初中电学电路图的简化整合版.doc

电路图的简化
正确识别电路图，是初中学生的最基本的能力要求，一些电学计算也总是要事先进行电路情况分析，中考中所占比重较大，中考中的电学压轴题的难点、关键点往往就是电路识别问题，是普遍学生觉得难以弄懂，并且也是高中学习及以后从事涉及电学知识工作中还会经常遇到的问题，因此，必须高度重视。
一、串、并联电路的概念及特点
“两个小灯泡首尾相连，然后接到电路中，我们说这两个灯泡串联”和“两个小灯泡的两端分别连在一起，然后接到电路中，我们说这两个灯泡是并联”
我们从上述关于串联和并联的定义中不难看出串、并联电路的特点，串联电路只有一条通路，各用电器通则都通，断则都断，互相影响，无论开关接在何处均控制整个电路，而并联电路有两条或多条支路，各用电器独立工作，干路的开关控制整个电路，支路的开关只控制其所在的那一路。
二、串、并联电路的判断方法
1．用电器连接法分析电路中用电器的连接法，逐个顺次连接的是串联，并列接在电路两点间的是并联。
2．电流法在串联电路中电流没有分支，在并联电路中干路的电流在分支处分成了几部分。
3．共同接点数法在串联中，某一用电器与另一用电器只有一个共同的连接点，而在并联中，某一用电器与另一用电器有两个共同的连接点。
4．在分析电路连接情况时，从电源正极开始，顺着电流的方向，一直到电源的负极。
5．由于在初中阶段多个用电器的连接不涉及混联，因而对于初中生来说，电路连接的最终结果只能是电路两种基本连接方式──串联和并联之一。
6．由于电路图画法的多样性，也造成学生不习惯而难以辨认，此时只须将原电路图整理改画成常见的标准形式，透过现象看本质。如图1的标准形式是图2，图3的标准形式是图4，图5的标准形式是图6，另外图7、图8都可把它画成标准形式的。

三、几个常见电路元件的特殊处理
我们在分析电路连接情况时，往往是针对用电器而言的，其它元件如开关、电压表、电流表等这些“拦路虎”，对我们分析比较复杂的电路来说负面影响很大，如果既可将有些元件从电路图中拆掉，又能保证那些元件拆掉后不影响用电器的原连接情况的的话，原电路图就可以得到简化，以便揭开“庐山真面目”。为此，我们完全可以依据所拆元件的特性进行简化，其方法是：
1．开关若是开关闭合，就在原开关处画一导线连通，若是开关断开，就将此路完全去掉不要。
2．电压表由于电压表的电阻很大，因此可把连电压表处当成开路，只须把电压表拆掉即可。
3．电流表由于电流表的电阻很小，因此可把连电流表处当成短路，电流表拆下处要用导线连通。
通过上述方法所得的简化图表示出的用电器连接情况即为原电路中用电器连接情况。此步最好在草稿纸上，用铅笔先画出原电路图后，从电源正极开始，逐一依序增删，直到电源负极为止。例如，我们要判断图9中当开关S和S都断开时，电阻R、R和R的连接情况，对开关、电压表、电流表依序进行简化后的电路图分别如图10、11和12所示。我们从图12不难看出电阻R和R串联。

图9　　　　　     图10 图11　　　　　　　　   图12
四、关于电表示数问题
首先弄清楚各电表是测的什么物理量，电流表测的是通过哪个的电流就是看它串在哪一路上，电压表测的是谁的电压就看电压表直接接在谁的两端（注意：电源电压是总电压即最高电压，如在图10中，不能说电压表测的是电源与R1的总电压，而只能说是R3的电压）。有时对比较复杂的电路，还需要结合上述第三条将电路简化后，再将电表依照原电路图逐一还原到电路中去判断，以降低难度。
五、滑动变阻器的变化
首先弄清楚滑动变阻器的连接情况。由于滑动变阻器的使用是“一上一下，各用一个”，连入电路的就是滑片与下接线柱间的这部分，很多人在电路图上看不懂滑动变阻器的连接情况，就是没懂其实物连接与元件符号是完全一致的道理，其实，当滑片滑动时我们就可在电路图上直接看这部分是变长了还是缩短了，从而确定其连入电路的阻值是增大了还是减小了，只有真正弄清楚了这个问题才能进一步弄清楚其电流、电压变化的情况，以及整个电路的电阻变化，电流、电压变化的情况。如图13中滑动变阻器的元件符号上画有斜线部分为连入电路部分。

     图13　　　　　　　　        图14

      图15　　　　　　　　     图16
上述电路分析的分解方法，仅为“山穷水尽”者提供一个化难为易扎牢基本功的辅助策略，应用之可有“柳暗花明”之欣喜。实际上，我们对电路的分析是一个复杂的综合体，必须全盘考虑且要求思维的流畅性和闪电性，无须受上述方法的羁绊，只有在必要时才有选择地灵活地综合地变通地运用，要注意将各方法视为参与化学反应的反应物，我们所希望的是这些反应物参与化学反应生成新物质，发生质变，发散中有求异，否则将会弄巧成拙而事倍功半的。下面看看2003年中考题中计算题的电路吧。图14（广州市图8）中，要立刻看出，当S1、S2断开时，电阻R1与R2串联，电压表测的是R2的电压，电流表测的是通过R1或R2的电流；对当S1、S2都闭合时，电阻R2被短路，R1和R3并联，电流表测的是干路电流，电压表的示数为0，等等情况，应了如指掌。图15（兰州市图23）中，当S1和S2断开时，L和R1串联，当S1和S2闭合时，R1和R2并联；各种情况下，变阻器R1是将Pb部分连入电路，滑片P向a端滑动时，其连入电路的阻值是增大，若滑片P向b端滑动时其连入电路的阻值是减小，电压表的示数不变，均为电源电压，等等，要胸有成竹。图16（青海省图11）中的情况又如何呢？对有良好的知识、技能和心理素质的来说，这问题也只不过是一戳就穿的纸老虎哟！
值得一提的是，很多人对开关的通断、滑动变阻器的滑片滑动等这些动态的情况，产生畏惧心理，一头雾水，不知所措，其实我们只需保持头脑清醒，分清各种情况最重要，混杂不清孤立地静止地看问题是常见病，记住各个击破是上策，操之过急和知难而退不可取！学习患无疑，疑则有进，大胆尝试，注重自身案例分析，反思过错，只要不犯重复性错误，一次次错误不正一步步逼近正确吗？人非圣贤，孰能无错，知错就改吧，没有人能随随便便成功，“所有坚韧不拔的努力迟早会取得报酬的”，彩虹总在风雨后。
第一种方法叫首尾相接法，如果是全都是首尾相连就一定是串联，如果是首首相连，尾尾相接，就一定是并联。如果是既有首尾相连，又有首首相连，则一定是混联。
第二种方法叫电流流向法，根据电流的流向，来判断和串并联的特点，来判断串联、并联和混联电路。
第三种方法，叫手捂法，含义是任意去掉一个用电器，其他用电器都不能工作的一定是串联；任意去掉一个用电器，其他用电器都能工作就一定是并联；任意去掉一个用电器，其他用电器部分能工作的一定是混联。
第四种方法，叫节点法（我非常喜欢这一种方法）
⑴ 标出等势点。依次找出各个等势点，并从高电势点到低电势点顺次标清各等势点字母。 
⑵ 捏合等势点画草图。即把几个电势相同的等势点拉到一起，合为一点，然后假想提起该点“抖动”一下，以理顺从该点向下一个节点电流方向相同的电阻，这样逐点依次画出草图。画图时要注意标出在每个等势点处电流“兵分几路”及与下一个节点的联接关系。
⑶ 整理电路图。要注意等势点、电阻序号与原图一一对应，整理后的等效电路图力求规范，以便计算。 
电路图的识别是初中物理电学学习的基础，将复杂的电路图改画成简单电路可使电路元件的串、并联情况变得清晰，便于计算和解答，根据初中物理中的电路图情况，介绍如下几种电路图的简化方法：
1、删简法   初学电学者往往会因为电路中的电表跟用电器相混而妨碍对电路的正确分析，所以，应讲清电表可删的道理和删后的处理办法，如图1若已知电压表示数和电阻，求电流表示数，则删简后电路图如图2

2、伸缩变位法  有的习题或思考题。故意给出不规范的电路图，若不进行电路图的改画，就会造成解答困难。为此，应讲清可将导线理想化，无论导线长度如何，其电阻均为零，所以，可根据情况将导线伸长、缩短或变形，适当变更电路元件的位置，使电路元件的串、并联的关系变得清      3、共端法  若几个用电器的一端通过连接线形式共端时，其电路图可用共端法进行改画，如图5沿电流的方向R1的左端和R2R3的上端都可连接到电池的正极，而另一端则都可连接到电源的负极上故可改画成图6

如图7，用笔将电池正极相连的连接线画成颜色，其共端情况就会十分明显，便可以改画成图8

4、滑动变阻器分段法  有滑动变阻器的电路图，可根据滑片的接触位置，把滑动变阻器改画成两个串联的电阻，以便于电路分析，如图9改画成图10

5、翻转法  对于并联电路，采用翻转法来进行改画便于弄清连接关系，如图11中的R3支路翻转到上边去，即成为图12或将R1R2的串联支路翻转到下边去。

6、等效法 在总复习阶段，可根据学生的学习情况，适当教给学生一些等效电路的知识。使学生对于电路图的简化和改画的意义有更深刻的理解，以提高教学效果，如图13等效成图14或图15，一般中学生是不难理解的。

 为了更好的达到电路图简化的教学目的，教学中应重视以下几点：
（1）、讲清改画电路图的重要性，有的学生自以为看图能力强，嫌麻烦，不愿进行改画，凡这样的学生，其考试成绩总低于他们的实际水平，针对这种情况，要利用经典例题进行教育、引导，使他们认识到，虽然花费一点时间，但可避免欲速则不达的失误，并养成认真改画和复查的好习惯。
（2）、灵活应用各种方法，应当让学生懂得改画一个电路图往往需要同时运用几种方法才行，所以需要多讲例题和多做习题，以提高灵活运用各种方法的能力。
（3）、注意改画电路图的原则，改画电路图时，电路改变不宜过大，考虑初中学生的实际能力。对初中电路图的改画应强调两个原则:a、电池位置一般不动。b、电路变动不宜过大。如图16改画成图17学生就容易看懂，而改变成图18对于学生来说变动的幅度就有点过大了。

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