張麗偉

（華北油田第五中學 河北 廊坊 065007）

人教社2010年版《高中物理選修3－2教師教學用書》中“傳感器的應用”的教學片斷 ——設計電子地磅秤，其中的電路設計，筆者認為并非是最佳設計方案，原因如下．

原文再現(xiàn)：

依書中方案1設計電路（圖1）可求得電流表示數(shù)與壓力（重力）的關系．

圖1

設AB有效電阻長度為L，最大阻值為R0和RW接入電路的電阻為R，電源電動勢和內阻分別為E和r，理想電流表示數(shù)為I．當車重為G時，彈簧形變?yōu)閤，彈簧的勁度系數(shù)為κ．由

點評：方案1不足之處有三點，即

（1）電流表的示數(shù)不能歸零．

（2）由式（1）可知，物重與電流I不是線性關系，而電流表的刻度是均勻的，若由表盤改裝為稱重示數(shù)，困難很大，即便改裝成功，讀數(shù)誤差也會較大．

（3）滑動變阻器RW觸頭滑動過程中，可能出現(xiàn)電源短路情況，易損壞電流表及電源．

按方案2設計電路（圖2）可求得電壓表示數(shù)與壓力（重力）的關系．

圖2

設AB有效電阻長度為L，最大阻值為R0和RW接入電路的電阻為R，電源電動勢和內阻分別為E和r，理想電壓表示數(shù)為U．當車重為G時，彈簧形變?yōu)閤，彈簧的勁度系數(shù)為κ．由

點評：方案2有三點不足之處，即

（1）由運算結果可看出G與U的關系復雜，電壓表轉換為稱重示數(shù)難度更大，由電流表改裝后的稱重表刻度不均勻，測量誤差較大．

（2）隨地磅秤壓力增大，電壓表示數(shù)減小，指針逆時針偏轉，與人們的讀數(shù)習慣相反．

（3）電源有短路的可能，易損壞電源．

在引導學生對書中方案改進的過程中，有學生設想將電壓表與RW并聯(lián)，如圖3所示．這種方案不足之處與方案1相似．

圖3

方案改進：

本著設計電路應簡單、實用的原則，筆者對書中方案做如下改進，如圖4所示．R′為定值電阻，RW為調零電阻．由

圖4

得壓力與電壓表示數(shù)的關系

點評：

（1）由（3）式可知G與U成正比，電壓表改為稱重表后刻度也是均勻的，方便、易讀、誤差?。?/p>

（2）將該教學片斷引入課堂，加深學生對電流表、電壓表的靈活使用．

（3）在探究電子地磅秤設計方案更合理化的過程中，培養(yǎng)了學生的探索精神與創(chuàng)新能力．