例談初中物理課本中一實(shí)驗(yàn)電路圖的應(yīng)用

岳彥東

【內(nèi)容摘要】初中物理課本中一部分圖、例題的選擇非常經(jīng)典和具有代表性，有以點(diǎn)帶面、觸類旁通的效果，本文以課本中“練習(xí)使用滑動(dòng)變阻器”的電路圖的應(yīng)用為例做一分析。

【關(guān)鍵詞】電路圖;應(yīng)用;一圖多解

在九年級物理課本（人教版九年級全一冊，教育部審定，2013版）70頁有一實(shí)驗(yàn)電路圖，如圖1所示。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖的目的是使學(xué)生初步了解滑動(dòng)變阻器的應(yīng)用，并通過實(shí)驗(yàn)直觀的感受滑動(dòng)變阻器在電路中對電流和電壓的控制作用。但這個(gè)電路圖的作用不僅在此，下面舉例來說明這一電路圖在初中物理中的應(yīng)用。

應(yīng)用一：探究電流與電壓的關(guān)系

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

學(xué)生通過對前面電學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，已經(jīng)有了這樣的初步結(jié)論：電壓越高，電流越大;電阻越小，電流也越大。這就意味著在探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，需要采用物理中常用的一種實(shí)驗(yàn)方法——控制變量法，控制電阻R的阻值不變。

要探究通過電阻的電流I怎樣隨著電阻兩端的電壓U的改變而變化，需要確定改變電阻兩端電壓的方法，根據(jù)學(xué)生的知識儲備滑動(dòng)變阻器是最理想的選擇。

實(shí)驗(yàn)電路圖：如圖1所示。

2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

按圖連接電路，測量并記下幾組電壓和電流值。

R=;Ω

3.分析和論證

分析表中的數(shù)據(jù)，得出當(dāng)電阻一定時(shí)，電流與電壓的定量關(guān)系。也可在坐標(biāo)紙上用描點(diǎn)法作出圖象，則能更直觀的看出兩個(gè)量間的變化關(guān)系。

4.結(jié)論

在電阻一定的情況下，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。

應(yīng)用二：探究電流與電阻的關(guān)系

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

要探究電流與電阻的關(guān)系，需要知道電阻的阻值和通過電阻的電流，還需要知道更換電阻后控制電阻兩端電壓不變的方法。根據(jù)學(xué)生對滑動(dòng)變阻器作用的了解，本實(shí)驗(yàn)中控制電阻兩端電壓不變的方法中，滑動(dòng)變阻器是最理想的選擇。

實(shí)驗(yàn)電路圖：如圖1所示。

2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

按圖連接電路，測量并記下幾組電阻值和電流值。

U=;V

3.分析和論證

分析表中的數(shù)據(jù)得出，當(dāng)電壓一定時(shí)，電流與電阻的定量關(guān)系。

4.結(jié)論

在電壓一定的情況下，通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體的電阻成反比。

應(yīng)用三：伏安法測電阻

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

根據(jù)歐姆定律的變形式R=UI，測出R兩端的電壓和通過R的電流，然后用公式算出電阻即可。但為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，還需要改變R兩端的電壓和通過它的電流進(jìn)行多次測量。對電流和電壓的調(diào)節(jié)控制最理想的選擇當(dāng)然是滑動(dòng)變阻器。

實(shí)驗(yàn)電路圖：如圖1所示。

2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

按圖連接電路，測量并記下幾組電壓值和電流值。

3.分析和論證

根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算出每次電阻的測量值，由于各種原因?qū)е碌臏y量誤差，使每次計(jì)算出的電阻值都略有不同。

4.結(jié)論

為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，定值電阻的測量值取幾次測量值的平均值，即R=R1+ R2+…+Rnn

應(yīng)用四：測量小燈泡的電功率

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

根據(jù)電功率的計(jì)算公式P=UI可知，用電壓表和電流表測出小燈泡兩端的電壓和通過它的電流，然后用公式算出小燈泡的功率即可。在測量過程中，由于小燈泡的特殊性，需要在閉合開關(guān)時(shí)，要求通過小燈泡的電流最小，以防止小燈泡燈絲被燒斷。而且還要能調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓，使其為額定電壓，以測出小燈泡的額定功率。在實(shí)驗(yàn)中保護(hù)電路和調(diào)節(jié)電壓的功能的實(shí)現(xiàn)，滑動(dòng)變阻器是不二之選。

實(shí)驗(yàn)電路圖：如圖2所示（只對圖1稍作修改，用小燈泡L替換電阻R即可）。

2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

按圖連接電路，測量并記下幾組電壓值和電流值。

3.分析和論證

根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算出每次功率的測量值，從計(jì)算結(jié)果分析得出小燈泡的功率隨其兩端電壓變化的規(guī)律。

4.結(jié)論

①小燈泡的實(shí)際功率會隨著電壓的變化而變化，只有當(dāng)U實(shí)=U額時(shí)測出的功率才是小燈泡的額定功率。②功率不能求平均值（因?yàn)樗鼤S電壓的變化而變化）。

綜上所述，其中應(yīng)用一和二為歐姆定律的引入起到了必要的鋪墊作用，而歐姆定律是初中電學(xué)的核心內(nèi)容;應(yīng)用三和四是對歐姆定律內(nèi)容的進(jìn)一步拓展應(yīng)用，所以圖1的電路圖在初中電學(xué)中有總領(lǐng)的作用，起到了一圖多解、以點(diǎn)帶面的效果，為學(xué)生電學(xué)的學(xué)習(xí)起到了一個(gè)指引作用，也為教師的教學(xué)提供了一個(gè)好的支點(diǎn)。物理教材中的圖、例題選擇的經(jīng)典性和代表性由此也可見一斑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]人民教育出版社課程教材研究所、物理課程教材研究開發(fā)中心.教育部審定2013義務(wù)教育教科書《九年級物理》全一冊[M].人民教育出版社出版，2013.

[2]《中學(xué)物理教與學(xué)》 ?2004.5

（作者單位：甘肅積石山縣田家炳中學(xué)）