整合复习,形成思路,突破难点

朱献珍

摘要： 設计性电学实验是近几年高考的热点，也是得分的难点。作者就如何针对設计性电学实验进行有效复习展开探讨， 结合教学实践总结出“梳理知识、整合方法、形成思路、实践实验”的四步复习法，有效促进了学生設计实验能力的提高，从而突破了这一难点。

关键词： 設计性电学实验三步复习法整合复习

設计性电学实验是近几年高考的热点，也是得分的难点。設计性实验是学生在掌握的基本实验原理基础上，应用基本测量仪器自行設计实验方案的实验，实验试题灵活度大，综合性强，对学生能力考查要求较高。学生做这类试题时，往往存在“没思路，确定不了实验原理”、“仪器选择把握不准”、“要考虑的因素太多，考虑不周全”等问题。针对以上问题，我在教学中采用了三步复习法，有效促进了学生設计实验能力的提高，从而突破了这一难点。具体过程如下。

一、梳理知识

1.基本仪器的使用要“心知肚明”。

熟练掌握基本仪器的使用是进行設计实验的前提，所以复习时应对基本仪器的使用做一个全面系统的归纳、整理。

（1）电流表有内接法和外接法。

复习比较电流表的两种不同的接法，总结两种接法的测量特点和选择方法。

（2）滑动变阻器有限流式和分压式。

复习归纳选择滑动变阻器接法的原则：

①由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法。

②以下情况必须用分压式：

要求电压或电流从零开始连续调节；

采用限流式时，无论怎样调节，电路中电压或电流都超过电表量程；

所给滑动变阻器总阻值比待测电阻小得多。

③采用分压式接法在满足安全性原则的前提下，选阻值小的滑动变阻器。

④测干电池的电动势和内电阻实验时，由于内阻较小，选阻值较小的滑动变阻器。

（3）定值电阻、变阻箱在电路中的作用。

①可作为保护电阻，有时同时起到增大读数范围的作用，如在测干电池的电动势和内阻时，定值电阻一般接在电压表外侧，既保护电路又可充当电源的内阻，增大路端电压的读数范围。

②还可用于改装电表，扩大量程。

③可直接充当电压表和电流表。

④电阻箱，除具有定值电阻的作用外，可当做可读数的滑动变阻器来使用。

2.课本实验的原理要“成竹在胸”。

电学設计性实验的试题均为课本实验的拓展与变式。立足课本，对课本实验基本原理和规律进行整合、系统复习，是提高学生实验設计能力的基础。

二、整合方法

1.整合包含設计型电学实验多种方法，促进学生方法结构的构建。

以下以测电阻为例:（1）伏安法；（2）安安法；（3）伏伏法；（4）替代法等。

图1所示电路如伏特表、安培表内阻未知根据尽可能减少误差的方法选择安培表内接还是外接，如电压表内阻已知，采用安培表外接法可精确测量；如电流表内阻已知采用安培表内接可精确测量；

图2所示电路采用安培表外接，与R并联的电表内阻需已知，采用安培表外接，两个电表的内阻均需为已知；

图3所示电路伏特表内接，与R串联的电表的内阻需为已知；伏特表外接，两个电表的内阻均需已知；

图4所示电路采用替代法测电阻，开关转换过程中，控制电路不能动。

例1：用以下器材测量一待测电阻R的阻值（900—1000Ω）：

电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；

电压表V，量程为1.5V，内阻r=750Ω；

电压表V，量程为5V，内阻r=2500Ω；

滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；

单刀单掷开关K，导线若干。

测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3出测量电阻R的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。

分析：由本题的所给器材和测量要求可确定采用伏伏法测电阻，由于两个电压表的内阻均已知，既可采用伏特表外接，又可采用伏特表内接，进一步估算出电路图如下两种情况。

2.整合相似和相异的实验原理，拓展学生的方法结构。

利用安安法和伏伏法，借助阻值已知的电阻或定值电阻可以用来测电表的内阻。

三、形成思路

1.明确电路設计基本原则。

（1）安全原则；（2）准确原则；（3）方便原则；（4）可行原则。

2.电学的实验設计的一般思路。

例2：某研究性学习小组为了测量一只阻值约3KΩ的电阻较为准确的阻值，实验室可以提供的器材有：

A.电流表A（量程为300μA，内阻R=100Ω）

B.电流表A（量程为1mA，内阻R约为5Ω）

C.电压表V（量程15V，内阻约为10KΩ）

D.电阻箱R（阻值为0—9999.9Ω）

E.电阻箱R（阻值范围为0—99.9Ω）

F．滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）

G．滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）

H．电源E（电动势3V，最大允许电流200mA）

I．单刀单掷开关S、导线若干

（1）如果让你設计测量电阻R阻值的实验电路，要求电表的读数从零开始变化，请选择合适的元件，在答题卷相应的方框中画出电路图．要求图中的元件用题中相应的字母标注出来。

（2）根据你所設计的方案，待测电阻的表达式为R=?摇?摇 ?摇?摇。

解析：

第一步，根据题意的要求要测量的是电阻的阻值，所提供的器材既有伏特表又有安培表，但是电源电动势只有3V，约为伏特表量程的1/5，误差太大，所以确定测电阻的方案为安安法；

第二步，由于电流表A得内阻已知，考虑可以用来测电压，但量程太小，只有0.03V，所以考虑串联一个电阻箱增大量程，经估算要达到量程为3V，需电阻箱的电阻为9900Ω，所以选电阻箱R；

第三步，根据题意要求电表的读数从零开始变化，确定控制电路采用分压是接法，从操作性方便去考虑分压式连接应选阻值小的滑动变阻器，但由于电源有最大允许电流200mA，只能选滑动变阻器R；

第四步，连成完整的电路，根据原理列式求解，R=。（設计电路如图14）

总之，在电学实验复习中，立足考纲要求的实验，在对实验原理、基本实验电路、实验器材性质、特点等方面进行整合复习的基础上，通过总结、比较、拓展等方法，构建比较完整的实验方法体系，形成能解决该类问题的一般思路，是突破設计性实验这一难点的非常有效的途径。

参考文献：

［1］世纪金榜高中全程复习方略.延边大学出版社.

［2］普通高中新课程·物理实验手册（选修）.浙江科学技术出版社.

［3］普通高中课程标准实验教科书·物理（教师用书）.人民教育出版社.