高中物理常見的電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的思考探究

羅銳 長(zhǎng)順縣民族高級(jí)中學(xué) 550700

在高中物理的電學(xué)這一章節(jié)學(xué)習(xí)中，電學(xué)實(shí)驗(yàn)是最重要的組成環(huán)節(jié)，是將電學(xué)理論與實(shí)際相結(jié)合的關(guān)鍵所在。高中物理教學(xué)大綱明確指出，要在電學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的過程中，使學(xué)生熟練掌握各種電路的連接方法以及量程的選擇;靈活的使用滑動(dòng)變阻器，并且熟悉其主要的作用且會(huì)根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)進(jìn)行選擇;學(xué)會(huì)各種實(shí)驗(yàn)儀器的數(shù)據(jù)讀取和處理。但在實(shí)際物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，由于所涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，且電路系統(tǒng)連接復(fù)雜，實(shí)際操作并沒有達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，有些常見的電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題依舊存在，不能得到良好的解決。在此背景下，對(duì)高中物理常見電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的探究就顯得尤為重要。

1、電表接法及量程選擇

電表的接通在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程中由于內(nèi)部電阻的存在，多少會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，從而影響實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果。因此為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)的精確度，保障實(shí)驗(yàn)的操作質(zhì)量，需要根據(jù)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)需求，選擇合理的電力實(shí)驗(yàn)器材，并根據(jù)規(guī)定處理好器材的相關(guān)配置。因此，在實(shí)際操作的時(shí)候一定要合理的選擇電流表和電壓表的度量量程，做好相關(guān)電阻、電表器的接法。

第一步，在選擇電表的接法上，我們有兩種判斷方法:第一，如果電力表的內(nèi)部阻力R A已知，那么電流表的電阻R V和待測(cè)電阻R X的阻值可以根據(jù)公式進(jìn)行判定，若R X/R A＞R V/R X(+1)時(shí)，就表明要測(cè)電阻和電流表的實(shí)際電阻差別較大，應(yīng)該采用電流表內(nèi)接法，反之則應(yīng)該采用電流表的外接方法。第二步，如果電壓表在實(shí)驗(yàn)測(cè)試的是端路電壓時(shí)，那么電壓表的示數(shù)是不會(huì)超過實(shí)際電源電壓值的，即電路的電壓變化最大值。

如果電壓表測(cè)量的是兩端的電壓，此時(shí)的電阻額定電壓、額定電流、額定電功率和電阻這四個(gè)物理量是可以通過公式計(jì)算得出的。

如果知道其中兩個(gè)物理量的值數(shù)，就會(huì)得出其他兩個(gè)未知物理量的數(shù)值。根據(jù)各種數(shù)值的變化情況來判斷選擇合適的電表量程或者電路接法。

2、滑動(dòng)變阻器作用及選擇

滑動(dòng)電阻作為電學(xué)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)重要的電量?jī)x器，其重要的調(diào)控元件經(jīng)常會(huì)使用在電路之中，用來調(diào)控電路中的電流，以此滿足實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需求?；瑒?dòng)電阻的接法一共分為兩種:一種是分壓式接法，一種是限流式接法。

當(dāng)實(shí)驗(yàn)中涉及到滑動(dòng)變阻時(shí)，應(yīng)該遵循以下的接入原則:

(1)在實(shí)際操作中，負(fù)載上的電壓或者是電流一定要有足夠大的范圍，而且應(yīng)該從0開始調(diào)節(jié)，此時(shí)應(yīng)用分壓式的連接方法，例如測(cè)試“小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，就是采取了此種原則。

(2)如果在實(shí)際的操作試驗(yàn)中，變阻器中的電阻小于負(fù)載電阻或者電路中串聯(lián)其他電阻的阻值時(shí)，滑動(dòng)變阻器就不能夠有效的控制電壓和電流，此時(shí)應(yīng)該采用分壓式的接法。

(3)如果在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作中，提供的電表和其他電源件的耐壓能力較小，應(yīng)該采用分壓的連接方法。

(4)若在實(shí)際操作試驗(yàn)中沒有明確的要求，電壓的實(shí)際變化范圍也不是很大，其他的電源件壓力要求也不是很高時(shí)，兩種接入方式都可以選擇?？紤]實(shí)驗(yàn)的操作方便性，滑動(dòng)變阻器的接法不同，對(duì)于電阻的要求也會(huì)不同，因此要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行合理選擇。對(duì)于阻值較小的變阻器來說，可以采用分壓式的接法;如果是阻值較大的變阻器，就應(yīng)該采用限流式的接法。另外，由于電池的內(nèi)阻力較小，在測(cè)試“用電流表和電壓表側(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的時(shí)候，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，電表應(yīng)該采用外接法。

3、電路連接問題

電路連接是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中最重要的一部分，無論是對(duì)電表的選擇或是對(duì)滑動(dòng)變阻器的選擇，都是為了進(jìn)行電路連接而做的準(zhǔn)備。由于電路實(shí)驗(yàn)本身就具有一定的危險(xiǎn)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(duì)待電路連接。在連接電表時(shí)，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(shí)，應(yīng)根據(jù)已知的電表內(nèi)部阻值，依據(jù)公式計(jì)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(shí)，則應(yīng)該采用與所測(cè)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(shí)驗(yàn)失敗，損傷電表，甚至意外事件的發(fā)生。在連接滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)依據(jù)實(shí)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(dòng)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(shí)驗(yàn)，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(duì)滑動(dòng)變阻器進(jìn)行連接。反之，在滑動(dòng)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(shí)，應(yīng)該優(yōu)先選擇使用限流式接法。這主要是因?yàn)橄蘖魇骄哂械秃哪艿膬?yōu)勢(shì)，且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。

4、結(jié)語

綜合以上分析我們可以看出高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，電學(xué)知識(shí)的復(fù)雜性、綜合性都為電學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作帶來很大的挑戰(zhàn)。因此我們應(yīng)該充分的熟知高中物理電學(xué)的理論知識(shí)，并在實(shí)踐操作中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)分析和整理常見的實(shí)驗(yàn)問題，為后續(xù)物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)?？傊?，電學(xué)實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)中不能忽視的一部分，也是高考物理考試中的熱點(diǎn)考題，實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的這些常見問題不論是學(xué)生還是教師都應(yīng)予以重視。只有積極地面對(duì)這些問題，并加以改正，才能為今后對(duì)物理進(jìn)一步的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，做到在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。