成回路，有几条支路，就有几个回路。（2）用电器工作特点：在并联电路中各用电器之间相不影响。某一条支路中的用电器若不工作，其他支路的用电器仍能工作。比如教室里的电灯，有一只烧坏，其它的电灯仍然能亮。这就是互不影响。（3）开关控制特点：并联电路中，干路开关的作用与支路开关的作用不同。干路开关起着总开关的作用，控制整个电路。而各条支路开关只控制它所在的那条支路。三、识别电路方法1．定义法：综合运用上面介绍串并联电路的连接特点及用电器工作特点，针对一些简单、规则的电路是行之有效的方法，也是其它方法的基础。2．路径识别法：根据串并联电路连接特点，串联的整个电路只有一条电流的路径，如果有两条或两条以上的路径即为并联电路。例题1如图1所示的电路，是判断连接方式是串联还是并联？4【解析】我们可以在图形上用箭头标示出电流的路径，电流从电源的正极出发，若只有一条路径，则是串联，若有两条或两条以上路径则是并联；图中可以标示出三条路径，如图2所示，可以用箭头在图形上标画出来，第一条是从正极→A→L1→B→负极，第二条是正极→A→L2→B→负极，第三条是正极→A→L3→B→负极。所以图中L1、L2、L3组成的是并联电路。3．节点分析法：对一些复杂的电路往往一眼难辨，为了简化起见，可以在电流的分流处和合流处设置节点标上字母，同一根导线上字母相同（开关相当于导线），然后分析电流从分流点流到合流点有几种路径，若只有一种路径则为串联，否则为并联电路。例题2如图3所示的电路，试判断三只电灯是串联还是并联？【解析】首先在电流的分流处和合流处分别标上字母A、B，且同一根导线字母相同，如图4所示，则从图中不难看出电流从A流到B可以经过L1，也可以经过L2，还可以经过L3到达。等效电路可画成图5所示。可见此电路是由三只电灯并联组成的。4．去用电器识别法由于串联电路元件是逐个顺次连接，各用电器相互牵制相互影响，如果将电路中的某个用电器取下，其它的电路都不工作，则该电路是串联电路。而并联电路各支路用电器单独工作互不影响，如果将某一用电器去掉，其它的电路不受影响，则该电路是并联电路。例题3如图6所示，在桌面上有两个小灯泡和一个开关，它的连接电路在桌面下，无法看到。某同学试了一下，闭合开关时两灯泡都亮，断开开关时，两灯泡都熄灭，这两个小灯泡究竟是串联连接，还是并联连接的呢？【解析】不能仅凭开关能控制所有用电器，就说电路是串联的。因为并联电路中在干路的开关也能控制整个电路。最简单的方法是：闭合开关，两灯泡都亮，然后拧去一只灯泡，看另一只是否发光。若发光，说明是并联；若不发光，说明是串联。5小结：电路识别对于我们初学者开始有点难，但是借助以上方法加强训练，对简化电路、分析电路很有帮助，特别是路径识别法和节点分析法，希望大家认真学好，在对付一些较复杂的电路时会有一种豁然开朗的感觉。不妨来试一试。【训练题】1．在图7所示电路中，（1）当只闭合开关S1时，灯L1、L2、L3是怎样联接的？（2）当S1、S2闭合时，电流通过哪几只灯？是怎样联接的？（3）当S1、S3闭合时，电流通过哪几只灯？是怎样联接的？（4）当S1、S2．、S3都闭合时，电流通过哪几只灯？是怎样联接的？2．如图8所示的电路，当开关S1、S2断开时，灯L1、L2、L3是怎样连接的？当开关S1、S2闭合时，灯L1、L2、L3又是怎样连接的呢？【答案】1．（1）只闭合开关S1时，电流通过灯L1、L2、L3，它们是串联的。（2）当S1、S2闭合时，灯L1、L2被开关S2短路，电流只通过灯L3。（3）当S1、S3闭合时，灯L2、L3被开关S3短路，电流只通过灯L1。（4）当S1、S2、S3都闭合时，电流通过灯L1、L2、L3，它们是并联的。2．开关S1、S2断开时，电流只有一条路径，灯L1、L2、L3是串联的；开关S1、S2闭合时，电流有三条路径，灯L1、L2、L3是并联的。6如何判断电路故障问题“电路的故障”问题在中考时常出现在电路选择题中，它主要分为无电表（电流表、电压表）和有电表两种情况下的电路故障，电路故障主要包括断路和短路，造成断路的主要原因有：①连接电路时，导线与接线柱之间接触不良；②由于电压过高电路被烧断，比如灯被烧坏；③将电压表串联在电路中，因为电压表的内阻过大，造成电压表所在电路断路。而造成短路的主要原因有：电路的错误连接产生短路，如电流表并联在电路中，因电流表的内阻太小，相当于接入了导线。现举例分析。一.无电表时的电路故障例1.小明在做实验时把甲、乙两灯泡串联后通过开关接在电源上，闭合开关后，甲灯发光，乙灯不发光。乙灯不发光的原因是（）A.它的电阻太小；B.它的电阻太大；C.流过乙灯的电流比甲灯小；D.乙灯灯丝断了。分析与解答：因为甲、乙两灯组成的是串联电路，当开关闭合后，甲灯发光，这证明电路是通路，所以要想知道乙灯不亮的原因，必须得清楚串联电路的电流、电压及电阻的各自特点。因串联电路的电流处处相等，因此有串联电阻两端的电压与电阻是成正比关系的，当乙灯电阻太小时，其两端的电压也太小，远小于其额定电压，所以乙灯不会发光。答案：A二.有电表时的电路故障例2.如图1所示为两个灯组成的串联电路，电源电压为6V，闭合开关S后两灯均不发光，用一只理想电压表测量电路中ab间电压为0，bc间电压为6V，则电路中的故障可能为：A.L1短路且L2断路B.L1和L2均断路C.L1断路且L2短路D.只有L2断路分析与解答：本题主要考查电路发生故障原因的判断，解题关键是理解电路的连接及特性。分析时可以从有示数的电表或有工作的用电器开始分析：①当电压表接在ab间时电压为0，说明电压表中无电流通过，即电压表、电源、开关、灯L2组成的是开路；②当电压表接在bc间时电压为6V，说明电压表中有持续的电流通过，即电压表、电源、开关、灯L1组成通路，这时电压表示数接近电源电压为6V。③若L1短路，也为零，，但L2应发光，与题目不符。答案：D例3.如图2所示，闭合开关，两只灯泡都不亮，且电流表和电压表的指针都不动。现将两只灯泡L1和L2的位置对调，再次闭合开关时，发现两只灯泡仍不亮，电流表指针仍不动，但电压表的指针却有了明显的偏转，该电路的故障可能是（）A.从a点经过电流表到开关这段电路中出现断路；B.灯泡L1的灯丝断了；C.灯泡L2的灯丝断了；D.电流表和两个灯泡都坏了。分析与解答：因为电流表指针不动，两灯都不亮，说明电路中没有电流通过，电路应判断为断路。当L1、L2位置对调时，如图3所示：电压表有示数，说明电压表的两端一定和电源连通，即电流从电源正极经电流表、a点、电压表、b点、灯L1，流回到电源负极之间不可能有断路，故可判断电路故障为灯L2断路。答案：C7二、电学模型（二）模型口诀实物图和电路图，已知其一画另一；各类仪器来读数，实验步骤需设计；已知数据球结论，皆是实验探索题；规范作图要重视，五个问题需牢记；串联电流处处等，分压正比各电阻；总阻等于电阻和，或者电压电流除；并联电压处处等，分流反比各电阻；各个电阻倒数和，等于总阻的倒数。模型思考实验探究是新教材、新课标对同学们提出的新要求，如何进行实验探究？串联电路的计算方法多种，变化多样，如何做到一题多解，多题一解，从中选择最优的解题方法和技巧？并联电路的计算题的解答方法也是变化多端，奥妙无限，怎样才能把握要领，掌握技巧，举一反三？模型归纳示图实物图结论是什么自变量是什么实验与探究五个问题因变量是什么控制量是什么电路图测量量、记录量欧姆定律电流等，电压与电阻成正比例串联电路分压原理电路计算分压原理并联电路欧姆定律电压等，电压与电阻成反比例8三、电学模型（三）模型口诀电流做功UIt，电热I方Rt；电功率，W比t，电压电流的乘积。模型思考有关电功和电功率的问题是电学中的最重要的知识，也是综合性比较强的内容之一，涉及到的公式多，问题一般比较复杂。如何应用电功和电功率的知识正确分析解决有关问题，寻找解决问题的内在规律和办法？模型归纳示图看懂电路图串并联电路特点欧姆定律、电功、电功率公式实际功率问题电功、电功率串联额定电流同，电压之和等于路端电压用电器正常工作并联额定电压同，电流之和不超过干路电路变化原因开关还是滑动变阻器对应状态电路图状态不变量分状态列方程利用串并联规律总结、反思电学综合计算9四、电学模型（四）模型口诀电流通过会放热，焦耳定律求此值；物质升温需吸热，值与比热成正比；家庭电路最基本，三孔插座零火地；功率切莫超负荷，安全用电是常识。模型思考焦耳定律和电热在日常生活中有着十分重要的应用。在应用焦耳定律和电热的知识解决有关的问题时，又应该抓住哪些关键的知识点，有什么技巧？家庭电路是一种最基本、最重要的电路，安全用电是最重要的基本常识，在家庭电路中，怎样判断用电是否安全？电路的链接是否有问题？电路的故障是什么原因引起的？在电磁现象中，怎样确定磁感线的方向？如何确定磁体的N、S极？如何正确应用右手螺旋定则？电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关？通电导体在磁场受力和电磁感应现象各有什么应用？电动机和发电机的区别是什么？模型归纳示图家用电器原理纯电阻电路焦耳定律和电热电功计算非纯电阻电路能量守恒家庭电路的正确连接方式并联多种开关的作用各部分的组成及作用三孔插座安全用电及故障判断假设法联系实际进行计算电度表及其计算表述磁现象性质电磁感应电与磁磁场对电的作用地理现象应用日常用具家庭电路问题10五、浮力模型模型口诀根据已知的条件，判断沉浮的状态；根据受力的平衡，未知量就求出来。模型思考浮力知识是在学习过力、二力合成、二力平衡、密度和液体内部压强知识的基础上进行研究的，因此，浮力知识与前面知识联系密切，综合性强。这样在解决涉及浮力知识习题中，带有很强的迷惑性，学生往往无从下手，我们如何建立一套行之有效的处理技巧呢？其实浮力问题可以从以下几个方面入手：首先，浮力的效果是液体或气体对浸在其中的物体有向上的支持力的作用，接着就要分析浮力与物重大小关系，从而确定物体