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摘 要:中考电学实验题在全面考查基本规律、基本技能、基本运算的基础上,更加关注学生运用所学物理知识、物理方法,分析和解决实际问题的能力,也对学生是否具备一定的科学素养和探究能力进行了了解,试题的思维含量增加,学生解题的思维空间增大.本文结合中考电学实验题型的变化趋势,总结出五种新题型:综合技能型实验、知识迁移型实验、创新挖掘型实验、敛散思维型实验、动态分析型实验.
关键词:中考 电学 实验题 新题型
一、强调考查学生综合分析能力——综合技能型实验
例1 现有一个阻值为30Ω的定值电阻R0,一个电压约为12V的电源,一个只有0~3V量程的电压表,一个最大阻值约为200Ω的滑动变阻器,开关及导线若干,请设计一个实验,比较精确地测出一个约为20Ω的未知电阻Rx的阻值(电路可重组),要求:
⑴画出实验电路图;
⑵写出主要步骤和需要测量的物理量;
⑶写出待测电阻Rx的数学表达式及减小误差的方法(用已知量和测量量表示).
解析:(1)定值电阻R0和未知电阻Rx、滑动变阻器串联,分别利用电压表测出定值电阻R0和未知电阻Rx两端的电压,电路图如图1.
(2)主要实验步骤和需要测量的物理量:
①按照电路图连好电路,将滑动变阻器滑片调到阻值最大处,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数接近满偏,记下电压表的示数U0;
②断开开关,保持滑片的位置不变,将电压表改接在未知电阻两端,闭合开关,记下电压表的示数Ux;
(3)∵串联电路中各处的电流相等,
∴根据欧姆定律可得: ,解得 .调节滑动变阻器,多
测几组电压值,对所求电阻求平均值.
二、深化考查学生知识迁移能力——知识迁移型实验
例2 有三个阻值不同的完好电阻R1、R2和R3,小华想利用图2电路测量R1的阻值.
⑴测量电阻的实验原理是 .
⑵根据图2,用笔画线代替导线,将图3实物电路连接完整.
⑶正确连接实物电路后,开关S闭合前应将滑片P置于 ;闭合开关S后,小华发现,无论怎样移动滑片P,电压表和电流表都有示数且不变,经过检查各元件连接正确,故障应是滑动变阻器 (选填“短路”或“断路”).
⑷为了使R1的测量结果准确,需要获得多组 两端电压值及通过R1的电流值.在不改变电源的情况下,小华利用R2、R3替代滑动变阻器获得了四组数据,如右表.她的具体做法是 .
⑸被测电阻R1的阻值为 Ω.
解析:⑴欧姆定律(或 ,或 );
⑵见上图3;⑶右端(或B端,或阻值最大处);⑷测出分别将R2、R3与R1串联时,将R1、R2、R3一起串联时,将R2、R3并联后再与R1串联时,R1的相应电压值和电流值;⑸6.17.
三、加强考查学生创新思维能力——创新挖掘型实验
例3 在“測量小灯泡的额定功率”实验中,灯泡上标有“3.8V”字样,电源电压恒定.
⑴请你用笔画线代替导线,将图4中的实物电路连接完整.
⑵连接完实验电路后,开关试触时,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数接近电源电压,其故障原因可能是: .
⑶故障排除后,开始实验,在移动变阻器滑片的过程中,眼睛应注视 的示数,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数如图5所示,则灯泡的额定功率为 W.
⑷完成上述实验后,小聪向老师要了一个已知阻值为 的电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图6所示的电路,也测出了灯泡的额定功率.请完成下列实验步骤:
①闭合开关S1,将S2拨到触点____(选填“1”或“2”),移动滑片,使电压表的示数为________V;
②再将开关S2拨到触点____(选填“1”或“2”),保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U;
③灯泡额定功率的表达式为P额= (用已知量和测量量表示).
解析 ⑴略;⑵灯泡处断路(或灯丝断路、灯泡与底座接触不良等);⑶电压表、1.52;⑷①2、3.8;②1;③将S2拨到触点2,移动滑片使电压表的读数为灯泡的额定电压3.8V,再将开关S2拨到触点1,保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U,因此时灯泡两端的电压仍为3.8V,故R0两端的电压为U-3.8,
根据串联电路特点有 ,
解得 .
四、突出考查学生敛散思维能力——敛散思维型实验
例4 如7图所示,实验过程中,闭合开关后,小灯泡不亮,但电流表有示数.艾力同学猜想有可能是小灯泡的实际功率太小,你认为对吗?为了使小灯泡发光,提出你的解决办法.
解析:答案一:对,当灯泡的电阻远小于滑动变阻器接入电路中的电阻时,因电流相同,由P=I2R知灯泡的功率过小,不足于发光.移动滑动变阻器滑片,使其电阻变小,则小灯泡会发光.
答案二:不对,有可能是小灯泡的灯座短路,造成小灯泡不亮,但电流表有示数.排除灯泡的短路故障,则小灯泡会发光.
答案三:对,电源电压过低,导致电流过小,小灯泡的实际功率太小,不足于发光.换用电压稍大的电源,移动滑动变阻器灯泡发光.
答案四:不对,可能将小灯泡和电流表并联后,再和滑动变阻器串联接在电路中.
五、着力考查学生的动态分析能力——动态分析型实验
例5 如图8所示,是小勇设计的某电器设备的部分电路。电源电压9V保持不变,灯泡L标有“8V 4W”字样,电流表的量程为0~3A,电压表的量程为0~15V,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω。闭合开关S和S1时,电路消耗的功率为4.05W。(不计灯丝电阻随温度的变化)求:
(1)小灯泡L的电阻;
(2)开关S、S1 S2都闭合时,通过电流表的最小电流;
(3)在不超过电表量程和灯泡额定电压的条件下,只闭合开关S2时滑动变阻器R2的电功率变化范围。
解析 (1)
(2)s、s1闭合时,只有R1工作, ;s、s1、s2都闭合时,
R1、R2并联,L被短路,此时R2取最大电阻,通过电流表的电流I总最小
(3)灯泡L的额定电流为 < ,此时U2=1V,故当I=IL=
0.5A时,R2的最小功率为P2=IU2=0.5A×1V=0.5W.
R2的最大功率 ,不难看出欲
使P’2最大,R2=16Ω,此时其最大值为P’2=1.27W.故R2的功率变化范围为0.5W→1.27W.
关键词:中考 电学 实验题 新题型
一、强调考查学生综合分析能力——综合技能型实验
例1 现有一个阻值为30Ω的定值电阻R0,一个电压约为12V的电源,一个只有0~3V量程的电压表,一个最大阻值约为200Ω的滑动变阻器,开关及导线若干,请设计一个实验,比较精确地测出一个约为20Ω的未知电阻Rx的阻值(电路可重组),要求:
⑴画出实验电路图;
⑵写出主要步骤和需要测量的物理量;
⑶写出待测电阻Rx的数学表达式及减小误差的方法(用已知量和测量量表示).
解析:(1)定值电阻R0和未知电阻Rx、滑动变阻器串联,分别利用电压表测出定值电阻R0和未知电阻Rx两端的电压,电路图如图1.
(2)主要实验步骤和需要测量的物理量:
①按照电路图连好电路,将滑动变阻器滑片调到阻值最大处,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数接近满偏,记下电压表的示数U0;
②断开开关,保持滑片的位置不变,将电压表改接在未知电阻两端,闭合开关,记下电压表的示数Ux;
(3)∵串联电路中各处的电流相等,
∴根据欧姆定律可得: ,解得 .调节滑动变阻器,多
测几组电压值,对所求电阻求平均值.
二、深化考查学生知识迁移能力——知识迁移型实验
例2 有三个阻值不同的完好电阻R1、R2和R3,小华想利用图2电路测量R1的阻值.
⑴测量电阻的实验原理是 .
⑵根据图2,用笔画线代替导线,将图3实物电路连接完整.
⑶正确连接实物电路后,开关S闭合前应将滑片P置于 ;闭合开关S后,小华发现,无论怎样移动滑片P,电压表和电流表都有示数且不变,经过检查各元件连接正确,故障应是滑动变阻器 (选填“短路”或“断路”).
⑷为了使R1的测量结果准确,需要获得多组 两端电压值及通过R1的电流值.在不改变电源的情况下,小华利用R2、R3替代滑动变阻器获得了四组数据,如右表.她的具体做法是 .
⑸被测电阻R1的阻值为 Ω.
解析:⑴欧姆定律(或 ,或 );
⑵见上图3;⑶右端(或B端,或阻值最大处);⑷测出分别将R2、R3与R1串联时,将R1、R2、R3一起串联时,将R2、R3并联后再与R1串联时,R1的相应电压值和电流值;⑸6.17.
三、加强考查学生创新思维能力——创新挖掘型实验
例3 在“測量小灯泡的额定功率”实验中,灯泡上标有“3.8V”字样,电源电压恒定.
⑴请你用笔画线代替导线,将图4中的实物电路连接完整.
⑵连接完实验电路后,开关试触时,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数接近电源电压,其故障原因可能是: .
⑶故障排除后,开始实验,在移动变阻器滑片的过程中,眼睛应注视 的示数,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数如图5所示,则灯泡的额定功率为 W.
⑷完成上述实验后,小聪向老师要了一个已知阻值为 的电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图6所示的电路,也测出了灯泡的额定功率.请完成下列实验步骤:
①闭合开关S1,将S2拨到触点____(选填“1”或“2”),移动滑片,使电压表的示数为________V;
②再将开关S2拨到触点____(选填“1”或“2”),保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U;
③灯泡额定功率的表达式为P额= (用已知量和测量量表示).
解析 ⑴略;⑵灯泡处断路(或灯丝断路、灯泡与底座接触不良等);⑶电压表、1.52;⑷①2、3.8;②1;③将S2拨到触点2,移动滑片使电压表的读数为灯泡的额定电压3.8V,再将开关S2拨到触点1,保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U,因此时灯泡两端的电压仍为3.8V,故R0两端的电压为U-3.8,
根据串联电路特点有 ,
解得 .
四、突出考查学生敛散思维能力——敛散思维型实验
例4 如7图所示,实验过程中,闭合开关后,小灯泡不亮,但电流表有示数.艾力同学猜想有可能是小灯泡的实际功率太小,你认为对吗?为了使小灯泡发光,提出你的解决办法.
解析:答案一:对,当灯泡的电阻远小于滑动变阻器接入电路中的电阻时,因电流相同,由P=I2R知灯泡的功率过小,不足于发光.移动滑动变阻器滑片,使其电阻变小,则小灯泡会发光.
答案二:不对,有可能是小灯泡的灯座短路,造成小灯泡不亮,但电流表有示数.排除灯泡的短路故障,则小灯泡会发光.
答案三:对,电源电压过低,导致电流过小,小灯泡的实际功率太小,不足于发光.换用电压稍大的电源,移动滑动变阻器灯泡发光.
答案四:不对,可能将小灯泡和电流表并联后,再和滑动变阻器串联接在电路中.
五、着力考查学生的动态分析能力——动态分析型实验
例5 如图8所示,是小勇设计的某电器设备的部分电路。电源电压9V保持不变,灯泡L标有“8V 4W”字样,电流表的量程为0~3A,电压表的量程为0~15V,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω。闭合开关S和S1时,电路消耗的功率为4.05W。(不计灯丝电阻随温度的变化)求:
(1)小灯泡L的电阻;
(2)开关S、S1 S2都闭合时,通过电流表的最小电流;
(3)在不超过电表量程和灯泡额定电压的条件下,只闭合开关S2时滑动变阻器R2的电功率变化范围。
解析 (1)
(2)s、s1闭合时,只有R1工作, ;s、s1、s2都闭合时,
R1、R2并联,L被短路,此时R2取最大电阻,通过电流表的电流I总最小
(3)灯泡L的额定电流为 < ,此时U2=1V,故当I=IL=
0.5A时,R2的最小功率为P2=IU2=0.5A×1V=0.5W.
R2的最大功率 ,不难看出欲
使P’2最大,R2=16Ω,此时其最大值为P’2=1.27W.故R2的功率变化范围为0.5W→1.27W.