淺談初中物理典型實驗中電路改線問題分析及解決方法

秦錦榮

初中物理電學部分典型的幾個實驗：1.電流與電壓和電阻的關系2、電阻的測量3、測量小燈泡的電功率。這幾個實驗在中考考察的時候通常會涉及到一類問題就是電路中有一根導線連接錯誤，需要學生找出來并且改動一根導線使實驗電路變成正確的電路。

對于這類改線問題筆者總結(jié)了多道典型考題發(fā)現(xiàn)：改線問題第一類典型錯誤就是電壓表的測量對象出現(xiàn)錯誤。電壓表在這類實驗中一般要求測量定值電阻兩端電壓或者小燈泡兩端電壓，也就是說電壓表必須與定值電阻或者小燈泡相互并聯(lián)。錯誤連接電路的第一種情況：電壓表并聯(lián)在其他元件兩端;錯誤連接電路第二種情況：定值電阻或者小燈泡并聯(lián)在了其他元件兩端。

這類問題學生錯誤的主要原因是學生對電路元件并聯(lián)在理解上存在偏差。物理書上給到的概念是：兩個小燈泡的兩端分別連在一起，接在電路中，我們就說這兩個小燈泡是并聯(lián)。也就是說用電器1的兩根線分別接在用電器2的兩端（1主動并聯(lián)2）或者說用電器2的兩根線分別接在用電器的兩端（2主動并聯(lián)1），兩個用電器的關系就是相互并聯(lián)的。如下圖1、圖2：L1和L2并聯(lián)的兩種連接。

由此引申電壓表在三個典型實驗中要求測量電阻或者小燈泡兩端電壓，那么小燈泡和電阻的連接就有以下兩種連接方式如3圖（電壓表主動并聯(lián)）4所示（燈泡主動并聯(lián)）：

學生錯誤的點就在于認為只有電壓表并聯(lián)在燈泡兩端或者電阻兩端才測燈泡兩端電壓或者這段電阻兩端電壓，涉及到這種電路圖學生可以快速找出其中錯誤的導線。例如下面這道典型問題：

例1：在探究“電流與電阻的關系”實驗中，如圖所示。

（1）在閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片P處于_____端（選填“A”或“B”）。

（2）小紅將實物連接成圖甲所示電路，其中有一處連線錯誤，請你在連接錯誤的導線上畫“×”并改正。

這道例題的第二問學生一眼就可以看出電壓表并聯(lián)在了電阻和滑動變阻器的兩端并聯(lián)對象出現(xiàn)錯誤，并且可以很快找出其中的錯誤導線為連接在滑動變阻器上的導線b，并且很容易改出錯誤，主要將這根導線改接在電阻的有接線柱上即可。改正的電路圖如下圖所示。

這道題學生容易解決問題的原因是電壓表主動并聯(lián)用電器，若換成用電器主動并聯(lián)電壓表學生就很難解決了。

例如下面這道題：

例2：在探究“電流與電阻關系“的實驗中，實驗器材：兩節(jié)新干電池，3個定值電阻（R1=5Ω、R2=10Ω、R3=20Ω），規(guī)格為“15Ω 1A”的滑動變阻器、電壓表、電流表、開關各一個，導線若干，

實驗步驟如下：

（1）在連接電路前發(fā)現(xiàn)，電壓表指針在零刻線的左邊，原因是：_______________________。

（2）檢查連好電路如圖甲所示，發(fā)現(xiàn)有一條導線連接錯誤，請將連接錯誤的導線畫“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確連線。

而筆者給出的這道題就是用電器主動并聯(lián)電壓表，如果學生掌握電壓表測量定值電阻兩端電壓，除了用電壓表去主動并聯(lián)用電器還可以反過來用定值電阻主動并聯(lián)電壓表的話，解決問題就變得目標明確，方法簡單了。學生第一步會去檢查電壓表發(fā)現(xiàn)電壓表沒有與定值電阻并聯(lián)，這樣第二步就會把沒有接在定值電阻上的導線畫出來，改接在定值電阻上，如下如圖所示。

這樣一改接學生馬上就能發(fā)現(xiàn)問題，電路中的電流無法回到負極。換一種思路就是用定值電阻并聯(lián)電壓表。

如下圖所示。

那么這類問題的解題思路就可以簡單歸納為以下兩步：第一步看清是電壓表主動并聯(lián)用電器還是用電器主動并聯(lián)電壓表，然后檢查各自的并聯(lián)對象是否正確。

利用筆者上面提到的方法學生就可以很快的找出這類問題并進行改線。再比如下面這道題：

例3：在探究電阻一定時電流與電壓關系的實驗中，小蘭同學把定值電阻、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關和電源連接成了如圖甲所示的電路。請繼續(xù)完成實驗：

（1）閉合開關前，檢查電路。小蘭發(fā)現(xiàn)有接線錯誤，且只需要改接一根導線就可以，請在接錯的導線上打“×”并畫線把它改到正確的位置上。

下面筆者提到的第二類改線就是在一類問題的基礎上，如果發(fā)現(xiàn)電壓表和用電器已經(jīng)并聯(lián)。那么第二類典型錯誤就是電流在通過電壓表的時候不符合“正進負出”。往往都是從同一根接線柱進再從這根接線柱流出。例如下面這道例題：

例4：小慧用如圖甲所示的裝置做“探究導體的電流跟電阻的關系”的實驗。

（1）圖甲中有一根導線連接錯誤，請在連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線;

分析這道例題：我們會看到電壓表和定值電阻兩端已經(jīng)分別連接在了一起，相互并聯(lián)。如下圖（兩根加粗的導線）所示：

那么下面一步在檢查電流的流進電壓的走向是否正確（是否滿足“正進負出”），從電源正極順著電流的流向查找：如下圖所示：

會發(fā)現(xiàn)電流從電流表出來的時候流進了電壓表的負接線柱，那這個時候只需要將電流表出來的導線改接到電壓表正接線柱上讓電流從正接線柱流入電壓表即可。

總結(jié)：若涉及到筆者提到第二類改線問題時，解題思路就可以歸納為以下幾步：步驟一、檢查電壓表與用電器是否并聯(lián)。步驟二：若并聯(lián)則檢查電流流向。步驟三：根據(jù)具體電路改接導線。

利用筆者上面提到的方法學生就可以很快的找出這類問題并進行改線。再比如下面這道題：

例5：小明同學利用四個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、規(guī)格為“15Ω1A”的滑動變阻器、電壓為4.5V的電源、電壓表、導線和開關等器材，進行“探究電流與電壓、電阻關系”的實驗。

（1）小明選擇10Ω的定值電阻，連接如圖甲所示電路，檢查發(fā)現(xiàn)電路中一條導線連接錯誤，請你在接錯的導線上畫“×”，并用筆畫線代替導線將電路連接正確。

以上就是筆者對于初中物理電學部分典型的幾個實驗：1.電流與電壓和電阻的關系2、電阻的測量3、測量小燈泡的電功率。中考考察涉及到電路的幾種改線問題的解決方法和思路。