《用多用表探測黑箱內元件》教學探討

《用多用表探測黑箱內元件》是高中物理的重要實驗。在歷年高考中都有所體現，考生在這種題型上的得分率不高，其主要原因是考生對電學實驗掌握不牢，對實驗設計的一般步驟不熟悉。本文對此實驗的教學談談個人觀點。

筆者在教學中發現，很多學生長期以來，在電路分析和計算方面基礎薄弱，對多用表的原理不了解；做實驗時就是去實驗室玩玩而已，沒有明確實驗目的，運用時無法找到切入點。為了讓學生理解掌握好該實驗的原理，并做好實驗，筆者認為應從以下幾個方面入手。

一、理論上為學生打好基礎

首先要讓學生掌握好電路方面的基礎知識，如電源、電流、電壓、電阻、功率、電容、電感等基本概念；然后讓學生掌握部分電路和閉合電路歐姆定律，串聯、并聯、混聯電路的特點和基本計算方法。如果這些基礎知識掌握好了，探測黑箱內元件的問題就好辦了。

二、理解表的原理，掌握使用方法

（1）要讓學生知道多用電表是可以測電壓、電流、電阻的電學儀器，通過選擇開關切換成不同功能的電表，讓學生認識多用表的表盤，并懂得讀數。（2）多用表的“+”、“-”插孔對應插紅、黑表筆，表內電流“紅進黑出”。

三、讓學生掌握常見電子元件的特點和測量方法

一般來說，中學要求掌握的常見器材是電阻器、二極管和電容器。（1）電阻器的作用有分流、限流、分壓等。用指針式萬用表判定電阻的好壞：首先選擇測量擋位，再將倍率擋旋鈕置于適當的擋位，對萬用表電阻調零，測量待測電阻，結束后選擇開關打回OFF擋。（2）電容器的作用：隔直流、充放電、儲能等。采用萬用表R×1k擋，檢測前，先將電解電容的兩根引腳相碰，以便放掉電容內殘余的電荷。當表筆剛接通時，表針向右偏轉一個角度，然后表針緩慢地向左回轉，最后表針停下。表針停下來所指示的阻值為該電容的漏電電阻，此阻值愈大愈好，最好應接近無窮大。（3）半導體二極管的主要特性是單向導電性，也就是在正向電壓的作用下，電阻很小，而在反向電壓作用下電阻極大或無窮大。用萬用表（指針式）判斷半導體二極管的極性：通常選用萬用表的歐姆擋（R×100或R×1k），然后用萬用表的兩表筆分別接到二極管的兩極上。當二極管導通時，測得阻值較小（一般幾十歐姆至幾千歐姆之間），這時黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是二極管的負極。當測得阻值很大（一般為幾百至幾千歐姆）時，黑表筆接的是二極管的負極，紅表筆接的是二極管的正極。四、實踐演練

（1）強化實驗步驟：先用萬用表的電壓擋檢測黑箱內有無電源，如果無電源，再用歐姆擋檢測其他電學元件，猜測電路結構。

（2）教師設計一定的實驗，在實驗室里指導學生做好該實驗，使學生理論和實踐相結合，進而提高學生的實驗能力。

（3）精選一些相應的練習，讓學生通過練習，逐步養成科學分析的習慣。

例題：（2012·全國理綜22題）在黑箱內有一由四個阻值相同的電阻構成的串并聯電路，黑箱面板上有三個接線柱1、2、3（如圖1所示）。用歐姆表測得1、2接線柱之間的電阻為1Ω，2、3接線柱之間的電阻為1.5Ω，1、3接線柱之間的電阻為2.5Ω。

圖1（1）在虛線框中畫出黑箱中的電阻連接方式；

（2）如果將1、3接線柱用導線連接起來，1、2接線柱之間的電阻為Ω。

解析：（1）由于箱內只有電阻，所以用串并聯知識就可以了。先判斷阻值最大的1、3支路結構，然后再判斷2、3支路結構，最后判斷1、2支路之間的結構就可以得出如下圖所示電路。

圖2

（2）根據題述的測量值，4個電阻的阻值均為1Ω。如果將1、3接線柱用導線連接起來，1、2接線柱之間的電阻根據電阻的串并聯公式，計算得R=0.6Ω。

筆者在教學實踐中發現，按照上述思路去教學，效果較好，許多原來電學基礎薄弱的學生都能找回信心，認真學習，這些學生對物理的興趣也越來越濃了，物理教學質量也提高了。

（責任編輯易志毅）