譚俊賢

摘 ? 要：電學實驗是高中物理非常重要的內(nèi)容，也是歷年高考的必考點。在高三第一輪復習過程中，不少老師習慣于按照教材的編排順序，結合教輔資料，逐一復習相關實驗。如此疏于整合的散點式復習不利于學生形成系統(tǒng)的知識體系，不利于提升學生的應變能力，不利于學生科學素養(yǎng)的形成。為此，結合教材體系，圍繞電學實驗的高頻考點，基于深度學習視角，對高三電學實驗復習設計進行探索。

關鍵詞：深度學習;電學實驗;復習設計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2022）4-0008-3

縱觀歷年高考，電學實驗的考點主要分布在連接電路、故障分析、器材選擇、記錄數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)及誤差分析上，考查聚焦于實驗目的，開放自實驗原理。如何設計電學實驗復習單元，使分散的電學實驗聚合在一個有機的系統(tǒng)之內(nèi)，耦合學生的思維習慣，提升學生的應變能力，凝練學生的科學素養(yǎng)，不僅是應對高考的權宜之計，而且是服務于終身學習的智慧引領。崔允漷教授認為，指向素養(yǎng)的學習必須是深度的學習，即高認知、高投入、情境介入的主動學習。為此，筆者嘗試將電學實驗復習單元主線設計為：認識表頭—改裝電表—校對改裝表刻度—測量改裝表內(nèi)阻—伏安法的選擇。

1 ? ?認識表頭

在高中物理中，表頭有三層意義：

（1）量程Ig很小的電流表;

（2）能夠顯示電流的定值電阻Rg;

（3）內(nèi)阻Rg已知的表頭等效于量程Ug = IgRg的電壓表。

2 ? ?改裝電表

改裝電表包括表頭擴程為常用電流表、表頭改裝為電壓表或歐姆表，如圖1所示，其關鍵能力體現(xiàn)在：

（1）強化電阻測量及計算的原始方法：

（2）厘清電表示數(shù)與指針偏轉(zhuǎn)的關系：

指針偏轉(zhuǎn)的根本原因是有電流IG流過表頭，且指針偏角與電流大小成正比。因此，直接將電壓表與電源兩極相連，電壓表示數(shù)不是電動勢，而是路端電壓;歐姆表的0刻度對應最大電流Ig，處于刻度盤的右端。

（3）洞悉刻度分布的物理原理：

3 ? ?校對改裝表刻度

校對刻度必須逐格校準，包括“0”刻度線，所以滑動變阻器采用分壓接法。校對改裝電流表A時，將標準電流表A0與改裝表A串聯(lián)，觀察二者示數(shù)是否相同。由于電流表內(nèi)阻太小，實際電流很容易超過量程，所以需要保護電阻R0。校對改裝電壓表V時，將標準電壓表V0與改裝表V并聯(lián)，觀察二者示數(shù)是否相同;因為電壓表內(nèi)阻足夠大，實際電流足夠小，所以不需要保護電阻。校對電路如圖2所示。

滲透在校準電路中的關鍵能力是理清設置保護電阻的原因及設置方法。

4 ? ?測量改裝表內(nèi)阻

在選擇電表時，高中物理有別于初中物理的是不僅要關注量程的大小，還要關注電表內(nèi)阻是否已知，測量改裝表的內(nèi)阻很有必要。

4.1 ? ?伏安法測電表內(nèi)阻

（2）面對的問題：

改裝表A1兩端電壓U1太小，實驗室常用電壓表難以顯示讀數(shù)。通過改裝表V1的電流I1太小，實驗室常用電流表難以顯示讀數(shù)。

（3）實驗方案：

在設計電路時，創(chuàng)造性地使用電壓表和電流表有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

4.2 ? ?半偏法測電表內(nèi)阻

（1）半偏法測電流表內(nèi)阻：

實驗原理：并聯(lián)電路的分流原理。

實驗電路如圖5所示。

主要實驗步驟：

第一步，閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R1，使表頭滿偏;

第二步，閉合S1和S2，保持R1不變，調(diào)節(jié)R2，使表頭半偏。

實驗結論：Rg = R2

誤差分析——電路的動態(tài)變化：

第一步，外電阻R=Rg+R1，總電流I=Ig

真實值R2<Rg

誤差歸因：隨著R2接入電路，導致外阻R變小，總電流I變大。

誤差修正：統(tǒng)籌滑動變阻器R1和電源電動勢E，盡量減小總電流I的變化。

（2）半偏法測電壓表內(nèi)阻：

實驗原理：串聯(lián)電路的分壓原理。

實驗電路如圖6所示。

主要實驗步驟：

第一步，閉合S1和S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表滿偏;

第二步，閉合S1，斷開S2，保持R1不變，調(diào)節(jié)R2，使表頭半偏。

實驗結論：RV = R2

誤差分析——電路的動態(tài)變化：

將調(diào)整后的滑動變阻器R1的右邊部分視為電源內(nèi)阻。

第一步，路端電壓U=Ug

第二步，外阻變大，路端電壓變大，U'>U，

誤差歸因：隨著R2接入電路，導致外阻R變大，路端電壓U變大。

誤差修正：統(tǒng)籌滑動變阻器R1和電源電動勢E，盡量減小總電流I的變化。

5 ? ?伏安法的選擇

運用“伏安法”進行實驗時，之所以要在電流表內(nèi)、外接法之間作出選擇，根本原因是尋找系統(tǒng)誤差最小的實驗方案，履行好實驗者安全、準確地完成實驗的義務。若電流表內(nèi)阻已知，則采用電流表內(nèi)接法進行實驗;若電壓表內(nèi)阻已知，則采用電流表外接法進行實驗;若電流表、電壓表內(nèi)阻均已知，則采用內(nèi)、外接法都可以使系統(tǒng)誤差為0，建議采用電流表內(nèi)接法進行實驗，因為系統(tǒng)誤差更容易修正;若電流表、電壓表內(nèi)阻均不知，則需要對比分析電流表因為分壓帶來的負面影響與電壓表因為分流帶來的負面影響，采用負面影響（系統(tǒng)誤差來源）更小的實驗方案。

物理學科內(nèi)部環(huán)環(huán)相扣，工具學科全面滲透，特點鮮明。單點式、單線式的教學都不足以體驗學科魅力。有情懷、有思想、有品位的教學設計，應該站在學科體系的高度，縱貫小學科學、初中物理和高中物理，厘清知識主線，找準素養(yǎng)生長點;既關注科技前沿的中學物理概念，又傳承物理學家的關鍵能力和科學品格;基于中學生的心理特點和認知規(guī)律，夯實學科基礎，啟迪創(chuàng)新思維，培育創(chuàng)新能力，促進深度學習。

參考文獻：

[1]王凱浩. 高中物理電學實驗的復習方法與策略分析[J]. 數(shù)理化解題研究，2017（31）：67-68.

[2]李芳.高中物理電學實驗的備考策略[J].中學物理，2016，34（9）：71-72.（欄目編輯 ? ?趙保鋼）