一些常見的常規(guī)實驗拓展類型

摘要：在高考試題中經(jīng)常出現(xiàn)沒有某個電表或某個電表由于各種原因不能用的問題，這和我們常規(guī)的實驗操作不一樣，需要學(xué)生具有基礎(chǔ)的實驗知識和創(chuàng)新性意識才能求解。本文主要討論非常規(guī)性實驗電路的設(shè)計問題，這也是近幾年高考的熱點和難點。

關(guān)鍵詞：電路設(shè)計；非常規(guī)；分類解題

定西市教育科學(xué)規(guī)劃課題研究成果（課題編號DX﹝2012﹞GHB94）

在高中階段的電學(xué)實驗中伏特表和安培表是兩種很重要和常見的儀器，許多實驗都要用到這兩種儀器。但是在許多高考題中，很多給出的電表并不能使用，這就需要我們熟練掌握實驗原理，靈活選用實驗器材，設(shè)計出能夠滿足題目要求的電路。總結(jié)這幾年的高考題，主要有以下幾種類型。

一、只有兩個電壓表而沒有電流表或是只有兩個電流表而沒有電壓表

這樣的題目和傳統(tǒng)的實驗是不同的，因為我們所學(xué)過的實驗都是一個電壓表和一個電流表配合使用，而現(xiàn)在我們遇到的情況是：只有電壓表或只有電流表。事實上，電壓表也是由靈敏電流計（也就是一個小量程的電流表）改裝而成的，所以只要深刻理解了電表的改裝，結(jié)合題目所給的器材和要求，靈活運用所學(xué)知識，這樣的題目就可以解決。

例題1.下面的表格中給出了一些實驗需要的儀器，從表格中選用適當?shù)膶嶒瀮x器，然后設(shè)計一個電路，測量出安培表A1的阻值r1，電路要盡可能的簡單，且要有比較高的實驗精度。

問題：根據(jù)實驗所測出的數(shù)據(jù)，安培表的內(nèi)阻可以表達為r1= ，在表達式中的各個字母表示的物理意義是 。

解決問題：根據(jù)傳統(tǒng)的思維我們該選用一個伏特表和一塊安培表，但是仔細觀察給出的器材我們發(fā)現(xiàn)：電源的電動勢只有1.5V，而給出的電壓表的量程是10V，我們設(shè)想就是把全部的電動勢加在電壓表兩端，電壓表的偏轉(zhuǎn)也只有總量程的，在實際的測量中，這樣的偏轉(zhuǎn)是很小的，很難測出準確的數(shù)值。所以不能選用電壓表。我們可以選用兩塊安培表，利用其中一塊安培表改裝成伏特表，問題就得到了解決。這看似很簡單，那為什么學(xué)生往往在這樣的題目上失分較多呢？分析就會發(fā)現(xiàn)，這個題不但要求清楚地了解用伏安法測電阻的實驗原理，還要理解電表改裝的原理，而且要有靈活運用知識的能力。而要靈活運用，除了要對知識的來龍去脈理解得非常深刻外，還要有大量的練習(xí)運用才能達到。所以要求還是很高的。通過以上分析知道如果I1、I2是通過電流表A1、A2的電流，r2為電流表A2的內(nèi)阻，就可得到。

例題2.用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值（900—1000）：

問題：我們用U1表示伏特表V1的示數(shù)，用U2表示伏特表V2的示數(shù)，那么電阻Rx的表達式為Rx= 。

解決問題：這個題目給出了兩塊伏特表，一塊的量程是1.5V，另一塊的量程是5V，而且都知道它們的阻值。電源的電動勢是9.0V，兩塊表的量程大小不一樣，但只要設(shè)計合適的電路，這兩塊表其實都是可以使用的，當然其中一塊是要充當安培表的。所以可得出不同的兩種電路，也可得到不同的兩種結(jié)果：或。

二、只有一塊電表，即只有電壓表或者只有電流表

如果題目只給出了一塊電表，很顯然是不夠用的，這時只能讓這一塊電表“一身二用”，利用這一塊電表做兩次實驗，一次充當電流表，一次充當電壓表，這樣就解決了問題。當然還可以用一塊電表做多次的實驗，這樣就有了多組數(shù)據(jù)，可以利用圖像法得到更精確的結(jié)果。

三、題目中給出的電表不夠用

這種類型看似電表不夠用，不能完成實驗，但仔細觀察就會發(fā)現(xiàn)，題目也許有隱含的條件可以利用。如電表是理想電表，電源的內(nèi)阻忽略，或是所測的物理量比較少，利用現(xiàn)有的器材還是可以完成實驗的。

例題3.一塊伏特表的量程已知，有如下器材可供選擇。要求選擇合適的器材，設(shè)計實驗測量它的內(nèi)阻，并用所測得的數(shù)據(jù)表達出伏特表的內(nèi)阻。

問題：內(nèi)阻表達式是 。

解決問題：在這個題目中，既給了電流表，也給了電壓表，看似是個常規(guī)的實驗題。實際上，分析就會發(fā)現(xiàn)電流表的量程是3A，而電壓表的電壓達到最大時，通過它的最大電流是1mA，定值電阻的額定電流也只有501mA，均遠小于電流表的量程，所以電流表在本題中不能使用，本題中只有電壓表能用，屬于電表不夠用的類型。這個題目中電源的內(nèi)阻為零，根據(jù)這一點我們?nèi)钥赏瓿蓪嶒灐＠脝蔚峨p擲開關(guān)和電壓表設(shè)計電路，分別用兩次電壓表，測得兩組數(shù)值U1、U1，可以得到。

在長期的教學(xué)實踐中，我總結(jié)出要解決這樣的問題，除了要理解實驗的基本原理外，還要靈活運用知識，而這就需要大量的訓(xùn)練和總結(jié)。只管做題，而不重視訓(xùn)練之后的總結(jié)和糾錯或者不重視學(xué)習(xí)實驗的基本原理和技能，是收不到好的效果的。當然，只要我們按照以上方法去做，這類問題是不難解決的。