【正文】  摘 要：本文从电学黑箱问题起源分析到考纲的要求提高，但是学生一直存在学习的困难是，找不到一种行之有效的求解技巧，只能盲目得到误打误撞，花了时间和精力但是没有成效。针对这些问题从核心考点分析到，具体的题型归纳出了构建“T”、“工”和“口”字型框架，让学生在固定大框架上去判断电阻和电源可能出现的有限位置，这样就为学生分析黑箱内部结构指明了方向，让黑箱问题从此有法可依，有法可循，通过教学实践和前后教学效果的对比发现，这样的技巧既能缩短分析黑箱的时间，同时也能提高求解的正确率。
  关键词：黑箱 “T”字型 “工”字型 “口”字型 框架
  《黑箱专题》是起源于初中物理教材教科版九年级上P83-84发展空间“黑箱游戏”，随着期末考试和中考对它的重视度的增加，这个内容从最开始的了解层次，已经上升到了理解掌握的层次，所以在教学过程中成为了必须作为重点讲的内容。但是由于这个知识的本身的难度较大，所以它的教学必须安排在所有新内容都学完以后，在期末总复习时候再进行教学。但是由于学生自身的理解能力和逻辑推理能力还未达到需要的高度，再加上知识本身较为抽象，它的正确求解对于学生的电路的综合分析能力和欧姆定律的综合应用要求较高。所以，学生对于这个知识点的学习，一直存在很大的困难，而且也没有找到一种有效的求解方法和技巧。笔者通过多年的教学实践经验总结出了突破黑箱问题的技巧。下面就从黑箱问题的核心考点和常考题型展开分析说明。
　　1.“黑箱问题”的核心考点：
　　（1）串联电路和并联电路的等效电阻的规律
　　（2）伏安法测电阻的原理：R=U/I
　　2.“黑箱问题”题型归纳：
　　题型一：黑箱内无电源
　　题型二：黑箱内有电源
　　2.1 题型一：无电源黑箱
　　【例1】如图1所示的方框内有三个阻值是R的等值电阻，A、B、C为三根引出的导线，已知A和B间的阻值为R，A与C的阻值为R/2，试画出方框内电阻连接的电路图。
　　




  分析：让学生初步认识到：求出总电阻是求解此类黑箱的关键所在。但是，求解过程中学生会发现此题无法求出总电阻，题目当中只告诉了某两个点之间的区间电阻值，根据区间电阻如何去判断连接方式，让学生小组交流讨论方法，最后学生都会发现只有在两点之间慢慢去猜测推理。但是学生的这个猜测推理都是盲目的，对于简单题目可行，但是对于难度较大的题目而言困难重重，无从下手。这时可以引导学生根据题目所给的三根引线先基本构建一个如图2所示的“T”字型的框架，这样就为我们指明了电阻可能出现在“T”字型框架的三个位置上，构建完成以后再在这个大的框架下去根据区间电阻值，判断电阻的位置并在框架上逐步画出，如图3所示。这样构建框架就为学生解决黑箱问题，指明方向，让黑箱问题的求解不再盲目。
  【例2】图4是从某电子仪器折下来的密封盒子，已经知道盒内有三只阻值均为10Ω电阻，A、B、C、D为四根引线。现用多用电表测量，得知AC间的电阻RAC＝20Ω，若用导线把BD连接后测得AD间电阻RAD＝20Ω。请在方盒内画出电阻的连接图，并在图中标出每个电阻的阻值。
   
   


  分析：在例题2的基础上多出一条引线又该如何求解和构建框架，让学生先试着求解。动脑筋思考的同学会从例2的“T”字型框架中发现本题适合构建“工”字型框架来求解，如图5所示。“工”字形框架构建完成以后，就为我们指明了电阻可能出现在“工”字型框架的五个位置上，然后再根据区间电阻值，就可以很容易在框架上判断出电阻应该在的位置并画出，如图6所示。这样我们就找到了解决黑箱问题的技巧，三条引线适合“T”字型框架，四条引线适合“工”字型。
　　在无电源黑箱问题中这两个技巧很实用，在题型二有电源的黑箱中是否也使用呢？
　　2.2 题型二：有电源黑箱
  【例3】如图7所示，黑匣子上有A、B、C三个接线柱，内部只有一个电压恒为6V的电源和两个定值电阻R1、R2（R1>R2）．当电流表分别连接到接线柱AB、AC、BC时，电流表示数如下表所示：




  （1）请将上表填写完整：_______、_______．
  （2）第3次实验时，电流为零，说明BC之间_______（有/没有）电源．
  分析：通过分析发现，对于有源黑箱一类题型，让学生能够分析出电源所在的位置是关键，但是要找到电源位置，也不能盲目去猜，这时发现黑箱依然有三条引线，是否适合刚才的方法？画出“T”字形框架如图8和9所示，实践发现“T”字型框架依然可行。




  
  【例4】如图10黑箱内有：一个电压为U=6V的电源，两个定值电阻R1=10Ω、R2=5Ω组成的电路，箱外有四个接线柱A、B、C、D。若把电流表接在接线柱A、D之间，电流表的示数为1.2A；若把电流表改接在接线柱B、C之间，它的示数为0.6A；若把电流表改接在接线柱A、C之间，它的示数变为0.4A。
  （1）根据上述测试结果，画出箱内电路的连接情况，并标明R1、R2
  （2）在10min钟内电路消耗的最大电能为多少？








  分析：此题黑箱给出了四条引线，“工”字型是否一样可用？构建“工”字形框架，如图11和12所示.但是，在题型二中还有一种是黑箱里面是完整电路，在外面用电压表进行检测，由区间电压关系推导区间电阻关系和判断电源的位置。此时，它的的分析已经不再满足前面两种框架，所以设计出下面的例题5。
  【例5】现有电源电压为3V的电池和三个阻值相同的电阻，一个黑盒如图13所示，盒外共有4个接线柱分别为A、B、C、D，将这些元件装入黑箱内，并满足：UBA=1V，UAC=2V，UBD=3V，UCD=0V，UBA、UAC、UBD、UCD分别为接线柱BA、AC、BD、CD之间的电压，画出盒内电路．










  分析：此处可以让学生先按自己的想法去设计出电路，有同学就会设计出部分电路，再让学生返回去按照题目的条件检查电路，会发现不符合要求。再让学生讨论交流，找出解决办法，最后引导分析出此种题型满足构建“口”字形框架如图14和15所示。通过此题的分析，让学生又找到了一种解决黑箱问题的技巧，同时也可以让学生的分析能力得到更进一步的提高。
  在第一次教学过程中就没有找到“T”字型、“工”字型和“口”字型三种解题的技巧，学生学起来非常的吃力，很多同学反映黑箱问题，很多时候无从下手。但是通过课后大量的素材收集和思考找到这三种技巧并用于课堂教学中进行实践发现，学生学习黑箱很轻松了，解决这种问题也能很快的找到方向。无论有源黑箱还是无源黑箱，只要是三条引线构建“T”字型框架，四条引线的部分电路构建“工”字型框架，四条引线的完整电路构建“口”字型框架，无论是哪一种框架，其最终的目的都是为了黑箱中的电阻和电源等减少分析讨论的位置，从而指明方向和缩短分析时间，同时还能提高正确率。这个黑箱问题的求解技巧，你学会了吗？
  参考文献：
  [1]中国教育学会物理教育委员会，《中学物理》，《中学物理》编辑部，2012年8月
  [2]钟启泉，《基础教育课程改革纲要（试行）解读》，华东师范大学出版社，2001年8月
  [3]《教师教学用书》，教育科学出版社，2013年1月
  [4]丁玉祥《物理全解题库》江苏教育出版社。2006年