初中物理电路分析方法.pdf

电路简化的基本原则 不计导线电阻，认定R线0。有电流流过的导线两端电压为零，断开时开关两端可以测得电压（电路中没有其他断点）。开关闭合时等效于一根导线；开关断开时等效于断路，可从电路两 节点间去掉。开关闭合有电流流过时，开关两端电压为零，断开时开关两端可以测得电压（电路中没有其他断点）。电流表内阻很小，在分析电路的连接方式时，有电流表的地方可看作一根导线 电压表内阻很大，在分析电路的连接方式时，有电压表的地方可视作断路，从电路两节点间去掉 用电器（电阻）短路：用电器（电阻）和导线（开关、电流表）并联时，用电器中无电流通过（如下图示），可以把用电器从电路的两节点间拆除（去掉）滑动变阻器Pa段被导线（金属杆）短接不工作，去掉Pa段后，下图a变为图b 根据串、并联电路电流和电压规律“串联分压、并联分流”分析总电流、总电压和分电流、分电压的关系。电流表和哪个用电器串联就测哪个用电器的电流，电压表和哪个用电器并联就测哪个用电器的电压。判断电压表所测量的电压可用滑移法和去源法。电压表原则上要求并联在电路中，单独测量电源电压时，可直接在电源两端。一般情况下，如果电压表串联在电路中，测得的电压是电源两端电压（具体情况见笔记）。电流表直接接在电源两端会被烧坏，且让电源短路，烧坏电源。AAab图apap pbpb图b 如果导线上（节点之间）没有用电器（开关，电流表除外），那么导线上的各点可以看做是一个点，可以任意合并、分开、增减。（此法又称 ）例如：abababaaabbb 第第一一步步：按按照照题题目目要要求求将将断断开开的的开开关关去去掉掉，将将闭闭合合的的开开关关变变成成导导线线。第第二二步步：将将电电流流表表变变成成导导线线（视视具具体体情情况况也也可可保保留留）。第第三三步步：去去掉掉电电压压表表。第第四四步步：合合并并(或或者者换换位位）导导线线上上的的节节点点。（此此步步骤骤在在电电路路中中用用电电器器比比较较多多，且且相相互互纠纠结结时时，采采用用）第第五五步步：画画出出等等效效电电路路图图，判判断断各各用用电电器器是是串串联联还还是是并并联联。第第六六步步：在在原原电电路路中中利利用用原原则则七七、八八判判断断电电流流表表和和电电压压表表各各测测量量哪哪个个用用电电器器的的电电流流和和电电压压。第第七七步步：将将电电压压表表和和电电流流表表添添加加到到等等效效电电路路图图中中，分分析析各各电电流流表表和和电电压压表表示示数数之之间间的的关关系系。（利利用用原原则则七七）例1：在如下电路图中，开关S闭合后，电压表V1的示数是2.5V,V2的示数是1V,如果A2的示数是0.2A,那么A1的示数是多少？试求两只灯泡 两端的电压。V2V1sL1L2A1A2 V V2 2 A A1 1 V V1 1 V V2 2 L L2 2 L L2 2 v1v2L1L2A2A1 ,I I1 1=I I2 2=0 0.2 2A A U U1 1=2 2.5 5V V-1 1V V=1 1.5 5V V U U2 2=1 1V VV2V1A1A2V3例2：如图示，开关s闭合后下列各电压表示数的关系是，各电流表示数之间的关系是。L1L2s A A1 1 A A2 2 V V1 1 L L1 1 V V2 2 V V3 3 L L2 2 A A1 1A A2 2V2V1v3例3:电路开关闭合后，v1、v2、v3的示数分别是8V、9V、4V，则L1、L2、L3两端的电压各是多少？V2V1V3L1L2L3S U U2 2=U U1 1+U U3 3 I I1 1=I I2 2 “”V1V2V3 L1L2L3UL1+UL2=8VUL2+UL3=9VUL3=4V U UL L1 1=3 3v v U UL L2 2=5 5v v U UL L3 3=4 4V V 例4：如图所示，已知两只灯泡L1和L2是串联的，则在、和三个电 表 中（电 流 表 或 电 压 表）判 断 正 确 的 是()A.是电流表，和是电压表；B.和是电压表，是电流表；C.和是电流表，是电压表；D.和都是电流表L2L1321 A A “”L2 ,B B A C C L L1 1 A A D D B B.例例5：如如图图所所示示，当当接接通通开开关关S后后，发发现现电电流流表表指指针针偏偏转转，电电压压表表指指针针不不动动，则则故故障障可可能能是是（）AL1的的灯灯丝丝断断了了BL2的的灯灯丝丝断断了了CL1的的接接线线短短路路DL2的的接接线线短短路路初中物理电学综合问题难点突破初中物理电学综合问题难点突破 电学综合题历来是初中物理的难点，在近几年的中考题中屡屡出现，由于试题综合性强，设置障碍多，如果学生的学习基础不够扎实，往往会感到很难。在实际教学中，许多教师采用的是“题海战术”，无形加重了学生学习的课业负担。探索和改进电学综合问题教学，是一项很有价值的工作。在长期的初中教学实践中，本人逐步探索了一套电学综合问题教学方案，对于学生突破电学综合问题中的障碍有一定效果。一、理清一、理清“短路短路”概念。概念。在教材中，只给出了“整体短路”的概念，“导线不经过用电器直接跟电源两极连接的电路，叫短路。”而在电学综合题中常常会出现局部短路的问题，如果导线不经过其他用电器而将某个用电器（或某部分电路）首尾相连就形成局部短路。局部短路仅造成用电器不工作，并不损坏用电器，因此是允许的。因它富于变化成为电学问题中的一个难点。局部短路概念抽象，学生难以理解。可用实验帮助学生突破此难点。实验原理如图 1，当开关 S 闭合前，两灯均亮（较暗）；闭合后，L1 不亮，而 L2 仍发光（较亮）。为了帮助初中生理解，可将 L1 比作是电流需通过的“一座高山”而开关 S 的短路通道则比作是“山里的一条隧洞”。有了“隧洞”，电流只会“走隧洞”而不会去“爬山”。二、识别串并联电路二、识别串并联电路电路图是电学的重要内容。许多电学题一开头就有一句“如图所示的电路中”如果把电路图辨认错了，电路中的电流强度、电压、电阻等物理量的计算也随之而错，造成“全军覆没”的局面，所以分析电路是解题的基础。初中电学一般只要求串联、并联两种基本的连接，不要求混联电路。区分串、并联电路是解电学综合题的又一个需要突破的难点。识别串、并联有三种方法，识别串、并联有三种方法，、电流法；、电流法；、等效电路法；、等效电路法；、去表法。、去表法。、电流法：、电流法：即从电源正极出发，顺着电流的流向看电流的路径是否有分支，如果有，则所分的几个分支之间为并联，（分支前后有两个节点）如果电流的路径只有一条（无分支点），则各元件之间为串联。此方法学生容易接受。、等效电路法：、等效电路法：此方法实质上运用了“电位”的概念，在初中物理中，电压的概念，是通过“水位差”的类比中引入的。那么，可借助于“高度差”进行类比，建立“一样高的电位”概念。可以通过类比手法，例如：如果某学校三层楼上有初三、初三、初三三个班级，二层楼上有初二、初二、初二三个班级，那么初三年级与初二年级任意两个班级之间的“高度差”是一样的，都相差“一层楼”。因为初三年级各班处于“一样高”的三层楼上，而初二年级各班级处于“一样高”的二层楼上。在电路中，也有“一样高电位”的概念。在电路中，无论导线有多长，只要其间没有用电器都可以看成是同一个点，即电位“一样高”。因此，我们可以找出各元件两端的公共点画出简化的等效电路。图 2、图 3 是对各电阻的连接情况分析。图 2 图 3如上图 2 红线上各个点都与电源正极“电位一样高”，蓝线部分与电源负极“电位一样高”，可以简化为图 3。在图 3 中，R1、R2、R3 的并联关系也就显而易见了。、去表法：、去表法：由于电压表的内阻很大，并联在电路中时，通过它的电流很小，可忽略不计。故在电路中去掉电压表，不会影响电路结构，电压表所在之处可视为开路。而电流表的内阻很小，串联在电路中几乎不影响电路的电流强度，因而，在电路分析中，可视其为一根导线，去掉后改成一根导线即可。三、三、“表格分析法表格分析法”整理解题思路整理解题思路不少初中生反映，电学习题涉及概念、公式多，解题头绪多，容易出错。要突破这个难点，关键在于整理出清晰的解题思路。可以使用可以使用“表格法表格法”帮助整理解题思路帮助整理解题思路表格的列，表格的列，列出有关用电器的电流、电压、电阻、电功率四个物理量。在一般计算中，出现用电器多为纯电阻，根据欧姆定律 I=U/R，电功率的计算公式 P=UI，在四个物理量中只要知道了其中的两个，就可以求出剩余的两个物理量。（有六种情况）表格的行，表格的行，列出电流等物理量在各分电路和总电路的数值，或物理量在用电器的各种状态下（如额定工作状态、电路实际工作状态）的数值。而根据串、并联电路的特点或根据题设，只要知道其中的两个（或一个），就可以求出剩余的物理量。典型例题：如图 4 所示，R1=2 欧，R2=6 欧，接在电源上时，电压表的示数为 0.5 伏，求电路消耗的总电功率是多少？这是有关两个电阻串联的典型习题，有关电阻 R1 的物理量：I1、U1、R1、P1；有关电阻 R2 的物理量：I2、U2、R2、P2；有关总电路的物理量：I、U、R、P。在这 12 个物理量中，已知其中的三个物理量，就可以求出剩余的 9 个物理量。用“表格分析法”进行解题分析如下表 1表 1：有关 R1有关 R2有关总体横向关系电流I1I2I电流相等电压U1=0.5V*UU=U1+U2电阻R1=2*R2=6*RR=R1+R2电功率P1 P=?注：*表示为题目中已知量。解题分析：解题分析：从表中“有关 R1”的纵向可以看出，由于已知了 U1 和 R1 故可以求出 I1 和 P1（在本题不需要求出）；再由“有关电流”的横向关系来看串联电路电流处处相等，可进一步得出 I2 和 I；再从“有关总体”的纵向来看，要求 P，则除了已求出的电流 I 这一个物理量外，还需要在 U 和 R 两者之中知道第二个物理量，方可求出。而要求 R 或求 U，则可以从“有关电阻”的横向关系或“有关电压”横向关系中求出来。在这一步也就可以用两种方法，所谓一题多解。解：有关 R1 纵向关系因为 R1 与 R2 串联 总电流 I=I1=0.25A 横向关系总电阻 横向关系总功率 有关总电阻纵向关系有一类习题，是关于灯泡的，常有额定状态和工作状态，如用“6V3W”字样已知了灯泡额定状态的电压和电功率，而工作状态则常常为“电功率最小时（或最大时）”等情况。横向关系往往在题设中出现，如设灯泡的电阻不变，或设电源的总电压不变等。四、有关四、有关“电路变化电路变化”分析分析不少同学反映“变化的电路难，不知从何下手”。这是因为分析变化的电路涉及的内容广，考虑的问题深。对电阻、电流强度、电压及电功率相互关系的分析，稍有不慎就会造成连错反应，得出错误的结论。这是电学综合问题的又一个难点。变化电路主要是通过开关或滑动变阻器的改变来富于电路变化的。电路中有多个开关，通过开关闭合和断开的状态变化，往往会使各用电器的连接关系发生变化，而滑动变阻器则通过滑片来改变其连入电路的有效电阻，从而使电路中的电压、电流、电功率等数值发生变化（也有改变电路结构的）。有关变化电路，应在学会识别“部分电路短接”和学会识别串并联电路的基础上，掌握分析变化电路的基本思路。1、开关的通、断造成电路的变化、开关的通、断造成电路的变化当开关处在不同状态时，由于断路和短路，接入电路中的用电器，及其用电器之间的连接方式一般要发生变化，因此首先要在原电路的基础上画出各种情况下的实际电路。改画时要根据电流的实际情况，运用“拆除法”。拆除法要求：拆除法要求：、去掉被断路的元件；、去掉已被短路的元件；、用“去表法”去表，其原则是“电压表处是断路，电流直过电流表”。在去掉电压表时，要分析电压表读出来的是哪部分电路两端的电压，可用等效电路法进行分析。例题：例题：如图 5 所示电路中，电源电压保持 4 伏，L1 的电阻为 4 欧，L2、L3 的电阻均为 16 欧求：、S1、S2 都断开时，电流表和电压表的示数。、S1、S2 都接通时，整个电路消耗的电功率。例题分析：在题中的当开关处于闭合或断开的两种情况下电路结构发生了变化，可进行电路的改画，见图 6。注：图中虚线部分是要去掉的部分。在用“去表法”去掉电流表电压表后，要分析它们分别测量哪一个用电器的哪一个物理量。电压表可借助于“等电位”进行分析。在图 7 中，红线、蓝线、黑线分别是三个“同电位点”，由图 7 中可见，L1 与电压表 V 均加在蓝线与黑线之间，所以电压表是 L 两端的电压。解：当 S1、S2 都断开时，L1、L3 串联。电流表读数 电压表读数 当 S1、S2 都接通时，L2、L3 并联。总电阻 总功率 2滑动变阻器变化问题滑动变阻器变化问题滑动变阻器连入电路中的有效电阻发生变化了，或是引起电路结构的变化，或是引起电路中电压、电流、电功率的变化。典型例题：如图 8 所示电路中，电源电压不变，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表和电压表的示数变化情况是 A、电流表和电压表的示数变大；B、电流表和电压表的示数变小；C、电流表示数变小，电压表示数变大；D、电流表示数变大，电压表示数变小。有关滑动变阻器的此类型问题，解题关键是：、弄清滑动变阻器原理，滑片滑动时电阻是变大还是变小？、弄清物理量是否变化，一般来说，电源的电压，定值电阻的阻值是不变，其它的物理量都是变化的；、弄清电压表读数读出的是哪一个电器两端的电压；、利用表格整理分析问题的思路。上例题表格分析如下：有关 R1有关 R2总电路关系电流I1I2 I？串联电流相等电压U1？U 总 不变U 总=U1+U2电阻R1 不变R2 R 总R 总=R1+R2由电阻横向关系可知，因 R1 不变，R2 变大，故 R 总 将变大；再由总电路纵向关系可知，R 总变大，U 总不变，故 I 将变小（电流表读数）；因串联电路电流相等 I1=I；再由有关 R1 纵向关系可知，I1 变小，R1 不变，故 U 1 将变小（电压表读数变小）。