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第一招:方法引导、点化创新
在物理实验中常用到等效替代法。例如,用一个7?赘 的电阻替换串联在某支路中的2 ?赘和5 ?赘的电阻,在其他条件不变的情况下,该支路中的电流不变,说明一个7?赘的电阻与2?赘和5?赘的串联电阻对电流的阻碍作用是等效的,可以相互替代。
例1 在测量未知电阻的实验中,如图l所示,Rx是待测电阻(阻值大约几百欧),R是滑动变阻器,R0是电阻箱(电阻箱的最大电阻值大于Rx)。
①请根据实验电路图把下列主要实验步骤中的空白填齐。
Ⅰ按电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大。
Ⅱ闭合开关S1前,将滑片P置于端(选填“a”或“b”)。
Ⅲ闭合开关S1。
Ⅳ闭合开关,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。
V先断开开关,再闭合开关,保持的电阻不变,调节,使电流表的示数仍为I。
②在此实验中,若将电流表改成电压表,其他器材不变,请画出用等效替代法测量Rx电阻的电路图。(要求所设计的电路在连接好后,只能通过开关改变电路连接情况)。
解析:本题考查用等效替代法测电阻。因为电源电压不变,而两次电路中的电流都为I,说明电路中的总电阻是不变的,通过开关的切换,来实现Rx与已知电阻R0的替换。同理,只要将Rx与R0交替接入电路,使它们两端的电压保持不变,同样可用等效替代法测出未知电阻的阻值。本题答案为:①a,S3,S1,S2,R,R0;②电路图如图2所示。
点评:在近年来的中考试卷中总是会出现一些物理方法题,在物理实验中除常用的“控制变量法”、“观察法”、“分析推理法”之外,还会用到“等效替代法”、“科学探究法”等。虽然此类边介绍引导、边模仿创新的实验题出现得并不多,但同学们仍然应该掌握要领,以备不时之需。
第二招:信息隐约、综合分析
例2有一个阻值看不清的电阻 ,要测出它的电阻值。
(1)小明按图3的电路图连接好电路,检查无误后闭合开关S,观察到电压表的示数为1.6V,电流表的示数如图4所示,则通过电阻器Rx的电流为 A,Rx的电阻为Ω。
(2)为了减小误差,小明还需进行的操作是 。
(3)图5是小虎为做这个实验连接的实物图,请你指出其中的三个错误或不妥之处。
解析:伏安法测电阻,必须测出电压值和电流值,由欧姆定律计算出电阻的大小。为了减小实验误差,除正确使用两个电表的量程外,就是要多次测量求电阻平均值。电路中除电压表外,其他元件都应串联,电压表一般要直接并联在待测电阻的两端,电表的量程和正负接线柱要选择正确。
答案:(1)0.32,5;(2)移动滑片,至少再测出两组电流和电压的值;(3)1.电压表的量程选择偏大;
2.把滑动变阻器的电阻线两端接入电路,无法改变接入电路的电阻;3.电压表的正负接线柱接反。
点评:对实验误差的分析和减小误差的方法是实验题的考查热点,对电路图正误的分析是中考电学的常见题型。
第三招:纵横联系、实验探究
例3铅笔芯的主要成分是石墨。软硬程度不同的铅笔,其用途是不同的,例如作画用6B软铅笔,写字用软硬适中的HB铅笔,制图用6H硬铅笔。铅笔芯是导体,那么铅笔芯的电阻大小与其软硬度有什么关系呢?请你设计一个实验方案对这个问题进行探究。
(1)写出主要实验步骤及所要测量的物理量(用字母表示)。
(2)分析测得的物理量,说明铅笔芯电阻大小与铅笔芯软硬度的对应关系。
解析:本题实际上是将铅笔芯的软硬转化为电阻的大小关系,探究时先猜想,然后设计实验,根据所测物理量进行分析。
答案:(1)a. 用导线将电源、开关和电流表分别与长度和横截面积都相同的软铅笔芯、软硬适中的铅笔芯、硬铅笔芯连成串联电路。b. 闭合开关,分别读出电流表的示数 。
(2)若I1=I2=I3,则铅笔芯的电阻大小与软硬无关;若I1>I2>I3,则长度、横截面积都相同时,铅笔芯的硬度越大,电阻越大;若I1 点评:对科学探究能力的考查近年来有增加趋势,考查的形式也是变化多样的,但是基本原理都是相同的。
第四招:运用规律、发散思维
例8现有电压不变的电源、电流表、电压表、滑动变阻器和待测电阻Rx各一个,开关两个,导线若干。请按要求画出3种测量未知电阻阻值的电路图。要求:①每种电路图只允许任选电流表、电压表其中之一。②在同一电路图中,电表位置固定不动。
解析:求电阻除可以根据欧姆定律外,还可以根据串联分压规律、并联分流规律、切换电路时电源电压相等的规律来求。我们可设计出如图6所示的6种电路图进行实验。
点评:这是一道开放性试题,答案有多种,只要符合题目限制的条件即可。
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
在物理实验中常用到等效替代法。例如,用一个7?赘 的电阻替换串联在某支路中的2 ?赘和5 ?赘的电阻,在其他条件不变的情况下,该支路中的电流不变,说明一个7?赘的电阻与2?赘和5?赘的串联电阻对电流的阻碍作用是等效的,可以相互替代。
例1 在测量未知电阻的实验中,如图l所示,Rx是待测电阻(阻值大约几百欧),R是滑动变阻器,R0是电阻箱(电阻箱的最大电阻值大于Rx)。
①请根据实验电路图把下列主要实验步骤中的空白填齐。
Ⅰ按电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大。
Ⅱ闭合开关S1前,将滑片P置于端(选填“a”或“b”)。
Ⅲ闭合开关S1。
Ⅳ闭合开关,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。
V先断开开关,再闭合开关,保持的电阻不变,调节,使电流表的示数仍为I。
②在此实验中,若将电流表改成电压表,其他器材不变,请画出用等效替代法测量Rx电阻的电路图。(要求所设计的电路在连接好后,只能通过开关改变电路连接情况)。
解析:本题考查用等效替代法测电阻。因为电源电压不变,而两次电路中的电流都为I,说明电路中的总电阻是不变的,通过开关的切换,来实现Rx与已知电阻R0的替换。同理,只要将Rx与R0交替接入电路,使它们两端的电压保持不变,同样可用等效替代法测出未知电阻的阻值。本题答案为:①a,S3,S1,S2,R,R0;②电路图如图2所示。
点评:在近年来的中考试卷中总是会出现一些物理方法题,在物理实验中除常用的“控制变量法”、“观察法”、“分析推理法”之外,还会用到“等效替代法”、“科学探究法”等。虽然此类边介绍引导、边模仿创新的实验题出现得并不多,但同学们仍然应该掌握要领,以备不时之需。
第二招:信息隐约、综合分析
例2有一个阻值看不清的电阻 ,要测出它的电阻值。
(1)小明按图3的电路图连接好电路,检查无误后闭合开关S,观察到电压表的示数为1.6V,电流表的示数如图4所示,则通过电阻器Rx的电流为 A,Rx的电阻为Ω。
(2)为了减小误差,小明还需进行的操作是 。
(3)图5是小虎为做这个实验连接的实物图,请你指出其中的三个错误或不妥之处。
解析:伏安法测电阻,必须测出电压值和电流值,由欧姆定律计算出电阻的大小。为了减小实验误差,除正确使用两个电表的量程外,就是要多次测量求电阻平均值。电路中除电压表外,其他元件都应串联,电压表一般要直接并联在待测电阻的两端,电表的量程和正负接线柱要选择正确。
答案:(1)0.32,5;(2)移动滑片,至少再测出两组电流和电压的值;(3)1.电压表的量程选择偏大;
2.把滑动变阻器的电阻线两端接入电路,无法改变接入电路的电阻;3.电压表的正负接线柱接反。
点评:对实验误差的分析和减小误差的方法是实验题的考查热点,对电路图正误的分析是中考电学的常见题型。
第三招:纵横联系、实验探究
例3铅笔芯的主要成分是石墨。软硬程度不同的铅笔,其用途是不同的,例如作画用6B软铅笔,写字用软硬适中的HB铅笔,制图用6H硬铅笔。铅笔芯是导体,那么铅笔芯的电阻大小与其软硬度有什么关系呢?请你设计一个实验方案对这个问题进行探究。
(1)写出主要实验步骤及所要测量的物理量(用字母表示)。
(2)分析测得的物理量,说明铅笔芯电阻大小与铅笔芯软硬度的对应关系。
解析:本题实际上是将铅笔芯的软硬转化为电阻的大小关系,探究时先猜想,然后设计实验,根据所测物理量进行分析。
答案:(1)a. 用导线将电源、开关和电流表分别与长度和横截面积都相同的软铅笔芯、软硬适中的铅笔芯、硬铅笔芯连成串联电路。b. 闭合开关,分别读出电流表的示数 。
(2)若I1=I2=I3,则铅笔芯的电阻大小与软硬无关;若I1>I2>I3,则长度、横截面积都相同时,铅笔芯的硬度越大,电阻越大;若I1
第四招:运用规律、发散思维
例8现有电压不变的电源、电流表、电压表、滑动变阻器和待测电阻Rx各一个,开关两个,导线若干。请按要求画出3种测量未知电阻阻值的电路图。要求:①每种电路图只允许任选电流表、电压表其中之一。②在同一电路图中,电表位置固定不动。
解析:求电阻除可以根据欧姆定律外,还可以根据串联分压规律、并联分流规律、切换电路时电源电压相等的规律来求。我们可设计出如图6所示的6种电路图进行实验。
点评:这是一道开放性试题,答案有多种,只要符合题目限制的条件即可。
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