在“变式拓展”中培养学生的物理思维能力

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1、在“变式拓展”中培养学生的物理思维能力　　变压器问题是高中物理教学中的一个重点，在历年江苏高考中频繁出现，其中含有二极管的变压器问题又是其中的一个难点.在实际教学过程中采取怎样的教学方法才能突破这一难点呢？笔者认为根据学生的认知发展规律，对题目进行适当地“变式拓展”，能够增大学生的知识覆盖面，提高学生的发散思维能力，培养学生综合分析实际问题的能力，最终达到触类旁通的教学效果.下面，笔者就在一道高考题的基础上进行变式拓展.　　1原题呈现――夯实基础　　例（2014年全国）如图1所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电

2、流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端，假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则　　A.Uab∶Ucd=n1∶n2　　B.增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小　　C.负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大　　D.将二极管短路，电流表的读数加倍　　解析变压器的输入电压为Uab，根据电压比公式Uab∶U2=n1∶5n2，可以得到U2=n2n1Uab，由于副线圈回路中二极管的单向导电性，导致交流电在半个周期内可以通过二极管，由电流的热效应可

3、得U22R×T2=U2cdRT，解得变压器输出端交流电的有效值Ucd=22，即Uab∶Ucd=（2n1）∶n2，故A错误.当增大负载电阻的阻值R时，总电阻变大，Ucd不变，变压器输出电流I2，变小，根据电流比公式I1∶I2=n2∶n1，即I2决定I1，则可以得到I1变小，故B正确.cd间的电压由输入电压Uab决定，与负载电阻的阻值无关，故C错误.将二极管短路后，输出电压Ucd=U2，根据功率表达式P=U2R可得短路前：P2=U222R=P1=UabI1，短路后：P2′=U22R=P1′=UabI1′，很容易看出功率加倍，则输入电流也必定加倍，即

4、D正确.正确选项为B、D.　　2基本变形――循序渐进　　变式拓展1如图2所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=22∶5，原线圈接u=2202sin100πt（V）的交流电，电阻R1=R2=50Ω，D为理想二极管，则　　A.二极管的反向耐压值应大于502V　　B.电阻两端电压为25VC.通过副线圈的电流为1A　　D.原线圈的输入功率为50W　　解析根据输入电压的瞬时表达式可知U1=Um/2=220V，由电压比公式可得到输出电压U2=50V，其最大值则为502V，即二极管的反向耐压值应大于502V，故A正确.由于二极管的单向导电性，根据电流

5、的热效应可求得输出电压的有效值为252V，即就是电阻两端的电压，故B错误.根据欧姆定律可得通过副线圈的电流为I2=U2R并=25225=2A，故C错误.根据功率关系式P1=P2=U2I2=252×2=50W，故D正确.正确选项为A、D.5　　变式拓展2如图3所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=22∶5，原线圈接u1=2202sin100πt（V）的交流电，电阻R1=R2=25Ω，D为理想二极管，则　　A.电阻R1两端的电压为50V　　B.二极管的反向耐压值应大于502V　　C.原线圈的输入功率为200W　　D.通过副线圈的电流

6、为3A　　解析上面的题目中二极管接在副线圈的干路中，而本题中是接在支路中，根据输入电压的瞬时表达式可知U1=Um2=220V，由电压比公式可得到输出电压U2=50V，即就是电阻R1两端的电压，而二极管与电阻R1并联，其反向耐压值应大于502V，故A、B正确.电阻R2支路上由于二极管的单向导电性，根据电流的热效应可求得R2两端电压的有效值为252V，R2消耗的功率为PR2=U2R=（252）225=50W，R1消耗的功率为PR1=U22R=100W，P2=PR1+PR2=150W，由于P1=P2，即输出功率决定输入功率，故C错误.根据P2=U2I

7、2，可以得到I2=3A，故D正确.正确选项为A、B、C.　　3提高变形――拓宽思维　　变式拓展3如图4所示，理想变压器原副线圈匝数比为n1∶n2=11∶5，现在原线圈AB之间加上u=2202sin100πt（V）的正弦交流电，副线圈上接有一电阻R=25Ω，D为理想二极管，C为电容器，电阻与电容两支路可由一单刀双掷开关进行切换，则　　A.开关拨到1时，电流表示数为5.6A　　B.开关拨到1时，电流表示数为4A5　　C.开关拨到2时，二极管反向耐压值至少为1002V　　D.开关拨到2时，二极管反向耐压值至少为2002V　　解析根据以上变式拓展的分析

8、可以容易得出输出电压U2=100V，当开关拨到1时，由I2=U2R=4A，故A错误，B正确.当开关拨到2时，副线圈两端输出电压的最大值为1002V，当