巧用口訣法簡(jiǎn)解高中物理分析題

物理動(dòng)態(tài)分析命題能夠突出考查考生綜合分析、嚴(yán)密推理、靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的綜合能力，充分暴露考生思維的深刻性、全面性等品質(zhì)，是高考突出能力考查的命題設(shè)計(jì)方向之一。

一、巧用“串反并同”簡(jiǎn)解直流電路動(dòng)態(tài)分析題

對(duì)于直流電路動(dòng)態(tài)分析問題，是“恒定電流”一章的重點(diǎn)與難點(diǎn)，是學(xué)生感到頭疼的一種題型。一般采用“結(jié)構(gòu)分析法”，沿“局部→整體→局部”的思維路徑，先分析局部電阻變化，根據(jù)閉合電路歐姆定律判斷整體總電流及路端電壓的變化，再根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)推理判定某局部電壓、電流的變化情況，進(jìn)而得出結(jié)論。分析過程繁瑣復(fù)雜，分析結(jié)果錯(cuò)誤率極高，若運(yùn)用口決“串反并同”規(guī)律進(jìn)行電路動(dòng)態(tài)分析則簡(jiǎn)捷、快速、方便，起到了事半功倍的作用。

“串反并同”是指在電源內(nèi)阻不可忽略的條件下，電路中與變化電阻串聯(lián)或間接串聯(lián)的用電器，其電流、電壓、功率(或電流表、電壓表示數(shù)，燈泡發(fā)光的亮度等)的變化均與電阻變化規(guī)律相反即為“串反”；而與變化電阻并聯(lián)或間接并聯(lián)的用電器，其電流、電壓、功率等的變化均與電阻變化規(guī)律相同即為“并同”．能熟練應(yīng)用此法的關(guān)鍵是看懂電路連接方式。

例1 如圖1所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸點(diǎn)向b移動(dòng)時(shí)：（ ）

A、電壓表的讀數(shù)增大，電流表的讀數(shù)減小

B、電壓表和電流表的讀數(shù)都增大

C、電壓表和電流表的讀數(shù)都減小

D、電壓表的讀數(shù)減小，電流表的讀數(shù)增大

分析 滑動(dòng)變阻器是電路中的變化電阻，由于滑動(dòng)觸點(diǎn)b移動(dòng)時(shí)R3增大，因電流表A與R3串聯(lián)則“串反”，故A讀數(shù)減??；而電壓表與R3間接并聯(lián)則“并同”，故V讀數(shù)增大。所以選項(xiàng)A正確。

例2 如圖2所示，開關(guān)S1閉合，S2斷開；當(dāng)S2閉合后，電表讀數(shù)變化和燈泡的亮度變化情況正確的是：

（ ）

A、電壓表的讀數(shù)增大，電流表的讀數(shù)減小，燈泡變暗

B、電壓表和電流表的讀數(shù)都增大，燈泡變亮

C、電壓表和電流表的讀數(shù)都減小，燈泡變亮

D、電壓表的讀數(shù)減小，電流表的讀數(shù)增大，燈泡變暗

分析 當(dāng)S2斷開時(shí)可看作R2所在的支路的電阻值為無窮大，S2閉合后R2所在的支路的電阻值變小，由“串反并同”可知，電壓表和燈泡與R2所在的支路的電阻并聯(lián)，故電壓表讀數(shù)變小，燈泡變暗；電流表與所在的支路的電阻值串聯(lián)，故電流表讀數(shù)增大；所以選項(xiàng)D正確。

二、巧用“增反減同”、“來拒去留”處理楞次定律方向問題

楞次定律可表述為 ：閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場(chǎng)來阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化?；蚋袘?yīng)電流的效果，總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因。

注意：阻礙意為對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)施加阻力，或是產(chǎn)生與磁通變化方向相反的磁場(chǎng)，“阻礙”不是“相反”，原磁通量增大時(shí)方向相反，原磁通量減小時(shí)方向相同；“阻礙”也不是阻止，電路中的磁通量還是變化的。

1、“增反減同”口訣意思是：當(dāng)原磁場(chǎng)增加的變化時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)與之反向即為“增反”；原磁場(chǎng)減小變化時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)與之同向即為“減同”。

例3 如圖3所示中，導(dǎo)線AB和CD互相平行，試確定在閉合和斷開開關(guān)S時(shí)導(dǎo)線CD中感應(yīng)電流的方向。

分析1 當(dāng)S閉合時(shí)AB的電流增大，用右手定則可知，導(dǎo)線AB在CD框內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直紙面向外增大，由“增反減同”可知，CD框的感應(yīng)磁場(chǎng)要阻止其增大，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直紙面向里的相反磁場(chǎng)，再用右手定則可判斷 CD的感應(yīng)電流是順時(shí)針的；同理可判斷S斷開時(shí)CD的感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向。

分析2 導(dǎo)線AB和CD互相平行，當(dāng)S閉合時(shí)AB電流向右增大，由“增反減同”可知導(dǎo)線CD中產(chǎn)生感應(yīng)電流與AB相反，則向左；當(dāng)S斷開時(shí)，AB電流向右減小，由“增反減同”可知導(dǎo)線CD中產(chǎn)生感應(yīng)電流與AB相同，則向右。

2、“來拒去留”是楞次定律的另一種表達(dá)式，口訣意思是：如果一個(gè)磁鐵靠近你，磁場(chǎng)變大，你要阻礙它變大，那就是要拒絕咯?。ň唧w的拒絕方法有使線圈變小或遠(yuǎn)離磁鐵）；那如果磁鐵遠(yuǎn)離你，那感應(yīng)磁場(chǎng)就減小，那你就要留下它吧？（具體做法就是靠近磁鐵或有擴(kuò)張趨勢(shì)）

例4 4根同樣光滑的細(xì)鋁桿a、b、c、d放在同一水平桌面上，其中a、b固定，c、d靜止地放在a、b桿上，接觸良好，O點(diǎn)為回路中心，如圖4，當(dāng)條形磁鐵一端從O點(diǎn)正上方向下插向回路時(shí)c、d兩桿將（ ）

A、保持不動(dòng)

B、分別遠(yuǎn)離O點(diǎn)

C、分別向O點(diǎn)靠近

D、因不知磁極極性故無法判定

分析 磁鐵插向abcd構(gòu)成的回路時(shí)，回路中磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流。同時(shí)，c、d中的電流又受到安培力作用而發(fā)生運(yùn)動(dòng)。

解法1 先假設(shè)N極插向回路，則原磁感線向下呈發(fā)散狀；因?qū)Ь€切割磁感線，由右手定則，可知感應(yīng)電流方向俯視為逆時(shí)針；根據(jù)左手定則知c導(dǎo)線受到向右的安培力，d導(dǎo)線受到向左的安培力.答案C正確．再假設(shè)S極插向回路，也可以得到同樣的結(jié)論．

解法2 當(dāng)磁鐵插向回路的過程中（無論哪極朝下），“來拒去留”， abcd構(gòu)成的回路（線圈）變小，金屬桿將向O靠近來阻礙磁通量增加，故答案C正確。

3、口訣：“左力右電”，用于區(qū)別左手定則和右手定則的判斷對(duì)象，就是判斷電流受力時(shí)用左手，判斷電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流方向用右手。

三、巧用“內(nèi)大外小”判斷幾個(gè)容易混淆的問題

1、用伏安法測(cè)電阻中，電流表如何接法使誤差較小

在伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中，由于電壓表和電流表的內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響不能忽略導(dǎo)致測(cè)量誤差，而誤差大小又與電流表和電壓表的連接方式有關(guān)，所以測(cè)量之前必須根據(jù)被測(cè)電阻大小、電流表和電壓表的內(nèi)阻大小選擇電路的連接方式：電流表內(nèi)接法或電流表外接法。對(duì)于判斷伏安法測(cè)電阻中電流表內(nèi)、外接法，是電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)部分中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，也是大部分學(xué)生感到棘手的問題。（注：內(nèi)和外，都是針對(duì)電流表與電壓表的相對(duì)位置來說的。內(nèi)接法是電流表在電壓表里面；外接法是電流表在電壓表外面。）

巧用口訣“內(nèi)大外小”便可輕而易舉地對(duì)伏安法中電流表內(nèi)、外接法做出判斷。 “內(nèi)大外小” 口訣意思是：當(dāng)被測(cè)電阻值較大時(shí)用電流表內(nèi)接法測(cè)量誤差較小即為“內(nèi)大”，如圖5（甲）所示；當(dāng)被測(cè)電阻值較小時(shí)用電流表外接法測(cè)量誤差較小即為“外小”， 如圖5（乙）所示。

例5 用伏安法測(cè)某一阻值約為200歐的電阻，實(shí)驗(yàn)選用的電壓表（量程6V，內(nèi)阻3kΩ），電流表（量程0.6A，內(nèi)阻5Ω），為了更精確測(cè)量電阻值，電流表應(yīng)選用內(nèi)接法還是外接法?

分析 由于判斷被測(cè)電阻大小的分界值是R′=■=■≈386Ω，又有：Rx≈200Ω＜R′，故被測(cè)電阻為小電阻，由口訣“內(nèi)大外小”可知應(yīng)選用電流表外接法測(cè)量值更精確。

2、判斷被測(cè)電阻的測(cè)量值與真實(shí)值的大小比較問題

由于電壓表和電流表的連接方式不同，被測(cè)電阻的測(cè)量值可能大于真實(shí)值，也可能小于真實(shí)值。這一誤差分析與判斷也是一個(gè)難點(diǎn)，是考查學(xué)生的綜合分析能力的熱點(diǎn)。巧用口訣“內(nèi)大外小”可以幫助理解并輕松記住這一結(jié)論。

“內(nèi)大外小” 口訣意思是：當(dāng)采用電流表內(nèi)接法測(cè)量電阻時(shí)，被測(cè)電阻的測(cè)量值比真實(shí)值偏大，即為“內(nèi)大”； 當(dāng)采用電流表外接法測(cè)量電阻時(shí)，被測(cè)電阻的測(cè)量值比真實(shí)值偏小，即為“外小”。

例6 如圖6所示，用伏安法測(cè)電阻1Ω，若電流表內(nèi)阻1Ω，電壓表內(nèi)阻5KΩ，Rx ≈10Ω，則選擇圖中哪個(gè)測(cè)量結(jié)果較為準(zhǔn)確？測(cè)量值比真實(shí)值偏大還是偏??？（ ）

A、甲電路，偏大

B、甲電路，偏小

C、乙電路，偏大

D、乙電路，偏小

分析 由于被測(cè)電阻Rx ≈10Ω比較接近電流表內(nèi)阻1Ω，而與電壓表內(nèi)阻5KΩ相差太大， 則Rx 是小電阻，由口決“內(nèi)大外小”可知應(yīng)選用外接法（甲電路）誤差較小；同理，由口訣“內(nèi)大外小”可知采用電流表外接法測(cè)量值比真實(shí)值偏小，故答案D正確。

3、區(qū)別光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯與外層的折射率大小

在光學(xué)部分的全反射應(yīng)用中，光導(dǎo)纖維是應(yīng)用全反射原理工作的，為了使光信號(hào)能在光導(dǎo)纖維內(nèi)芯發(fā)生全反射，必須滿足全反射條件：內(nèi)芯的折射率比外套大。這一結(jié)論可由口訣“內(nèi)大外小”來幫助記憶，即內(nèi)芯折射率大，外套折射率小。

總之，在物理教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中，要善于引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用通俗易懂的方法加深對(duì)物理概念、規(guī)律的理解，并上升到熟練應(yīng)用的程度。通過高度概括性的語言形成口決，例如：調(diào)整托盤天平橫梁平衡——“左偏右旋，右偏左旋”；確定砝碼與被稱物放置天平盤——“左物右碼”；滑動(dòng)變阻器的一般接法——“一上一下”等等，都能使學(xué)生更易于理解和記憶，解題時(shí)可以快速作出正確判斷，從而提高解題速度，贏得考試的寶貴時(shí)間。