中考物理實(shí)驗(yàn)器材選擇題解答分析

何幼

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)探究題也就成為當(dāng)前各類考試中必不可少的題目。在近幾年的中考物理試卷中，實(shí)驗(yàn)探究題所占的比例不斷增大，而且越來越注重考查實(shí)驗(yàn)的操作技能，實(shí)驗(yàn)方法的運(yùn)用，分析和解決突變問題的能力等等，而學(xué)生往往在實(shí)驗(yàn)題中失分嚴(yán)重，這主要跟平時(shí)動(dòng)手操作少、基本知識(shí)掌握不牢、沒有系統(tǒng)的解題方法有關(guān)。下面結(jié)合幾道典型例題談?wù)剬?shí)驗(yàn)題器材選擇的方法、策略。

一、弄清實(shí)驗(yàn)原理，注意控制變量

許多學(xué)生在解答實(shí)驗(yàn)題時(shí)，經(jīng)常不去看題目的第一句話，即本實(shí)驗(yàn)探究的是什么，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁矗强纯崭裉羁铡Ｈ绻恢缹?shí)驗(yàn)的目的，就不會(huì)去想實(shí)驗(yàn)原理，解題時(shí)就會(huì)有很大的盲目性。比如測(cè)液體的密度，就可以利用ρ=m/V或ρ=F浮/gV排，若實(shí)驗(yàn)原理不同，則選擇的器材就不同。而在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，探究“影響電流做功多少的因素”和探究“影響電流熱效應(yīng)的因素”這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生往往容易混淆。做習(xí)題不同于新授課時(shí)的探究活動(dòng)，我們應(yīng)該先弄清影響物理量的因素，然后再“對(duì)癥下藥”。前者應(yīng)緊抓公式W=UIt答題，而后者應(yīng)緊抓公式Q=I2Rt答題。

【例1】 小明和小紅想利用如圖1所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小”的關(guān)系。兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，燒瓶A中的金屬絲是銅絲，電阻比較小，燒瓶B中的金屬絲是鎳鉻合金絲，電阻比較大。兩瓶煤油中溫度計(jì)可以顯示煤油的溫度。

（1）實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)燒瓶中煤油的 和初溫應(yīng)相等。

（2）實(shí)驗(yàn)中，小明和小紅發(fā)現(xiàn)燒瓶B中溫度計(jì)的示數(shù)升高得快。這表明：在電流和通電時(shí)間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越 ，產(chǎn)生的熱量越多。

（3）如果要繼續(xù)探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流大小”的關(guān)系，除圖中器材外，還必須添加的一種器材是 。寫出具體操作方案 。

本題第三小題較難，很多同學(xué)不經(jīng)思考就填電流表，而答案卻是秒表。因?yàn)槲覀兲骄康闹皇请姛岫嗌倥c電流大小的定性關(guān)系而不是定量關(guān)系，所以電流可以通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來改變。并根據(jù)變阻器接入電路電阻的大小來判斷電流的大小。如何探究電流大小對(duì)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的影響呢？這就需要用到控制變量法。由Q=I2Rt可知，此時(shí)需控制電阻和通電時(shí)間相同，實(shí)驗(yàn)時(shí)只能在改變電流前后，比較相同時(shí)間內(nèi)同一根電阻絲產(chǎn)生熱量的多少，而通電時(shí)間的長(zhǎng)短不可能緊靠我們的估測(cè)，所以一定要測(cè)量工具秒表。具體操作方案：控制通電時(shí)間相等（3分鐘），調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變通過電阻絲的電流大小，觀測(cè)其中一根電阻絲（如銅絲）所在液體的溫度變化。

最后兩個(gè)空格，有的同學(xué)即使做三四遍還是容易出錯(cuò)，主要原因就是公式混淆，不會(huì)靈活運(yùn)用控制變量法。

二、選擇解題策略，做到有理有據(jù)

當(dāng)我們遇到實(shí)驗(yàn)題時(shí)，首先要明確題目考查的知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)是什么，不要急于猜測(cè)答案，而盲目解題，一定要做到確切了解題意，然后選擇合適的解題方法，方法選得合適，不但可以解決問題，而且能使問題的解決過程變得十分簡(jiǎn)捷，真正掌握了解題策略，就可以做到舉一反三、融會(huì)貫通，而不是遇到相似的題目屢做屢錯(cuò)。

【例2】 小明利用圖2甲所示的電路做“探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。他使用的器材有：兩節(jié)干電池，阻值為5Ω（R1）、10Ω（R2）、20Ω（R3）的定值電阻、“15Ω lA”和“50Ω lA”的滑動(dòng)變阻器各一個(gè)、電流表、電壓表和開關(guān)各一只，導(dǎo)線若干。

（1）根據(jù)圖2-甲所示的電路，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖2-乙中的實(shí)物連成實(shí)驗(yàn)電路。（連接過程中注意電表量程的選擇）

（2）正確連接好電路后，小明首先將R1接入電路，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片使R1兩端的電壓為1.5V，讀出電流表的示數(shù)。

①小明用R2替換R1接入電路后，并將滑片調(diào)至阻值最大端，接下來他應(yīng)該進(jìn)行的操作是調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表的示數(shù)仍為1.5V，讀出電流表的示數(shù)。

②小明用R3替換R2接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，R3兩端的電壓始終無法達(dá)到1.5V。經(jīng)檢查，電路連接無誤，各元件均完好。請(qǐng)你幫他找出一種可能的原因。

③針對(duì)②中的問題，在只利用小明所選器材和保持電壓表的示數(shù)為1.5V的前提下，怎樣改進(jìn)該實(shí)驗(yàn)，再測(cè)一組數(shù)據(jù)以完成該實(shí)驗(yàn)。

本題解答的關(guān)鍵是更換了電阻后需控制電阻兩端的電壓不變，這就需要滑動(dòng)變阻器幫忙了，為了能順利完成實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器的選擇非常重要。而許多學(xué)生在選擇時(shí)“猜”多于“算”，沒有理論依據(jù)，就容易出錯(cuò)。

根據(jù)串聯(lián)分壓原理，R/RP=UR/UP，因?yàn)镽兩端的電壓應(yīng)始終保持不變?yōu)?.5V，電源電壓為3V，那么RP分得的電壓也應(yīng)為1.5V不變，在本題中兩者兩端的電壓之比始終等于1∶1，那么電阻之比就始終為1∶1，所以換了大電阻就需要將滑動(dòng)變阻器調(diào)大。

當(dāng)R換成20Ω后，為了讓電壓表的示數(shù)還為1.5V，滑動(dòng)變阻器也應(yīng)調(diào)成20Ω，如果小明同學(xué)選擇的是“15Ω lA”的變阻器，就會(huì)導(dǎo)致題目中出現(xiàn)的現(xiàn)象，無論怎樣調(diào)節(jié)滑片都無法使電壓表的示數(shù)為1.5V，所以該題答案應(yīng)是“選擇的滑動(dòng)變阻器最大值太小”。

所以滑動(dòng)變阻器的規(guī)格應(yīng)該由選擇的定值電阻和控制的電壓決定。如果本題中控制的電壓表示數(shù)為1V，UP即為2V，那么由R/RP=UR/UP可知變阻器應(yīng)始終為所換定值電阻的兩倍。當(dāng)R為20Ω時(shí)，RP=40Ω，這就為選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格提供了依據(jù)。

本題第三問較難，限定的條件很死，如果不能選“50Ω lA”的變阻器，控制的電壓又不能改變，應(yīng)該怎么才能實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量完成實(shí)驗(yàn)?zāi)兀看藭r(shí)我們可以想到“等效替代”的方法，將R1和R2串聯(lián)起來等效一個(gè)15Ω的電阻從而獲得第三組數(shù)據(jù)。

三、細(xì)心讀題審題，挖掘隱含條件

讀題是指拿到題目后，先整體后局部地閱讀，找出題目的關(guān)鍵詞、關(guān)鍵字；審題是指審題目的條件和目標(biāo)，弄清楚題目中給出的已知條件是什么，挖掘題目中隱含的已知條件，努力尋找解題信息，在確保讀審認(rèn)真、細(xì)心，分析深刻、透徹的情況下再解答。

【例3】 小華、小明同學(xué)做“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)（小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣）。

（1）小華的實(shí)驗(yàn)電路接好后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大。接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是 ， 。

（兩空按操作步驟先后順序填寫字母代號(hào)）。

A.更換電池或小燈泡

B.檢查電路是否短路

C.移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片至最大值位置

D.斷開電路開關(guān)

（2）小明利用實(shí)驗(yàn)器材做了三次試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)電壓表示數(shù)為 V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，該燈泡額定功率為 W。

（3）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，小明所用電源電壓約為 V。

（4）若小明手邊有“1.5A 50Ω”和“2.0A 20Ω”兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，“0～3V”和

“0～15V”兩個(gè)量程的電壓表，上面實(shí)驗(yàn)中他選用的滑動(dòng)變阻器規(guī)格為 ，選用電壓表量程為 。

本題原題有實(shí)物圖，有的學(xué)生在解答第3小題時(shí)就是看圖大體猜了一個(gè)電源電壓的值，而事實(shí)上答案隱含在第3次實(shí)驗(yàn)中，小燈泡不發(fā)光電流表沒有示數(shù)，我們應(yīng)該會(huì)想到電路中出現(xiàn)了斷路，而此時(shí)電壓表有示數(shù)，由此可知是小燈泡處出現(xiàn)了斷路，那么此時(shí)電壓表的示數(shù)即為電源電壓6V。

第4小題也較難，選擇滑動(dòng)變阻器規(guī)格的依據(jù)是什么呢？這就需要反復(fù)審題。最后會(huì)發(fā)現(xiàn)第1次實(shí)驗(yàn)燈泡較暗的原因應(yīng)該是滑動(dòng)變阻器阻值較大，UL=1V，UP=5V，所以此時(shí)

RP為

5V0.2A

=25Ω。所以應(yīng)該選擇“1.5A 50Ω”。

綜上所述，我們?cè)谟龅綄?shí)驗(yàn)題中器材選擇的問題時(shí)，只要認(rèn)真仔細(xì)審題，弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康模プ?shí)驗(yàn)原理，掌握正確的解題思路方法，就能突破難點(diǎn)，做題目時(shí)也就能得心應(yīng)手，一通百通。

（責(zé)任編輯 易志毅）endprint

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)探究題也就成為當(dāng)前各類考試中必不可少的題目。在近幾年的中考物理試卷中，實(shí)驗(yàn)探究題所占的比例不斷增大，而且越來越注重考查實(shí)驗(yàn)的操作技能，實(shí)驗(yàn)方法的運(yùn)用，分析和解決突變問題的能力等等，而學(xué)生往往在實(shí)驗(yàn)題中失分嚴(yán)重，這主要跟平時(shí)動(dòng)手操作少、基本知識(shí)掌握不牢、沒有系統(tǒng)的解題方法有關(guān)。下面結(jié)合幾道典型例題談?wù)剬?shí)驗(yàn)題器材選擇的方法、策略。

一、弄清實(shí)驗(yàn)原理，注意控制變量

許多學(xué)生在解答實(shí)驗(yàn)題時(shí)，經(jīng)常不去看題目的第一句話，即本實(shí)驗(yàn)探究的是什么，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁矗强纯崭裉羁铡Ｈ绻恢缹?shí)驗(yàn)的目的，就不會(huì)去想實(shí)驗(yàn)原理，解題時(shí)就會(huì)有很大的盲目性。比如測(cè)液體的密度，就可以利用ρ=m/V或ρ=F浮/gV排，若實(shí)驗(yàn)原理不同，則選擇的器材就不同。而在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，探究“影響電流做功多少的因素”和探究“影響電流熱效應(yīng)的因素”這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生往往容易混淆。做習(xí)題不同于新授課時(shí)的探究活動(dòng)，我們應(yīng)該先弄清影響物理量的因素，然后再“對(duì)癥下藥”。前者應(yīng)緊抓公式W=UIt答題，而后者應(yīng)緊抓公式Q=I2Rt答題。

【例1】 小明和小紅想利用如圖1所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小”的關(guān)系。兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，燒瓶A中的金屬絲是銅絲，電阻比較小，燒瓶B中的金屬絲是鎳鉻合金絲，電阻比較大。兩瓶煤油中溫度計(jì)可以顯示煤油的溫度。

（1）實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)燒瓶中煤油的 和初溫應(yīng)相等。

（2）實(shí)驗(yàn)中，小明和小紅發(fā)現(xiàn)燒瓶B中溫度計(jì)的示數(shù)升高得快。這表明：在電流和通電時(shí)間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越 ，產(chǎn)生的熱量越多。

（3）如果要繼續(xù)探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流大小”的關(guān)系，除圖中器材外，還必須添加的一種器材是 。寫出具體操作方案 。

本題第三小題較難，很多同學(xué)不經(jīng)思考就填電流表，而答案卻是秒表。因?yàn)槲覀兲骄康闹皇请姛岫嗌倥c電流大小的定性關(guān)系而不是定量關(guān)系，所以電流可以通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來改變。并根據(jù)變阻器接入電路電阻的大小來判斷電流的大小。如何探究電流大小對(duì)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的影響呢？這就需要用到控制變量法。由Q=I2Rt可知，此時(shí)需控制電阻和通電時(shí)間相同，實(shí)驗(yàn)時(shí)只能在改變電流前后，比較相同時(shí)間內(nèi)同一根電阻絲產(chǎn)生熱量的多少，而通電時(shí)間的長(zhǎng)短不可能緊靠我們的估測(cè)，所以一定要測(cè)量工具秒表。具體操作方案：控制通電時(shí)間相等（3分鐘），調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變通過電阻絲的電流大小，觀測(cè)其中一根電阻絲（如銅絲）所在液體的溫度變化。

最后兩個(gè)空格，有的同學(xué)即使做三四遍還是容易出錯(cuò)，主要原因就是公式混淆，不會(huì)靈活運(yùn)用控制變量法。

二、選擇解題策略，做到有理有據(jù)

當(dāng)我們遇到實(shí)驗(yàn)題時(shí)，首先要明確題目考查的知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)是什么，不要急于猜測(cè)答案，而盲目解題，一定要做到確切了解題意，然后選擇合適的解題方法，方法選得合適，不但可以解決問題，而且能使問題的解決過程變得十分簡(jiǎn)捷，真正掌握了解題策略，就可以做到舉一反三、融會(huì)貫通，而不是遇到相似的題目屢做屢錯(cuò)。

【例2】 小明利用圖2甲所示的電路做“探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。他使用的器材有：兩節(jié)干電池，阻值為5Ω（R1）、10Ω（R2）、20Ω（R3）的定值電阻、“15Ω lA”和“50Ω lA”的滑動(dòng)變阻器各一個(gè)、電流表、電壓表和開關(guān)各一只，導(dǎo)線若干。

（1）根據(jù)圖2-甲所示的電路，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖2-乙中的實(shí)物連成實(shí)驗(yàn)電路。（連接過程中注意電表量程的選擇）

（2）正確連接好電路后，小明首先將R1接入電路，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片使R1兩端的電壓為1.5V，讀出電流表的示數(shù)。

①小明用R2替換R1接入電路后，并將滑片調(diào)至阻值最大端，接下來他應(yīng)該進(jìn)行的操作是調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表的示數(shù)仍為1.5V，讀出電流表的示數(shù)。

②小明用R3替換R2接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，R3兩端的電壓始終無法達(dá)到1.5V。經(jīng)檢查，電路連接無誤，各元件均完好。請(qǐng)你幫他找出一種可能的原因。

③針對(duì)②中的問題，在只利用小明所選器材和保持電壓表的示數(shù)為1.5V的前提下，怎樣改進(jìn)該實(shí)驗(yàn)，再測(cè)一組數(shù)據(jù)以完成該實(shí)驗(yàn)。

本題解答的關(guān)鍵是更換了電阻后需控制電阻兩端的電壓不變，這就需要滑動(dòng)變阻器幫忙了，為了能順利完成實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器的選擇非常重要。而許多學(xué)生在選擇時(shí)“猜”多于“算”，沒有理論依據(jù)，就容易出錯(cuò)。

根據(jù)串聯(lián)分壓原理，R/RP=UR/UP，因?yàn)镽兩端的電壓應(yīng)始終保持不變?yōu)?.5V，電源電壓為3V，那么RP分得的電壓也應(yīng)為1.5V不變，在本題中兩者兩端的電壓之比始終等于1∶1，那么電阻之比就始終為1∶1，所以換了大電阻就需要將滑動(dòng)變阻器調(diào)大。

當(dāng)R換成20Ω后，為了讓電壓表的示數(shù)還為1.5V，滑動(dòng)變阻器也應(yīng)調(diào)成20Ω，如果小明同學(xué)選擇的是“15Ω lA”的變阻器，就會(huì)導(dǎo)致題目中出現(xiàn)的現(xiàn)象，無論怎樣調(diào)節(jié)滑片都無法使電壓表的示數(shù)為1.5V，所以該題答案應(yīng)是“選擇的滑動(dòng)變阻器最大值太小”。

所以滑動(dòng)變阻器的規(guī)格應(yīng)該由選擇的定值電阻和控制的電壓決定。如果本題中控制的電壓表示數(shù)為1V，UP即為2V，那么由R/RP=UR/UP可知變阻器應(yīng)始終為所換定值電阻的兩倍。當(dāng)R為20Ω時(shí)，RP=40Ω，這就為選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格提供了依據(jù)。

本題第三問較難，限定的條件很死，如果不能選“50Ω lA”的變阻器，控制的電壓又不能改變，應(yīng)該怎么才能實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量完成實(shí)驗(yàn)?zāi)兀看藭r(shí)我們可以想到“等效替代”的方法，將R1和R2串聯(lián)起來等效一個(gè)15Ω的電阻從而獲得第三組數(shù)據(jù)。

三、細(xì)心讀題審題，挖掘隱含條件

讀題是指拿到題目后，先整體后局部地閱讀，找出題目的關(guān)鍵詞、關(guān)鍵字；審題是指審題目的條件和目標(biāo)，弄清楚題目中給出的已知條件是什么，挖掘題目中隱含的已知條件，努力尋找解題信息，在確保讀審認(rèn)真、細(xì)心，分析深刻、透徹的情況下再解答。

【例3】 小華、小明同學(xué)做“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)（小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣）。

（1）小華的實(shí)驗(yàn)電路接好后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大。接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是 ， 。

（兩空按操作步驟先后順序填寫字母代號(hào)）。

A.更換電池或小燈泡

B.檢查電路是否短路

C.移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片至最大值位置

D.斷開電路開關(guān)

（2）小明利用實(shí)驗(yàn)器材做了三次試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)電壓表示數(shù)為 V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，該燈泡額定功率為 W。

（3）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，小明所用電源電壓約為 V。

（4）若小明手邊有“1.5A 50Ω”和“2.0A 20Ω”兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，“0～3V”和

“0～15V”兩個(gè)量程的電壓表，上面實(shí)驗(yàn)中他選用的滑動(dòng)變阻器規(guī)格為 ，選用電壓表量程為 。

本題原題有實(shí)物圖，有的學(xué)生在解答第3小題時(shí)就是看圖大體猜了一個(gè)電源電壓的值，而事實(shí)上答案隱含在第3次實(shí)驗(yàn)中，小燈泡不發(fā)光電流表沒有示數(shù)，我們應(yīng)該會(huì)想到電路中出現(xiàn)了斷路，而此時(shí)電壓表有示數(shù)，由此可知是小燈泡處出現(xiàn)了斷路，那么此時(shí)電壓表的示數(shù)即為電源電壓6V。

第4小題也較難，選擇滑動(dòng)變阻器規(guī)格的依據(jù)是什么呢？這就需要反復(fù)審題。最后會(huì)發(fā)現(xiàn)第1次實(shí)驗(yàn)燈泡較暗的原因應(yīng)該是滑動(dòng)變阻器阻值較大，UL=1V，UP=5V，所以此時(shí)

RP為

5V0.2A

=25Ω。所以應(yīng)該選擇“1.5A 50Ω”。

綜上所述，我們?cè)谟龅綄?shí)驗(yàn)題中器材選擇的問題時(shí)，只要認(rèn)真仔細(xì)審題，弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康模プ?shí)驗(yàn)原理，掌握正確的解題思路方法，就能突破難點(diǎn)，做題目時(shí)也就能得心應(yīng)手，一通百通。

（責(zé)任編輯 易志毅）endprint

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)探究題也就成為當(dāng)前各類考試中必不可少的題目。在近幾年的中考物理試卷中，實(shí)驗(yàn)探究題所占的比例不斷增大，而且越來越注重考查實(shí)驗(yàn)的操作技能，實(shí)驗(yàn)方法的運(yùn)用，分析和解決突變問題的能力等等，而學(xué)生往往在實(shí)驗(yàn)題中失分嚴(yán)重，這主要跟平時(shí)動(dòng)手操作少、基本知識(shí)掌握不牢、沒有系統(tǒng)的解題方法有關(guān)。下面結(jié)合幾道典型例題談?wù)剬?shí)驗(yàn)題器材選擇的方法、策略。

一、弄清實(shí)驗(yàn)原理，注意控制變量

許多學(xué)生在解答實(shí)驗(yàn)題時(shí)，經(jīng)常不去看題目的第一句話，即本實(shí)驗(yàn)探究的是什么，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁矗强纯崭裉羁铡Ｈ绻恢缹?shí)驗(yàn)的目的，就不會(huì)去想實(shí)驗(yàn)原理，解題時(shí)就會(huì)有很大的盲目性。比如測(cè)液體的密度，就可以利用ρ=m/V或ρ=F浮/gV排，若實(shí)驗(yàn)原理不同，則選擇的器材就不同。而在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，探究“影響電流做功多少的因素”和探究“影響電流熱效應(yīng)的因素”這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生往往容易混淆。做習(xí)題不同于新授課時(shí)的探究活動(dòng)，我們應(yīng)該先弄清影響物理量的因素，然后再“對(duì)癥下藥”。前者應(yīng)緊抓公式W=UIt答題，而后者應(yīng)緊抓公式Q=I2Rt答題。

【例1】 小明和小紅想利用如圖1所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小”的關(guān)系。兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，燒瓶A中的金屬絲是銅絲，電阻比較小，燒瓶B中的金屬絲是鎳鉻合金絲，電阻比較大。兩瓶煤油中溫度計(jì)可以顯示煤油的溫度。

（1）實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)燒瓶中煤油的 和初溫應(yīng)相等。

（2）實(shí)驗(yàn)中，小明和小紅發(fā)現(xiàn)燒瓶B中溫度計(jì)的示數(shù)升高得快。這表明：在電流和通電時(shí)間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越 ，產(chǎn)生的熱量越多。

（3）如果要繼續(xù)探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流大小”的關(guān)系，除圖中器材外，還必須添加的一種器材是 。寫出具體操作方案 。

本題第三小題較難，很多同學(xué)不經(jīng)思考就填電流表，而答案卻是秒表。因?yàn)槲覀兲骄康闹皇请姛岫嗌倥c電流大小的定性關(guān)系而不是定量關(guān)系，所以電流可以通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來改變。并根據(jù)變阻器接入電路電阻的大小來判斷電流的大小。如何探究電流大小對(duì)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的影響呢？這就需要用到控制變量法。由Q=I2Rt可知，此時(shí)需控制電阻和通電時(shí)間相同，實(shí)驗(yàn)時(shí)只能在改變電流前后，比較相同時(shí)間內(nèi)同一根電阻絲產(chǎn)生熱量的多少，而通電時(shí)間的長(zhǎng)短不可能緊靠我們的估測(cè)，所以一定要測(cè)量工具秒表。具體操作方案：控制通電時(shí)間相等（3分鐘），調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變通過電阻絲的電流大小，觀測(cè)其中一根電阻絲（如銅絲）所在液體的溫度變化。

最后兩個(gè)空格，有的同學(xué)即使做三四遍還是容易出錯(cuò)，主要原因就是公式混淆，不會(huì)靈活運(yùn)用控制變量法。

二、選擇解題策略，做到有理有據(jù)

當(dāng)我們遇到實(shí)驗(yàn)題時(shí)，首先要明確題目考查的知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)是什么，不要急于猜測(cè)答案，而盲目解題，一定要做到確切了解題意，然后選擇合適的解題方法，方法選得合適，不但可以解決問題，而且能使問題的解決過程變得十分簡(jiǎn)捷，真正掌握了解題策略，就可以做到舉一反三、融會(huì)貫通，而不是遇到相似的題目屢做屢錯(cuò)。

【例2】 小明利用圖2甲所示的電路做“探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。他使用的器材有：兩節(jié)干電池，阻值為5Ω（R1）、10Ω（R2）、20Ω（R3）的定值電阻、“15Ω lA”和“50Ω lA”的滑動(dòng)變阻器各一個(gè)、電流表、電壓表和開關(guān)各一只，導(dǎo)線若干。

（1）根據(jù)圖2-甲所示的電路，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖2-乙中的實(shí)物連成實(shí)驗(yàn)電路。（連接過程中注意電表量程的選擇）

（2）正確連接好電路后，小明首先將R1接入電路，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片使R1兩端的電壓為1.5V，讀出電流表的示數(shù)。

①小明用R2替換R1接入電路后，并將滑片調(diào)至阻值最大端，接下來他應(yīng)該進(jìn)行的操作是調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表的示數(shù)仍為1.5V，讀出電流表的示數(shù)。

②小明用R3替換R2接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，R3兩端的電壓始終無法達(dá)到1.5V。經(jīng)檢查，電路連接無誤，各元件均完好。請(qǐng)你幫他找出一種可能的原因。

③針對(duì)②中的問題，在只利用小明所選器材和保持電壓表的示數(shù)為1.5V的前提下，怎樣改進(jìn)該實(shí)驗(yàn)，再測(cè)一組數(shù)據(jù)以完成該實(shí)驗(yàn)。

本題解答的關(guān)鍵是更換了電阻后需控制電阻兩端的電壓不變，這就需要滑動(dòng)變阻器幫忙了，為了能順利完成實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器的選擇非常重要。而許多學(xué)生在選擇時(shí)“猜”多于“算”，沒有理論依據(jù)，就容易出錯(cuò)。

根據(jù)串聯(lián)分壓原理，R/RP=UR/UP，因?yàn)镽兩端的電壓應(yīng)始終保持不變?yōu)?.5V，電源電壓為3V，那么RP分得的電壓也應(yīng)為1.5V不變，在本題中兩者兩端的電壓之比始終等于1∶1，那么電阻之比就始終為1∶1，所以換了大電阻就需要將滑動(dòng)變阻器調(diào)大。

當(dāng)R換成20Ω后，為了讓電壓表的示數(shù)還為1.5V，滑動(dòng)變阻器也應(yīng)調(diào)成20Ω，如果小明同學(xué)選擇的是“15Ω lA”的變阻器，就會(huì)導(dǎo)致題目中出現(xiàn)的現(xiàn)象，無論怎樣調(diào)節(jié)滑片都無法使電壓表的示數(shù)為1.5V，所以該題答案應(yīng)是“選擇的滑動(dòng)變阻器最大值太小”。

所以滑動(dòng)變阻器的規(guī)格應(yīng)該由選擇的定值電阻和控制的電壓決定。如果本題中控制的電壓表示數(shù)為1V，UP即為2V，那么由R/RP=UR/UP可知變阻器應(yīng)始終為所換定值電阻的兩倍。當(dāng)R為20Ω時(shí)，RP=40Ω，這就為選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格提供了依據(jù)。

本題第三問較難，限定的條件很死，如果不能選“50Ω lA”的變阻器，控制的電壓又不能改變，應(yīng)該怎么才能實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量完成實(shí)驗(yàn)?zāi)兀看藭r(shí)我們可以想到“等效替代”的方法，將R1和R2串聯(lián)起來等效一個(gè)15Ω的電阻從而獲得第三組數(shù)據(jù)。

三、細(xì)心讀題審題，挖掘隱含條件

讀題是指拿到題目后，先整體后局部地閱讀，找出題目的關(guān)鍵詞、關(guān)鍵字；審題是指審題目的條件和目標(biāo)，弄清楚題目中給出的已知條件是什么，挖掘題目中隱含的已知條件，努力尋找解題信息，在確保讀審認(rèn)真、細(xì)心，分析深刻、透徹的情況下再解答。

【例3】 小華、小明同學(xué)做“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)（小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣）。

（1）小華的實(shí)驗(yàn)電路接好后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大。接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是 ， 。

（兩空按操作步驟先后順序填寫字母代號(hào)）。

A.更換電池或小燈泡

B.檢查電路是否短路

C.移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片至最大值位置

D.斷開電路開關(guān)

（2）小明利用實(shí)驗(yàn)器材做了三次試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)電壓表示數(shù)為 V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，該燈泡額定功率為 W。

（3）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，小明所用電源電壓約為 V。

（4）若小明手邊有“1.5A 50Ω”和“2.0A 20Ω”兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，“0～3V”和

“0～15V”兩個(gè)量程的電壓表，上面實(shí)驗(yàn)中他選用的滑動(dòng)變阻器規(guī)格為 ，選用電壓表量程為 。

本題原題有實(shí)物圖，有的學(xué)生在解答第3小題時(shí)就是看圖大體猜了一個(gè)電源電壓的值，而事實(shí)上答案隱含在第3次實(shí)驗(yàn)中，小燈泡不發(fā)光電流表沒有示數(shù)，我們應(yīng)該會(huì)想到電路中出現(xiàn)了斷路，而此時(shí)電壓表有示數(shù)，由此可知是小燈泡處出現(xiàn)了斷路，那么此時(shí)電壓表的示數(shù)即為電源電壓6V。

第4小題也較難，選擇滑動(dòng)變阻器規(guī)格的依據(jù)是什么呢？這就需要反復(fù)審題。最后會(huì)發(fā)現(xiàn)第1次實(shí)驗(yàn)燈泡較暗的原因應(yīng)該是滑動(dòng)變阻器阻值較大，UL=1V，UP=5V，所以此時(shí)

RP為

5V0.2A

=25Ω。所以應(yīng)該選擇“1.5A 50Ω”。

綜上所述，我們?cè)谟龅綄?shí)驗(yàn)題中器材選擇的問題時(shí)，只要認(rèn)真仔細(xì)審題，弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康模プ?shí)驗(yàn)原理，掌握正確的解題思路方法，就能突破難點(diǎn)，做題目時(shí)也就能得心應(yīng)手，一通百通。

（責(zé)任編輯 易志毅）endprint