初三物理 | 光控电路易错题:为什么条件一合并,思维就混乱?

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初三物理 | 光控电路易错题:为什么条件一合并,思维就混乱?
摘要:初三物理电学中,学到含有光敏电阻的光控电路时(压敏电阻也类似),很多同学开始感到难,总是感觉想不通,做题总出错。主要表现在思考卡在了下面的两层逻辑里。
例如,第一层:天黑开灯、天亮关灯;第二层:电流大关灯、电流小开灯。一旦把这两个条件合并提问,电流大时是天黑还是天亮?百分之八十的学生就开始搞了,怎么破解这个问题?
笔者结合学生实际课堂学习情况,分享 4 种课堂思路方法,帮助大家理清其中的链式因果关系,区分外界环境、电路信号、用电器动作,避开答题时常常出现的跳步思考的误区,为学习传感器动态电路打下基础。
正文:

分析此类问题的大前提,应先把逻辑关系列出来。我们还是以上面摘要中的案例来分析。

问题包含两层逻辑:

第一层(环境逻辑):天黑开灯,天亮关灯。

第二层(电路逻辑):电流大关灯,电流小开灯。

如果单独拿任意一条来提问,学生基本都能答对。可是一旦像这样合并起来提问:电流大时对应的是天黑还是天亮?不少同学就不知道怎么解决了。

问题根源出在哪里呢?其实大部分人的思维习惯都喜欢直接做 “一对一的简单配对”,总想把“电流大小”和“天亮天黑”直接对应起来,思维中不自觉的跳过了中间光敏电阻这个关键变量。

这里完整的因果链条应该是:光照强弱 → 光敏电阻阻值变化 → 电路电流大小 → 灯的通断。环境因素中,天亮、天黑是源头;电流只是电路传递的一个中间信号,不是原因的本身,怎样才能打通这里的思维障碍呢?

下面分享 四 种课堂可用的方法,层层递进,帮助学生打通逻辑关系。

方法一:逻辑链条画线连接法

我们以固定单向箭头为逻辑指向,这一务必要注意,严禁跳步思考

天亮了 → 光照增强 → 光敏电阻阻值减小 → 电路中电流变大 → 关灯

天黑了 → 光照减弱 → 光敏电阻阻值增大 → 电路中电流变小 → 开灯

这条逻辑中首尾是相互呼应的,但一定不能跳过中间环节。

做题分析时分两步走:①看清题目给出的已知条件;②顺着箭头正向推理。如果已知电流就反向回推。

我们也可以把这个链条归纳为口诀:顺着箭头看现象,逆着箭头找原因。例如:如果题目给出电流变大,我们就反向回推:

电流大←电阻小←光照强←天亮。

方法二:列表格对照法

遇到这类题,善于使用草稿,在草稿纸上快速画简易表格,横向读取信息,是一种很好的解题方法,不容易颠倒。

表格示例:

环境
光照
光敏电阻
电路电流
灯状态
天亮
强
小
大
关灯
天黑
弱
大
小
开灯

使用技巧:根据题目的变量因素,表格列出后,先填题目给出的条件,然后横向同行读取其他信息。如果看到 “电流大”,就直接定位这一行,一眼就能发现对应的环境是天亮。

方法三:角色故事法

我们知道,带有情境化色彩后,大脑更容易接受相应的信息。这里我们可以把电路里的元件拟人化,例如:光敏电阻 = 侦察兵,感知外面光线;电流 = 传令兵,负责把光线强弱转化成电信号;灯泡 = 执行员,收到后信号决定开灯、关灯。

于是这个逻辑问题就变成了一个故事:

天亮了,侦察兵(光敏电阻)电阻变小,传令兵(电流)变大,告诉执行员:天亮了,关灯!

天黑了,侦察兵电阻变大,传令兵电流变小,通知执行员:天黑了,开灯!

用一句话记住:电流只是光线的信使,电流大 = 外面亮;电流小 = 外面暗。

方法四:因果标签法

把两件事分成两个层级,不要混在一起:

第一层 根源:外界环境:天亮或天黑,客观环境,是整个电路变化的起因。

第二层 信号与动作:电路内部:电流是中间信号,用这个信号控制灯的开关。

以后我们还会接触到更多的动态传感器题目(比如热敏电阻、压敏电阻),用的全是这个套路:

外界条件改变→电阻改变→电流电压变化→控制用电器。

学生最大的思维陷阱,就是跳过中间环节,直接把最终信号和初始环境强行配对,这样就导致逻辑混乱,结果错误的发生。

牛刀小试:

球场外路灯由逻辑芯片实现自动光控。逻辑芯片(图1)可获取被采集电路中的电流或电压信息,比较相关信息后芯片向路灯电路发出控制指令;被采集电路(图2)由光敏元件(符号初三物理 | 光控电路易错题:为什么条件一合并,思维就混乱?-第1张图片-四季读书网,有光照射时,相当于导线;无光照射时,相当于断路)和指示灯等部件组成。关于“自动光控”以下说法正确的是(  )

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A.采集A点电流,若增大,则接通路灯电路

B.采集B点电流,若增大,则接通路灯电路

C.采集C点电流,若增大,则切断路灯电路

D.采集点AC间电压,若增大,则切断路灯电路

请你应用上述分析方法,来看看这个简单的逻辑分析答案是什么?答案及解题分析可在评论区留言分享。

拓展

这类题目考察的不只是欧姆定律,更是链式因果思维。用科学的方法训练好我们的逻辑思维能力要摆在第一位置。

初中物理很多难题,难的不是公式,而是学生习惯 “一步到位” 的简单思维,不会分步拆解过程。如果我们学会了这种分步的推理的方法,传感器电路的难题,就能迎刃而解。

免责声明:本文为初中物理教学思路分享,例题与思路仅供课堂预习、复习参考,不代表考试唯一解题方法,学习请以课本及任课教师课堂授课为准。

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