高中物理電學(xué)中電路與器材的選擇探討

摘 要：電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)中一個(gè)較為重要的環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)分為兩類，實(shí)驗(yàn)器材的選擇與電路。而選擇用于實(shí)驗(yàn)的電路與器材應(yīng)遵照準(zhǔn)確、適用、安全和方便等原則。在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮笞裱?jì)劃好的步驟完成高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)。本文探討在高中物理電學(xué)中，按照準(zhǔn)確、可操作與經(jīng)濟(jì)等原則，如何選擇高中物理電學(xué)中電路與器材。

關(guān)鍵詞：電學(xué)實(shí)驗(yàn)；高中物理；電路；器材

近年來，隨著高中教育的改革，高中物理這門課程不再盲目的給學(xué)生灌輸物理知識(shí)，而在于如何培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)物理積極性。結(jié)合日常高中物理課堂所學(xué)知識(shí)，物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)重視電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)目的、如何正確的選擇電路與器材等原則，在電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材中的電壓表、電流表以及滑動(dòng)變阻器等器材中應(yīng)正確分析器材特點(diǎn)，認(rèn)真選取，例如在選擇滑動(dòng)變阻器時(shí)，不僅要分析滑動(dòng)變阻器的阻值，還應(yīng)分析滑動(dòng)變阻器的額定電流。

一、高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)遵循的原則

（一）明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

在進(jìn)行高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)之前，應(yīng)提前規(guī)劃電學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模蛘咚伎茧妼W(xué)實(shí)驗(yàn)所運(yùn)用的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)一步鞏固高中物理知識(shí)。所以高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡拇_立，不僅是電學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的前提條件，更是電學(xué)實(shí)驗(yàn)所要考察的重點(diǎn)。

（二）設(shè)計(jì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)方案

通常情況，在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，都應(yīng)先設(shè)計(jì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，在設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)遵循五點(diǎn)原則：第一，保證安全性：在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，首要考慮的便是電學(xué)實(shí)驗(yàn)是否會(huì)威脅操作者的生命健康安全。第二，實(shí)驗(yàn)科學(xué)性：在設(shè)計(jì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)方案過程中，實(shí)驗(yàn)所使用的操作原理必須符合物理電學(xué)的相關(guān)理論知識(shí)。第三，將誤差最小化：在電學(xué)實(shí)驗(yàn)的電路與器材選擇中，應(yīng)選取正規(guī)電路與器材，將電學(xué)實(shí)驗(yàn)誤差最小化。第四：方便性原則：電學(xué)實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)當(dāng)可操作并且較為方便簡(jiǎn)單，便于電學(xué)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀取，這樣有利于數(shù)據(jù)記錄和觀察數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性。第五：可操作性：在設(shè)計(jì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)方案中，應(yīng)考慮實(shí)驗(yàn)器材的可操作性，例如在選擇滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)分析滑動(dòng)變阻器的額定電流水平與阻值，在滿足以上兩點(diǎn)時(shí)還應(yīng)考慮阻值調(diào)節(jié)的方便性。

二、電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電路與器材的選取

（一）電源選取

高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵器材之一就是電源，是開啟整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的開關(guān)。電學(xué)實(shí)驗(yàn)是否成功的關(guān)鍵就是電源的合理性選擇。而選擇電源要根據(jù)實(shí)際情況而定，例如電學(xué)實(shí)驗(yàn)要求電源為直流電源，那么便應(yīng)該選擇與電學(xué)實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的直流電源。與此同時(shí)，電源的選擇也應(yīng)考慮電學(xué)實(shí)驗(yàn)用電需求，要正確選擇適合電學(xué)實(shí)驗(yàn)所用電源，電源大小一般為6V到10V。在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通常采用的電源是低壓交流電源，電火花計(jì)時(shí)器所采用的電源為220V交流電，而描繪實(shí)驗(yàn)與等勢(shì)線測(cè)量等試驗(yàn)通常使用的電源為6V直流電源，在測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)一般選用干電池作為電源。

（二）電流表與電壓表的選取

在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，選取電流表和電壓表時(shí)應(yīng)遵循三個(gè)基本原則：第一，電源參數(shù)選擇，電源數(shù)值的選擇可當(dāng)做電流表與電壓表的參考對(duì)象，電源參數(shù)的選擇可以選定電流表與電壓表的量程范圍。比如干電池一般作為測(cè)量電源內(nèi)阻數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)電源，針對(duì)實(shí)驗(yàn)要求選擇3V的電壓表便可滿足正常的電學(xué)實(shí)驗(yàn)。第二，最大電流。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路中，接入實(shí)驗(yàn)器材與電路器材可有效的測(cè)量電流最大值，根據(jù)電流最大值正確選擇電流表，其量程小于最大電流便可以。第三，額定電壓或電流。在一些電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)器材會(huì)有其特定的數(shù)值，例如額定電壓、額定電流與額定功率等。可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)素材的額定數(shù)值來選擇電流表與電壓表。

（三）滑動(dòng)變阻器選取

在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)中的電流與電壓需要規(guī)定準(zhǔn)確的變化范圍，作為選擇滑動(dòng)變阻器的標(biāo)準(zhǔn)。第一滑動(dòng)變阻器的選擇一定要在電流與電壓的變化范圍之內(nèi)；第二要保證電學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性，因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的阻值可隨實(shí)驗(yàn)需要變化，其阻值并不確定，滑動(dòng)變阻器滑片上也不會(huì)標(biāo)出明確數(shù)值，則可能會(huì)發(fā)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，甚至造成實(shí)驗(yàn)器材的損壞。所以應(yīng)確定滑動(dòng)變阻器的準(zhǔn)確數(shù)值，且實(shí)驗(yàn)接法應(yīng)根據(jù)規(guī)定操作，避免發(fā)生實(shí)驗(yàn)誤差。

（四）電路選取

分壓電路的優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)節(jié)功能強(qiáng)大，而限流電路的能耗較少。根據(jù)其兩種電路的不同，所使用的電學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也便不同，應(yīng)結(jié)合實(shí)際的電學(xué)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行挑選。首先，分壓電路是高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中較為常用的電路，這個(gè)實(shí)驗(yàn)中所包含的電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材包括電源、滑動(dòng)與定值電阻、電流變和電壓表、開關(guān)。分壓電路可分擔(dān)電源兩端的電壓，再使滑動(dòng)變阻器承擔(dān)一些電壓，最后利用定值電阻承擔(dān)其他電壓。這樣電路便可分流總電壓，使定值電阻的電壓損失降到最低，可提高實(shí)驗(yàn)精確度。而關(guān)于限流電路，則與分壓電路有很多不同，這些不同會(huì)約束電路的電流，通話滑動(dòng)變阻器的調(diào)整來改變定值電阻的電流。有趣兩種電路器材相同，可通過改變變阻器連接方法區(qū)別二者。在限流電路中，定值電阻與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，只要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值，便可改變通過定值電阻的電流。

三、結(jié)語

當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才要就越來越高，高中物理考試內(nèi)容發(fā)生了不小的變化，但其知識(shí)都來源于物理課本中，目前應(yīng)加大對(duì)高中物理學(xué)科的實(shí)踐培養(yǎng)力度，因?yàn)槲锢碜鳛楦咧斜容^重要的學(xué)科，對(duì)實(shí)踐的要求較高，而物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)可培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，將課堂所學(xué)知識(shí)用于實(shí)踐中。而高中物理電學(xué)中電路與器材的選擇對(duì)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)來說尤為重要，是高中物理實(shí)踐的重要保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉立軒.高中物理電學(xué)中電路與器材的選擇分析[J].中外企業(yè)家，2015（12X）.

[2]徐華，郭金梅.高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電路圖的學(xué)習(xí)探究[J].學(xué)周刊，2016（6）：178.

[3]張碩.高中物理電學(xué)中電路與器材的選擇分析[J].科技風(fēng)，2016（24）：169.

[4]李璟.戴維南定理和諾頓定理在高中物理電學(xué)中的妙用[J].物理教學(xué)，2017（9）：13-15.

作者簡(jiǎn)介：徐偉（1982—），男，山東臨朐人，本科，中學(xué)二級(jí)教師，主要研究方向：物理教學(xué)。