对教参中一教学片断的改进设想

张丽伟

（华北油田第五中学 河北 廊坊 065007）

人教社2010年版《高中物理选修3－2教师教学用书》中“传感器的应用”的教学片断 ——设计电子地磅秤，其中的电路设计，笔者认为并非是最佳设计方案，原因如下．

原文再现：

依书中方案1设计电路（图1）可求得电流表示数与压力（重力）的关系．

图1

设AB有效电阻长度为L，最大阻值为R0和RW接入电路的电阻为R，电源电动势和内阻分别为E和r，理想电流表示数为I．当车重为G时，弹簧形变为x，弹簧的劲度系数为κ．由

点评：方案1不足之处有三点，即

（1）电流表的示数不能归零．

（2）由式（1）可知，物重与电流I不是线性关系，而电流表的刻度是均匀的，若由表盘改装为称重示数，困难很大，即便改装成功，读数误差也会较大．

（3）滑动变阻器RW触头滑动过程中，可能出现电源短路情况，易损坏电流表及电源．

按方案2设计电路（图2）可求得电压表示数与压力（重力）的关系．

图2

设AB有效电阻长度为L，最大阻值为R0和RW接入电路的电阻为R，电源电动势和内阻分别为E和r，理想电压表示数为U．当车重为G时，弹簧形变为x，弹簧的劲度系数为κ．由

点评：方案2有三点不足之处，即

（1）由运算结果可看出G与U的关系复杂，电压表转换为称重示数难度更大，由电流表改装后的称重表刻度不均匀，测量误差较大．

（2）随地磅秤压力增大，电压表示数减小，指针逆时针偏转，与人们的读数习惯相反．

（3）电源有短路的可能，易损坏电源．

在引导学生对书中方案改进的过程中，有学生设想将电压表与RW并联，如图3所示．这种方案不足之处与方案1相似．

图3

方案改进：

本着设计电路应简单、实用的原则，笔者对书中方案做如下改进，如图4所示．R′为定值电阻，RW为调零电阻．由

图4

得压力与电压表示数的关系

点评：

（1）由（3）式可知G与U成正比，电压表改为称重表后刻度也是均匀的，方便、易读、误差小．

（2）将该教学片断引入课堂，加深学生对电流表、电压表的灵活使用．

（3）在探究电子地磅秤设计方案更合理化的过程中，培养了学生的探索精神与创新能力．