R0,這樣才能保證合上K2以后總電阻基本不變,干路電流基本不變。此實驗測量值小于真實值。 實驗步驟: (1)合上電鍵K1,調節滑動變阻器R,讓電流計的量程達到滿偏電流Ig (2)再合上電鍵K1,調節電阻..." />
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關鍵詞:高中物理 電學實驗 學習探討
電學實驗是每年高考必考的問題之一,而電路圖難記、易混。大多數高中生都感到“頭痛”,針對這個問題,我總結出電學實驗中電路圖的學習技巧,僅供大家參考。
從半偏法測電流計內阻的電路圖開始,如圖1.該實驗要求R>R0,這樣才能保證合上K2以后總電阻基本不變,干路電流基本不變。此實驗測量值小于真實值。
實驗步驟:
(1)合上電鍵K1,調節滑動變阻器R,讓電流計的量程達到滿偏電流Ig
(2)再合上電鍵K1,調節電阻箱R0,讓電流計的量程達到半偏電流Ig
(3)電阻箱R0的阻值等于電流計的內阻Rg
把半偏法則電流計內阻的電路圖做兩點改動,就變成等效法測電流計內阻的電路圖。如圖2所示。此實驗的誤差比半偏法的誤差要小得多。
(1)把單刀開關K2改成單刀雙擲開關,分別控制電流計和電阻箱。
(2)在干路中接上一個標準電流表。
實驗步驟:
(1)首先合上電鍵K1,再把電鍵K2接a點,調節R,讓標準電流表的電流達到某一 值I。
(2)可再把電鍵K2接b點,調節R0,讓標準電流表的電流仍為I
(3)電阻箱的阻值R0等于電流計的內阻Rg。
既然電流計的內阻Rg通過半偏法或等效法已經測出,電流計的滿偏電流Ig可以從電流計上讀出。可以把電流計改裝成伏特表、安培表、歐姆表、萬用表。
(1)把電流計串聯一個電阻R,可以改裝成量程為U的伏特表,如圖3所示。
(2)把電流計并聯一個電阻R,可以改裝成量程為I的安培表,如圖4所示:
(3)把電流計串聯一個滑動變阻器R,再接上電池、紅表筆、黑表筆,可以改裝成歐姆表,如圖5所示。注意黑表筆接電池的正極,紅表筆接電池的負極。
工作原理:
(4)把伏特表、安培表、歐姆表共用一個表盤,可以改裝成萬用表。如圖6所示:
當選擇開關接a時,相當于伏特表。當選擇開關接b時,相當于歐姆表。當選擇開關接c,d時相當于安培表。
伏安法測電阻就是利用伏特表和安培表。分為內接法和外接法。
關鍵詞:初中物理;電路簡化;教學方法
一、初中物理電路學習存在的問題
1.復雜電路不復雜,其實初中物理中的電路并不復雜,可是對于剛剛接觸到電路理論知識的中學生來說,他們對電路知識不懂,對電路中的理論并不是特別的理解。因此,一些簡單的電路對于中學生來說,也顯得比較復雜。
2.人為復雜化電路,一些練習題中,經常會出現看似特別復雜的線路圖,學生無從下手,不知道如何分析,還有就是出題教師在考試的時候,為了檢測學生對某個知識點的了解程度,故意將電路復雜化,誘導學生在解題中出現錯誤。
二、電路簡化的方法
1.拆除法:拆除法是簡化復雜電路的一種重要方法,它的原理就是串聯電路中各用電器互相影響,拆除任何一個用電器,其他用電器中就沒有電流了;而并聯電路中,各用電器獨立工作,互不影響,拆除任何一個或幾個用電器,都不會影響其他用電器。比如,看電路時,先把電壓表去掉,跟電壓表連著的線也去掉,這樣就簡潔了,因為電壓表相當于開路。
2.畫簡易圖法:把元件兩端的線路標上編號,按照編號,重新畫圖,讓并聯、串聯在電路圖中明顯地表現出來。初中物理電路無非就兩種:串聯和并聯,電路圖中比較困難的就是并聯和串聯同時出現,但是歸根結底還是并聯之后的串聯。所以,把電路圖改成熟悉的電路圖,就可以降低解決問題的難度。
3.節點法:觀察電路中有沒有“節點”,節點就是三顆導線相連接的地方。有節點就一定是并聯電路,沒有節點是串聯電路,節點之間的電路叫做支路,節電和電源之間的電路叫做干路。流入節點的電流之和一定等于流出這個節點的電流之和。所謂“節點法,”就是在識別不規范電路的過程中,不論導線有多長,只要中間沒有電源、用電器等,則導線兩端點均可以看成同一個點,從而找出各用電器兩端的公共點,它的最大特點是通過任意拉長和縮短導線達到簡化電路的目的。
4.等效電路法:等效電路是指同一個電路的不同表示方法,當電路中某一部分用等效電路代替之后,未被代替的電壓和電流不會發生變化,對于題目中給定的電路可能畫法不規則,我們可綜合上述方法通過移動、拉長、縮短導線,把它畫成規則的電路,即畫出它的等效圖來進行識別。
5.拆分法:在一些比較困難的電路中,會出現并聯和串聯兩種形態,任何復雜的線路到最后還是要串聯在一起的。拆分法在比較復雜的電路圖中,可以等效地將電路中存在的串聯、并聯拆分開來,根據問題將電路圖拆開來解答,最后再合并,是解決比較困難題型的一種有效方法。
改畫電路圖時,電路改變不宜過大,要考慮中學生的實際能力。對初中電路圖的改畫應強調兩個原則:(1)電池位置一般不動。(2)電路變動不宜過大。教學時要給學生講清改畫電路圖的重要性,有些學生總是以為他們看圖能力很強,直接去看圖分析,不愿意進行簡化電路圖,這樣的學生,其考試成績總低于他們的實際水平,針對這種情況,應當讓學生懂得,改畫一個電路圖往往需要同時運用幾種方法,所以,需要多講例題和多做習題,以提高靈活運用各種方法的能力。
初中的物理教學是為學生今后在物理上的造詣打好基礎。讓學生充分掌握這幾種方法,進行針對性的練習,發現電路復雜化的目的,根據相應的方法對電路圖簡化,就能達到簡單計算的目的。
參考文獻:
一、作圖法――創造生動的物理情景,簡化物理過程
近年中考中,有些物理題目文字冗長,內容、問題設置多,如果憑頭腦的簡單思考、推理對物理過程、情景是不容易搞清楚的.利用“作圖法”就可將一些繁雜的題目進行分解、剖析,使抽象的物理過程具體化,有利于形象思維和直覺思維,進而達到對題目的理解、感知,使之簡單易解.
例1 在汽車行駛的正前方有一座高山,汽車以v1=43.2km/h的速度行駛,汽車鳴笛t=2s后,司機聽到回聲.問:若聲音在空氣中的傳播速度v2=340m/s,則司機聽到回聲時,汽車距山有多遠?
解析 本題屬于行程類計算題,可借助作圖進行形象思維.根據題意作圖,從圖1中不難得出結果.
v1=43.2km/h=12m/s,
2s內汽車行駛的路程
s汽車=v1t=12m/s×2s=24m,
2s內聲音傳播的路程
s聲音=v2t=340m/s×2s=680m,
那么鳴笛時到高山的距離
s=(s聲音+s汽車)/2=(24m+680m)/2=352m,
聽到回聲時,車與前面高山的距離是
s′=s-s汽車=352m-24m=328m.
答 聽到回聲時,車與前面高山的距離為328m.
例2 某同學在做“觀察水的沸騰”的實驗中,記錄了水在不同時刻的溫度值,如下表:
(1)根據表格中所給數據,畫出水的沸騰圖像.
(2)由水的沸騰圖線可以判斷出,在當時的條件下水的沸點是 ,水在沸騰過程中溫度 .(選填“升高”“不變”或“降低”)
(3)據此還可以判斷出:實驗時水面上的壓強 (選填“大于”“小于”或“等于”)1標準大氣壓.
解析 本題中橫坐標表示時間,縱坐標表示溫度,所作圖像為一條直線,先上升后平行,表示溫度先升高,后不變.
答 98 不變 小于
說明 熱學作圖,能直觀地反應液體沸騰時溫度隨時間變化的情況.便于我們分析沸騰過程,作出正確判斷.此類作圖在許多比值定義的物理量中,有著廣泛的應用.如速度可用路程隨時間變化的圖像表示,密度可用質量隨體積變化的圖像表示.
例3 圖4為某種吊車的工作示意圖.利用伸縮撐桿可使吊臂繞O點轉動;伸縮撐桿為圓弧狀,伸縮時對吊臂的支持力始終與吊臂垂直.下列關于這個吊車的有關說法正確的是( ).
A.吊臂是一個省力杠桿
B.使用這種吊車,好處是可以少做功
C.勻速頂起吊臂的過程中,伸縮撐桿的支持力大小保持不變
D.勻速頂起吊臂的過程中,伸縮撐桿的支持力漸漸變小
解析 畫出吊車吊臂的動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2,據題意可知,阻力F2、動力臂l1是不變的,在頂起吊臂的過程中,阻力臂l2逐漸變小,根據杠桿平衡條件F1?l1=F2?l2,動力(伸縮撐桿的支持力)便逐漸變小.
說明 在解題時可將文字題“翻譯”成圖,建立正確的物理情景.實踐證明,這樣做有利于提高我們的形象思維和直覺思維能力,有利于提高學習效率,提高解題速度.
二、作圖法――變枯燥為生動,提高學習物理的興趣
愛因斯坦把興趣稱為“最好的老師”.有興趣,學習中就有一種渴望感、一種不達目的不罷休的探求精神.人們在這種精神狀態下學習到的知識,常常是理解很深刻、掌握很牢固.
“作圖法”可使枯燥的物理公式和定律變得形象、具體、生動.人們在作圖的過程中,眼、手、腦并用,可培養我們的動手能力,有利于左、右腦的共同開發.如講述“力的作用是相互的”時,可作圖6表達作用力F和反作用力F1的關系,這樣便于理解和記憶,從而收到較好的學習效果.再如,伽利略的理想斜面實驗,可用圖7解.
圖7表達物體的運動不需要力來維持,使抽象的知識具體化,有利于調動學生的學習興趣,有利于抽象思維和形象思維的互補及右腦和左腦的溝通.
三、作圖法在光學中的應用
例4 如圖8所示,AB為窗戶的兩邊,CD為窗外一景物,用作圖法畫出室內能看到整個景物CD的范圍.
解析 光在同一種均勻介質中沿直線傳播.分別連接CA、CB,室內在光線CA、CB夾角的范圍都能看到景物C點;同理,連接DA、DB,室內在光線DA、DB的夾角范圍內都能看到景物D點,只有在上述兩個范圍的重疊部分,才能看到CD整個景物.
例5 如圖9所示,豎直的井口直立著一塊可繞O點轉動的平面鏡M,太陽光與水平面的夾角為30°,為了使太陽光豎直射向井底,則應使平面鏡 (選填“順時針”或“逆時針”)轉過 .
解析 已知入射光線(水平面的夾角為30°)和反射光線(豎直向下),先根據反射定律作出平面鏡.做法是:由入射點A豎直向下作反射光線AD,作入射光線BA與反射光線AD的角平分線AC為法線,過A點作垂直于AC的直線為平面鏡的位置.如圖10所示,則∠BAD=90°+30°=120°,∠OAD
=(180°-∠BAD)/2=30°,∠MOM′=∠OAD
=30°,即平面鏡繞O點逆時針轉過30°.
例6 小轎車駕駛室前的擋風玻璃總是傾斜的,而大汽車(如長途汽車、公共汽車、大型卡車)駕駛室前的擋風玻璃基本上是豎直的,你能解釋其中的道理嗎?
解析 擋風玻璃總是透明的,但不是絕對沒有反射.坐在駕駛員后面的乘客(特別是晚間車內開燈時)會由于反射成像在駕駛員的前方.
小轎車較矮,坐在里面的乘客經擋風玻璃成像在前方,若擋風玻璃是豎直的,則所成的像與前方行人的高度差不多,如圖11(a)所示,就會干擾駕駛員的視覺判斷,容易出事故.而擋風玻璃為傾斜時,所成的像就會在車的前上方,如圖11(b)所示.駕駛員看不到車內人的像,就不會干擾駕駛員的視覺判斷,保證行車安全.
大汽車一般很高,駕駛員的視平線比路面行人要高些,這時雖然車內行人經玻璃反射成的像在車的前方,但位置比路人高,且比較暗淡,因而不影響駕駛員的視覺判斷,如圖(11c)所示.
例7 把一高為0.8m的平面鏡豎直放置,身高為1.6m的某同學站在鏡前,他能否看到自己在鏡中的全身像?
解析 人能否在平面鏡中看到自己的全身像,可分以下三種情況進行討論.
(1)若將平面鏡豎直放在水平地面,作出AB在鏡中所成的像A′B′,如圖12(a)所示.從圖可知,因為只有腳附近所反射出的光經平面鏡反射后才能進入人的眼睛,所以,人只能從平面鏡中看到靠近腳的一部分.
(2)若將平面鏡的頂端與人的頭部(最好是眼睛)相平,如圖12(b)所示.此時人體上任何一點反射的光經平面鏡反射后都可進入人的眼睛,所以,人可從平面鏡中看到自己的全身像.
(3)若將平面鏡放置在上述兩種情況之間的其他位置,如圖12(c)所示.人通過平面鏡只能看到身體上的某一部分在鏡中所成的像.圖中的AA1就是眼睛所看不到的,A1B是能夠看到的部分.
說明 從上述分析過程可看出,要在平面鏡中看到自己的全身像,平面鏡的長度至少應為人身高的一半,平面鏡的頂端應與眼睛相平.
例8 關于凸透鏡成像問題的歸納和總結.
大家知道凸透鏡對光線有會聚作用,主要表現在:①平行光通過凸透鏡后,能會聚到一點;②從焦點經過的光通過凸透鏡后,會平行射出;③通過光心的光線的傳播方向不變.如圖13所示.我們可以用以上特點解釋凸透鏡成像原理.
成像原理:
分別把蠟燭放到離凸透鏡u>2f,u=2f,f<u<2f,u<f等位置,用作圖法找到凸透鏡成的像,觀察是否符合凸透鏡成像規律,如圖14所示.
規律如下:
(1)當物從∞向2F移動過程中,像從F向2F移動,移動速度v物>v像,成縮小倒立實像,此過程物像之間距離逐漸減小(圖a,照相機成像原理),當u=2f時,成等大倒立實像(圖b),此時物像間距最小為4f.
(2)當物從2F向F移動過程中,像從2F向無限遠處移動,移動速度v物
(3)當物從F向光心移動過程中,像也向光心移動,放大率愈來愈小(圖c,放大鏡成像原理).
(4)以上移動均系同步、同向進行.
四、作圖法在電學中的應用
例9 以筆畫線代替導線,按圖15(a)所示的電路圖將圖15(b)所示器材連接起來.
解析 根據電路圖連接實物電路,是初中物理的重點和難點之一,連接時要遵循順序性原則,對應性原則,方向性原則,導線不交叉原則,先串后并的原則和簡潔、美觀、嚴謹的原則.
如圖16所示.
例10 如圖17所示的電路,將圖中提供的實驗器材用筆畫線,連成實物圖.連線不允許交叉.(燈泡允許的正常工作電壓是2.5V,電流是300mA)
解析 在連接實物圖時除了應注意題中所遵循的原則以外,還應注意對電壓表、電流表量程的正確選擇,以確定連線時接哪個接線柱.因為共兩節電池,燈泡兩端的電壓不會超過3V,所以電壓表應用0~3V的量程;根據燈泡規格,而且燈泡與滑動變阻器串聯,電路中的電流不會超過0.6A,所以電流表應用0~0.6A的量程.連線時應注意滑動變阻器的正確連接,除“一上一下”外,還應使滑片向左滑動時,連入電路的電阻變小,以求與電路圖一致.
正確電路如圖c所示.
說明 本題綜合考查了電流表、電壓表、滑動變阻器在電路中的連接方法,對連接電路提出了更高的要求,但只要遵循以上連接原則,就能正確解答習題.連接電路,對學生的形象思維要求較高,不要急于求成,應加強這方面的訓練,循序漸進,并在完成后進行檢驗,以提高解題的準確性.
例11 設計一個住院病人呼叫護理人員的指示電路,要求護理人員聽到鈴響,看到指示燈亮,就知道哪個床位的病人在呼喚(共用一個電鈴和一個電源,病房內有四個床位).
解析 首先根據題意確定電路的連接方式,由于任何一位病人的開關閉合時電鈴都響,對應的燈都亮,其他的燈不亮,說明各燈是并聯,并且各支路都有一個開關.
而電鈴是接在干路中的.設計如圖18所示.
說明 本題屬于設計簡單電路,它的一般方法是:
先分析題目要求,明確各電路元件之間的連接關系,構想出一個電路圖;然后用準確的符號規范地畫出電路圖;最后還要逐一檢查電路圖是否滿足題目中的所有條件和要求.
例12 如圖19所示,是一種應急用的信號箱,箱上裝有綠燈、紅燈和電鈴各一個、開關兩只,箱內有電池組和導線連接.當開關S1閉合,綠燈亮、紅燈不亮、電鈴不響;當只閉合開關S2時,紅燈亮、綠燈不亮、電鈴響.請在虛線框內畫出可能的電路圖.
解析 本題的整體思路是:先分后合,即分析各個條件,分別推出結論,然后對各結論進行綜合分析,得出完整的正確結論.
由條件“當開關S1閉合,綠燈亮、紅燈不亮、電鈴不響”可得S1控制綠燈,電路是并聯電路,開關S1與綠燈在一條支路上,如圖20(a)所示.
由條件“當只閉合開關S2時,紅燈亮、綠燈不亮、電鈴響”可得S2與紅燈和電鈴在一條支路上,如圖20(b)所示.綜合分析可得該電路是一個并聯電路,其中一條支路有開關S1、綠燈;另一條支路有開關S2、紅燈及電鈴.干路中無開關.如圖20(c)所示(每條支路的元件順序可調換).
說明 電路設計類習題,一般條件和要求較多,在進行電路設計時,容易顧此失彼、忘這忘那.這時,如果我們先設計出分別符合各個要求的部分電路,然后再把它們合并起來,并用題目中所有的條件和要求來檢驗分析,進一步修改,往往較容易得到正確答案.
例13 現有兩盞燈L1、L2,一個開關和一個電池組,要求組成串聯電路.當開關S閉合時,兩盞燈均能正常發光,用電流表測出通過L1的電流,用電壓表測出L2的電壓,畫出電路圖,并將圖中的電路元件連成實物圖.
解析 本題是電路設計和實物連接的綜合.可分兩步:先設計電路,后連接實物,設計電路方法同例12,先分后合.
電路設計分析:用電流表測通過L1的電流,根據電流表的連接方法,它應和L1串聯.由于是串聯電路,故本題中的電流表可以串聯在任何位置.用電壓表測出L2的電壓,電壓表必須和L2并聯.電路圖如圖22所示.
實物連接:在連接實物圖時,先將電源、電流表、電燈和開關連接成串聯電路,最后再把電壓表和L2并聯起來,即“先串后并”.實物連接如圖23所示.
說明 本題中電路設計是實物連接的基礎.只有正確的電路設計,才可能有正確的實物連接.故本題中要確保電路設計的正確,否則將會引起連鎖反應,功虧一簣.
例14 如圖24是尚未完成的電路圖,請你完成該電路并畫出對應的電路圖,并回答以下問題:
(1)開關閉合前,滑片P應放置在哪一端?
(2)當滑片P向左滑動時,電流表的示數的變化情況和燈泡的亮度變化情況如何?
解析 本題分兩步:先是連接實物電路,后根據實物電路畫電路圖.
連接實物電路:滑動變阻器正確的接法是“一上一下”,圖中A端已接入電路,所以變阻器上C、D中任意接線柱接入電路即可.
畫對應的電路圖:不僅要注意電路器件的位置對應,要特別注意滑動變阻器連接情況的對應,即實物連接圖中滑片滑動時電阻的變化情況和電路圖中滑片同方向滑動時電阻的變化情況一致.開關閉合前滑片應位于滑動變阻器的最大值,由于A端已接入電路,滑片P必須位于B端,當P向左端滑動時,AP段變短,所以電阻變小,對電流的阻礙作用減小,電路中電流變大,燈泡變亮.
初中物理電學計算是整個初中物理知識的一個重難點,也是中考考查的重點內容。學生拿到這類題目后往往覺得無從下手,其實學生只要具備相關知識,做好足夠的準備工作,而后理清思路,則可解決該題。那么如何才能順理成章的確解決問題和攻破這個重難點呢?下面將談一點我不成熟的解題思路和大家一起分享。
一、認真審題
首先要在腦海里清晰地呈本文由收集整理現u、i、r這三者在串、并聯電路中各自的特點。在串聯電路中:i=i1=i2=i3、u=u1+u2+u3、r=r1+r2+r3,在并聯電路中:i=i1+i2+i3、u=u1=u2=u3、1/r=1/r1+1/r2+1/r3。要掌握電功、電功率和焦耳定律的基本計算公式和導出公式,就要知道導出公式的使用范圍,即導出公式使用于純電阻電路中(在純電阻電路中q=w)。其次要認真閱讀并分析題目,找出題目中所述電路的各種狀態,沒有電路圖的要畫出相應的電路圖。根據開關的閉合及斷開情況或滑動變阻器滑片的位置情況得出題目中電路共有幾種狀態,畫出每種狀態下的等效電路圖。在分析電路時如果電路有電壓表,則先認為電壓表處于斷路狀態,再分析電路的串并聯,然后看電壓表和誰并聯則測誰的電壓。
二、有關“電路變化”的分析
在教授電學部分知識的過程中,不論是教師還是學生都反映其主要的難點在于變化的電路太復雜,稍有不慎就會出現連鎖的錯誤反應,讓人應接不暇。教師在實際的教學過程中經過反復做題,學生經過反復練習,但均效果不佳。我以為,在做電路變化分析的類型的題目時要先幫助學生掌握影響電路變化的幾個因素,無非就是電阻、電壓、電流、電功率而已,在能夠正確識別串聯與并聯的基礎之上,電路變化主要取決于開關的設置,還有就是滑動變阻器的活動。我們首先要引導學生強化因開關設置而帶來的電路變化,識別開關的開與關對整個電路的變化與影響。其次就是因為滑動變阻器的滑片滑動所帶來的電壓與電流的變化分析,進而一步步地突破這兩個教學難點。我相信,只要我們教師心中有數,心里有譜,在給學生講解的過程中保持良好的態度,進行層層深入地講析,學生一定會舉一反三、融會貫通。到了這個地步,學生對整個初中階段的電學知識的學習也就達到了一種成熟的境界,為高中階段的有效學習打下了堅實的基礎。
三、注重學習方法的轉變
首先,教師要有強烈的教圖意識,也就是說,在初中階段的物理教學過程中,讀圖與識圖能力是非常重要的。因為我們畢竟還處在一個求學階段,不可能在學習電學知識的過程中運用實際的電線、電阻進行實驗,很多情況下,電路的學習與理解以及練習都會涉及到電路圖。如果不能很好地掌握讀圖與識圖的能力與知識,我們物理電學知識教學過程將會異常艱難,而且也不會有好的教學效果。首先,我們要教給學生一定的讀圖能力,很多情況下,學生面對復雜的電路圖,總是分不清是串聯還是并聯,我們就可以教授學生試著把它改成簡單的等效圖,就會一目了然,促進學生解題能力的提高。另外,我們還要學生透過電路圖,想象出來真正的電路該怎么走,能夠理論聯系實際,在
自己的頭腦中形成明晰的概念與輪廓。其次,要重視電學實驗的探究,不要依賴教師的演示實驗,而是引導學生依靠自己與同伴的協作,連接電路圖,測出實驗數據,發現規律,得出結論。所以要用實驗探究的學習方法教授初二電學中有幾個重要的定律,貫穿在整個電學中。另外,在課堂演示實驗與學生實驗以外,我們還應當積極地鼓勵學生進行自我實驗創作與學習。我在具體的教學過程中經常拿一些電池、電線、電阻、類似小燈泡之類的物品讓學生進行自我組裝,進行串聯與并聯電路的組織,這樣可以將他們的課堂知識具體話、形象化。這樣的活動對于學生的創新能力與綜合素養的提升也是一個不小的促進,某種程度上,還能提升學生學習物理知識,尤其是電學知識的興趣。
四、學習電學要善于總結與歸類
一、電路圖連接渉及哪些實驗
在《高考說明》規定的學生獨立完成的19個實驗中,有關電路圖連接的共四個實驗,它們是“測定金屬電阻率” 、“描繪小燈泡伏安特性曲線”、“電流表改裝為電壓表”和“用電流表和電壓表測電源的電動勢和內阻”.作為基本實驗它體現的是實驗思想和方法,在高考中出現的幾率很小.考試中經常出現的是相關或類似題目,比如設計一個實驗準確測定某電阻(或燈泡)的阻值,或設計實驗確定電流表或電壓表的內阻,還有讓你設計實驗確定“空表”(有刻度無標度)的內阻值等等.
二、電路圖連接應注意的環節及各環節基本原則
電路圖連接雖說形式多樣,但不管什么題目在解答時都需要注意以下三個環節:
(1)器材的選取.選定合適的電源、安培表、伏特表、滑動變阻器。
(2)安培表、伏特表的連接方式,確定安培表內接還是外接。
(3)滑動變阻器的連接方式,確定對滑動變阻器采用分壓式還是限流式。
按照中學物理教學要求,以及物理實驗“安全”、“精確”和“便于操作”的總原則,針對以上三環節在具體操作時須遵循的原則是:
(1)器材選取
學生實驗一般選取直流電源,實驗中多為干電池.
安培表、伏特表選取原則:①不超過表的量程;②在測量中指針偏轉較大.一般以指在滿偏刻度的2/3左右為宜,至少也要超過1/2.
滑動變阻器選擇的原則:①不超過它允許通過的電流;②便于調節(單位長度阻值不要太大);③與連接方式有關.一般情況下,限流式接法選全阻值較大變阻器,分壓式接法選全阻值較小變阻器.
依據上述原則,器材選取時都要把住“合適”這個尺度.首先量程(滑動變阻器的額定電流)不能“太小”確保安全,其次不能“太大”(滑動變阻器全阻值不要太大)以便調節及精確讀數.
(2)安培表、伏特表連接
安培表、伏特表在電路中連接有兩種方式:安培表內接(圖甲)和安培表外接(圖乙).
由于安培表和伏特表接入電路后對電路的影響,不管采用外接電路還是內接電路都會產生測量誤差.甲圖中伏特表測量的電壓大于通過電阻 兩端的電壓使電阻測量值偏大,乙圖中安培表測量的電流大于通過電阻 的電流使電阻測量值偏小。為了減小測量誤差,當 遠大于安培表內阻時(千歐以上),應采用安培表內接法(圖甲);當 遠小于伏特表內阻時(幾十歐),應采用安培表外接法(圖乙).簡單講,測量大阻值電阻時,想法隔開待測電阻與伏特表(阻值相當),應采用安培表內接法;測量小阻值電阻時,想法隔開待測電阻與安培表(阻值相當),應采用安培表外接法.若遇到 的阻值不太大又不太小,可用求中項阻值的方法來判定:即先算出中項阻值 (即 的比例中項),若 > ,說明待測電阻阻值較大,應采用安培表內接法;若 < ,說明待測電阻阻值較小,應采用安培表外接法。
(3)滑動變阻器連接
滑動變阻器在電路中有兩種連接方式:分壓式接法(圖甲)和限流式接法(圖乙).
滑動變阻器分壓式接法的特點是:電源與滑動變阻器(R)組成主回路,而被測電路(負載)與滑動變阻器一部分電阻并聯,該接法負載兩端電壓的調節范圍是0~ (不計電源內阻).滑動變阻器限流式接法的特點是:電源、滑動變阻器(R)、被測電路(負載)三者串聯,該接法負載兩端電壓調節范圍是 ( 為負載電阻,R為滑動變阻器電阻總電阻,不計電源內阻)。
三、實物連接注意什么
選定好實驗器材,確定了安培表、伏特表、滑動變阻器恰當接法,下來就是畫出實驗原理圖,最后實物連接.
實驗原理圖要求“簡潔”、“規范”、“準確”,用直線連接,能夠體現你的實驗思想,“內接”還是“外接”,“限流”還是“分壓”。
實物連接中要特別注意兩點: