一基本電路圖在初中電學實驗復習中的應用剖析

鄒麗英

摘 要： 初中電學實驗的復習既是提高學生綜合能力的手段，又是對教師基本素養(yǎng)的考驗。本文通過對一基本電路圖的剖析，舉一反三地復習電學實驗涉及的知識點與考點，提高了初中電學實驗復習效率，達到了事半功倍的效果。

關鍵詞： 電學實驗 基本電路圖 初中物理教學

電學實驗在初中物理教學中既能提高學生的動手能力，又能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，所以在近幾年的學業(yè)水平考試中對物理電學實驗考查的范圍越來越廣，教材中要求學生掌握并列入云南省學業(yè)水平考試要求的電學實驗有：①串、并聯(lián)電路的電壓、電流特點的探究；②探究電流與電壓的關系；③探究電流與電阻的關系；④伏安法測電阻；⑤伏安法測小燈泡功率；⑥歐姆定律的探究。從這些實驗的能力要求看，既有中低檔能力要求的讀數題、實物連接題、現象歸納題、故障（或錯誤）判斷題，又有高檔能力要求的設計型實驗題，綜合性實驗題，以及開放性實驗題。怎樣才能既提高這些實驗復習效率，又不使學生感覺枯燥乏味，保持復習的主動性和積極性呢？

多年來，筆者根據初中物理課程標準和我省學業(yè)水平考試要求，圍繞一基本電路圖進行電學實驗的復習，收到了事半功倍的效果。

一、通過基本電路圖，建立“核心知識板塊”

建立“核心知識板塊”就是將涉及的概念、基礎知識進行適當類比，提煉出重點、難點及考點并進行分類，使得繁雜凌亂的概念變得清晰有序，讓復習有條不紊地進行。

分析基本的電路圖（下圖），不難發(fā)現基本電路圖中涵蓋了電學實驗所涉及的基本知識點、考點：電流表涉及電流的知識點、電壓表涉及電壓的知識點、電阻R涉及定值電阻的知識點、滑動變阻器涉及變阻器的知識點，只要圍繞這個基本的電路，就能構建電學實驗的核心知識點的板塊（如下表）。

從這個表格“模板”中，一方面能夠理清學業(yè)水平考查的電學中的重點實驗，從而掌握考點之間的內在邏輯關系，清晰的建構知識的整體框架，用全局視角審視電學知識，使學生的思維始終保持整體性和連貫性。另一方面能夠讓學生清楚地抓住復習的目的或目標，在課前找出哪些問題尚不明白需要老師幫助，提高復習效率。

二、通過基本電路，全面復習初中電學實驗

如右圖所示的這個基本電路，是整個物理實驗的基礎和靈魂，通過它能夠把電學實驗的知識點、能力考察呈線性展開。

1.按基本電路圖，連接電學實驗實物圖。

請你用筆畫線代替導線，

（1）把圖1中的器材連接成實驗電路。（連線不交叉）

（2）把圖2中的實物電路連接完整。

（3）把圖3實物電路連接完整。（要求滑片向右移時燈變亮）

根據電路圖連接實物圖是初中電學中一項非常重要的實驗技能，是學業(yè)水平考查的重點內容，通過這一基本電路圖，強調并復習了電流表、電壓表的連接特點及“+”、“一”接線柱的接線位置，讓學生學會用歐姆定律正確估算量程，避免量程過大造成測量值的誤差大，同時避免了量程過小導致電流燒壞儀表的問題。通過實物圖的連接，不僅培養(yǎng)了學生的實驗技能，而且培養(yǎng)了學生的實驗探索能力。

2.依據基本電路圖，復習電學實驗。

如右圖所示的實驗電路圖。其中電源為兩節(jié)新干電池，定值電阻為10Ω，滑動變阻器上標有“10Ω 2A”的字樣：

（1）為了“探究電流跟電壓的關系”在連接電路的過程中：

①開關應該處于_____________狀態(tài)。

②接通電路前應將滑動變阻器的阻值調到_____________位置，實驗中調節(jié)滑動變阻器的目的是_____________。

③實驗時電壓表應選用的量程為_____________V，電流表應選用的量程為_____________A。

④下表是探究“電流與電壓關系”時記錄的幾組實驗數據，通過對表中數據的分析，可得到的初步結論是_____________。

（2）為“探究電流跟電阻的關系”把電源電壓換為6V且保持不變，增加了阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的電阻。

①實驗中多次改變R的阻值，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數_____________記下電流表的示數，得到如圖甲所示的電流I隨電阻R變化的圖像。

②由圖像可以得出結論：電壓一定時，_____________。

③上述實驗中，小明用5Ω的電阻做完實驗后，接下來的操作是_____________，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關，移動滑片，使電壓表示數為_____________V時，讀出電流表的示數。

以上兩個探究實驗，一方面，可以讓學生進一步復習和鞏固電流表、電壓表、滑動變阻器的知識點、考點，避免死記硬背。另一方面，通過實驗可以讓學生感受和體驗：“探究型的實驗”往往是根據實驗的“探究問題部分”進行器材的選擇、實驗變量的控制、實驗現象的分析，最后根據問題得出實驗的結論。從而讓學生學會從物理現象和實驗中歸納出一般性科學規(guī)律，并嘗試應用獲得的知識解決一些具體問題。

（3）根據基本電路圖做“測量小燈泡的電阻”實驗。電源電壓保持不變，小燈泡上標有“2.5V 0.3A”字樣。

①這個實驗的原理是根據_____________定律推出公式_____________然后計算出Rx的阻值。

②連接好最后一根導線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光并很快熄滅。檢查后，發(fā)現連線正確，請你找出實驗中兩個操作不當之處：

A._____________。B._____________。

③排除故障后，電壓表和電流表的示數如圖乙所示，電流表示數為_____________燈泡的電阻為_____________Ω。

④實驗中我們多次測量求平均值的目的是_____________。

（4）根據基本電路圖做“測定額定電壓為“2.5V”小燈泡電功率的實驗。

①開關閉合前，將滑動變阻器的阻值調到最大是為了_____________。

②檢查電路連接無誤后，閉合開關發(fā)現燈泡不亮，電壓表有示數，電流表無示數，造成這種故障的原因可能是_____________。

③排除故障后，測得數據如下表所示，完成表中空格，小燈泡的額定功率是_____________W。

④測出功率后，又算出小燈泡在不同電壓下的電阻值，發(fā)現電壓升高時電阻變大，其主要原因是_____________。

通過上面基本電路引出的測量型實驗，認識到測量可以通過工具直接測量，還可以采用間接的方法進行測量，弄懂間接測量的實驗原理，正確使用器材，掌握必要的實驗技巧，再通過分析、推理得出正確結論，最后能夠評估實驗的得失，獲取實驗的經驗值。此外，可以讓學生在實驗中學會查找實驗中電路的故障問題，使知識得到補充和完善。更重要的是，通過觀察實驗現象，分析和解決問題，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性思維能力，激發(fā)了學生的學習興趣。

三、通過基本電路，訓練學生的發(fā)散思維

通過基本電路圖，可以對電學實驗從多角度、多側面、全方位提出多種方案，打破常規(guī)的思維定式，突破固有的認知結構。創(chuàng)新解題思路和解題方法，能提高悟性，變知識為智力、能力，真正達到舉一反三、觸類旁通的思維效果。

在解決“伏安法測電阻”的實驗時，筆者在基本電路的基礎上通過以下3個例題拓展和訓練學生的思維能力。

1.現有下列實驗器材：一只已知阻值的定值電阻R、兩只電流表、電池、開關足量的導線。請你利用這些器材設計實驗，測出一只未知電阻R的阻值。要求：（1）畫出實驗電路圖。（2）用已知量和測量量表示R。教師引導學生從伏安法測電阻的原理入手推出：

2.如果1實驗中的電流表換成電壓表又該如何解決（1）、（2）小問（解決方案如上一問，可讓學生自己結合上面的推導完成，并畫出電路圖）。

3.如果1實驗中的R換成一個變阻箱又該如何解決（1）、（2）小問（解決方案同上）。

通過這3個例題讓學生由表及里地分析了單表測量、等效替代法測電阻的考點，培養(yǎng)了演繹推理和歸納推理的能力，同時利用一題多變、一題多解培養(yǎng)創(chuàng)造性的求異思維能力，拓寬思路，使學生的思維更靈活、敏捷，提高其發(fā)散思維能力。

四、以基本電路圖為主線，賞析中考試題

（2014·云南）22.如圖13是“伏安法測電阻”的實驗裝置（待測電阻阻值不小于10Ω）。

（1）請用筆畫線代替導線補充完成圖13中的實物電路連線（要求導線不能交叉，滑動變阻器滑片向右移動時電阻變大）。

（2）某次測量時電流表的示數為0.2A，電壓表示數如圖14所示，則待測電阻值為_____________Ω。

為減小誤差，可用_____________改變待測電阻兩端的電壓來進行多次測量求平均值。

（3）將上述實驗中的電阻換成小燈泡，用同樣的方法測小燈泡的電阻，數據記錄如下表：

分析表中數據可知，小燈泡兩端電壓越低，小燈泡的電阻越_____________，原因是_____________。

解析：（1）電源是兩節(jié)干電池，所以電源電壓是3V，電壓表應選取0～3V量程；電路中最大電流I=U/R=0.3A，電流表應選取0～0.6A量程；

（2）電壓表的選取0～3V量程，最小分度值為0.1V，讀數為2.2V，由I=U/R得，R=U/I=2.2V/0.2A=11Ω；

（3）分析表中的5組數據可知，電壓變小時，電流隨之變小，燈泡電阻就會變小，這是因為電流變小燈泡亮度減弱，鎢絲溫度下降，鎢絲受溫度影響所致，溫度越低，鎢絲電阻越小。答案：滑動變阻器；小；燈絲電阻受溫度影響。

本試題屬中難題。圍繞基本電路圖中涉及的電流表、電壓表、滑動變阻器這幾個器材，既對器材的連接要求，測量工具的讀數，以及電流、電壓、電阻的知識點進行了考查，特別是電流表要與所測的用電器“串聯(lián)”、電壓表要與所測的用電器“并聯(lián)”、滑動變阻器要“一上一下”連接；又通過基本電路圖讓學生會使用電流表和電壓表測電阻。另外，考查了學生在實驗中圍繞實驗要求選擇科學的探究方法及選擇合適的實驗器材進行實驗操作，會用科學術語、簡單的圖表等描述實驗結果。

綜上所述，在電學實驗復習的過程中，采用上述這一個基本電路圖對電學中實物圖連接、電流、電壓、電阻及其測量工具的使用、讀數等知識點進行復習，以基本電路為主線把知識呈線性展開、把難點分散，使本來枯燥無味的復習充滿生機和活力，提高復習效率；同時通過這種靈活多變的教學方式，讓物理實驗的復習效益不僅體現在學生對知識的掌握和理解，而且體現在學生對知識遷移能力的提高，最終達到提高學生思維能力、創(chuàng)新能力和自主學習能力的目的，為培養(yǎng)學生的探究精神和創(chuàng)新意識打下堅實基礎。

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