何幼
物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),實驗探究題也就成為當(dāng)前各類考試中必不可少的題目。在近幾年的中考物理試卷中,實驗探究題所占的比例不斷增大,而且越來越注重考查實驗的操作技能,實驗方法的運用,分析和解決突變問題的能力等等,而學(xué)生往往在實驗題中失分嚴重,這主要跟平時動手操作少、基本知識掌握不牢、沒有系統(tǒng)的解題方法有關(guān)。下面結(jié)合幾道典型例題談?wù)剬嶒烆}器材選擇的方法、策略。
一、弄清實驗原理,注意控制變量
許多學(xué)生在解答實驗題時,經(jīng)常不去看題目的第一句話,即本實驗探究的是什么,實驗?zāi)康氖鞘裁?,往往是看空格填空。如果不知道實驗的目的,就不會去想實驗原理,解題時就會有很大的盲目性。比如測液體的密度,就可以利用ρ=m/V或ρ=F浮/gV排,若實驗原理不同,則選擇的器材就不同。而在電學(xué)實驗中,探究“影響電流做功多少的因素”和探究“影響電流熱效應(yīng)的因素”這兩個實驗,學(xué)生往往容易混淆。做習(xí)題不同于新授課時的探究活動,我們應(yīng)該先弄清影響物理量的因素,然后再“對癥下藥”。前者應(yīng)緊抓公式W=UIt答題,而后者應(yīng)緊抓公式Q=I2Rt答題。
【例1】 小明和小紅想利用如圖1所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小”的關(guān)系。兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲,燒瓶A中的金屬絲是銅絲,電阻比較小,燒瓶B中的金屬絲是鎳鉻合金絲,電阻比較大。兩瓶煤油中溫度計可以顯示煤油的溫度。
(1)實驗中,兩個燒瓶中煤油的 和初溫應(yīng)相等。
(2)實驗中,小明和小紅發(fā)現(xiàn)燒瓶B中溫度計的示數(shù)升高得快。這表明:在電流和通電時間相同的情況下,導(dǎo)體的電阻越 ,產(chǎn)生的熱量越多。
(3)如果要繼續(xù)探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流大小”的關(guān)系,除圖中器材外,還必須添加的一種器材是 。寫出具體操作方案 。
本題第三小題較難,很多同學(xué)不經(jīng)思考就填電流表,而答案卻是秒表。因為我們探究的只是電熱多少與電流大小的定性關(guān)系而不是定量關(guān)系,所以電流可以通過調(diào)節(jié)滑動變阻器來改變。并根據(jù)變阻器接入電路電阻的大小來判斷電流的大小。如何探究電流大小對導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的影響呢?這就需要用到控制變量法。由Q=I2Rt可知,此時需控制電阻和通電時間相同,實驗時只能在改變電流前后,比較相同時間內(nèi)同一根電阻絲產(chǎn)生熱量的多少,而通電時間的長短不可能緊靠我們的估測,所以一定要測量工具秒表。具體操作方案:控制通電時間相等(3分鐘),調(diào)節(jié)滑動變阻器,改變通過電阻絲的電流大小,觀測其中一根電阻絲(如銅絲)所在液體的溫度變化。
最后兩個空格,有的同學(xué)即使做三四遍還是容易出錯,主要原因就是公式混淆,不會靈活運用控制變量法。
二、選擇解題策略,做到有理有據(jù)
當(dāng)我們遇到實驗題時,首先要明確題目考查的知識點和應(yīng)達到的目標(biāo)是什么,不要急于猜測答案,而盲目解題,一定要做到確切了解題意,然后選擇合適的解題方法,方法選得合適,不但可以解決問題,而且能使問題的解決過程變得十分簡捷,真正掌握了解題策略,就可以做到舉一反三、融會貫通,而不是遇到相似的題目屢做屢錯。
【例2】 小明利用圖2甲所示的電路做“探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”的實驗。他使用的器材有:兩節(jié)干電池,阻值為5Ω(R1)、10Ω(R2)、20Ω(R3)的定值電阻、“15Ω lA”和“50Ω lA”的滑動變阻器各一個、電流表、電壓表和開關(guān)各一只,導(dǎo)線若干。
(1)根據(jù)圖2-甲所示的電路,用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖2-乙中的實物連成實驗電路。(連接過程中注意電表量程的選擇)
(2)正確連接好電路后,小明首先將R1接入電路,移動滑動變阻器滑片使R1兩端的電壓為1.5V,讀出電流表的示數(shù)。
①小明用R2替換R1接入電路后,并將滑片調(diào)至阻值最大端,接下來他應(yīng)該進行的操作是調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,直到電壓表的示數(shù)仍為1.5V,讀出電流表的示數(shù)。
②小明用R3替換R2接入電路進行實驗,發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器,R3兩端的電壓始終無法達到1.5V。經(jīng)檢查,電路連接無誤,各元件均完好。請你幫他找出一種可能的原因。
③針對②中的問題,在只利用小明所選器材和保持電壓表的示數(shù)為1.5V的前提下,怎樣改進該實驗,再測一組數(shù)據(jù)以完成該實驗。
本題解答的關(guān)鍵是更換了電阻后需控制電阻兩端的電壓不變,這就需要滑動變阻器幫忙了,為了能順利完成實驗,滑動變阻器的選擇非常重要。而許多學(xué)生在選擇時“猜”多于“算”,沒有理論依據(jù),就容易出錯。
根據(jù)串聯(lián)分壓原理,R/RP=UR/UP,因為R兩端的電壓應(yīng)始終保持不變?yōu)?.5V,電源電壓為3V,那么RP分得的電壓也應(yīng)為1.5V不變,在本題中兩者兩端的電壓之比始終等于1∶1,那么電阻之比就始終為1∶1,所以換了大電阻就需要將滑動變阻器調(diào)大。
當(dāng)R換成20Ω后,為了讓電壓表的示數(shù)還為1.5V,滑動變阻器也應(yīng)調(diào)成20Ω,如果小明同學(xué)選擇的是“15Ω lA”的變阻器,就會導(dǎo)致題目中出現(xiàn)的現(xiàn)象,無論怎樣調(diào)節(jié)滑片都無法使電壓表的示數(shù)為1.5V,所以該題答案應(yīng)是“選擇的滑動變阻器最大值太小”。
所以滑動變阻器的規(guī)格應(yīng)該由選擇的定值電阻和控制的電壓決定。如果本題中控制的電壓表示數(shù)為1V,UP即為2V,那么由R/RP=UR/UP可知變阻器應(yīng)始終為所換定值電阻的兩倍。當(dāng)R為20Ω時,RP=40Ω,這就為選擇滑動變阻器的規(guī)格提供了依據(jù)。
本題第三問較難,限定的條件很死,如果不能選“50Ω lA”的變阻器,控制的電壓又不能改變,應(yīng)該怎么才能實現(xiàn)多次測量完成實驗?zāi)??此時我們可以想到“等效替代”的方法,將R1和R2串聯(lián)起來等效一個15Ω的電阻從而獲得第三組數(shù)據(jù)。
三、細心讀題審題,挖掘隱含條件
讀題是指拿到題目后,先整體后局部地閱讀,找出題目的關(guān)鍵詞、關(guān)鍵字;審題是指審題目的條件和目標(biāo),弄清楚題目中給出的已知條件是什么,挖掘題目中隱含的已知條件,努力尋找解題信息,在確保讀審認真、細心,分析深刻、透徹的情況下再解答。
【例3】 小華、小明同學(xué)做“測量小燈泡電功率”的實驗(小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣)。
(1)小華的實驗電路接好后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮,電壓表與電流表的示數(shù)較大。接下來應(yīng)進行的操作是 , 。
(兩空按操作步驟先后順序填寫字母代號)。
A.更換電池或小燈泡
B.檢查電路是否短路
C.移動滑動變阻器滑片至最大值位置
D.斷開電路開關(guān)
(2)小明利用實驗器材做了三次試驗,實驗過程中,當(dāng)電壓表示數(shù)為 V時,小燈泡正常發(fā)光,該燈泡額定功率為 W。
(3)分析表中實驗數(shù)據(jù)可知,小明所用電源電壓約為 V。
(4)若小明手邊有“1.5A 50Ω”和“2.0A 20Ω”兩種規(guī)格的滑動變阻器,“0~3V”和
“0~15V”兩個量程的電壓表,上面實驗中他選用的滑動變阻器規(guī)格為 ,選用電壓表量程為 。
本題原題有實物圖,有的學(xué)生在解答第3小題時就是看圖大體猜了一個電源電壓的值,而事實上答案隱含在第3次實驗中,小燈泡不發(fā)光電流表沒有示數(shù),我們應(yīng)該會想到電路中出現(xiàn)了斷路,而此時電壓表有示數(shù),由此可知是小燈泡處出現(xiàn)了斷路,那么此時電壓表的示數(shù)即為電源電壓6V。
第4小題也較難,選擇滑動變阻器規(guī)格的依據(jù)是什么呢?這就需要反復(fù)審題。最后會發(fā)現(xiàn)第1次實驗燈泡較暗的原因應(yīng)該是滑動變阻器阻值較大,UL=1V,UP=5V,所以此時
RP為
5V0.2A
=25Ω。所以應(yīng)該選擇“1.5A 50Ω”。
綜上所述,我們在遇到實驗題中器材選擇的問題時,只要認真仔細審題,弄清實驗?zāi)康模プ嶒炘?,掌握正確的解題思路方法,就能突破難點,做題目時也就能得心應(yīng)手,一通百通。
(責(zé)任編輯 易志毅)endprint
物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),實驗探究題也就成為當(dāng)前各類考試中必不可少的題目。在近幾年的中考物理試卷中,實驗探究題所占的比例不斷增大,而且越來越注重考查實驗的操作技能,實驗方法的運用,分析和解決突變問題的能力等等,而學(xué)生往往在實驗題中失分嚴重,這主要跟平時動手操作少、基本知識掌握不牢、沒有系統(tǒng)的解題方法有關(guān)。下面結(jié)合幾道典型例題談?wù)剬嶒烆}器材選擇的方法、策略。
一、弄清實驗原理,注意控制變量
許多學(xué)生在解答實驗題時,經(jīng)常不去看題目的第一句話,即本實驗探究的是什么,實驗?zāi)康氖鞘裁?,往往是看空格填空。如果不知道實驗的目的,就不會去想實驗原理,解題時就會有很大的盲目性。比如測液體的密度,就可以利用ρ=m/V或ρ=F浮/gV排,若實驗原理不同,則選擇的器材就不同。而在電學(xué)實驗中,探究“影響電流做功多少的因素”和探究“影響電流熱效應(yīng)的因素”這兩個實驗,學(xué)生往往容易混淆。做習(xí)題不同于新授課時的探究活動,我們應(yīng)該先弄清影響物理量的因素,然后再“對癥下藥”。前者應(yīng)緊抓公式W=UIt答題,而后者應(yīng)緊抓公式Q=I2Rt答題。
【例1】 小明和小紅想利用如圖1所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小”的關(guān)系。兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲,燒瓶A中的金屬絲是銅絲,電阻比較小,燒瓶B中的金屬絲是鎳鉻合金絲,電阻比較大。兩瓶煤油中溫度計可以顯示煤油的溫度。
(1)實驗中,兩個燒瓶中煤油的 和初溫應(yīng)相等。
(2)實驗中,小明和小紅發(fā)現(xiàn)燒瓶B中溫度計的示數(shù)升高得快。這表明:在電流和通電時間相同的情況下,導(dǎo)體的電阻越 ,產(chǎn)生的熱量越多。
(3)如果要繼續(xù)探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流大小”的關(guān)系,除圖中器材外,還必須添加的一種器材是 。寫出具體操作方案 。
本題第三小題較難,很多同學(xué)不經(jīng)思考就填電流表,而答案卻是秒表。因為我們探究的只是電熱多少與電流大小的定性關(guān)系而不是定量關(guān)系,所以電流可以通過調(diào)節(jié)滑動變阻器來改變。并根據(jù)變阻器接入電路電阻的大小來判斷電流的大小。如何探究電流大小對導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的影響呢?這就需要用到控制變量法。由Q=I2Rt可知,此時需控制電阻和通電時間相同,實驗時只能在改變電流前后,比較相同時間內(nèi)同一根電阻絲產(chǎn)生熱量的多少,而通電時間的長短不可能緊靠我們的估測,所以一定要測量工具秒表。具體操作方案:控制通電時間相等(3分鐘),調(diào)節(jié)滑動變阻器,改變通過電阻絲的電流大小,觀測其中一根電阻絲(如銅絲)所在液體的溫度變化。
最后兩個空格,有的同學(xué)即使做三四遍還是容易出錯,主要原因就是公式混淆,不會靈活運用控制變量法。
二、選擇解題策略,做到有理有據(jù)
當(dāng)我們遇到實驗題時,首先要明確題目考查的知識點和應(yīng)達到的目標(biāo)是什么,不要急于猜測答案,而盲目解題,一定要做到確切了解題意,然后選擇合適的解題方法,方法選得合適,不但可以解決問題,而且能使問題的解決過程變得十分簡捷,真正掌握了解題策略,就可以做到舉一反三、融會貫通,而不是遇到相似的題目屢做屢錯。
【例2】 小明利用圖2甲所示的電路做“探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”的實驗。他使用的器材有:兩節(jié)干電池,阻值為5Ω(R1)、10Ω(R2)、20Ω(R3)的定值電阻、“15Ω lA”和“50Ω lA”的滑動變阻器各一個、電流表、電壓表和開關(guān)各一只,導(dǎo)線若干。
(1)根據(jù)圖2-甲所示的電路,用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖2-乙中的實物連成實驗電路。(連接過程中注意電表量程的選擇)
(2)正確連接好電路后,小明首先將R1接入電路,移動滑動變阻器滑片使R1兩端的電壓為1.5V,讀出電流表的示數(shù)。
①小明用R2替換R1接入電路后,并將滑片調(diào)至阻值最大端,接下來他應(yīng)該進行的操作是調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,直到電壓表的示數(shù)仍為1.5V,讀出電流表的示數(shù)。
②小明用R3替換R2接入電路進行實驗,發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器,R3兩端的電壓始終無法達到1.5V。經(jīng)檢查,電路連接無誤,各元件均完好。請你幫他找出一種可能的原因。
③針對②中的問題,在只利用小明所選器材和保持電壓表的示數(shù)為1.5V的前提下,怎樣改進該實驗,再測一組數(shù)據(jù)以完成該實驗。
本題解答的關(guān)鍵是更換了電阻后需控制電阻兩端的電壓不變,這就需要滑動變阻器幫忙了,為了能順利完成實驗,滑動變阻器的選擇非常重要。而許多學(xué)生在選擇時“猜”多于“算”,沒有理論依據(jù),就容易出錯。
根據(jù)串聯(lián)分壓原理,R/RP=UR/UP,因為R兩端的電壓應(yīng)始終保持不變?yōu)?.5V,電源電壓為3V,那么RP分得的電壓也應(yīng)為1.5V不變,在本題中兩者兩端的電壓之比始終等于1∶1,那么電阻之比就始終為1∶1,所以換了大電阻就需要將滑動變阻器調(diào)大。
當(dāng)R換成20Ω后,為了讓電壓表的示數(shù)還為1.5V,滑動變阻器也應(yīng)調(diào)成20Ω,如果小明同學(xué)選擇的是“15Ω lA”的變阻器,就會導(dǎo)致題目中出現(xiàn)的現(xiàn)象,無論怎樣調(diào)節(jié)滑片都無法使電壓表的示數(shù)為1.5V,所以該題答案應(yīng)是“選擇的滑動變阻器最大值太小”。
所以滑動變阻器的規(guī)格應(yīng)該由選擇的定值電阻和控制的電壓決定。如果本題中控制的電壓表示數(shù)為1V,UP即為2V,那么由R/RP=UR/UP可知變阻器應(yīng)始終為所換定值電阻的兩倍。當(dāng)R為20Ω時,RP=40Ω,這就為選擇滑動變阻器的規(guī)格提供了依據(jù)。
本題第三問較難,限定的條件很死,如果不能選“50Ω lA”的變阻器,控制的電壓又不能改變,應(yīng)該怎么才能實現(xiàn)多次測量完成實驗?zāi)??此時我們可以想到“等效替代”的方法,將R1和R2串聯(lián)起來等效一個15Ω的電阻從而獲得第三組數(shù)據(jù)。
三、細心讀題審題,挖掘隱含條件
讀題是指拿到題目后,先整體后局部地閱讀,找出題目的關(guān)鍵詞、關(guān)鍵字;審題是指審題目的條件和目標(biāo),弄清楚題目中給出的已知條件是什么,挖掘題目中隱含的已知條件,努力尋找解題信息,在確保讀審認真、細心,分析深刻、透徹的情況下再解答。
【例3】 小華、小明同學(xué)做“測量小燈泡電功率”的實驗(小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣)。
(1)小華的實驗電路接好后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮,電壓表與電流表的示數(shù)較大。接下來應(yīng)進行的操作是 , 。
(兩空按操作步驟先后順序填寫字母代號)。
A.更換電池或小燈泡
B.檢查電路是否短路
C.移動滑動變阻器滑片至最大值位置
D.斷開電路開關(guān)
(2)小明利用實驗器材做了三次試驗,實驗過程中,當(dāng)電壓表示數(shù)為 V時,小燈泡正常發(fā)光,該燈泡額定功率為 W。
(3)分析表中實驗數(shù)據(jù)可知,小明所用電源電壓約為 V。
(4)若小明手邊有“1.5A 50Ω”和“2.0A 20Ω”兩種規(guī)格的滑動變阻器,“0~3V”和
“0~15V”兩個量程的電壓表,上面實驗中他選用的滑動變阻器規(guī)格為 ,選用電壓表量程為 。
本題原題有實物圖,有的學(xué)生在解答第3小題時就是看圖大體猜了一個電源電壓的值,而事實上答案隱含在第3次實驗中,小燈泡不發(fā)光電流表沒有示數(shù),我們應(yīng)該會想到電路中出現(xiàn)了斷路,而此時電壓表有示數(shù),由此可知是小燈泡處出現(xiàn)了斷路,那么此時電壓表的示數(shù)即為電源電壓6V。
第4小題也較難,選擇滑動變阻器規(guī)格的依據(jù)是什么呢?這就需要反復(fù)審題。最后會發(fā)現(xiàn)第1次實驗燈泡較暗的原因應(yīng)該是滑動變阻器阻值較大,UL=1V,UP=5V,所以此時
RP為
5V0.2A
=25Ω。所以應(yīng)該選擇“1.5A 50Ω”。
綜上所述,我們在遇到實驗題中器材選擇的問題時,只要認真仔細審題,弄清實驗?zāi)康模プ嶒炘?,掌握正確的解題思路方法,就能突破難點,做題目時也就能得心應(yīng)手,一通百通。
(責(zé)任編輯 易志毅)endprint
物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),實驗探究題也就成為當(dāng)前各類考試中必不可少的題目。在近幾年的中考物理試卷中,實驗探究題所占的比例不斷增大,而且越來越注重考查實驗的操作技能,實驗方法的運用,分析和解決突變問題的能力等等,而學(xué)生往往在實驗題中失分嚴重,這主要跟平時動手操作少、基本知識掌握不牢、沒有系統(tǒng)的解題方法有關(guān)。下面結(jié)合幾道典型例題談?wù)剬嶒烆}器材選擇的方法、策略。
一、弄清實驗原理,注意控制變量
許多學(xué)生在解答實驗題時,經(jīng)常不去看題目的第一句話,即本實驗探究的是什么,實驗?zāi)康氖鞘裁?,往往是看空格填空。如果不知道實驗的目的,就不會去想實驗原理,解題時就會有很大的盲目性。比如測液體的密度,就可以利用ρ=m/V或ρ=F浮/gV排,若實驗原理不同,則選擇的器材就不同。而在電學(xué)實驗中,探究“影響電流做功多少的因素”和探究“影響電流熱效應(yīng)的因素”這兩個實驗,學(xué)生往往容易混淆。做習(xí)題不同于新授課時的探究活動,我們應(yīng)該先弄清影響物理量的因素,然后再“對癥下藥”。前者應(yīng)緊抓公式W=UIt答題,而后者應(yīng)緊抓公式Q=I2Rt答題。
【例1】 小明和小紅想利用如圖1所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小”的關(guān)系。兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲,燒瓶A中的金屬絲是銅絲,電阻比較小,燒瓶B中的金屬絲是鎳鉻合金絲,電阻比較大。兩瓶煤油中溫度計可以顯示煤油的溫度。
(1)實驗中,兩個燒瓶中煤油的 和初溫應(yīng)相等。
(2)實驗中,小明和小紅發(fā)現(xiàn)燒瓶B中溫度計的示數(shù)升高得快。這表明:在電流和通電時間相同的情況下,導(dǎo)體的電阻越 ,產(chǎn)生的熱量越多。
(3)如果要繼續(xù)探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流大小”的關(guān)系,除圖中器材外,還必須添加的一種器材是 。寫出具體操作方案 。
本題第三小題較難,很多同學(xué)不經(jīng)思考就填電流表,而答案卻是秒表。因為我們探究的只是電熱多少與電流大小的定性關(guān)系而不是定量關(guān)系,所以電流可以通過調(diào)節(jié)滑動變阻器來改變。并根據(jù)變阻器接入電路電阻的大小來判斷電流的大小。如何探究電流大小對導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的影響呢?這就需要用到控制變量法。由Q=I2Rt可知,此時需控制電阻和通電時間相同,實驗時只能在改變電流前后,比較相同時間內(nèi)同一根電阻絲產(chǎn)生熱量的多少,而通電時間的長短不可能緊靠我們的估測,所以一定要測量工具秒表。具體操作方案:控制通電時間相等(3分鐘),調(diào)節(jié)滑動變阻器,改變通過電阻絲的電流大小,觀測其中一根電阻絲(如銅絲)所在液體的溫度變化。
最后兩個空格,有的同學(xué)即使做三四遍還是容易出錯,主要原因就是公式混淆,不會靈活運用控制變量法。
二、選擇解題策略,做到有理有據(jù)
當(dāng)我們遇到實驗題時,首先要明確題目考查的知識點和應(yīng)達到的目標(biāo)是什么,不要急于猜測答案,而盲目解題,一定要做到確切了解題意,然后選擇合適的解題方法,方法選得合適,不但可以解決問題,而且能使問題的解決過程變得十分簡捷,真正掌握了解題策略,就可以做到舉一反三、融會貫通,而不是遇到相似的題目屢做屢錯。
【例2】 小明利用圖2甲所示的電路做“探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”的實驗。他使用的器材有:兩節(jié)干電池,阻值為5Ω(R1)、10Ω(R2)、20Ω(R3)的定值電阻、“15Ω lA”和“50Ω lA”的滑動變阻器各一個、電流表、電壓表和開關(guān)各一只,導(dǎo)線若干。
(1)根據(jù)圖2-甲所示的電路,用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖2-乙中的實物連成實驗電路。(連接過程中注意電表量程的選擇)
(2)正確連接好電路后,小明首先將R1接入電路,移動滑動變阻器滑片使R1兩端的電壓為1.5V,讀出電流表的示數(shù)。
①小明用R2替換R1接入電路后,并將滑片調(diào)至阻值最大端,接下來他應(yīng)該進行的操作是調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,直到電壓表的示數(shù)仍為1.5V,讀出電流表的示數(shù)。
②小明用R3替換R2接入電路進行實驗,發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器,R3兩端的電壓始終無法達到1.5V。經(jīng)檢查,電路連接無誤,各元件均完好。請你幫他找出一種可能的原因。
③針對②中的問題,在只利用小明所選器材和保持電壓表的示數(shù)為1.5V的前提下,怎樣改進該實驗,再測一組數(shù)據(jù)以完成該實驗。
本題解答的關(guān)鍵是更換了電阻后需控制電阻兩端的電壓不變,這就需要滑動變阻器幫忙了,為了能順利完成實驗,滑動變阻器的選擇非常重要。而許多學(xué)生在選擇時“猜”多于“算”,沒有理論依據(jù),就容易出錯。
根據(jù)串聯(lián)分壓原理,R/RP=UR/UP,因為R兩端的電壓應(yīng)始終保持不變?yōu)?.5V,電源電壓為3V,那么RP分得的電壓也應(yīng)為1.5V不變,在本題中兩者兩端的電壓之比始終等于1∶1,那么電阻之比就始終為1∶1,所以換了大電阻就需要將滑動變阻器調(diào)大。
當(dāng)R換成20Ω后,為了讓電壓表的示數(shù)還為1.5V,滑動變阻器也應(yīng)調(diào)成20Ω,如果小明同學(xué)選擇的是“15Ω lA”的變阻器,就會導(dǎo)致題目中出現(xiàn)的現(xiàn)象,無論怎樣調(diào)節(jié)滑片都無法使電壓表的示數(shù)為1.5V,所以該題答案應(yīng)是“選擇的滑動變阻器最大值太小”。
所以滑動變阻器的規(guī)格應(yīng)該由選擇的定值電阻和控制的電壓決定。如果本題中控制的電壓表示數(shù)為1V,UP即為2V,那么由R/RP=UR/UP可知變阻器應(yīng)始終為所換定值電阻的兩倍。當(dāng)R為20Ω時,RP=40Ω,這就為選擇滑動變阻器的規(guī)格提供了依據(jù)。
本題第三問較難,限定的條件很死,如果不能選“50Ω lA”的變阻器,控制的電壓又不能改變,應(yīng)該怎么才能實現(xiàn)多次測量完成實驗?zāi)兀看藭r我們可以想到“等效替代”的方法,將R1和R2串聯(lián)起來等效一個15Ω的電阻從而獲得第三組數(shù)據(jù)。
三、細心讀題審題,挖掘隱含條件
讀題是指拿到題目后,先整體后局部地閱讀,找出題目的關(guān)鍵詞、關(guān)鍵字;審題是指審題目的條件和目標(biāo),弄清楚題目中給出的已知條件是什么,挖掘題目中隱含的已知條件,努力尋找解題信息,在確保讀審認真、細心,分析深刻、透徹的情況下再解答。
【例3】 小華、小明同學(xué)做“測量小燈泡電功率”的實驗(小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣)。
(1)小華的實驗電路接好后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮,電壓表與電流表的示數(shù)較大。接下來應(yīng)進行的操作是 , 。
(兩空按操作步驟先后順序填寫字母代號)。
A.更換電池或小燈泡
B.檢查電路是否短路
C.移動滑動變阻器滑片至最大值位置
D.斷開電路開關(guān)
(2)小明利用實驗器材做了三次試驗,實驗過程中,當(dāng)電壓表示數(shù)為 V時,小燈泡正常發(fā)光,該燈泡額定功率為 W。
(3)分析表中實驗數(shù)據(jù)可知,小明所用電源電壓約為 V。
(4)若小明手邊有“1.5A 50Ω”和“2.0A 20Ω”兩種規(guī)格的滑動變阻器,“0~3V”和
“0~15V”兩個量程的電壓表,上面實驗中他選用的滑動變阻器規(guī)格為 ,選用電壓表量程為 。
本題原題有實物圖,有的學(xué)生在解答第3小題時就是看圖大體猜了一個電源電壓的值,而事實上答案隱含在第3次實驗中,小燈泡不發(fā)光電流表沒有示數(shù),我們應(yīng)該會想到電路中出現(xiàn)了斷路,而此時電壓表有示數(shù),由此可知是小燈泡處出現(xiàn)了斷路,那么此時電壓表的示數(shù)即為電源電壓6V。
第4小題也較難,選擇滑動變阻器規(guī)格的依據(jù)是什么呢?這就需要反復(fù)審題。最后會發(fā)現(xiàn)第1次實驗燈泡較暗的原因應(yīng)該是滑動變阻器阻值較大,UL=1V,UP=5V,所以此時
RP為
5V0.2A
=25Ω。所以應(yīng)該選擇“1.5A 50Ω”。
綜上所述,我們在遇到實驗題中器材選擇的問題時,只要認真仔細審題,弄清實驗?zāi)康?,抓住實驗原理,掌握正確的解題思路方法,就能突破難點,做題目時也就能得心應(yīng)手,一通百通。
(責(zé)任編輯 易志毅)endprint