在講授測量電源電動勢和內(nèi)阻實驗的新課上,最難的莫過于實驗方案的選擇,特別是電流表的內(nèi)外接問題,講清這個難點往往要耗費大量的課堂時間,勢必會擠占學(xué)生的動手實驗的時間,筆者根據(jù)一位老教師的建議,改進了傳統(tǒng)的講授方式,采用先顛倒模型,再類比模型的方式,很快地把這個問題講清楚了?,F(xiàn)介紹如下。
前面我們花費較多的時間比較了電流表內(nèi)外接對電阻測量的誤差問題,如圖1所示電路為電流表外接電路(簡稱外接法);圖2所示電路為電流表內(nèi)接電路(簡稱內(nèi)接法)。圖1中R偏小=U準(zhǔn)I偏大;圖2中R偏大=U偏大I準(zhǔn)。這兩種測量電PPjFGsI1ErBfAnPY6lwV3q6cEADz2ZgpF+T/ERtuw6A=路的系統(tǒng)誤差來自于電表的內(nèi)阻,如何把電表的內(nèi)阻影響降到最小甚至消除,這就是設(shè)計者要考慮的。一般情況下,當(dāng)待測電阻為小電阻時,電壓表的分流作用較小,采用外接法(圖1);當(dāng)待測電阻為大電阻時,電流表的分壓作用較小,采用內(nèi)接法(圖2)。
常見的測量電源電動勢和內(nèi)阻實驗設(shè)計有以下兩種:如圖3所示,造成的誤差主要來自電壓表的分流;圖4所示,造成的誤差來自電流表的分壓。從實際情況來分析,這兩種的誤差其中較小的電壓表的分流,但是要在新課上講清楚是要花很多時間的。我們可以用另一中思路快速突破這個難點,把圖3上下翻轉(zhuǎn)180°后如圖5所示,把圖4上下翻轉(zhuǎn)180°后如圖6所示,實際上圖3等價于圖5,圖4等價于圖6。顛倒模型后,我們把對象關(guān)注在電源身上,就可以換一種說法:圖5所示為外接法測電源內(nèi)阻,圖6所示為內(nèi)接法測電源內(nèi)阻?,F(xiàn)在上面講述的結(jié)論也是可以運用到測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗之中,小電阻采用外接法,大電阻采用內(nèi)接法。考慮到實驗室中的干電池的電動勢E=1.5V,內(nèi)阻r≈2Ω,電壓表的內(nèi)阻RV≈2kΩ,電流表的內(nèi)阻RA=2Ω,綜合比較后可知,測量對象干電池的內(nèi)阻為小電阻,可以直接采用外接法。如果采用圖6的內(nèi)接法設(shè)計方案,即多測量了電流表的內(nèi)阻,即:r測=r真+RA,造成誤差很大,所以一般情況下不采用,除非是理想電表,或者是內(nèi)阻已知的電流表。這樣講授,符合學(xué)生的認知水平,學(xué)生容易接受,極大地提高教學(xué)有效性。
這樣子一來,我們就能在最短的時間內(nèi)突破這節(jié)課的重難點,既選對了實驗方案,又有足夠的時間來動手實驗,這樣也符合新課程教學(xué)有效性的理念。這節(jié)課中設(shè)計方案很重要,動手實驗也很重要,數(shù)據(jù)處理還是很重要,誤差分析也很重要,如果一味地追求面面俱到,相當(dāng)于重點都不突出,教學(xué)目的不明確,則教學(xué)的效果肯定是要大打折扣的。這節(jié)課我們采用顛倒思維的方式,改變了傳統(tǒng)內(nèi)外接的說法(內(nèi)外接也是相對而言的),快速選擇方案,避開誤差分析,著重訓(xùn)練學(xué)生的動手操作能力,還是可取的。
(欄目編輯王柏廬)