2016年黄冈市初中物理教学改革创新大赛
含有发热电阻的动态电路错解例析
浠水县西河中心学校叶又军
题型：电学综合题 考查目标：
通过分类剖析同学们经常出错的三类含有发热电阻的动态电路综合题，复习欧姆定律、电功、电功率、电热的计算和如何分析动态电路。培养学生解压轴题的能力。 考查重点：
区分哪些电阻发热，哪些不发热，从而正确应用公式以及动态电路的分析。 考查难点：
根据题意合理应用欧姆定律、电功、电功率、电热的公式。 考查热点：
以学生经常出错的动态电路类电学压轴题为突破口，引导学生正确利用公式，通过解一些日常生活中的家用电器类电学综合题，培养学生的动手、动脑能力。
解题方法和技巧：
（1）认真审题，熟记欧姆定律、电功和电功率的公式，理解图表信息类压轴题中图和表的含义，正确的分析动态电路，通过理解发热电阻，正确的应用电学公式是解决这类电学综合题的关键。（2）找关系：针对题目内容综合分析，确定解决问题的方法，选择适合的规律和公式，找准相关物理量之间的关系；（3）列出表达式：根据公式或规律列出相应的表达式，并推导出待求物理量的计算式；（4）代入数据求解：把所用到的已知物理量的单位统后，把已知量的数据代入计算式中，通过正确运算，得出答案。
复习过程：
一、启发谈话，引入复习课。。 电学是初中物理的重要组成部分，电学综合题作为压轴题是物理考试的难点，这节课我们以三道同学们经常出错的电学题复习一下电学综合题的解法。(设计意图：通过启发谈话创设情境，吸引学生注意力，为进入复习课做铺垫。)
二、基础知识回顾：
（一）、导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。这
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就是欧姆定律，用公式表示是I=U/R，公式中的各物理量单位分别是安培、伏特、欧姆。
（二）、用欧姆定律进行计算时，一要注意单位的统一，二要注意代入的必须是同一时刻，同一导体的物理量。
（三）、电流做了多少功，就消耗了多少电能,电功的公式是W=Uit,公式中各字母分别表示电功、电压、电流、通电时间，各物理量的单位分别是焦耳、伏特、安培、秒。
（四）、电功的公式还有W=U2t/R、W=I2Rt。
（五）、生活中，用电器消耗的电能常用电能表测量，其上标有“3000R/KWh”，其含义是每消耗1千瓦时的电能，电能表的表盘转3000转。
（六）英国物理学家焦耳最先精确确定了电流产生的热量与电流电阻及时间的关系，其关系是Q=I2Rt.公式中各字母表示的含义分别是电热、电流、电阻、通电时间。（七）电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量，电功率的计算公式为：P=UI，公式中各字母分别表示电功率、电压、电流，各物理量的单位分别是瓦特、伏特、安培。
（八）.计算电功率的公式还有P=U2/R 和 P=I2R. （九）电功、电热、电功率的计算公式 物理量 电功 纯电阻电路 W=UIt W=Pt W= U2t/R W=I2Rt。 电热 Q=UIt Q=Pt Q=U2t/R Q=I2Rt 电功率 P=UI P=W/t P= U2/RP=I2R. P=UI P=W/t 非纯电阻电路 W=UIt W=Pt Q=I2Rt （设计意图：通过复习基础知识，巩固学生所学知识，为下面讲述综合题打基础。） 三、佳题点拨：
（一）．动态电路中的发热电阻在题目中已交代
1.1 动态电路中的电阻部分发热
例1、有一种简易电熨斗，没有调温功能，在熨烫化纤和丝绸衣物时经常将衣物烫坏，为此设计了调温电路如图所示，S是温控
开关，R1为发热体。当开关S接到a时，电熨斗处 于高温熨烫状态，此时发热体的电功率为440W；当
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开关S切换到b，电熨斗处于低温熨烫状态，此时发 热体的电功率为110W。
（1）请你算出R1、R2的电阻值（不计温度对电阻的影响）；
（2）如果这只电熨斗的质量是1.5kg，在高温熨烫状态下通电多长时间，能将电熨斗从20℃加热到180℃的熨烫温度？已知电熨斗消耗的电能有80%被有效利用，电熨斗的比热容为0.44×103J/（kg?℃）； （3）为充分利用好电能，在不改变电路连接方法的前提下，请你对小强的设计提出合理的改进方法。 错解：第（1）问：
UUU2S接a时，电路中只有R1，由P?UI?U??知P总?电，U电一定，
R总RR2此时R总最小，P总最大，电路处于高温状态。
由P高?U电R12知，R1?U电2P高?（220V）2440WU电2?110?
S接b时，R1、R2串联，由P总?低温档。
由P低?U电2R总知，U电一定，R总最大，此时电路处于
R总知R总?U电2P低?（220V）2440W?440?
因为：R总=R1+R2 所以R2=R总-R1=440Ω-110Ω=330Ω （2）（3）问错得少，略
剖析：此题是启黄初中第一次调研考试的压轴题。错解的原因是学生审题不慎，误把R2也当作发热体，导致错用公式。
正解：（1）S接a时，电路中只有R1，电路处于高温状态 由P高?U电R12知R1?U电2P高?（220V）2440W?110?
S接b时，R1、R2串联，电路处于低温状态
由于R1发热，R2不发热，所以应选用公式P=UI=IR×I=I2R
P低?I2R1I?U电R总
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R总?U电I?220V?220? R2=R总-R1=110Ω 1A1.2 动态电路中电阻全部发热
例2：如图所示是某同学设计的三档位电热水壶的电路图，R1和R2是两根阻值相同的电热丝。1、2、3、4为档位接点，通过连接不同的接点实现三档加热。电热水壶的铭牌如下表所示：
（1）请分析说明怎样连接点，电热水壶处于高温档？ （2）电阻丝R1的阻值是多少？
（3）使用中温档正常工作多长时间可使满壶20℃的水
温升高到64℃？（设无热损失，?水?1.0?103kg/m2,c水?4.2?103J/(kg·℃)
档位 加热功率（W） 容量L 额定电压（V） 高温 880 中温 440 1 220 低温 220 错解：第（1）问
解：许多学生这样解答：P=UI=IR×I=I2R知：P总=I2R总，R总越大，P总就越大。因为2接4时，R1、R2串联，R总最大，所以，
此时P总最大，电热水壶处于高温档。
（2）（3）问错得少，略
剖析：这是黄冈市2014年中考前夕的一次全市调研考试的物理压轴题。出错的考生较多。究其原因，动态电路中，R1、R2都为发热体，电源电压一定时，没有优先考虑电功率公式P=U2/R ，多数学生运用公式P=I2R分析问题时没有采用控制变量法。
正解：第（1）问由题意知，电源电压一定，R1、R2并联总电阻最小，由P总知1接2，3接4，电热水壶处于高温档。
（二）动态电路中发热电阻隐含，需要理解题意才能知晓。
例3．甲图是一种即开即可以用热水的电热水龙头，乙图是它的电路原理图。旋转电热水龙头的手柄可带动切换开关在1、2、3之间接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间的切换。电热水龙头的部分参数如丙所示。
（1）开关处于位置1时，放出的水温最高，试求电热丝R1的阻值。 （2）当开关处于位置1、进水口的水温接近25℃时，超温保护器就切断了电路。试估算水龙头每分钟可以放出多少千克的热水？
错解：第（2）问
U?电R总2第5页共5页
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由题意：η?W电=Q水吸η?P总t=cm△t
即：90%×（2+3.5）×103w×60s=4.2×103J/kg?℃×m×(55℃-25℃) m≈2.36kg
剖析：本题是2014年武汉市四月份全市物理调研考试的物理压轴题。由于题中发热体隐含，数据栏目中额定功率的两个数目含意深刻，加之电路是动态变化的，导致许多学生错误地理解题意。
正解：第（2）问：
超温保护器会切断电路，说明放出的热水度接近55℃
数据栏目中功率有两个数目，说明R1R2都为发热体，开关处于位置1时，放出的水温最高，说明开关处于1时，R2为高温档发热电阻，开关处于位置2时，R1为低温档发热电阻。
由题意：η?W电=Q水吸 即：η×P高×t=cm△t
90%×3.5×103w×60s=4.2×103J/kg?℃×m×(55℃-25℃) m=1.5kg （设计意图：通过讲述综合题，巩固学生所学知识，教会学生解题方法，培养学生解压轴题的能力。） 三、归纳解此类电学综合题的方法：
通过例题的讲解归纳解此类电学综合题的方法：（1）认真审题，熟记欧姆定律、电功和电功率的公式，理解图表信息类压轴题中图和表的含义，正确的分析动态电路，通过理解发热电阻，正确的应用电学公式是解决这类电学综合题的关键。（2）找关系：针对题目内容综合分析，确定解决问题的方法，选择适合的规律和公式，找准相关物理量之间的关系；（3）列出表达式：根据公式或规律列出相应的表达式，并推导出待求物理量的计算式；（4）代入数据求解：把所用到的已知物理量的单位统后，把已知量的数据代入计算式中，通过正确运算，得出答案。
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（设计意图：通过总结解压轴题的方法，培养学生解压轴题的能力。） 五、课后思考：
学生自己动手完成刚才例题中老师没有讲解的问题。
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