淺談物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中關(guān)于電路設(shè)計(jì)和儀器的選擇問(wèn)題

第頁(yè)文章說(shuō)明：本文選的題目為在一次廣東省高三物理高考教學(xué)研討會(huì)上，一位做典型發(fā)言的物理教師的所選例題，為了使得教師與學(xué)生能夠更全面正確的解答此類試題，特撰文如下淺談物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中關(guān)于電路設(shè)計(jì)和儀器的選擇問(wèn)題高中物理中電學(xué)是高考中的傳統(tǒng)重點(diǎn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)技能的考核又是學(xué)生高考中的必考內(nèi)容，電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本年年都考考，而關(guān)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)以及電學(xué)儀器的選擇問(wèn)題則是此重點(diǎn)中的難點(diǎn)。電學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，要立足課本，在精研教材的基礎(chǔ)上，做熟做透課本上的此類實(shí)驗(yàn)，是做好此類實(shí)驗(yàn)題目的最佳也是最基本的方法。尤其是現(xiàn)在適應(yīng)新形勢(shì)需要的出現(xiàn)的“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”或“探究性實(shí)驗(yàn)”等試題，已跳出了課本分組實(shí)驗(yàn)的范圍，要解決好此等題目，更是要牢記各種電學(xué)儀器的使用方法、實(shí)驗(yàn)基本原理、實(shí)驗(yàn)的方法和基本電路和以及一些常識(shí)性的知識(shí)。方可以較好的解決好相關(guān)實(shí)驗(yàn)試題。所謂常識(shí)性的知識(shí)是指諸如：干電池的單節(jié)電壓1.5V，內(nèi)電阻為零點(diǎn)幾歐到幾個(gè)歐姆，干電池在大電流放電時(shí)，電動(dòng)勢(shì)會(huì)明顯下降，內(nèi)阻也會(huì)明顯變大，所以，實(shí)驗(yàn)時(shí)電流一般在0.3A，短時(shí)間不要超過(guò)0.5A，電表讀完示數(shù)要立刻斷電；電阻箱的阻值可以直讀，不像滑動(dòng)變阻器那樣阻值不可以直讀。。。。。。1．電路設(shè)計(jì)及電學(xué)儀器的選用原則：電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電路設(shè)計(jì)的問(wèn)題，在符合基本實(shí)驗(yàn)原理的情況下，具有一定的靈活性，設(shè)計(jì)出的電路往往也具有非唯一性。解決時(shí)應(yīng)掌握和遵循一些基本的原則，即“安全性”、“方便性”、“精確性”原則，兼顧“誤差小”、“儀器少”、“耗電少”等各方面因素綜合考慮，靈活運(yùn)用。1）安全性：要注意到各種電表（電壓表、電流表）均有量程；電源、電阻（電阻箱，滑動(dòng)變阻器等）均有最大允許電流和最大功率；改變電阻箱的阻值時(shí)，不要輕易的直接改變倍率最大的旋鈕，以免燒壞儀器等。設(shè)計(jì)的電路不能使得儀器或電源的損壞，實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中也不應(yīng)對(duì)人身造成危害。2）方便性：實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)便于操作，便于讀數(shù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。3）精確性：在實(shí)驗(yàn)電路、儀器、儀器量程的選擇上，應(yīng)使實(shí)驗(yàn)誤差盡可能的?。菏怪羔樣休^大偏轉(zhuǎn)（一般要大于滿偏度的1/3），以減少測(cè)讀誤差；對(duì)大阻值的變阻器，如果是滑動(dòng)頭稍有移動(dòng)，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用，相反對(duì)于滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)時(shí)，電表示數(shù)變化很小的，也要更換滑動(dòng)變阻器或者修改設(shè)計(jì)的電路。4）對(duì)于設(shè)計(jì)的電路要多方面分析，看其是否有違背上述原則的地方，一般要幾次分析幾次嘗試后，修改電路符合實(shí)際要求。例題：從下列實(shí)驗(yàn)器材中選出適當(dāng)?shù)钠鞑?，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)電壓表的內(nèi)阻，要求方法簡(jiǎn)捷，操作方便，可進(jìn)行多次測(cè)量并有盡可能高的測(cè)量精度。 A．待測(cè)電壓表V1，量程0~3V，內(nèi)電阻約20kΩ—40kΩ B．待測(cè)電壓表V2，量程0~3V，內(nèi)電阻約20kΩ—40kΩ C．電阻箱R1，阻值范圍0—99999.9ΩD．電阻箱R2，阻值范圍0—99.99Ω E．滑動(dòng)變阻器R3，阻值范圍0—250Ω，額定電流2.5A F．滑動(dòng)變阻器R4，阻值0—20Ω，額定電流2A G．電池組，電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)電阻為0.5Ω H．單刀開(kāi)關(guān)若干和導(dǎo)線若干①請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電路，并在方框中畫(huà)出電路圖。②實(shí)驗(yàn)器材選擇除A、B、G、H外，電阻箱應(yīng)選用：，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用：（用器材前的字母表示）。③……原解法如下:關(guān)于電壓表內(nèi)阻計(jì)算的具體表達(dá)式在此不再列出。解析：最先想到的電路設(shè)計(jì)如下圖所示：2個(gè)電壓表串聯(lián)后外接在電源上，如下左圖所示，此時(shí)的兩個(gè)電壓表就等同于兩個(gè)電阻