江苏省南京市高淳区淳辉高级中学(211300) 许庆元
(1)一同学测量某干电池的电动势和内阻,如图1所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处。
图1 电路图
由图像可计算出该干电池的电动势为____V;内阻为_____Ω。
表1 实验数据
(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV 的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时, 电压表的指针位置如图3所示,则该干电池的电动势应为____________V;内阻应为______Ω。
图3
第(1)小问考查电学实验的安全操作,重点考查开关的使用和电阻箱的使用。实验前开关应处于断开状态,这样既可保护电源,也可保护电表。实验前电阻箱的阻值应调到最大值,这样才能保证电表和电路安全。本问要求学生指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处,考查学生的观察能力和安全意识。
电学实验中电键的作用和连接,电表的正负极连接以及量程的选择,滑动变阻器的连接以及分压电路和限流电路的选择,变阻箱的作用和连接,这些都是电学实验的基础考查。本题重点考查电键和变阻箱的使用,命题者通过第一问鉴别学生的观察能力和实验安全意识,此问难度不大。解题过程中可以利用排除思维,本实验共有4个电学器材,待测干电池和电流表的连接都没有什么不妥,所以应把眼光聚焦在电键和变阻箱的连接以及使用注意事项上。
第三问,实质是伏安法测电阻,“将一只量程为100 mV 的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时, 电压表的指针位置如图3所示”,电压表测量的是电流表的电压,电流表测量的是自身的电流,两个表均是精准测量,没有系统误差,由题意可得电流表的内阻为2 Ω。
从实验原理的理解到实验方案的确定,从实验器材的选择到实验数据的获得,从实验数据的处理到实验结果的呈现,从实验误差分析到实验方案的优化,无时无刻不渗透着实验技能的考查。电学实验题既是对实验技能的考查,也是对实验理论的考查,表象的实验技能和深邃的实验理论相结合,用实验验证理论,用理论拓展实验。
伏安法是解决测量电源电动势和内阻实验的基本方法,测量过程中要用到电压表、电流表和滑动变阻器,电压表和滑动变阻器又可以替换成变阻箱,这就是安阻法。电流表和滑动变阻器也可以替换成变阻箱,这就是伏阻法。伏伏法、安安法也是伏安法的变式应用,教学过程中应加强传统实验设计和创新实验设计的结合,通过变式训练强化创新思维的培养。