高中物理教學(xué)中常見電學(xué)實驗問題分析

徐蕾

摘 要：在高中物理電學(xué)實驗中，學(xué)生經(jīng)常遇見的電表問題、滑動變阻器問題、電路連接問題是電學(xué)實驗中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是需要學(xué)生重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。在高中物理電學(xué)實驗中，學(xué)生要謹(jǐn)慎、細(xì)心，用準(zhǔn)確的電學(xué)實驗方法和操作流程，確保電學(xué)實驗過程的安全性和準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：高中物理；教學(xué)；電學(xué)實驗

電學(xué)實驗是高中物理中的重點(diǎn)，電學(xué)知識的復(fù)雜性給我們學(xué)習(xí)帶來一定的難點(diǎn)，我們應(yīng)該對電學(xué)方面的理論知識進(jìn)行充分的掌握，才能在實踐中積累經(jīng)驗，進(jìn)而為電學(xué)實驗打下堅實的基礎(chǔ)。對于高中生來說，我們不僅要掌握理論知識，還要學(xué)習(xí)實驗操作，進(jìn)而提高我們的綜合能力。

一、電表接法及量程選擇

為了保證電學(xué)實驗的精準(zhǔn)度，減少實驗中各種因素產(chǎn)生的誤差，我們可以根據(jù)具體的電學(xué)實驗要求，選取適宜的電流表和電壓表的度量量程，并準(zhǔn)確地接好相關(guān)電阻、電表器等。1.電表的接法。對于電表的接法操作，我們可以采用以下方法加以判定：（1）當(dāng)電流表的內(nèi)部阻力RA為已知條件時，則電壓表的電阻RV以及待測電阻RX的阻值，可以通過一定的公式計算法獲得并判定。對于電表的接法，我們可以采用內(nèi)接法和外接法兩種不同的方式。2.量程的選擇。選擇適宜的電表量程是高中電學(xué)實驗的前提。在選擇量程的過程中，無論是對于電流表還是電壓表來說，都不能使流經(jīng)電流或電路兩端的電壓超過電表的量程。如果一旦電表的量程沒有達(dá)到有效的預(yù)期，則對于電表來說就是不可挽回的損失。如果電表的量程過高，則會導(dǎo)致實驗中的誤差，產(chǎn)生對電流或電壓值測量不夠精準(zhǔn)的問題。因此，要注意先選用大量程電表，當(dāng)明確量程之后，再進(jìn)行電表的合理調(diào)節(jié)。3.校準(zhǔn)與測量。在選擇合適的量程之后，還要對電表進(jìn)行校準(zhǔn)。這是高中電學(xué)實驗的準(zhǔn)備步驟和環(huán)節(jié)。要校準(zhǔn)電表的指針是否歸零，使其在平面上可以靈活地調(diào)節(jié)

二、滑動變阻器問題

首先，在選擇滑動變阻器的時候，要考慮到滑動變阻器的安全性和靈活性，滑動變阻器不止起到控制電路中電流變化的作用，還起著保護(hù)電路的作用。因此，在選擇滑動變阻器時，要制定其所能承受的最大電流值和其本身的最大電阻值，既不能選擇額定電流過小的滑動變阻器，防止電路中因電流過大而毀壞電器，也不能選擇阻值過大的滑動變阻器，防止因電阻過大導(dǎo)致電流、電壓基本不動的實驗現(xiàn)象的發(fā)生。其次，在使用滑動變阻器前，應(yīng)當(dāng)將滑片滑動幾次，以去除覆蓋在電阻絲上的灰塵以及污物，保證良好的接觸，防止因接觸不良而導(dǎo)致電路短路，進(jìn)而造成實驗失敗，甚至危機(jī)實驗者的生命、財產(chǎn)安全。最后，在使用滑動變阻器時，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照實驗要求進(jìn)行操作。這不僅是實驗成功的前提，也是實驗者生命、財產(chǎn)安全的保障。在連接電路時，將滑動變阻器的滑片滑至阻值最大的一端，保證突然接通電路時不會因電流過大燒壞電源和電表。在使用中，學(xué)生應(yīng)當(dāng)保證不觸碰到滑動變阻器的金屬滑片、滑桿和線圈等容易導(dǎo)電的地方，用雙手進(jìn)行操作--一手扶持固定，一手調(diào)節(jié)阻值。增加實驗的安全性，防止觸電事件的發(fā)生。

三、電路連接問題

由于電路實驗本身就具有一定的危險性，由于電路連接不當(dāng)，很有可能造成電路燒毀事件和觸電事件，所以需要學(xué)生用更謹(jǐn)慎的態(tài)度來對待電路連接。在連接電表時，注意電表正負(fù)極的接入方向，確保正確接入。在連接電流表時，應(yīng)根據(jù)已知的電表內(nèi)部阻值，依據(jù)公式計算出應(yīng)當(dāng)使用外接法或是內(nèi)接法進(jìn)行連接。而連接電壓表時，則應(yīng)該采用與所測電器并聯(lián)的方式，并確定電流走向與電路正負(fù)極一致，防止實驗失敗，損傷電表，甚至意外事件的發(fā)生。在連接滑動變阻器時，應(yīng)依據(jù)實際使用情況來選擇使用分壓式接法或是限流式接法。在滑動變阻器的全阻值明顯小于負(fù)載電阻值的情況下，如“小燈泡的伏安特性曲線”實驗，負(fù)載上的電壓一定要有足夠大的范圍，并且應(yīng)該從0開始調(diào)節(jié)。這種情況就應(yīng)該采用分壓式的連接方法對滑動變阻器進(jìn)行連接。反之，在滑動變阻器的全阻值比負(fù)載電阻值大的情況下，應(yīng)當(dāng)采用限流式的連接方法。而在兩種連接方法都可以使用時，應(yīng)該優(yōu)先選擇使用限流式接法。這主要是因為限流式具有低耗能的優(yōu)勢，且電路結(jié)構(gòu)簡單，因此優(yōu)先使用限流式接法，能夠提高電路效率，降低能耗。

四、讀數(shù)及數(shù)據(jù)處理

有時一些實驗數(shù)據(jù)要根據(jù)具體實驗需求進(jìn)行公式轉(zhuǎn)換，但因粗心或公式套用錯誤，會導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。在實驗中，我們通常用以下幾種方法來進(jìn)行系統(tǒng)誤差分析。

第一，函數(shù)解析法。通過歐姆定律計算出待測電阻在不考慮電表內(nèi)阻和考慮電表內(nèi)阻兩種情況下的表達(dá)式，前為測量值，后為理論值，兩者大小的差別就是測量結(jié)果和理論結(jié)果的差別。

第二，圖像描點(diǎn)法。在記錄多組數(shù)據(jù)并且要用圖像進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)處理的實驗中，考慮分析坐標(biāo)點(diǎn)在不考慮和考慮電表內(nèi)阻的兩種情況下的橫縱坐標(biāo)的大小關(guān)系，通過對坐標(biāo)點(diǎn)的平移來找出測量圖與理論圖的偏差。

第三，等效法。這種方法需要對問題有深刻的認(rèn)識基礎(chǔ)，利用等效的思想，分析實際測量結(jié)果的等效結(jié)果，分析其與真實值之間的偏差。

五、對電學(xué)實驗難點(diǎn)的應(yīng)對策略

1夯實理論基礎(chǔ)知識

為了保證學(xué)習(xí)效率的提升，夯實理論基礎(chǔ)知識是極有必要的工作。在高中階段的物理課程教學(xué)中，電學(xué)實驗雖然內(nèi)容不是特別多，但所涵蓋的范圍非常廣泛，如上面所提對電流表等儀器的應(yīng)用，屬于實驗操作順利進(jìn)行的前提條件，此外，對于電路圖如何進(jìn)行繪制的思考，也會幫助學(xué)生在電學(xué)實驗具體操作過程中，將實驗過程控制得更好，保證實驗探索過程的如實記錄。再者，對實驗儀器進(jìn)行選擇，也應(yīng)當(dāng)是事先做好充分準(zhǔn)備的工作，這些均是理論基礎(chǔ)知識夯實的內(nèi)容，把這些工作做好，才能讓我們在進(jìn)行實驗的過程中，以更為穩(wěn)定的心態(tài)、更為優(yōu)良的技巧，依次做好每一項操作工作，直到實驗的最終順利完成。

2提升實踐操作能力

在整個電學(xué)知識學(xué)習(xí)過程中，將自身思維能力調(diào)整到一個理想的狀態(tài)，使之產(chǎn)生對于電學(xué)實驗的科學(xué)與嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，既能夠扎實基礎(chǔ)，又敢于不斷提出質(zhì)疑，利用持續(xù)總結(jié)與創(chuàng)新的態(tài)度，將自身實踐操作能力提升到一個新的層次。比如當(dāng)接觸到電阻器應(yīng)用方法的時候，通常會采取限流方法及分壓方法，在使用分壓方法時，則又會依實際情況的區(qū)別，給予具體選擇的差異對待。在此過程中，學(xué)生可以掌握并進(jìn)行應(yīng)用的方法是極為多元的，只有不斷嘗試，不斷操作，才能保證難點(diǎn)應(yīng)對過程的游刃有余。通常情況下，學(xué)生需要在教師的指導(dǎo)下設(shè)計出具有可行性的方案，接下來便需要以充分的自主操作對其加以驗證、修訂，并隨時將實驗數(shù)據(jù)記錄下來，利用這種一面思考一面操作的方式，實驗難點(diǎn)的克服終會實現(xiàn)。

3完善知識體系構(gòu)成

對于不同學(xué)生來講，其在知識構(gòu)成、能力發(fā)揮、學(xué)習(xí)效率等多個方面都有差異性表現(xiàn)，而為了保證電學(xué)實驗內(nèi)容有效應(yīng)對，便需要學(xué)生進(jìn)行知識、能力、學(xué)習(xí)效率各方面的調(diào)整完善。比如在接觸到電阻測量有關(guān)實驗前，即需要了解到經(jīng)常會被用到的測量方法有歐姆表法、伏安法及替代法等等，不同方法有不同側(cè)重點(diǎn)，歐姆表法對簡單測量比較實用，可以給接下來的測量提供基礎(chǔ)，而伏安法有較廣泛的應(yīng)用范圍，替代法有較高的測量精度等，當(dāng)相關(guān)的知識體系完善之后，再進(jìn)行實驗操作及研究，更容易有效處理相關(guān)的難點(diǎn)問題。

結(jié)論

電學(xué)實驗最重要的就是根據(jù)測量要求來設(shè)計相應(yīng)的電路，而這一切的基礎(chǔ)就是電路接法的選擇分析和電表內(nèi)外接法的選擇分析，只要能分清各種接法的利弊，電學(xué)實驗的處理就會變得快速而簡單。

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（作者單位：西南大學(xué)附屬中學(xué)校）