初中物理電學實驗與探究題例析(20201012102808)

1、你能概括出的結論是中考物理電學實驗與探究題例析蘇科版物理教材已經不再設有獨立的實驗章節(jié)，取而代之的是“活動”這一呈現形式。據筆者統(tǒng)計, 蘇科版教材中電學部分安排有這樣的“活動” 34個（其中第13章11個，第14章8個，第15章6個， 第16章9個），另外，在九下的教材中還有三個引導式的實驗，分別是：電流通過電熱器所產生熱量的 多少與哪些因素有關？（第13頁）”；“小電動機為什么會轉呢？（第44頁）”：“安裝直流電動機模型（第 49 頁）”。在上述的這些“活動（或實驗）”中，有認識儀器作用的，如“活動13. 5觀察電流表”；有介紹儀 器用法的，如“活動14.4學習使用滑動變阻器”；有作引出物理

2、概念之用的，如活動16.1認識磁 體”。但更多的活動則是以探究為目的，讓學生在探究的過程中積累經驗，認識物理現象，揭示物理規(guī)律, 滲透研究物理問題的思想方法等等。把問題的歸宿落腳在中考上，在電學實驗與探究的考查方而，我想我們最關心的莫過于以下三個問 題。一、電學實驗考什么？1. 考實驗原理：如伏安法測電阻的原理是,伏安法測電功率的原理是o2. 考實驗器材：包括基本實驗（即教材中的常規(guī)實驗）所需要的器材因某一儀器欠缺而改進后的實驗所需器材提供足雖的器材供你選擇3.考電路圖的設計和電路的連接：包括畫電路圖、4.考實驗操作過程：如步驟的重排，遺漏步驟的補充， 的概括，5. 考實驗所運用的思想方法：如

3、控制變量的思想、6. 考數據處理與結論歸納二、電學實驗怎么考？從考題涉及的知識點看，可以是單一的實驗考查，連接或者補畫電路、電路糾錯等等。 錯誤步驟的修正，操作細巧的考查以及實驗步驟等效替代的思想、轉化思想等等也可以是幾個實驗的巧妙融合；可以是蠟艇點水式的點一到為上，也可能是對同一實驗的層層推進式的考查，還可以是要求運用所學課本知識解決實際 問題、歸納新的結論的拓展性測試。從題目出現的形式上看，可以是填空，也可以是選擇的形式：可以 是問答的形式，還可以是方案設計或者對結論的合理猜測。從取材的手段來看，可以是用教材中原來的 實驗，也可以是對實驗探究中常見問題的單獨檢測：可以是對教材原有實驗的改編

4、，還可能是教材中或 常見練習中幾個實驗的融合。三、為什么電學實驗中以“測量電阻”和“測量電功率”這兩個實驗為最重要？這是因為這兩個實驗比較全而地覆蓋了電學部分基本知識點一一從基本概念到重要原理、規(guī)律，從 單一儀器的作用到多種儀器的同時使用，從實驗手段到思想方法，從知識運用到思維拓展等等?？傊?， 電學里的這兩個實驗不僅幫助我們解決了實際問題，更重要的是其中所蘊含的研究總是的“方法論”思想，對我們今后繼續(xù)學習物理甚至疋上工作崗位靈活地解決實際問題都將是十分有益的。 為了幫助同學對電學實驗與探究問題的考査有真切的感受，我們來看下面的幾道例題。 例1.小明同學測M 2. 5V小燈泡的電阻時，連接的電路

5、如圖：小明實驗的方法名稱叫這個實驗依據的原理是檢査電路，發(fā)現有一根導線連接錯誤，請你在連接錯誤的導 線上打“ X ”,若沒有發(fā)現錯誤，閉合開關,會出現現象.在圖中補畫出正確的連線.改正錯誤的連接后，小明按正確的操作測得的數據如下表： 則第1次測得的小燈泡的電阻為：分析表一中的數據從表中計算出三次小燈泡的電阻不相等，你認為可能的原因是小華建議小剛將三次實驗中測得的燈泡的電阻的平均值記為 小燈泡的電阻，你認為小華的建議是否合理？為什么？實驗次數123電壓U/N222038電流2/A000202125例2.如圖甲是測量小燈泡電功率的實驗電路圖，圖中小燈泡的 額左電壓為2. 5Vo若選用干電池作電源，

6、至少要用節(jié)干電池串聯(lián)起來。下面是同學們在實驗過程中岀現的一些情況，請你分析岀現這些情況的可能原因。A. 連接好電路，閉合開關后，看到電流表指針如圖乙所示偏轉：B. 將最后一根導線連好后，馬上看到燈泡發(fā)光:C. 連接好電路，閉合開關后，小燈泡不亮，且電流表無示數，電壓表有示數。正確連好電路后，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器滑片的位置，當電壓表示數為_V時，小燈泡正 常發(fā)光，此時電流表示數如圖丙所示。則小燈泡的額能電流為A,額泄功率為Wo例1和例2兩道實驗題分別是以伏安法測電阻”和伏安法測電功率”為框架來設計問題的，從 所出示的問題看，像例1的第、問及例2的七個問題中的六個（第2問中的C項除外）都可以

7、直接運用課堂知識回答或經過計算即可回答，這就是對基礎知識的理解和運用能力的考查。但例1的第問就設置了不少同學難以逾越的障礙。首先是對電路連接錯誤的査找，并且明確要求 只能改動一根導線的連接，七根導線，改動哪根才是正確的呢？你就要順著電流的方向一遍遍地找，反 反復復地查，同時要將電路連接過程中的那些基本要求在腦海里回放，這時候一左得有耐心！哈哈，終 于找到了：是連接電流表的“一”接線柱與燈泡右側接線柱的那根導線！只要將它連在電流表“一”接 線柱上那端改接在電壓表的“一”接線柱上就行了。接著就是回答“若沒有發(fā)現錯誤，閉合開關，會出 現現象”這里的現彖并不是正確的實驗中可觀察的現象一一因為電路連接中

8、的錯誤（電 壓表被串聯(lián)在電路中）你沒找出來！例1的第問是略帶開放性的問題，在不考慮溫度對電阻的影響時，這樣的建議是應該采納的，但 由于燈幺幺是在很高的溫度下才發(fā)光的，所以溫度對燈絲電阻的影響不宜忽略，因此小華的建議是不合理 的。這是同學們在考試中容易發(fā)生錯誤判斷的問題之一。雖然原因不同，但例2第問的問題C的答案與例1第問中填空的答案卻是一樣的。在測泄電功率的實驗中，有一個特別容易犯錯誤的地方，就是實驗表格的設計和對實驗數據的處理 上：有些同學根據經驗，認為為了減小實驗誤差，采用多次測量求平均值的方法，所以在表格的加上一 列電功率的平均值”，其實這是畫蛇添足”之舉，是由于不理解電功率的物理意義而

9、出現的笑話。燈泡的電功率是表示燈泡在單位時間內消耗能量多少的物理量，反映燈泡的發(fā)光情況，計算電功率的平均 值沒有實際意義。上而的兩例是以課本知識的運用為檢測重點的，但其考題呈現的形式以及所涉及的知識點卻是非常 豐富的。下而的例3是以電阻和電功率的測量為基礎而又巧妙地將兩個實驗結合為一體的拓展性實驗題, 它考查的側重點在于實驗方案的設計與研究物理問題的思想方法上。例3利用如圖所示的電路，測左一個電熱器Ro （Ro的阻值未知，額定電壓已知為U。）的額左功率 圖中R為滑動變阻器，R為電阻箱，圖中所有儀器都能保證實驗正常進行。開始實驗前，三個開關S、S,、S：均處于斷開狀態(tài)。開關S閉合之前，滑動變阻器

10、R的滑片P應位于變阻器的端。（選填“左”或“右”）根據公式Po = UoIo,江海同學設計了如下的實驗步驟：A、閉合開關SB、閉合開關S：,調節(jié)電阻箱R的旋盤，當電流表示數與電阻箱示數的乘積等于U。時,停止對R的調節(jié)。C.斷開開關S”閉合開關S“記下此時電流表的示數1“即可得Po=UoIoo實際上，江海同學設計的實驗步驟是錯誤的！他的錯誤是請你將正確實驗所必需的步驟，按合理的順序寫在后而的橫線上：A、閉合開關SB、閉合開關S” C、D、用你測得的量和已知量表示額定功率P=。我們容易看出，這道實驗題脫胎于“在缺少電壓表的條件下，用等效替代的思想測量電阻”的實驗 題，但它最終要求我們計算的并不是R

11、。的電阻，而是它的電功率。能不能跳出題目給我們設計的圈套” 是我們能否正確解答本題的關鍵。實際上，大部分同學在解答題目時容易受到題目設苣情境的暗示，把 思路肚格在“設法測岀R。的正常工作電流I。”這一方向上。但在這個電路中，我們無法確認&是否處在 了 正常工作”的狀態(tài)！所以糾正江海的錯誤應當調整思路，根據R。的額泄電壓U。已知這個條件，結合電功率的公式的變式 P=U7R.只要測量出&的電阻不就解決問題了嗎？這樣一來，解答本題就轉化成同學都比較熟悉的用等 效替代法”測疑電阻的實驗題了。例4.在課外活動中，老師給出了下列器材：電源（電壓為6V）、一個泄值電阻（9Q）、一個滑動變 阻器（最大阻值是3

12、0Q）.電壓表.電流表.開關、和導線若干?；顒又行∶魍瑢W設計的電路如圖12甲實驗次數12345678電壓表示數（V）1. 51.03.53.02.52.01.51.0電流表示數A.0. 170. 220. 280. 340. 390. 440. 500. 56功率（W）0. 770. 880. 981.020. 980. 880. 750. 56所示，在正確的連線和調節(jié)滑片，小明測岀的數據如下表一所示。表一:（1）現在請你用筆畫線代替導線將圖乙中的器材按照圖1 2甲所示的電路進行正確的連接（已經連接的導線不能改動九(2 )數據記錄表一中的“功率”是那個器材的功率？答：.這個器材“功率”的變化情

13、況是,(3 )小明通過分析數據提出了一個猜想：“在電源電壓不變的情況下，圖12中的定值電阻和滑動 變阻器的阻值相等時，滑動變阻器的功率最大”。為了驗證猜想是否正確，小明用一個阻值為10。的電 阻把原電路中的定值電阻換下，進行了一次驗證，數據記錄如下表二，表二：實驗次數1234電壓表示數(V)4.54.03.53.0電流表示數(A)0. 150. 200. 250. 30變阻器電阻(Q)30.020.014.010.0變阻器功率(W)0. 680. 800. 860. 90例4是一道不以教材中實驗為藍本的探究性試題,你認為小明這次驗證實驗能否驗證其猜想？答:選填“能”或“不能”);理由是：O(4

14、)現實驗室有三個泄值電阻，阻值分別是20 Q, 30 Q, 40 Q 為了繼續(xù)驗證小明的猜想，應選擇的電阻是Q。理由是：O它直接地考査電路的連接、數據分析處理與結論的槪括、實驗設計的合理性、實驗器材的正確選擇等等，題目的開放度比較大，但所考查的知識點不超 出我們所學知識的范用，結論的歸納也在我們的思維能力所及的層次。不失為一道電學探究的好試題。以上四例，是電學實驗與探究考題中的綜合性試題，比較全面地體現了電學實驗中重要的考點，也 涉及到了電學實驗中的難點問題，當然不可能涵蓋所有，所以同學們還應當在老師的指導下，認真進行 全而而細致的復習，做到“求知不教一疑存”，確保在中考時能“笑傲考場”!小燈

15、泡燈絲的電阻隨它溫度附：例題參考答案例1伏安法歐姆定律(或R=U/I)見右圖電壓表示數過大，電流表無示數，且燈泡不亮(4)10.50；小燈泡的電功率隨它兩端電壓升高而增大小 燈泡的電功率隨它通過的電流增大而增大小燈泡中電流隨 它兩端電壓升高而增大小燈泡燈絲的電阻隨它溫度升高而 增大小燈泡兩端的電壓與它電流的比值近似不變(只需答出一條);升高而增大(從“誤差不可避免”的角度考慮，答成“測量中出現誤差”也可認可)不合理。燈絲電阻隨溫度升高而增大，故三次電阻反映了燈絲在不同溫度下的電阻，它們的平均值代 替不了燈絲的電阻。例2.(1) 2(2) A.電流表的正負接線柱接反了； B.連接電路的過程中，開關沒有