物理电学实验“伏安法”复习浅谈

戴明亮

【摘 要】高考复习过程中，电学实验历来是重点，也是难点，而诸多的电学实验中，“伏安法”是电学实验的基础，在复习过程中，本人发现在做电学实验这题的时候，不少的学生感到很茫然。为了使学生能够更好地把握这个问题。本文以伏安法复习为例介绍两种对实验进行系统误差的分析方法，并提出相关教学建议。

【关键词】高考复习；电学实验；伏安法；测电源电动势和内阻；内接；外接

1、实验题是历年高考失分最多的题型之一

近五年云南省高考（新课标全国卷）实验题平均分和难度系数统计：

可见实验题得分每年平均分都达不到一半，如何在高考试卷中有效、全面地考查考生的实验与探究能力，常要求学生进行实验误差分析。本人就电学实验“测定电源的电动势和内阻”的复习为例介绍“计算法”、“等效法”这两种系统误差分析法，并提出相关教学建议。

2、测定电源的电动势和内阻实验中电路及原理

本实验有两种电路，如图1、图2所示，通过改变R值，测出两组U、I值，由闭合电路欧姆定律可列出两个方程：E=U1+I1r和E=U2+I2r，联立可解出E、r的值。

分析这类系统误差应从实验原理入手，运用有关物理规律进行定性或定量剖析。图1是因电压表的分流而引起系统误差，图2是因电流表的分压而引起系统误差。系統误差的特征是在多次重复同一实验时，结果总是同样“偏大”或“偏小”。

3、系统误差的分析

3.1 计算法

根据实验原理，运用电路规律进行运算分析而得出结论。设电源电动势和内阻的真实值为E0和r0，测量值为E和r，电压表内阻为RV，电流表内阻为RA，由电路规律分析可得结论。

3.1.1 电流表外接

3.1.2 电流表内接

3.2 等效法

先将相关电表与电源看成一个整体——“等效电源”，再运用电路规律进行运算分析得出结论。

（1）电流表外接

取如图3虚线内部分为“等效电源”，其等效电路如图4所示。“等效电源内阻r”是RV与r0的并联值。由电路规律分析可得上述①、②式。

（2）电流表内接

取如图5虚线内部分为“等效电源”，其等效电路如图6所示。“等效电源内阻r”是RA与r0的串联值。由电路规律分析可得上述③、④式。

4、教学建议

4.1 要分清“内接”、“外接”的情景

学生在学习“伏安法测电阻”时，对电流表的“内接”、“外接”已有认知基础，如图6所示，甲为“电流表内接”、乙为“电流表外接”，这是符合学生认知经验的直观描述。但对照图1、图2却发现两者说法“相反”，学生特别易混淆，应高度重视！

4.2 会进行“内接”、“外接”的选择

“电流表外接”时有E测r真，该如何选择电路？在“电流表外接”时，由上述①式知：如RV》r0，则E测≈E真、r测≈r真，此时系统误差可忽略；在“电流表内接”时，由上述③式知：有E测=E真，如RA《r0，则r测≈r真，此时系统误差可忽略。所以，测“小内阻电源”时，适用“电流表外接”，测“大内阻电源”时，适用“电流表内接”。上述规律与“伏安法测电阻”的电流表接法选择规律“大内小外”是一致的。

5、感悟启示

纵观近年来云南高考实验题的特点，反映我们实验复习的提升空间很大，因此，在教学与复习中，有两点启示：

5.1 回归课本，明确实验原理

做试验首要的是让学生明确实验原理，教材中每一个物理实验都具有明确的实验目的，而实验的原理更是教学的核心，所以实验教学中最要紧的是让学生理解并明确实验原理。数据表明，只有那些真正掌握了实验原理，亲历并认真做实验的学生，才有可能在高考中取得好成绩。

5.2 进行实验，动手实验

例如，实验过程中要注意实验的操作规范，在做电学实验时，要养成先检查电路再闭合开关的习惯，在做有打点计时器的实验时，要养成先接通电源再释放纸带的习惯；记录和处理数据要养成列表、描点、作图的习惯等等。动手做一做大纲规定的实验，体会一下做实验的乐趣，感受一下动手操作和动笔答题异同点愉悦，对提高实验题的得分率是大有裨益的。