对高中物理常见电学实验问题的几点探究
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作者:边桂萍
【摘要】在高中物理课程教学内容上，电学是章节教学中的重点，也是课程内容中的难点。教师在课堂实际教学的过程中，不仅要预先给学生们进行基础理论知识的讲解，还要给学生们进行电学实验中技巧以及电学实验中注意事项的讲解。以高中物理常见电学实验问题以理论和实验相结合的方式，对仪器选择、电路接法、数据分析等内容进行讲解，减小高中物理電学实验的教学难度，使学生在课后整理电学知识时更加方便，提升高中生对物理电学的学习效率。
【关键词】高中物理 电学实验 问题
电学是高中物理课程中的重要组成部份，而实验是让学生掌握课程知识、培养科学思维的重要手段。《普通高中物理课程标准（实验）》明确要求学生要熟悉掌握对各种电路的连接方式以及对量程的选择，还要求学生们对滑动变阻器的灵活使用并且理解和掌握它的主要作用，根据实验的要求来进行相应仪器的选择，同时针对各种仪器所得到的数据进行合理的处理。通过实验，可以让学生们掌握更加牢固的知识理论，建立实事求是的科学态度、严谨的做事风格，使学生的科学素养得到进一步提高。
一、基本元器件的使用问题
（一）电流表与电压表读数问题
在高中物理电学的实验中，大部分学生还是初次接触这两种测量仪器，而在实验中这两种仪器不仅仅是只有测量功能，还存在一定的电阻作用。所以，学生在采用这两种仪器进行相应的测量和取值时就需要进行正确的估读。例如，某学生在使用量程为零点六安培的电流表时，这种电流表的最小分度值是零点零二安培，所以在进行电流表百分位读数时要进行估读。以小半格为中心，若指针没有达到最小分度值的半格时则舍去，超过最小分度值的半格则用它的一半来进行取值。学生在使用电压表进行读数是也是一样的道理，如学生在使用量程为三伏特的电压表时，它的最小分度值就是零点一伏特，不难看出电压表的误差值就是最小分度值的后一位。所以，在取值时同样要对电压表的百分位进行估读，超过小半格则取零点一的一半，没有超过则不取值。
（二）电流表与电压表的对应接法
在电学实验的过程中，电流表与电压表的不同接法也会对数据误差率造成一定的影响，如在使用“伏安法”来对电阻进行测试时，就需要考虑采用“电流表内接法”还是采用“电流表外接法”。在什么情况下采用内接法，什么情况下采用外接法，就需要进行以下两种判断：
第一种：当电流表和电压表的待测电阻值和内阻值已知时，就采用倍数法来判断，当（Rx/Ra）>（Rv/Rx）时使用内接法，反之，则是使用外接法。
第二种：当电流表和电压表的待测电阻值和内阻值未知时，就使用试触法，假设一个电阻与一个电流表串联（电阻在前电流在后），将电压表的一头固定在电阻前端，另一头在电阻与电流表之间和电流表之后进行接触，若两次显示数值无明显变化则选择外接法。反之，选择内接法。
（三）测量大数值电流、电压表的使用
在电学实验中，大部分使用的电流表和电压表它们的满偏电流以及满偏电压比较小，所以在进行超过仪器范围内的数值测量时，往往会通过相应的增加一个电阻来实现大数值的测量。例如，在测量大电流时可通过电流表并联一个电阻来实现，测量大电压时通过电流表串联一个电阻来实现。
二、多用电表的使用问题
（一）多用电表的基本原理
在电学实验中，仪器的使用原理是要求学生们必须要牢记的，学生们只有清楚仪器的使用原理、使用方法，才会顺利的把实验开展下去。以多用电表为例：就要了解多用电表的属性，知道多用电表是一个可以测量交、直流的电压与电流以及电阻的仪器，当开关导通1号接口和2号接口时是测试电流大小，导通到3号接口和4号接口时是测试电阻大小，导通到5号接口和6号接口时是测试电压大小，但要注意的是在1、3、6接口是分别测试较大量程的电流、电阻和电压。
（二）多用电表的使用方式
在多用电表使用前，老师要对学进行相应的引导，把多用电表进行机械调零。这时，若测试电阻：首先，老师就要引导学生们把开关旋转到3号或4号接口上，也就是俗称的“欧姆档”，再进行欧姆清零，使用表的两支笔分别放在待测电阻的两端，把得来的量程被率数与标准数相乘就得出了待测电阻的电阻大小。
若对直流电进行相应的测量时，老师就引导学生把开关旋转到“直流电流档”也就是1号、2号档口，把被测试电路与多用电表进行串联，再让学生们把红色的笔放在高电势那一端，把黑色的笔放在低电势那一端。读出相应的数值，就是所测的电流大小了。
若测试相应的直流电压也是同样的道理：首先老师引导学生把开关转到5号、6号档口，“红高黑低”读出相应的数值即可。但需要注意的是，这儿的多用电表与被测电路是并联状态。
三、使用滑动变阻器的问题
滑动变阻器对于电路的调节灵活多变，在滑动变阻器的使用过程中又出现了两种接法，分别为“限流式”和“分压式”。这两种方法对于负载两端电压调节范围和负载电流调节范围分别是：限流式接法，ER/（R+R0）<=U<=E ER/（R+R0）<=I<=E/R;分压式接法，0<=U<=E 0<=I<=E/R。若在实际的电路实验中没有实际要求，不知道使用哪种方式进行电路连接，本文基于实例总结了三点经验：
第一，对于实验的电压范围的实际变化没有很大的波动，两种方式都可以使用。
第二，使用较大阻值的变阻器是，建议使用限流式连接方法;使用较小阻值的变阻器，建议分压式连接方法。
第三，当滑动变阻器的电阻小于待测电路或电流中串联的其他电阻值时，采用分压式接法。
四、实际操作问题
在电学实验中除了对电器元件以及仪器的使用问题外，最主要的就是对于学生在实验中的实际操作问题了，在高中物理电学实验中有两个基本的实验，分别是“电源的电动势及内阻的测定”和“金属丝电阻率测定”，对于这两个基本实验本文就针对“电源的电动势及内阻的测定”进行了以下的探究：
电源的电动势及内阻的测定，这个实验的要求是让学生掌握闭合电路的欧姆定律，清楚电源的内阻以及电动势。所以，在电源内阻以及电动势的测量当中可采用：
（1）两只电压表测量电压，通过构建E=U1+U2+U1/Rv*r，E=U1’+U1’/R2*r两个等式计算出电动势和内阻。
（2）利用电压表和电流表同时测量电流、电压，通过E=U1+I1*r E=U2+I2*r的计算得出对应电动势和内阻。
（3）采用电阻箱改变电路中的电阻，用电流表测量电流的方法，构建出U1+（U1*r）/R1=U2+（U2*r）/R的不等式来得出内阻和电动势。
（4）采用电阻箱改变电路中的电阻，用电压表测量电压的方法，测量出E=I1（R1+r）、E=I2+（R2+r）这两个式子，再计算出内阻和电动势。
通过对“电源的电动势及内阻的测定”实验的多种测量方法，不仅让同学们熟悉和掌握了课本上的理论公式，还提高了学生们的动手能力以及基本电学实验的测量方法和电路元器件的使用，并培养出了学生们的科学思维。
五、总结
综上所诉，电学实验在实验的过程中还是存在许多问题，无论是电路元器件的使用，还是实验过程中的测量方法，都需要老师对学生进行引导。但是，通过电学实验的开展，也有利于学生对物理知识的掌握，以及培养自身严谨的做事态度和对问题分析、处理的能力。所以，物理教师在电学实验中对学生进行正确的引导，激发出学生对物理学习的学习兴趣，就能够让同学们在电学实验中掌握知识，提高学生在高中物理电学中的学习效率。
参考文献：
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