陳鵬宇

[摘要]高中的物理電學(xué)模塊，占據(jù)高中物理的半壁江山，是高考中的重要考試內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生能夠具體掌握物理電學(xué)的基本概念，了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則、流程方法。本文旨在以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)操作為實(shí)踐輔助，加深學(xué)生對物理電學(xué)知識點(diǎn)的梳理，以及進(jìn)一步的內(nèi)化、掌握。

[關(guān)鍵詞]高中物理 電學(xué)實(shí)驗(yàn) 電路設(shè)計(jì)

電學(xué)實(shí)驗(yàn)的電路設(shè)計(jì)首先需要學(xué)生具備扎實(shí)的電學(xué)基礎(chǔ)知識，在真正理解電路設(shè)計(jì)的原則的基礎(chǔ)上，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化的電路設(shè)計(jì)操作。那么，我們在高中學(xué)習(xí)中已經(jīng)初步涉及到了電路設(shè)計(jì)的理論內(nèi)容，為提升高中教材的生活運(yùn)用效果，并進(jìn)一步落實(shí)學(xué)習(xí)效果，加深學(xué)習(xí)理解，本文結(jié)合高中學(xué)習(xí)的部分知識，開展了自主探究，以下是主要內(nèi)容。

一、掌握基本物理電學(xué)知識

（一）元件與電路圖

元件和電路圖是構(gòu)成整個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)要素，根據(jù)平時(shí)上課所學(xué)的基礎(chǔ)物理知識，能夠讀懂各類電路圖的電路構(gòu)成，能夠一眼看出該電路圖的連接方式、元器件的擺放位置誤區(qū)。在挑選適當(dāng)?shù)碾娫春?，根?jù)所給電路圖，挑選符合實(shí)驗(yàn)的元器件型號，調(diào)整測量工具電表的指針，選擇合適的測量范圍。

（二）了解實(shí)驗(yàn)器材的使用方法

實(shí)驗(yàn)器材使用是否規(guī)范，決定著整個(gè)實(shí)驗(yàn)的最終效果，因此，在進(jìn)行正式的實(shí)踐操作前，需要對實(shí)驗(yàn)手冊進(jìn)行仔細(xì)研讀，熟記每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的操作規(guī)范以及操作要點(diǎn)，減少實(shí)驗(yàn)失誤，降低實(shí)驗(yàn)失敗風(fēng)險(xiǎn)，避免因操作不當(dāng)而造成的實(shí)驗(yàn)器具的破壞。

二、實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)的原則

（一）安全性

雖然實(shí)驗(yàn)室的電流都不足以對人體造成傷害，但物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)畢竟也是屬于有風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)我們高中生沒有太多的實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn)，容易出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)失誤。因此，這就要求我們學(xué)生在設(shè)計(jì)電路時(shí)，一定要考慮設(shè)計(jì)的安全性，規(guī)范性，電路設(shè)計(jì)圖必須要經(jīng)過老師確認(rèn)才能進(jìn)行實(shí)際操作。

（二）整體性

電路設(shè)計(jì)需要考慮整體性，不能將電路部分單獨(dú)的拎出來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣會使學(xué)生在最終的電源、電流選擇上帶來一定的難度，造成實(shí)驗(yàn)無法有效進(jìn)行。因此，電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要基于整體的設(shè)計(jì)思路，分模塊優(yōu)化，逐漸向整體設(shè)計(jì)靠攏。

（三）功能性

電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一定要滿足功能性，達(dá)到一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作，不僅僅只是一個(gè)操作，更重要的是需要從中實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。比如探究并?lián)電路與串聯(lián)電路的電流異同點(diǎn)時(shí)，就需要對不同的電路電流進(jìn)行測量，那么在電路設(shè)計(jì)時(shí)，就需要根據(jù)控制變量法，設(shè)計(jì)符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膶?shí)驗(yàn)，促使實(shí)驗(yàn)具有實(shí)驗(yàn)功能。

三、實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)的流程方法

（一）明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

首先，需要對實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行明確，借助實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鞔_實(shí)驗(yàn)導(dǎo)向，只有在這樣的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料選擇，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。那么實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡拿鞔_除了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)向作用外，還有一點(diǎn)好處，就是可以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶Ρ确治觯瑏砗瞬閷?shí)驗(yàn)流程的規(guī)范性，檢測實(shí)驗(yàn)過程中的設(shè)計(jì)是否存在誤區(qū)，對于不準(zhǔn)確的地方可以及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。

（二）選擇實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料的選擇需要能滿足實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求，由于現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室的很多實(shí)驗(yàn)器材都呈現(xiàn)的老化、陳舊的狀態(tài)，這就容易導(dǎo)致我們在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料選擇時(shí)，容易誤選到一些不能滿足實(shí)驗(yàn)功能的器材，因此我們學(xué)生在進(jìn)行器材篩選過程中不僅需要挑選適合實(shí)驗(yàn)的各種材料工具，更要檢測這些工具的是否滿足實(shí)驗(yàn)要求。

（三）確定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材的選定后，憑借有限的實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，眾所周知，不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案會產(chǎn)生不同的實(shí)驗(yàn)效果，設(shè)計(jì)優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)方案不僅可以優(yōu)化試驗(yàn)流程步驟，還可以得到最佳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中需要確定電源大小的設(shè)定，是使用交流電，標(biāo)準(zhǔn)電壓220伏還是4 5伏低電壓，亦或者是使用直流電，用電池進(jìn)行電路連接；確定電路的連接方式，是內(nèi)接還是外接；確定滑動(dòng)變阻器的選擇，是大電阻還是小電阻；確定電路的接法選用，是分壓式接法還是限流式接法。以上這些基本設(shè)計(jì)要素都需要進(jìn)行著重考慮，仔細(xì)分析，各種要素進(jìn)行優(yōu)化組合后，選擇最佳的設(shè)計(jì)方案。

（四）優(yōu)化電路方程

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，我們可能會遇到一些復(fù)雜的電路方程，這些電路方程往往具有很強(qiáng)的迷惑性、復(fù)雜性，如果直接對這些方程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，可能會給我們學(xué)生看來很大的計(jì)算量，這大大增加了實(shí)驗(yàn)的操作難度，也很難進(jìn)行最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理。因此針對這些復(fù)雜性電路方程，需要進(jìn)行一定的優(yōu)化檢驗(yàn)，剔除一些不必要的要素，降低電路紊亂的可能性，將電路方程化解為可理解的范圍之內(nèi)，確保實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘嬲玫接行нM(jìn)行。

四、結(jié)束語

綜上所述，針對物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的電路設(shè)計(jì)，需要滿足設(shè)計(jì)的原則，在研究透徹課本知識的基礎(chǔ)上，按照實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行操作，在這樣的基礎(chǔ)上才能真正的得到一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將實(shí)驗(yàn)的誤差降低到最小化。那么針對以上的研究仍處于高中教材發(fā)散的初級內(nèi)容范圍內(nèi)，沒有太過于詳細(xì)精細(xì)化的電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程，從專業(yè)的角度上來說還有些匱乏，還需要加強(qiáng)日后物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)探索。