電學(xué)實(shí)驗(yàn)(黃岡中學(xué)陳維毅)

1、電學(xué)實(shí)驗(yàn) 黃岡中學(xué)高三物理組 陳維毅引言：電學(xué)實(shí)驗(yàn)成為理綜模式下物理實(shí)驗(yàn)考題的首選題材已是不爭(zhēng)的事實(shí)這一現(xiàn)象的形成有其必然性： 1、 電學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅考查了大綱和考試說明所要求的獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，同時(shí)也有效地考查了電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)它所具備的雙重考查功能是許多其他實(shí)驗(yàn)無法替代的.2、 受考試時(shí)間和試卷篇幅的限制，大部分試卷都未對(duì)恒定電流這一章的知識(shí)另外單獨(dú)設(shè)題考查，電學(xué)實(shí)驗(yàn)自然肩負(fù)著考查恒定電流這一章的使命.3、 電學(xué)實(shí)驗(yàn)尤其是設(shè)計(jì)性電學(xué)實(shí)驗(yàn)題最富于變化，最能體現(xiàn)考生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力和思維的靈活性，從而為命題者提供了廣闊的命題空間.高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)考查內(nèi)容和能力要求：1 實(shí)驗(yàn)七:測(cè)定金屬的電阻

2、率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋器) 2 實(shí)驗(yàn)八:描繪小電珠的伏安特性曲線3 實(shí)驗(yàn)九:測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻4實(shí)驗(yàn)十:練習(xí)使用多用電表 5實(shí)驗(yàn)十一:傳感器的簡單使用 能力要求：1.要求會(huì)正確使用儀器 要求認(rèn)識(shí)誤差問題在實(shí)驗(yàn)中的重要性，了解誤差的概念、知道系統(tǒng)誤差和偶然誤差； 3.要求知道有效數(shù)字的概念，會(huì)用有效數(shù)字表達(dá)直接測(cè)量的結(jié)果，間接測(cè)量的有效數(shù)字運(yùn)算不做要求。 縱觀新課標(biāo)高考實(shí)驗(yàn)題的設(shè)計(jì)基本取材于課本中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，又比課本中的原實(shí)驗(yàn)有所加深、提升和變化。實(shí)驗(yàn)的考查更加全面，從實(shí)驗(yàn)電路圖的選擇到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀取以及實(shí)驗(yàn)步驟的完善和數(shù)據(jù)的處理，甚至誤差的分析都有所涉及。其中實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)的核心，這就是今后

3、物理實(shí)驗(yàn)命題的方向，因此在復(fù)習(xí)時(shí)要深挖課本上實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想，注重實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，增加一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方案的訓(xùn)練，提高解決設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的能力。電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能：掌握各種儀器的構(gòu)造和測(cè)量原理，掌握各儀器的正確操作步驟；能較快地準(zhǔn)確的讀數(shù)；能獨(dú)立完成表中所列的實(shí)驗(yàn)，能明確實(shí)驗(yàn)的目的，能理解實(shí)驗(yàn)原理和方法，能控制實(shí)驗(yàn)條件，會(huì)使用儀器，會(huì)觀察現(xiàn)象，會(huì)記錄處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，能發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，并制定解決方案，能運(yùn)用已學(xué)過的物理理論，實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問題，包括簡單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。 過程與方法：通過實(shí)踐、探索，學(xué)會(huì)靈活、正確的使用器材達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模慌囵B(yǎng)學(xué)生分

4、析問題、知識(shí)遷移、獨(dú)立解決問題的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過對(duì)本專題的復(fù)習(xí)，使我們對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)有了更加全面的了解；掌握儀器的使用和實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)一步明確各實(shí)驗(yàn)要求；認(rèn)識(shí)到掌握儀器使用和實(shí)驗(yàn)思路是做好實(shí)驗(yàn)的必備前提，是處理實(shí)際問題的基本步驟，也是提高分析問題能力，提高解決實(shí)際問題能力的必經(jīng)之路。抓住隱含條件是處理問題的突破口。二、教學(xué)重難點(diǎn) 重點(diǎn)：基本儀器的操作和各實(shí)驗(yàn)的原理認(rèn)讀和理解;難點(diǎn)：儀器的選擇和實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及誤差分析.三、高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的命題特點(diǎn)和趨勢(shì) 1、突出基本知識(shí)和基本技能的考查考試大綱中列出了6種基本電學(xué)儀器和5種基本電學(xué)實(shí)驗(yàn)作為考查內(nèi)容，這些儀器的使用和實(shí)驗(yàn)的操作包含著高中物理實(shí)驗(yàn)

5、的基本技能，體現(xiàn)物理學(xué)科的基本實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，高考試題十分重視對(duì)這方面的考查。 如：2011年全國卷第23題，2011年福建卷第19題，2011年江蘇卷第10題，2、重視知識(shí)遷移能力的考查高考對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾橹饕ㄟ^利用對(duì)學(xué)過的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法在新情景下的應(yīng)用，來考查考生知識(shí)遷移的能力。從近兩年的高考實(shí)驗(yàn)題目設(shè)計(jì)來看，大多數(shù)以教材實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)儀器或增加條件限制來設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥于教材，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)性、開放性、探究性等特點(diǎn)。如： 2011年全國卷第23題，2011年海南卷第14題， 2011年重慶卷第22題等。特別是對(duì)電阻的測(cè)量、電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的考查居多；考查重點(diǎn)

6、是滑動(dòng)變阻器的分壓、限流接法和電流表的內(nèi)、外接法。對(duì)力學(xué)的考查則以紙帶的處理、機(jī)械能守恒的驗(yàn)證為主。3、偏重用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能力的考查圖像法是一種重要的數(shù)據(jù)處理方法，即具有能描述物理規(guī)律，又能直觀地反映物理過程、表示物理量之間的定性定量關(guān)系及變化趨勢(shì)的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前高考試題對(duì)數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析考查的頻率較高。2011年全國各省市的14套高考卷中，有9套高考卷的實(shí)驗(yàn)涉及圖像的考查。4、引入演示實(shí)驗(yàn)的考查近幾年，高考對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的考查也越來越多。如2011年北京卷第19題，廣東卷第14題，安徽卷第15題，教材中的演示實(shí)驗(yàn)有四十多個(gè)，演示實(shí)驗(yàn)不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，而且可以加深考生對(duì)物理概念和

7、規(guī)律的理解，幫助學(xué)生理解知識(shí)，化解學(xué)習(xí)難點(diǎn)，提高實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。5、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)成為考查熱點(diǎn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)具有綜合性強(qiáng)、考查全面、能力要求高等特點(diǎn)，正在成為高考實(shí)驗(yàn)考查的熱點(diǎn)，在近幾年的高考中每年都有設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)題。這類試題能夠綜合考查創(chuàng)造性的應(yīng)用已學(xué)的知識(shí)、方法、原理，靈活處理陌生實(shí)驗(yàn)問題的能力，要求學(xué)生有較高的綜合素質(zhì)，為創(chuàng)造力的發(fā)揮提供了廣闊的思維空間，是考查實(shí)驗(yàn)與探究能力的新題型。四、學(xué)生一輪復(fù)習(xí)后的現(xiàn)狀1、知道基本儀器的測(cè)量原理和讀數(shù)要求，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)讀數(shù)、有效數(shù)字的表示結(jié)果容易出錯(cuò)。2、知道實(shí)驗(yàn)的原理但在選擇實(shí)驗(yàn)器材時(shí)不知道如何選擇合適的儀器。 3、知道實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的原因，但在實(shí)際操作中不

8、知道如何減小誤差及在數(shù)據(jù)處理中正確分析誤差。4、沒有較強(qiáng)的知識(shí)遷移能力和獨(dú)立解決問題的能力，在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中往往無從下手。五、電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的時(shí)間安排第一講、基本儀器的使用 基本儀器的使用仍是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。要掌握的13種儀器：刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、天平、秒表、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、彈簧秤、溫度計(jì)、電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱。 進(jìn)一步了解13種儀器的基本結(jié)構(gòu)，掌握合理的操作方法，會(huì)正確讀數(shù)，明確注意事項(xiàng)。時(shí)間安排：1課時(shí)第二講、回歸教材，回歸實(shí)驗(yàn)室。研究學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)、動(dòng)手能力存在的問題一輪復(fù)習(xí)，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)認(rèn)真復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，在二輪實(shí)驗(yàn)中將各個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)歸類整理，使知識(shí)條理化，系統(tǒng)化突出實(shí)

9、驗(yàn)設(shè)計(jì)思想方法，知道如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理選擇器材，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從哪個(gè)角度分析誤差，以達(dá)到鞏固和消化有關(guān)知識(shí)的目的。用兩節(jié)課時(shí)間回實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的感性認(rèn)識(shí)。重溫各個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟。加強(qiáng)理解是實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)。時(shí)間安排：2課時(shí)3、將所學(xué)實(shí)驗(yàn)適當(dāng)拓展將所學(xué)實(shí)驗(yàn)思路、方法、目的、儀器等適當(dāng)拓展，嘗試器材改變之后，如何測(cè)量某個(gè)物理量，或嘗試不同的數(shù)據(jù)處理方法得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如：用電壓表、電流表測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中如果只有一個(gè)電壓表或一個(gè)電流表如何測(cè)量？誤差變大還是變??？如何減小誤差？時(shí)間安排：1課時(shí)4、加強(qiáng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，是要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，運(yùn)用掌握的實(shí)

10、驗(yàn)規(guī)律、實(shí)驗(yàn)方法，選擇熟悉的的儀器，器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案包括選用合適的的實(shí)驗(yàn)方法、選擇配套的實(shí)驗(yàn)器材、安排正確的實(shí)驗(yàn)步驟、設(shè)計(jì)科學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法，采用客觀的誤差分析方式，最后給予總結(jié)和評(píng)價(jià)。學(xué)生只有在熟練掌握各種儀器的特性、課本實(shí)驗(yàn)原理、并有一定的知識(shí)遷移能力和獨(dú)立解決問題的能力才能完成。通過例題來逐步掌握這些能力。時(shí)間安排：2課時(shí)六、設(shè)計(jì)性電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明知識(shí)回顧問1. 一個(gè)完整的電路有哪幾部分組成，各部分功能分別是什么？ 電源（給電路供電） 控制電路（控制和調(diào)節(jié)測(cè)量電路的電壓并保護(hù)器材） 測(cè)量電路（測(cè)量電流、電壓從而測(cè)出電阻值） 問2控制電路

11、有哪兩種類型，各有什么特點(diǎn)，如何選擇控制電路？限流式 滑動(dòng)變阻器的最大阻值與測(cè)量電路的總阻值相近（滑動(dòng)變阻器接入電路可有效控制測(cè)量電路的電流）分壓式 滑動(dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于測(cè)量電路的總阻值(測(cè)量電路的電壓跟與其并聯(lián)滑動(dòng)變阻器的阻值幾乎成線性變化) 調(diào)節(jié)范圍限流式電路分壓式電路電壓調(diào)節(jié)范圍U電流調(diào)節(jié)范圍問3測(cè)量電路有哪兩種類型，各有什么特點(diǎn)，如何選擇測(cè)量電路，測(cè)量值是偏大還是偏??？a、直接比較法：當(dāng)待測(cè)電阻Rx較小且遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻Rv時(shí)，應(yīng)選用外接法；當(dāng)待測(cè)電阻Rx較大且遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻RA時(shí)，應(yīng)選用內(nèi)接法。b、臨界值法：當(dāng)待測(cè)電阻Rx<時(shí)，視Rx為小電阻，應(yīng)選用外接法；當(dāng)Rx>

12、;時(shí)，視Rx為大電阻，應(yīng)選用內(nèi)接法；當(dāng)Rx時(shí)，兩種接法均可。問4.伏安法測(cè)電阻最直接的目的是什么？盡可能準(zhǔn)確的測(cè)量通過待測(cè)電阻的電流和其兩端電壓。問題設(shè)計(jì)的主要目的：問1是宏觀上掌握電路的結(jié)構(gòu)和各部分功能和作用。在設(shè)計(jì)電路時(shí)做到心中有數(shù)，為后面的講解做好鋪墊。問2問3是復(fù)習(xí)控制電路、測(cè)量電路的特點(diǎn)，將兩種基本電路整理在一起，比較地復(fù)習(xí)，觀察它們的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)，有利于我們牢固地掌握它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)就有選擇的依據(jù)，知道從哪些方面去思考問題。（注：問2和問2的內(nèi)容要求學(xué)生熟記。） （注：問2中測(cè)量電路的電壓跟與其并聯(lián)滑動(dòng)變阻器的阻值幾乎成線性變化的特點(diǎn)要求學(xué)生課后推導(dǎo)。）問4:伏安法測(cè)

13、電阻測(cè)量的電壓電流越接近真實(shí)值，測(cè)量誤差就越小。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)就是要是測(cè)量值盡可能接近真實(shí)值，為后面儀器的選擇和誤差的分析打下基礎(chǔ)。例題講解例1、（2011天津）某同學(xué)測(cè)量阻值約為25k的電阻Rx，現(xiàn)備有下列器材：A電流表（量程100 A，內(nèi)阻約為 2 k）；B電流表（量程500 A，內(nèi)阻約為300 ）；C電壓表（量程15 V，內(nèi)阻約為100 k）；D電壓表（量程50 V，內(nèi)阻約為500 k）；E直流電源（20 V，允許最大電流1 A）；F滑動(dòng)變阻器（最大阻值1 k，額定功率1 W）；G電鍵和導(dǎo)線若干。電流表應(yīng)選 B ，電壓表應(yīng)選 C 。（填字母代號(hào)）該同學(xué)正確選擇儀器后連接了以下電路，為保證實(shí)驗(yàn)順

14、利進(jìn)行，并使測(cè)量誤差盡量減小，實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)你檢查該電路，指出電路在接線上存在的問題： 電流表應(yīng)采用內(nèi)接的方法； 滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓器方式的接法 。例2測(cè)量一塊量程已知的電壓表的內(nèi)阻，器材如下：A待測(cè)電壓表（量程3V，內(nèi)阻約3K）一塊 B電流表（量程3A，內(nèi)阻0.01）一只 C定值電阻（R=3K，額定電流0.5A）一個(gè) D電池組（電動(dòng)勢(shì)略小于3V，內(nèi)阻不計(jì)）E開關(guān)兩只 F導(dǎo)線若干有一同學(xué)利用上面所給器材，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作：（1）為了更準(zhǔn)確的測(cè)出該電壓表內(nèi)阻的大小，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)電路。你認(rèn)為其中相對(duì)比較合理的是 （填“甲”或“乙”）電路。其理由是： 。（2）用你選擇的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，

15、需要直接測(cè)量的物理量 ；用上述所測(cè)各物理量表示電壓表內(nèi)阻，其表達(dá)式應(yīng)為Rv 。答案：（1）乙 ； 因?yàn)榧讏D中電壓表的內(nèi)阻大，流過電流表的電流太小，讀數(shù)誤差比較大 （2）K2閉合前后電壓表的讀數(shù)U1、U2 ； 例1和變式選題目的：例2的選題目的、在給出實(shí)驗(yàn)器材（電流表和電壓表一定）和電路圖(二選一)的情況下要求測(cè)出電壓表的內(nèi)阻。要求學(xué)生能根據(jù)已知條件判斷兩種電路圖的優(yōu)劣。有一定的難度。 例題講解例3、（2011上海）(9 分)實(shí)際電流表有內(nèi)阻，可等效為理想電流表與電阻的串聯(lián)。測(cè)量實(shí)際電流表內(nèi)阻的電路如圖所示。供選擇的儀器如下：待測(cè)電流表(，內(nèi)阻約300)，電流表 (，內(nèi)阻約100)，定值電阻(3

16、00)，定值電阻(10)，滑動(dòng)變阻器 ()，滑動(dòng)變阻器 ()，干電池(1.5V)，電鍵S及導(dǎo)線若干。(1)定值電阻應(yīng)選 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 。(在空格內(nèi)填寫序號(hào))(2)用連線連接實(shí)物圖。(3)補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟：按電路圖連接電路， ；閉合電鍵S，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭至某一位置，記錄，的讀數(shù)，； ；以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，作出相應(yīng)圖線，如圖所示。(4)根據(jù)圖線的斜率及定值電阻，寫出待測(cè)電流表內(nèi)阻的表達(dá)式 。10答案.(1)， (各1分)(2)見圖 (2分)(3)將滑動(dòng)觸頭移至最左端(寫最小給分，最大不給分) 多次移動(dòng)滑動(dòng)觸頭，記錄相應(yīng)的，讀數(shù) (1分) (4) (3分)例4請(qǐng)從下列器材中選擇適當(dāng)儀器設(shè)計(jì)一個(gè)電路，

17、要求用此電路既能測(cè)量待測(cè)電阻Rx的電阻（約500），又能測(cè)量電源E的電動(dòng)勢(shì)。a.待測(cè)定值電阻Rx：阻值約500 b.滑動(dòng)變阻器R1：總阻值1000c.電阻箱R2：最大阻值999.9 d.電阻箱R3：最大阻值99.99e.電流表G：量程3mA，內(nèi)阻約50f.電源E：電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻很小但不可忽略g. 單刀雙擲開關(guān)及導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選取的器材有： （填寫器材前面的字母序號(hào)）請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖在測(cè)出電阻Rx的值后（記為Rx），再利用此電路測(cè)量電源E的電動(dòng)勢(shì)。還需要測(cè)量的物理量有： 用所測(cè)的物理量表示電源E的電動(dòng)勢(shì)為 答案：abcefg 如右圖所示 解法一:開關(guān)接b，調(diào)節(jié)變阻器R1至適當(dāng)位

18、置并保持不變，調(diào)節(jié)電阻箱R2，記錄電阻箱讀數(shù)R2和電流表讀數(shù)I；再次調(diào)節(jié)電阻箱R2，記錄電阻箱讀數(shù)R2，和電流表讀數(shù)I 解法二:開關(guān)接a時(shí)，調(diào)節(jié)變阻器R1至適當(dāng)位置并保持不變，記錄電流表讀數(shù)I1；開關(guān)接b時(shí)，調(diào)節(jié)電阻箱R2，記錄電阻箱讀數(shù)為R2和電流表讀數(shù)I2； 例3的選題目的：其一、從給出的電流表和電壓表中選擇合適的器材，較準(zhǔn)確地測(cè)出待測(cè)電阻的阻值；其二、根據(jù)選擇的器材設(shè)計(jì)電路，判斷測(cè)量電路和控制電路應(yīng)該采用哪種類型其三、要能把電路圖轉(zhuǎn)化成實(shí)物連線圖。處理過程：以學(xué)生分析為主，老師組織學(xué)生發(fā)言，協(xié)調(diào)場(chǎng)面，必要的時(shí)候及時(shí)的糾正、引導(dǎo)。例例3、例4選題目的：。處理過程：。老師點(diǎn)評(píng)：課堂小結(jié)1、這節(jié)課復(fù)習(xí)的內(nèi)容是：實(shí)驗(yàn)器材的讀數(shù)，儀器的選擇和電路圖的設(shè)計(jì)及其運(yùn)用。2、這節(jié)課我安排了五個(gè)例題，一個(gè)變式，涵蓋了近些年新課改地區(qū)高考中出現(xiàn)的熱門題型。各個(gè)例題都有其側(cè)重點(diǎn)，并且?guī)熒餐偨Y(jié)了解決不同類型問題的基本方法和基本技巧。3、從復(fù)習(xí)的