模塊化巧解高考實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)問(wèn)題

摘 要：高考對(duì)實(shí)驗(yàn)題的考查大多選擇了“電學(xué)實(shí)驗(yàn)”，儀器的選擇題尤為常見(jiàn)。電路實(shí)驗(yàn)儀器種類繁多，用法各不相同，考生應(yīng)將所要選的儀器分為三個(gè)模塊，即電源部分、控制電路部分（滑動(dòng)變阻器的選擇）、測(cè)量電路部分（電學(xué)儀表的選擇），并結(jié)合題意且按照各部分電路的特點(diǎn)選擇合適的儀器。

關(guān)鍵詞：高考 電源部分 控制電路部分 測(cè)量電路部分

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理學(xué)的研究和發(fā)展都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)。因此，在物理的教學(xué)過(guò)程中，必須重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)思想的培養(yǎng)，進(jìn)而培養(yǎng)和提升學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析現(xiàn)象，以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。由于電路實(shí)驗(yàn)儀器種類繁多，用法各不相同，又加上高考題型靈活多變，得分率一直不高。怎樣才能又快又準(zhǔn)地解決這類題型？

首先，將所要選的儀器分為三個(gè)模塊，即電源部分、控制電路部分（滑動(dòng)變阻器的選擇）、測(cè)量電路部分（電學(xué)儀表的選擇）。其次，結(jié)合題意并按照各部分電路的特點(diǎn)選擇合適的儀器。具體方法如下：

1.電源部分

電源的選取既要能達(dá)到電路中電壓、電流的最低要求，同時(shí)又要注意節(jié)約能源，即不能選得太大也不能選得太小。

例1：測(cè)定電流表內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中備用的器材有：

A.待測(cè)電流表（量程0-100μA）

B.標(biāo)準(zhǔn)電壓表（量程0-5V）

C.電阻箱（阻值范圍0-9999Ω）

D.可變電阻（阻值范圍0-100KΩ）

E.干電池（1.5V，內(nèi)阻0.5Ω）

F.干電池阻（6V，內(nèi)阻1.6Ω）

如果采用如圖所示的電路測(cè)定電流表G的內(nèi)電阻，并且要求測(cè)量有較高的精度，那么從以上備用器材中，電阻R 應(yīng)選用 ，電阻R 應(yīng)選用 ，電源應(yīng)選用 。

解析：由半偏法測(cè)量電流表內(nèi)阻的原理可知，R 應(yīng)選阻值較大的電位器或可變電阻，所以選D。R 應(yīng)該選可以直接讀數(shù)的電阻箱，所以選C。電源為了能讓電流表達(dá)到滿偏，又由于整個(gè)電路阻值較大，應(yīng)該選大電源，以提供大電流，所以選F。

2.控制電路部分

整個(gè)電路中，對(duì)電路起到調(diào)節(jié)變化的主要是滑動(dòng)變阻器。變阻器在電路中的連接方法有分壓式和限流式兩種。選擇滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)先考慮用分壓式接法，再考慮用限流式接法。具體操作是：

首先，看電壓、電流的調(diào)解范圍。如果電壓、電流要求從零開(kāi)始變化（或隱含了這種意思，如：描繪伏安特性曲線等），必須選分壓式接法。其次，看滑動(dòng)變阻器的全值電阻的大小。如果滑動(dòng)變阻器的全值電阻小于待測(cè)電阻，必須選分壓式接法。除此之外，都選限流式接法。

例2：要研究一只“3.8V，1.5W”小燈泡的伏安特性，實(shí)驗(yàn)室備有以下器材:

電壓表(量程0-5V，內(nèi)阻15kΩ)電流表(量程0-3A，內(nèi)阻0.2Ω)變阻器1( 0-200Ω，額定電流0.3A)變阻器2( 0-10Ω，額定電流1A)蓄電池( 3V，內(nèi)阻0.3Ω)電鍵及導(dǎo)線若干。

為了實(shí)驗(yàn)?zāi)苷＿M(jìn)行，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選，為 式接法。

解析：由于要描繪小燈泡的伏安特性曲線，也即要求電壓電流從零可調(diào)，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)為分壓式接法，應(yīng)選全值電阻較小的變阻器2。

3.儀表的選擇

任何測(cè)量電路，由于電壓、電流表都有內(nèi)阻，會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差。為了盡可能地減小誤差，常常要考慮兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是電壓表、電流表的量程問(wèn)題，另一個(gè)是電流表的內(nèi)外接問(wèn)題。具體地操作是：

首先，根據(jù)已經(jīng)選定的電源選擇電壓表和電流表的量程，要求電壓電流表的指針指在表盤的1/3至2/3范圍內(nèi)。其次，根據(jù)已知電壓電流表和待測(cè)電阻的大約阻值選出電流表的內(nèi)外接。（1）如果很明顯的有R ＞R （即待測(cè)電阻為小電阻），電流表應(yīng)該外接；如果很明顯的有R ＞R （即待測(cè)電阻為大電阻），電流表應(yīng)該內(nèi)接。（2）如果以上關(guān)系不明顯，可求出R /R 和R /R 比值，如果R /R ＜R /R ，則應(yīng)選電流表內(nèi)接；如果R /R ＞R /R ，則應(yīng)選電流表外接。（3）如果待測(cè)電阻阻值未知，可以用試觸法判定電流表的內(nèi)外接。如圖所示，讓電壓表的一端接在電路中的a點(diǎn)，另一點(diǎn)分別接在b點(diǎn)和c點(diǎn)，觀察兩電表的示數(shù)：若電流表示數(shù)有明顯變化而電壓表示數(shù)無(wú)明顯變化，則電壓表的另一端應(yīng)接在c點(diǎn)；如果電壓表示數(shù)有明顯變化而電流表示數(shù)無(wú)明顯變化，則電壓表的另一端應(yīng)接在b點(diǎn)。

例3：用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻的阻值，實(shí)驗(yàn)所需的器材規(guī)格如下:

待測(cè)電阻R （約50Ω）；直流電源（輸出電壓12V，內(nèi)阻不計(jì)）；

直流電流表（0-0.6A-3A，0.6A檔內(nèi)阻1Ω，3A檔內(nèi)阻0.25Ω）；

直流電壓表（0-3V-15V，3V檔內(nèi)阻3kΩ，15V檔內(nèi)阻15kΩ）；

滑動(dòng)變阻器（阻值0—15Ω，最大電流1A）；電鍵一個(gè)，導(dǎo)線若干；

為了盡可能地減少實(shí)驗(yàn)誤差，電壓表的量程應(yīng)該選 ，電流表的量程應(yīng)該選，電流表應(yīng)該接（內(nèi)、外）。

解析：由于電源輸出電壓12V，可知電路的最大電流約為0.24A，在0-0.6A的1/3至2/3范圍內(nèi)，所以電流表的量程應(yīng)選0-0.6A。同理，電壓表的量程應(yīng)選0-15V。又由于R / R＞R/ R ，則應(yīng)選電流表外接。

總之，電路實(shí)驗(yàn)由于具備開(kāi)放性、設(shè)計(jì)性、探究性、靈活性和思想性等多個(gè)維度的考查功能，能凸顯新課程的基本理念，符合高考的選拔性需要，所以備受高考的青睞。在平時(shí)的教學(xué)和復(fù)習(xí)中，教師理應(yīng)以電路實(shí)驗(yàn)為突破口，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮怼?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和條件控制、實(shí)驗(yàn)儀器的使用和維護(hù)、數(shù)據(jù)處理和誤差分析等各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)踐和訓(xùn)練，努力培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)。只有這樣，學(xué)生才能以不變應(yīng)萬(wàn)變，才能進(jìn)行創(chuàng)造，才能在高考選拔中應(yīng)付自如。

參考文獻(xiàn)：

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注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。”