【内容摘要】：在物理学中，有形形色色的“黑匣子”问题，如何判断和认识其内部结构，大部分初中学生都感到困惑，特别是电学中的“黑匣子”问题，因其题型种类多、变化多而易使学生迷茫，本文结合自己在教学中学生常见的电学“黑匣子”问题进行解析归类，希望能对读者有所帮助。

　　【关键词】：电学 黑匣子 电路 电路设计

　　在物理学中，有形形色色的“黑匣子”问题，它们有着重要的意义。所谓“黑匣子”问题，就是一类无法看见其内部结构，但通过测量、操作或计算过程中出现的现象，利用所学物理知识就能判断出其内部结构组成的问题。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，对学生的主动学习和探究学习极有帮助。在初中物理教学中，常以光学“黑匣子”和电学“黑匣子”问题居多。同学们对此类问题常常感到非常神秘，仅凭主观猜测，难免带有盲目性和偶然性。其是电学“黑匣子”问题，以题型种类多、变化莫测而使大部分学生束手无策，本文结合自己在教学中学生常见的电学“黑匣子”问题进行解析归类，希望能对读者有所帮助。

　　一、根据现象判断电路连接关系

例1、如下图所示，是一个电学“黑匣子”问题，当闭合上面的开关时，两个灯泡都发光，当断开开关时，两个灯泡都熄灭，在不打开盒子、不用别的器材的情况下，如何判别这两个灯泡是串联还是并联?盒子里面一定还有什么装置? 提出问题： 科学猜想： 设计实验(写出实验步骤和判断依据)

　　【解析】：识别电路是串联的还是并联，最常用的方法是分析电流的流向。本题中，我们无法看清电路的路径，只能根据现象来判断。大家知道，在串联电路里，电流只有一条通路，电流经过一个元件的同时也一定通过另一个元件，各用电器互相影响，一个用电器因开路停止工作，另一个用电器也不能工作;而在并联电路里，电流有两条或两条以上的通路，各支路之间互不影响。所以，本题中我们只需取下其中一个灯泡，观察另一个灯泡的发光情况，就可判断出两灯的连接关系。若去掉一个灯，另一个也不发光，则说明两灯是串联关系;另一个灯如照常发光，说明两灯是并联的。当然，电路的基本组成除了用电器、开关之外，还需电源和导线

　　【感悟】：此类问题重点考察学生对串联和并联电路特点的理解。串联和并联是电路连接的最基本方式，辨别串并联电路，也是解决初中物理电学问题的基础。判断电路连接关系的方法较多，例如：定义法、拆除法、节点跟踪法、电流法、伸缩变位法等，本题中采用拆除法。

【拓展】：1、如图为路口交通指示灯的示意图，指示灯可以通过不同颜色灯光的变化指挥车辆和行人的交通行为，根据你对交通指示灯的了解可以判断( ) 红灯、黄灯、绿灯是串联的 红灯、黄灯、绿灯是并联的 红灯与黄灯并联后再与绿灯串联 绿灯与黄灯并联后再与红灯串联

　　2、如图所示，在一根横跨河流两岸的硬塑料管内穿有三根完全相同的电线，为了辨别哪两个线头为同一根导线的两端，可以用图示的测通器来测试，其操作过程如下：

　　(1)连接A和B，将测通器的M接在D上，当N连接F时，小灯泡发光;连E时小灯泡不发光，由此可以确定 为同一导线的两端(填字母，下同);

　　(2)、为了弄清另两根导线的两端，可连接A和C，测通器的一端必须与 时，另一根只需接触一根导线就能将两根导线辨别开。

　　二、电路设计

电学中的“黑匣子”问题，尤以电路设计为多。其常见类型有： 根据电学现象设计电路图 如图为一封闭的控制盒，A、B、C为三个接线柱，M、N分别是电灯和电铃，①用导线连接A、C时，灯亮铃不响;②用导线连接A、B时，铃响灯不亮;③用导线连接B、C时，灯不亮铃也不响。根据上述现象试在空白框画出此电路图。

　　【解析】现象①表明此盒内必有电源，且与灯泡通过A、C构成闭合电路，与之相符的电路如下图一;

　　现象②表明电源与电铃通过A、B构成闭合电路，与之相符的电路如图二;

　　综合现象①、②得出符合要求的电路如图三;

　　现象③灯不亮铃不响，表明连接B、C所构成的回路中没有电源。本题答案如图四示.。

　　【感悟】解决此类问题的关键是要抓住外部(或内部)连接情况及对应现象，逐步画出可能的电路图结构，最后综合考虑找到满足题中所有现象的电路。

　　【拓展】如图所示，电路盒的面板上有红、绿灯各一个，三个 S1、S2、S3，为了在不打开盒子的情况下探究盒内的电路结构，小明做了多次实验并将结果填入下表： 只闭合的开关 S1 S2 S3 S1S2 S2S3 S1S3 S1S2S3 灯的发光情况 红灯 不亮 不亮 不亮 亮 不亮 不亮 亮 绿灯 不亮 不亮 不亮 不亮 亮 不亮 亮 根据上述实验情况，画出盒内的电路图。

　　(二)开放性设计

　　例3、在下图中每个方框中画出一个电路元件符号，使之成为一个完全正确的电路图。

　　【解析】此题是一道完全开放的电路设计，题中要求使之成为一个完全正确的电路图，所以在填加元件时，除了电路必须的元件(电源，开关，导线，用电器等)外，还要注意各元件的连接关系。此题可供参考的答案有以下几种：

　　【感悟】此类问题有助于开发学生思维，提高动脑、动手习惯，激发学生探究学习的热情。

【拓展】在下图的里填上适当的电学符号，使之成为正确的电路图。

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