例談初中物理課本中一實驗電路圖的應用

岳彥東

【內容摘要】初中物理課本中一部分圖、例題的選擇非常經典和具有代表性，有以點帶面、觸類旁通的效果，本文以課本中“練習使用滑動變阻器”的電路圖的應用為例做一分析。

【關鍵詞】電路圖;應用;一圖多解

在九年級物理課本（人教版九年級全一冊，教育部審定，2013版）70頁有一實驗電路圖，如圖1所示。

這個實驗電路圖的目的是使學生初步了解滑動變阻器的應用，并通過實驗直觀的感受滑動變阻器在電路中對電流和電壓的控制作用。但這個電路圖的作用不僅在此，下面舉例來說明這一電路圖在初中物理中的應用。

應用一：探究電流與電壓的關系

1.設計實驗

學生通過對前面電學基礎知識的學習，已經有了這樣的初步結論：電壓越高，電流越大;電阻越小，電流也越大。這就意味著在探究電流與電壓的關系時，需要采用物理中常用的一種實驗方法——控制變量法，控制電阻R的阻值不變。

要探究通過電阻的電流I怎樣隨著電阻兩端的電壓U的改變而變化，需要確定改變電阻兩端電壓的方法，根據學生的知識儲備滑動變阻器是最理想的選擇。

實驗電路圖：如圖1所示。

2.進行實驗

按圖連接電路，測量并記下幾組電壓和電流值。

R=;Ω

3.分析和論證

分析表中的數據，得出當電阻一定時，電流與電壓的定量關系。也可在坐標紙上用描點法作出圖象，則能更直觀的看出兩個量間的變化關系。

4.結論

在電阻一定的情況下，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比。

應用二：探究電流與電阻的關系

1.設計實驗

要探究電流與電阻的關系，需要知道電阻的阻值和通過電阻的電流，還需要知道更換電阻后控制電阻兩端電壓不變的方法。根據學生對滑動變阻器作用的了解，本實驗中控制電阻兩端電壓不變的方法中，滑動變阻器是最理想的選擇。

實驗電路圖：如圖1所示。

2.進行實驗

按圖連接電路，測量并記下幾組電阻值和電流值。

U=;V

3.分析和論證

分析表中的數據得出，當電壓一定時，電流與電阻的定量關系。

4.結論

在電壓一定的情況下，通過導體的電流和導體的電阻成反比。

應用三：伏安法測電阻

1.設計實驗

根據歐姆定律的變形式R=UI，測出R兩端的電壓和通過R的電流，然后用公式算出電阻即可。但為了減小實驗誤差，還需要改變R兩端的電壓和通過它的電流進行多次測量。對電流和電壓的調節控制最理想的選擇當然是滑動變阻器。

實驗電路圖：如圖1所示。

2.進行實驗

按圖連接電路，測量并記下幾組電壓值和電流值。

3.分析和論證

根據測量數據計算出每次電阻的測量值，由于各種原因導致的測量誤差，使每次計算出的電阻值都略有不同。

4.結論

為了減小實驗誤差，定值電阻的測量值取幾次測量值的平均值，即R=R1+ R2+…+Rnn

應用四：測量小燈泡的電功率

1.設計實驗

根據電功率的計算公式P=UI可知，用電壓表和電流表測出小燈泡兩端的電壓和通過它的電流，然后用公式算出小燈泡的功率即可。在測量過程中，由于小燈泡的特殊性，需要在閉合開關時，要求通過小燈泡的電流最小，以防止小燈泡燈絲被燒斷。而且還要能調節小燈泡兩端的電壓，使其為額定電壓，以測出小燈泡的額定功率。在實驗中保護電路和調節電壓的功能的實現，滑動變阻器是不二之選。

實驗電路圖：如圖2所示（只對圖1稍作修改，用小燈泡L替換電阻R即可）。

2.進行實驗

按圖連接電路，測量并記下幾組電壓值和電流值。

3.分析和論證

根據測量數據計算出每次功率的測量值，從計算結果分析得出小燈泡的功率隨其兩端電壓變化的規律。

4.結論

①小燈泡的實際功率會隨著電壓的變化而變化，只有當U實=U額時測出的功率才是小燈泡的額定功率。②功率不能求平均值（因為它會隨電壓的變化而變化）。

綜上所述，其中應用一和二為歐姆定律的引入起到了必要的鋪墊作用，而歐姆定律是初中電學的核心內容;應用三和四是對歐姆定律內容的進一步拓展應用，所以圖1的電路圖在初中電學中有總領的作用，起到了一圖多解、以點帶面的效果，為學生電學的學習起到了一個指引作用，也為教師的教學提供了一個好的支點。物理教材中的圖、例題選擇的經典性和代表性由此也可見一斑。

【參考文獻】

[1]人民教育出版社課程教材研究所、物理課程教材研究開發中心.教育部審定2013義務教育教科書《九年級物理》全一冊[M].人民教育出版社出版，2013.

[2]《中學物理教與學》 ?2004.5

（作者單位：甘肅積石山縣田家炳中學）