初中物理動態電路解題技巧之我見

摘 要：物理是一門自然科學類學科，涉及范圍相當廣泛，包括力、聲、光、能、功、簡單機械和電學等.其中電學知識難度較大，而動態電路更是難點中的難點，不僅教師難教，學生也難學，主要原因通常在于他們對一些公式的推導和運用不夠熟練，分析方法不到位，以至于在解題中困難重重.基于此，筆者主要對初中物理動態電路解題技巧進行深入分析和討論，并提出個人見解.

關鍵詞：初中物理;動態電路;解題技巧

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）05-0110-03

動態電路分析題是初中物理電學教學中的一大重點，難度也不小，在歷年中考物理中出現的概率極高.動態電路問題本質上是對歐姆定律的應用，在初中物理解題訓練中，教師需圍繞動態電路開設專題訓練，讓學生先明確引起電路發生動態變化的原因，指導他們采用相應的技巧解題[1].

1 開關通斷引起電路變化的解題技巧

開關通斷即為開關的斷開與閉合，這是初中物理動態電路中最為常見的一種題型.開關閉合對電路的影響主要體現在改變原電路元件的串聯和并聯關系，或者改變原電學元件的作用等.解答開關閉合類動態電路試題時，需要求學生先明確是開關閉合與斷開，把握好開關閉合前后電路中發生變化與不變的量，讓學生通過結合電阻的變化來判斷電路變化，使其形成正確解題思路[2].

例1 如圖1所示，在該電路中電源電壓保持恒定不變，R1

=3R2，當開關S與S1閉合、S2斷開時，電壓表與電流表的示數分別是U1和I1；當開關S1斷開，S與S2閉合時，電壓表與電流表的示數分別是U2和I2，那么U1/I1：U2/I2的值是（）

A.3∶4B.4∶3C.1∶4D.4∶1

解析 當開關S閉合后，無論是開關S1閉合還是S2閉合，電阻R1與R2均并聯，電壓表V測量的是兩個并聯電路中的電壓，也就是電源電壓，不同的是當開關S1閉合時，電流表A測量的是干路電流，開關S2閉合時，電流表A測量的是支路流經R2的電流.設電源電壓是U，當開關S與S1閉合時，I1=U/R1+U/R2，U=U1，則U1/I1=R1R2/R1+R1；當開關S與S2閉合時，I2=U/R2，U=U2，U2/I2=R2，則U1/I1：U2/I2=3∶4，故正確答案是選項A.

例2 已知在如圖2所示的電路中，電源電壓始終保持不變，當把開關S閉合以后會出現什么變化？（）

A.電壓表的示數變大

B.電流表的示數變大

C.電路中的總電阻變大

D.電路消耗的總功率變小

解析 當開關S斷開時，電壓表測量的是電源電壓，電流表測量的是流經電阻R2的電流；當開關S閉合時，電壓表測量的是并聯電路兩端的電壓，電流表測量的是干路電流，而且并聯電路兩端的電壓與電源電壓大小一樣，R2支路中流經的電流同原來的電流大小相等，且干路電流等于各個支路電流之和，所以說電壓表的示數不變，電流表的示數變大，故選項A錯誤，選項B正確；在并聯電路中，總電阻小于任意一支路的電阻，所以總電阻變小，C選項錯誤；電源電壓保持不變，電流表示數變大，根據P=UI可知，電路中消耗的總功率變大，所以D選項錯誤.

2 滑動變阻器引起電路變化的解題技巧

解決因滑動變阻器引起動態電路的題目時，首先需明確滑動變阻器同其他電學元件之間的連接關系，以此為基礎把握滑動變阻器滑片移動時電阻是減小還是增大，再結合串聯和并聯電路知識及歐姆定律解題.

例3 如圖3所示，電源電壓始終保持恒定不變，把開關S閉合以后，讓滑動變阻器的滑片P往右滑動，則（）.

A.電流表A與電流表A2的示數之差增大

B.電流表A1與電流表A2的示數之和增大

C.電壓表V與電流表A2的示數比值增大

D.電壓表V與電流表A1的示數乘積增大

解析 在該電路中，電流表A測量的干路電流，A1與A2測量的是兩個支路電流，電壓表V測量的是電阻R1兩端電壓，也是電源電壓，電阻R1與滑動變阻器的阻值并聯，當滑片A往右滑動時接入電路中的阻值增加.電流表A與電流表A2的示數之差是電流表A1的示數，V和R1的值均不發生變化，所以A1的示數不變，故選項A錯誤；電流表A1與電流表A2的示數之和是電流表A的示數，A1的示數不發生變化，A2的示數變小，則A的示數減小，故選項B錯誤；電壓表V與電流表A2的示數比值是電阻R2的值，顯然是增大的，故選項C正確；電壓表V與電流表A1的示數均不發生變化，所以乘積也不會發生變化，選項D錯誤.

3 電路故障引起電路變化的解題技巧

電路發生故障一般分為短路與斷路兩種情況，前者可理解為電路被一根導線連接，后者能理解成電路中線路斷開，一旦電路發生故障勢必會引起電路中一些參數發生變化.解題中應明確電壓表、電流表等儀表測量的電學參數，特別是遇到有關電壓表測量電壓的動態電路試題時，應知道在有的動態電路中，電壓表測量的電壓不僅僅是支路電壓，還是電源電壓，以此作為解題的切入點[3].

例4 如圖4所示，在該電路中電源電壓U始終保持恒定不變，電阻R1與R2的阻值都是R0，把開關S閉合，只有兩個電表指針發生偏轉，如果電路只存在一處故障，且發生在R1或者R2上面，那么（）.

A.如果R1斷路，則A的示數是0，V1的示數是U

B.如果R2斷路，則A的示數是0，V1的示數是U

C.如果R1短路，則A的示數是U/R0，V1的示數是0

D.如果R2短路，則A的示數是U/R0，V1的示數是0

解析 處理這一題目時，學生需緊緊抓住“只有兩個電表指針發生偏轉”與“電路只存在一處故障，且發生在R1或者R2上面”這兩個條件，解題可以從給出的幾個選項著手，采用電學知識推導出存在矛盾的地方，把錯誤選項逐個排除，給出以下提示性問題：R1斷路V1測量的是誰的電壓？V2呢？R2斷路呢？R1短路V1是否有示數產生？為什么？R1或R2短路，A測量的均是干路電流嗎？為什么？當他們弄清楚這幾個問題，就能夠輕松推斷出本題的正確答案是C選項.

4 元件更換引起電路變化的解題技巧

元件更換以后同樣會引起電路中大部分參數的變化，這也是初中物理電學教學中一類比較常見的動態電路問題.從整體角度來看，這種類型的題目主要分為兩大類別，一種是通過電氣元件的更換讓學生結合題干描述現象，把電路中出現的故障找出來；另一種是讓他們分析元件更換前后電路中一些參數的變化情況及規律.其中后者難度相對較大，初中物理教師需加強訓練，引領學生學會透過現象看本質，使其深入發掘與找出題目中的隱性信息與條件，讓他們據此運用歐姆定律列出方程，通過解方程求解[4].

例5 如圖5所示，電源電壓始終保持恒定不發生變化，把開關S閉合后，滑動變阻器從最右端滑動至中點，然后使用電阻R2把R1替換掉，為確保電流表A與A1示數的比值與滑片在最右端時的比值一樣，那么R2與R1之間的大小關系是（）.

A.R1＞R2B.R1＜R2

C.R1=R2D.以上三種情況都有可能

解析 教師應先指導學生分析電路中各個電表的作用，顯然A1測量的是流經滑動變阻器的電流，A測量的是干路電流，R1與變阻器接入的阻值是并聯關系.解題時，需對這兩個狀態下電路中的電流變化情況進行對比分析，教師可引領學生結合所學知識，精準把握兩個并聯電路兩端的電壓與電壓之間的關系，聯系已學知識不難發現，R2與滑動變阻器接入的電阻兩端電壓大小一樣，均是電源電壓，以此為基礎采用歐姆定律建立出相應的物理方程，即可找出R1與R2之間的大小關系.設該電路中的電源電壓是U，滑動變阻器的最大阻值是R0，當滑動變阻器的滑片移動至最右端時，電流表A與A1的示數分別是I與I1，那么I=U1/R1+U1/R，I1=U/R，則I/I1=1+R/R1；當滑動變阻器的滑片P移動至中點位置時，R2把R1替換掉以后，I=U/R2+2U/R，I1=2U/R，則I/I1=1+R/2R2，由此能夠得到R1=2R2 ，很明顯R1＞R2，所以正確答案是A選項.

5 結束語

動態電路在初中物理電學教學中占據著較為重要的地位.教師需加強動態電路解題訓練活動的設計與實施，分析和歸納電學知識，總結動態電路的相關類型，根據不同成因采取不同解題技巧，最終通過專項解題訓練掌握不同題型的解題方法.

參考文獻：

［1］ 張長梅.初中物理電路知識的學習及解題方法研究[J].數理化解題研究，2022（29）：83-85.

[2] 張圣紅.初中物理動態電路試題分類解析[J].中學物理教學參考，2022，51（10）：67-70.

[3] 黃忠元.初中物理電路題的解題方法及技巧[J].智力，2021（14）：125-126.

[4] 張彥梅.淺析初中物理電學中的動態電路[J].課程教材教學研究（中教研究），2021（Z1）：67-70.

［責任編輯：李 璟］

收稿日期：2023-11-15

作者簡介：張文斌（1981.7-），男，福建省南平人，本科，中學一級教師，從事物理教學研究.