電學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題分析

鐘兆鴻

【摘 要】 在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，電表問(wèn)題、滑動(dòng)變阻器問(wèn)題、電路連接問(wèn)題是經(jīng)常困擾學(xué)生的問(wèn)題，同時(shí)也是高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，需要引起學(xué)生和教師的高度重視.本文首先對(duì)高中物理教學(xué)中常見(jiàn)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題進(jìn)行分析，接著提出提升高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的有效策略，并闡述筆者的思考和建議，希望能為相關(guān)的研究者和教育工作者提供可參考的建議.

【關(guān)鍵詞】 高中物理;電學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)質(zhì)量

電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn).電學(xué)知識(shí)的復(fù)雜性給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)了一定的困難和挑戰(zhàn).要求學(xué)生充分掌握電學(xué)的理論知識(shí)，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為電學(xué)實(shí)驗(yàn)夯實(shí)基礎(chǔ).高中物理區(qū)別于初中物理，主要在于它不僅要求掌握扎實(shí)的理論知識(shí)，還要系統(tǒng)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作的具體方法和步驟，以提高學(xué)生的綜合能力，更好地達(dá)成教學(xué)目的.

1 高中物理教學(xué)中常見(jiàn)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題

1.1 電表問(wèn)題

為了保證電學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，減少實(shí)驗(yàn)中各種因素造成的誤差，學(xué)生可以根據(jù)特定的壓力表測(cè)量量程，并精確連接相關(guān)的電阻和電流表.

電表的接線方法 對(duì)于電表的連接操作，學(xué)生可以使用以下方法來(lái)確定：當(dāng)電流表的內(nèi)阻Ra已知時(shí)，可以通過(guò)一定的公式計(jì)算方法獲得并確定電壓表的電阻RV和待測(cè)電阻Rx.對(duì)于電表的接線方式，學(xué)生可以采用兩種不同的方式：內(nèi)部接線方式和外部接線方式.

測(cè)量范圍的選擇 選擇合適的儀表量程是高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的前提.在選擇量程的過(guò)程中，電流表和電壓表都不能使流過(guò)電路的電流或電路兩端的電壓超過(guò)量程.如果儀表的量程未達(dá)到有效預(yù)期值，則是無(wú)法彌補(bǔ)的損失.如果儀表的量程太大，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差，造成電流或電壓值測(cè)量不準(zhǔn)確的問(wèn)題.因此，要著重注意的是，應(yīng)首先選擇大量程儀表，然后在量程明確后對(duì)儀表進(jìn)行合理調(diào)整.

校準(zhǔn)和測(cè)量 選擇合適的量程后，校準(zhǔn)儀表，這是高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備步驟和環(huán)節(jié).需要保證校準(zhǔn)儀表指針的歸零，以便其在平面上的靈活調(diào)整.

1.2 滑動(dòng)變阻器問(wèn)題

在對(duì)滑動(dòng)變阻器進(jìn)行選擇時(shí)，考慮的首要因素應(yīng)當(dāng)是滑動(dòng)變阻器的安全性和靈活性.因?yàn)槠洳粌H可以控制電路中電流的變化，還可以對(duì)電路進(jìn)行保護(hù).所以學(xué)生在選擇滑動(dòng)變阻器時(shí)，需要設(shè)置其最大電流值和最大電阻值.不可能選擇額定電流過(guò)小的滑動(dòng)變阻器以防止電器因電流過(guò)大而損壞，也不可能選擇電阻過(guò)大的滑動(dòng)變阻器來(lái)防止電流和電壓因電阻過(guò)大而基本不動(dòng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.再者，在使用滑動(dòng)變阻器之前，要多次滑動(dòng)滑塊，清除覆蓋在電阻絲上的灰塵和污垢，保證接觸良好，防止電路因接觸不良而短路，不利于實(shí)驗(yàn)的成功進(jìn)行，甚至危及實(shí)驗(yàn)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全.在使用滑動(dòng)變阻器時(shí)，要謹(jǐn)記嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作.要注意的是，學(xué)生在使用過(guò)程中，應(yīng)確保與滑動(dòng)變阻器的金屬滑片、滑桿和線圈等容易導(dǎo)電的地方保持安全距離，務(wù)必要用雙手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，其中一只手負(fù)責(zé)支撐固定，另一只手用來(lái)調(diào)整電阻值.降低實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，防止觸電的發(fā)生.

1.3 電路連接問(wèn)題

由于電路實(shí)驗(yàn)本身是危險(xiǎn)的，電路連接不當(dāng)可能導(dǎo)致電路燒毀、破壞和觸電，因此學(xué)生在連接電路時(shí)更加需要小心謹(jǐn)慎.連接儀表時(shí)，注意儀表正負(fù)極的接入方向，確保正確接入.連接電流表時(shí)，應(yīng)根據(jù)已知的電流表內(nèi)阻和公式進(jìn)行計(jì)算.連接應(yīng)采用外部連接方式或是內(nèi)部連接方式.連接電壓表時(shí)，應(yīng)與被測(cè)電器并聯(lián)，并確定電流方向與電路正負(fù)極一致，以防止實(shí)驗(yàn)失敗、損壞儀表，甚至發(fā)生事故.連接滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況選擇部分分壓連接方式或限流連接方式.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的總電阻較小，而負(fù)載電阻值較大時(shí)，在“小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)得最為明顯，負(fù)載上的電壓必須具有足夠大的范圍，并且應(yīng)從0調(diào)整.在這種情況下，應(yīng)使用分壓式的連接方法連接滑動(dòng)變阻器.相反，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的總電阻值大于負(fù)載電阻值時(shí)，應(yīng)使用限流連接方法.當(dāng)兩種連接方式均可使用時(shí)，應(yīng)首選限流連接，因?yàn)橄蘖鬟B接具有能耗低、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn).因此，優(yōu)先限流連接可以提高電路效率，最大限度地使能耗降到最低.

1.4 數(shù)據(jù)讀取及處理問(wèn)題

在實(shí)驗(yàn)中，我們通常使用以下方法來(lái)分析系統(tǒng)誤差.一種是在不考慮電表內(nèi)阻和考慮電表內(nèi)阻的情況下，分析函數(shù)并計(jì)算歐姆定律測(cè)量的電阻表達(dá)式.前者為實(shí)測(cè)值，后者為理論值.兩者之間的差異是測(cè)量結(jié)果與理論結(jié)果之間的差異.二是圖像跟蹤方法.在記錄多組數(shù)據(jù)和利用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)中，要考慮和分析坐標(biāo)點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的大小關(guān)系，分別在不考慮和考慮儀表的內(nèi)阻兩種情況下是如何表現(xiàn)的，接著對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行平移，找出測(cè)量圖與理論圖之間的偏差.三是等效法.這種方法要求學(xué)生對(duì)問(wèn)題有著清晰的認(rèn)知和理解，從而能夠運(yùn)用等效的思想，分析實(shí)際測(cè)量結(jié)果的等效結(jié)果，并分析它們與實(shí)際值之間的偏差.

2 提升高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的策略

2.1 督促學(xué)生學(xué)好物理基礎(chǔ)知識(shí)，奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)

為了保證學(xué)習(xí)效率的提高，鞏固基礎(chǔ)理論知識(shí)是非常必要的.在高中物理課程教學(xué)中，電學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容雖然不多，但涉及面很廣.

例如 電表和上述其他儀器的應(yīng)用是實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的先決條件.此外，思考如何繪制電路圖也有助于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更好地控制實(shí)驗(yàn)過(guò)程，確保實(shí)驗(yàn)探索過(guò)程得到真實(shí)記錄.此外，實(shí)驗(yàn)儀器的選擇也應(yīng)提前做好充分準(zhǔn)備.這是鞏固基礎(chǔ)理論知識(shí)的內(nèi)容.

2.2 提升學(xué)生實(shí)踐操作能力

在電學(xué)知識(shí)的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，要將思維能力調(diào)整到理想狀態(tài)，從而對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度.這樣既能打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，又敢于不斷提出問(wèn)題，并用不斷總結(jié)和創(chuàng)新的態(tài)度，把實(shí)際操作能力提高到一個(gè)新的水平.

例如 在滑動(dòng)變阻器的使用方法時(shí)，通常采用限流法和分壓法.采用分壓法時(shí)，具體選擇將根據(jù)實(shí)際情況區(qū)別對(duì)待.在這一過(guò)程中，學(xué)生可以掌握和應(yīng)用的方法極其多樣.往往學(xué)生還需要在老師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)一個(gè)可行的方案，然后進(jìn)行充分的獨(dú)立操作驗(yàn)證和修改，并隨時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).用這種思維習(xí)慣和操作方法同時(shí)進(jìn)行的方式，最終使實(shí)驗(yàn)結(jié)果取得理想化的效果.

2.3 促進(jìn)學(xué)生構(gòu)成完善的知識(shí)體系

要想讓電學(xué)實(shí)驗(yàn)更加有效安全的進(jìn)行，這對(duì)于學(xué)生個(gè)人的知識(shí)體系架構(gòu)、能力表現(xiàn)以及效率等方面都有不同程度的要求.在知識(shí)體系內(nèi)容方面，學(xué)生需要牢牢地掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用到的測(cè)量方法.

例如 伏安法、歐姆表法以及替代法等等，并對(duì)各種測(cè)量方法中強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)著重識(shí)記，歐姆表法適用于一些簡(jiǎn)單的測(cè)量，并為之后的測(cè)量工作奠定良好的基礎(chǔ);伏安法的運(yùn)用范圍相對(duì)較廣，替代法則對(duì)測(cè)量精度有更高的要求.在學(xué)生有了完善的知識(shí)體系作為電學(xué)實(shí)驗(yàn)的支撐后，之后的實(shí)驗(yàn)研究及其操作就顯得更為游刃有余，也能夠及時(shí)的處理相關(guān)的疑難點(diǎn)問(wèn)題.

3 思考與建議

在物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問(wèn)題，很大一部分原因在于學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握的不夠牢固，實(shí)踐能力不足，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中相關(guān)的物理問(wèn)題認(rèn)知度不夠，不能夠做出快速準(zhǔn)確的判斷和處理.在電表實(shí)驗(yàn)中，部分學(xué)生明顯對(duì)于電表的內(nèi)接和外接法還不能夠熟練運(yùn)用，不能夠準(zhǔn)確地處理滑動(dòng)變阻器的分壓以及限流接法.由此可見(jiàn)，學(xué)生在知識(shí)儲(chǔ)備方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)驗(yàn)要求，這就要求教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加以指導(dǎo)，同時(shí)，在平時(shí)教學(xué)過(guò)程中要強(qiáng)調(diào)電路連接等問(wèn)題的重要性，引起學(xué)生的重視，并督促學(xué)生加強(qiáng)對(duì)此方面的學(xué)習(xí).除此之外，出現(xiàn)問(wèn)題還有一部分原因在于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的失誤或者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差等.這些問(wèn)題主要和學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)態(tài)度有關(guān)，要求學(xué)生要在平時(shí)學(xué)習(xí)中加強(qiáng)練習(xí)，增加積累.當(dāng)然也不可缺少教師的正確引導(dǎo)，將學(xué)生操作的失誤降到最低，確保實(shí)驗(yàn)的安全性和準(zhǔn)確性.

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