伏安法测电阻实验的设计研究

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1、伏安法测电阻实验的设计研究　　【摘要】分析了大学物理实验课程伏安法测电阻实验教学中存在的问题，介绍了大学阶段本实验教学中增加实验设计的做法，揭示了这种做法对大学和中学物理实验教学衔接和增强学生实验能力的作用。　　【关键词】伏安法；实验设计；衔接　　引言　　伏安法测电阻实验原理清晰、电路简单，是一个基础性的实验，初中教材介绍了实验的原理，高中和大学阶段往往都会开设这一实验。本文分析了大学物理实验课程本实验教学中存在的一些问题，提出大学阶段应该在实验内容和要求上有所改变、提高和加深，通过在实验中增加一些设计性的内容和要求，较好地完成了大学和中学物理实验教学的衔接，提高

2、了教学效果。　　一、伏安法测电阻原理　　伏安法测电阻的实验原理是欧姆定律，按照电流表与电压表相互位置的不同，有两种接线方法，一种是电流表在电压表的内侧，称为内接法，另一种是电流表在电压表的外侧，称为外接法，两种接法的电路图分别如图1、图2所示。　　三、大学阶段的教学误区举例4　　1、降低教学要求，重复高中时的教学过程，学生实验的内容、方法和要求与高中时基本相同。这样做会造成大部分学生失去学习兴趣。当然这种做法也有一些客观原因。目前我国的中学教学仍然盛行应试教育，在高考的指挥棒下，实验教学没有受到应有的重视，许多教师采用讲实验而不是学生动手做实验这种本末倒置的方式，

3、对物理实验的要求就是会做实验题。许多中学大纲要求学生完成的实验，学生往往只是看老师演示或者甚至仅仅是老师“口述实验”，学生没有进实验室亲自动手做实验。当然也不排除少数学校实验条件差导致部分学生实验不能开出。这样，部分大学生新生的实验动手能力很差，远远没有达到大学物理实验的基准。另外，也有教师抱怨，随着大学的扩招，学生的素质普通下降，学生学习方法停留在高中阶段，相当一部分学生在学习上存在着很强的依赖性，希望老师将实验的整个过程进行详细讲解，包括实验原理的学习、实验仪器的使用、实验的内容与步骤、数据处理和实验报告的撰写等都希望教师明确讲解，手把手地教。这些都是客观存在

4、的，但是即使这样，我们也不能无限度地降低教学要求，而应该从大学入学开始，从简单的实验入手，逐步培养学生的自学能力、动手能力和分析解决问题的能力等各种能力。　　在高中教学的基础上增加两点要求：（1）测量时两个电表同时处于最佳工作状态，即指针偏转都在满偏量程的2/3以上。（2）强调功率的要求，要求待测电阻的功率小于其额定功率。对于大学低年纪学生，很容易忽视功率的要求，教学中发现100Ω4电阻被烧黑的情况较为普遍，而不能超功率使用电器是必须树立的一个观念，应该通过训练使其成为一种潜在的意识和习惯。学生实验时，任选两个待测电阻中的一个，首先估测其阻值，鼓励学生通过手机上网

5、查找色环电阻的读数方法，同时向学生强调，因为待测电阻的精度不高，读出的阻值也只能作为估测值。接下来就是简单的设计性的内容，要求学生按照上述两个要求确定两个电表应该各使用哪个量程，并确定实验条件，即在待测电阻上加多大的电压。　　测量100？电阻的情况如表1所示，如果只要求对内接法或外接法做出选择，那么两个电表共15种量程组合都是可以的，实验显然过于简单。表1的第6行是伏特表满偏时流过待测电阻的电流，这时暂不考虑是否超过毫安表的量程，可以看出1伏电压约产生10毫安电流。如果要求两个电表同时处于最佳工作状态，则只有编号为3、9和15的三种量程组合可以选择。再考虑功率条件

6、，则只剩下编号为3的组合。实验时使毫安表满偏或接近满偏。　　教学中不要求学生做出如表1、表2的完整分析，只要求找出一种可行的方案，但必须对探索的过程和选择的理由进行说明。如果没有找出最佳方案，但有较详细的设计过程，能指出所用方案的不足，也能得到及格到良好的分数。　　结束语4　　几年来的教学实践表明，在伏安法测电阻实验中增加设计性的内容和要求，能很好地激发学生的思维，提高学生对实验课程的兴趣，增强学生的实验设计能力。学生通过实验不仅巩固了伏安法测电阻的原理和接法的选择，还对电表的最佳工作条件和用电元件的功率限制有了直观的认识，因而有了更大的收获。通过这样的改变，这个

7、实验是一个很好的大学和中学衔接的实验，而不再是一个可有可无的实验。进一步推广，在条件允许的情况下，大学实验教学中应多开设设计性实验，即使整个实验不是设计性实验，我们也可以在实验中增加设计性的内容和要求，这将大大提高实验教学的效果。　　参考文献：　　[1]易德文，盛忠志.伏安法测电阻时安培表采用内、外接法的判定条件[J].大学物理，2004，23（6）：43-45.　　[2]张春华.消除伏安法测电阻理论误差的实验设计标准―微小误差理论在实验设计中的应用举例[J].物理实验，1995，15（2）：71-72.　　[3]舒象喜.伏安法测电阻的误差数形分析及其控制的研究[

8、J].科技