對(duì)高中物理常見電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的幾點(diǎn)探究

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(吉林省柳河縣第一中學(xué))

電學(xué)是高中物理課程中的重要組成部份，而實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生掌握課程知識(shí)、培養(yǎng)科學(xué)思維的重要手段?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》明確要求學(xué)生要熟悉掌握對(duì)各種電路的連接方式以及對(duì)量程的選擇，還要求學(xué)生們對(duì)滑動(dòng)變阻器的靈活使用并且理解和掌握它的主要作用，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求來進(jìn)行相應(yīng)儀器的選擇，同時(shí)針對(duì)各種儀器所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的處理。通過實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生們掌握更加牢固的知識(shí)理論，建立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪嘛L(fēng)格，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到進(jìn)一步提高。

一、基本元器件的使用問題

(一)電流表與電壓表讀數(shù)問題

在高中物理電學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，大部分學(xué)生還是初次接觸這兩種測量儀器，而在實(shí)驗(yàn)中這兩種儀器不僅僅是只有測量功能，還存在一定的電阻作用。所以，學(xué)生在采用這兩種儀器進(jìn)行相應(yīng)的測量和取值時(shí)就需要進(jìn)行正確的估讀。例如，某學(xué)生在使用量程為零點(diǎn)六安培的電流表時(shí)，這種電流表的最小分度值是零點(diǎn)零二安培，所以在進(jìn)行電流表百分位讀數(shù)時(shí)要進(jìn)行估讀。以小半格為中心，若指針沒有達(dá)到最小分度值的半格時(shí)則舍去，超過最小分度值的半格則用它的一半來進(jìn)行取值。學(xué)生在使用電壓表進(jìn)行讀數(shù)是也是一樣的道理，如學(xué)生在使用量程為三伏特的電壓表時(shí)，它的最小分度值就是零點(diǎn)一伏特，不難看出電壓表的誤差值就是最小分度值的后一位。所以，在取值時(shí)同樣要對(duì)電壓表的百分位進(jìn)行估讀，超過小半格則取零點(diǎn)一的一半，沒有超過則不取值。

(二)電流表與電壓表的對(duì)應(yīng)接法

在電學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，電流表與電壓表的不同接法也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)誤差率造成一定的影響，如在使用“伏安法”來對(duì)電阻進(jìn)行測試時(shí)，就需要考慮采用“電流表內(nèi)接法”還是采用“電流表外接法”。在什么情況下采用內(nèi)接法，什么情況下采用外接法，就需要進(jìn)行以下兩種判斷：

第一種：當(dāng)電流表和電壓表的待測電阻值和內(nèi)阻值已知時(shí)，就采用倍數(shù)法來判斷，當(dāng)(Rx/Ra)>(Rv/Rx)時(shí)使用內(nèi)接法，反之，則是使用外接法。

第二種：當(dāng)電流表和電壓表的待測電阻值和內(nèi)阻值未知時(shí)，就使用試觸法，假設(shè)一個(gè)電阻與一個(gè)電流表串聯(lián)(電阻在前電流在后)，將電壓表的一頭固定在電阻前端，另一頭在電阻與電流表之間和電流表之后進(jìn)行接觸，若兩次顯示數(shù)值無明顯變化則選擇外接法。反之，選擇內(nèi)接法。

(三)測量大數(shù)值電流、電壓表的使用

在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，大部分使用的電流表和電壓表它們的滿偏電流以及滿偏電壓比較小，所以在進(jìn)行超過儀器范圍內(nèi)的數(shù)值測量時(shí)，往往會(huì)通過相應(yīng)的增加一個(gè)電阻來實(shí)現(xiàn)大數(shù)值的測量。例如，在測量大電流時(shí)可通過電流表并聯(lián)一個(gè)電阻來實(shí)現(xiàn)，測量大電壓時(shí)通過電流表串聯(lián)一個(gè)電阻來實(shí)現(xiàn)。

二、多用電表的使用問題

(一)多用電表的基本原理

在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，儀器的使用原理是要求學(xué)生們必須要牢記的，學(xué)生們只有清楚儀器的使用原理、使用方法，才會(huì)順利的把實(shí)驗(yàn)開展下去。以多用電表為例：就要了解多用電表的屬性，知道多用電表是一個(gè)可以測量交、直流的電壓與電流以及電阻的儀器，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通1號(hào)接口和2號(hào)接口時(shí)是測試電流大小，導(dǎo)通到3號(hào)接口和4號(hào)接口時(shí)是測試電阻大小，導(dǎo)通到5號(hào)接口和6號(hào)接口時(shí)是測試電壓大小，但要注意的是在1、3、6接口是分別測試較大量程的電流、電阻和電壓。

(二)多用電表的使用方式

在多用電表使用前，老師要對(duì)學(xué)進(jìn)行相應(yīng)的引導(dǎo)，把多用電表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。這時(shí)，若測試電阻：首先，老師就要引導(dǎo)學(xué)生們把開關(guān)旋轉(zhuǎn)到3號(hào)或4號(hào)接口上，也就是俗稱的“歐姆檔”，再進(jìn)行歐姆清零，使用表的兩支筆分別放在待測電阻的兩端，把得來的量程被率數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)相乘就得出了待測電阻的電阻大小。

若對(duì)直流電進(jìn)行相應(yīng)的測量時(shí)，老師就引導(dǎo)學(xué)生把開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“直流電流檔”也就是1號(hào)、2號(hào)檔口，把被測試電路與多用電表進(jìn)行串聯(lián)，再讓學(xué)生們把紅色的筆放在高電勢那一端，把黑色的筆放在低電勢那一端。讀出相應(yīng)的數(shù)值，就是所測的電流大小了。

若測試相應(yīng)的直流電壓也是同樣的道理：首先老師引導(dǎo)學(xué)生把開關(guān)轉(zhuǎn)到5號(hào)、6號(hào)檔口，“紅高黑低”讀出相應(yīng)的數(shù)值即可。但需要注意的是，這兒的多用電表與被測電路是并聯(lián)狀態(tài)。

三、使用滑動(dòng)變阻器的問題

滑動(dòng)變阻器對(duì)于電路的調(diào)節(jié)靈活多變，在滑動(dòng)變阻器的使用過程中又出現(xiàn)了兩種接法，分別為“限流式”和“分壓式”。這兩種方法對(duì)于負(fù)載兩端電壓調(diào)節(jié)范圍和負(fù)載電流調(diào)節(jié)范圍分別是：限流式接法，ER/(R+R0)<=U<=E ER/(R+R0)<=I<=E/R;分壓式接法，0<=U<=E 0<=I<=E/R。若在實(shí)際的電路實(shí)驗(yàn)中沒有實(shí)際要求，不知道使用哪種方式進(jìn)行電路連接，本文基于實(shí)例總結(jié)了三點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

第一，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的電壓范圍的實(shí)際變化沒有很大的波動(dòng)，兩種方式都可以使用。

第二，使用較大阻值的變阻器是，建議使用限流式連接方法；使用較小阻值的變阻器，建議分壓式連接方法。

第三，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻小于待測電路或電流中串聯(lián)的其他電阻值時(shí)，采用分壓式接法。

四、實(shí)際操作問題

在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中除了對(duì)電器元件以及儀器的使用問題外，最主要的就是對(duì)于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際操作問題了，在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)基本的實(shí)驗(yàn)，分別是“電源的電動(dòng)勢及內(nèi)阻的測定”和“金屬絲電阻率測定”，對(duì)于這兩個(gè)基本實(shí)驗(yàn)本文就針對(duì)“電源的電動(dòng)勢及內(nèi)阻的測定”進(jìn)行了以下的探究：

電源的電動(dòng)勢及內(nèi)阻的測定，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的要求是讓學(xué)生掌握閉合電路的歐姆定律，清楚電源的內(nèi)阻以及電動(dòng)勢。所以，在電源內(nèi)阻以及電動(dòng)勢的測量當(dāng)中可采用：

(1)兩只電壓表測量電壓，通過構(gòu)建E=U1+U2+U1/Rv*r，E=U1’+U1’/R2*r兩個(gè)等式計(jì)算出電動(dòng)勢和內(nèi)阻。

(2)利用電壓表和電流表同時(shí)測量電流、電壓，通過E=U1+I1*r E=U2+I2*r的計(jì)算得出對(duì)應(yīng)電動(dòng)勢和內(nèi)阻。

(3)采用電阻箱改變電路中的電阻，用電流表測量電流的方法，構(gòu)建出U1+(U1*r)/R1=U2+(U2*r)/R的不等式來得出內(nèi)阻和電動(dòng)勢。

(4)采用電阻箱改變電路中的電阻，用電壓表測量電壓的方法，測量出E=I1(R1+r)、E=I2+(R2+r)這兩個(gè)式子，再計(jì)算出內(nèi)阻和電動(dòng)勢。

通過對(duì)“電源的電動(dòng)勢及內(nèi)阻的測定”實(shí)驗(yàn)的多種測量方法，不僅讓同學(xué)們熟悉和掌握了課本上的理論公式，還提高了學(xué)生們的動(dòng)手能力以及基本電學(xué)實(shí)驗(yàn)的測量方法和電路元器件的使用，并培養(yǎng)出了學(xué)生們的科學(xué)思維。

五、總結(jié)

綜上所訴，電學(xué)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)的過程中還是存在許多問題，無論是電路元器件的使用，還是實(shí)驗(yàn)過程中的測量方法，都需要老師對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)。但是，通過電學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展，也有利于學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的掌握，以及培養(yǎng)自身嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪聭B(tài)度和對(duì)問題分析、處理的能力。所以，物理教師在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行正確的引導(dǎo)，激發(fā)出學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)興趣，就能夠讓同學(xué)們?cè)陔妼W(xué)實(shí)驗(yàn)中掌握知識(shí)，提高學(xué)生在高中物理電學(xué)中的學(xué)習(xí)效率。