電學設計型實驗題破題技巧

時莉

【摘要】 設計型實驗作為一種比較靈活的考察學生能力的方式，在全國各地的高考試題中，都受到命題者的親睞，而由于其靈活性，也讓學生普遍感到困難，甚至無從下筆。筆者在本文中就電學設計型實驗題破題技巧作了一些探討。

【關鍵詞】 設計型實驗 破題技巧

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2016）03-031-01

實驗原理的考查方式是多種多樣的：有的題目僅給出條件和實驗器材，要求闡述實驗原理；有的給出實驗電路圖，要求領會實驗原理；有的則要求考生根據操作步驟及測定的物理量判斷出實驗原理。實驗原理的確定，要根據題目的要求和給出的條件，回顧分組實驗和演示實驗，尋找能夠遷移應用的實驗原理；或者回顧物理原理，尋找有關的物理規律，設法創設相關的物理情景，建立已知量（根據已給的基本儀器確定能夠測定的物理量）和要求量（題目的要求）之間的關系。

而在掌握了這些基礎之后，如何靈活運用，則需要一定的技巧。在考場中如何從條件入手，快速破題，粗略得出實驗原理，對于解答設計型實驗題，至關重要。根據題目類型的不同，以下列舉幾種常用的實驗題破題技巧，希望可以提高學生的解題效率，建立解設計型實驗題的信心。

一、喚醒、類比破題

通過回憶把日常識記的知識加以整理，看現在的題干和表述，屬于哪部分知識。包括什么樣的問題常規用什么方法，或與那種常規實驗的方法類似，通過對知識的對應、排除、篩選、類比，來解題。此法要求首先熟練的掌握所有的常規實驗方法，如時間的四種求法，摩擦阻力的五種求法，實驗中固定電阻的應用，滑動變阻器分壓的四種特性等等。例：利用圖所示電路測量量程為800 mV的電壓表內阻RV，RV約為900Ω，某同學的實驗步驟如下：a.按電路圖正確連接好電路，將變阻器R1的滑片移到最右端，電阻箱的阻值調到最大；b.合上開關S1和S2并調節R1，使電壓表的指針指到滿刻度；c.合上開關S1并打開S2，調整電阻箱R的阻值及變阻器R1的大小，使電壓表的指針指到滿偏的一半；d.讀出電阻箱的阻值R，即為電壓表內阻。

在該實驗中，除滑線變阻器R1外，其他器材均符合實驗要求，現有兩個變阻器可供選擇（ ）

A.最大阻值200 Ω，額定電流1 A

B.最大阻值10 Ω，額定電流2 A

根據以上設計的實驗方法，回答下列問題。

（1）選用的變阻器為____________.

（2）上述實驗步驟中，有錯誤的步驟___________，改正為________.

（3）該實驗中存在著系統誤差，設RV的測量值為R測，真實值為R真，則R測____________R真（填“>”“=”或“<”）

解析：通過實驗步驟，與常規的實驗進行對比，可發現此實驗的原理與半偏法測電流表內阻相似，于是參考半偏法測電流表內阻的原理分析。

半偏法測電流表內阻的實驗中，關鍵在于接通開關前后可認為干路總電流不變，其成立條件是R》Rg，對比此題，發現其關鍵在于改變R阻值前后總電壓必須近似不變，其成立條件是RV》R1.到此，此題的關鍵問題已經完全突破，其破題關鍵在于掌握常規實驗，與題設問題進行類比。

二、根據暗示破題

很多設計型實驗題中，為了降低難度，命題人往往會給出一些暗示條件，以暗示條件為突破口，認真思考其用意，往往能夠一舉成功。例如，題目若給出定值電阻，則此電阻一般需要用到；題目若不給出具體阻值，而只給一個比較小的模糊值，則很有可能有其用意，等等。

例：用以下儀器，盡可能精確地測量待測電阻Rx的阻值：

A.電動勢約2 V左右、內阻r<1Ω的電源一個；

B.內阻Rv=30 kΩ，刻度如右圖的電壓表一個；

C.開關一個；

D.電阻在10 kΩ～20 kΩ范圍內的待測電阻Rx一個；

E.導線若干條。

（1）電壓表的滿偏電流Ig=______________。

（2）在下面虛線框內畫出必要的測量待測電阻Rx阻值的實驗電路圖。

（3）實驗中要直接測量的物理量有（注明每個物理量的意義和符號）__________。

（4）待測電阻Rx的表達式為：Rx=_________。

解析：初見此題，很多同學感覺十分迷茫，電表只有一個，實驗原理一無所知，有一種無從下手的感覺。

仔細審題，認真思考為何題中強調電源內阻r<1.一般題中都會告知電源內阻約為5左右，但此題為何僅告知r<1？r<1意指電源內阻很小，再審題注意到待測電阻為10 kΩ～20 kΩ，遠遠大于電源內阻，即電源內阻可以忽略不計。于是解決第一個關鍵問題。

再認真審題，發現電壓表內阻與待測電阻屬于可比較范圍，于是可考慮將電壓表與待測電阻串聯。大致構成圖示電路。

但在電源電動勢未知的情況下，也不可能根據伏特表讀數求得待測電阻值。于是再進一步思考可否用伏特表直接測量電源電動勢，從題述條件可知，伏特表量程大于電源電動勢，且電源內阻忽略不計，故可直接用伏特表測量電源電動勢。于是確定實驗原理圖如下：

從此題可看出，對于題目的一些細節尤其是平時沒有見過的條件，多加思考，揣摩命題人提供的暗示，對于解設計型實驗題，是至關重要的。因此我們在解實驗題時一定要注意題目中的暗示條件，如電源內阻可忽略、電壓表量程大于電源電動勢、多個開關、定值電阻等等。