例談初中物理解題訓練中動態電路的解題方法

陳佳

【摘要】物理作為初中課程體系中一門比較重要的科目，屬于自然科學范疇，涉及生活的方方面面，其中電學屬于難度稍大的一類知識，尤其是動態電路較為復雜與抽象，學生在學習過程中會遇到不少疑難點，他們在動態電路解題訓練中也感到難度較大.本文以初中物理解題訓練中的動態電路問題為研究對象，分享部分解題實例以供參考.

【關鍵詞】初中物理；動態電路；解題方法

動態電路問題作為初中物理電學解題訓練中的一大重點與難點，屬于中考中的?？碱}型之一.因為這類電路中電阻有變化時，電壓或者電流也會出現變化，故叫做動態電路.教師可以圍繞動態電路進行專題訓練，指導學生以透徹理解歐姆定律、電路等相關理論知識為基礎，使學生先找到電路出現動態變化的原因所在，再采用恰當方法解題.

1? 開關通斷形成動態電路的解題方法

開關通斷就是開關的閉合和斷開，屬于初中物理動態電路中比較常見的題型之一.開關的狀態能夠改變原電路元件的連接關系，原電路元件作用也會發生變化.處理開關通斷形成動態電路問題時，初中物理教師應讓學生先明確比較情況，確定開關閉合前后電路中的變量和恒定量，分析原電路連接情況，考慮測量電子元件電表的參數有何變化，由此完成解題［1］.

例1? 如圖1所示，在這一電路中電源的電壓始終不發生變化，其中R1=3R2，當把開關S與S1閉合、開關S2斷開時，兩個電表的示數分別是U1與I1；當把開關S1斷開，開關S和S2閉合時，兩個電表的示數變化為U2與I2，則U1I1：U2I2的值為（? ）

（A）3∶4.? （B）4∶3.? （C）1∶4.? （D）4∶1.

分析? 當閉合開關以后，無論是閉合開關S1還是S2，兩個電阻都處于并聯狀態，電壓表對兩個并聯電路電壓的測量，即為電源電壓，變化之處是當閉合開關S1時，電流表測量的是干路電流，當開關S2閉合時，測量的則是流經電阻R2這一支路的電流.

詳解? 設電源電壓為U，

當閉合開關S和S1時，I1=UR1+UR2，

U=U1，那么U1I1=R1R2R1+R2；

當閉合開關S和S2時，I2=UR2，

U=U2，那么U2I2=R2，

又因為R1=3R2，所以U1I1：U2I2=3∶4，

所以正確結果是（A）選項.

2? 滑動變阻器引起電路變化的解題方法

滑動變阻器是初中物理電路中較為常見的一個元件，通過改變電阻的大小對電路產生不同的影響.處理因滑動變阻器形成動態電路類的問題時，需先確定滑動變阻器與其他元件在電路中的關系，明確滑片發生移動時電阻的變化情況，隨后利用電學知識進行解題.教師可與學生一起分析電路，使學生知道電路中參數的變化規律，助推他們據此完成解題［2］.

3? 電路故障導致電路變化的解題方法

在初中物理電路分析中，電路故障問題通常是斷路或者短路.當電路發生故障時，自然會出現一些參數的變化，處理此類試題時，教師平時需幫助學生掌握牢固的串、并聯電路知識，尤其是遇到關于電壓表測量電壓類的動態電路問題時，需明確部分動態電路之中，電壓表測量的既是支路電壓，也是電源電壓，使其據此找到解題的突破口，得到準確答案.

例2? 如圖3所示，在該電路中電源電壓U一直不發生變化，電阻R1和R2的阻值均為R0，閉合開關S，其中兩個電表指針出現偏轉現象，如果該電路中有一處存在故障，而且初步判定是R1或者R2，則開關S閉合后，各電表有無示數，相應的故障是什么？

分析? 根據給出的電路圖可知，當開關S閉合后，R1和R2這兩個電阻串聯狀態，電流表是對整個電路電流的測量，電壓表V1是對電阻R1兩端電壓的測量，電壓表V2是對電阻R2兩端電壓的測量，據此解答此類電解路故障引起的電路變化問題.

詳解? 開關S閉合，如果R1斷路，那么電流表與電壓表V2均不會出現示數；

如果R2發生斷路，則電流表與電壓表V1均不會出現示數；

因為開關S閉合以后，兩個電表的指針均出現偏轉現象，

所以電路為通路，故電路故障是R1或者R2短路.

4? 元件更換致使電路變化的解題方法

更換電路中的一些元件后也會引起不少參數發生變化，這同樣是初中物理電學中較為常見的動態電路問題.一般分為兩種情況，其一是通過更換電路元件讓學生根據題目信息找出電路中存在的故障；其二是讓學生分析更換電路元件前后電路中部分參數的變化情況.第二種難度稍大，教師應讓學生學會通過現象看本質，結合隱性條件完成解題［3］.

例3? 如圖4所示，在這一電路中電源電壓是一個恒定值，開關S閉合以后，操作滑片P從滑動變阻器的最右端移動至中點處，隨后利用電阻R2替換R1，要想確保電流表A與A1示數的比值同滑片P在最右端時的比值相同，請比較R1和R2的大小關系.

分析? 解決這一題目時首先需認真分析該電路，明確每個電表的作用，其中電流表A1是對流經滑動變阻器電流的測量，電流表A是對干路電流的測量，R1和滑動變阻器接入的電阻為并聯關系，然后分析兩個不同狀態下電路的電流變化情況，準確把握兩個并聯電路兩端電壓之間的關系，發現R2同滑動變阻器接入的電阻兩端電壓相同，都為電源電壓，然后結合歐姆定律構建方程，由此比較R1和R2的大小關系.

詳解? 設電路中電源電壓為U，滑動變阻器的最大阻值是R0，

當將滑片P移動至最右端時，電流表A和A1的示數分別為I與I1，

所以I=U1R1+U1R，I1=UR，

所以II1=1+RR1；

當滑片P移動到中點處時，R2替換R1之后，

I=UR2+2UR，I1=2UR，

所以II1=1+R2R2，

故R1=2R2，顯然R1>R2.

5? 結語

總而言之，在初中物理解題訓練活動中，教師需高度重視動態電路類問題，引領學生以動態化的視角展開分析，帶領他們共同回顧與總結電學理論知識，歸納動態電路題型的特征，使其結合具體成因使用相應的解題方法，繼而通過解題練習會靈活運用不同的解題方法.

參考文獻：

［1］李劍.初中物理電學解題思維能力“進階”訓練［J］.數理天地（初中版），2022（10）：92-94.

［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］陸建召.初中物理動態電路題型的分析與破解［J］.新課程導學，2022（05）：76-77.