張少伍 趙良震

(濮陽市第一高級中學(xué) 河南 濮陽 457000)

學(xué)生在做伏安法測電阻電路設(shè)計類試題時往往錯誤率很高，為了找出這類題的易錯點及錯誤產(chǎn)生的原因，筆者以一道高考題為例進(jìn)行了解讀并進(jìn)行了調(diào)查和分析.

1 一道高考題的實戰(zhàn)演練

【例題】(2017年高考全國Ⅰ卷第23題)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性.所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表○V (量程3 V，內(nèi)阻3 kΩ)；電流表○A (量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω)；固定電阻R0(阻值1 000 Ω)；滑動變阻器R(阻值0～9.0 Ω)；電源E(電動勢5 V，內(nèi)阻不計)；開關(guān)S；導(dǎo)線若干.

(1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，畫出實驗電路原理圖.

正解： (1)電壓從零開始調(diào)節(jié)，滑動變阻器應(yīng)使用分壓式接法，電壓表的量程小于燈泡的額定電壓，需要串聯(lián)電阻改裝，因為燈泡電阻遠(yuǎn)小于改裝電壓表的總電阻，所以電流表采用外接法，如圖1所示.

圖1 實驗電路原理圖

2 調(diào)查

為了找出學(xué)生做這類題易錯的地方，筆者針對此題組織了我校(城市普通高中)高二學(xué)生試做了該題，并進(jìn)行了正確率統(tǒng)計，如表1所示.

從表1可以看出，學(xué)生的易錯問題主要有：未改裝電表、畫成限流式、電流表內(nèi)接、非分壓也非限流電路.

表1 正確率統(tǒng)計人數(shù)和百分比

3 錯因分析和改進(jìn)措施

易錯問題1：未改裝電壓表(圖2)

圖2 未改裝電壓表電路圖

錯因分析：實驗要求能夠在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，而題中所給的電壓表○V量程為3 V，并不能達(dá)到要求，進(jìn)而測不出完整的伏安特性曲線.由表1的統(tǒng)計結(jié)果亦可看出，近50%的學(xué)生因?qū)忣}不清(未考慮量程)而直接測量導(dǎo)致出錯.

改進(jìn)措施：為了測量出完整的伏安特性曲線，需要對電壓表○V進(jìn)行改裝.對電壓表○V進(jìn)行改裝，則需串聯(lián)一個定值電阻R0使電壓表○V的量程擴(kuò)大到4 V，正好滿足要求.

易錯問題2：畫成限流式(圖3)

圖3 限流式電路圖

改進(jìn)措施：此時根據(jù)要求應(yīng)該選擇分壓式的控制電路.

易錯問題3：電流表內(nèi)接(圖4)

圖4 電流表內(nèi)接電路圖

改進(jìn)措施:根據(jù)要求應(yīng)采用電流表○A外接法.

易錯問題4：非分壓也非限流(圖5)

圖5 非分壓也非限流電路圖

錯因分析：有一種連接方式如圖5所示，這也是文獻(xiàn)[1]給出的答案，出錯率很高.仔細(xì)觀察電路會發(fā)現(xiàn)，滑動變阻器和燈泡兩者是直接并聯(lián)接入電路的，此時的滑動變阻器既沒有起到限流的作用，也沒有起到分壓的作用，也就是說，不管滑動變阻器的滑片是否移動，幾乎不會對燈泡產(chǎn)生影響.甚至當(dāng)滑片移動到最左端時還會出現(xiàn)電源短路狀態(tài).出現(xiàn)此類錯誤的主要原因在于對分壓式和限流式的控制原理理解不透徹.

改進(jìn)措施:將圖5中標(biāo)有“×”號的那根導(dǎo)線去掉即可，如圖6所示.對伏安法測電阻電路設(shè)計易錯問題進(jìn)行統(tǒng)計時發(fā)現(xiàn)，除了以上4類比較有代表性的錯誤之外，還存在其他的一些問題：(1)不清楚R0的作用錯誤將R0放錯位置如圖7所示；(2)電路設(shè)計完成之后發(fā)現(xiàn)電流表○A漏了，就直接按如圖8所示接入電路；(3)部分學(xué)生甚至把燈泡和開關(guān)都漏了,如圖9所示；(4)各種電路設(shè)計錯誤集中在一起的，如圖10所示；(5)作圖不規(guī)范，電路圖布局不合理，圖中的導(dǎo)線彎曲不直等.

圖6 去掉導(dǎo)線后的電路圖 圖7 R0位置錯誤電路圖

圖8 電流表接入電路圖 圖9 漏接燈泡和開關(guān)的電路圖

圖10 各種設(shè)計錯誤的電路圖

4 總結(jié)

伏安法測電阻電路設(shè)計類問題是高中物理教學(xué)的重點也是高考高頻考點，需格外引起重視.筆者針對此類問題整理了學(xué)生易錯情況并給出了改進(jìn)措施.電路設(shè)計類問題細(xì)節(jié)較多，初學(xué)者要想全面掌握此類問題的解法并達(dá)到解題要求并非易事.為了取得較好的效果，筆者還制定了口訣，以期達(dá)到幫助學(xué)生更全面、更系統(tǒng)地解決這類問題的目的.

口訣：限流分壓，內(nèi)外接法；儀器選擇，不容有錯；鉛筆作圖，直尺標(biāo)注；布局合理，標(biāo)上字母；節(jié)點有點，不漏元件；認(rèn)真檢查，養(yǎng)成習(xí)慣.