物理電學實驗“伏安法”復習淺談

戴明亮

【摘 要】高考復習過程中，電學實驗歷來是重點，也是難點，而諸多的電學實驗中，“伏安法”是電學實驗的基礎，在復習過程中，本人發(fā)現(xiàn)在做電學實驗這題的時候，不少的學生感到很茫然。為了使學生能夠更好地把握這個問題。本文以伏安法復習為例介紹兩種對實驗進行系統(tǒng)誤差的分析方法，并提出相關(guān)教學建議。

【關(guān)鍵詞】高考復習；電學實驗；伏安法；測電源電動勢和內(nèi)阻；內(nèi)接；外接

1、實驗題是歷年高考失分最多的題型之一

近五年云南省高考（新課標全國卷）實驗題平均分和難度系數(shù)統(tǒng)計：

可見實驗題得分每年平均分都達不到一半，如何在高考試卷中有效、全面地考查考生的實驗與探究能力，常要求學生進行實驗誤差分析。本人就電學實驗“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的復習為例介紹“計算法”、“等效法”這兩種系統(tǒng)誤差分析法，并提出相關(guān)教學建議。

2、測定電源的電動勢和內(nèi)阻實驗中電路及原理

本實驗有兩種電路，如圖1、圖2所示，通過改變R值，測出兩組U、I值，由閉合電路歐姆定律可列出兩個方程：E=U1+I1r和E=U2+I2r，聯(lián)立可解出E、r的值。

分析這類系統(tǒng)誤差應從實驗原理入手，運用有關(guān)物理規(guī)律進行定性或定量剖析。圖1是因電壓表的分流而引起系統(tǒng)誤差，圖2是因電流表的分壓而引起系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差的特征是在多次重復同一實驗時，結(jié)果總是同樣“偏大”或“偏小”。

3、系統(tǒng)誤差的分析

3.1 計算法

根據(jù)實驗原理，運用電路規(guī)律進行運算分析而得出結(jié)論。設電源電動勢和內(nèi)阻的真實值為E0和r0，測量值為E和r，電壓表內(nèi)阻為RV，電流表內(nèi)阻為RA，由電路規(guī)律分析可得結(jié)論。

3.1.1 電流表外接

3.1.2 電流表內(nèi)接

3.2 等效法

先將相關(guān)電表與電源看成一個整體——“等效電源”，再運用電路規(guī)律進行運算分析得出結(jié)論。

（1）電流表外接

取如圖3虛線內(nèi)部分為“等效電源”，其等效電路如圖4所示。“等效電源內(nèi)阻r”是RV與r0的并聯(lián)值。由電路規(guī)律分析可得上述①、②式。

（2）電流表內(nèi)接

取如圖5虛線內(nèi)部分為“等效電源”，其等效電路如圖6所示?！暗刃щ娫磧?nèi)阻r”是RA與r0的串聯(lián)值。由電路規(guī)律分析可得上述③、④式。

4、教學建議

4.1 要分清“內(nèi)接”、“外接”的情景

學生在學習“伏安法測電阻”時，對電流表的“內(nèi)接”、“外接”已有認知基礎，如圖6所示，甲為“電流表內(nèi)接”、乙為“電流表外接”，這是符合學生認知經(jīng)驗的直觀描述。但對照圖1、圖2卻發(fā)現(xiàn)兩者說法“相反”，學生特別易混淆，應高度重視！

4.2 會進行“內(nèi)接”、“外接”的選擇

“電流表外接”時有E測r真，該如何選擇電路？在“電流表外接”時，由上述①式知：如RV》r0，則E測≈E真、r測≈r真，此時系統(tǒng)誤差可忽略；在“電流表內(nèi)接”時，由上述③式知：有E測=E真，如RA《r0，則r測≈r真，此時系統(tǒng)誤差可忽略。所以，測“小內(nèi)阻電源”時，適用“電流表外接”，測“大內(nèi)阻電源”時，適用“電流表內(nèi)接”。上述規(guī)律與“伏安法測電阻”的電流表接法選擇規(guī)律“大內(nèi)小外”是一致的。

5、感悟啟示

縱觀近年來云南高考實驗題的特點，反映我們實驗復習的提升空間很大，因此，在教學與復習中，有兩點啟示：

5.1 回歸課本，明確實驗原理

做試驗首要的是讓學生明確實驗原理，教材中每一個物理實驗都具有明確的實驗目的，而實驗的原理更是教學的核心，所以實驗教學中最要緊的是讓學生理解并明確實驗原理。數(shù)據(jù)表明，只有那些真正掌握了實驗原理，親歷并認真做實驗的學生，才有可能在高考中取得好成績。

5.2 進行實驗，動手實驗

例如，實驗過程中要注意實驗的操作規(guī)范，在做電學實驗時，要養(yǎng)成先檢查電路再閉合開關(guān)的習慣，在做有打點計時器的實驗時，要養(yǎng)成先接通電源再釋放紙帶的習慣；記錄和處理數(shù)據(jù)要養(yǎng)成列表、描點、作圖的習慣等等。動手做一做大綱規(guī)定的實驗，體會一下做實驗的樂趣，感受一下動手操作和動筆答題異同點愉悅，對提高實驗題的得分率是大有裨益的。