浅析物理试验中的器材选择——以电学为例

2023-02-17

引言:

在当前新课程改革的实施和影响下, 越来越多的学生逐渐意识到物理学习并不能够再局限在单一的理论学习当中, 而是要从根本上提升自身的知识应用和实践能力。特别是在现阶段, 课堂形式越来越丰富, 对我们学生的整体要求也在不断的提升, 不仅要求我们学生在学习过程中的质量和水平有所提升, 而且还需要在学习中逐渐培养学生本身的物理素养和思维思考模式。通过对现阶段物理学习的实际情况进行分析, 可以总结出现阶段大多数学生在学习时, 积极性和兴趣有明显的提升

一、物理电学中电路与器材的选择原则

(一) 安全性原则

在开展电学实验过程中, 其首要关注点就是其安全性。所以应当要根据安全性原则来对电路与器材进行选择, 并且还要做好自我安全防护工作, 如若忽略了安全性原则极易导致实验操作人员的安全受到威胁。

(二) 准确性原则

在选择电路与器材时, 首先需要对实验的题目与目的予以明确, 并且还要清楚知道该电学实验需要考察的具体内容, 以便于能够在具体实验过程中能够有效掌握实验中所蕴含的电学规律。此外, 所选择的电路与器材要能够与电学实验的电压与电流相符, 以确保实验的准确性。此外, 还需要确保所选择器材能够直观观察, 以便于学生对个时刻的信息与数值进行记录所以必须要坚持准确性原则。

(三) 合适性原则

物理电学的学习是由浅入深的过程, 课程越深入, 其实验复杂性就越强, 从而对实验设计的合理性要求更高。所以, 在选择电路与器材过程中需要结合具体实验需求来进行, 防止实验电路与器材不合理的情况出现。

二、物理电学中电路与器材的选择

物理学习过程中, 我们学生不仅要接受相对应的理论知识学习, 而且还要接触一些实验性学习。由于物理本身是一门实践与理论相结合的学科, 所以在学习中要从各个环节、不同的角度出发, 这样才能够为我们学生的思维能力培养、实践操作水平的提升打下良好基础。在物理电学实验过程中, 比较常见的一种电路模式就是分压电路、限流电路, 其中这两个电路在具体实验操作中所需要使用到的电路器材包括电压表、电源以及定值电阻等。大多数情况下, 我们学生在学习过程中, 如果在阅读题目之后, 发现有些物理题目当中会出现“节约”或者是“设计简单”等字眼的时候。针对这一情况, 在做实验时, 就可以直接利用分压电路对其进行具体操作。与此同时, 如果物理题目经过审阅之后, 发现其中出现“精确”、“提高”等字样, 那么则需要利用分压电路促使实验完成的有效性。除此之外, 在对电路进行选择时候, 分为内接和外接两种, 也就是说实际情况不同, 所需要选择的电路接法也大不相同。如果待测电阻呈现出比较大的状态时, 在电路选择以及具体使用时, 要利用内接法进行具体操作, 而如果待测电阻是比较小的电阻时, 则需要利用外接法对其进行电路连接。整体来说, 在对电路进行选择的过程中, 最主要的就是对题目的理解和把握, 以及对实验的整体了解, 只有在充分了解解题和实验所需的情况下, 才能够针对性的对电路进行选择, 并确保其选择的科学性和正确性。

(一) 电路的选择

第一, 在开展物理电学实验时, 在选择电路角度上来说一般有内接法与外接法两种。无论是选择何种方法, 均要根据最基础的电路原理来进行合理选择。首先, 需要确定电阻的临界值, 如若实验结果比临界值大, 则说明其电阻较大, 需要采取内接法。而如若实验结果比临界值小, 则说明其电阻较小, 需要采取外接法。在一些情况下, 题目中已给出提示, 学生可以尽量将其设计成简易电路或是保证电路的节能性, 所以应当采取限流式电阻。而如若题目中已经给出了由零点起调, 或是提高精准度的要求, 就应当要采取分压式电路电阻。第二, 由于电能是每项电学实验开展的重要基础, 所以必定会涉及到供电问题。所以在供电角度看来, 一般可采取限流接法或分压接法来进行。其中, 限流接法中, 在电路输出端连接负载电阻, 则将电池内阻忽略不计的情况下, 仅需将滑动变阻器和负载电阻间所产生的串联分压考虑再进, 从而能够将负载电阻两侧可调节的电压幅度确定下来。但是在此情况下, 对负载电阻两侧电压进行调节时无法由零点开始。如, 在电学实验中, 要求学生能够将接入电路后灯泡的特征变化描述出来, 所以应当采取和小灯泡相适应的滑动变阻器。相较而言该种操作方式简单便捷, 且电能消耗较小。此外, 部分电学实验较为特殊, 可能会采取到供电限流接法。在面对该种情况, 则需要将变阻器电阻值和负载电阻进行重新搭配。在对电压调节时可发现, 如对滑动变阻器要求电阻较大的情况下, 则其可调节范围也相对较大。除此之外, 分压接法同样具有供电选择的特征, 如若连接负载电阻和供电电路, 则分压接法的一个重要环节就是将串联分压计算出来, 先并联负载电阻及其左端滑动变阻器, 之后在实施右端串联。

(二) 器材的选择

在物理考试中, 经常会碰到选择器材的题目, 该类题目往往创新性较强, 所以, 在对合适器材进行选择时, 需要对多方面要素进行综合衡量, 且在此基础上合理选择适用于该次电学实验的器材。在具体选择电学器材时, 需要对如下几方面内容予以重视:第一, 防止数据误差过大。由于电学实验对精准程度要求较高, 所以, 需要严格控制实验误差, 确保所使用电学实验器材误差最小。而要想有效控制或避免出现误差, 一个重点就是选取恰当的量程。通常来说, 应当要严格控制指针偏转幅度在1/3以内, 严禁超过此幅度。因此, 必须要对其进行谨慎选择, 在最大限度上将仪器测量误差降到最低。第二, 要将多方面实验要素进行综合考虑。由于电学实验操作会经过许多环节, 且实验要素与要素间的关系也比较密切。所以在选择有关器材时, 需要综合考虑实验各方面要素, 通过全面、系统的考虑后才可以有效将实验误差减小。如, 学生采取相关仪器对电阻率进行测量时, 如若待测电阻幅度在5Ω内, 则应当选择和其相适应的电流表、导线以及滑动变阻器等。不仅如此, 来对电阻测量仪器进行选择时, 应当要全面考虑测量电阻的各项要素, 如滑动变阻器的型号、电路两端的电阻值以及最大电流等。第三, 注重实验中的细节。在操作电学实验中涉及到许多细节, 只有对各项细节予以重视, 并在此基础上选择器材方能够有效杜绝误差的出现。所以在选择器材过程中, 学生应当要细心与严谨, 防止由于粗心而导致误差的出现。如, 待测小灯泡上标有0.3A和2.5A的字样, 学生在操作过程中, 先要将在浮动范围内待测电阻的阻值平方计算出来, 随后估测电阻值, 便可将电表内阻的实际数值判定出来, 最后在上述步骤的基础上选择出最佳的测量电阻方法与器材。

结论:

总而言之, 高中物理电学的学习离不开试验实验, 只有通过实验方可以有效验证电学的基本原理。而在开展电学实验过程中, 只有确保所选择电路与器材的准确性才能有效保证时间结果的精准程度, 所以, 学生应当要结合具体实验类型以及特征来正确选择相应的电路与器材, 切实提高实验的有效性与准确性。

摘要：现阶段我国教育制度已经在改革和创新中, 学生在物理学习中, 要在学习中增强其实践操作技能水平。因此, 本文针对物理电学中电路与器材的选择进行详细分析和研究, 这样有利于我们学生对物理实践操作水平进行有效提升, 而且更进一步提升自己的实践能力。

关键词：物理电学,电路与器材,选择措施