实验电路选择的对比剖析与研究

叶李根

【摘要】高中物理实验电路的选择是高考的热点也是易错点，如何更加有效的进行教学，让学生加深理解与快速正确选择实验电路与器材，是摆在我们广大物理教师面前的难题。本文通过对实验电路的选择知识的剖析与研究为进一步提高教学质量进行教学探讨及提供教学参考。

【关键词】实验电路选择 归纳对比 教学剖析

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）22-0162-01

一、研究课题的来源

高考考纲中规定的电学实验有五个。其中：测定金属丝的电阻率、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定电源的电动势和内阻这三个实验里面都涉及到了电学实验电路的选择问题（包括电流表的内接法和外接法，以及滑动变阻器的限流、分压接法），是高考实验中的常考热点与易错点，在高中电学实验中占有非常重要的地位。

但笔者在实际教学中发现很多学生在学习如何选择实验电路时还只是简单停留在记住口诀：电流表“大电阻内接，小电阻外接”，简称“大内小外”；要求电压从零开始调节，滑动变阻器应选分压的程度上。在实际解题时有点盲目套用，特别是遇到测定电源电动势和内阻这个实验时更是有点摸不着头脑，分不清如何选择电路。为解决这个问题，特别是让学生在高三复习时对此部分得以突破，准确做出选择，笔者通过探索发现采用归纳对比的教学方法效果更为显著。

二、研究历程

1.对比、深入剖析，掌握方法

首先，我们来看看测定金属丝的电阻率及描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验电路图：

两个实验都采用了电流表外接法，原因是一般的金属丝和小灯泡的电阻都较小，几欧姆到几十欧姆（此部分笔者采用了现场实测金属丝与小灯泡的电阻，让学生加深印象），待测电阻属于小电阻，电流表采用外接法测量误差较小。

滑动变阻器因描绘小灯泡伏安特性曲线这个实验有要求电压从零开始调节、测量多组数据而采用了分压式接法，测定金属丝电阻率实验则无特别要求，因而从能耗及操作简便上采用了滑动变阻器限流式接法。

那么测定电源电动势和内阻的实验电路应该选择怎样的呢？请看教材中采用的实验电路图，图1：

很多学生会以为图1是限流内接，其实对于这个实验我们首先要明确的是这个时候待测电阻是谁？是滑动变阻器吗？不是，待测电阻是电源内阻。所以从待测电阻是电源内阻来看，这个图1电路其实是限流外接。那么为什么不采用图2所示电路呢？因为一般的电源内阻都非常小，若采用图2电路则电源内阻r测=r真+rA，r真与rA若都是几欧姆，百分比误差会很大。值得注意的是若为测定“水果电池”的电动势和内阻，因水果电池内阻比较大（一般几百欧），所以此时电路则应该选择图2误差才会较小。

对比小结：①上述这三个实验待测电阻分别是金属丝、小灯泡、电源内阻，多为几欧姆的小电阻，因此电流表多采用外接法。②因描绘小灯泡伏安特性曲线实验中有电压从零开始调节要求，因而采用滑动变阻器分压式接法，其它两个实验从能耗、操作方便角度考虑多采用限流式接法。

2.对比应用，衍生拓展

通过上述的对比剖析，可能学生对实验电路选择已经有了一定了解，那么如何将所得方法深入理解与掌握，使之举一反三、触类旁通呢？典型题目的对比应用，衍生拓展显得尤为重要。下面就以一道经典的例题来与前面的方法对比阐述：

例.现准备用伏安法测量一段未知材料的阻值，提供如下器材：

①待测材料（阻值约300Ω）

②电池组（6V，内阻约10Ω）

③电流表（0-10mA，内阻约50Ω）

④电压表（0-3V，内阻约30KΩ）

⑤滑动变阻器（阻值范围0-20Ω）

⑥开关一个，导线若干

请根据上述器材的规格和实验要求，设计实验电路图。

对比剖析：先看滑动变阻器接法的选择，若接成限流式接法，因最大阻值都远小于待测材料的阻值，电表调节范围不大，所以滑动变阻器应采用分压式接法；再看电流表接法的选择，待测材料阻值与两电表阻值相比，阻值和电压表的阻值相差较大，所以电流表采用外接法。

综上，测量電路图应采用“分压外接”，电路图略。

对比小结：实验电路选择时，须从两个方面考虑，滑动变阻器是限流式接法还是分压式接法以及电流表是外接法还是内接法。实际教学中，电流表的接法判断学生还是相对容易掌握的，滑动变阻器相对更难。解题时，滑动变阻器接法可参考如下内容进行判断：

①若滑动变阻器阻值与待测电阻阻值相近或大一点，一般采用限流式接法。实际实验操作中，选择滑动变阻器时，一般选择阻值为待测电阻阻值2-5倍的为好。

②若滑动变阻器阻值与待测电阻阻值相比小很多，为使电表读数范围大一些，一般采用分压式接法。实际实验操作中，选择滑动变阻器时，一般选择阻值为待测电阻阻值0.1-0.5倍的为好。

③当然，如果有要求电压从零开始调节则必须选择分压式接法。

三、教学启迪与心得

上述例题考查了学生的实验基础知识的掌握程度、实验知识有机整合的基本能力。近几年高考电学实验题经常在课本的基础上进行一定的创新与改编，一般重点考查实验原理、步骤、方法与误差分析。而学生对电学实验往往感觉到比较陌生和不知所措，笔者多次尝试在课堂教学设计中采用归纳对比剖析的教学方法，帮助启发学生将学科内的知识进行联系、归纳，构建并完善知识体系，取得了较为显著的成效。

参考文献：

[1]李光宇.实验设计题的对比剖析与研究[J].物理教学，2010（10）.

[2]廖伯琴，张大昌.物理课程标准解读[M].湖北教育出版社.