《高中物理实验题解题研究》结题材料

滨湖区教师专项课题

高中物理实验题解题研究

结题材料

课题主持人：朱坚

课题组成员：肖唯荣 王志伟 林海荣

江苏省太湖高级中学

2014年3月12日

目录

一、课题成果申请鉴定书............................................. 1

二、课题研究实施方案（开题报告）................................... 7

三、课题研究结题报告.............................................. 12

四、课题研究过程

1.近年来高考物理实验试题分析...................................... 17

2.目前高中物理实验教学存在的问题及改进方法........................ 19

五、课题研究成果

1.迁移规律在解析电学实验题中的运用（论文）........................ 21

2.例谈电学实验中图像考查的类型（论文）............................. 2

3.导学案精选

实验：探究速度随时间变化的规律.................................. 2

实验：探究力的平行四边形定则.................................... 2

实验：探究加速度和物体质量、受力关系............................ 2

实验：探究决定导体电阻的因素.................................... 2

实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线.................................. 2

六、课题申报评审书................................................. 2

滨湖区教师教研专项课题

成果申请鉴定书

课题名称：       高中物理实验题解题研究      

 课题主持人：               朱 坚               

所在单位：         江苏省太湖高级中学        

鉴定单位：           滨湖区教科室           

鉴定日期：          2014年3月12日         

一、提交鉴定的成果主件、附件目录（请注明出版物或出版社）

二、成果的理论与实践价值概述

三、课题组成员名单

四、课题主持人所在单位意见

五、专家组鉴定意见

六、鉴定组成员名单及签名

滨湖区教师教研专项课题

实施方案（开题报告）

课题名称：_   _   高中物理实验题解题研究    

课题主持人：_______________朱 坚_______________

所在单位：_______  _江苏省太湖高级中学_______

报告日期：_______  _  2012年3月     ________

研究计划及预期成果

《高中物理实验题解题研究》结题报告

摘要：本课题是滨湖区“十二五”教师专项课题。本文从课题提出的背景、课题研究的意义、课题研究的理论依据、课题研究的目标、课题研究的主要内容、课题研究的步骤、课题研究的成果等方面，叙述了一年多来课题研究的情况。

关键词：高中物理、实验题、解题研究

一、课题研究的背景

1、关于物理实验

物理实验一直是物理教师关注的重点。物理实验是研究物理学的重要方法和手段,加强实验教学，不仅可以提高课堂的教学效果，而且可以培养学生科学的严谨态度，观察、分析问题的能力，更有助于培养学生自主学习的能力和创造能力。所以，通过物理实验充分调动学生的积极性，变学生的被动学习为主动参与，使学生在乐趣中获取知识。这样学生对于物理兴趣增加了。这同时也是学生做好物理实验题的基础。因此，物理教师们对物理实验教学很重视，在物理实验教学上做了很多研究，获得了大量的行之有效的结论。

2、关于解题研究

关于做解题研究，教育工作者都或多或少有些回避，因为大家都觉得做解题研究有应试教育的味道。其实不然，搞好基础教育，提高课堂教学质量好比就是打磨好一把利剑，工欲善其事，必先利其器就是这个道理。但仅仅有利剑是不够的，学生上高考考场，就好比是拿着利剑上战场，要学会使用这把利剑。所以，教师做一定的解题研究，分析归纳其中的规律和方法，其实就是帮助学生学会如何使用武器

二、课题研究的意义

1、为教师解题提供借鉴和指导

为了做好解题研究，教师解题目的至少要包括以下8个方面：（1）此题考查的内容是什么？（2）难点是什么？（3）有无讲解的必要？（4）如何讲解？（5）讲解的侧重点在什么地方？（6）此题属于哪一类题型？（7）此类题型用到了那些方法？（8）此类题型需要哪些技巧？通过解题研究，教师应该把以上8个方面的解题目的养成一种习惯，成为一种常态。

2、把握实验新课教学的重点

传统的实验新课教学，首先要求学生能够熟悉实验的流程，一般有这么几个方面：实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤、数据处理，这是实验新课教学的基础，也是学生做好实验题的基础。然而，如果每个实验都仅仅停留在这么几个方面，那么，学生在做实验题时，往往会无从下手。但通过解题研究可以发现，不同的实验，在以题目的形式考查学生时，往往都会有考查的重点。如在《探究决定导体电阻的因素》实验中，螺旋测微器和游标卡尺的读书就是高考考查的重点。所以，教师在实验新课教学时，可以针对这些考查重点做详细讲解，为学生打好扎实的基础。

3、抓住实验复习课、习题课的关键

在高考复习中，题目千变万化，实验题尤其灵活，很多探究型实验题老师都没有见过。对能力稍弱的学生而言，往往是埋头于题海中，题目做的越多，思路越乱。作为教师，通过解题研究，去发现实验题中内含的规律，帮助学生理清思路，找出不同题型解题时的关键因素，是高考复习能否获得成功的因素之一。

三、课题研究的目标和主要内容

1、研究的目标

（1）通过物理实验题解题研究，归纳、总结适合于课堂教学的实验题的解题方法和解题技巧。

（2）通过物理实验题解题研究，为同行和以后的教学实践提供借鉴。

2、主要内容

（1）基础理论研究：借助图书馆、网络、各种期刊和专著，查阅物理解题研究的相关文献资料，掌握相关研究的理论基础、现状和成果。

（2）物理实验题分类研究：将物理实验题按照一定的规律进行分类。

（3）物理实验题解题方法、解题技巧研究：归纳、总结实验题的解题方法和解题技巧。

（4）实践研究：将所获得的解题方法和解题技巧应用于课堂教学，通过对比，提炼有效的结论。

四、课题研究的理论依据

物理学是一门以实验为基础的学科,所有的物理概念、规律和理论,都是在实验的基础上建立起来的,实验也是高考物理的主要内容之一。实验题，就是以实验为背景进行的命题，进而考查学生的实验与探究能力，是高考的必考题型。

在江苏省物理高考中，通过实验题，考查以下四个方面的能力：

1、对特定的实验，要明确实验目的，理解实验原理和方法，控制实验条件。

2、会使用实验仪器，会观察、分析试验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行一定的分析和评价。

3、能在实验中，发现问题、提出问题，对解决问题的方式和问题的答案提出假设；能制定实验方案，对实验结果进行预测。

4、能运用已学过的物理理论、实验方法和所给的实验仪器去解决问题，包括简单的设计性实验。

在高考中，实验题是学生得分的重要阵地，因为实验题的考查范围相对狭窄一些，考查的知识点也相对明确，但实验题同时也是也是学生失分的重灾区，因为它要求学生要从实验最初的直观感受不断地归纳总结最后上升至抽象思维。故如何帮助学生在实验题上获得高分是学生高考获得好成绩的必要因素

在高考中，对学生知识和能力的考查，都将以试题的形式呈现。解题研究，就是通过解题对试题进行研究。教师钻研试题、精通解题方法，可以促进教师进一步熟练地掌握中学数学教材，练好解题的基本功，提高解题技巧，积累教学资料，提高业务水平和教学能力。通过解题研究，教师找出试题中存在的规律和联系，归纳总结解题方法和解题技巧，使得教师在教学时更有目的性。教师在教学是，对解题研究总结的重点难点加以针对性的训练和讲解，可以帮助学生理清思路，突破解题时的重难点，从而提高课堂教学效率。

解题研究注重的是对解题结果的研究，是以基本知识和基本技能为基础的。故教师在日常教学中，要明确解题研究的地位，应以基本知识和基本技能的教学为主，解题研究为辅。一味地强调解题，过于注重解题方法和解题技巧，忽视或弱化基本知识和基本技能，会使得学生基础不够扎实，能力无法得到有效提升，会把日常教学变质成应试教学。

五、课题研究的方法和步骤

1、研究方法

（1）文献研究：以图书馆、期刊、网络和相关专著为平台，进行全面地调查和研究，了解国内外相关研究成果。

（2）问卷调查：编制问卷，分析高中生解答物理实验题所面临的困难，作为教师研究的重点。

（3）访谈法：以个别会谈和小组座谈等为主要形式，了解高中物理生解答物理实验题常用的方法和技巧，了解影响高中物理解答物理实验题所面临的问题。

（4）个案跟踪：有目的地选择个体样本和集体样本进行长期跟踪调查研究，并将在研究过程中得到的新思考及时回馈到实践中进行检验，逐渐形成比较系统、相对完整的实践案例。

（5）动态交流：利用校园网和区教师研修网建立物理学习论坛和网上工作室，与同行和学生进行交流，博采众长，及时了解研究期间最新思想和成果。

2、研究步骤

（1）文献查阅，资料搜集，理论准备，制定研究计划，确定组内分工。

（2）组内成员按照分工解题，归纳解题方法和解题技巧。

（3）将结论应用于教学实践，问卷调查，分析研究，在实践中不断调整方式和方法。

（4）在教学实践中完善解题方法和解题技巧，撰写结题报告

六、课题研究的主要过程

本课题从申报、批准立项研究，至今已近两年，这过程中，我们课题组老师以认认真真做课题，扎扎实实搞研究的态度，做实做好课题研究的各个环节，把课题同自身的专业发展联系起来，近两年来课题研究顺利，初步取得了研究的成果。下面是我们的研究过程。

1、解题阶段。虽然课题组成员都有比较丰富的解题经验，但以前解题的目的多数是为了上课的讲解，通常是学生学习到或复习到某个实验，教师才会去做这个实验相对应的题目，缺乏系统性。而为了本次研究，课题组成员进行了大量的有针对性的习题。例如，负责电学实验题的两个老师，就搜集了最近三年全国各地的电学实验高考题，以及最近两年各地的高考模拟题，所解答的实验题有近两百题。

2、归纳、总结阶段。该阶段涵盖了以下内容：（1）对物理实验题按一定规律进行了分类；（2）归纳了各类题型的解题方法和解题技巧；（3）总结了各类题型的解题策略。

3、依据所得出的理论成果，课题组成员经过反复讨论，精心编制了五份活动单，并将活动单运用于课堂。课题组成员互相听课、议课，同时还进行了问卷调查和访谈，检验所得出的解题策略是否有效以及存在的问题。

4、对之前所进行的研究进行再思考，对原先所得出的一些结论进行修正，完善。

5、总结课题研究成果，撰写论文。

七、课题研究的主要成果

本课题研究取得了以下物化成果：

1.课题组成员在研究解答大量物理实验题的基础上，按照一定的规律对物理实验题进行了分类。

2.针对不同类型的物理实验题，归纳了几种典型实验题的解题方法和解题技巧，总结了物理实验教学中的解题策略。

3.根据总结的物理实验教学中的解题策略，课题组成员精心讨论和编制了五份导学单，并将之运用于课堂，同时这些材料也已收录到学校印制的导学单中。

4.对原有的理论结果和实践经验进行了反思和总结，提出了更具针对性的改进措施。

5.《迁移规律在解析电学实验题中的运用》发表于《中学物理教学参考》2012年第5期

八、课题研究的不足与努力方向

纵观整个课题的研究过程，我们觉得最大的不足是本课题研究的时间还是过于仓促。本课题研究过程是理论→实践→再理论→再实践......不断循环的过程，只有通过理论和实践的反复论证，所得出的结果才是最科学、最合理的。所以，在今后的工作中，这一过程还将继续循环下去，最终得出令人满意的结论。

近年来高考物理实验试题分析

一、历年高考物理实验试题的分析

物理实验题常有以下几种类型：选择型、填空型、问答型、作图型、设计型等。考查的形式是多种多样的，近年主要试图通过考查一些简单的、设计性的实验来鉴别考生独立自主地解决问题的能力、迁移能力。高考物理实验题从不同内容、不同层次、不同能力要求来考查考生的实验能力，力图较好地区分和鉴别不同水平考生的实验能力。

1.在考查内容方面

从考查内容看电学实验考查占主要部分,其次螺旋测微器,游标卡尺,欧姆表的读数也占了一定的比例。在1996-2001年的试题中，基本上是对大纲规定的17个高中物理实验基本内容的考查，包括基本原理，读取数据等，2001年后，除了基础知识及原理的考查外，多数试题对原课本实验进行了拓展，并且出现了部分跨知识点综合考查的题目。

2.在实验内容方面

高中实验总体上分为四类：①基本仪器的使用，②测量性实验，③验证性实验，④探究性实验。在1996年-2004年的高考物理实验试题考查中仪器的使用和测量性实验占了多数，试题的数目约占到了总数的85%。探究性实验作为一种新的题型，还没有达到完善，基本上是课本实验的拓展，而验证性实验最少，只出现了两次。

3.在总体趋势方面

从总体上看，实验创新和探究是高考物理实验试题的一大趋势，在1996-2006年中，高考物理实验试题中考查知识迁移能力的题目越来越多。其中，重点是实验原理的迁移，所以在熟练掌握实验基本原理的前提下，对实验进行迁移，变化非常重要，如：用不同的方法测电阻，电表电阻，电源电阻。  《考试指南》是高考试题的权威指南针，在历年的考试说明中，对高中物理实验能力的基本要求是：在理解的基础上完成所列的17个基本实验，明确实验目的，理解实验原理，会运用实验中用过的仪器；会观察分析实验现象，处理实验数据并得出结论。《考试指南》中的要求与历年实验试题相比，可以很明显的得出结论，它们是完全相符的。

二、近年物理实验试题与新课程标准

从历年《考试说明》与新课程标准的比较中即可看出：在新课程标准下高考物理实验试题的趋势。与历年高考物理实验试题相比，新课程中所列规定的最大不同是关于科学探究能力的要求。新物理课程标准中科学探究和物理实验的要求列出了提出问题、猜想与假象、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析论证、评估、交流与合作等七方面的要求共27条。这七方面除了交流与合作方面在评估中尚未健全，其他六方面都将可能成为新课标下高考物理实验试题考查的内容。

在以往的考试说明中都对实验目的、原理、仪器的使用等做了具体明确的要求说明，但在新课程标准中，只从科学探究的七个要素出发做了关于基本要求的说明。而没有对实验原理，实验目的，仪器使用等做明确要求。但是，从对科学探究和实验能力的基本要求中不难看出，要达到这些基本要求，掌握一些基础知识和基本实验的目、原理是必需的前提。

总之，与历年试题相比，实验拓展，利用实验的基本原理和一些基础知识对一些新的现象和问题进行探究将成为物理实验试题的基本趋势。

目前高中物理实验教学存在的问题及改进方法

新的高中物理课程标准对学生的实验能力提出了更高的要求。教师要在解读新课程标准、落实课程标准对实验的要求的基础上，努力帮助学生学习物理知识和技能，培养其科学探究意识，提高其科学探究能力，促进学生自主学习，培养学生乐于探究、勇于实验、勤于思考的良好的学习品质。

一、目前实验教学中存在的问题

1.实验教学模式僵化，物理实验教学的基本原则没有得到充分的体现，从教学内容到教学方式没有给学生留出足够的发展空间。教师实验教学理念陈旧，缺乏实事求是、尊重事实的科学态度。无论学生实验得到的数据误差有多大，老师都归结为实验存在误差，导致学生也养成了不良实验习惯，不能从知识上分析实验结果与结论不相符的原因，不能将理论和实践有机结合很好地去理解物理概念和规律，造成实验作用甚微

2.实验教学还处在“重知识，轻方法；重讲授，轻活动；重结论，轻过程”的层面上，忽视学生实验素养、实验习惯、实验能力的培养。现在的新教材中，物理实验虽然在形式、编排和内容的设计上都明显优于传统的老教材，但是在学生实验方面，在实验的方式、方法和设计思想上仍然保持着传统的格局，没有质的改变。

3.试题实验，就是学生用笔“做实验”，重练习、轻实践。因为教师对实验考查的题目太熟了，因而课堂上往往为了教会学生如何处理某类题，就将问题情境建立在假设的基础上，而忽视了学生实验结果的利用。

4.媒体实验，就是学生通过视频“看实验”。过去的实验“看黑板”，如今的实验“看录像”、“看投影”。令人难以理解的是，一些原本可以让学生动手做的实验却用多媒体来展示，这反映出教师在教学过程中不能很好地把握应用多媒体辅助教学的度。

二、如何提高实验教学的有效性

当前教学，教师应在教学过程中与学生积极互动，共同发展，尊重学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、探究，在实践中学习，重视学生创新精神和实践能力的培养。

1.提高认识，重视教学设计，落实实验教学目标

实验是物理学的基础，实验的过程隐含了丰富的科学思想和科学方法，既包括操作技能和处理实际问题的本领，又包括思辨的猜想和假设、逻辑的思考和论证、准确的测量和数据分析、严密的推理和清晰的文字表述等。

2.更新实验教学思路，激活学生的创新思维

学生实验，有培养学生阅读能力和自学能力、提高实验技能、掌握科学思维方法等功能。在实验教学过程中，我们要变学生被动操作实验为主动的情感体验过程，激励学生用新的物理知识、技能改进做过的实验，把实验室里的实验拓宽为生活中的实验、社会中的实验，让学生全方位地体验物理实验的魅力。学生实验必须放手让学生自己动手去做，而且应该尽量体现探究性，突出学生的主体地位。

3.巧设问题情境，激发学生的探究欲望

要引导学生探究，提高学生的探究能力，我们教师必须有较强的问题意识。只有这样，教师才能恰当地将学习内容以问题情境的方式展示给学生，促使学生提出相应的物理问题，培养学生的问题意识。如探究“小灯泡的伏安特性曲线”这节课，在组织学生进行实验探究时，学生受初中实验的影响，开始自然会采用“限流电路”。教师不要急于去纠正，而应设置问题——让学生描绘出相应的伏安特性曲线，然后教师引导学生观察实验曲线，让学生发现小灯泡两端电压无法测出零到额定电压间的所有值。

4.掌握技巧，改进实验

从近几年的高考卷中，我们能够感受到物理实验的考试已不是简单地照抄课本上的实验，而是以课本实验中的原理、方法和器材为基础编写出来的，如2009、2010年山东高考理综卷第23题的第（1）小题分别以教材上力的合成和探究加速度与外力的关系实验为原型，经过改进来考查考生的操作能力和观察能力。因此我们要重视课本实验，又不能生搬硬套课本，而应在弄懂课本实验的基础上大胆创新，要从中领悟物理实验的设计思想、所运用的科学方法、规范的操作程序及合理的实验步骤，并能从实际出发作合理的变通和大胆的改进，比如改变实验方案、实验控制的条件、实验仪器等途径。这样既提高了学生参与学习与研究物理实验的热情，又能提高学生的实验设计水平和对物理知识的理解程度，其独立性和创造力就容易被激发出来。

总之，高中学生随着对物理学研究问题的方法、手段的了解，对常见实验器材的作用和性能的熟知，已基本上具备了通过实验来研究物理现象、探究物理规律的潜质。教师应抓住时机，促使学生把教材中学到的知识和思维方法通过自己动手实验，在实验探索过程中学习新知识、巩固已学知识、激发学习欲望、培养创新思维、提高学习力。t

迁移规律在解析电学实验题中的运用

朱坚 

（江苏省太湖高级中学  江苏省  无锡市  214125）

摘要：本文以伏安法测电阻为例，分析要让学生顺利运用迁移规律解题的三个要点。

关键词：迁移规律 伏安法

Case Analysis of Application of Migration Regularity in Solving Electronic Experimental Problems

实验是高考物理必考内容之一，占分多，灵活性强，是学生相对较怕的一块知识，而电学实验更令学生头痛。“一听就懂，一做就错（或不会做）”，学生如是说；“这种类型的题刚练过，还是错”，教师经常这样抱怨。如何提高电学实验的复习效率呢？笔者认为，合理运用迁移规律，能起到事半功倍的效果！

迁移，在教学中可以理解为学生将所学知识、旧的知识应用到新的情境、新的题型中从而分析和解决问题。笔者通过以下两个例子，谈谈迁移规律在电学实验题解题中的运用。

【例1】某同学要测量一电阻R_x(阻值约18Ω）的阻值，实验室提供如下器材：电池组E（电动势3V，内阻约1Ω）；电流表A（量程0～0.6A,内阻约0.5Ω）；电压表V（量程0～3V，内阻约5KΩ）；电阻箱R（阻值范围0～99.99Ω，额定电流1A）；开关S，导线若干。

（1）为使测量尽可能准确，应采用下面给出的          所示电路进行测量。

（2）下表中记录了电阻箱阻值R及对应电流表A、电压表V的测量数据I、U，请在坐标纸上作出图像，根据图像得出电阻R_x的测量值为         Ω

（3）此实验中电阻R_x的测量值与真实值相比           （选填“偏大”或“偏小”）。

【答案】（1）A

   （2）如右图，16～17

   （3）偏小

【例2】为测量某电压表V₁的内阻，某同学设计的电路如图甲所示。可供选择的器材有：

①待测电压表V₁（0～3V，内阻约为3KΩ）

②电压表V₂（0～9V，内阻约为10KΩ）

③定值电阻R₁（阻值约为600Ω）

④定值电阻R₂（阻值约为6KΩ）

⑤滑动变阻器R（0～20Ω）

⑥直流电源（10V，内阻可不计）

⑦开关S及导线若干

（1）定值电阻应选          。（选填“R₁”或“R₂”）

（2）请在乙图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。

（3）该同学经实验测量得到的数据如下表：

请在丙图中描点作出U₂-U₁图线。由图像可知，待测电压表V₁的内阻为          KΩ。

【答案】（1）R₂

           （2）如图乙

       （3）如图丙，3.1～3.3KΩ

以上两例在很多同学眼里是截然不同的，但其实都可以从伏安法测电阻进行迁移分析。那么，怎样才能让学生顺利地进行迁移呢？笔者认为应该做好以下三点：

1 立足基础，少记多悟

迁移的发生是建立在原有知识的基础上的，原有知识越多、越清晰，正迁移越容易发生。然而，高中的时间是有限的，如果学生要记忆的知识太多，一方面学生记不住，另一方面知识可能发生混淆，容易引发负迁移。以测电阻为例，不少参考书介绍了很多测电阻的方法，如伏安法、伏伏法、安安法、伏阻法等，这些方法如果全部要让学生掌握进而能在解题中熟练应用的难度很多，往往就会出现“听得懂，不会做”的现象。其实，所谓的伏伏法、安安法、伏阻法都源于伏安法。教师在复习中应以伏安法测电阻为基础，让学生吃透伏安法测电阻的几个重难点，如电流表的内外接问题、滑动变阻器的分压式和限流式问题，以及电学实验都需要注意的问题如仪表的选取、数据的处理等。这样做一方面有利于学生对基础知识进行更加深刻地理解，另一方面可以大大减少学生的记忆量，使学生从众多纷繁复杂的方法技巧中解脱出来，从而把重点放在体悟，即如何在原有知识的基础上进行迁移。

2 适当指导，促进迁移

在大多数情况下学生自动产生的迁移量，为数之少实在令人失望，而且这些迁移往往是无益的。“讲过了还是不会做”说的这种现象。所以教师应该进行适当的指导，从而促进正迁移的发生。建立在迁移规律上的指导，应该从学生原有知识开始分析。以测电阻为例，指导分析的一般思路为

                    →              →

 例1中，分析思路为：①无滑动变阻器有电阻箱（实现电路可控且电阻箱阻值可读），②电流表量程太小故电阻箱和待测电阻需并联；并联部分可看作整体，阻值较小电流表外接，③写出实验原理：，，联立可得（与图像对应）。

例2中，分析思路为：①无电流表但有电压表V₂及定值电阻，②通过可测通过V₁的电流，但为减小误差（U₂和U₁读数应有明显差别）定值电阻选R₂，③写出实验原理：，，联立可得（与U₂-U₁图像对应）。

从上述分析可以看出，两道题目其实都是伏安法测电阻的变式。学生在解题时只要以伏安法测电阻为基础，结合题目所给条件进行比较，找出不同之处尤其是器材的变化，并思考如何用新的器材来代替缺少的器材，便能很好地找出该题的切入点。

3 适量练习，熟练迁移

学生进行适量的练习，一方面可以让学生更加熟练地运用迁移规律分析问题，使学生由“怕做题”变成“爱做题”，另一方面可以帮助学生找出解题时出现负迁移的原因，进一步理解物理概念的物理意义和物理规律，从而提高解题的正确率。

尤其要强调的是，练习的量一定要适当，切不可过量。如果题量过多，学生就会产生畏惧感，同时减少了学生“悟”的时间，不利于培养学生的迁移能力。

综上所述，扎实的基础是运用迁移规律解题的前提。研读2012年江苏省物理考试说明可以发现，电学实验的考试内容有三个：《决定导线电阻的因素》、《描绘小灯泡的伏安特性曲线》、《测量电源的电动势和内阻》。从迁移的角度来看，三个实验需要学生突破的重难点只有两个：伏安法测电阻及测量电源的电动势和内阻，大大减少了学生的记忆量。同时，学生运用迁移规律分析问题，又可以进一步帮助学生夯实基础，使得学生的知识体系更加清晰，学生分析问题和解决问题的能力又得到了有效的提高，从而真正实现教学效果最大化。

例谈电学实验中图像考查的类型

江苏省太湖高级中学   肖唯荣（邮编：214125）

摘要：本文通过实例分析在电学实验的考查中与图像相关的几种类型，如作图像、用图像、生图像等。从中一方面阐明图像在电学实验中的作用，另一方面总结处理图像问题的方法，为突破这一高考中的热点和难点问题做一点尝试。

关键词：电学实验 图像 类型 作用

物理是一门以实验为基础的学科，实验是高考中必考的项目，而电学实验是实验考查中的重点。近年来对电学实验的考查形式越来越多样，尤其是结合图像的问题令很多学生头疼，教师在教学中也无法准确把握，因此很有必要对这类问题进行探讨，找到一般规律。下面从实例出发，总结这类问题的三种类型。

一、作图像

电学实验对图像的基本考查就是利用实验数据去作出图像，作图像又可分成两种情况：“熟知”图像和“未知”图像。

1、“熟知”图像

所谓“熟知”图像是指在教学中学生分组电学实验时处理数据的几种常见图像。如：电阻或小灯泡的伏安特性曲线、闭合电路路端电压和电流的图像等，这些图像学生已相当熟悉它们的坐标轴、形状和意义，作图时只要结合实际数据按作图规范作好图即可。

例1、要描绘某电学元件(最大电流不超过6 mA,最大电压不超过7 V)的伏安特性曲线，设计电路如图1.1所示.图中定值电阻R为1 kΩ，用于限流；电流表量程为10 mA，内阻约为5 Ω；电压表(未画出)量程为10 V，内阻约为10 kΩ；电源电动势E为12 V，内阻不计。

(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：

a.阻值0~200 Ω,额定电流0.3 A

b.阻值0~20 Ω，额定电流0.5 A

本实验应选用的滑动变阻器是       (填“a”或 “b”).

(2)正确接线后，测得数据如下表：

①根据以上数据，电压表是并联在M与        之间的(填“O”或“P”).

②根据以上数据，在图1.2中画出该元件的伏安特性曲线.

参考解答：(1)应选用a;(2)①电压表应并联在M与P之间.②描点、连线得伏安特性曲线如图1.3所示.

总结点评：本题考查的是作“熟知”图像，但这个图像的形状与常规的小灯泡的伏安特性曲线有一定的差别，所以考查注重的是学生作图像的规范。一般地，作图象的要求是：(1)根据测量的要求选定坐标轴，坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。 (2)坐标轴标度的选择应合适，使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映.为避免图纸上出现大片空白,坐标原点可以是零,也可以不是零.坐标轴的分度的估读数,应与测量值的估读数(即有效数字的末位)相对应。（3）描点精确，保留描点痕迹。（4）用平滑曲线将所描的点连接起来，注意舍弃误差较大的点。

2、“未知”图像

所谓“未知”图像是指一些用学生不知道确切关系的两个量作为横坐标和纵坐标的新图像，往往需要通过对原理的分析才能准确把握图像的形状和作用。

例2、某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为999.9Ω，可当标准电阻用）、一只电流表（量程I_g=0.6A，内阻r_g=0.1Ω）和若干导线。

①请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计下图2.1中器件的连接方式，画线把它们连接起来。

②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图2.2所示。处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数，再制作坐标图，如图2.3，图中已标注出了的几个与测量对应的坐标点。请你将与上右图实验数据对应的坐标点也标注在右图上。

③在右图上把描绘出的坐标点连成图线。

④根据右图描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=_____V，内电阻r=_____Ω。

参考解答：根据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图2.4所示。由闭合电路欧姆定律有：E =I（R+r+r_g），解得：，根据R-1/I图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。① 如图2.4 ②如图2.5 ③如图2.5④1.5（1.46~1.54）；0.3（0.25~0.35）。

总结点评：本题从图像的角度考查了学生描点、误差点的舍弃、未知图像函数关系的推导等。一般地，遇到“未知”图像要做好以下几步：（1）对于坐标轴明确的“未知”图像按作图规范准确描点作图后通过原理推导明确两个量的函数关系，一方面检验图像形状正确与否，另一方面可以进一步分析图像的意义和作用；（2）对于坐标轴不明确的图像应先通过原理推导函数关系，在确定的数学模型的基础上,变换成为直线方程, 从而选择合适的坐标轴，并根据实验数据在坐标系中作出对应的直线图形。

二、用图像

用图像是指利用图像来解决一些问题。常见的有利用已知图像解决问题和先作图像再根据图像解决问题。

1、直接用图

例3、某小组的两位同学采用“伏安法”测金属丝的电阻实验中;根据同一组数据进行正确描点后,甲、乙两位同学根据自己的理解各做出一条图线,如图3.1所示,根据你对实验的理解,你认为      同学的图线正确,根据你选择的图线算出该金属丝的电阻为         Ω.(保留两位有效数字)

参考解答：当金属丝两端电压为零时,通过的电流也为零,因此图线必过原点,故甲同学的图线正确;在甲同学画的图线上距原点较远的地方取一个点,其坐标值为(0.4 A,1.52 V),故金属丝电阻为:3.8（3.7~3.9均可）。

总结点评：本题直接利用题目所给的电阻的伏安特性曲线来解决问题，主要考点是图像是否过原点和图像斜率的意义。常见的图像作用的考点有：原点、斜率、截距、面积、交点等，它们的意义要结合物理原理去分析两个相关量的函数关系才能确定。

2、先作后用

例4、在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中。小电珠的额定电压是3.8V，电源的电动为6V。

（1）在图4.1方框中画出实验电路图，并在图4.2中进行·实物图中连线。

（2）根据实验数据在坐标系中描点如右图。试在坐标系中画出该小灯泡的伏安曲线，并从图象中求该小灯泡的额定功率P=          。

（3）该小灯泡在1V电压下不发光。当时灯丝的实际电阻是      ；该小灯泡在2V电压下开始发出微弱的黄光。当时灯丝的实际电阻又是     ；小灯泡在不同电压下的实际电阻为什么不相同？                          

参考解答：（1）电路如图4.4所示，实物图如图4.5所示。（2）伏安曲线如图4.6。1. 14W （3）7.1Ω，9.1Ω 小灯泡灯丝的电阻率是随温度升高而增大的。

总结点评：本题先要作出伏安特性曲线，然后利用图线上的点的坐标来解决问题。由于是非线性曲线，所以作图精确规范是解题的关键。先作图像再利用图像是电学实验中图像考查的主要方式，图像可能是学生熟知的，也可能是陌生的，如前面例2的第4问。对于陌生的图像不管题目有没有要求都要尽可能去推导函数关系式，才能搞清图像的意义，顺利解决问题。

三、生图像

生图像是指在已知图像或作出的图像上再“生”出新的图像来进一步解决实际问题，它也是利用图像的一种方式，但相对比较隐蔽。

例5、前面例4如果再增加一问（4）若将该灯泡接在E=4V，r=10Ω的电源两端，其实际功率是        W。

参考解答：解决本题的关键是获得灯泡接入闭合电路后电路中的实际电流和路端电压，但由于灯泡的电阻随电压发生变化，无法通过闭合电路欧姆定律得到，如果在灯泡的伏安特性曲线的基础上画出电源的路端电压和电流的图线如图5.1，则交点对应的坐标（1.83,0.215）即为灯泡的实际电压和电流，进一步课可求得实际功率为0.39 W

总结点评：本题涉及一电阻随电压变化的元件（即灯泡）和一内阻和电动势恒定的电源组成的闭合电路，它们的伏安特性曲线一个为曲线，一个为直线，在同一图像中交点的意义即为实际电压和电流，此类问题无法通过公式计算解决，必须利用图像。

例6、硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件,某同学用图6.1所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系,图中R₀为已知定值电阻,电压表视为理想电压表.

(1)请根据图6.1,将图6.2中的实验器材连接成实验电路.

(2)若电压表V₂的读数为U₀,则I=       .

(3)实验一:用一定强度的光照射硅光电池,调节滑动变阻器,通过测量得到该电池的U—I曲线a,见图6.3.由此可知电池内阻      (选填“是”或“不是”)常数,短路电流为      mA,电动势为        V.

(4)实验二:减小实验一中光的强度,重复实验,测得U—I曲线b,见图6.3.当滑动变阻器的电阻为某值时,实验一中的路端电压为1.5 V,则实验二中外电路消耗的电功率为     mW(计算结果保留两位有效数字)

参考解答： (1)略. (2)根据欧姆定律可知I= U₀/ R₀ (3)路端电压U=E-Ir,若r为常数,则U—I图为一条不过原点的直线,由曲线a可知电池内阻不是常数;当U=0时的电流为短路电流,约为0.295 mA;当电流I=0时路端电压等于电源电动势E、约为2.67 V. (4)实验一中的路端电压为U₁=1.5 V时电路中电流为I₁=0.21 mA,连接a中的点(0.21 mA,1.5 V)和坐标原点,此直线为此时对应滑动变阻器阻值的外电路电阻(定值电阻)的U—I图,和图线b的交点为实验二中的路端电压和电路电流,如图5.4,电流和电压分别为I=0.097mA,U=0.7 V,则外电路消耗功率为P=UI=0.068 mW.

总结点评：此题同样是非线性图像与线性图像的结合应用，与上例不同的是电源的伏安曲线是非线性的，外电阻的伏安曲线是线性的，解决方法仍然是在非线性图线的基础上作出线性图线，找交点。

由上面对电学实验中图像考查的分类例析可以看出，要提高学生在这方面的能力，在平时的教学中应注重这样几个方面：1、重视学生分组实验，要让学生体验过程，理解原理。只有这样学生才能熟知几类基本图像，在此基础上才能进一步变通。2、加强用图像进行数据处理的练习，不能用习题简单代替。通过平时对实验数据的处理让学生掌握作图的规范及各个注意点。3、提高用原理指导实验的意识。任何实验设计都是建立在一定原理的基础上的，平时加强对实验设计的原理分析是提高学生分析图像、利用图像能力的关键。

实验：探究速度随时间变化的规律 

1、学习目标

速度随时间变化的规律（实验、探究）

2、自学指导

复习实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤、注意事项

3、自学检测题

（1）在使用打点计时器时,发现打点计时器打点周期不稳定,其原因可能是   (   )

A.交流电压不稳定                B.永久磁铁磁性太弱

C.电源的频率不稳定          D.振动片的固有频率与交流电源的频率有偏差

要点二  纸带的处理方法

（2）在“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz,记录小车运动的纸带如图所示,在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F,相邻两计数点之间还有四个点未画出,各点到A点的距离依次是2.0 cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm.

(1)根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为v_B=             m/s, CE间的平均速度           m/s;

(2)以打B点时为计时起点,建立v-t坐标系如图所示,请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线;

(3)根据图线可得小车运动的加速度为                   m/s².

1、根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是 (   )

A.时间间隔      B.位移          C.加速度            D.平均速度

2、一打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,如右图所示.下图是打出纸带的一段.

(1)已知打点计时器使用的交变电流频率为50 Hz,利用上图给出的数据可求出小车下滑的加速度a=                   .

(2)为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,还需测量的物理量有                     ,用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为f=                .

3、一个有一定厚度的圆盘,可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动.用下面的方法测量它匀速转动时的角速度.实验器材:电磁打点计时器、米尺、纸带、复写纸片.

实验步骤:

(1)如图上图所示,将电磁打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后,固定在待测圆盘的侧面上,使得圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上.

(2)启动控制装置使圆盘转动,同时接通电源,打点计时器开始打点.

(3)经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量.

①由已知量和测得量表示的角速度的表达式为ω=                        ,

式中各量的意义是:                                                       .

②某次实验测得圆盘半径r =5.50×10^-2 m,得到的纸带的一段如下图所示,求得角速度为                    .

1.在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经过各计数点的瞬时速度如以下表格所示,为了算出加速度,合理的方法是                              (   )

A. 根据任意两计数点的速度公式a=算出加速度

B.根据实验数据,画出v-t图象,量出其倾角,由公式a=tanα算出加速度

C.根据实验数据,画出v-t图象,由图线上任意两点所对应的速度,用公式a=算出加速度

D.依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度

2.如图右所示,为同一打点计时器打出的两条纸带,由纸带可知       (   )

A.在打下计数点“0”至“5”的过程中,纸带甲的平均速度比乙的大B.在打下计数点“0”至“5”的过程中,纸带甲的平均速度比乙的小C.纸带甲的加速度比乙的大

D.纸带甲的加速度比乙的小

3.某同学用如左图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50 Hz.在所选纸带上取某点为0号计数点,然后每3个点取一个计数点,所有测量数据及其标记符号如右图所示.

该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔):

方法A:由g₁=,g₂=,……,g₅=,取平均值=8.667 m/s²;

方法B:由g₁=,g₂=,g₃=,取平均值 =8.673 m/s².

从数据处理方法看,在s₁、s₂、s₃、s₄、s₅、s₆中,对实验结果起作用的,方法A中有       ;方法B中有            .因此,选择方法                (A或B)更合理,这样可以减少实验的      (系统或偶然)误差.本实验误差的主要来源有         (试举出两条).

4.某同学用图右所示的实验装置研究小车在斜面上的运动.实验步骤如下:

a.安装好实验器材.

b.接通电源后,让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动,重复几次.选出一条点迹比较清晰的纸带,舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每两个打点间隔取一个计数点,如下图中0、1、2……6点所示.

c.测量1、2、3……6计数点到0计数点的距离,分别记作:s₁、s₂、s₃……s₆.

d.通过测量和计算,该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动.

e.分别计算出s₁、s₂、s₃……s₆与对应时间的比值

f.以为纵坐标、t为横坐标,标出与对应时间t的坐标点,画出-t图线.

结合上述实验步骤,请你完成下列任务:

(1)实验中,除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有            和                .(填选项代号)

A.电压合适的50 Hz交流电源   B.电压可调的直流电源

C.刻度尺           D.秒表            E.天平          F.重锤

(2)将最小刻度为1 mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐,0、1、2、5计数点所在位置如下图所示,则s₂=        cm,s₅=          cm.

(3)该同学在右图中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标点,请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点,并画出-t图线.

④根据-t图线判断,在打0计数点时,小车的速度v₀=         m/s;它在斜面上运动的加速度a=          m/s².

1、学习目标

（1）探究力的平行四边形定则.

（2）掌握弹簧秤的使用规则。

（3）掌握力的图示法的作图方法。

2、自学指导

（1）本实验需要哪些器材，各有哪些使用注意点。

（2）本实验的实验实验步骤、数据处理和注意事项。

3、自学检测题

（1）在做“互成角度的两个力的合成”实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点,以下操作中错误的是         (    )

 A.同一次实验过程中,O点位置允许变动

 B.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度

 C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向, 把橡皮条另一端拉到O点

 D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两弹簧秤之间夹角应取90°,以便于算出合力的大小

（2）在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学的实验情况如下图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳. ①图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示, 下列说法中正确的是                   (    )

A.图乙中的F是力F1和F2合力的理论值,F′是力F1和F2合力的实际测量值

B.图乙的F′是力F1和F2合力的理论值,F是力F1和F2合力的实际测量值

C.在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果没有影响

D.在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果有影响

②本实验采用的科学方法是______(填字母代号)

A.理想实验法         B.等效替代法

C.控制变量法         D.建立物理模型法

活动一：实验原理、数据处理的深入理解

1、李明同学在做“互成角度的两个力的合成”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小如图所示。

(1)试在图中作出无实验误差情况下 F₁和F₂的合力图示，并用F表示此力．

(2)有关此实验，下列叙述正确的是________．

A．两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大

B．橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力

  C．两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O.这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同

  D．若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧秤拉力的大小即可

(3)如图所示是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？(力F′是用一只弹簧秤拉时的图示)

答：                                

(4)在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是什么？(至少写出两种情况)

答：                                 .

活动二：实验各知识点的迁移应用

如图所示，某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物．

(1)为完成该实验，下述操作中必需的是________．

a．测量细绳的长度

b．测量橡皮筋的原长

c．测量悬挂重物后橡皮筋的长度

d．记录悬挂重物后结点O的位置

(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是____________．

1、将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计.沿着两个不同的方向拉弹簧测力计.当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如下左图所示.这时弹簧测力计的读数可从图中读出.

(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为___N和______N.

(2)在上右图所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力.

(3)图 (A)(B)两图是两位同学得到的实验结果,其中哪一个图符合实际?若合力测量值F′是准确的，则F与F′有误差的原因可能是哪些?

2、在“验证力的平行四边形定则”中,采取下列哪些方法和步骤可减小实验误差 (       )

 A.两个分力F1、F2间的夹角要适当大些

 B.两个分力F1、F2的大小要适当大些

 C.拉橡皮条的细绳要稍长一些

 D.实验前先把两个弹簧秤的钩子互相钩住,平放在桌子上,向相反方向拉动,检查读数是否相同

3、在“验证力的平行四边形定则”实验中

(1)部分实验步骤如下，请完成有关内容：

A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线．

B．其中一根细线挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图6甲所示，记录：______________、__________________、__________________.

       C．将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使_______________，记录________________．

(2)如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中cos α∶cos β＝________.

实验：探究加速度和物体质量、受力关系

1、学习目标

（1）学会用控制变量法研究物理规律。

（2）验证牛顿第二定律。

（3）掌握利用图像处理数据的方法。

2、自学指导：

一、实验目的

1．学会用控制变量法研究物理规律．

2．验证牛顿第二定律．

3．掌握利用图象处理数据的方法．

二、实验原理

探究加速度a与力F及质量m的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量m不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量m，讨论加速度a与m的关系．

三、实验器材

打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码．

四、实验步骤(如图1所示)

1．用天平测量小盘的质量m₀和小车的质量M₀.

2．把一端附有定滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路．

3．平衡摩擦力：小车的尾部挂上纸带，纸带穿过打点计时器的限位孔，将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动．这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受摩擦力平衡．在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下，可以近似认为小盘和砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小．

4．把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带．计算小盘和砝码的重力，即为小车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度，并把力和对应的加速度填入表(一)中．

5．改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，并多做几次．

6．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带．计算砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度．

7．改变小车上砝码的个数，重复步骤6，并将所对应的质量和加速度填入表(二)中．

表(一)

表(二)

五、数据处理

1．需要计算各种情况下所对应的小车加速度，可使用“研究匀变速直线运动”的方法：先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，根据公式a＝计算加速度．

2．需要记录各组对应的加速度a与小车所受牵引力F，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，描点画a－F图象，如果图象是一条过原点的直线，便证明加速度与作用力成正比．再记录各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示总质量的倒数，描点画a－图象，如果图象是一条过原点的直线，就证明了加速度与质量成反比．

六、注意事项

1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着纸带运动．

2．整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．

3．每条纸带必须在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．

4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．

5．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．

6．作图时两轴标度比例要选择适当．各量须采用国际单位．

这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些．

7．为提高测量精度

(1)应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点．

(2)可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始 点起，每五个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1 s．

3、自学检测题

1、物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮;木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。

(1)下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图3所示。根据图中数据计算的加速度a=            (保留三位有效数字)。

(2)回答下列两个问题:

①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有         .(填入所选物理量前的字母)

A、木板的长度l   B、木板的质量m₁  C、滑块的质量m₂   D、托盘和砝码的总质量m₃

E、滑块运动的时间t

②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是：                                    

(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ=      (用被测物理量的字母表示,重力加速度为g)，与真实值相比,测量的动摩擦因数       (填“增大”或“偏小”)。

活动一：实验原理、数据处理的深入理解。

1、某同学设计了如图2所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.

(1)木板的加速度可以用d、t表示为a＝________；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)

__________________________________________________.

(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是(　　)

(3)用加水的方法改变拉力的大与挂钩码的方法相比，它的优点是________．

a．可以改变滑动摩擦力的大小

b．可以更方便地获取多组实验数据

c．可以比较精确地测出摩擦力的大小

d．可以获得更大的加速度以提高实验精度

活动二：图像问题的处理方法

1、为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图3所示)．实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力．

(1)往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车________(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点．

(2)从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：

请根据实验数据作出小车的v－t图象(如图4所示)．

(3)通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v－t图象简要阐述理由．

1、某学习小组的同学在用打点计时器探究物体的加速度与物体的质量之间的关系实验中，不改变拉力，只改变物体的质量，得到了如下表所示的几组数据，其中第3组数据还未算出加速度，但对应该组已打出了纸带。如图所示(长度单位：cm)。图中各点为每5个打点选出的计数点(两计数点间还有4个打点未标出)。

(1)请由纸带上的数据，计算出缺少的加速度值并填入表中(小数点后保留两位数)。

(2)请在图5中建立合适的坐标,将表中各组数据用小黑点描在坐标纸上,并作出平滑的图线。

(3)由图象得出的结论是：                                                 。

2、在探究小车的加速度a与小车质量M和小车受到的外力F的关系时，

 (1)探究加速度和力的关系的实验数据描绘出的a－F图象如图所示，下列说法正确的是 （　　)

A．三条倾斜的直线所对应的小车的质量相等

B．三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同

C．直线1所对应的小车的质量最大

D．直线3所对应的小车的质量最大

(2)由于没有始终满足小车的质量M远大于钩码的质量m的关系，结果得到的图象应是下图中的            (　　)

实验 探究决定导体电阻的因素  

1、学习目标

（1）掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。

（2）会用伏安法测电阻，并进一步探究决定导体电阻的因素。

（3）练习使用螺旋测微器和游标卡尺。

2、自学指导

一、螺旋测微器的构造原理及读数

1、螺旋测微器的构造

     如图7-4-1所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上。旋钮D、微调旋钮D′和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上。

图7-4-1

2、螺旋测微器的原理

    测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm.即螺 旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。

3、读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。

测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米)

二、游标卡尺

1、构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。(如图7-4-2所示)

图7-4-2

2、用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。

3、原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。

  不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：

三、伏安法测电阻

1。电流表、电压表的应用

2.伏安法测电阻的电路选择

(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若R_x较小，宜采用电流表外接法；若R_x较大，宜采用电流表内接法。

(2)临界值计算法

R_x<时，用电流表外接法；      R_x>时，用电流表内接法。

(3)实验试探法：按图7-4-3接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。

                                         图7-4-3

四、测量金属的电阻率

实验目的

1．掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法．

2．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法．

3．会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率．

实验原理

由R＝ρ得ρ＝，因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ.

(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R＝)．

电路原理图如图7-4-4所示．

(2)用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器量得金属

丝的直径，算出横截面积S.                                       图7-4-4

(3)将测量的数据代入公式ρ＝求金属丝的电阻率．

因为本实验中被测金属丝的电阻值较小，所以实验电路采用电流表外接法．

实验器材

毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流电压表、滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干．

实验步骤

1．直径测定：用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S＝.

2．电路连接：连接好用伏安法测电阻的实验电路．

3．长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求其平均值l.

4．U、I测量：把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内，断开开关S，求出金属导线电阻R的平均值．

5．拆除电路，整理好实验器材．

数据处理

1．在求R的平均值时可用两种方法

(1)用R＝分别算出各次的数值，再取平均值．

(2)用U－I图线的斜率求出．

2．计算电阻率：将记录的数据R、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝R＝.

3、自学检测

  1、完成以下游标卡尺的读数：

图7-4-5

                        cm

图7-4-6

                        cm

图7-4-7

                        cm

图7-4-8

                        cm

2、材料的电阻率在数值上等于用这种材料制成的长为______m，横截面积为______m²的一条导线的电阻；在国际单位制中，电阻率的单位为______。

3、两种材料不同的电阻丝，长度之比为1∶5，截面积之比为2∶3，电阻之比为2∶5，则材料的电阻率之比为______。

4、一根金属丝，将其对折后并起来，则电阻变为原来的______倍。

5、甲导线长L 截面直径为d， 两端电压为U．同样材料的乙导线长2L，截面直径为2d，两端电压为2U，则甲、乙两导线中电流之比为______。

6、为检测一个标值为5 Ω的滑动变阻器，现可供使用的器材如下：

A．待测滑动变阻器R_x，总电阻约5 Ω     B．电流表A₁，量程0.6 A，内阻约0.6 Ω

C．电流表A₂，量程3 A，内阻约0.12 Ω   D．电压表V₁，量程15 V，内阻约15 kΩ

E．电压表V₂，量程3 V，内阻约3 kΩ     F．滑动变阻器R，总电阻约20 Ω

G．直流电源E，电动势3 V，内阻不计    H．电键S、导线若干

①为了尽可能精确测定R_x的总电阻值，所选电流表为___________（填“A₁”或“A₂”），所选电压表为_________（填“V₁”或“V₂”）。

②请根据实验原理图甲，完成图乙未完成的实物连接，使其成为测量电路。

③如图丙所示是用螺旋测微器测量待测滑动变阻器所采用的电阻丝的直径，则该电阻

丝的直径为            mm。

活动一　游标卡尺、螺旋测微器的读数

【例1】(1)如图7-4-9所示为一种游标卡尺，它的游标尺上有20个小的等分刻度，总长度为19 mm.用它测量某物体长度时，游标卡尺示数如图所示，则该物体的长度是____ cm.

图7-4-9

(2)如图7-4-10所示为使用螺旋测微器测量某金属丝直径的示意图，则该金属丝的直径为________ mm.

图7-4-10

活动二　对实验的理解与应用

【例2】在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大 约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．

(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.

(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：           

A．电压表0～3 V，内阻10 kΩ

B．电压表0～15 V，内阻50 kΩ

C．电流表0～0.6 A，内阻0.05 Ω

D．电流表0～3 A，内阻0.01 Ω

E．滑动变阻器0～10 Ω

F．滑动变阻器0～100 Ω

①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填序号)

②实验中某同学的实物接线如图7-4-12所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．

图7-4-12

错误1：_________________________________________________________；

错误2：_________________________________________________________.

总结：

误差分析

1．金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一．

2．采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小．

3．金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等也会带来偶然误差．

4．由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差．

注意事项

1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法．

2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端．

3．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值．

4．测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值．

5．闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置．

6．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大．

7．求R的平均值时可用两种方法：第一种是用R＝U/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(U－I图线)来求出．若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑．

实验改进

    在本实验中，由于电表内电阻的影响，从而使金属导线电阻测量值偏小，可以改进实验电路，消除由于电表内阻的影响而带来的实验误差．

1．等效替换法

连接电路如图7-4-13所示，R为电阻箱，R_x为待测电阻，通过调节电阻箱R，使单刀双掷开关S分别接1和2时，电流表中的电流示数相同，则表明R_x＝R，即可测出R_x.

2．附加电阻法                                                      图7-4-13

连接电路如图7-4-14所示，R₁为一阻值较大的固定电阻，R_x为待测电阻。

(1)S₂断开，闭合S₁，调节变阻器R，使电流表、电压表都有一个适当读数，记下两表读数I₁、U₁.

(2)保持变阻器R不变，再闭合S₂，记下两表的读数I₂、U₂.

(3)待测电阻R_x＝－                       

活动三　伏安法测电阻率(仪器选取及电路设计)                         图7-4-14

【例3】某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中，通过粗测电阻丝的电阻约为5 Ω，为了使测量结果尽量准确，从实验室找出以下供选择的器材：

A．电池组(3 V，内阻约1 Ω)

B．电流表A₁(0～3 A，内阻0.012 5 Ω)

C．电流表A₂(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω)

D．电压表V₁(0～3 V，内阻4 kΩ)

E．电压表V₂(0～15 V，内阻15 kΩ

F．滑动变阻器R₁(0～20 Ω，允许最大电流1 A)

G．滑动变阻器R₂(0～2 000 Ω，允许最大电流0.3 A)

H．开关、导线若干

(1)实验时应从上述器材中选用____________(填写仪器前字母代号)．

(2)测电阻时，电流表、电压表、待测电阻R_x在组成测量电路时，应采用安培表________接法，将设计的电路图画在下面虚线框内．

图7-4-15

(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图7-4-15，则读数为____ mm.

(4)若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ＝______.

仪器选择的基本思路

(1)优先考虑安全因素：各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流(或电压)不能超过其允许的最大电流(或电压)．实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流(一般应假设变阻器采用限流接法时进行估算)．如：用伏安法作出标有“6 V，0.6 W”字样的小灯泡的U－I图线，则实际加在灯泡两端的电压的最大值不能超过6 V.

(2)考虑读数误差因素：

一般要求各电表的实际读数不小于其量程的，以减小读数误差．

(3)仪器选择的一般步骤：

①首先选择唯一性的器材；

②粗画电路图(暂不接电流表和电压表)；

③估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材．

活动四  用等效替代法测电表的内阻

    如图7-4-16所示，先让待测电表与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电流表示数I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表中示数仍为I，则电阻箱的读数即等于待测电表的内阻。

                                   图7-4-16

    等效替代法测量电流表内阻时选择的电流表量程应与待测电流表量程相近；测量电压表内阻时可根据电压表的量程与内阻的大小选择电流表的量程．

【例4】(2011·新课标全国·22)为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图17所示的电路．图中，A₀是标准电流表，R₀和R_N分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S₁分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池．完成下列实验步骤中的填空：

                                图7-4-17

(1)将S拨向接点1，接通S₁，调节________，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时________的读数I； 

(2)然后将S拨向接点2，调节________，使________，记下此时R_N的读数；

(3)多次重复上述过程，计算R_N读数的________，此即为待测微安表头内阻的测量值．

 1．(1)在测定金属的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图7-4-18(a)所示，读数为________mm.

(2)在用单摆测定重力加速度实验中，用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径，示数如图(b)所示，读数为________cm.

 　　　(a)　　　　　　　　　(b)

图7-4-18

2．某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下：

(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图19甲所示，可知其长度为________ mm；

(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为________ mm；

甲　　　　　　　　　乙

图7-4-19

(3)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图7-4-20，则该电阻的阻值约为________ Ω；

图7-4-20

(4)为更精确地测量其电阻，现有的器材及其代号和规格如下：  

待测圆柱体电阻R

电流表A₁(量程0～3 mA，内阻约50 Ω)

电流表A₂(量程0～15 mA，内阻约30 Ω)

电压表V₁(量程0～3 V，内阻约10 kΩ)

电压表V₂(量程0～15 V，内阻约25 kΩ)

直流电源E(电动势4V，内阻不计)

滑动变阻器R₁(阻值范围0～15 Ω)

滑动变阻器R₂(阻值范围0～2 kΩ)

开关S，导线若干

为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在虚线框中画出测量用的正确电路图，并标明所用器材的代号．

3.某同学设计了一个监测河水电阻率的实验．他在一根内径d＝8.00 mm的均匀玻璃管两端装上橡胶塞和电极，如图7-4-21，两电极相距L＝0.314 m，其间充满待测的河水．他先用多用电表“×1 k”欧姆挡粗测管内水柱的电阻R，如图7-4-22，R＝________ Ω.

                   图22                                              图21

为提高精度，他又用以下仪器：电压表(3 V,15 V,300 kΩ)、电流表(300 μA,50 Ω)、滑动变阻器(1 kΩ)、电源(12 V，6 Ω)及开关和导线若干．实验电路如图7-4-23，通过多次实验测量， 测出每次实验水柱电阻对应的U、I值，并在图7-4-24 U－I图象中描出如图所示的包括(0,0)点在内的9个点表示他测得的9组(U，I)值．

图7-4-23

图7-4-24

  通过对U－I图线分析求出水柱的电阻R＝________ Ω.(保留两位有效数字)

4．2010年诺贝尔物理学奖授予两位俄裔科学家，以表彰他们在石墨烯材料开发领域的“突破性研究”．石墨烯可来源于铅笔芯，某校A、B两个兴趣小组想探究铅笔芯的电阻率，他们在老师的指导下各自选取一段长为L、横截面积为S的粗细均匀的铅笔芯，根据所学知识设计了不同的方案进行如下实验：

(1)A组方案：实验电路如图7-4-25所示(整根铅笔芯连在电路中)．主要步骤如下，请完成相关问题：

图7-4-25

a．图7-4-26是该方案所用器材的实物图，图中已连好部分导线，请用笔画线代替导线将电路图补充完整．

图7-4-26

b．实验中测出多组U、I数据；

c．将测量数据描在图7-4-27所示的坐标纸上．请在图中完成该铅笔芯的U－I图线，并根据图线求出其电阻值R＝________Ω.

图7-4-27

d．由ρ＝求得铅笔芯的电阻率．

(2)B组方案：实验电路如图7-4-28所示．主要步骤如下，请完成相关问题：

图7-4-28

a．闭合开关S₁，单刀双掷开关S₂扳到“1”位置 ，调节变阻器R′，使电压表为某一适当的读数，测量并记下金属滑环到铅笔芯左端O点的距离L₁；

b．保持R′不变，开关S₂扳到“2”位置，调节电阻箱R，使电压表的读数与开关S₂位于“1”位置时相同，此时电阻箱各旋钮情况如图7-4-29所示，则这段长度为L₁的铅笔芯的电阻值为________Ω.

图7-4-29

c．移动金属滑环，重复a、b步骤．记下多组R、L数据，画出R－L图线，求出该铅笔芯的电阻率．

(3)从电压表内阻对实验结果的影响考虑，较合理的方案是________组(填“A”或“B”)．

实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线  

1、学习目标

（1）会连接分压电路和伏安法测电阻的内外接法。

（2）会画伏安特性曲线并会分析伏安特性曲线的意义。

2、自学指导

一、滑动变阻器的限流接法和分压接法

1．两种接法比较

由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围大，限流式接法较节能．

2．两种接法的选择

(1)选择不同接法的原则

(2)两种接法的适用条件

   ①限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．

   ②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)．

   ③如果R很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大．R很大时，分压式接法中R几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节．

a．若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法．

b．若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压电路．

c．若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法．

d．两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低．

二、描绘小电珠的伏安特性曲线

实验目的

1．描绘小电珠的伏安特性曲线．

2．分析小电珠伏安特性曲线的变化规律．

实验原理

1．用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来．

2．电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式接法，使电压能从零开始连续变化．

实验器材

小电珠(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔．

实验步骤

1．确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器

采用分压式接法，按图7-5-1的原理图连接好实验电路．            图7-5-1

2．把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后闭合开关S .                                                    

3．移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S.

4.拆除电路，整理仪器．

数据处理

1．在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．

2．在坐标纸上描出各组数据所对应的点．(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)

3．将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．

3、自学检测

1、课外学习小组想描绘标有“4 V、2 W”的小灯泡的U—I图象,除导线和开关外还备有以下器材可供选择：

  A. 电流表(量程0.6 A,内阻约为1 Ω)         

 B. 电流表(量程3.0 A,内阻约为0.2 Ω)

  C. 电压表(量程5.0 V,内阻约为5 kΩ)          

D. 电压表(量程15.0 V,内阻约为15 kΩ)

  E. 滑动变阻器(最大阻值为200 Ω，额定电流100 mA)

  F. 滑动变阻器(最大阻值为10 Ω，额定电流1.0 A)             图7-5-2   

  G. 电源(电动势为6.0 V，内阻约为1.5 Ω)

（1）实验中电流表应选       ，电压表选       ，滑动变阻器应选       （填字母）

（2）将图7-5-2中的实物连成电路，实验开始时，滑动变阻器的滑片应该置于最      端。

任务一：实验基本规律总结

【例1】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小灯泡的规格为“6 V，3 W”，其他供选择的器材有：

电流表A1（量程3 A，内阻0.2Ω）        电流表A2（量程0.6 A，内阻1Ω）

电压表V1（量程6 V，内阻20 kΩ）

变阻器R1（0～1 000Ω，0.5 A）          变阻器R2（0～20Ω，2 A）

学生电源E（6 V）                       开关S及导线若干

（1）实验中要求电压表在0～6 V范围内读数并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I，以便作出伏安特性曲线，则电流表应选        ，变阻器应选           。

（2）画出此实验的电路图。

（3）连接实物图

（4）以下是该实验的操作步骤

   A．闭合开关，记下电流表、电压表的一组示数（U、I），移动变阻器的滑动触头，每移动一次记下一组（U、I）值，共测出12组数据。

   B．将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路

   C．调节触头位置，使闭合开关前触头处于使变阻器与小灯泡并联的电阻最大的位置。

   D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用平滑曲线连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线