李葳蕤
乌鲁木齐市第100中学
1、串联电路
温故知新:
问1:这是什么电路?滑动变阻器的有效阻值是哪段?这里的电压表、电流表分别测量什么量?你是怎么知道的?
问2:若定值电阻阻值为10Ω,滑动变阻器现在阻值为5Ω,电路总电阻是多少?若滑动变阻器的阻值增大到10Ω,电路总电阻怎么变化?若滑动变阻器阻值减小到1Ω,电路中总电阻怎么变?
生:回答,计算。
师:关于串并联电路等效电阻的问题,我们能不能从电阻的影响因素去考虑串并联后总电阻与各部分电阻的关系呢?
生:小组讨论结果,串联电路中总电阻可以看成其他电阻材料、温度、横截面积都相同,只是长度变长,则串联总电阻的阻值比串联前的最大电阻都大;并联总电阻可以看成其他电阻材料、温度、长度都相同,只是将横截面积变大,则并联总电阻,比并联前最小电阻还要小。
环环相扣、层层递进的问题再现了有关“电路连接方式的判断”、“去源回路法判断电压表测量对象”“串联电路中等效电阻计算”知识点,为之后的习题讲解扫清障碍。
对答案的再探讨用定性分析法给答案以形象的说明,定性分析和定量分析是物理教学中经常使用的两种分析方法。尽管定量分析是对物理量的数量关系的高级判断。但是在定量分析之后,对定量分析结果做一些定性分析,可给答案增加直观性,增加可信度。
例1:上图电路中,电源电压不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从中间向右滑动,各表示数如何变化?
生1:去掉电压表,电流表当成导线,电流只有一条通路,所以是串联电路。再将电压表还原,用去源回路法,电压表和R在一个回路中,测的是定值电阻两端的电压。滑动变阻器滑片向右滑动其电阻变大,电路总电阻也变大,电源电压不变,电路中总电流减小,所以电流表示数减小。电压表示数U=IR,电阻不变,串联电路电流处处相等。流经电阻的电流变小则电压表示数减小。
师问:例1中电压表还可接在谁的两端?
生1:滑动变阻器两端
生2:电源两端
师问:若将电压表接在同学们认定的元件两端,滑动变阻器滑片仍向右移
动,电表示数如何变化?
生1:其他条件都不变,当电压表接滑动变阻器两端,滑片向右移动,R2电压增大, R总增大, 由I总=U总/R总 ,U总保持不变,I总减小, 又由U2=I2R2 R2增大I2 减小 所以U2无法确定变化趋势。
师:换个角度思考除了用公式直接判断电压表示数变化,想想串联电路电压满足什么规律?
生2:串联电路分压,电阻越大分压越大所以滑动变阻器两端电压U2变大。
师追问:按照这位同学思路R1两端电压是不是不变呢?
生3:R1两端电压变小,因为串联电路电压满足U总=U1+U2,U2变大,U总不变,U1减小。
生4:还可以沿用例1当中的方法继续分析本题,先确定定值电阻R1的电压U1
再结合串联电路电压U总=U1+U2,U总不变,U1则减小。
师:电压表接在电源两端电表示数如何变化?
生:电压表并联在电源两端测电源电压,电源电压不变,则电压表示数不变。总电压不变,总电流与总电阻成反比,总电阻增大,总电流减小,即电流表示数减小。
小结:判断电表示数变化方法有两种。第一种利用欧姆定律公式及其变形公式去判断
第二种若单纯利用公式无法确定电表示数变化,利用串联电路中电压、电流规律去判断。
例3:若将电压表放在下图的位置上,滑动变阻器滑片仍向右划,电表示数怎么变化?
生1错解:两电阻串联,滑片向右划,R2增大,R总增大 I总减小 ,电流表示数减小,电压表测滑片到R2最右端的电压,电阻减小,根据串联分压电压表示数减小。
师:本题的关键是看滑动变阻器连入电路的有效阻值,去掉电压表仔细观察,该电路中滑动变阻器的有效阻值是那部分?
生2:去掉电压表,滑动变阻所有阻值都接入电路,相当于一个定值电阻,不论滑片怎样移动,电路中总电阻不变,电源电压不变,则I总=U总/R总 总电流不变,即电流表示数不变。
小结:本题易出错点:(1)电流走向法判断电路连接方式时,要把电压表去掉,避免电压表引起错误,同时才能准确判断滑动变阻器连入电路的有效阻值(2)判断电压表测量对象时用“去源回路法”准确率较高。(3)本题中滑动变阻器是个高级“伪装者”其身份掩护者是电压表。做题过程中要仔细识别。
2、并联电路
例4:如图1示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器划片向右滑动,
师:还有同学有不同解法么?
师:生1你改变自己的观点么?
生1:听完他人解法,纠正自己理解有误的地方。
例5:如图2示,电源电压不变,滑动变阻器滑片向右滑动,各表示数怎么变化?
小结:滑动变阻器的滑片改变位置时,电流表、电压表读数的变化,主要考察对欧姆定律及串并联电路特点:如电流特点、电压特点、电阻特点等的理解情况。因此解题方法一般可以以下三步走:
1、分析清楚电路的连接方式,及各电表的测量对象。
2、明确某个电阻的变化情况,及整个电路的电阻变化,确定滑动变阻器连在电路中的有效阻值。
3、根据欧姆定律及串并联电路的电压、电流、电阻特点判断电表示数的变化。