巧用U-1图像 解决电功率难题

郑挺

摘要：电功率是初中物理电学部分的集大成者，要求学生在原有已掌握的串并联电路规律、熟知欧姆定律的基础上，再增加有关电功率的公式和单位，并运用所学的知识解决生活中的问题。学生运用科学思维将题干中的信息进行有效加工、关联、整合，将复杂的计算转化为图像来分析，数形结合，这是一种有效的提炼和升华，更能凸显学生的科学素养。

关键词：电功率; 图像;数形结合

电功率是初中物理电学部分的集大成者，由于难度较大，要求学生在原有已掌握的串并联电路规律、熟知欧姆定律的基础上，再增加有关电功率的公式和单位，并运用所学的知识解决生活中的问题。学生普遍反映较难，存在一定的畏难心理。

这是一道学生在课后询问的有关电功率的难题，好生反映解题没有思路。

试题如图1所示电路电源电压不变，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片至某位置，定值电阻 消耗的功率为2.5W;再次移动滑片至另一位置， 消耗的功率为10W，电压表的示数为5V。若前后两次滑动变阻器消耗的功率相同，则电源电压           V。

一、常规解答，夯实基础

由图可知，滑动变阻器和定值电阻 串联，电压表测滑动变阻器两端的电压。闭合开关S，滑动变阻器的滑片至某位置，电阻电阻 消耗的功率为2.5W，即 2.5W，再次移动滑片至另一位置， 消耗的功率为10W，即 10W， ， 2.5W = 2.5W， 10W = 10W，由于前后两次滑动变阻器消耗的功率相同，即 ， 2.5W =  10W， ， 2.5W =  10W，可得 7.5W， 15W，由于再次移动滑片至另一位置，电压表的示数为5V，记为 5V， 5V 5W，可得 1A， 15V。

点评：此题考查的是串联电路的特点、电功率公式的变形外加欧姆定律的应用。对于初中生而言，列式超过3个，就是难题了，对于常规解答步骤中至少需要列出5个式子，难度可想而知，对于能力的要求较高。要求学生将这些专业知识内化，通过题干给出的已知条件列出方程才是解题的关键。

二、巧用 图像，数形结合

电源电压 ，电压表示数 ，回路电流 ，則： ，所以 ，画出滑动变阻器的 图像如下，根据前后两次滑动变阻器消耗的功率相同，且   ， 分别记为 ，由图2可得 5V ，即 10V，根据相似三角形比例关系： ，可得 15V。

点评：通过对题干信息的深度加工，巧用 图像，数形结合，直观便捷，解决电功率难题。

图像是最经典的电学图像，根据图中的关键点读取电流、电压为求解电阻和电功率等问题提供便利条件。学生运用科学思维将题干中的信息进行有效加工、关联、整合，将复杂的计算转化为图像来分析，数形结合，这是一种有效的提炼和升华，更能凸显学生的科学素养，也为今后高中的学习做了很好的铺垫。