整合復習,形成思路,突破難點

朱獻珍

摘要： 設計性電學實驗是近幾年高考的熱點，也是得分的難點。作者就如何針對設計性電學實驗進行有效復習展開探討， 結合教學實踐總結出“梳理知識、整合方法、形成思路、實踐實驗”的四步復習法，有效促進了學生設計實驗能力的提高，從而突破了這一難點。

關鍵詞： 設計性電學實驗三步復習法整合復習

設計性電學實驗是近幾年高考的熱點，也是得分的難點。設計性實驗是學生在掌握的基本實驗原理基礎上，應用基本測量儀器自行設計實驗方案的實驗，實驗試題靈活度大，綜合性強，對學生能力考查要求較高。學生做這類試題時，往往存在“沒思路，確定不了實驗原理”、“儀器選擇把握不準”、“要考慮的因素太多，考慮不周全”等問題。針對以上問題，我在教學中采用了三步復習法，有效促進了學生設計實驗能力的提高，從而突破了這一難點。具體過程如下。

一、梳理知識

1.基本儀器的使用要“心知肚明”。

熟練掌握基本儀器的使用是進行設計實驗的前提，所以復習時應對基本儀器的使用做一個全面系統的歸納、整理。

（1）電流表有內接法和外接法。

復習比較電流表的兩種不同的接法，總結兩種接法的測量特點和選擇方法。

（2）滑動變阻器有限流式和分壓式。

復習歸納選擇滑動變阻器接法的原則：

①由于限流式電路能節約能源，一般情況下優先選擇限流式接法。

②以下情況必須用分壓式：

要求電壓或電流從零開始連續調節；

采用限流式時，無論怎樣調節，電路中電壓或電流都超過電表量程；

所給滑動變阻器總阻值比待測電阻小得多。

③采用分壓式接法在滿足安全性原則的前提下，選阻值小的滑動變阻器。

④測干電池的電動勢和內電阻實驗時，由于內阻較小，選阻值較小的滑動變阻器。

（3）定值電阻、變阻箱在電路中的作用。

①可作為保護電阻，有時同時起到增大讀數范圍的作用，如在測干電池的電動勢和內阻時，定值電阻一般接在電壓表外側，既保護電路又可充當電源的內阻，增大路端電壓的讀數范圍。

②還可用于改裝電表，擴大量程。

③可直接充當電壓表和電流表。

④電阻箱，除具有定值電阻的作用外，可當做可讀數的滑動變阻器來使用。

2.課本實驗的原理要“成竹在胸”。

電學設計性實驗的試題均為課本實驗的拓展與變式。立足課本，對課本實驗基本原理和規律進行整合、系統復習，是提高學生實驗設計能力的基礎。

二、整合方法

1.整合包含設計型電學實驗多種方法，促進學生方法結構的構建。

以下以測電阻為例:（1）伏安法；（2）安安法；（3）伏伏法；（4）替代法等。

圖1所示電路如伏特表、安培表內阻未知根據盡可能減少誤差的方法選擇安培表內接還是外接，如電壓表內阻已知，采用安培表外接法可精確測量；如電流表內阻已知采用安培表內接可精確測量；

圖2所示電路采用安培表外接，與R并聯的電表內阻需已知，采用安培表外接，兩個電表的內阻均需為已知；

圖3所示電路伏特表內接，與R串聯的電表的內阻需為已知；伏特表外接，兩個電表的內阻均需已知；

圖4所示電路采用替代法測電阻，開關轉換過程中，控制電路不能動。

例1：用以下器材測量一待測電阻R的阻值（900—1000Ω）：

電源E，具有一定內阻，電動勢約為9.0V；

電壓表V，量程為1.5V，內阻r=750Ω；

電壓表V，量程為5V，內阻r=2500Ω；

滑線變阻器R，最大阻值約為100Ω；

單刀單擲開關K，導線若干。

測量中要求電壓表的讀數不小于其量程的1/3出測量電阻R的一種實驗電路原理圖（原理圖中的元件要用題圖中相應的英文字母標注）。

分析：由本題的所給器材和測量要求可確定采用伏伏法測電阻，由于兩個電壓表的內阻均已知，既可采用伏特表外接，又可采用伏特表內接，進一步估算出電路圖如下兩種情況。

2.整合相似和相異的實驗原理，拓展學生的方法結構。

利用安安法和伏伏法，借助阻值已知的電阻或定值電阻可以用來測電表的內阻。

三、形成思路

1.明確電路設計基本原則。

（1）安全原則；（2）準確原則；（3）方便原則；（4）可行原則。

2.電學的實驗設計的一般思路。

例2：某研究性學習小組為了測量一只阻值約3KΩ的電阻較為準確的阻值，實驗室可以提供的器材有：

A.電流表A（量程為300μA，內阻R=100Ω）

B.電流表A（量程為1mA，內阻R約為5Ω）

C.電壓表V（量程15V，內阻約為10KΩ）

D.電阻箱R（阻值為0—9999.9Ω）

E.電阻箱R（阻值范圍為0—99.9Ω）

F．滑動變阻器R（最大阻值為10Ω）

G．滑動變阻器R（最大阻值為100Ω）

H．電源E（電動勢3V，最大允許電流200mA）

I．單刀單擲開關S、導線若干

（1）如果讓你設計測量電阻R阻值的實驗電路，要求電表的讀數從零開始變化，請選擇合適的元件，在答題卷相應的方框中畫出電路圖．要求圖中的元件用題中相應的字母標注出來。

（2）根據你所設計的方案，待測電阻的表達式為R=?搖?搖 ?搖?搖。

解析：

第一步，根據題意的要求要測量的是電阻的阻值，所提供的器材既有伏特表又有安培表，但是電源電動勢只有3V，約為伏特表量程的1/5，誤差太大，所以確定測電阻的方案為安安法；

第二步，由于電流表A得內阻已知，考慮可以用來測電壓，但量程太小，只有0.03V，所以考慮串聯一個電阻箱增大量程，經估算要達到量程為3V，需電阻箱的電阻為9900Ω，所以選電阻箱R；

第三步，根據題意要求電表的讀數從零開始變化，確定控制電路采用分壓是接法，從操作性方便去考慮分壓式連接應選阻值小的滑動變阻器，但由于電源有最大允許電流200mA，只能選滑動變阻器R；

第四步，連成完整的電路，根據原理列式求解，R=。（設計電路如圖14）

總之，在電學實驗復習中，立足考綱要求的實驗，在對實驗原理、基本實驗電路、實驗器材性質、特點等方面進行整合復習的基礎上，通過總結、比較、拓展等方法，構建比較完整的實驗方法體系，形成能解決該類問題的一般思路，是突破設計性實驗這一難點的非常有效的途徑。

參考文獻：

［1］世紀金榜高中全程復習方略.延邊大學出版社.

［2］普通高中新課程·物理實驗手冊（選修）.浙江科學技術出版社.

［3］普通高中課程標準實驗教科書·物理（教師用書）.人民教育出版社.