高中物理电路知识的学习及解题方法剖析

发表时间:2021/6/18   来源:《中国教师》2021年第2月6期   作者:杨燕琨
[导读] 高中物理电路知识呈现出概念抽象、关系复杂、计算容易出错的特点,
        杨燕琨
        湛江经济技术开发区第一中学  524000

        摘要:高中物理电路知识呈现出概念抽象、关系复杂、计算容易出错的特点,教师在组织引导教学工作时应该格外重视基础概念讲解、电路图绘制、物理电学实验等内容。学生在解题时要做好审题、简化电路、正确梳理关系以及准确计算。
关键词:高中物理;电路知识;学习策略;解题方法
        
        高中物理电路知识中包含了电压、电流、串并联关系等一系列相对抽象的概念和原理,学生大多感觉这部分知识学习难度较大。老师在教学时要教授学生打好理论基础、学会电路图绘制,并且在此基础上正确掌握电压、电流以及电阻关系,计算正确。
        一、学习方法
        高中物理中的电学知识始终是教学中的一大难点,主要原因在于电学中的很多概念、原理以及规律等难以借助实物来呈现,学生只能根据文字描述在脑海中抽象地加以理解。电路中涉及的电压、电势、电流、电荷以及电阻等概念都是相对比较抽象的内容,用电元器件的串联和并联也会形成不同的电压分布特点和计算方法,这些问题都增加了电路知识学习的难度。在高中物理电路知识的教学中要从四个方面提升学生的学习效果[1]。
        (一)充分理解基本概念
        高中电学知识的抽象性和复杂性要求学生在学习过程中必须重视对基础知识的深入理解,只有充分掌握了电路中涉及的基本概念、理解串联和并联的特点、懂得电压的基本分析方法,才能在整个电路知识框架的构建以及后续的解题练习中取得良好的效果。在一个复杂的电路图中要具备迅速根据电路特点确定各个部分之间的主要关系,甚至可采用划分小单元的方式来加以区分。例如,图1中的乙电路图是一个非常简单且典型的并联电路,这种电路图在概念讲解阶段就已经被学生们所熟知。而图1中的甲电路图对于基础知识不够扎实的学生来讲就有点难以理解了,那么学生首先要明确开关S闭合与断开之后对整个电路图会产生怎样的影响,当S断开时甲电路图的左半部分构成一个闭合的串联电路,电阻R1和元器件是串联关系。当S闭合之后,元器件和电阻R3就成为并联关系,而R1与右半部分的并联电路之间为串联关系。因此,充分理解串联电路和并联电路的特点,并且根据这些基本知识将复杂电路简化为学生比较熟悉的构图形式,这一点在学习中非常重要[2]。
        
        
        
        图1
        
        (二)学会画电路图
        为了让学生更加深刻地理解电路知识,教师还应该积极地引导学生自己动手画电路图、改电路图,将实物图改成示意图,或者在某些复杂的电路图中通过电阻的合并来实现简化。学生在亲自动手画电路图的过程中能够更加深入地梳理清楚串并联之间的关系,尤其在一些带有开关的电路图中,开关的断开和闭合会直接影响整个电路的关系,这些也是学生练习的重点。有些电路图看起来非常复杂,但是根据电路运行的原理对其开展适当的形式变换,这样就能将其简化,成为学生容易理解的电路图,这种学习和解题技巧在教学中具有重要的作用[3]。
        (三)理解电路运行的本质原理
        物理电路知识的复杂性和抽象性要求学生在学习中从本质原理上展开理解,而不要依赖于解题技巧或者某些成熟的规律,如图2,串联电路和并联电路是整个电路知识中最基本的两种关系,在串联电路中,其核心的特点是流过电路或者元器件的电流是一样大的,这也就决定了串联电路中电阻或者元器件上承受的电压与其电阻的大小呈正比,因为,电流相同时电阻的大小就决定了电压的大小,而电流之所以一样大,那是因为整个电路只有一条通路。在并联电路中,电流可分别沿着上下两个电阻运行,因此,图2的并联电路中实际上具有两个通路,两个电阻两端承受的电压差是一样大的,此时电流与电阻成反比。这些本质的电学原理是帮助学生理解复杂电路关系的根本性工具,也是教学重点。
        
        
        
        图2
        
        (四)重视物理实验教学
        物理实验教学中可利用电源、电阻、灯泡、开关以及导线来组合出一些复杂的电路,同时借助电流表或者万用表来测量电路中各个元器件的电压、电阻以及电流大小,然后学生们再将自己设计好的实物电路变成类似图2那样的示意图。一方面根据示意图计算出电阻两端的电压以及通过电阻的电流,另一方面根据万用表测得的实际数据,将其与理论计算值进行对比,然后再去验证电路关系。学生在这种实验教学方法的引导下可以更加深刻地理解电路知识。
        二、解题思路
        (一)做好审题
        解题的基本前提是根据题目中提供的已知条件(主要是电压值、电阻值或者电流大小)和待求解的问题,通过推理和计算来求出一些潜在的条件和关系。审题在这一过程中非常关键,学生要通过对电路图的分析来确定各个部分之间的串并联关系、电压关系以及电流关系等因素,然后在此基础上开展对未知问题的求解[4]。总结起来审题阶段必须做好的三个工作:1)梳理已知条件和关系,其中包含具体数值、串并联关系、待求解问题的条件等等。2)通过逻辑推理或者计算来掌握隐含的条件。
        (二)简化电路
        有些题目中设置了较多的开关,电阻或者用电元件也比较多,开关的闭合与断开会直接改变整个电路关系,而且有时候是多个开关共同起作用。学生在遇到这种电路图时往往容易出现判断失误,主要原因是干扰因素太多。解决这种问题的方法就是简化电路,根据题面上的问题,在某些开关闭合或者断开之后重新手画电路图,将不必要的元素从题目中剔除掉,然后根据自己绘制好的与题面有关的电路图解答问题。如图3所示,在考试中经常采用上图作为题目的电路图,这就要求学生根据这种复杂的布置形式来分析清楚其中的关系,然后通过适当的变换将其转变为更加容易理解的电路图。图3中上部的电路图经过关系梳理之后可变为下图,各个电阻的串并联关系在下图中表现得非常明显,解题难度大幅下降。
        
        图3
        (三)分析电压、电流和电阻关系,计算准确
        在电路图明确之后就要根据其串并联关系来分析清楚各个电阻和用电元件之间的关系,并联电路将电压和电阻作为突破点,串联电路将电流和电阻作为突破点。正如图3所示,从经过简化的电路图中可知R1、R4为并联关系,并且这两个电阻和R2、R3构成的串联电路也是并联关系,因此这三路的电压值是一样大的,而R5与这三路又是串联关系。整个电路上的电阻值计算略微有些麻烦,如果不细心就容易出错,因此,在解题的过程中还必须做到细致入微,计算准确。
        三、结束语
        在高中物理电路图相关知识的教学中要教会学生根据基本原理简化电路图、分析串并联关系的能力,很多学生遇到此类问题时常常理不清头绪,容易被复杂电路图难住。实际上这都反映出学生对电学基本概念、基本关系理解不到位。教师要从概念、原理、电路图绘制、解题训练等多个方面开展教学工作。
        参考文献
[1]赵宸宇.高中物理电路知识学习策略及解题思路分析[J].中国教育技术装备, 2017,000(021):110-111,146.
[2]肖三保.高中物理电路知识学习策略及解题思路研究[J].文渊(高中版), 2019,000(004):778.
[3]卜祥煜,刘丹丹.高中物理电路知识学习策略及解题思路探讨[J].中华少年, 2019(11).
[4]曹伟.高中物理电路知识学习策略及解题思路[J].数理化解题研究,2019, 000(021):P.39-40.

作者简介:杨燕琨(1991.1-),男,汉族,广东茂名人,:硕士,湛江经济技术开发区第一中学,研究方向:物理学科教育。

                
               
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