对一类中考电学实验试题的解析

黄坤+�おお�

1教学背景

在物理教学中，由于中学生处于物理学习的初级水平，有些物理量只有相对性的說明，而无法定量给出，只能以大小、多少、高低、快慢、强弱等给出，甚至有时这种相对性的说明也隐含在题目条件中。在这种情况下，学生就只能用定性的方法解决物理问题。在中考物理试题中就有这样一类电学问题——动态电路问题，是学生学习和掌握起来非常困难的一类问题，同时也是教师教学中的重点内容。

2教学案例

2.1案例1

如图1所示电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，当滑动变阻器滑片向左移动时，电压表和电流表的示数将如何变化？

初中物理电学问题中，经常会遇到电源电压不变，滑动变阻器阻值改变（或者说某个开关闭合或断开引起阻值改变）的问题，这是判断电路中电流、各用电器两端电压以及电功率的变化等定性分析的问题。学生在分析此类问题时往往顾此失彼，思维严密性不够，经常出错。

课堂教学中，笔者在引导学生解决这类问题时，明确问题的关键是要抓住电路串联和并联中的关系，在寻找变量的同时，提高思维密度，同时注意不变量，并根据电压、电阻与电流之间的关系顺利突破此类问题。图1中滑动变阻器的滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻R2变小，由于R1为定值电阻，所以串联电路的总电阻R总变小，串联电路的电流I=U/R总，由于电源电压U不变，R总变小，所以电流I变大，即电流表示数变大。定值电阻两端的电压U1=IR1，所以U1变大。而电压表测量的是R2两端的电压，再利用串联电路电压规律可得，U2=U-U1是变小的，即电压表的示数会变小。

实际课堂教学中，引入分析思路导图，建立抽象问题具体化的解题思路。分析思路导图如下（↑表示变大，↓表示变小）：

R2↓R总↓I↑（I=U/R总）U1↑（U1=IR1）U2↓（U2=U-U1）。

上述案例中并不是要求学生定量计算，教师在课堂教学中要求学生通过逻辑推理进行定性分析。由于电阻、电流和电压是彼此关联的，处理好这类问题，教师还需要与学生共同反思和归纳此类动态电路问题相应的方法和规律：局部电阻变化→整个电路的电阻变化→总电流的变化→局部定值电阻两端电压的变化→局部电流的变化。教师应教会学生以“局部→整体→局部”这一“不变”的原则来应对“万变”的电路变化，紧紧把握不变的物理量，并以此为切入点。

2.2案例2

如图2（a）所示，电路电源电压保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中，R1、R2的I-U关系图像如图2（b）所示。则下列判断正确的是（）。

A.图线甲是电阻R1的I-U关系图像

B.电源电压为18 V

C.R1的阻值是20 Ω

D.滑动变阻器R2的最大阻值为30 Ω

针对动态电路中的图像分析试题，也是近年来物理中考考查学生能力的常考题型。在这类复杂的综合问题教学时，需要充分认识到初中学生学习物理的思维虽然已基本达到形式运算阶段，具备一定的逻辑思维能力，但由于他们还没有进行过系统的物理思维训练，其物理逻辑思维能力还较差。

笔者通过组织合乎学生认知规律的教学材料，以逐步递进的方式呈现，引导学生共同跟进，取得了良好的教学效果。

引导学生找出此类复杂图像中的对应物理量，让学生运用知识的最近发展区思维比较抽象的问题，创设物理情景、动手动脑画出图线，形成形象化的图示，并在图中标注相应的物理量。通过教师向学生渗透比较、分类、类比的思想，让其学会对物理研究对象的统一性、差异性进行比较，进而以此为基础进行类比、归纳，抽象概括出一类物理问题或现象的本质规律。此类问题的教学实践中，笔者是“由果导因”，通过已有知识，运用定量研究与定性分析相结合的方法，最终归纳出“果”，即图像中图线的物理含义，至此，学生即可以初步掌握案例2中图像的图线对应关系。

3小结

数理思维的运用需要借助数学工具来解决物理问题，它是物理课程标准中要求的一项重要能力，但物理不是数学，物理更需要的是物理事实、物理规律、物理关系。学生由于一开始在遇到这类问题时，总带有一种“数学惯性”，将物理问题数学化，忽视了图像问题中物理量本身的含义以及物理量之间关系所对应的物理含义，因而造成简单直接运用公式解题的思维偏差。

收稿日期：2017-03-16