电学“暗盒”问题之解探，本文主要内容关键词为：暗盒论文,电学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
电学“暗盒”问题是近年来各地中考物理试题中的热门压轴题型，这类问题具有开放性、创造性等特点，对学生的分析、推理、综合、应用诸能力的要求高，符合当前素质教育的主旋律，但在应试中的得分率往往不尽人意，如何提高这类问题的教学效果，笔者在教学中作了一些有益的探索.
一、电流型
题型特征:盒外给定若干接线柱(引出线)，某些接线柱(引出线)之间可能外接有电流表、开关之类的器件；盒内待求电路常为几个具有约定条件的定值电阻和电源用导线连接构成，且电路可能为完整电路或非完整电路；题设条件往往给定接线柱间跨接电流表的示数或开关通断前后电流表的示数变化情况，故为“电流型”.此类题目具有开放性，有时答案不是唯一的.
解题策略:从题目条件着手，运用欧姆定律和串、并联电路的基本特点，分别确定相关接线柱间的电阻关系和电源的恰当位置，最后结合盒内电阻的约定条件得出符合题意的答案，并作验证.“电压型”暗箱题，解题策略基本相同.
例 现有一个供电电压为U且保持不变的电池组，两个定值电路R[,1]，和R[,2]，(R[,1]=2R[,2])及若干导线，它们分别与图1(a)方框中标有A、B、C、D的有关接线柱连接，把一个电流表先后接在有关发线柱间，结果发现(1)把电流表接在B、C间，电流表指针偏转到某一位置(设示数为I).(2)把电流表改接在A、D间，电流表示数为I/2，(3)把电流表改接在A、C间，电流表示数为I/3.试根据上述测试结果在图示2(a)中画出接线柱间电池和电阻的连接情况，并标明R[,1]和R[,2].
解析:由题设条件可知供电电压不变，根据欧姆定律B、C间的电阻R[,BC]=U/I，A、D间的电阻为R[,AD]=2U/I=2R[,BC]，A、C间的电阻为R[,AC]=3U/I=3R[,BC]，考虑到盒内电阻只有R[,1]凡和R[,2]且R[,1]=2R[,2]，故B、C间电路应为R[,2]与电池组串联构成，A、D之间的电路应为R[,1]与电池组串联构成，而A、C之间的电路应为R[,1]、R[,2]与电池组串联构成，而且电池组为上述三部份电路所共有，综上所述，电阻凡应接在A、B之间，R[,2]应接在C、D之间，电池组应接在B、D之间，连接情况如图示1(b)所示，这种设计对否，读者不妨自己验证一下.
练习:手边有三只电阻R[,1]、R[,2]、R[,3]，且R[,1]=R[,2]＞R[,3]，四节电压均为1.5伏的干电池、导线若干.请用这些元件的全部或部分设计出一种电路，并接在图3(a)的暗盒内，使暗盒的四个接线柱A、B、C、D的AB两端、BC两端、CD两端、DA两端间的电压均为3伏，试在盒中用电路符号画出电路画，并标明电阻的序号.
二、电热型
题型特征:盒外给定若干引出端，通过单刀多掷开关等器件与外电源构成完整电路；盒内待求电路多由几根以某种约定关系的电阻丝组成的发热体电路；题设条件常将与开关相关的引出端设定为不同的温档，同时给定各温档间产生热量或发热功率的倍数关系.
解题策略:从题设条件出发，运用电功率、焦耳定律等规律，并根据串、并联电路的特点来确定各温档电阻丝的连接方式，并用题设条件加以验证.
例 如图3(a)是一种双温电烘箱电路，设电路由两段阻值相同的电阻丝组成发热体，A、B、C为三根引出线，其中A为低温档，B为高温档，且高温档每秒钟产生的热量是低温档的2倍.试在图中方框内画出两段电阻丝的连接方式.
解析:由题给条件知，两档共用同一电源，电压相同，发热功率之比P[,A]:P[,B]=1:2，由P=U[2]/R得R=U[2]/P则R[,A]:R[,B]=U[2]/P[,A]:U[2]/P[,B]=2:1，由于只有两段阻值相同的电阻丝，故方框中的电组丝连接如图2(b)所示.
三、现象型
题型特征:题设图形大都为一箱体结构，箱盖上常分布有若干电器元件，包括一些用电器、开关、电池组、接线柱等部件；题设条件常为开关通断前后产生的实验现象或外接探测器连接某些接线柱后发生的实验现象，以此来确定箱盖上器件的连接方式，也称实验型.
解题策略:从题设现象着手，充分应用串、并联电路的基本规律，分析推理，追根溯源，从而透过现象看到问题的本质，画出电路图并加以验证.
例 如图4(a)所示，为一简易冲晒相片电路，盒盖上装有两个开关S[,1]、S[,2]，两个灯泡:红灯L[,1](220V15W)、白灯L[,2](220V60W)，将插头插入220伏电源插座，当S[,1]、S[,2]都闭合时两灯泡均能正常发光，若断开S[,1]，两灯都熄灭，若闭合S[,1]，断开S[,2]则只有L[,1]发光，根据上述现象，画出该电路的电路图.
解析:我们可以从题述现象的三个层面来逐层分析:当S[,1]、S[,2]都闭合时，两灯均能正常发光，从这一点难以知道L[,1]、L[,2]、S[,1]、S[,2]的连接情况；若断开S[,1]，两灯都熄灭，由此可以判断S[,1]控制L[,1]、L[,2]；若接通S[,1]断开S[,2]，只有L[,1]发光可以判定S[,2]控制L[,2]，而L[,1]、L[,2]不可能串联，结合两灯正常发光的电压特点，内电路应为图4(b)所示.
总之，在处理电学“暗盒”问题时，我们应引导学生从题给条件或现象出发，运用欧姆定律、焦耳定律等相关电学规律，并根据串、并联电路的特点来确定“暗盒”内的电路连接方式.分析推理应有根有据，切忌牵强附会，瞎猜乱撞.教学中我们应重视对学生方法的指导，“授之以渔”而不是“授之以鱼”.
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