劉煥君

【摘要】物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，而電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高考物理實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)，是歷年高考必考的知識(shí)點(diǎn)之一．由于電學(xué)實(shí)驗(yàn)靈活多變，命題方向多，學(xué)生很不好把握，筆者將教材知識(shí)進(jìn)行梳理，提出高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的“不變”，再參考?xì)v年高考真題，總結(jié)高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的“多變”及其規(guī)律，希望對(duì)學(xué)生的備考有所幫助．

【關(guān)鍵詞】高考物理；電學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在高三物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的一輪復(fù)習(xí)中，學(xué)生感覺(jué)一團(tuán)亂麻，理不清頭緒，好不容易學(xué)懂了一點(diǎn)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)考試中都考不到，考試題感覺(jué)都見(jiàn)過(guò)，做起來(lái)卻無(wú)從下手．下面根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，通過(guò)對(duì)教材實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行梳理，總結(jié)了復(fù)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩條主線，并根據(jù)主線進(jìn)行各角度的拓展分析，以拓寬學(xué)生的復(fù)習(xí)視野，提升核心素養(yǎng)[1].

1 以測(cè)電阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn)及拓展分析

例1 某實(shí)驗(yàn)小組欲用伏安法測(cè)某一電阻Rx的阻值，教師提供給實(shí)驗(yàn)小組的器材如下，A．直流電源（3V，內(nèi)阻不計(jì)）；B．電流表A（量程0～0.2A，內(nèi)阻為2Ω）；C．電壓表V（量程0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ）；D．滑動(dòng)變阻器R（0～20Ω，1A）；E．定值電阻R2，阻值10Ω；F．定值電阻R3，阻值1Ω；G．開(kāi)關(guān)與導(dǎo)線若干．實(shí)驗(yàn)小組利用已給的部分器材連接電路，并進(jìn)行了測(cè)量．測(cè)出的第一組數(shù)據(jù)為：電壓表的讀數(shù)0.10V，電流表的讀數(shù)20mA．

（1）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，并結(jié)合以上測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的測(cè)量Rx的電路圖是．

（2）當(dāng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片準(zhǔn)備測(cè)第二組數(shù)據(jù)時(shí)，電流表被燒壞，檢查發(fā)現(xiàn)電流表量程過(guò)小，在教師的指導(dǎo)下，實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)已有器材對(duì)相同規(guī)格的電流表進(jìn)行改裝，定值電阻應(yīng)選．（填儀器前面的序號(hào)）

（3）電表改裝后，為了盡可能使待測(cè)電阻Rx兩端的電壓變化范圍較大，實(shí)驗(yàn)小組重新設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路進(jìn)行測(cè)量．經(jīng)過(guò)多次測(cè)量，將測(cè)得的數(shù)據(jù)描在U－I圖像中，計(jì)算出了直線的斜率為k，則Rx＝．（用題中給定的符號(hào)表示）

解析 （1）測(cè)出的第一組數(shù)據(jù)為：電壓表的讀數(shù)為0.10V，電流表的讀為20mA，可知，待測(cè)電阻的阻值約為5Ω，Rx/RA=50，RV/RA=600，Rx/RA

（2）電流表量程小時(shí)，可通過(guò)并聯(lián)定值電阻的方法擴(kuò)大其量程，Im=E/Rx≈0.6A，通過(guò)電阻的電流最小為0.4A，R定=0.2×2/0.4Ω=1Ω，故定值電阻選R3，選F．

（3）由實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)設(shè)計(jì)的電路，干路電流I總=I+IRA/R3=3I，Rx=U/I總=U/3I=k/3．INCLUDEPICTURE"G：＼＼2022＼＼一輪＼＼物理＼＼word＼＼9-120.TIF"＼*MERGEFORMATINET

拓展分析 本題用伏安法來(lái)測(cè)電阻，主要考查了電流表的兩種接法和滑動(dòng)變阻器的兩種接法以及電表改裝等電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)，以本題為核心，學(xué)生可從以下兩個(gè)方面進(jìn)行拓展分析：①依然采用伏安法，但是實(shí)驗(yàn)中給定的器材規(guī)格不同，那么滑動(dòng)變阻器的接法、電流表的接法可能會(huì)發(fā)生改變，或者電流或電壓超過(guò)電表的量程，可能需要對(duì)電表進(jìn)行改裝．②本實(shí)驗(yàn)中采用伏安法測(cè)電阻，但高考物理實(shí)驗(yàn)中，測(cè)電阻的方法還有半偏法、替換法、電橋法、安安法和伏伏法等，需要學(xué)生以伏安法為基礎(chǔ)，同步復(fù)習(xí)特殊方法測(cè)電阻[2].

2 以閉合電路歐姆定律為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn)及拓展分析

例2 如圖2所示為某多用電表的簡(jiǎn)化電路圖，表頭G的內(nèi)阻Rg=20Ω，滿偏電流Ig=1mA，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為1kΩ，定值電阻R1=5Ω，R3=1kΩ，電源電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，內(nèi)阻不計(jì).下列選項(xiàng)正確的是（）

（A）選擇開(kāi)關(guān)接1時(shí)，能測(cè)量的最大電流為4mA.

（B）選擇開(kāi)關(guān)接3時(shí)，能測(cè)量的最大電壓為0.02V.

（C）當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)接2且將紅黑表筆短接調(diào)零，此時(shí)滑動(dòng)變阻器R2的接入阻值為296Ω.

（D）選擇歐姆檔并調(diào)零測(cè)量某電阻時(shí)，表頭半偏，則待測(cè)電阻的阻值為300Ω.

解析 當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)接1時(shí)，表頭和定值電阻R1并聯(lián)，通過(guò)表頭的最大電流為1mA時(shí)，通過(guò)R1的電流為4mA，通過(guò)表筆的最大電流為5mA，（A）錯(cuò)誤；當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)接3且表頭滿偏時(shí)，通過(guò)R3的電流為I=5mA，R3兩端的電壓為U=IR3=5V，表筆兩端的最大電壓為5.02V，（B）錯(cuò)誤；當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)接2且將紅黑表筆短接調(diào)零，此時(shí)表頭滿偏，通過(guò)R2的電流為I=5mA，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U′=E－IgRg=1.48V，滑動(dòng)變阻器R2的接入阻值為R′2=U′/I=296Ω，（C）正確；選擇歐姆擋并調(diào)零，表頭指針半偏，可知通過(guò)待測(cè)電阻的電流I0=2.5mA，待測(cè)電阻兩端的電壓U0=E－1/2IgRg－I0R′2=0.75V，則待測(cè)電阻的阻值Rx=U0/I0=300Ω，（D）正確．

拓展分析 本題是關(guān)于多用電表的基礎(chǔ)提升題，不僅考查了多用電表的原理，還考查了多用電表的使用及電表改裝等基礎(chǔ)知識(shí)，以本題為源展開(kāi)分析、拓展和討論，可對(duì)多用電表的原理及使用完全理解，教師可引導(dǎo)學(xué)生大膽創(chuàng)新，自己制作多用電表[3].本題可對(duì)電路中的電學(xué)原件的規(guī)格適當(dāng)改變，選擇開(kāi)關(guān)接2，A、B兩表筆間接一電阻箱，可以測(cè)量多用電表內(nèi)部電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（安阻法的拓展）；選擇開(kāi)關(guān)接2，A、B兩表筆間接一電壓表，也可以測(cè)量多用電表內(nèi)部電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（伏安法的拓展）；若將電路中的電流表?yè)Q成內(nèi)阻已知的電壓表，選擇開(kāi)關(guān)接2，A、B兩表筆間接上合適的電表或電阻，依然能測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻[4].

3 結(jié)語(yǔ)

從歷年高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)看，電學(xué)實(shí)驗(yàn)的命題方向千變?nèi)f化，難以應(yīng)對(duì)，學(xué)生要立足于教材基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，抓住電學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩條主線，順藤摸瓜．只有夯實(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，理順實(shí)驗(yàn)思路，弄清實(shí)驗(yàn)原理，掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法，牢記實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，以不變應(yīng)萬(wàn)變，方能提升創(chuàng)新能力并提高考試成績(jī).[5]

參考文獻(xiàn)：

[1]高玉峰.高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)分析與思考[J].中學(xué)物理，2016，34（03）：89-90.

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[3]田長(zhǎng)軍.理順教材三道例題 掌握多用電表原理[J].廣東教育（高中版），2021（01）：61-64.

[4]陳宇松，楊奎，郭嘉.試論高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)策略[J].高考，2019（22）：133.

[5]沈加法.暢想2020年物理高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（高中版），2020（02）：45-49.