浅谈高中物理学习中设计电学实验的学习技巧

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  摘要:在高中学习阶段,物理学科占有重要地位,该学科本身具有实验性强、逻辑性强的特点,在物理学习中,电学知识是重要内容之一。本文首先对高中物理电学实验设计原则作出简要阐述,然后结合自身学习经验,分享一些高中物理学习中设计电学实验的学习技巧,希望对同学们的物理学习有所帮助。
  关键词:高中物理;电学实验;学习技巧
  前言:在高中物理实验中,电学实验这一组成部分占有重要地位,在电学实验设计中,应该依照相关科学理念,按照从低到高的层次完成方案设计工作,在电学实验过程中,需要对实验问题做到及时发现和排除,让理论学习与实验操作得到充分结合,让我们的数据处理能力、故障排除能力得到提升。
  一、高中物理电学实验设计原则
  在高中物理电学实验设计中,需要遵循三条原则:(1)实验设计安全性。依照实验条件与相关要求,可以对电学仪器做出合理选择,确保仪器量程处于科学测量范围内,保证实验仪器没有故障出现,且让实验者人身安全得到保证。(2)实验设计准确性。在电学实验设计中,需要保证实验仪器测量精确度,在一定刻度测量范围内控制电表度数,控制数据误差。(3)实验设计便捷性。在高中物理电学实验设计中,为确保电学实验可以得到顺利开展,需要做好电路仪器调节控制工作,让测量要求得到满足,在电路设计中,需要保證电压表、电流表处于可使用量程范围,让仪器损坏现象得到有效避免,对滑动变阻器予以合理选择,确保电路电流、电压处于滑动变阻器电流额定值范围内,如果变阻器阻值相对较高,那么应该避免使用滑动头移动小且电流电压变化大的类型[1]。
  二、高中物理学习中设计电学实验的学习技巧
  1.明确实验方向
  在高中物理电学实验设计的学习中,我们需要明确实验方向,依照相关理论知识与实验要求完成电路设计工作,同时,我们需要对实验中电学仪器的作用做到充分了解,对电学仪器型号做到合理选择,并对相关实验结果进行收集,对其进行综合分析,让电学实验设计要求更为明确。在搭建电路中,我们需要亲手调控每一个仪器,积极运用所学的理论知识,让理论与实践得到更为充分的结合,积极培养自主设计实验能力,积极改进实验内容,让实验方法的掌握更为灵活。如在“利用电压表与电流表测定电池电动势与闪电阻”实验中,就需要根据实验目的,明确实验具体方向,准摆好干电池、滑动变阻器(0~1k )、滑动变阻器(0~20 )、电流表(内阻约2 。0~0.6A)、电流表(0~3A)、电压表(内阻约2k ,0~3V)和导线、开关。在绘制电路图时,可以利用实线代表导线连接实物。在对电阻进行测量时,考虑到其情形复杂性,首先需要确定实验过程中滑动变阻器为限流作用还是分压作用;然后需要确定电流表、电压表采用外接形式还是内接形式。
  2.清晰实验难点
  在高中物理学习中,我们需要清晰电学实验设计难点,笔者将其难点总结为五个方面:(1)没有清晰认识电压表、电流表读数规则;(2)对电学仪器、电学测量电路选用原则把握不准;(3)控制电路选用不当,分压控制电路原理不清晰;(4)实验思想方法较为缺乏,在实验情境更新时,不能准确把握实验设计原理;(5)电阻测量方法无明确归类。
  在电学仪器与电学测量电路选择时,需要利用多种方法进行测量,如在选择安培表和外接电路时,就需要利用临界值计算比较法、直接比较法和测试判断法,在选择电路实验器材与量程时,就需要考虑其是否满足实验要求和电路工作安全性。在电阻测量中,欧姆表测量、替代法、比例法、伏安法和半值法为主要方法,欧姆表可以直接测量电阻;而替代法是利用等效思想,根据电压等效、电流等效进行计算,但前提是具有可调标准电阻;在利用比例法时,需要确保实验中具有较为标准的已知电阻电表,在具体测量时,两个电流表通常为并联结构,电压表通常为串联结构;在利用伏安法时,需要利用欧姆定律,在只有一个电表时,可利用标准电阻替代,如果电表内阻已知,那么可以将电压表视为电流表使用,反之亦然;利用半值法,可以完成电流表内阻测量和电压表内阻测量工作。
  3.优化实验流程
  在设计电学实验时,我们需要明确实验设计基本思路,依照明确目的→选择方案→选定器材→拟定步骤→数据处理→误差分析的流程开展实验,为确保整体实验具有科学性,需要做好选择测量电路、选择器材、选择控制电路等工作,同时,为确保设计电学实验高效性,我们需要对电学实验步骤予以优化,选择最为恰当的实验原理,依照相关实验要求来设计整个电路,合理安排相关仪器位置,依照电路选择恰当的实验仪器。除此之外,需要对电流表接法、滑动变阻器接法的设计予以重视,在选择电路及仪器时,需要确保选择灵活性,在保证电学实验精确性与安全性的前提条件下,尽量减少仪器使用数量[2]。
  4.掌握连线方法
  电力连接在高中物理电学实验设计中占有重要地位,因此,我们需要掌握连线方法,清晰电路连接要点。首先,在具体实验之前,我们需要严格依照电路图完成相关仪器、器件的摆放工作,在此过程中,需要对电流表、电压表以及滑动变阻器等动作较多仪器或是读数仪器予以重点关注;其次,需要严格根据电路图完成电学电路的串联工作,在并联连接电路时,需要保证导线没有交叉连接情况出现;在连接滑动变阻器时,我们可以利用金属电阻率测定实验,深度体会滑动变阻器的不同连接方法,对电流表内外接依据予以学习和判断,合理选择误差较小的接线方法;最后,在导线连接过程中,需要尽可能地做到导线长度适中,没有电路过长或过短的情况出现,让电路美观性得到保证,为区分电路电势高低,可以利用导线的不同颜色,让我们在多次训练中对电路连接的熟练度得到提升。
  结论:综上所述,在高中物理电学实验设计中,需要遵循安全性、准确性和便捷性的原则,需要做到明确实验方向、清晰实验难点、优化实验流程和掌握连线方法,需要清晰认识电压表、电流表读数规则,明确归类电阻测量方法,以此来强化我们的设计电学实验学习技巧,提升我们的实验故障排除能力与数据处理能力。
  参考文献:
  [1]刘星言.高中物理电路实验设计及问题研究[J].时代教育,2017(24):106.
  [2]刘浪沙.浅谈高中物理电学实验电路的分析与选择[J].农家参谋,2017(21):101.
  (作者单位:湖南省长沙市明达中学410000)
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