高中物理電學(xué)實驗中的電路設(shè)計

湯 從

(安徽省滁州市明光明光中學(xué),安徽 滁州 239400)

高中物理電學(xué)實驗中的電路設(shè)計

湯 從

(安徽省滁州市明光明光中學(xué),安徽 滁州 239400)

應(yīng)試教育高中階段高中物理是其中重要的一門學(xué)科，而電學(xué)知識又是高中物理考試的重點，然而在電學(xué)實驗學(xué)習(xí)中電路設(shè)計的學(xué)習(xí)給學(xué)生帶來了很大的困惑，因此高中物理電學(xué)實驗中如何進行電路設(shè)計，是學(xué)生學(xué)好電學(xué)部分的關(guān)鍵.

高中物理；電學(xué)實驗；電路設(shè)計

一、基本知識

1.元件的選擇

電學(xué)實驗中，元件的選擇十分重要，它關(guān)乎著電路是否能設(shè)計成功.首先應(yīng)該選擇合適的電源，在選擇時一定要考慮符合電路設(shè)計的電流值，其次還要對電表進行選擇，盡量選擇更貼近自己需要的量程，保證設(shè)計的精確性.還要選擇適合電路的元件的型號等，將這些問題都進行全面考慮才能保證實驗的進行.

2.了解元件的使用方法

電路設(shè)計中存在許多電路元件，要想電學(xué)實驗?zāi)茼樌倪M行，就必須了解各種電路元件的使用方法和使用規(guī)則.例如電表，電表上顯示兩個數(shù)值，如果不提前進行了解很容易將數(shù)值弄混.造成實驗結(jié)果的錯誤.因此電學(xué)實驗中電路設(shè)計時一定要先弄清電路元件的使用方法，才能保障實驗的進行.

3.熟悉電路構(gòu)成，加強對特殊電路的記憶與理解

電學(xué)實驗中有許多特殊的電路，如果內(nèi)心沒有一個完整的電路構(gòu)成圖，在遇到這些特殊電路時，就沒有辦法將實驗順利開展下去.因此在實驗前一定要加強對電路構(gòu)成的設(shè)計.

二、電路設(shè)計的原則

1、整體性原則

在電路設(shè)計時不能將每一部分分開設(shè)計，電路的各個部分的關(guān)聯(lián)性都很強，必須以整體性的原則進行設(shè)計，電流、電壓的選擇等都是根據(jù)電路的整體方案進行選擇的.

2、優(yōu)化原則

電路設(shè)計不是一個簡單的電學(xué)實驗，它有龐大的系統(tǒng)性，在這個系統(tǒng)里又有許多小系統(tǒng)，這樣才能形成一個完整的電路，電路設(shè)計時或多或少都會有一定的問題存在，出現(xiàn)這些問題不能視而不見，要將問題進行整合，拿出一套合理的改進方案，將電路設(shè)計達到最佳的設(shè)計效果.

3、功能性原則

電學(xué)實驗電路設(shè)計不是讓學(xué)生完成一個簡單的實驗，目的是為了讓學(xué)生通過電路設(shè)計來掌握一定的學(xué)習(xí)技能，這才是進行電路設(shè)計最終要完成的目標，所以在電路設(shè)計上一定要考慮它的功能性.

三、電路設(shè)計的方法

1.明確實驗?zāi)康?/p>

所有的實驗設(shè)計都有一個設(shè)計目的，為了達到這個目的才來進行實驗操作，電路設(shè)計前也應(yīng)該如此，首先要設(shè)定一個實驗的目標，然后再進行實驗，實驗結(jié)束后來看看自己的實驗結(jié)果是否達到了設(shè)計目的，才能從中分析思路找到設(shè)計的缺陷，從而進行改進.

2.選擇實驗器材

實驗設(shè)計除了理論的知識還需要實驗器材的支撐，我們明確了實驗的目的后就要進行實驗器材的選擇，選擇時一定要配合自己的設(shè)計目標，盡可能的保證實驗器材對實驗帶來的誤差影響，選擇最適宜的器材將誤差降到最低.選擇器材時還要考慮器材的操作性是否適用于自己的實驗設(shè)計中，避免在進行實驗時造成實驗失敗.在器材選擇上最應(yīng)該注意的就是器材的安全性，由于電路設(shè)計的復(fù)雜性往往會由于器材的選擇不當(dāng)造成電路燒毀，因此在器材的選擇上這些問題都應(yīng)該被注意.

3.選擇設(shè)計方案

電路設(shè)計是一種靈活的設(shè)計，不同的方案可以有不同的設(shè)計效果，實驗?zāi)康?、實驗器材確定后根據(jù)這些內(nèi)容來進行分析選擇一些適宜的電路設(shè)計方案，將它們整理出來，繪制成設(shè)計圖，結(jié)合學(xué)過的理論知識加以比較選擇最適宜的設(shè)計方案.包括電流表應(yīng)設(shè)計內(nèi)接還是外接，滑動變阻器應(yīng)采取分壓式接法還是限流式接法，電路結(jié)構(gòu)原理選擇伏安法還是半偏法等等.保證電路的設(shè)計方案能順利的運用在電學(xué)實驗中.

4.簡化電路方程

電路設(shè)計中有許多的電路方程，它們是非常復(fù)雜的，但是在電路設(shè)計時還必須要用到，如果不將其進行簡化在設(shè)計的過程中就會遇到許多麻煩，不僅會對電路的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，還有可能造成電路系統(tǒng)紊亂，所以在進行電路設(shè)計前要在合理的范圍內(nèi)將復(fù)雜的電路方程簡化，保證電學(xué)實驗的有效進行.

5.電路設(shè)計案例分析

在描繪標有“2.5V0.3A”字樣小燈泡的伏安特性曲線實驗中，使用3V干電池和滑動變阻器進行供電.該實驗本就要求小燈泡兩端的電壓從零起調(diào)，所以也只能是選用分壓接法進行供電.只是在滑動變阻器的阻值選擇上，考慮到燈泡正常發(fā)光時的電阻為12.5Ω，因此最好是選用實驗室配備的5Ω或10Ω的滑動變阻器.電路實驗設(shè)計題其設(shè)計思路、方法一般都來源于教材，要求用學(xué)過的物理知識、原理、實驗思路、方法設(shè)計出合理的方案.因此在教學(xué)中或者復(fù)習(xí)過程中要特別注意對所學(xué)過電學(xué)實驗問題的多種方法、遠離的優(yōu)劣、電路聯(lián)接式的選擇方法以及有關(guān)的實驗注意事項進行歸納總結(jié).從中體會多種方法的優(yōu)劣，養(yǎng)成發(fā)散性思維的好習(xí)慣，才能比較順利完成實驗設(shè)計問題.

高中物理電學(xué)實驗電路設(shè)計學(xué)習(xí)起來雖然復(fù)雜，但是如果方法得當(dāng)，進行實驗前考慮的全面，在進行電路設(shè)計時就會相對簡單些.高中生進行實驗是對學(xué)生的理論知識及動手能力的考察，教師在學(xué)生的操作過程中也要加以指導(dǎo)幫助學(xué)生實驗的誤差變小，安全性提高，學(xué)生才能更好的將電學(xué)知識運用到考試中和實際生活中.

[1]王慧.中學(xué)生電學(xué)實驗?zāi)芰ΜF(xiàn)狀及影響因素研究[D].蘇州大學(xué)，2010.

[2]曹會.高中物理電學(xué)實驗資源開發(fā)與能力培養(yǎng)的初步研究[D].蘇州大學(xué)，2010.

[3]胡可玲.初中生電學(xué)學(xué)習(xí)中常見錯誤診斷性分析及策略[D].蘇州大學(xué)，2013.

[4]陳禮才.新課標下初中物理探究性電學(xué)實驗的研究[D].淮北師范大學(xué)，2015.

[5]張陽.高中物理電學(xué)虛擬實驗室中操作診斷研究[D].東北師范大學(xué)，2013.

[責(zé)任編輯：閆久毅]

2017-05-01

湯從(1984.11-)，男，皖宿州泗縣，中教二級，本科，從事物理學(xué).

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