巧用U-1圖像 解決電功率難題

鄭挺

摘要：電功率是初中物理電學(xué)部分的集大成者，要求學(xué)生在原有已掌握的串并聯(lián)電路規(guī)律、熟知歐姆定律的基礎(chǔ)上，再增加有關(guān)電功率的公式和單位，并運用所學(xué)的知識解決生活中的問題。學(xué)生運用科學(xué)思維將題干中的信息進行有效加工、關(guān)聯(lián)、整合，將復(fù)雜的計算轉(zhuǎn)化為圖像來分析，數(shù)形結(jié)合，這是一種有效的提煉和升華，更能凸顯學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：電功率; 圖像;數(shù)形結(jié)合

電功率是初中物理電學(xué)部分的集大成者，由于難度較大，要求學(xué)生在原有已掌握的串并聯(lián)電路規(guī)律、熟知歐姆定律的基礎(chǔ)上，再增加有關(guān)電功率的公式和單位，并運用所學(xué)的知識解決生活中的問題。學(xué)生普遍反映較難，存在一定的畏難心理。

這是一道學(xué)生在課后詢問的有關(guān)電功率的難題，好生反映解題沒有思路。

試題如圖1所示電路電源電壓不變，閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器的滑片至某位置，定值電阻 消耗的功率為2.5W;再次移動滑片至另一位置， 消耗的功率為10W，電壓表的示數(shù)為5V。若前后兩次滑動變阻器消耗的功率相同，則電源電壓 ? ? ? ? ? V。

一、常規(guī)解答，夯實基礎(chǔ)

由圖可知，滑動變阻器和定值電阻 串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓。閉合開關(guān)S，滑動變阻器的滑片至某位置，電阻電阻 消耗的功率為2.5W，即 2.5W，再次移動滑片至另一位置， 消耗的功率為10W，即 10W， ， 2.5W = 2.5W， 10W = 10W，由于前后兩次滑動變阻器消耗的功率相同，即 ， 2.5W = ?10W， ， 2.5W = ?10W，可得 7.5W， 15W，由于再次移動滑片至另一位置，電壓表的示數(shù)為5V，記為 5V， 5V 5W，可得 1A， 15V。

點評：此題考查的是串聯(lián)電路的特點、電功率公式的變形外加歐姆定律的應(yīng)用。對于初中生而言，列式超過3個，就是難題了，對于常規(guī)解答步驟中至少需要列出5個式子，難度可想而知，對于能力的要求較高。要求學(xué)生將這些專業(yè)知識內(nèi)化，通過題干給出的已知條件列出方程才是解題的關(guān)鍵。

二、巧用 圖像，數(shù)形結(jié)合

電源電壓 ，電壓表示數(shù) ，回路電流 ，則： ，所以 ，畫出滑動變阻器的 圖像如下，根據(jù)前后兩次滑動變阻器消耗的功率相同，且 ? ， 分別記為 ，由圖2可得 5V ，即 10V，根據(jù)相似三角形比例關(guān)系： ，可得 15V。

點評：通過對題干信息的深度加工，巧用 圖像，數(shù)形結(jié)合，直觀便捷，解決電功率難題。

圖像是最經(jīng)典的電學(xué)圖像，根據(jù)圖中的關(guān)鍵點讀取電流、電壓為求解電阻和電功率等問題提供便利條件。學(xué)生運用科學(xué)思維將題干中的信息進行有效加工、關(guān)聯(lián)、整合，將復(fù)雜的計算轉(zhuǎn)化為圖像來分析，數(shù)形結(jié)合，這是一種有效的提煉和升華，更能凸顯學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，也為今后高中的學(xué)習做了很好的鋪墊。