蔡壽
[摘 要]
表格法能充分體現(xiàn)初中物理電學(xué)計算題同時性和同物性的解題原則,幫助學(xué)生理清思路,快速找到解答電學(xué)計算題的入手點,完整準(zhǔn)確地推理出解題的詳細(xì)步驟,使絕大部分學(xué)生輕易地掌握解題思路和方法,極大地提高了教學(xué)的有效性。
[關(guān)鍵詞]
表格法;高效課堂;解題思路
在歷年的中考中,電路計算都是重點考查知識,是必考內(nèi)容??疾轭}型分布在選擇題、填空題、計算題之中。由于電路計算涉及知識點多,知識點之間聯(lián)系復(fù)雜又緊密,靈活多樣,從而難于理順各個物理量之間的聯(lián)系,難于發(fā)現(xiàn)其中的等量關(guān)系,從而造成解題時茫然而無從下筆,很多同學(xué)難于找到解題突破口。也有的學(xué)生不能理清物理量之間的脈絡(luò),在同時性和同物性方面出錯,解的辛辛苦苦,結(jié)果錯的一塌糊涂。筆者在多年的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)運用表格法可以很好地幫助學(xué)生理清知識脈絡(luò),輕易地找到解答電學(xué)計算題的入手點,完整準(zhǔn)確地推理出解題的詳細(xì)步驟,使絕大部分學(xué)生輕易地掌握解題思路和方法,極大地提高了教學(xué)的有效性。在此與同仁共勉。
一、認(rèn)識表格法
表格法就是根據(jù)題意將已知條件都找出來填入表格,然后根據(jù)電路的特點和規(guī)律找出從已知量到未知量之間的聯(lián)系,再確定先算哪步后算哪步,學(xué)生亦步亦趨順利完成整個題的解答方法。教學(xué)不僅是知識的傳遞,更是知識的處理與轉(zhuǎn)換,表格法將電學(xué)物理量條理化,將物理知識與數(shù)學(xué)方法完美結(jié)合,借助表格理清已知量和未知量之間的關(guān)系,對學(xué)生研究問題的思維有很好的啟迪作用。學(xué)生掌握了這一方法,遇到這類題目就會知道解題的方向,不會盲目地亂套公式和特點去解題。下面,我以四個典型類型為例來講表格法的具體運用。
二、例談表格法
(一)串聯(lián)電路
例1.如圖1所示,電源電壓為6V.閉合開關(guān)S,電壓表示數(shù)為4V,電流表示數(shù)為0.4A,求R1、R2的阻值.
分析:在這個題中我們發(fā)現(xiàn)的物理量是U=6V,U1=4V,I=0.4A,求R1、R2的阻值.本題中出現(xiàn)了三類物理量,即電壓、電流、電阻;每個物理量又施加在三個電路元件上,即R1、R2和總電路上。所以,我畫了一個三縱三橫的表格,把所有已知的物理量都填進去:
這時,我們橫向看,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點可以求出U2=2V;縱向看根據(jù)歐姆定律可以求出R總=15Ω;又由于串聯(lián)電路的電流處處相等,我們就可以得出I1=I2=0.4A;這時我們再根據(jù)歐姆定律就可以求出R1=10Ω R2=5Ω,這樣我們從表格中不僅能求出未知量,還能找出先算什么,后算什么,順利地寫出解題過程。
解:根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點得:U2=U總-U1=6V-4V=2V;
根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點得:I1=I2=I總=0.4A;
根據(jù)歐姆定律可以求出R1=U1/I1=10Ω R2=U2/I2=5Ω
從上面的解題過程我們會發(fā)現(xiàn)運用表格法時畫表格行數(shù)根據(jù)出現(xiàn)的物理量類型確定,列數(shù)根據(jù)電路中的元件數(shù)再加一個總電路確定。計算時橫根據(jù)電路的(電壓或電流或電阻)特點進行,縱根據(jù)電路計算式進行。
(二)并聯(lián)電路
例2.如右圖2所示,R1=10歐姆,電流表A1示數(shù)為0.5安培,電源電壓為10伏特.(1)求R2的電阻;(2)電流表A的示數(shù);(3)R1與R2并聯(lián)后的總電阻。
分析:在這個題中我們發(fā)現(xiàn)的物理量是U=10V,I2=0.5A,R1=10Ω.本題中出現(xiàn)了三類物理量,即電壓、電流、電阻;每個物理量又施加在三個電路元件上,即R1、R2和總電路上。所以,我畫了一個三縱三橫的表格,把所有已知的物理量都填進去:
表格法運用時,應(yīng)該在表格中縱橫方向上出現(xiàn)兩個物理量才能橫用特點縱用公式求第三個物理量,而這里縱橫只出現(xiàn)了一個物理量,所以我們需再找到隱含的物理量才行。由于并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,所以得出U1=U2=U總=10V,然后就可以求出R2的電阻、電流表A的示數(shù)以及R1與R2并聯(lián)后的總電阻。
解:根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點得:U1=U2=U總=10V;
根據(jù)歐姆定律可以求出R2=U2/I2=20Ω I1=U1/R1=1A
根據(jù)并聯(lián)電路電流的特點得:I總=I1+I2=1A+0.5A=1.5A;
再根據(jù)歐姆定律可以求出R總=U總/I總=10V/1.5A=6.67Ω
當(dāng)然,也可以根據(jù)并聯(lián)電路電阻的特點求總電阻
(三)動態(tài)電路
例3.如圖3所示電路中,定值電阻R=5Ω,R1為滑動變阻器,電源電壓不變,當(dāng)滑片P在變阻器最左端時,電流表示數(shù)為1.2A;當(dāng)滑片P在變阻器最右端時,電壓表示數(shù)為4V.求:
(1)電源電壓;(2)滑動變阻器的最大阻值。
分析:本題的特點是和滑動變阻器有關(guān),由于滑動變阻器的阻值變化,學(xué)生對有滑動變阻器出現(xiàn)的題一般都感到棘手。本題中當(dāng)滑片P在變阻器最左端時R1接入阻值為0,只有定值電阻R工作,所以,電源電壓為U=RI=5Ω×1.2A=46V.當(dāng)滑片P在變阻器最右端時R和R1串聯(lián),如上所述,我畫了一個三縱三橫的表格,把所有已知的物理量都填進去:
這時,觀察發(fā)現(xiàn)只有第一行才有兩個已知量,所以只能先算U2=U總-U1=6V-4V=2V,然后再根據(jù)歐姆定律求電流,又由于串聯(lián)電路中電流處處相等,就可以求R1阻值了。
解:(1)當(dāng)滑片P在變阻器最左端時,只有定值電阻R工作,
所以,電源電壓為U=RI=5Ω×1.2A=6V
當(dāng)滑片P在變阻器最右端時,R和R1串聯(lián)
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點得:U2=U總-U1=6V-4V=2V
根據(jù)歐姆定律得:I2=U2/R2=2V/5Ω=0.4A
由于串聯(lián)電路電流處處相等,I1=I2=I總=0.4A;endprint
再根據(jù)歐姆定律得:R1=U1/I1=4V/0.4A=10Ω
例4.如圖4所示,當(dāng)電源兩端的電壓為6V時,電流表的示數(shù)為0.6A;當(dāng)電源兩端的電壓為5V時,電壓表的示數(shù)為2.0V。求:電阻R1和R2的值。
分析:由于本題改變電源電壓做了兩次實驗,所以應(yīng)該畫兩個表格,再借助電阻不變把兩個表格中的等量關(guān)系聯(lián)系在一起。
這時,我們從表一可以得出R總=10Ω,由于電阻值不變,所以可以將這個結(jié)果代入表二得I總=0.5A,然后在表二中得出R2=4Ω,R1=6Ω
解:由于串聯(lián)電路電流處處相等,所以當(dāng)電源兩端的電壓為6V時,根據(jù)歐姆定律可得:
R總=U總/I總=6V/0.6A=10Ω
由于電阻保持不變,所以當(dāng)電源兩端的電壓為5V時,仍然R總=10Ω
則I總=U總/R總=5V/10Ω=0.5A
再根據(jù)歐姆定律得:R2=U2/I2=2V/0.5A=4Ω R1=U1/I1=3V/0.5A=6Ω
三、運用表格法的教學(xué)效果
表格法的使用,是數(shù)學(xué)與物理很好的結(jié)合,既是數(shù)學(xué)表格與物理原理的巧妙結(jié)合,也是物理量的表格化,更是數(shù)學(xué)與物理學(xué)表征和推理的重要工具的集中體現(xiàn)。表格法將復(fù)雜的電學(xué)物理量直觀地放在一個表格中,每一個表格就是同一時間各電路元件的相關(guān)物理量,體現(xiàn)了初中物理電學(xué)必須注意的同時性原則;所以,像例4那樣做了多次實驗的題就可根據(jù)做幾次實驗畫幾個表格的原則去畫表格。而在同一表格中將同一元件的相關(guān)物理量填在同一列中,又是同物性的直觀體現(xiàn)。這樣就很好地避免了學(xué)生常犯的張冠李戴的錯誤。另外,在同一表格中,同類的物理量放在同一行,可以方便地運用電路特點;同一個元件的相關(guān)物理量放在同一列,可以方便地使用歐姆定律;橫豎觀察只缺一個物理量的就可以進行運算,又可以幫助學(xué)生很快確定解題思路。筆者在20余年的教學(xué)中,發(fā)現(xiàn)這一方法易學(xué)易會,可以大面積地提高學(xué)生解電學(xué)計算題的能力,尤其是中下等的學(xué)生運用這一方法是十分有效的。
教師在習(xí)題教學(xué)中,應(yīng)該有目的、有計劃、有針對性地精選習(xí)題,著重分析解題思路,訓(xùn)練學(xué)生歸納、概括、總結(jié)的思維能力。作為一名物理教師,我深切地體會到物理教學(xué)不僅要傳授知識,還要教給學(xué)生認(rèn)識世界、研究世界的方法,表格法將物理知識條理化的方法無疑對學(xué)生有良好的啟迪作用。況且,好的解題思路容易掌握,可以使學(xué)生的自信心大增,使學(xué)生感到“我能行”,進而形成良性循環(huán),越學(xué)越有勁。當(dāng)然,表格法并不是萬能的,也有許多初中物理電學(xué)題不能用表格法求解,或用表格法反而麻煩。不過,運用表格將物理知識條理化,并很好地解決了學(xué)生在同時性和同物性方面常出錯的現(xiàn)象,這樣的教學(xué)思路無疑是值得我們的同行借鑒的。
[參 考 文 獻]
[1]朱振山.物理課堂中“思路教學(xué)”的策略及作用[J].物理教學(xué)探討,2016(7).
[2]廖麗芳.教師課堂教學(xué)技術(shù)與藝術(shù)[M].長春:東北師范大學(xué)出版社,2010(9).endprint