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缩编2011年××市中考物理31题:小明在探究“导体中的电流与导体电阻的关系”实验中,可选择的器材有:6V稳压电源、0~20Ω滑动变阻器、电流表、电压表、4Ω、5Ω、6Ω、l0Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值电阻各一个,导线若干。则:本实验中应该选择的电阻分别为:___;本实验要保持电阻两端电压相同,则控制不变的电压值U0应该在___V至___V范围之内选择。赋分答案:5Ω、l0Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω(6点、等距);3.6~6。
现借贵刊一角、陈述如下浅见:
一、关于“6点、等距”
1.何谓“6点、等距”?怎么能把现行人教版课文里画图像的实验要求:“等分电压、测取6组数据”套到该题上来啦?只选用“5Ω、l0Ω和15Ω”3个定值电阻(这跟“电阻圈”仪器的实际标准相吻合),配上“0~20Ω滑动变阻器”,最好換成2节1号干电池、勿须用6V稳压电源,不能完成该项探究目的吗?
2.自上个世纪五十年代以来,包括现行人教版新教材、2002年1月第1次印刷本,在《欧姆定律》的课文里,均为测取3组对应的“I和U值”与“I和R值”,然后分析上述数据便得出“欧姆定律内容”。难道这些课文均因没有“6点、等距”地测取和分析6组数据全错啦?本题只要求探究“导体中的电流与导体电阻的关系”、并沒要求“画出I-R关系图像”,为什么还要求考生死背现用课文里编写的内容、也要测取6组对应的“I和R值”?若按照此理,是否课文里编写的:“探究串、并联电路的电流规律”和“电压特点”等实验,均要增测6组数据?……唉!這真是“书里写的、老师讲的、试卷考的和答案给的,都必须是一模一样”啊!中考“指挥棒”这样地指挥下去的后果将会怎样?哪年神州大陆上才能培养出荣获诺奖的科学家呀?我们认为:如果该题的赋分答案是选用“5Ω、l0Ω和15Ω”3个定值电阻和“只测取3组对应的I和R值”;而死背书本里“测取6组数据”答题要扣分,这才显示出命题人高水平的创新意识!
二、关于“U0的取值范围”
1.依据“探究性电学实验,要尽量采用‘低电压、弱电流’的原则”(其好处有:在通电时间一定时,每次实测时消耗的电能少、特别是使用干电池做实验时,电源电压衰减能慢些;能减小由于电流的热效应、而使金属阻值变大产生较大的误差;能使表V和表A均选用小量程、能提高测量的精确度):
⑴最低U0的取值要同时满足3个条件:
①连入最大定值电阻30Ω时、测出的电流不得小于表A最小的分度值0.02A:∵ I=U/R,∴U01=0.02A×30Ω=0.6V;
②加在最大定值电阻30Ω两端的电压,不能低于“电源电压6.0V与滑动变阻器实际承担的最高电压之差”!此时通过滑动变阻器的电流I30=U/(R30 R滑)=6.0V/(30Ω 20Ω)=0.12A;滑动变阻器实际承担的电压为U1=0.12A×20Ω=2.4V;加在30Ω电阻两端的实际电压U02=6.0V-2.4V=3.6V、已经超出表V应选用的“0~3V”量程!
③还要兼顾连入最小定值电阻5Ω时,其两端的电压不能超出“电源电压6.0V与滑动变阻器实际承担的最高电压之差”!此时通过滑动变阻器的电流I =U/R=6.0V/(5Ω 20Ω)=0.24A,滑动变阻器实际承担的最高电压U1=0.24A×20Ω=4.8V;加在5Ω两端的电压不能低于U02=
6.0V-4.8V=1.2V<3.6V!故得:U0的下限为3.6V、有违“低电压、弱电流”的原则!
⑵U0的最高值也要同时满足3个条件:
①加在5Ω两端时,通过它的电流不能超过0.6A!故知U0高1=0.6A×5Ω=3.0V;
②要确保表V能够选用“0~3V”的量程、跟⑵-①恰好吻合;
③还要兼顾连入最大定值电阻30Ω时,加在其两端的电压,不能低于“电源电压6.0V与滑动变阻器实际承担的最高电压之差”!参看上述可知:此时30Ω电阻两端的实际电压U30=
6.0V-2.4V=3.6V>3.0V! 故知采用“低电压、弱电流”时,无法确定U0的取值范围、此题将无解!
2.若釆用高电压、大电流时:
⑴最低电压U0的取值要同时要满足2个条件:
①连入最大定值电阻30Ω时,测出的电流不得小于表A最小的分度值0.1A,∵ I=U/R,∴ U01=0.1A×30Ω=3.0V;
②连入最大定值电阻30Ω时,其两端电压U30不能低于“电源电压6.0V与滑动变阻器实际承担的最高电压之差”!由上可知:此时U30=3.6V>3.0V:可知U0的下限为3.6V。
⑵U0的最高值也要同时满足2个条件:
①加在5Ω两端时,通过它的电流不能超过它“允许的最大电流1.5A”:∵I=U/R=6V/5Ω
=1.2A<1.5A;
②通过5Ω的电流不能超过表A的最大测量值:∵I=U/R=6V/5Ω=1.2A<3.0A。∴电源电压6.0V符合要求。
故知采用“高电压、大电流”时:U0的取值范围应是“3.6 V~6.0V”。
3.值得质疑的问题有:
⑴该题要求是“本实验要保持电阻两端电压相同”!而在“3.6V~6.0V”的范围内,找不到一个不变的U0值电压,顺次接在上述6个电阻两端时,在“0~3A”量程的电流表盘上,均能显示出准确的电流值!例如:6.0V/25Ω=0.24A、仅为估读值!试问:只能分析没有一组都是准确的测量值,如何得出“当U一定时,I跟R成反比”的探究结论呢?
⑵3.6 V~6.0V的U0电压加在5Ω电阻两端时,通过它的电流将为“0.72~1.2A”!通电后5Ω的电阻将会变成约“2.6~7.2w”的电热器!加在10Ω电阻两端时,通电后它也会变成约“1.3~3.6w”的电热器!这对5Ω和10Ω阻值变大的影响,都是可以忽略不计的吗?……
因此我们认为:该题不论做为中考压轴的综合题、或是一般的实验题均是欠妥的!仅向提出修改建议的多位课题组成员致谢!以上谬误难免,敬请各位师长斧正。
现借贵刊一角、陈述如下浅见:
一、关于“6点、等距”
1.何谓“6点、等距”?怎么能把现行人教版课文里画图像的实验要求:“等分电压、测取6组数据”套到该题上来啦?只选用“5Ω、l0Ω和15Ω”3个定值电阻(这跟“电阻圈”仪器的实际标准相吻合),配上“0~20Ω滑动变阻器”,最好換成2节1号干电池、勿须用6V稳压电源,不能完成该项探究目的吗?
2.自上个世纪五十年代以来,包括现行人教版新教材、2002年1月第1次印刷本,在《欧姆定律》的课文里,均为测取3组对应的“I和U值”与“I和R值”,然后分析上述数据便得出“欧姆定律内容”。难道这些课文均因没有“6点、等距”地测取和分析6组数据全错啦?本题只要求探究“导体中的电流与导体电阻的关系”、并沒要求“画出I-R关系图像”,为什么还要求考生死背现用课文里编写的内容、也要测取6组对应的“I和R值”?若按照此理,是否课文里编写的:“探究串、并联电路的电流规律”和“电压特点”等实验,均要增测6组数据?……唉!這真是“书里写的、老师讲的、试卷考的和答案给的,都必须是一模一样”啊!中考“指挥棒”这样地指挥下去的后果将会怎样?哪年神州大陆上才能培养出荣获诺奖的科学家呀?我们认为:如果该题的赋分答案是选用“5Ω、l0Ω和15Ω”3个定值电阻和“只测取3组对应的I和R值”;而死背书本里“测取6组数据”答题要扣分,这才显示出命题人高水平的创新意识!
二、关于“U0的取值范围”
1.依据“探究性电学实验,要尽量采用‘低电压、弱电流’的原则”(其好处有:在通电时间一定时,每次实测时消耗的电能少、特别是使用干电池做实验时,电源电压衰减能慢些;能减小由于电流的热效应、而使金属阻值变大产生较大的误差;能使表V和表A均选用小量程、能提高测量的精确度):
⑴最低U0的取值要同时满足3个条件:
①连入最大定值电阻30Ω时、测出的电流不得小于表A最小的分度值0.02A:∵ I=U/R,∴U01=0.02A×30Ω=0.6V;
②加在最大定值电阻30Ω两端的电压,不能低于“电源电压6.0V与滑动变阻器实际承担的最高电压之差”!此时通过滑动变阻器的电流I30=U/(R30 R滑)=6.0V/(30Ω 20Ω)=0.12A;滑动变阻器实际承担的电压为U1=0.12A×20Ω=2.4V;加在30Ω电阻两端的实际电压U02=6.0V-2.4V=3.6V、已经超出表V应选用的“0~3V”量程!
③还要兼顾连入最小定值电阻5Ω时,其两端的电压不能超出“电源电压6.0V与滑动变阻器实际承担的最高电压之差”!此时通过滑动变阻器的电流I =U/R=6.0V/(5Ω 20Ω)=0.24A,滑动变阻器实际承担的最高电压U1=0.24A×20Ω=4.8V;加在5Ω两端的电压不能低于U02=
6.0V-4.8V=1.2V<3.6V!故得:U0的下限为3.6V、有违“低电压、弱电流”的原则!
⑵U0的最高值也要同时满足3个条件:
①加在5Ω两端时,通过它的电流不能超过0.6A!故知U0高1=0.6A×5Ω=3.0V;
②要确保表V能够选用“0~3V”的量程、跟⑵-①恰好吻合;
③还要兼顾连入最大定值电阻30Ω时,加在其两端的电压,不能低于“电源电压6.0V与滑动变阻器实际承担的最高电压之差”!参看上述可知:此时30Ω电阻两端的实际电压U30=
6.0V-2.4V=3.6V>3.0V! 故知采用“低电压、弱电流”时,无法确定U0的取值范围、此题将无解!
2.若釆用高电压、大电流时:
⑴最低电压U0的取值要同时要满足2个条件:
①连入最大定值电阻30Ω时,测出的电流不得小于表A最小的分度值0.1A,∵ I=U/R,∴ U01=0.1A×30Ω=3.0V;
②连入最大定值电阻30Ω时,其两端电压U30不能低于“电源电压6.0V与滑动变阻器实际承担的最高电压之差”!由上可知:此时U30=3.6V>3.0V:可知U0的下限为3.6V。
⑵U0的最高值也要同时满足2个条件:
①加在5Ω两端时,通过它的电流不能超过它“允许的最大电流1.5A”:∵I=U/R=6V/5Ω
=1.2A<1.5A;
②通过5Ω的电流不能超过表A的最大测量值:∵I=U/R=6V/5Ω=1.2A<3.0A。∴电源电压6.0V符合要求。
故知采用“高电压、大电流”时:U0的取值范围应是“3.6 V~6.0V”。
3.值得质疑的问题有:
⑴该题要求是“本实验要保持电阻两端电压相同”!而在“3.6V~6.0V”的范围内,找不到一个不变的U0值电压,顺次接在上述6个电阻两端时,在“0~3A”量程的电流表盘上,均能显示出准确的电流值!例如:6.0V/25Ω=0.24A、仅为估读值!试问:只能分析没有一组都是准确的测量值,如何得出“当U一定时,I跟R成反比”的探究结论呢?
⑵3.6 V~6.0V的U0电压加在5Ω电阻两端时,通过它的电流将为“0.72~1.2A”!通电后5Ω的电阻将会变成约“2.6~7.2w”的电热器!加在10Ω电阻两端时,通电后它也会变成约“1.3~3.6w”的电热器!这对5Ω和10Ω阻值变大的影响,都是可以忽略不计的吗?……
因此我们认为:该题不论做为中考压轴的综合题、或是一般的实验题均是欠妥的!仅向提出修改建议的多位课题组成员致谢!以上谬误难免,敬请各位师长斧正。