高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)分析

劉俊

摘 要：高中物理是高中階段一門重要的科目，電學(xué)又是高中物理教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中的重點(diǎn)。隨著近年來(lái)物理課程的逐漸更新，高中物理電學(xué)試驗(yàn)中也比較重視學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。因此，筆者結(jié)合高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況開(kāi)展教學(xué)工作，有效提高高中物理教學(xué)綜合質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高中物理 電學(xué)實(shí)驗(yàn) 電路設(shè)計(jì) 分析

在高中物理教學(xué)過(guò)程中，電學(xué)實(shí)驗(yàn)有著其重要的特征。在高中物理教學(xué)過(guò)程中，不僅需要對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，還應(yīng)該不斷進(jìn)行實(shí)踐。面對(duì)越來(lái)越多的物理實(shí)驗(yàn)，物理教師應(yīng)該不斷增強(qiáng)自身能力，這樣才能對(duì)電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理地選擇和分析，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，也加深了學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)知。[1]

一、高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電路設(shè)計(jì)的主要原則

高中物理的難度比較大，一般情況下，高中物理的電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)有三個(gè)重要原則，即準(zhǔn)確性、安全性和適合性。在這個(gè)過(guò)程中，電路設(shè)計(jì)需要注意安全，這就要求教師應(yīng)該知道學(xué)生選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材和電路，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中也要注意操作規(guī)范，一旦操作不當(dāng)將會(huì)對(duì)學(xué)生的安全造成影響。同時(shí)，還應(yīng)該確保電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，一個(gè)準(zhǔn)確的電路設(shè)計(jì)，能夠提高實(shí)驗(yàn)的成功率，避免對(duì)實(shí)驗(yàn)器材帶來(lái)?yè)p耗。此外，還應(yīng)該重視電路設(shè)計(jì)過(guò)程中的適合性，只有根據(jù)實(shí)際情況，選擇比較合適的實(shí)驗(yàn)器材和電路，才能夠確保實(shí)驗(yàn)的正常開(kāi)展。所以，高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)應(yīng)該嚴(yán)格遵照這些原則，只有這樣才能夠增強(qiáng)物理教學(xué)效果，提高學(xué)生的物理成績(jī)。[2]

二、高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)分析

1.明確電路設(shè)計(jì)的目的

高中物理教學(xué)過(guò)程中，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，最重要的就是針對(duì)設(shè)計(jì)目的進(jìn)行分析，這樣才能夠讓學(xué)生對(duì)相關(guān)的物理知識(shí)有所了解，這也是高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的基本目的。在確定相關(guān)目的之后，教師還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生回憶以前學(xué)習(xí)的內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)有一個(gè)大致上的了解，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)不同物理學(xué)現(xiàn)象之間的聯(lián)系，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)其中的密切關(guān)聯(lián)，在此基礎(chǔ)上展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，這樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程目的性更強(qiáng)，效果更加明顯。

2.科學(xué)選擇電路設(shè)計(jì)方法

在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，并不是只有一種電路設(shè)計(jì)方法，教師應(yīng)該結(jié)合電學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)原則來(lái)選擇合適的方案，進(jìn)而完成對(duì)電路的合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)電壓表內(nèi)阻是3千歐，量程為3伏且電流表的量程為1毫安，電路中的滑動(dòng)變阻器的最大值不能超過(guò)20歐姆，且電源的電動(dòng)勢(shì)是3伏，設(shè)計(jì)這樣的一個(gè)電路實(shí)驗(yàn)圖，并完成對(duì)電壓表內(nèi)阻的測(cè)量。在設(shè)計(jì)這個(gè)電路時(shí)，要讓學(xué)生明白，電路主要是由控制電路和測(cè)量電路兩部分組成，按照已知條件中的數(shù)據(jù)完成電路設(shè)計(jì)，并在電路圖上進(jìn)行可行性的研究，并逐漸讓電路設(shè)計(jì)狀態(tài)變得正常。電路設(shè)計(jì)如下圖：

三、高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)選擇

1.選擇適合的測(cè)量電路

在高中物理教學(xué)過(guò)程中，電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)選擇也對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展產(chǎn)生了一定的影響。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路中，可以將電流表和電壓表利用外接法或者內(nèi)接法接入到實(shí)驗(yàn)電路當(dāng)中。為了降低電表內(nèi)阻的影響，可以將電流表的內(nèi)阻設(shè)置為RA，并將電壓表的內(nèi)阻設(shè)置為Rv，這樣學(xué)生可以在不知道實(shí)驗(yàn)電路的電壓、電流表的內(nèi)阻的情況下，選擇電路，在將電路接通之后，仔細(xì)觀察電壓表和電流表的指數(shù)，以此來(lái)判斷電壓表和電流表的接法。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生可以觀察電流表與電壓表之間的示數(shù)，一旦果電流表的示數(shù)變化比電壓表變化的明顯，就需要使用內(nèi)接法。反之則采用外接法。[3]

2.選擇適合的控制電路

在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，有時(shí)可能會(huì)對(duì)電路中電阻兩側(cè)的電壓值進(jìn)行改變，這就需要將電路的電源與滑動(dòng)變阻器進(jìn)行連接。連接過(guò)程中可以選擇分壓連接法，也可以選擇限流連接法。當(dāng)電路中的滑動(dòng)變阻器變小的情況下，需要將其調(diào)大，但是此時(shí)電路當(dāng)中的電流就會(huì)超過(guò)最大允許值，這時(shí)就需要選擇分壓連接方法。在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，控制電路的選擇對(duì)整個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的作用非常顯著，只有合理有效地選擇適合的控制電路，才能夠保證電路設(shè)計(jì)的有效開(kāi)展，也才能夠更好地完成電學(xué)實(shí)驗(yàn)，保證高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效開(kāi)展。

例如：筆者在教學(xué)過(guò)程中，會(huì)讓學(xué)生針對(duì)具體的情況，來(lái)選擇電路的接法。首先，當(dāng)電學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的電路中的電流、電壓從0開(kāi)始發(fā)生變化時(shí)，就需要使用分壓接法;其次，電學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)電壓或者電流的數(shù)據(jù)取值比較多時(shí)，應(yīng)該采用分壓接法;再次，當(dāng)電路中的滑動(dòng)變阻器的阻值比電路中的電器阻值的一半還少時(shí)，需要采用分壓接法，這樣才能避免電路實(shí)驗(yàn)的調(diào)節(jié)不變;最后，實(shí)驗(yàn)電路當(dāng)中的流過(guò)的最小電流超過(guò)電流表的量程，電路中的最小電壓仍然比額定電壓要大，此時(shí)仍然使用分壓接法。只有當(dāng)實(shí)驗(yàn)電路滿足兩種電路的實(shí)驗(yàn)要求的情況下，才會(huì)有限選擇限流接法。

3.選擇合理的實(shí)驗(yàn)器材

高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)中，想要保證實(shí)驗(yàn)的有效進(jìn)行，還應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)器材的選擇。在電路實(shí)驗(yàn)中，主要的器材有電表和滑動(dòng)變阻器。在選擇適合該次電路實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材中，應(yīng)該保證電表受到損傷的程度最低，在此基礎(chǔ)上選擇合適的電流表，且電路中的電壓和電流不能超過(guò)相應(yīng)的量程。同時(shí)，在電流表和電壓表時(shí)，也要充分考慮到另一個(gè)電表，進(jìn)而能夠根據(jù)電路當(dāng)中的電壓值和電流來(lái)對(duì)滑動(dòng)變阻器進(jìn)行確定。在這個(gè)過(guò)程中，如果滑動(dòng)電阻器出現(xiàn)了移動(dòng)，就需要運(yùn)用分壓式連接法來(lái)進(jìn)行連接。在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)中，要綜合考慮實(shí)驗(yàn)中的一些關(guān)鍵因素，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中各個(gè)因素之間的聯(lián)系，同時(shí)也需要對(duì)電阻設(shè)定條件進(jìn)行有效的考察，進(jìn)而完成電路設(shè)計(jì)，保證電學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效開(kāi)展。

4.遵循電路設(shè)計(jì)的相關(guān)原理

高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)，需要遵循相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)原理。在這個(gè)過(guò)程中，應(yīng)該使用電壓表和電流表來(lái)對(duì)電路當(dāng)中的金屬絲和燈泡進(jìn)行測(cè)量。所以，在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該遵循相應(yīng)的原理，只有這樣，才能夠保證電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和適合行，進(jìn)而確保電學(xué)實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展。

結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，高中物理電學(xué)教學(xué)是高中物理教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)重要的組成部分。在電路設(shè)計(jì)分析當(dāng)中，應(yīng)該遵循電路設(shè)計(jì)的相關(guān)原則，并在電路設(shè)計(jì)原理的指導(dǎo)下選擇適合的器材和設(shè)計(jì)方式。只有這樣，才能夠保證高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展，提高高中物理教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力，進(jìn)而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉浪沙.淺談高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路的分析與選擇[J].農(nóng)家參謀，2017，21：101.

[2]徐君航.高中物理教學(xué)中常見(jiàn)電學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題分析[J].學(xué)周刊，2018，02：112-113.

[3]張晟霆.高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析[J].黑龍江科學(xué)，2017，805：104-105.