电学设计性实验专题.doc

电学设计性实验与"拓展"性实验专题如皋市薛窑中学邵平安一、问题的提出实验是物理学的基础，离开了实验，物理学就不会产生，更谈不上发展。物理实验发展到今天，已成为一门体系完整，方法严密，技术复杂的独立的分支学科。中学物理教学大纲明确提出：中学物理教学要培养学生的观察、实验能力。目前进行的高考改革，更明确地提出：注重对学生能力和素质的考查，命题要把以知识立意转变为以能力立意。近几年的高考物理试题对实验的考查，已从考查一般性的实验知识记忆转向对实验能力的考查，并开始出现了以学生实验和演示实验为背景的设计性实验试题和以"拓展"为特征的实验题。设计性实验和"拓展性"实验题的特点是：以高中物理演示实验与学生实验为基础和探索起点，命题者根据学生的认知结构和物理实验的一般特点，通过改变实验目的、实验要求、实验控制条件、测量对象、实验仪器、实验图景等，提出新的实验课题及实际问题，要求学生运用已学的实验理论和方法解决新情景下的实验课题及实际问题，或者要求学生运用新的实验方法设计新的实验。由于这种设计性实验和"拓展性"实验题是在原有学生实验中拓展而来的，渗透了新的实验思想方法及情景，因而既考查了学生对原有学生实验（主要是实验思想方法和实验理论）的掌握程度，又考查了学生运用原有实验理论和方法设计新情景实验以及运用新实验理论和思想方法设计新实验的设计创新能力。高考物理实验复习必须培养和训练学生的实验设计和创新能力。二、解决问题的方法与典型例题分析（一）改变实验目的和要求，改进原有实验和设计新实验改变原有学生实验的目的和要求可以从以下几个方面进行：（1）把原来的验证性实验变为测量性实验；（2）把原来的测量性实验变为验证性实验；（3）把原来验证某一规律的验证性实验变为验证另一规律的验证性实验；（4）把原来测量某一物理量的测量性实验变为测量另一物理量的测量性实验；（5）改变实验数据处理要求（例，要求运用图象方法处理实验数据）；（6）改变实验测量精度要求（例，要求减小实验测量误差）。【例题1】（1999年高考上海卷）现有一阻值为10.0Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧）要求：（1）在右边方框中画出实验电路图：（2）简要写出完成接线后的实验步骤；（3）写出用测得的量计算电源内阻的表达式=。【点拨解疑】在分组实验中有测定电源的电动势和内电阻的实验，我们从该实验知道测定电源的电动势和内电阻，至少应使电源连接不同负载两次，然后利用全电路欧姆定律求解。但现在只有一个定值电阻可用作负载；另外，应由电流表和电压表两个表，但现在只有一只电压表，而且是没有刻度值的；不过考虑到电压表电阻很大，而且题目只要求测出电源的内阻，应该有变通的办法。（1）我们可以把断路也作为一种负载状态，实验电路如图所示。S断开时，因电压表内阻远大于电源内阻，可认为是断路状态，S闭合时，又是一种负载状态。（2）实验步骤如下：①按电路图连接好电路。②在开关S断开状态下读出电压表指针所在处的分度格数n1.③闭合开关S，读出电压表指针所在处的分度格数n2.（3）设电压表每一小分度表示的电压为U0。S断开时，有E=n1U0S闭合时，有解以上两式，得（二）改变实验控制条件，运用新的实验思想方法设计、处理新实验实验的精髓在于控制，每个物理实验都在一定的控制条件下进行的，改变了实验的控制条件，为了达到原有的实验目的，往往需改变原有的实验理论和实验方法。高中物理学生实验常隐含实验控制条件，在高考物理实验复习中，教师可以通过改变学生实验的控制条件来进行实验拓展，引导学生在新的实验控制条件下运用新的实验方法设计新的实验，处理实验数据，从而培养学生设计新实验的创新能力。【例题2】（2001年高考理综卷）实验室中现有器材如实物图乙所示，有：电池E，电动势约10V，内阻约1Ω；电流表A1，量程约10A，内阻1约为0.2Ω；电流表A2，量程300mA，内阻2约5Ω；电流表A3，量程250mA，内阻3约5Ω；电阻箱R1，最大阻值999.9Ω，最小阻值改变量为0.1Ω；滑线变阻器R2，最大值100Ω；开关S；导线若干。要求用图甲所示的电路测量图中电流表A的内阻。（1）在所给的三个电流表中，那几个可以用此电路精确测出其内阻？答：。（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。（3）你要读出的物理量是。用这些物理量表示待测内阻的计算公式是。【点拨解疑】该题要求根据电路图设想出实验原理。属于有一定提示的设计型实验。与我们学过的伏安法测电阻相比较，这里被测电阻是电流表的内阻，它能显示出通过自身的电流，因此只要知道其上的电压就行，但没有电压表，却有另一只电流表。根据电路图可以看出