电学设计性实验导析.doc

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1、电学设计性实验导析山东省沂源一中杨成柱任会常（特级教师）来源：2009年上半年《试题与研究》一、命题趋势近几年，高考实验题发生了明显的变化，已经从课本的分组实验，延伸到课本的演示实验，并且出现了设计型实验。对于实验能力也有明确的要求，“能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题”。在理科综合《考试说明》中，也把“设计和完成实验的能力”作为重要的考试目标之一。完整的设计一个实验，要经历诸多环节。在实际实验考查中，一般只考查其中的几个环节。比如题目给出了实验条件和实验器材，要求阐述实验原理的；题目给出实验电路图，要求在领会实验原理的

2、基础上，确定需测量的物理量写出计算公式的；题目给出实验操作步骤及测定的物理量判断实验原理、进行误差分析的等等。虽然考查方式不尽相同，但目前高考中几乎所有的设计型实验题都有一个共同点，都是在给出实验器材的前提下进行考查，而且都以不同方式或多或少的对实验原理作了一定的提示，以此降低一点难度和减少考生做题目时的盲目性。在上海的高考试题中，设计型实验出现了很好的测试效果。以上海试题为引导，全国的高考实验题也逐渐转向了设计型的实验。在众多的设计性实验中，电学设计性实验尤为突出。为什么命题专家热衷于这一部分的考查呢？原因很简单，在这一部分命题，能够考查同学

3、们电路计算、器材选择、实物连图、数据处理、综合构思、误差分析等多方面的分析综合能力。需要同学们具备较高的素质，才能较好的完成给你设定的任务。本文就从电学设计性实验出发探讨几个问题供读者朋友参考，希望能给你以帮助。实验理论知识给我们以指导，实验实践给我们以启发，我们来做这两方面的工作。二、实验理论（一）认识设计电路的结构一个实验电路大体可分为供电部件、控制部件、测量部件和研究部件。供电部件由电源充当，电源供给电路中的电能，维持电路中一定的电压或电流；控制部件一般由滑动变阻器、电键充当，电键切断或接通电路，改变电流的方向，滑动变阻器控制输出电压或电

4、流的大小；测量部件一般是电流表或电压表，主要是显示研究对象的电流或电压。研究部件就是电学研究对象，灯泡、电阻、电动机、二极管等等。研究部件是中心，其它三个部件都服务于这一中心。（二）熟悉设计电路的基本仪器1．电源电源是进行电路设计的必选仪器。电源存在有内阻和无内阻两种情况。选择时，一般根据研究对象的额定电压和额定电流来确定，有时根据测量的准确性来确定（比如半偏法测表头内阻实验）。2．电压表和电流表在多数情况下，电压表和电流表都被视为理想电表，即电压表内阻无穷大，电流表内阻为零，此时电表的接入对电路是没有影响的。但是在某些题目中电表并不是理想的，

5、这时电表既是一个测量仪表，又是连接在电路中的一个电阻。电流表读数给出了通过该内阻RA的电流，电压表读数给出了内阻RV两端的电压。选择的根据是不使电表受损和尽量减少误差。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3）。电流表和电压表量程一般根据研究对象的额定电压和额定电流、同时参考电源的电动势来选择。3．定值电阻   图1单一阻值的定值电阻，在电路中充当保护电阻或用来改装电表量程。众多阻值的电阻箱，在电路中的作用是给出可变的定值电阻，用来控制电路，可调电阻是不连续的

6、。4．滑动变阻器滑动变阻器有4个接线柱：A、B、C、D，如图1所示。接C和D时，滑动变阻器相当于定值电阻，不起变阻作用；接A和B时，接入电路的电阻为零，也不起变阻作用。滑动变阻器在电路中只是起辅助作用，是配角，它对测量电路起调节电压，或者调节电流的作用。根据测量电路的要求，滑动变阻器在电路中有两种接法，一种叫限流式接法，一种叫分压式接法。这两种接法，滑动变阻器在电路中对研究对象（待测电阻或灯泡等）的控制作用是不同的。比如，如图2所示的电路中，滑动变阻器的滑动头移动时，灯两端电压的调节范围不同。采用滑动变压器的分压式接法时（见图2左），灯两端的电

7、压能从零开始逐渐增大，但是采用图2右所示的滑动变阻器的限流式接法时，灯两端的电压不会从零开始增大。   图2在具体的实验设计里滑动变阻器究竟用哪一种接法，要根据具体的问题来定论，下面提供的信息对你选择滑动变阻器的接法有帮助：（1）如果滑动变阻器的最大值已经连入电路，计算出的电流值还是超过某一用电器的最大允许电流，在这一种情况下，别无选择，我们就只能用滑动变阻器的分压式接法。（2）如果要求研究对象的电流从零开始变化，尽可能的多取几组数值，在这种情况下，别无选择，我们只能用滑动变阻器的分压式接法。（3）当研究对象的电阻远大于滑动变阻器的最大值时,且

8、实验要求研究对象的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时,在这种情况下，别无选择，我们只能用滑动变阻器的分压式接法。（4）如果滑动变阻器的两种接法都