逍遥右脑 2013-04-03 22:39
电学复习
一、电学部分新、旧大纲教学目的与要求的变化
1、知识单元的变化：新大纲将“理解额定功率”改为“理解用电器的额定电压和额定功率”，将“知道保险丝的作用”改为“知道保险丝和空气开关的作用”。
2、学生实验的变化：删除“装配直流电动机模型”学生实验。
3、演示实验的变化：将演示实验“保险丝的作用”改为“保险丝和空气开关的作用”。
4、物理名词的变化：新大纲将“电量”改称为“电荷[量]”、“电流[强度]”改称为“电流”、“磁感[应]线”改称为“磁感线”。
5、教学要求的变化：降低教学要求的有：将“欧姆定律”、“电功公式”、“电功率”由“掌握”层次降为“理解”。将“决定电阻大小的因素”、“电磁铁的工作原理”、“家庭电路的组成”、“保险丝和空气开关的作用”由“理解”层次降为“知道”。
提高教学要求的有：将“并联电路的等效电阻”由“知道”升为“理解”。
新增的教学要求有：理解额定电压、知道空气开关、会用电能表测量电功。
二、电学部分新、旧教材的变化
新旧教材有部分地方做了改动，我将自己查到的改动部分向老师们做一汇报。
1、插图部分的改动：新教材中插图作的更加漂亮与规范，并删去了部分插图，如：57页的图4--26、58页的图4--28、60页的图4--30等。这些地方的修改我认为有两点原因：一是降低了难度，如57页的图4--26，很明显这是一道有关混联电路的问题；二是删去一些学生不易看懂的图形，如58页的图4--28、60页的图4--30。还有一点有明显改变的是，除了演示外所有学生用电流表、电压表都改为三接线柱多量程仪表。
2、电路元符号的改动：电路元符号的改动除增加了二极管、发光二极管符号外，还有三处明显的变化，一是电池组、二是开关、三是导线相交。
在这里我做一解释，教材中除了在元符号中出现导线十字相交外，没有在其它地方出现过导线十字相交。
3、单位符号的变化：新教材中所有例题和习题中的物理量单位都不使用中，而采用物理量符号。
4、其它地方的改动：（1）改动部分：电流表一节关于电流表的使用中有关“试触”问题，由“线头”试触改为“开关”试触（提示学生实验时要注意）。（2）删去部分：删去105页习题8；120页习题9；133页习题5；166页习题2；删去“电能的输送”一节，改为材料；删去“实验：安装直流电动机模型”一节，改为小实验；删去“有用的电子元”一，其中“二极管”部分改为材料。（3）新增部分：补充135页“空气开关”一自然段；补充139页“空气开关的作用”一自然段；新增“物理实践活动和物理科普讲座”部分内容。
三、近三年河北省物理中考命题中电学部分的分析
2000年：2000年综合理科试卷中物理部分60分，其中电磁学部分分值22分，占36.6%。考查内容的基本分布为：
题号与分值
考查内容
单选
多选
作图与
实验
计算
电路22（1）19（2）24（2）
欧姆定律22（1）19（2）24（2）
电功、电功率4（2）7（2）22（1）24（2）
电和磁11（2）17（1）
生活用电12（2）
2001年：2001年综合理科试卷中物理部分60分，其中电磁学部分分值22分，占36.6%。考查内容的基本分布为：
题号与分值
考查内容
单选
多选
作图与
实验
计算
电路6（1）12（1）18（1）15（2）19（1）
欧姆定律12（1）18（1）15（2）19（2）
电功、电功率5（1）6（1）18（1）19（3）
电和磁9（2）13（1）
生活用电3（2）
2002年：2002年综合理科试卷中物理部分55分，其中电磁学部分分值22.5分，占40.9%。考查内容的基本分布为：
题号与分值
考查内容
填空
单选
多选
作图与
实验
计算
电路10（1）16（1）14（2）18（2）
欧姆定律10（1）16（1）14（2）18（3）
电功、电功率3（1）6（0.5）16（1）14（1）18（3）
电和磁7（2）
生活用电3（1）
具体分析如下：
2000年：
填空题第4小题所考知识点为额定电压、额定功率、功率及焦耳定律；
填空题第7小题所考知识点为额定电压、额定功率、功率的变形式及串联电路的特点；
第11小题所考知识点为法拉第电磁感应现象；（直流电动机的原理、奥斯特实验、电能与机械能的相互转化）
第12小题所考知识点为并联电路的特点及额定电压、额定功率、功率；
作图、实验题第17小题所考知识点为磁场；
作图、实验题第19小题所考知识点为电路图、结合串联电路特点及欧姆定律将伏安法测电阻方法进行开放式改进；
多选题第22小题所考知识点为滑动变阻器，串联、并联（混联）电路的特点、欧姆定律及功率。此题是通过滑动变阻器滑片的滑动改变电路中电阻值，从而改变电路中电流、电压及用电器消耗的功率；
第24小题所考知识点为串、并联电路的特点、欧姆定律及功率。此题是通过开关的断开与闭合改变电路性质的。
2001年：
填空题第3小题所考知识点为家庭电路（家庭电路中电流过大的原因）；
填空题第5小题所考知识点为额定电压、额定功率及功率W=Pt；
填空题第6小题所考知识点为串、并联电路中电阻的特点及串、并联电路中P与R的关系；
选择题第9小题所考知识点为电动机的制作原理（奥斯特实验、电磁感应实验、交流发电机原理图）；
选择题第12小题所考知识点为串联电路中电流、电压、电阻的特点（欧姆定律）；
作图、实验题第13小题（3）所考知识点为通电螺线管；
作图、实验题第15小题所考知识点为电路图、实物图及并联电路中电流的特点；
多选题第18小题所考知识点为串、并联（混联）电路的特点、欧姆定律及功率。此题是通过滑动变阻器滑片的滑动改变电路中电阻，从而改变电路中的电流、电压及用电器消耗的功率；
第19小题所考知识点为额定电压、额定功率、欧姆定律、串联电路的特点以及输送长导线电阻的问题。
2002年：
填空题第3小题所考知识点为家庭电路、焦耳定律及欧姆定律；
选择题第7小题所考知识点为磁场、通电螺线管；
选择题第10小题所考知识点为电路（通路、开路、短路）故障的判定、电流表、电压表；
作图、实验题第14小题所考知识点为伏安法测小灯泡功率、电路图、滑动变阻器的作用、欧姆定律、额定功率及仪表的读数；
多选题第16小题所考知识点为串、并联（混联）电路的特点、欧姆定律及功 率。此题是通过滑动变阻器滑片的滑动改变电路中电阻，从而改变电路中的电流、电压及用电器消耗的功率；
计算题第18小题所考知识点为串、并联电路的特点、欧姆定律及功 率。
四、电学复习中应注意的问题：
（一）电路的综合分析
通过三年中考电学知识的考查可以看出电路、欧姆定律、电功及电功率是考查的重点，所以教师在指导学生复习的过程中应将以上三点做为复习的要点。首先要指导学生学会分析电路，然后在指导学生灵活运用物理规律解答物理习题的能力。下面我通过一些习题具体说明。
解答复杂电路题第一步“简化电路图”：很多同学解答部分电学习题时感到无从下手，是由于很多电路形式变化多样，与我们教师平时讲采用的标准简单电路形式不同。例如：教师上讲三个电阻并联时的形式为（图1），而有些习题中三个电阻并联的电路图为（图2、3），这时部分学生往往会感到眼花缭乱。尤其是电路中加入了电流表电压表之后，更觉得难上加难。下面用一道例题谈下解复杂电路题的第一步“简化电路图”的点滴体会。
例：如图电路中三个电压表示数分别为U1、U2、U3，三个电流表示数分别为I1、I2、I3，那么U1、U2、U3之间的关系是____________，I1、I2、I3之间的关系是____________。
分析过程：第一步在导线“丁”字及“十”相连处用数字1、2、3、4、5、6标明；
第二步：拆除电压表（由于电压表内阻很大，电压表处可视为开路）
替换电流表（由于电流表内阻很小，电流表处可用导线替代）。
第三步：画出无电压表和电流表的简化电路图，
注意标明相交点1、2、3、4、5、6（由于相交
2、3点在一条导线上可视为一个相交点），由右
图很容易判别L1、L2串联。
第四步：在上图中交点间或电路元间填入用导
线替代的电流表如右图，得出结论I1=I2=I3。
第五步：在下图中交点间或电路元间填入拆除的电压表。（然后根据相交点可在一根导线上移动画出右下图）得出U2=U1+U3。
（二）开关和滑动变阻器对电路的影响
开关的断开与闭合、滑动变阻器滑片的滑动都会引起电路结构的改变，或电路电流、电压及其它物理量等一系列的变化而形成了动态电路。此类习题在我省近几年中考中是常见的题型，且占有较大的比重。
开关的通断对电路和影响：开关的断开与闭合能改变电路的结构，使电路处于不同的连接状态，可能串联或并联，要特别注意分析开关对部分电路的短路问题。解题过程中，应首先分析开关在断开、闭合时电路中各电阻的连接情况，分步画出开关在不同状态下形成的电路的等效电路图，然后根据串、并联的特点及有关物理规律进行相关的计算，下面几个图形是近几年我省中考中出现的有关开关断开与闭合的电路图。
滑动变阻器滑片的移动对电路的影响：由滑动变阻器滑片的滑动引起连入电路中电阻大小的改变，从而改变电路中电流、电压及用电器消耗功率的改变，这一类习题在我省近几年中考物理中多选题中年年出现，是学生解决电学习题的又一难点，下面我通过一道习题说明一下滑动变阻器的限流、分压作用。
例：根据已学知识设计调光灯电路。
（1）右图中是一种简单的调光灯电路图，
它是由几个定值电阻分成1、2、3、4几个
档位，在滑片的移动过程中，灯泡的亮度可
以调节，但却不能连续变化灯光。
（2）右图是学生最容易想到的调光灯电路图，滑动变阻器起到了限流、降压作用，它可以起到调光的效果。但它还存在着一定的不足之处，因为滑片在滑动过程中，灯泡中的电流不能减小到零，因此调节的结果是：灯泡可以达到最亮（或正常发光），但其实际功率却不能减小到零。
（3）右图是学生不容易想到的一种调光灯电路图，此图中的滑动变阻器不但有分压作用，而且具有分流作用。当滑片滑到最左端时，灯光正常发光；当滑片滑到最右端时，灯泡被导线短路，实际功率为零。因此它比上图的电路实际调光范围要大得多。
（4）右图是实用价值较高的双向调光电路图。一般情况下，L1和L2的额定电压相等，其中主灯L1电功率较大，主要用看书和照明用；而辅灯L2的电功率较小，一般用于深夜睡觉时，方便起居用。此图的特点是主灯L1和辅灯L2的亮度，在滑片移动过程中交替连续变化，达到双向调节目的。
（三）电路设计与常见故障分析：
电路的设计：电路设计题在近几年中考题中频频出现的原因，是由于这类习题具有开放性、综合性、答案不唯一的特点，它有利于学生开拓思路、自由探索，有利于培养学生的思维能力和想象能力。我省在2000年、2001年中考实验题中也出了此类题型，我认为解答此类题的关键是认真审题，弄清题目要求，根据题目要求，确定开关、用电器等元之间的联接方式，画出电路草图后要反复进行验证，检验电路是否符合题目要求，最后画出正规的电路图。
电路故障的分析：电路故障一般是指电路中出现了“开路”与“短路”两种情况，“开路”是指某“段”电路中没有电流通过；“短路”情况分为二种情况，一是指用导线直接连接了电的两端，整个电路中无电流；二是用导线并联在部分电路两端，对部分电路短路，部分电路中无电流，但电路中的其它部分中仍有电流通过。解答此类习题首先应判定电路的连接方式；二是根据故障现象确定故障出现的位置；三是利用电流表、电压表联接在电路中出现的有无示数情况，或利用导线联接在电路中进行观察判定。最终判定出哪部分电路出现了“开路”或“短路”故障。
（四）培养学生解答物理习题的能力
初中物理电学基本规律：
初中物理电学基本公式：I=Q/t I=U/R W=UIt P=W/t=UI Q=I2Rt
纯电阻电路：P=I2R=U2 /R
串联电路基本规律：I=I1=I2 U=U1+U2 R=R1+R2
串联电路的分压原理：U1 /U2=R1 / R2 U1/U=R1 /（R1+R2） U2/U=R2 /（R1+R2）
并联电路基本规律：I=I1+I2 U=U1=U2 1/R=1/R1+1/R2
并联电路的分流原理：I1 /I2=R2 / R1 I1 /I=R2 /（R1+R2） I2 /I=R1 /（R1+R2）
纯电阻电路中用电器消耗的功率与用电器电阻的关系：
串联：P1 /P2=R1 /R2 并联：P1 /P2=R2 /R1
（1）培养学生在解题过程中“铺路、搭桥”的能力：
由于电路习题具有复杂性、变化性、逻辑性、综合性的特点，因此教师在习题教学中要注重教给学生一些解题方法，“铺路、搭桥”的方法就是通过题目中已给出的已知条，借助物理公式并结合数学方法，推出所求物理量需要的直接条，从而达到解题的目的。
例题：（2000年北京中考题）如图所示电路中，电电压不变，
灯的电阻不随温度变化。当开关S1和S2都闭合时，R1消耗的功率
为36W；当开关S1和S2都断开时，灯L的功率为其额定功率的1/4，R2消耗的功率为2W；已知R1大于R2，灯L的额定功率是多少瓦？
分析：先找出已知条中的不变量：电电压U不变，
灯丝电阻不变。
当S1、S2闭合时，灯L及R1和R2组成并联电路。灯L正常发光，说明其两端的电压为额定电压，且等于电电压即U额=U；灯L消耗的功率即为额定功率P额。
P额=U2额/RL=U2/RL，灯的额定电流I额=U额/RL=U/RL。
又因P1=36W，P1=U2 / R1 U2=36R1 P额=U2/RL=36R1/RL。也就是说只要R1与RL的比例关系确定下，灯L的额定功率也就迎刃而解了。
当S1、S2断开时，灯L、R1和R2组成串联电路且灯L的实际功率P实=P额/4，下面就利用P实=P额/4及上述的已知条，去“铺路、搭桥”逐渐推导出RL与R1、R2的关系。
由于P实=P额 /4 P额=U2 /RL P实=U2实/RL 得出U实=U额/2
又由于RL不变，U不变。U实=I实RL U额=I额RL U实=U额/2 得出 U实=I额/2
由I实=U实/RL=U/（RL+R1+R2） I额=U/RL I实=I额/2 得出RL=R1+R2
又因为P2=I2实R2=2W P2=[U/(RL+R1+R2)]2R2 RL=R1+R2 U2=36R1
因为R1大于R2 所以R1=2R2 则RL=R1+R2=3R2 R1 ：RL=2 ：3
所以P额=U2/RL=36R1/RL=24W
（2）数学公式在物理中的应用
在求解电学习题中，依据电路的特点和规律，采用比例、二元一次方程组、一元二次方程、不等式等数学方法，即可拓宽学生的解题思路，也可简化解题过程。因此老师在教学时应加强这方面的训练。
利用比例方法解有关电学习题：
例：由电引到某工地的一只“220V 100W”的灯泡亮度较暗，测得该灯的实际功率只有81W，而电的电压为220V，输电导线上消耗的功率约有多大？
解：根据题意可知，输电导线电阻R线与小灯泡电阻R串联（分析过程略）
则：P线/P=R线/R
根据隐含条“220V 100W”可知R=2202/100 （1）
由于P=I2R=[U/（R+R线）]2R
即：81=2202R/（R+R线）2
(1) / (2) 得R线/R=1/9 则P线/P=R线/R=1/9 P线=9W
利用“△”物理量的变化，解有关电学习题：
“△U、△I”与R的关系应用：
例：如图所示电路，电电压恒定，单刀双掷开关接触点1时，电压表示数为12V电流表示数为2A，接触点2时，电压表示数为6V，电流表的示数为1.5A，求定值电阻R0的值。
分析：由电路图可知，当接触点1时，RO与R1串联，当接触点2时，R0与R2串联，在电电压不变的条下，电压表示数的改变就等于R0两端电压的改变，而电阻是导体本身的属性，不随电压和电流的改变而改变，则R=△U/△I。
解：R0=△U0/△I0=（U0'—U0）/（I—I'）
=[(U—U2）—（U—U1)]/(I—I'）
=（U1—U2)/(I—I'）=12欧
“△p”与R的关系的应用：
例题：如果加在定值电阻两端的电压从9V减小到6V，通过的电流相应变化了0.3A，那么该定值电阻消耗的电功率减小了：
A. 0.9W B. 1.8W C. 3.6W D. 4.5W
分析：定值电阻两端的电压降低，通过的电流一定减小，消耗的功率也一定减小，本题中唯一不变的是电阻，所以应以电阻为中间量，找出其它各物理量间的关系。
解：由△I=U1 /R—U2 /R=△U / R 得R=△U/△I
减小的功率为：△P=U12/R一U22/R=（U12一U22）/R=（U1+U2)△U/R
所以：△P=（U1+U2)△I=4.5W
用数学不等式求极值习题：
例题：如图所示，R1=20欧，R2是0---50欧的滑动变阻器，电电压U=10伏且不变。求R2消耗的最大功率。
分析：滑片在左端时，R2消耗的功率为零，当滑片由左向右移动时，R2变大，
I=U/（R1+R2）则I变小，U2=U一IR1，则U2变大，所以P2=U2I的变化难以确定，故本题仅用物理分析难以得到R2消耗功率最大的条，那么我们可采用数学中新平方差公式：（a+b)2--(a-b)2=4ab得出4ab=(a+b)2--(a-b)2≤(a+b)2,且当a=b时取等号。求解此题
解：由题意可得：P2＝U2I=(U --U1)U1/R1
因为(U --U1)U1=[(U --U1+U1)2 --(U --2U1)2] / 4≤U2 / 4为等号时U1=U/2
所以 R2消耗的最大功率为P2=U2/4R1=（6伏）2 / 4X6欧=1.5瓦