“电路图连接”之我见

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[关键词]学科教育  

      物理学科是一门以实验为基础的自然科学,物理实验也一直是高考的重要内容。每年的物理高考试题(现行的理科综合试题)都有实验题目,分值比例约为13%,应能力考查的要求分值还可能会加大。作为中学物理教学的重点——电学,其相关实验也成为高考的重中之重,基本上年年出现。其中有关电路图的连接问题,是我们常见又很容易犯错的类型.结合教学实践,我从以下几个问题入手谈谈“电路图连接”。
  
  一、电路图连接渉及哪些实验
  
  在《高考说明》规定的学生独立完成的19个实验中,有关电路图连接的共四个实验,它们是“测定金属电阻率” 、“描绘小灯泡伏安特性曲线”、“电流表改装为电压表”和“用电流表和电压表测电源的电动势和内阻”.作为基本实验它体现的是实验思想和方法,在高考中出现的几率很小.考试中经常出现的是相关或类似题目,比如设计一个实验准确测定某电阻(或灯泡)的阻值,或设计实验确定电流表或电压表的内阻,还有让你设计实验确定“空表”(有刻度无标度)的内阻值等等.
  
  二、电路图连接应注意的环节及各环节基本原则
  
  电路图连接虽说形式多样,但不管什么题目在解答时都需要注意以下三个环节:
  (1)器材的选取.选定合适的电源、安培表、伏特表、滑动变阻器。
  (2)安培表、伏特表的连接方式,确定安培表内接还是外接。
  (3)滑动变阻器的连接方式,确定对滑动变阻器采用分压式还是限流式。
  按照中学物理教学要求,以及物理实验“安全”、“精确”和“便于操作”的总原则,针对以上三环节在具体操作时须遵循的原则是:
  (1)器材选取
  学生实验一般选取直流电源,实验中多为干电池.
  安培表、伏特表选取原则:①不超过表的量程;②在测量中指针偏转较大.一般以指在满偏刻度的2/3左右为宜,至少也要超过1/2.
  滑动变阻器选择的原则:①不超过它允许通过的电流;②便于调节(单位长度阻值不要太大);③与连接方式有关.一般情况下,限流式接法选全阻值较大变阻器,分压式接法选全阻值较小变阻器.
  依据上述原则,器材选取时都要把住“合适”这个尺度.首先量程(滑动变阻器的额定电流)不能“太小”确保安全,其次不能“太大”(滑动变阻器全阻值不要太大)以便调节及精确读数.
  (2)安培表、伏特表连接
  安培表、伏特表在电路中连接有两种方式:安培表内接(图甲)和安培表外接(图乙).
  
  由于安培表和伏特表接入电路后对电路的影响,不管采用外接电路还是内接电路都会产生测量误差.甲图中伏特表测量的电压大于通过电阻 两端的电压使电阻测量值偏大,乙图中安培表测量的电流大于通过电阻 的电流使电阻测量值偏小。为了减小测量误差,当 远大于安培表内阻时(千欧以上),应采用安培表内接法(图甲);当 远小于伏特表内阻时(几十欧),应采用安培表外接法(图乙).简单讲,测量大阻值电阻时,想法隔开待测电阻与伏特表(阻值相当),应采用安培表内接法;测量小阻值电阻时,想法隔开待测电阻与安培表(阻值相当),应采用安培表外接法.若遇到 的阻值不太大又不太小,可用求中项阻值的方法来判定:即先算出中项阻值 (即 的比例中项),若 > ,说明待测电阻阻值较大,应采用安培表内接法;若 < ,说明待测电阻阻值较小,应采用安培表外接法。
  (3)滑动变阻器连接
  滑动变阻器在电路中有两种连接方式:分压式接法(图甲)和限流式接法(图乙).
  
   滑动变阻器分压式接法的特点是:电源与滑动变阻器(R)组成主回路,而被测电路(负载)与滑动变阻器一部分电阻并联,该接法负载两端电压的调节范围是0~ (不计电源内阻).滑动变阻器限流式接法的特点是:电源、滑动变阻器(R)、被测电路(负载)三者串联,该接法负载两端电压调节范围是 ( 为负载电阻,R为滑动变阻器电阻总电阻,不计电源内阻)。
  
  三、实物连接注意什么
  
  选定好实验器材,确定了安培表、伏特表、滑动变阻器恰当接法,下来就是画出实验原理图,最后实物连接.
  实验原理图要求“简洁”、“规范”、“准确”,用直线连接,能够体现你的实验思想,“内接”还是“外接”,“限流”还是“分压”。
  实物连接中要特别注意两点:
  (1)滑动变阻器“两节点”还是“三节点”。若选用滑动变阻器限流式接法则有两节点,一点在滑杆,一点在螺线管,用两根导线连接,即“两点两线”。选用滑动变阻器分压式接法则有三节点,一点在滑杆,另两点分别在螺线管两端。其中一端常跟两根导线相连,一根接电源一根接负载。这样分压式接法多为“三点四线”。
  (2)接线柱有“+”、“-”。中学实验中都是直流电路,连接安培表、伏特表时要特别注c电流方向。要求电流必须从安培表“+”接线柱进,“-”接线柱出;伏特表“+”接线柱接在电势高的点,“-”接线柱接在电势低的点。除此之外,还需注意接线柱所对应量程,要跟所选安培表、伏特表量程一致。 (作者单位:甘肃省白银市第八中学)

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