再谈“会使用电流表和电压表”

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  新课标对电流表和电压表的教学,既规定了“3.4.4会使用电流表和电压表”的技能要求,同时还提出了多个跟此相关联的“内容标准”(如“3.4.3……了解串、并联电路电流和电压的特点”和“3.4.2……通过实验,探究电流与电压、电阻的关系。理解欧姆定律”等)、“样例”(新课标明确指出:“样例是对标准进一步的解释和拓展”。如“例3 通过实验,了解物质的导电性,比较导体,半导体、绝缘体导电性能的不同”等)和“活动建议”(如“测量小灯泡工作时的电阻”等)。曾经担任多届全国物理教研会理事长和名誉理事长的阎金铎教授,早在1988年就深刻地指出:“中学生学习物理,必须以实验和观察为基础,重点培养的是‘做’科学, 不是‘读’科学,从而強调学生的动手技能,自己创造条件,进行实验观察,达到了解现象、取得资料、发掘问题、提供进一步思考的线索等目的。这是学好物理的根本”。为了认真落实新课标提出的、“科学探究是物理课程的重要内容,它应该贯穿于物理教学的各个环节”的实施建议、和阎先生早就倡导的物理教学新理念,研究新课标里有关“会使用电流表和电压表”的内涵,则是很有意义的。现借贵刊一角简述如下浅见,期望以此与同行们进行交流与探讨。
  总体说会使用电流表和电压表的技能目标,应包括:会放置、会识别、会观察、会校零、会选择、会连接、会读数和会记录。而被长期忽视的有如下3个问题:
  一.会校验误差:
  众所周知:实验用的表A和表V的准确度都是2.5级、即为2.5%。当指针偏转30个小格时,其允许误差可达“±30×2.5%=±0.75个分度值”!即“相差1.5个小格亦为准确”。据此,“会使用电流表和电压表”必须会校验误差:
  ⑴先把所有的表A和表V的指针,都校准对正零刻线;
  ⑵将所有的表A串联、用滑动变阻器控制:缓慢地移动滑片,使多数表针指在30刻线上,此时剔除指针超过±0.75个分度值的表A,然后把可用的表A指针,均调到正对30的刻线上即可(注:在初中电学实验中,除“测量小灯泡的电阻或功率”以外,其余均应遵循“低电压、弱电流”的原则;而实验用的小灯泡实测表明,均在0.28A以内!故表A只校验“0.0~0.6A”量程;“0~3A”量程有误差,无碍相关电磁实验得出正确结论)。再将所有的表V并联接在10Ω定值电阻两端,仿上校验误差。
  ⑶在有两块电表的实验里,一定要使两块表的指针、以表针偏转较大的为调节对象,都能对准或靠近某一条刻度线以后,视线要正对刻度线再读数。
  二.会科学探究:
  ⑴只用一块表A、不准改动电路连接导线和移动位置,只靠闭合或断开数量充足的开关,如何探究出“并联电路的电流规律”?因受篇幅所限仅举两例:
  方案一:必须将L1和L2组成并联电路如图1所示:单刀双掷开关(以下简称“单刀”)2触3、5触6测出I1、此时L2必须处于通路状态!不准移动滑动变阻器的滑片(以下简称“滑片”),立即使单刀2触1、5触4测出I2、此时L1必须处于通路状态!接着使单刀2触3、5触4测出I;然后才能移动滑片,至少再测取两组数据。分析数据(以下均省略)便能得出:“I=I1 I2”。
  方案二:用4只单刀开关如图2所示:闭合S2和S4、断开S1和S3测出I1、此时L2必
  须处于通路状态!立即闭合S1和S3、断开S2和S4测出I2、此时L1必须处于通路状态!再立即闭合S2和S3、断开S1和S4测出I。然后才能移动滑片,至少再测取两组数据。分析数据即可得出:“I=I1 I2”;
  注:这是“只给一块表A和已知阻值R0,测未知电阻RX或电功率P的正确测量方案!应该予以重视。
  ⑵只给你一只表V、.不准改动电路连接导线和移动位置,只靠断开或闭合数量充足的开关,.怎样探究出“串联电路的电压规律”?因受篇幅所限仅举两例:
  方案一:必须将L1和L2组成串联电路如图3所示:单刀2触1、5触4测出U1、不准移动滑片!立即使单刀2触3、5触6测出U2,接着再使单刀2触1、5触6测出U;然后才能移动滑片,至少再测取两组数据,即能得出“U= U 1 U 2”的结论。
  方案二:用4只单刀开关如图4所示:闭合S1和S3、断开S2和S4测出U1,不准移滑片!立即闭合S2和S4、断开S1和S3测出U2;再立即闭合S1和S4、断开S2和S3测出U。然后才能移动滑片,至少再测取两组数据。分析数据即可得出“U=U1 U2”的结论;
  注:这是“只给一块表V和已知阻值R0,测未知电阻RX或电功率P的正确测量方案!应该予以重视。2013年6月第1版九年级物理课本p85第.4和5题的测量方案均是欠妥的!
  三.会拓展应用:因受篇幅所限仅举两例:
  ⑴从表V使用说明书里可知:表头电流为1mA,这是表A无法显示的最小电流!故知表V不仅能测电压,而且它还能显示出“μA”级的电流、分度值≈33.3μA!所以在某种条件下,可以使用表V替代微安表做实验(如当表V选用“0~3V”量程、若指针偏转10个小格时,不读1.0V、而读≈333μA)!用它做“人体是导体”、“加热玻璃能变成导体”等学生分组实验效果甚佳!
  ⑵多年实测表明:
  ①若让电流从“0.6”接线柱流进表A内、从“3”流出表外,这是表A的第3个量程:“0.00~0.75A”、分度值为0.025A!多年实验教学实践证明,该量程是有实用价值的;
  ②若将表A任意两个接线柱“短接”后表针都能够偏转,均为扩大表A量程!
  向提供图片的王秀峰高级教师致谢!以上谬误难免,敬请各位师长斧正!
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