浅谈高考物理电学设计性实验解题的突破

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1、浅谈高考物理电学设计性实验解题的突破浅谈高考物理电学设计性实验解题的突破　物理是一门以实验为基础的学科，物理实验一直是高考考查的重点。物理实验对理解和掌握物理概念与物理规律、对知识的巩固和运用都有着至关重要的作用。近年来高考物理实验试题发生了明显的变换，已跳出课本中分组和演示实验的内容，逐渐向综合性、标准化和高层次方向发展，出现了设计性实验试题。这些实验试题设计新颖，立意深刻，要求学生能灵活运用已学的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，体现了从知识型向能力型的转变，强化了人才选拔的功能。　　解决设计性实验问题的关键是确定实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点，它决定实验

2、中应当测量哪些物理量、如何合理地安排实验步骤及如何科学地处理实验数据等。而实验原理的确定，要根据问题的要求和给出的条件并通过回顾分组实验和演示实验来寻找能够迁移应用的实验原理；或者通过回顾物理原理，寻找有关的物理规律，设法创设相关的物理情景，并根据已有的基本仪器测出必须测定的物理量，从而寻找能够迁移应用的实验原理。所以设计性实验是既有物理规律可依，也有思维方法可循。笔者以两道电学实验题为例肤浅地谈谈高考物理电学设计性实验解题的突破　　题1：（2006年全国理科综合能力测试第I卷）现要测量某一电压表的内阻。给定的器材有：　　待测电压表（量程2V，内阻约4kΩ）；　　电

3、流表（量程1.2mA，内阻约500Ω）；　　直流电源E（电动势约2.4V，内阻不计）；　　　　固定电阻3个：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；　　电键S及导线若干。　　要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。　　（1）试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并在画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）　　（2）电路接通后，若电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻RV=。　　分析：该题为给出条件和实验器材要求测电压表内阻的设计型实验，它要求学生能灵活应用所学的

4、知识来解决问题。高中实验中测电阻的最基本的方法是伏安法，而本实验归根结底仍为伏安法测电阻。所以实验电路的雏形就确定：和串联，利用电流表测出通过电压表的电流。在确定实验原理后进一步考虑电压表和电流表是.L.否匹配问题，即考虑仪表的安全性，待测电压表的满偏电流约为0.5mA，而所给电流表的量程为1.2mA，题目要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半，显然直接将两者串联是不可行的。这就要求学生进而能联想到电表的改装，在与电流表并上一个电阻时能扩大其量程，有此思路后再审题，电流表的量程大于电压表的满偏电流（约为2倍），那么取一个固定电阻（阻值和电压表的内阻相当）和电压表并联，问题就

5、迎刃而解了。整个电路设计如图1所示。　　题2：用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下：　　电流表A1（量程250mA,内阻r1＝5Ω）；　　电流表A2（量程300mA,内阻r2约为5Ω）；　　待测电阻R1（阻值约为100Ω）；　　滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）；　　电源E（电动势约为10V，内阻r约为1Ω）；　　单刀单掷开关S，导线若干。　　（1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号.　　（2）需要直接测量的物理量是，用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1＝。　　分

6、析：电阻的测量是近年来高考考查频率较高的实验，而它的基本原理就是伏安法，即只要能测出待测电阻两端的电压及通过的电流，问题就解决了。显然该题问题的焦点是并没有给出电压表，而是给了两个电流表，所以必须从两个电流表找到突破口，比较两表发现其中一个内阻是已知的，那么就要联想到欧姆定律变形公式U=IR，所以可以把电流表A1作为电压表使用，那么该实验的原理还是伏安法。伏安法测电阻分为内外接法，不管哪种接法都存在误差，主要是由电压表的分流和电流表的分压引起的，而这里是把电流表A1作为电压表使用,这条支路的电流就可测，显然要采取外接法即如图2，再联系题目，要求多组测量，可变阻器的阻值只有10欧

7、，待测电阻的阻值约为100欧，若串联在电路中，变阻器控制电路的作用就不明显，所以变阻器要用分压式接法，设计电路如图3所示。　　上面二题都是设计性实验试题，要使问题得到正确的解答，考生必须掌握实验所体现的实验思想和方法，真正理解而不是形式上记忆实验原理，所以实验复习时，实验基本原理和方法的复习是重要的环节，切不可舍本逐末，而掌握一些有普遍意义的实验方法又是设计实验的基础。为此本人以为要明确以下几点：　　1.实验要达到什么目的，要达到这个目的，依据什么物理规律，即实验原理的理解；　　2.根据实验