初中物理九年级 电路黑箱题

电路黑箱题赏析

电路黑箱问题有两类，一类是操作性黑箱问题，另一类是非操作性黑箱问题。前者是利用外部观察、试验的方法，通过输入信号、获取反馈信息来研究黑箱内部的电路结构。非操作性黑箱问题，题目给出一些外部的物理现象或某些数据，要求学生依据基础知识和基本规律，通过分析、判断、推理等过程，探索其内部结构。黑箱问题要求学生具有较强的综合分析能力。

一、操作性黑箱问题

例1这是电工小组在铺设供电线路时所遇到的问题：在一根已固定好的硬、直塑料管内穿有三根颜色及规格均相同、彼此绝缘的电线，因此无法从伸出塑料管外电线的颜色、粗细等来辨别哪两个端点属于同一根电线的首和尾。

现用如图1所示的方框表示不透明的硬、直塑料管（它的两端相距十几米），其中a、b、c表示三根电线伸出塑料管左端外的3个端点，e、f、g表示三根电线伸出塑料管右端外的3个端点。

为了辨别e、f、g这3个端点中的哪一个与端点a属于同一根导线的首和尾，某同学想出了一种电学测试方法（见下表中的方法一），但由于缺少该测试方法中所需的足够长的导线，因而无法操作。

现请你根据限定选用的器材及有关注意事项，另外设计一种电学测试方法，以辨别e、f、g这三个端点中的哪一个与端点a属于同一根导线的首和尾，并完成下表。

限选器材：供电电压合适的低压电源1只，小灯泡1只，约0．5米长的导线4～5根。

注意事项：测试过程中不能移动或损坏已固定好的塑料管，也不能把导线从管内抽出来。

分析：题目所需的知识并不复杂，只要连接一个简单电路，通过灯泡是否发光即可判断是否属同一根导线的首及尾。问题在于题目限制了所给的导线太短，这就需要学生的创造性思维了。既然导线太短，不能象方法一那样横跨塑料管的两端，那就接它同一端好了。参考答案如下：

解答:（1）按图2连接有关器材；

（2）使图中所示导线的P、S端先后并接在e和f、e和g、f和g两端，若P、S接在e、f、g中的某两个端点时，小灯泡发光，则剩余的两个端点与a属同一根导线的首及尾。

二、非操作性黑箱问题

例2某控制电路的一个封闭部件上，有三个接线柱A、B、C和灯泡、电铃各一只，如图3所示，用导线连接A、C时，灯亮铃不响；用导线连接A、B时，铃响灯不亮；用导线连接B、C时，灯不亮铃也不响。请你根据上述情况画出这个部件的电路图。

解析：⑴由“用导线连接A、C时，灯亮铃不响”知：①肯定有电源；②电源、电灯、AC构成通路；③电源的一个极可能与A或C接线柱直接连接。

⑵由“用导线连接A、B时，铃响灯不亮”知：①电源、电铃、AB构成通路；②电源有一极可能与A或B接线柱直接连接。

⑶由“用导线连接B、C时，灯不亮铃也不响”知①B、C间无电源；②B、C分别只与电铃、灯泡相连。

⑷由盒面上三个接线柱可知，三者不可能串联，否则只有两个接线柱，综合上述分析，电路如图4所示。