高考物理电学实验的“不变”与“万变”

刘焕君

【摘要】物理是一门以实验为基础的学科，而电学实验是高考物理实验中的重点，是历年高考必考的知识点之一．由于电学实验灵活多变，命题方向多，学生很不好把握，笔者将教材知识进行梳理，提出高考物理电学实验的“不变”，再参考历年高考真题，总结高考物理电学实验的“多变”及其规律，希望對学生的备考有所帮助．

【关键词】高考物理；电学；实验教学

在高三物理电学实验的一轮复习中，学生感觉一团乱麻，理不清头绪，好不容易学懂了一点实验基础知识，发现考试中都考不到，考试题感觉都见过，做起来却无从下手．下面根据实验原理，通过对教材实验基础知识进行梳理，总结了复习电学实验的两条主线，并根据主线进行各角度的拓展分析，以拓宽学生的复习视野，提升核心素养[1].

1 以测电阻为核心的电学实验及拓展分析

例1 某实验小组欲用伏安法测某一电阻Rx的阻值，教师提供给实验小组的器材如下，A．直流电源（3V，内阻不计）；B．电流表A（量程0～0.2A，内阻为2Ω）；C．电压表V（量程0～3V，内阻约为3kΩ）；D．滑动变阻器R（0～20Ω，1A）；E．定值电阻R2，阻值10Ω；F．定值电阻R3，阻值1Ω；G．开关与导线若干．实验小组利用已给的部分器材连接电路，并进行了测量．测出的第一组数据为：电压表的读数0.10V，电流表的读数20mA．

（1）为减小实验误差，并结合以上测量数据，实验小组设计的测量Rx的电路图是．

（2）当移动滑动变阻器的滑片准备测第二组数据时，电流表被烧坏，检查发现电流表量程过小，在教师的指导下，实验小组通过已有器材对相同规格的电流表进行改装，定值电阻应选．（填仪器前面的序号）

（3）电表改装后，为了尽可能使待测电阻Rx两端的电压变化范围较大，实验小组重新设计了如图1所示的电路进行测量．经过多次测量，将测得的数据描在U－I图像中，计算出了直线的斜率为k，则Rx＝．（用题中给定的符号表示）

解析 （1）测出的第一组数据为：电压表的读数为0.10V，电流表的读为20mA，可知，待测电阻的阻值约为5Ω，Rx/RA=50，RV/RA=600，Rx/RA

（2）电流表量程小时，可通过并联定值电阻的方法扩大其量程，Im=E/Rx≈0.6A，通过电阻的电流最小为0.4A，R定=0.2×2/0.4Ω=1Ω，故定值电阻选R3，选F．

（3）由实验小组同学设计的电路，干路电流I总=I+IRA/R3=3I，Rx=U/I总=U/3I=k/3．INCLUDEPICTURE"G：＼＼2022＼＼一轮＼＼物理＼＼word＼＼9-120.TIF"＼*MERGEFORMATINET

拓展分析 本题用伏安法来测电阻，主要考查了电流表的两种接法和滑动变阻器的两种接法以及电表改装等电学实验基础知识，以本题为核心，学生可从以下两个方面进行拓展分析：①依然采用伏安法，但是实验中给定的器材规格不同，那么滑动变阻器的接法、电流表的接法可能会发生改变，或者电流或电压超过电表的量程，可能需要对电表进行改装．②本实验中采用伏安法测电阻，但高考物理实验中，测电阻的方法还有半偏法、替换法、电桥法、安安法和伏伏法等，需要学生以伏安法为基础，同步复习特殊方法测电阻[2].

2 以闭合电路欧姆定律为核心的电学实验及拓展分析

例2 如图2所示为某多用电表的简化电路图，表头G的内阻Rg=20Ω，满偏电流Ig=1mA，滑动变阻器R2的最大阻值为1kΩ，定值电阻R1=5Ω，R3=1kΩ，电源电动势E=1.5V，内阻不计.下列选项正确的是（）

（A）选择开关接1时，能测量的最大电流为4mA.

（B）选择开关接3时，能测量的最大电压为0.02V.

（C）当选择开关接2且将红黑表笔短接调零，此时滑动变阻器R2的接入阻值为296Ω.

（D）选择欧姆档并调零测量某电阻时，表头半偏，则待测电阻的阻值为300Ω.

解析 当选择开关接1时，表头和定值电阻R1并联，通过表头的最大电流为1mA时，通过R1的电流为4mA，通过表笔的最大电流为5mA，（A）错误；当选择开关接3且表头满偏时，通过R3的电流为I=5mA，R3两端的电压为U=IR3=5V，表笔两端的最大电压为5.02V，（B）错误；当选择开关接2且将红黑表笔短接调零，此时表头满偏，通过R2的电流为I=5mA，滑动变阻器两端的电压U′=E－IgRg=1.48V，滑动变阻器R2的接入阻值为R′2=U′/I=296Ω，（C）正确；选择欧姆挡并调零，表头指针半偏，可知通过待测电阻的电流I0=2.5mA，待测电阻两端的电压U0=E－1/2IgRg－I0R′2=0.75V，则待测电阻的阻值Rx=U0/I0=300Ω，（D）正确．

拓展分析 本题是关于多用电表的基础提升题，不仅考查了多用电表的原理，还考查了多用电表的使用及电表改装等基础知识，以本题为源展开分析、拓展和讨论，可对多用电表的原理及使用完全理解，教师可引导学生大胆创新，自己制作多用电表[3].本题可对电路中的电学原件的规格适当改变，选择开关接2，A、B两表笔间接一电阻箱，可以测量多用电表内部电源的电动势和内阻（安阻法的拓展）；选择开关接2，A、B两表笔间接一电压表，也可以测量多用电表内部电源的电动势和内阻（伏安法的拓展）；若将电路中的电流表换成内阻已知的电压表，选择开关接2，A、B两表笔间接上合适的电表或电阻，依然能测量电源的电动势和内阻[4].

3 结语

从历年高考电学实验来看，电学实验的命题方向千变万化，难以应对，学生要立足于教材基础实验，抓住电学实验的两条主线，顺藤摸瓜．只有夯实实验基础，理顺实验思路，弄清实验原理，掌握实验数据处理的方法，牢记实验注意事项，以不变应万变，方能提升创新能力并提高考试成绩.[5]

参考文献：

[1]高玉峰.高考物理电学实验分析与思考[J].中学物理，2016，34（03）：89-90.

[2]路文柱.例析高考物理电学实验的考查角度及解答策略[J].教学考试，2022（22）：44-47.

[3]田长军.理顺教材三道例题 掌握多用电表原理[J].广东教育（高中版），2021（01）：61-64.

[4]陈宇松，杨奎，郭嘉.试论高考物理电学实验复习策略[J].高考，2019（22）：133.

[5]沈加法.畅想2020年物理高考电学实验[J].数理化学习（高中版），2020（02）：45-49.