關(guān)于高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的分析與思考

張帆

摘要：高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理中重要的組成部分，該環(huán)節(jié)不僅體現(xiàn)出了物理實(shí)驗(yàn)的重要性，還闡述了物理實(shí)驗(yàn)是理論與實(shí)踐的良好結(jié)合。對此，本文主要對高中物理中電學(xué)實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，對其方便性、準(zhǔn)確性以及安全性等原則加以說明，并對試驗(yàn)中電路、電線以及器材的選擇進(jìn)行分析，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后通過具體實(shí)例加強(qiáng)人們對電學(xué)實(shí)驗(yàn)的了解。

關(guān)鍵詞：電學(xué)實(shí)驗(yàn)；高中物理；實(shí)驗(yàn)器材

1.電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則概述

在具體實(shí)驗(yàn)過程中，由于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性要求較高，且存在一定的安全隱患，因此在設(shè)計(jì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中需要遵循方便性、準(zhǔn)確性以及安全性原則。其中，方便性主要是要求在電學(xué)實(shí)驗(yàn)順利完成的基礎(chǔ)上，對所選實(shí)驗(yàn)器材與裝置進(jìn)行簡便操作；準(zhǔn)確性原則要求讀取電表數(shù)值不超過準(zhǔn)確數(shù)值的三分之一，確保實(shí)驗(yàn)誤差小、精度高；安全性則要求實(shí)驗(yàn)所用器材與人員安全不受威脅，使其有所保障，并在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中要謹(jǐn)遵上述原則，令實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘２僮鳌?/p>

2.電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求

2.1電路的選用

電路的選用主要依照結(jié)構(gòu)制定進(jìn)行，故而要對其所包含的兩種電路進(jìn)行全面測試，其中一種是測量電路，另一種是控制電路。由于前者主要利用電表進(jìn)行連接，所以這里針對后者的選擇進(jìn)行闡述。如圖1，2所示，分別是滑動變阻器的限流模式與分壓模式的接法，通常情況下需根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行電路選擇。例如，當(dāng)電阻Rx遠(yuǎn)大于總電阻R時，此時電路要選擇圖2的形式，若選用圖1的形式，不僅會造成電流的過大，使得電表燒毀，還對所需解決的問題毫無幫助。當(dāng)電阻Rx小于滑動變阻器最大值時，且雙表讀數(shù)不為零，那么此時電路需要選擇圖2的形式，主要因?yàn)榇诵问竭B接較為簡易，并且所需功率較小。

2.2電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的選用順序

在電學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，器材的選擇尤為重要，其中首要問題就是判斷選擇器材的順序。例如：在進(jìn)行器材選用時，首先，對電路電源進(jìn)行選擇，其選擇設(shè)備不僅要保證人身安全，還需確保實(shí)驗(yàn)所用儀器安全；其次，根據(jù)電路電阻進(jìn)行雙表量程的確定；最后，通過所確立的滑動變阻器型號以及上述條件的前提下，對其電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此來確保整個電路的穩(wěn)定工作。

2.3線路的設(shè)計(jì)

線路的連接對于電學(xué)實(shí)驗(yàn)而言，不僅是最為基礎(chǔ)的操作，也是最為關(guān)鍵的一個步驟，而其中最為重要的就是滑動變阻器的連接方法。例如，在進(jìn)行滑動變阻器的線路連接過程中，將兩條導(dǎo)線連在變阻器上端接頭時，此時所接入的電阻器猶如一條無電阻的導(dǎo)線，對整個電路毫無幫助；當(dāng)將兩條導(dǎo)線連在其下端接頭時，電路相當(dāng)于接入一個電阻，而此電阻的阻值是滑動變阻器的最大阻值，其接入會使得所在線路電流大幅度降低，從而使得該條線路毫無用處。由此可以看出，在進(jìn)行線路連接時，需要根據(jù)使用者的所需進(jìn)行正確的連接，從而確保自身目的的實(shí)現(xiàn)和相關(guān)的人身安全。

3.案例分析

在已知所用器材型號的前提下，利用伏安法對某一固定電阻進(jìn)行測量，所用雙表量程以及內(nèi)阻，分別是0～10mA和0～3V以及50Ω和5kΩ；電路當(dāng)中所用待測電阻Rx=100Ω，總電源為4V。根據(jù)電路最大電流1A和變阻器量程0～15Ω確立整個電路的連接方法。

[解析]本題只需將控制電路中的兩種電路類型進(jìn)行逐個試驗(yàn)，并依照題目當(dāng)中所給的數(shù)據(jù)判斷出最為有效的電路解法，并在此基礎(chǔ)上確立出其所用接法是內(nèi)、外兩接法中的哪一種即可。

解：由于本題所用方法為伏安法，故而需要確立出其所用接法是內(nèi)、外兩接法中的哪一種。當(dāng)

時，此時選外接，而此時的整個電路如果選擇的是圖2的形式，那么當(dāng)電路中的阻值達(dá)到最大時，

，故而與所選接法不符，因此需要選擇圖1的形式，圖3為本題電路圖。

4.高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究意義

電學(xué)實(shí)驗(yàn)在高中物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中屬于極為困難的一種類型題目。在進(jìn)行學(xué)習(xí)的時候，需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中的實(shí)際操作，通過相關(guān)結(jié)果的分析來掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)的有關(guān)知識，并清晰地掌握各種電路類型，從而能夠獨(dú)立完成對電路的設(shè)計(jì)、選擇以及連接，以此來提升自身的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约皠?chuàng)造性思維，進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)來激發(fā)自身對學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)效率。

5.總結(jié)

文中主要對高中物理中的電學(xué)實(shí)驗(yàn)部分進(jìn)行詳細(xì)分析，從分析中能夠發(fā)現(xiàn)，電學(xué)實(shí)驗(yàn)部分具有較強(qiáng)的綜合性與復(fù)雜性，正因如此，電學(xué)實(shí)驗(yàn)成為了高中物理中的難點(diǎn)。為解決這一問題，文中詳細(xì)的對較為常見的問題進(jìn)行分析來加強(qiáng)人們對其的理解。由于實(shí)驗(yàn)操作性較強(qiáng)，因此，若想利用掌握該部分知識來提升自身物理能力，可通過實(shí)際操作進(jìn)行，在操作時將所遇難題逐一攻破，從而使我們在操作過程中加強(qiáng)自身對理論知識的了解，進(jìn)而使我們的能力得到提升。不僅如此，知識的學(xué)習(xí)并非是我們高中生的唯一目的，提升學(xué)習(xí)的能力尤為關(guān)鍵，通過電學(xué)實(shí)驗(yàn)的掌握使得自身的知識與能力得到有效的提升。

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