《欧姆定律变化电路的计算》的课堂教学设计与实践

杨欣

摘要：动态电路问题是电学部分教与学的一个难点。本节的课堂设计是利用欧姆定律和串并联电路的特点解决动态电路的计算问题，把电路问题变繁为简，变动为静，教会学生审题有思路，解题有方法。

关键词：欧姆定律；变化；动态电路

中图分类号：G633.7 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）34-0107-02

在初三复习教学中教师设计或精选例题的目的是培养学生应用所学知识解决问题的能力。为了达到这一目标，典型例题的设计就很有讲究，要能突出重点、突破难点，要有代表性。因为一节课时间有限，不可能解答过多的问题。通过例题，让学生能举一反三，由此及彼，达到知识的迁移和能力的提升。

本节课的重点是利用欧姆定律，串并联电路的电流、电压、电阻的特点解决动态电路问题。这种题型一直是电学部分的一个重点和难点，主要是它的形式多样、复杂多变。通过这节课的教学设计，使得学生找到解决问题的办法，会用学过的知识解决复杂变化电路问题。

一、课标强调课堂要关注“学生的发展”和“能力培养”

通过精心设置例题，培养学生审题，读题能力，学会用已有知识解决实际问题。

欧姆定律的应用中遇到的“变化电路”问题，分为两种情况。

第一类：由滑动变阻器引起的变化

例1：如图1，电源电压为6V，R1=10Ω，滑動变阻器R2最大值为20Ω，求S闭合后滑片P由a向b滑动时电流表的示数变化范围？

计算是中考必考题型，很多学生遇到计算就比较反感，没有耐心仔细读题，大多数只是粗略浏览一下，甚至对题意只是一知半解，所以在课堂上要培养学生能“静心”读题的习惯。在此基础上唤醒已有知识，寻找突破口。

本题突破口在于滑动变阻器的阻值变化后，学生是否会熟练应用欧姆定律和串并联电路的特点定性分析电表示数的变化？这是关键性第一步。在此基础上，进行此类变化问题的定量计算。

解题思路：（1）当P在a点，电路只有R1，是个简单电路，电流表示数最大值：Imax=U/R1=0.6A。

（2）当P在b点时，R2阻值最大，R1和R2串联，此时总电阻最大，R=R1+R2=30Ω；电流表示数最小：Imin=U/R=6V/30Ω=0.2A，

所以电流表的示数变化范围：0.6A～0.2A。

教师点拨：此类“变化电路”问题，电路连接方式并未发生改变，其“变化”在于滑动变阻器滑片的“动”，导致的电表示数的“变”。解决此类题目关键还是应从滑动变阻器出发考虑，将滑片从A向B的“动态电路”转化为P静止在a点和b点两个“静态电路”，即：变动态静。其后画出电路图，标出已知量与未知量，再根据有关的公式和规律去解题。（即变为学生所熟悉的简单电路或串、并联电路的求解）

变式题：如图1所示，当滑动变阻器调至阻值为15Ω时，电流表、电压表的示数分别为0.6A，15V。求：当滑动变阻器调至阻值为23Ω时，电流表、电压表的示数为多少？

本题仍属滑动变阻器类的变化电路类型.按照“以不变应万变”的原则，画出滑片不同位置的两个“静态”电路图，并标出已知量。

遇到问题：状态1已知条件充足，但未明确求解物理量；状态2已知条件不足，无法求解任何物理量。

教师点拨：解决此类题目，应抓住两个电路中共同的不变量，例如电源的电压不变，定值电阻的阻值不变，这是我们解题的法宝，是将两个状态的联系在一起的“桥梁”。

二、高效的课堂教学，注重“过程”和“方法”

本节课教师不仅要求学生解题要规范，同时要关注学生思维发展过程和知识背后的思维方法的形成。

第二类：由开关引起的变化。

教师点拔：解决此类问题的关键在于分析清楚开关变化时电路的实际连接情况，以及电流表和电压表的测量对象是谁，然后画出电路图，标上已知和未知量.再根据欧姆定律以及串并联电路的特点求解。

例2：已知电源电压U=6V，定值定值R1=R2=R3=10Ω，请分析电路有几种状态？每种状态下电流表的示数？

解题思路：两个开关，共（如图）4种情况：

此类“变化电路”问题，在于开关的闭合和断开使得电路的连接状态发生了变化，但无论怎样变化都离不开我们所熟悉的简单电路，串联或并联电路。所以解决开关类变化问题，准确的识别电路是非常关键的。画电路简图时，去掉断开或被短路的部分，标已知量，养成良好的习惯，有助于我们分析题意，理清思路。切忌不要在原图分析！

挑战自我：如图3所示的电路中，电源电压保持不变，R2为10Ω.当开关S断开时，电流表的示数是0.2A，当开关S闭合后，电流表的示数变为0.6A。求：

（1）R1的阻值；（2）电源电压。

分析发现：画出S断开和闭合时的等效电路图，发现两个状态的已知量都不足，无法求解，题目难度较大。

教师点拨：在变化电路中，由于已知条件的不足，无法在任意状态下独立求解，这时马上想到要列方程求解。比如这道题有相同的电源电压，根据电源电压不变，在不同电路状态下列等式。

解题过程：根据电源电压U不变，列出方程：

U=I（R1+R2）=0.2A（R1+10Ω） ①

U=I′R1=0.6AR1 ②

得 R1=5Ω；U=3V

学生感悟：开关引起的变化电路计算题，一定要能灵活的应用串、并联电路特点，所以熟练的掌握基本概念和规律对于解电学综合题是非常必要的。其次正确分析出电路的连接方式，画出等效电路图，将问题转化为我们熟知的串并联电路运算，才便于我们处理。同时解题时要注意找出那些量发生了变化，哪些没变？关键是找出“不变量”和“相等量”，通过“不变量和相等量”列式解题。

走进中考：以下是我省近几年中考电学计算的电路图，请你试着分析开关处于什么状态，电路将会变成：简单电路、串联电路、并联电路？

结束语：在电路连入变阻器和开关后，增加了电路的复杂性和迷惑性。只要能认清电流的流向，遇到问题不要着急，看清认准电路，相信你一定能够找到解决问题的方法来。

三、教学反思

1.由于电路的变化是动态，本节课我制作了ppt动态课件对电学实验进行模拟，让学生感性地了解电路动态变化的过程，克服学生的思维障碍，帮助学生解决认知上的困惑，从而寻找出其中所包含的规律。

2.通过本节课的教学，精选例题，利用多媒体课件，把动态的电路直观的呈现在学生面前，分解成静态电路进行分析，突破了动态电路中欧姆定律综合计算的难点。学生在本节课中，积极思维，以合作、交流为支架，互相讨论，总结解决这类题型的方法，并落实到笔头，达到了教学目的。