劉亞熙
電學實驗是高考的必考內(nèi)容,很多師生皆反映電學實驗頭緒多,方法靈活,復習效果不佳。我在近幾屆的高三復習中,均采取了提綱式的復習方法,取得了較理想的效果。
所謂提綱式,就是在電學復習之前,拿出一節(jié)課左右的時間,理清實驗關鍵及思路,這比逐一去復習單個實驗效果要好,我的方法就是順著電路結構理思路。
一、電源、開關部分
電學實驗基本上都要測電阻,故一般均要控制電壓、電流。所以除了半偏法測靈敏電流計內(nèi)阻時,電源電壓需稍大外(10V左右),一般為3V左右,描繪小燈泡的U-I特性曲線電壓看小燈標稱的額定電壓再選電源。開關一般都是串接,有時也用并接的方式使局部電路短路。
二、電流表和電壓表
1.選表原則:先保證安全,再選擇精確
安全即所選量程應大于測量值。精確是盡量讓指針的偏角在量程的之間,這就需要估算待測部分U、I的最大、最小值。
2.電流表的內(nèi)接、外接選擇
通過比較Rv和Rx值的大小,判斷Rx是大或是小電阻,然后選擇內(nèi)、外接法。如Rx范圍未知,可用試觸法:看內(nèi)、外接法中哪塊表的變化幅度大,即比較U與I的變化量與初態(tài)時數(shù)值比值的大小,如電壓表變化幅度大,則說明電流表分壓多,應當用電流表的外接法,反之內(nèi)接。
3.若電壓表、電流表告訴了確定的內(nèi)阻,實驗時應注意三個方面
(1)可能涉及表的異用:一是已知內(nèi)阻的電流表并聯(lián)在待測電阻兩端充當一個量程較小的電壓表,同理,已知內(nèi)阻的電壓表也可用串聯(lián)的方式充當電流表。
(2)可以進行量程的擴大,因為內(nèi)阻已知,所以只要有定值電阻或電阻箱,就可用串或并一個定值電阻的方式將表的量程擴大。
(3)實驗數(shù)據(jù)的修正,只要表的內(nèi)阻已知,則表分去電壓或電流均可由兩表讀數(shù)與內(nèi)阻計算得出,進而得出待測電路兩端的真實電壓或其中電流,從而消除系統(tǒng)誤差。
三、定值電阻、電阻箱
在所提供的器材中,也常有定值電阻出現(xiàn),用途主要有三種:
(1)用作保護電阻,這類電阻阻值較大,常串在電路中用于限流。
(2)用于改變伏特表或電流表量程,此類要求是電壓表或電流表內(nèi)阻已知,大電阻常用于改電壓表,小電阻則用于拓展電流表量程。
(3)串接入電源,擴大“等效電源”的內(nèi)阻,使“路端電壓”變化幅度大,便于描繪U-I圖像。處理數(shù)據(jù)時,應注意將定值電阻從“等效電源”的內(nèi)阻中減去。
而電阻箱因既可改變接入電路中的阻值,又可直接讀數(shù),常用在“半偏法”測量電流表、電壓表內(nèi)阻的實驗中。在只有電流表或電壓表時,常結合電阻箱測量電源的電動勢和內(nèi)電阻。
當然,復習時也要抓重難點:
①測定金屬的電阻率要掌握基本儀器的使用和讀數(shù),考題多出現(xiàn)在電流表的內(nèi)外接法的選擇上。本實驗的拓展常常是電阻測量的幾種方法。
②描繪小電珠U-I特性曲線的實驗,復習時應該注意小電珠工作點的確定,常見的考法就是在坐標紙上給出小電珠的U-I 曲線,再與一個已知電動勢和內(nèi)電阻的電源連接,求小電珠的功率。方法是就在該坐標紙上畫出該電源的路端電壓與電流的圖像,該直線與U-I特性曲線的交點即工作點。如果是兩個已經(jīng)畫好的U-I特性曲線的小電珠串接在一個已知電動勢、內(nèi)電阻不計的電源上,則就用直尺垂直于I軸移動,直到找到U-I特性曲線上兩個U的值之和等于電源電動勢,則該處即兩小電珠的工作點。如果是兩個相同小電珠并聯(lián)接在一個已知電動勢E和內(nèi)電阻r的電源上,則可假設小電珠工作電流為I,則:E=U+2Ir,可推出路端電壓與小電珠通過電流的方程式:U=-2rI+E,再在小電珠的U-I特性曲線上,作出U=-2rI+E的圖線,交點即每個小電珠的工作點。
③由于全國高考題很注重函數(shù)知識在物理中的應用,所以測定電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗要特別注意這方面的問題。例如:2014年新課標理綜23題實驗,如果不能根據(jù)全電路歐姆定律寫出第一問中與R的關系式,則后面圖像中斜率與截距的物理意義就不能正確得出,就不能得出E和r的數(shù)值。
處理我們不常見的圖像問題,請首先觀察橫—縱坐標的物理意義,再用物理規(guī)律寫出橫縱坐標兩個物理量的函數(shù)關系,對比標準方程,我們就可以得出圖線的斜率與截距甚至圖線與橫軸所圍“面積”的物理意義,從而做出解答。電學實驗寫方程的基本思路是全電路歐姆定律。
對于創(chuàng)新型實驗,我們?nèi)匀灰莆障嚓P實驗的基本實驗原理和方法,然后看需要做什么改進。
比如測電阻,基本的方法是U-I法,但由于表的問題,也可采用安安法、伏伏法,但這兩種方法都需要知道至少一塊表的內(nèi)阻,然后想法求出待測電阻的電流和兩端電壓。而用等效法或半偏法或電橋法測電阻,則需運用串并聯(lián)電路的知識,只要掌握基本原理,推知實驗改進的思路,就不難正確作答。
當然,電學實驗的確變化較多,我們應該結合實物采取靈活多變的復習方式,在教學時調(diào)動起學生學習的主觀能動性,不斷總結方法和規(guī)律,多做相關練習,就能取得良好的復習效果。
編輯 李建軍