[浅析高考物理电学设计型实验]高考物理电学实验专题

　　摘要：从近几年的高考来看，理综卷对物理实验的考察，已成为高考的热门题目。所考察的内容也并非教材中已成型实验，而是以所掌握的实验原理、技能自行设计为主。它要求学生能明确实验目的，理解实验原理，控制实验条件；会运用已学过的实验方法；会正确使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。高考实验考查能力较高，那种只背实验原理、步骤、讲实验操作，过程的做法已经不能很好地应对今天的高考了。仅仅能独立完成大纲规定的实验，知道怎样做还不够，还应该搞清楚为什么要这样做，要真正领会其中的实验方法，并会将这些方法迁移到新的情景中去，在新的情景中加以应用。
　　关键词：高考备考 设计型实验 测电阻
　　
　　
　　物理实验的考查在高考中是以笔试的形式进行的，通过考查一些设计性的实验来鉴别考生实验的“迁移”能力、创新能力。实验部分在理综试卷中占有较大的比重(17分左右)，区分度和难度较高。通过对高考电学实验试题的分析，可以看出当前高考实验考试的总趋势是：一是利用考纲所列实验的原理、方法和器材重新组合，推陈出新；二是把重点放在实验和器材测量的原理、选取、数据处理和结论获取的方法上；三是适量编制设计性、探究性实验，进行考查。由于每年高考中均有电学实验，虽然形式多样，但考查的特点还是比较清晰的。比如实验能力的考查多集中在电阻的测量上。这几年高考，几乎所有电学实验都是以测电阻为背景：
　　第一种形式：考查伏安法测电阻，如2003年，08年全国Ⅱ卷，09广东考卷，09江苏考卷等；
　　第二种形式：考查电表内阻的测量，如2004年、2006年全国I卷，07年全国Ⅱ卷；
　　第二种形式：考查电源电动势和内阻的测量，如2005年，09北京考卷，09海南省考卷等。
　　归根结底考查的实验原理均为欧姆定律R=U/I，因此对电阻的测量，都是在用各种方法寻找电压U和电流I。
　　设计型电学实验题考查考生对实验原理的认识及理解、实验器材的选取、步骤的合理安排、实验操作、数据分析处理及结论的得出等一系列知识和能力.试题具有考查方式新、考察内容广和能力要求高的特点,受到命题者的高度青睐,设计型实验题已将电学实验的考查推向了更新的高度. 关于伏安法测电阻设计型实验题我们应该从何入手呢？
　　一、设计思路
　　高考物理实验考查的是实验的迁移能力、创新能力等。对于一个实验正确的学习方法是遵从以下步骤：明确目的――尝试原理――选择器材――确定步骤――误差分析。学习每一个实验，先明确实验目的，然后根据实验目的结合自己所学的知识，尝试思考实验原理。围绕敲定的实验原理，确定实验器材，根据实验器材，确定实验步骤，依据实验原理进行误差分析。因为同一实验目的，它可能存在不同的实验原理，所以我们通过尝试思考实验原理的方法，就可以拓宽思路，提升能力。如果同学们提前知道实验原理，就可能造成先入为主的思维定势，使思维受到限制。
　　二、电学实验器材选用原则：
　　1、可行,即够用
　　如――线路中的限流电阻必须满足要求，确保电流不能超过允许值；
　　指选用的实验器件要能保证实验的正常进行。
　　通过安培表的电流或加在伏特表上的电压均不能超过它们的使用量程；
　　通过电源、滑动变阻器的电流不能超过额定值。所有的器件都必须符合实验要求。
　　2、精确
　　是指选用的实验器件要考虑尽可能减小实验误差。
　　如――如果实验原理不考虑电源和安培表的内阻及伏特表的分流作用时，就必须选用内阻小的电源和安培表及内阻大的伏特表；
　　安培表、伏特表在使用时，要用尽可能使指针接近满刻度的量程，因为这样可以减小读数的误差；
　　使用欧姆表时宜选用使指针尽可能指在中间刻度附近的倍率档位；因为高阻值区的刻度较密，电阻值不易读准，误差大，而接近零欧姆处虽然刻度较稀，读数误差小，但乘上相应的大倍率，误差同样会变大。
　　3、方便
　　指选用的实验器件要便于操作。
　　如――对于那种高限值滑动变阻器，尽管其额定电流值满足要求，但如果在实验中实际使用时只用到其中很少一部分，不便于操作，就不宜采用。
　　三、电路的设计
　　电路中电路的设计要考虑以下几个问题：
　　1，滑动变阻器的连接方法：限流式接法或分压式接法。一般情况两种均可，但有下列情况的，只能用分压式：①，当电路中电流最小时，仍超过电表量程的；②当滑动变阻器阻值较小时；③要求测量范围较宽，或要求电表示数从零开始变化时；④测量结果要求用图象法处理数据的等。
　　2，电流表是内接法还是外接法。 ①，当RX≥RA时，用电流表的内接法；②，当RV≥RX时，用电流表外接法。
　　3，电路中所涉及到的测量方法对电路的要求。如基本的测量方法只有五种：伏安法测电阻；电压表和一已知电阻测电阻；电流表和一已知电阻测电阻；半偏法测电阻；替代法测电阻。
　　四、特殊处理方式
　　如对测电表的内阻问题，学生常感到恐慌，因为他们只习惯测量明摆着的定值电阻，面对隐含的电表内阻的测量手足无措。我们应该教给他们一种处理的方法。例：测电压表内阻，可把该电压表看成一未知电阻RV两端再并一只理想电压表的结构，测电流表内阻，可把该电流表看成一未知电阻RA再串一只理想电流表的结构。多年来，测电阻的试题常考常新。
　　另外，掌握一些实验技巧：如电表是会“说话”的电阻：
　　①对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性：一是要注意到其自身量程对电路的影响，二是要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能。测电压表内阻时无需另并电压表，测电流表的内阻时无需另串电流表。
　　②当电表内阻已知时，电表功能可以互换。如当电流表内阻已知时，可以根据电流表读数乘以其内阻得到电流表两端的电压，此时电流表可当电压表使用；同理，当电压表内阻已知时，电压表可当电流表使用。利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如：伏伏法，安安法等。
　　总之，在习题中及实验时要意识地培养学生创新意识，培养学生的敛散思维，拓宽学生的思维空间及实验能力的应用范围。通过近几年高考实验题的分析可以知道，这些题虽然不是直接考查课本的实验，但是并不会超过高中所学知识，只要仔细想一想，都能够从课本实验找到来源，能根据平时所学的知识找出解题途径。因此这就要求学生在平时注重知识积累，敢于创新，不断探索新的方法，切不可以死记硬背。