電學(xué)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題破題技巧

時(shí)莉

【摘要】 設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)作為一種比較靈活的考察學(xué)生能力的方式，在全國(guó)各地的高考試題中，都受到命題者的親睞，而由于其靈活性，也讓學(xué)生普遍感到困難，甚至無(wú)從下筆。筆者在本文中就電學(xué)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題破題技巧作了一些探討。

【關(guān)鍵詞】 設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn) 破題技巧

【中圖分類(lèi)號(hào)】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1992-7711（2016）03-031-01

實(shí)驗(yàn)原理的考查方式是多種多樣的：有的題目?jī)H給出條件和實(shí)驗(yàn)器材，要求闡述實(shí)驗(yàn)原理；有的給出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)原理；有的則要求考生根據(jù)操作步驟及測(cè)定的物理量判斷出實(shí)驗(yàn)原理。實(shí)驗(yàn)原理的確定，要根據(jù)題目的要求和給出的條件，回顧分組實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)，尋找能夠遷移應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)原理；或者回顧物理原理，尋找有關(guān)的物理規(guī)律，設(shè)法創(chuàng)設(shè)相關(guān)的物理情景，建立已知量（根據(jù)已給的基本儀器確定能夠測(cè)定的物理量）和要求量（題目的要求）之間的關(guān)系。

而在掌握了這些基礎(chǔ)之后，如何靈活運(yùn)用，則需要一定的技巧。在考場(chǎng)中如何從條件入手，快速破題，粗略得出實(shí)驗(yàn)原理，對(duì)于解答設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題，至關(guān)重要。根據(jù)題目類(lèi)型的不同，以下列舉幾種常用的實(shí)驗(yàn)題破題技巧，希望可以提高學(xué)生的解題效率，建立解設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題的信心。

一、喚醒、類(lèi)比破題

通過(guò)回憶把日常識(shí)記的知識(shí)加以整理，看現(xiàn)在的題干和表述，屬于哪部分知識(shí)。包括什么樣的問(wèn)題常規(guī)用什么方法，或與那種常規(guī)實(shí)驗(yàn)的方法類(lèi)似，通過(guò)對(duì)知識(shí)的對(duì)應(yīng)、排除、篩選、類(lèi)比，來(lái)解題。此法要求首先熟練的掌握所有的常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法，如時(shí)間的四種求法，摩擦阻力的五種求法，實(shí)驗(yàn)中固定電阻的應(yīng)用，滑動(dòng)變阻器分壓的四種特性等等。例：利用圖所示電路測(cè)量量程為800 mV的電壓表內(nèi)阻RV，RV約為900Ω，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：a.按電路圖正確連接好電路，將變阻器R1的滑片移到最右端，電阻箱的阻值調(diào)到最大；b.合上開(kāi)關(guān)S1和S2并調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針指到滿(mǎn)刻度；c.合上開(kāi)關(guān)S1并打開(kāi)S2，調(diào)整電阻箱R的阻值及變阻器R1的大小，使電壓表的指針指到滿(mǎn)偏的一半；d.讀出電阻箱的阻值R，即為電壓表內(nèi)阻。

在該實(shí)驗(yàn)中，除滑線(xiàn)變阻器R1外，其他器材均符合實(shí)驗(yàn)要求，現(xiàn)有兩個(gè)變阻器可供選擇（ ）

A.最大阻值200 Ω，額定電流1 A

B.最大阻值10 Ω，額定電流2 A

根據(jù)以上設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法，回答下列問(wèn)題。

（1）選用的變阻器為_(kāi)___________.

（2）上述實(shí)驗(yàn)步驟中，有錯(cuò)誤的步驟___________，改正為_(kāi)_______.

（3）該實(shí)驗(yàn)中存在著系統(tǒng)誤差，設(shè)RV的測(cè)量值為R測(cè)，真實(shí)值為R真，則R測(cè)____________R真（填“>”“=”或“<”）

解析：通過(guò)實(shí)驗(yàn)步驟，與常規(guī)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)此實(shí)驗(yàn)的原理與半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻相似，于是參考半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的原理分析。

半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)鍵在于接通開(kāi)關(guān)前后可認(rèn)為干路總電流不變，其成立條件是R》Rg，對(duì)比此題，發(fā)現(xiàn)其關(guān)鍵在于改變R阻值前后總電壓必須近似不變，其成立條件是RV》R1.到此，此題的關(guān)鍵問(wèn)題已經(jīng)完全突破，其破題關(guān)鍵在于掌握常規(guī)實(shí)驗(yàn)，與題設(shè)問(wèn)題進(jìn)行類(lèi)比。

二、根據(jù)暗示破題

很多設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題中，為了降低難度，命題人往往會(huì)給出一些暗示條件，以暗示條件為突破口，認(rèn)真思考其用意，往往能夠一舉成功。例如，題目若給出定值電阻，則此電阻一般需要用到；題目若不給出具體阻值，而只給一個(gè)比較小的模糊值，則很有可能有其用意，等等。

例：用以下儀器，盡可能精確地測(cè)量待測(cè)電阻Rx的阻值：

A.電動(dòng)勢(shì)約2 V左右、內(nèi)阻r<1Ω的電源一個(gè)；

B.內(nèi)阻Rv=30 kΩ，刻度如右圖的電壓表一個(gè)；

C.開(kāi)關(guān)一個(gè)；

D.電阻在10 kΩ～20 kΩ范圍內(nèi)的待測(cè)電阻Rx一個(gè)；

E.導(dǎo)線(xiàn)若干條。

（1）電壓表的滿(mǎn)偏電流Ig=______________。

（2）在下面虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出必要的測(cè)量待測(cè)電阻Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖。

（3）實(shí)驗(yàn)中要直接測(cè)量的物理量有（注明每個(gè)物理量的意義和符號(hào)）__________。

（4）待測(cè)電阻Rx的表達(dá)式為：Rx=_________。

解析：初見(jiàn)此題，很多同學(xué)感覺(jué)十分迷茫，電表只有一個(gè)，實(shí)驗(yàn)原理一無(wú)所知，有一種無(wú)從下手的感覺(jué)。

仔細(xì)審題，認(rèn)真思考為何題中強(qiáng)調(diào)電源內(nèi)阻r<1.一般題中都會(huì)告知電源內(nèi)阻約為5左右，但此題為何僅告知r<1？r<1意指電源內(nèi)阻很小，再審題注意到待測(cè)電阻為10 kΩ～20 kΩ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電源內(nèi)阻，即電源內(nèi)阻可以忽略不計(jì)。于是解決第一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

再認(rèn)真審題，發(fā)現(xiàn)電壓表內(nèi)阻與待測(cè)電阻屬于可比較范圍，于是可考慮將電壓表與待測(cè)電阻串聯(lián)。大致構(gòu)成圖示電路。

但在電源電動(dòng)勢(shì)未知的情況下，也不可能根據(jù)伏特表讀數(shù)求得待測(cè)電阻值。于是再進(jìn)一步思考可否用伏特表直接測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)，從題述條件可知，伏特表量程大于電源電動(dòng)勢(shì)，且電源內(nèi)阻忽略不計(jì)，故可直接用伏特表測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)。于是確定實(shí)驗(yàn)原理圖如下：

從此題可看出，對(duì)于題目的一些細(xì)節(jié)尤其是平時(shí)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)的條件，多加思考，揣摩命題人提供的暗示，對(duì)于解設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題，是至關(guān)重要的。因此我們?cè)诮鈱?shí)驗(yàn)題時(shí)一定要注意題目中的暗示條件，如電源內(nèi)阻可忽略、電壓表量程大于電源電動(dòng)勢(shì)、多個(gè)開(kāi)關(guān)、定值電阻等等。