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学具的名称是“电阻值大小影响因素演示器”,用于初中物理课程探究“电阻值大小影响因素”的实验部分。现将它的结构、使用方法及特点介绍如下:
1 主要结构及制作方法
如图1电路简图所示,由2节干电池、小灯泡、实验用电阻丝、电键、导线等构成一个电路,实物固定在1个坚固的框架上面。在图1中,右端1-6触点为电阻丝的静触点,通过导线与电源相连;另一端为可随时接入的动触点a-n。以上17个触点都是可插拔的触点,可自主调节连入电路的电阻丝;7-11不是触点,是导线的固定点。a-n这11个触点在框架上以扇形排列,以便与电键A-B完好接触。触点间接入各种待测的不同材料的电阻丝,其中a-1、b-2、c-3段接入的都是镍铬合金丝,三段的长度相同,横截面积依次减小;d-4接入的是锰铜合金丝,e-5接入的是铁丝,f-6接入的是铜丝,d-4、e-5、f-6这三段金属丝的横截面积与c-3段的镍铬合金丝的横截面积相同。f-7-g-8-h-9-l-10-m-11-n 段为一根长度是c-3段的镍铬合金丝的10倍、横截面积相同镍铬合金丝。
2 试验方法
触点a-n中的任一个与电键A-B(实质上是一个单刀多掷开关)一连接,电路就构成一个通路,同时小灯泡发光。因为接入的电阻丝不同,对应的电阻值不同,所以小灯泡的亮度不同。我们可以根据小灯泡的亮度来比较所接入的电阻的电阻值的大小。
如探究电阻与导体的横截面积的关系,实验操作是将电键A-B分别与a、b、c三个触点连接,我们会看到依次接入a、b、c时的小灯泡的亮度由亮变暗,这说明导体的电阻随横截面积的减小而增大(因为其他因素是相同)。此学具的好处是操作简便,现象明显直观,同时因触点是可插拔的,又可满足自主探究的要求,且不受其他因素干扰。如要进行定量的实验,只需把电流表、电压表在触点处接入即可。
同样方法,将电键连接c-f即可进行导体电阻与导体材料的关系的实验;将电键连接g-n并依次变化,即可探究电阻大小与电阻丝长度的关系。从而可知影响导体电阻值大小的本身因素有导体的材料、长度和横截面的大小。
以上实验均可由灯泡的亮度变化得出电阻值的决定因素。实验操作简便,现象明显直观,不易被其他因素干扰,且各因素影响现象明显。此学具很好地避免了在课堂教学中用几根确定长度、横截面积和材料的金属丝和悬挂式的电教板作为器材连接电路时,既费时,线路又乱的缺点。
此装置还可以进行一些其他实验及演示:当电键依次连接g-n时,电阻丝连入的长度逐渐变长,此时小灯泡的亮度逐渐变暗,这一过程可以作为滑动变阻器的原理分析的演示。
各种情况下,触点可插拔操作,方便简单,小灯泡的亮度变化明显,现象直观,不易被其他因素干扰,是教师演示实验的良好实验用具。由于电阻丝的接入可插拔,所以也可用于学生的探究实验。
1 主要结构及制作方法

如图1电路简图所示,由2节干电池、小灯泡、实验用电阻丝、电键、导线等构成一个电路,实物固定在1个坚固的框架上面。在图1中,右端1-6触点为电阻丝的静触点,通过导线与电源相连;另一端为可随时接入的动触点a-n。以上17个触点都是可插拔的触点,可自主调节连入电路的电阻丝;7-11不是触点,是导线的固定点。a-n这11个触点在框架上以扇形排列,以便与电键A-B完好接触。触点间接入各种待测的不同材料的电阻丝,其中a-1、b-2、c-3段接入的都是镍铬合金丝,三段的长度相同,横截面积依次减小;d-4接入的是锰铜合金丝,e-5接入的是铁丝,f-6接入的是铜丝,d-4、e-5、f-6这三段金属丝的横截面积与c-3段的镍铬合金丝的横截面积相同。f-7-g-8-h-9-l-10-m-11-n 段为一根长度是c-3段的镍铬合金丝的10倍、横截面积相同镍铬合金丝。
2 试验方法
触点a-n中的任一个与电键A-B(实质上是一个单刀多掷开关)一连接,电路就构成一个通路,同时小灯泡发光。因为接入的电阻丝不同,对应的电阻值不同,所以小灯泡的亮度不同。我们可以根据小灯泡的亮度来比较所接入的电阻的电阻值的大小。
如探究电阻与导体的横截面积的关系,实验操作是将电键A-B分别与a、b、c三个触点连接,我们会看到依次接入a、b、c时的小灯泡的亮度由亮变暗,这说明导体的电阻随横截面积的减小而增大(因为其他因素是相同)。此学具的好处是操作简便,现象明显直观,同时因触点是可插拔的,又可满足自主探究的要求,且不受其他因素干扰。如要进行定量的实验,只需把电流表、电压表在触点处接入即可。
同样方法,将电键连接c-f即可进行导体电阻与导体材料的关系的实验;将电键连接g-n并依次变化,即可探究电阻大小与电阻丝长度的关系。从而可知影响导体电阻值大小的本身因素有导体的材料、长度和横截面的大小。
以上实验均可由灯泡的亮度变化得出电阻值的决定因素。实验操作简便,现象明显直观,不易被其他因素干扰,且各因素影响现象明显。此学具很好地避免了在课堂教学中用几根确定长度、横截面积和材料的金属丝和悬挂式的电教板作为器材连接电路时,既费时,线路又乱的缺点。
此装置还可以进行一些其他实验及演示:当电键依次连接g-n时,电阻丝连入的长度逐渐变长,此时小灯泡的亮度逐渐变暗,这一过程可以作为滑动变阻器的原理分析的演示。
各种情况下,触点可插拔操作,方便简单,小灯泡的亮度变化明显,现象直观,不易被其他因素干扰,是教师演示实验的良好实验用具。由于电阻丝的接入可插拔,所以也可用于学生的探究实验。