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巧用U-1图像 解决电功率难题

2021-01-15郑挺

教育周报·教育论坛 2021年18期
关键词:电功率数形结合图像

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關电功率的难题,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 ,则: ,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。

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