谈谈高中物理电学实验器材和电路的选择
2016-03-03李曼宁
李曼宁
(大连市金州高级中学高三九班 辽宁大连 116100)
谈谈高中物理电学实验器材和电路的选择
李曼宁
(大连市金州高级中学高三九班 辽宁大连 116100)
物理实验是高中物理教学的重要内容,而电学实验则是高中物理实验的重要组成部分,对提高高中物理电学学习效率具有非常重要的意义。本文主要分析了中学生在物理电学实验方面存在的问题,简单介绍了在选择物理电学实验器材与电路时应遵循的原则,并就“高中物理电学实验器材和电路的选择”这一问题进行了探讨,希望能为其他广大中学生学习物理电学提供一定的借鉴。
高中物理 电学 实验器材 电路 问题 原则
一、中学生在物理电学实验方面存在的问题
电学实验是高中物理实验的重要组成部分,也是高考的重要考点之一。但是,由于部分高中院校的物理教师对电学实验的重要性认识不足,不重视电学实验,用理论教学代替实验教学,且许多学校的实验设备不全,无法满足电学实验教学的需要,教师在实验过程中未能充分发挥其指导作用,导致学生在物理电学实验方面还存在许多问题,如对电学实验参与的积极性不高,不能够主动参与实验教学,动手操作能力较差,不能够独立地完成物理实验,创新能力较差,实验器材与电路的选择不合理等,这些问题都会影响我们的学习效率。[1]
二、高中物理电学实验器材与电路选择应遵循的原则
第一,在进行物理电学实验器材与电路选择时应遵循安全性的原则。安全性原则是进行实验器材选择的首要原则与基本原则,仪器的选用不当会造成仪器的损坏甚至威胁我们自身的安全。因此,我们在进行仪器选择时,应以安全性为首要原则,电阻类元件的电流不可超过最大值,仪表读数保持在量程之内,促使实验达到预期的目标。
第二,在进行物理电学实验器材与电路选择时应遵循适用性原则。适用性是除了安全性之外电学实验应遵循的重要原则,即实验器材的选择需适用于具体实验,以保证实验数据的准确和实验结果的可靠。例如在进行电阻测量实验时,我们应选择可读变阻器进行实验,以便保证计算结果的精确。[2]
第三,在进行物理电学实验器材与电路选择时应遵循准确性原则。准确性是完成物理实验的要求,也是物理实验的重要原则,这一原则主要适用于电流表与电压表的原则以及电流表的内外接。只有所测的数据精准,才具备参考价值,才能保证实验结果的精准。
第四,在进行物理电学实验器材与电路选择时应遵循方便性原则。方便性原则主要指在保证实验顺利进行与实验结果准确可靠的前提下,应尽可能地简化实验器材的操作环节,以降低实验操作的难度,以便我们顺利完成。例如,在选择滑动变阻器时,不仅要考虑其额定电流与阻值范围,而且要考虑阻值的大小是否会影响实验操作的方便性。
第五,在进行物理电学实验器材与电路选择应遵循经济性原则。经济性原则主要指我们在使用实验器材时应具有一定的材料和能源节约意识,在实验过程中爱护实验器材,尽可能地节省能量,有效避免因操作不当导致的仪器损坏。
三、高中物理电学实验器材与电路选择
1.实验器材的选择
第一,电源的选择。电源的选择存在很大的区别,不同的实验内容对电源的需求也就不同,合理选择电源是提高试验成功率并保证实验安全的重要方法因此,我们在进行电源选择时,应当注意遵循实验器材选择的基本原则,以实验内容和具体的实验要求为依据,了解不同实验对电源的需求,选择适当的电源。
第二,电流表与电压表的选择。电流表与电压表是进行电学实验必不可少的实验器材,是影响实验成功与否的重要因素。选择电流表与电压表时应注意,流经电流表的电流需低于电流表的量程,其两端的电压同样不可超过电压表的量程。我们一般依据以下几个方面的内容来选择电流表与电压表:首先,电源参数是帮助我们选择电流表与电压表的重要依据,我们应测量电源的实际参数,了解实验需求。若实验所用的电源为旧电池,则选择3V量程的电压表即可;其次,电路中存在的最大电流与最大电压是选择电流表与电压表的重要依据,我们可以依据已知条件计算出最大电流或最大电压,然后使电流表和电压表的量程稍微大于所计算出电流与电压的最大值即可;最后,我们可以依据仪器的额定电流或额定电压来选择电流表与电压表,选择量程稍微大于额定电流和额定电压的实验器材即可。[3]
第三,滑动变阻器的选择。滑动变阻器是进行电学实验所必不可少的器材,在中学电学实验中使用非常广泛。它通过对电阻大小的调节来改变用电器的电流与电压,在电路中有限流式与分压式两种接法。在选择滑动变阻器时应当注意以下几个问题:首先,电流与电压的变化范围是滑动变阻器选择的重要参考因素,要计算被测电器的电流和电压的变化范围,流经滑动变阻器的电流值需低于滑动变阻器的额定值;其次,在选择滑动变阻器接法时,应依据题目要求进行选择。若题目要求“尽量大的调节范围”,则应选择分压电路,其电压调节范围为0-6V,而限流电路的范围则为3-6V;最后,滑动变阻器的选择应以安全、节能为原则,以不同实验为依据,尽可能地减少实验的误差。例如,实验室有三种不同规格的滑动变阻器,R1的阻值为0-10Ω,额定电流为1.5A,R2的阻值为0-200Ω,额定电流为1A,R3的阻值为0-1750Ω,额定电流为0.5A,实验内容为研究“3.8V 0.5A”小灯泡的电阻随电流变化的规律,则我们应选择R1进行实验。
2.实验电路的选择
高中物理电学中的实验电路分为分压电路和限流电路两种,二者在所需的实验器材方面没有区别,都需要电源,开关,电流表,电压表,滑动变阻器以及定值电阻,其区别主要在于两种电路的接法。分压电路的滑动变阻器与定值电阻之间为并联关系,电流表与定值电阻之间为串联关系,电流表在外。限流电路滑动变阻器与定值电阻之间为串联关系,电流表与滑动变阻器在外。我们在进行电路选择时应注意,充分了解两种电路的特点,依据电路选择的基本原则,结合物理实验的基本特点,选择适当的实验电路。
结语
我们在学习电学实验时应当注意充分认识到自己在物流电学实验方面存在的问题,了解电学实验器材与电路的选择原则,了解电学实验仪器的基本构造,掌握其基本原理,充分利用学校的现有资源,选择适当的实验器材与电路,提高自身学习的积极性与主动性,学会设计实验电路,提高自身的创新能力,提高学习效率。
[1]吕少永.高中物理电学实验器材和电路的选择分析[J].中学课程资源,2015年10期
[2]严锋.探讨高中物理电学实验中的仪器和电路的选择[J].数理化解题研究,2013年01期
[3]王光毅.高中物理电学实验器材和电路的选择[J].物理教学探讨,2010年08期