建立功能电路观点解决电路实验问题

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:monkey825
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  高中电学实验问题形式多样,变化灵活,是学习的难点所在.学生在做电学实验题时往往不能理解实验原理,不会画实验电路图,无法根据实验条件进行计算以完成实验目的,在教学中发现这类题目学生得分率极低.针对这种情况,本文从电路模型的建立和对功能电路的识别出发,给出一种解决电路实验问题的思路.
  1功能电路
  按照功能划分电路,是电子线路的观点,将此观点运用于高中电路的学习,有助于搞清楚电路各部分的作用,实践证明,这种观点和方法是卓有成效的.高中阶段按照功能电路的观点来看,电路可分為四种或四部分,分别是供电电路,测量电路,保护电路和校对电路,其中主要的是供电电路和测量电路.
  1.1供电电路
  顾名思义,供电电路负责给电路供电,一般包括电源和滑动变阻器两个元件.供电电路有三种方式:
  第一种是初中学过的、拿电源直接给用电器供电;
  第二种就是高中学过的分压式供电电路,如图1所示;
  第三种就是限流式供电电路,如图2所示.
  关于供电电路是选择分压式还是限流式已有多篇文章分析过,本文不再赘述,只用16字简单总结一下:零起必分,滑小必分,滑大可限,烧表必分.
  1.2测量电路
  顾名思义,测量电路负责对电路中的相关量进行测量,因为高中物理中的电学测量工具只有电压表和电流表及万用电表,故而测量电路这部分主要就是伏安电路.由于电表本身有内阻,方法上又分为外接法和内接法,外接法适合测量小电阻,测量值小于真实值,内接法适合测量大电阻,测量值大于真实值,可简单总结为“外小内大”.需要注意的是,测量电路它具有的就是测量功能,故而电路中相关量的测量与计算只看这部分电路即可,不需去管供电电路.
  1.3保护电路
  保护电路实际上就是一个电阻,它负责保护测量电路.一般是在供电电路和测量电路对接的时候接保护电路即可.
  1.4校对电路
  这种电路主要是在把电表改装后需要与标准表进行校对,校对不仅仅是把改装表和标准表连在一起就行了,我们需要给它提供一个完整的电路,这个电路就叫校对电路.
  有了功能电路的思想后,我们再看电学实验主要测什么.
  2三个测量
  高中电学实验归纳起来就是三个测量:测电阻,测电表,测电源.
  测电阻就是测量电阻的阻值,测电表就是测非理想电表的内阻,测电源就是测电源电动势和内电阻.那么这些量的测量各有几种方法?
  2.1测电阻
  测电阻可归纳为以下几种方法: ①欧姆表法;②电阻的决定式;③伏安法;④比例法;⑤等效替代法.
  其中等效替代法不仅是高中物理任何一个实验都可以用的方法,更是一个用途广泛、道理简单、使用方便的方法,应该引起我们的高度重视.
  2.2测电表(的内电阻)
  测电表可归纳为以下几种方法:①欧姆表法;②伏安法;③比例法(半偏法);④等效替代法.
  由于测电表的内电阻本质上仍然是测电阻,故而测量方法与测电阻的方法基本一致.但是电表本身能够自报读数,在知道电表内阻的情况下可以伏安互换,一表三用,就又衍生出了许多测量方法,但仍然体现了测电阻的共性方法.
  2.3测电源(的电动势和内电阻)
  测电源可归纳为以下几种方法:①两表一电阻;②一表两定阻;③理想电表法.
  该实验从原理上来讲就是闭合电路欧姆定律,需要关注测量电路,对闭合电路欧姆定律变形得出符合图象的函数表达式,结合图象由斜率和截距等来求电动势和内阻.
  3举例说明
  例1实验室备有以下器材:
  待测电阻Rx;
  不能看作理想表的电流表A;
  不能看作理想表的电压表V;
  滑动变阻器R1;
  电阻箱R(最大阻值大于待测电阻的估计值);
  低压直流电源,导线、开关若干.
  (1)利用所提供的器材,设计一个测量R的实验方案,要求避免由于电压表和电流表不能看作理想表对实验造成的误差.画电路图.
  (2)简述实验原理、实验步骤.
  解析首先明确实验目的就是测电阻,但题目中给的是非理想表,而且要避免由于非理想表引起的误差,那么在测电阻的五个方法里面筛选,欧姆表法和电阻的决定式法不能用,伏安法必须考虑电表的内阻,也不能用,剩下的就是[TP1GW113.TIF,Y#]比例法和等效替代法,很显然,等效替代法是最简单的,因此从方法上选择等效替代法.
  接好的电路如图3.
  在等效替代法中,被测物和替代物不能同时接入电路中,因此我们用了两个开关加以控制.要让它完成实验必须要有供电,我们用了一个限流的电源.
  主要的实验步骤就是:(1)闭合总开关S3,然后闭合S1,使被测电阻Rx接入电路,读出电流表的读数;(为了读数方便,我们可以调节滑动变阻器得到一个比较方便的读数,其实这个地方的电流表只起一个记录的作用) (2)断开S1,闭合S2,使电阻箱接入电路,调节电阻箱,使电流表的示数重复出现,这时电阻箱的示数就是待测电阻的阻值.
  我们完成一个实验,首先要知道它测什么,知道这个测量有几种方法,再根据已给出的器材就能够决定我们用什么方法,就能够画出相应的电路图.
  例2从下表中选出适当的实验器材,设计一个电路来测量电流表A1的内阻.要求方法简洁,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据.
  (1)画出电路图,标明所用器材代号;
  (2)若选测量数据中的一组来计算,则所用的表达式是什么?各符号的物理意义是什么?   [HT6][WB]器材:[WB]规格:
  [DW]电流表A1(待测物)[DW]量程10 mA,内阻r1待测(约40 Ω)
  [DW]电流表A2[DW]量程500 μA,内阻r2=750 Ω
  [DW]电压表V [DW]量程10 V,内阻r3=10 kΩ
  [DW]电阻R1[DW]阻值约为100 Ω做保护电阻用
  [DW]滑动变阻器R2[DW]总电阻约为50 Ω
  [DW]电池E[DW]电动势1.5 V,内阻很小
  [DW]电键S
  [DW]导线若干
  解析首先明确实验目的是测电表内阻,那么思考改用什么测量方法呢?由测电表的四种方法,很多同学容易想到伏安法,那么我们画出伏安法的测量电路这一部分,一般有三种画法:
  下面我们看该电路的其它部分:
  例3如图9所示,图中E为直流电源,R为已知电阻,V为理想电压表,其量程略大于电源电动势,S1和S2是开关,现要利用图中电路测量电源的电动势E和内阻r,试写出主要实验步骤及结果的表达式.
  解析实验目的是测电源电动势和内电阻,题中给了一个理想电压表,并且量程大于电源电动势,筛选测电源的方法,可以用理想电压表直测.把S1断开,S2闭合,则电压表的读数U1就是电源电动势.
  内电阻怎么测呢?再闭合S1,此时外电路闭合,电压表测的就是路端电压而不是电动势了,电压表读数记为U2,然后根據闭合电路欧姆定律即可求出内电阻.得E=U1,r=[SX(]U1-U2[]U2[SX)]R.
  以上三个例题较典型的说明了用功能电路的观点解决电路实验问题的基本思路,教学中要缓慢渗透,通过典型例题使学生建立起阅读电路的基本思路,进而把电路划分成各功能部分,明确各部分的作用,才能较好的解决电路实验问题.
其他文献
物理学概念和原理并非孤立的知识,物理知识与科学史相联系,同时又随着时代、科技的发展而发展,反映着人们对世界本质的认识,而且在诸多科学家的不懈努力下对客观世界的认识更加准确、深刻和全面.笔者认为高中物理课堂必须以文化价值为主线组织教学,提高课堂教学的效果.  1重演“准历史现象”  物理知识往往与物理学史相对应,那么,前人是如何研究的?对我们今天的学习有怎样的影响?笔者认为,我们可以从历史教材中“拿
本文论述了“四课”制度的科学内涵以及如何有效的组织开展这一工作的基本过程。并重点阐述了“四课”制度的开展对“双新”教师教学水平的提高、课程建设以及教研室作用的发
学生实验能力的核心部分是基本仪器的使用,实验操作的基本功自然也离不开对仪器的熟练掌握.在高中物理教材中需要学生分组进行的19个物理实验中,要求掌握基本仪器使用和将基本仪器作为主要实验器材来进行的物理实验就占到12个,又可以将这12个实验归为两大类,一类是基本实验的使用,另一类则是将基本实验作为主要器材从而来进行的探究性或实验性实验,对于第一类实验,要求学生要对基本仪器的使用方法熟练掌握;第二类实验
摘要:词汇是语言教学的重点和难点。但很多中学生对于英语词汇学习感到吃力,甚至因此对英语学习丧失了兴趣。本文分析了目前词汇教学过程中存在的主要问题,并提出了相应的对策和建议。  关键词:新课程 词汇教学 问题 对策    一、研究背景    词汇教学是英语教学中的重点,同时它又是中学英语教学的难点。多年来,死记硬背词汇表是很多高中生记忆词汇的主要方法。新的高中英语课程标准对高中毕业生的英语词汇要求有
物理实验误差通常分为偶然误差和系统误差.偶然误差是由于实验者本人的主观意识、测量环境、仪器等不确定因素所带來的不可避免的波动,使得在多次测量时出现实验数据偏离实际值的现象.这种误差可以通过多次测量求平均值的方法来尽量减小.  实验中系统误差则是由实验中的一些确定因素引起的,如仪器本身的缺陷、测量时的客观环境条件、实验方案的完备程度及理论模型的抽象与近似等.它所带来的误差不会时而偏大、时而偏小,且每
中考均分落差是评价一个地区义务教育均衡化和素质教育推进程度的重要指标.为了找出问题、分析原因、缩小差距,近期笔者随教育局教研室的学科专家组对本地区中考均分排名靠后
摘要:在英语教学中,英语新课程的主要任务是:创设各种合作学习的活动,促使学生相互学习,相互帮助,体验成功的喜悦,发展合作精神,使学生认识自己学习的优势与不足,乐于与他人合作,养成积极、和谐、健康向上的品格。在新课程标准理念指导英语教学的今天,组织有效的英语小组合作活动显得非常重要。以下是我通过对小组合作学习的探索,结合《英语课程标准》和有关教学资料,联系教学实际,谈谈关于小组合作学习在英语课堂中运
摘要中小学在未来教育评价研究与实践中需关注三个重点问题:一是聚焦核心素养,探索表现性评价的设计与应用,使评价嵌套进真实的生产生活情境中;二是注重效度分析,使评价能有效测量欲测的特质,并为有关推论与决策提供有价值的依据,提升评价的科学性;三是承认评价的局限性,适时适度地评价,避免过度评价所引发的负效应。  关键词教育质量评价;学科评价;核心素养;综合素质评价;表现性评价;发展性评价;效度分析  中图
开放式教学本身就是针对传统的封闭式教学提出来的,是鼓励学生主动参与学习活动的教学方式,是在新时代教育要求下的产物.这种教学方式的开放性主要体现在:开放的环境、开放的课堂氛围、开放的学习态度、开放的自我空间、开放的教育资源的运用等五个方面.这样的教育,可以是师生在融洽的氛围中,以自己的意志,采取合理的方法处理事情,学习知识.学习本就是一个开放的行为,多年的教学实验表明,只有宽松的学习氛围,才能促进知