對高中物理常見電學實驗問題的探究

作者簡介：劉義銳（1999-），男，漢族，山東冠縣人，聊城市第三中學學生。

摘 要：電學實驗是高中物理學習的重難點，其中包括電路的接法、電表的讀數、數據的整理等內容。對高中物理常見電學實驗問題的分析，有利于加強物理核心環節的學習及理順后期高中物理知識的學習。本文從高中物理常見的電學實驗問題入手，從電表接法和量程選擇、滑動變阻器作用及選擇、實驗儀器讀數以及數據處理三方面進行了分析。

關鍵詞：高中物理；電學實驗；問題；探究

中圖分類號：G84文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）02-0051-01

在高中物理的電學這一章節學習中，電學實驗是最重要的組成環節，是將電學理論與實際相結合的關鍵所在。高中物理教學大綱明確指出，要在電學實驗學習的過程中，使學生熟練掌握各種電路的連接方法以及量程的選擇；靈活的使用滑動變阻器，并且熟悉其主要的作用且會根據實際實驗進行選擇；學會各種實驗儀器的數據讀取和處理。但在實際物理電學實驗過程中，由于所涉及的知識點較多，且電路系統連接復雜，實際操作并沒有達到預期的結果，有些常見的電學實驗問題依舊存在，不能得到良好的解決。在此背景下，對高中物理常見電學實驗問題的探究就顯得尤為重要。

1、電表接法及量程選擇

電表的接通在實際的實驗過程中由于內部電阻的存在，多少會產生一定的誤差，從而影響實驗的最終結果。因此為了減少實驗誤差，提高實驗的精確度，保障實驗的操作質量，需要根據實際的實驗需求，選擇合理的電力實驗器材，并根據規定處理好器材的相關配置。因此，在實際操作的時候一定要合理的選擇電流表和電壓表的度量量程，做好相關電阻、電表器的接法。其實，在實際實驗的過程中，電路接法與電表量程之間是互為因果的，有些接通的方法是根據電表量程進行選擇的，有些電表量程是根據接法來進行判斷，因此，這個因果問題是高中物理電學實驗中一個常見的基礎難點。

第一步，在選擇電表的接法上，我們有兩種判斷方法：第一，如果電力表的內部阻力RA已知，那么電流表的電阻RV和待測電阻RX的阻值可以根據公式進行判定，若RX/RA>RV/RX（+1）時，就表明要測電阻和電流表的實際電阻差別較大，應該采用電流表內接法，反之則應該采用電流表的外接方法。具體情況如下圖1所示。

圖1

如果對于電流表所有的阻值都不太清楚，可以采用試觸法來進行電流表的試接。首先要改變電流表和電壓表的連接方法，如果電壓表的度數有明顯的變化，則說明電流表的內阻值對于電路的影響較大，應該采用外接法；反之亦然。

第二步，如果電壓表在實驗測試的是端路電壓時，那么電壓表的示數是不會超過實際電源電壓值的，即電路的電壓變化最大值。如果電壓表測量的是兩端的電壓，此時的電阻額定電壓、額定電流、額定電功率和電阻這四個物理量是可以通過公式計算得出的。如果知道其中兩個物理量的值數，就會得出其他兩個未知物理量的數值。根據各種數值的變化情況來判斷選擇合適的電表量程或者電路接法。

2、 滑動變阻器作用及選擇

滑動電阻作為電學實驗中一個重要的電量儀器，其重要的調控元件經常會使用在電路之中，用來調控電路中的電流，以此滿足實驗的實際需求。滑動電阻的接法一共分為兩種：一種是分壓式接法，一種是限流式接法。具體如圖2所示。

圖2

當實驗中涉及到滑動變阻時，應該遵循以下的接入原則：

（1）在實際操作中，負載上的電壓或者是電流一定要有足夠大的范圍，而且應該從0開始調節，此時應用分壓式的連接方法，例如測試“小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，就是采取了此種原則。

（2）如果在實際的操作試驗中，變阻器中的電阻小于負載電阻或者電路中串聯其他電阻的阻值時，滑動變阻器就不能夠有效的控制電壓和電流，此時應該采用分壓式的接法。

（3）如果在實際的實驗操作中，提供的電表和其他電源件的耐壓能力較小，應該采用分壓的連接方法。

（4）若在實際操作試驗中沒有明確的要求，電壓的實際變化范圍也不是很大，其他的電源件壓力要求也不是很高時，兩種接入方式都可以選擇。考慮實驗的操作方便性，滑動變阻器的接法不同，對于電阻的要求也會不同，因此要根據實驗要求進行合理選擇。對于阻值較小的變阻器來說，可以采用分壓式的接法；如果是阻值較大的變阻器，就應該采用限流式的接法。另外，由于電池的內阻力較小，在測試“用電流表和電壓表側電池的電動勢和內阻”的時候，為了減少實驗誤差，電表應該采用外接法。從實驗的原理和實際操作的誤差分析中我們可以得出如下結論：應該選用阻值較小的變阻器與電流表串聯。

3、 實驗儀器讀數以及數據處理

對于實驗儀器上的讀數，一定要嚴格根據實驗儀器的計量和實際顯示數據進行讀取，有時一些實驗儀器的數據要根據具體的實驗需求進行公式轉換，因此一定要避免電學實驗中常出現的“馬虎”問題而導致的實驗數據不準確的情況。

4、結語

綜合以上分析我們可以看出高中物理電學實驗中的重點和難點，電學知識的復雜性、綜合性都為電學實驗的操作帶來很大的挑戰。因此我們應該充分的熟知高中物理電學的理論知識，并在實踐操作中不斷積累經驗，及時分析和整理常見的實驗問題，為后續物理電學實驗打下基礎。對于高中學生而言，不能一味的只學習理論知識，而忽視對自身動手能力的培養，不能光看而不參與其中，應該積極主動的從書本轉化到實際操作上，只有這樣才能掌握更多的電學知識，不斷解決在實際操作中遇到的問題，從而真正在生活中做到學以致用。

（作者單位：聊城市第三中學）

參考文獻：

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