一些常見的常規實驗拓展類型

摘要：在高考試題中經常出現沒有某個電表或某個電表由于各種原因不能用的問題，這和我們常規的實驗操作不一樣，需要學生具有基礎的實驗知識和創新性意識才能求解。本文主要討論非常規性實驗電路的設計問題，這也是近幾年高考的熱點和難點。

關鍵詞：電路設計；非常規；分類解題

定西市教育科學規劃課題研究成果（課題編號DX﹝2012﹞GHB94）

在高中階段的電學實驗中伏特表和安培表是兩種很重要和常見的儀器，許多實驗都要用到這兩種儀器。但是在許多高考題中，很多給出的電表并不能使用，這就需要我們熟練掌握實驗原理，靈活選用實驗器材，設計出能夠滿足題目要求的電路。總結這幾年的高考題，主要有以下幾種類型。

一、只有兩個電壓表而沒有電流表或是只有兩個電流表而沒有電壓表

這樣的題目和傳統的實驗是不同的，因為我們所學過的實驗都是一個電壓表和一個電流表配合使用，而現在我們遇到的情況是：只有電壓表或只有電流表。事實上，電壓表也是由靈敏電流計（也就是一個小量程的電流表）改裝而成的，所以只要深刻理解了電表的改裝，結合題目所給的器材和要求，靈活運用所學知識，這樣的題目就可以解決。

例題1.下面的表格中給出了一些實驗需要的儀器，從表格中選用適當的實驗儀器，然后設計一個電路，測量出安培表A1的阻值r1，電路要盡可能的簡單，且要有比較高的實驗精度。

問題：根據實驗所測出的數據，安培表的內阻可以表達為r1= ，在表達式中的各個字母表示的物理意義是 。

解決問題：根據傳統的思維我們該選用一個伏特表和一塊安培表，但是仔細觀察給出的器材我們發現：電源的電動勢只有1.5V，而給出的電壓表的量程是10V，我們設想就是把全部的電動勢加在電壓表兩端，電壓表的偏轉也只有總量程的，在實際的測量中，這樣的偏轉是很小的，很難測出準確的數值。所以不能選用電壓表。我們可以選用兩塊安培表，利用其中一塊安培表改裝成伏特表，問題就得到了解決。這看似很簡單，那為什么學生往往在這樣的題目上失分較多呢？分析就會發現，這個題不但要求清楚地了解用伏安法測電阻的實驗原理，還要理解電表改裝的原理，而且要有靈活運用知識的能力。而要靈活運用，除了要對知識的來龍去脈理解得非常深刻外，還要有大量的練習運用才能達到。所以要求還是很高的。通過以上分析知道如果I1、I2是通過電流表A1、A2的電流，r2為電流表A2的內阻，就可得到。

例題2.用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值（900—1000）：

問題：我們用U1表示伏特表V1的示數，用U2表示伏特表V2的示數，那么電阻Rx的表達式為Rx= 。

解決問題：這個題目給出了兩塊伏特表，一塊的量程是1.5V，另一塊的量程是5V，而且都知道它們的阻值。電源的電動勢是9.0V，兩塊表的量程大小不一樣，但只要設計合適的電路，這兩塊表其實都是可以使用的，當然其中一塊是要充當安培表的。所以可得出不同的兩種電路，也可得到不同的兩種結果：或。

二、只有一塊電表，即只有電壓表或者只有電流表

如果題目只給出了一塊電表，很顯然是不夠用的，這時只能讓這一塊電表“一身二用”，利用這一塊電表做兩次實驗，一次充當電流表，一次充當電壓表，這樣就解決了問題。當然還可以用一塊電表做多次的實驗，這樣就有了多組數據，可以利用圖像法得到更精確的結果。

三、題目中給出的電表不夠用

這種類型看似電表不夠用，不能完成實驗，但仔細觀察就會發現，題目也許有隱含的條件可以利用。如電表是理想電表，電源的內阻忽略，或是所測的物理量比較少，利用現有的器材還是可以完成實驗的。

例題3.一塊伏特表的量程已知，有如下器材可供選擇。要求選擇合適的器材，設計實驗測量它的內阻，并用所測得的數據表達出伏特表的內阻。

問題：內阻表達式是 。

解決問題：在這個題目中，既給了電流表，也給了電壓表，看似是個常規的實驗題。實際上，分析就會發現電流表的量程是3A，而電壓表的電壓達到最大時，通過它的最大電流是1mA，定值電阻的額定電流也只有501mA，均遠小于電流表的量程，所以電流表在本題中不能使用，本題中只有電壓表能用，屬于電表不夠用的類型。這個題目中電源的內阻為零，根據這一點我們仍可完成實驗。利用單刀雙擲開關和電壓表設計電路，分別用兩次電壓表，測得兩組數值U1、U1，可以得到。

在長期的教學實踐中，我總結出要解決這樣的問題，除了要理解實驗的基本原理外，還要靈活運用知識，而這就需要大量的訓練和總結。只管做題，而不重視訓練之后的總結和糾錯或者不重視學習實驗的基本原理和技能，是收不到好的效果的。當然，只要我們按照以上方法去做，這類問題是不難解決的。