谈设计性实验题的解题方法

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1、谈设计性实验题的解题方法朱琦江苏教育学院附属高级中学210036目前高考把对能力的考核放在首要的位置，而实验是物理学的基础，因而高考把实验能力的考查作为物理能力考核的重要内容之一。从对近几年高考试卷的分析可见，高考对物理实验能力的要求逐年提高，考查面也更加深广，高考命题已不再局限于课本上规定的内容，设计性实验的出现，将实验的考查推向了更新高度。因而提高物理实验能力，开展有效的物理实验复习，既是完善自身物理素质结构的需要，也是适应高考对考生考查的需要。面对新的实验情景，如何选择确定相关的物理知识来进行求解呢？一、明确目的，广泛联系题

2、目要求测定什么物理量，或要求验证、探索什么规律，这就是实验的目的，是实验设计的出发点，实验目的明确后，运用所学的知识广泛联系，看看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过，与哪些物理现象有关，与哪些物理量有直接的联系；对于测量型实验，被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量表示；对于验证型实验，在相应的物理现象中，怎样的定量关系成立，才能达到验证规律的目的；对于探索型实验，在相应的物理现象中，涉及哪些物理量。。。。。。这些都是应首先分析的。二、选择方案，注意原则对于每一个实验目标，都可能存在多条思路、多种方案。那么在众多实验方案中，我们

3、应该如何选择呢？一般来说，选择实验方案主要有以下几条原则：1、安全性原则：所谓安全性原则，就是在实验中，不产生由于器件或装置选择不当使仪器发生损坏等不良后果。这一原则对电学实验十分重要。主要体现在电表的量程的选择以及通过滑动变阻器（或其它电学器件），电源的最大电流不超过其额定电流等2、适用性原则：所谓适用性原则，就是选择的仪器必须适用可行，保证实验正常地顺利地进行，使实验的测量范围符合实验要求．3、方便性原则：所谓方便性原则，就是在保证实验能够顺利进行的条件下（安全性、适用性符合要求），如何恰当地选择器材或实验装置使实验操作方便易

4、行．这一原则在电学实验中也很突出，主要表现在滑动变阻器的选择、分压电路与限流电路的选择等．4、准确性原则：所谓准确性原则，就是要求实验误差小，精度高．这一原则是物理实验的普遍原则之一．例如：某电压表的内阻在20kΩ～50kΩ之间，现需测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：待测电压表V（量程3V）电流表A1（量程200μA）电流表A2（量程5mA）电流表A3（量程0．6A）滑动变阻器R（最大阻值1kΩ）电源ε（电动势4V）电键S(1）所提供的电流表中，应选用（填写字母代号）．（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据．试在方框中画出符

5、合要求的实验电路图（其中电源和电键及其连线已画出）．解：选A1；电路如图所示．为了测多组数据，必须利用滑动变阻器改变通过电压表的电流及电压表两端的电压．滑动变阻器接入电路有两种连接方式，即限流式接法与分压式接法．在本题中应该采用哪种连接方式呢？不妨假设采用限流式接法，那么电压表两端得到的最小电压为：Umin≈εRV/(Rv+R)＝3．8（V），可见这个最小电压也超过了电压表的量程，违反了安全性原则；另一方面，在滑动变阻器调节的过程中，电压表两端电压的最大调节范围一定在0．2V以下，这样就使相邻的电压测量值非常接近，必定降低实验的精

6、度．综上所述，限流式连接方式对本题是不适用的．故只能采用分压式接法．实际上，在负载电阻Rx远远大于滑动变阻器的总阻值R时，通常都采用分压式接法．实验电路图如图所示。三、依据方案，选择器材实验方案选定以后，考虑该方案需要哪些装置，被测定量与哪些量有直接的定量关系，这些物理量分别需用什么仪器来测定，从而确定整个实验需要哪些器材。当然，器材的选择也要考虑上述的四个原则。比如：有一电阻Rx，其阻值大约在40Ω～50Ω之间，需要进一步测定其阻值，手边有下列器材：电池组ε，电动势9V，内阻约0．5Ω；伏特表V，量程0～10V，内阻20kΩ；毫

7、安表A1，量程0～50mA，内阻约20Ω；毫安表A2，量程0～300mA，内阻约4Ω；滑动变阻器R1、阻值范围0～100Ω，额定电流1A；滑动变阻器R2、阻值范围0～1700Ω，额定电流0．3A；电键S及导线若干。实验的电原理图如图所示，实验中要求多测几组电流、电压值．在实验中应选一毫安表和滑动变阻器．解依据题给的实验方案，首先估算电路中可能达到的最大电流值．假设选毫安表A1，则Imax＝ε/(Rx+RA1)≈0．14（A），超过了A1的量程．又假设毫安表A2，则Imax′＝ε/(Rx+RA2)≈0．18A，未超出A2的量程，故应

8、选毫安表A2。对滑动变阻器而言，假设选R1，电路中的最小电流约为Imin＝ε/(Rx+RA2+R1)≈0．06A，故电路中的电流强度范围为0．06～0．18A。又假设选R2，电路中的最小电流强度约为Imin′＝ε/(Rx+RA2+R2)＝0．005