快速選擇實驗方案的一種新嘗試

　　在講授測量電源電動勢和內阻實驗的新課上，最難的莫過于實驗方案的選擇，特別是電流表的內外接問題，講清這個難點往往要耗費大量的課堂時間，勢必會擠占學生的動手實驗的時間，筆者根據一位老教師的建議，改進了傳統的講授方式，采用先顛倒模型，再類比模型的方式，很快地把這個問題講清楚了。現介紹如下。
　　前面我們花費較多的時間比較了電流表內外接對電阻測量的誤差問題，如圖1所示電路為電流表外接電路（簡稱外接法）；圖2所示電路為電流表內接電路（簡稱內接法）。圖1中R偏小=U準I偏大；圖2中R偏大=U偏大I準。這兩種測量電PPjFGsI1ErBfAnPY6lwV3q6cEADz2ZgpF+T/ERtuw6A=路的系統誤差來自于電表的內阻，如何把電表的內阻影響降到最小甚至消除，這就是設計者要考慮的。一般情況下，當待測電阻為小電阻時，電壓表的分流作用較小，采用外接法（圖1）；當待測電阻為大電阻時，電流表的分壓作用較小，采用內接法（圖2）。
　　常見的測量電源電動勢和內阻實驗設計有以下兩種：如圖3所示，造成的誤差主要來自電壓表的分流；圖4所示，造成的誤差來自電流表的分壓。從實際情況來分析，這兩種的誤差其中較小的電壓表的分流，但是要在新課上講清楚是要花很多時間的。我們可以用另一中思路快速突破這個難點，把圖3上下翻轉180°后如圖5所示，把圖4上下翻轉180°后如圖6所示，實際上圖3等價于圖5，圖4等價于圖6。顛倒模型后，我們把對象關注在電源身上，就可以換一種說法：圖5所示為外接法測電源內阻，圖6所示為內接法測電源內阻。現在上面講述的結論也是可以運用到測量電源的電動勢和內阻的實驗之中，小電阻采用外接法，大電阻采用內接法。考慮到實驗室中的干電池的電動勢E=1.5V，內阻r≈2Ω，電壓表的內阻RV≈2kΩ，電流表的內阻RA=2Ω，綜合比較后可知，測量對象干電池的內阻為小電阻，可以直接采用外接法。如果采用圖6的內接法設計方案，即多測量了電流表的內阻，即：r測=r真+RA，造成誤差很大，所以一般情況下不采用，除非是理想電表，或者是內阻已知的電流表。這樣講授，符合學生的認知水平，學生容易接受，極大地提高教學有效性。
　　這樣子一來，我們就能在最短的時間內突破這節課的重難點，既選對了實驗方案，又有足夠的時間來動手實驗，這樣也符合新課程教學有效性的理念。這節課中設計方案很重要，動手實驗也很重要，數據處理還是很重要，誤差分析也很重要，如果一味地追求面面俱到，相當于重點都不突出，教學目的不明確，則教學的效果肯定是要大打折扣的。這節課我們采用顛倒思維的方式，改變了傳統內外接的說法（內外接也是相對而言的），快速選擇方案，避開誤差分析，著重訓練學生的動手操作能力，還是可取的。
　　(欄目編輯王柏廬)