李咸啟

2017年廣東省初中物理中考，很多學(xué)生說當(dāng)一看到試卷上作圖題中的第3小題，一下子就懵了，沒見過單刀雙擲開關(guān)。近五年廣東省物理中考題中，有兩次考過家庭電路的作圖，一次是2012年聲控開關(guān)的接線，另一次是2015年插線板的接線。因此不少教師都猜測考查家庭電路的作圖，不外乎是插座或開關(guān)，而插座的接線方法是“左零右火中接地”，開關(guān)則接在火線與用電器之間。這些在中考前學(xué)生都反復(fù)訓(xùn)練過，壓根沒想到這次物理中考偏偏考的是單刀雙擲開關(guān)。教師沒想到，學(xué)生自然就沒訓(xùn)練過，這樣的考試結(jié)果也就可想而知了。其實單刀雙擲開關(guān)在初中物理電學(xué)中的作用至關(guān)重要，熟悉單刀雙擲開關(guān)，是理解電學(xué)中幾個主要知識點的前提與基礎(chǔ)，因此在教學(xué)中不能輕視與忽略。

《2017年廣東省初中畢業(yè)生物理學(xué)科學(xué)業(yè)考試大綱》（以下簡稱《大綱》）對安全用電這部分內(nèi)容的要求是探究，《大綱》對探究的具體目標(biāo)是：經(jīng)歷體驗、實驗和理論等方式的科學(xué)探究，建立感性認(rèn)識，表達(dá)見解和感受，能根據(jù)要求制訂計劃、設(shè)計實驗、搜集證據(jù)、分析論證，形成科學(xué)的價值觀。家庭電路是最常見、最基本的實用電路，電學(xué)中要求熟悉家庭電路的連接，并學(xué)以致用，不熟悉單刀雙擲開關(guān)的結(jié)構(gòu)與作用，就很難達(dá)到探究的要求。

單刀雙擲開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由動端（也叫動觸頭）和不動端（也叫靜觸頭）組成，動端也就是所謂的“刀”，它有兩種使用方法：一是把“刀”和右邊的不動端相連（如圖2），此時右邊的開關(guān)接通；同時這個“刀”還可以選擇與左邊的不動端相連，這樣左側(cè)的開關(guān)接通，此時右邊的開關(guān)是斷開的。因為刀的閉合方式有兩種，相當(dāng)于一個“刀”可以控制兩個開關(guān)，所以叫單刀雙擲開關(guān)。根據(jù)單刀雙擲開關(guān)的結(jié)構(gòu)與原理，就很容易作出在兩地控制一盞燈的電路圖（如圖3），其中的S1、S2是兩個單刀雙擲開關(guān)，可以安放在兩個地方。S1、S2兩個單刀雙擲開關(guān)的“刀”可以選擇與上面或下面的不動端相連，這樣就可以實現(xiàn)在兩地用兩個單刀雙擲開關(guān)來控制同一盞燈。

除了利用單刀雙擲開關(guān)實現(xiàn)兩地控制同一盞燈以外，單刀雙擲開關(guān)在初中物理電學(xué)中還有很多重要的應(yīng)用，比如控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路，在九年級物理課本第二十章“電與磁”第四節(jié)電動機(jī)中有道題目：設(shè)計一個電路，使電動機(jī)在人的操作下既能正向轉(zhuǎn)動，也能反向轉(zhuǎn)動。九年級教師教學(xué)用書中的參考答案如圖4所示，這個電路其實就是利用兩個單刀雙擲開關(guān)來改變流過電動機(jī)的電流方向，從而實現(xiàn)控制電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動或反向轉(zhuǎn)動。但是如果不熟悉單刀雙擲開關(guān)的結(jié)構(gòu)與原理，是無法理解這個電路的。

另外，九年級物理課本第二十章“電與磁”中第三節(jié)的主要內(nèi)容是電磁繼電器（如圖5）。電磁繼電器的工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)中高壓工作電路的觸點其原理就相當(dāng)于一個單刀雙擲開關(guān)，只不過根據(jù)實際電路的需要，既可以把這個單刀雙擲開關(guān)中的兩個開關(guān)同時接入電路（如圖6），也可以只把其中的一個開關(guān)接入電路（如圖7）。與用單刀雙擲開關(guān)兩地控制同一盞燈不同的是，電磁繼電器中這個單刀雙擲開關(guān)的“刀”是由電磁鐵控制的。目前電磁繼電器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家用電器，弄清楚了電磁繼電器的高壓工作電路其實就是一個單刀雙擲開關(guān)，電磁繼電器的工作原理就容易理解了。

既然單刀雙擲開關(guān)在初中物理電學(xué)中應(yīng)用廣泛，那在平時的教學(xué)中教師應(yīng)該重視學(xué)生對它的理解與掌握，尤其是實驗訓(xùn)練更要加強(qiáng)。用單刀雙擲開關(guān)在兩地控制同一盞燈的家用電路，可以做成一塊電路模板（如實物圖8），通電演示在兩地如何實現(xiàn)控制，斷電后再讓學(xué)生看電路結(jié)構(gòu)。還可以用低壓電路（只要把交流電源改為兩節(jié)干電池，把220V的燈泡換成2.5V的即可，實物圖如圖9所示）來模擬，讓學(xué)生實際連線。學(xué)生通過自己實操，肯定能大大加強(qiáng)對單刀雙擲開關(guān)結(jié)構(gòu)與作用的理解。為了進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對單刀雙擲開關(guān)的訓(xùn)練，還可以結(jié)合其他的電路，比如顯示發(fā)光二極管正向?qū)ǚ聪蚪刂沟碾娐?，就可以用一個單刀雙擲開關(guān)來實現(xiàn)（電路如圖10，實物圖如圖11所示）。這些實驗都能在實驗室甚至課外讓學(xué)生自己操作，效果良好。

由此可見，單刀雙擲開關(guān)在初中物理電學(xué)中應(yīng)用廣泛，要突破教學(xué)中的這個難點，關(guān)鍵是多設(shè)計一些能讓學(xué)生多動手的實驗。

責(zé)任編輯 羅 峰