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解答电学设计性实验是一个复杂的智力活动，它是考生的一种有目的、有计划的科学活动.在解答过程中，考生首先需要对问题的信息有充分的感知，尝试从大脑中选取一个基本的经验性实验方案，这个实验方案是一般来源于课本.同时将这个方案与题目中问题信息相互作用，根据实验设计的安全性、准确性、可操作性等寻找基本方案中存在的问题.然后对存在的问题进行分析，利用题中已有信息，采用一切可能的方法去解决基本方案中的问题，通过严格的推演，得出正确的结论.
例1测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5 V，r约为1.5 Ω).
器材：量程3 V的理想电压表V，量程0.5 A的电流表A(具有一定内阻)，固定电阻R=4 Ω，滑线变阻器R′，电键S，导线若干.
①在图1中画出实验电路原理图.图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出.
②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2.则可以求出E=，r=.(用I1，I2，U1，U2及R表示)
解析这是一个测定电源电动势和内电阻的实验，学生应该从什么地方开始思考呢？从认知角度来看，学生首先从已有的经验出发，画出课本中的测定电源电动势和内电阻实验电路图，如图2所示.
根据所给器材的情况，绝大多数学生可以所给的数据进行简单的分析，看所给器材是否满足安全性、准确性、可操作性.根据全电路欧姆定律，当电流表的读数I小于0.5 A，满足安全性，电压表读数(U=E-Ir)将大于3.75 V，不能满足安全性.反之亦然.新的实验事实和原有的认知产生了矛盾，如何解决这个矛盾？
学生又必须从已有的知识经验中去搜寻解决的方案.根据全电路欧姆定律，要使图2中电压表的读数减小，就是减小路端电压，可以采用增大内阻的方法，即在电源上串联一个电阻；或者减小外电路电阻的方法，即在外电路并联一个电阻.这个方案需要电阻.学生重新对所给材料进行分析，发现还有一个固定电阻R=4 Ω.可以进行尝试画出两个可能电路图，如图3所示.新的电路图可以满足题目的要求吗？还必须根据所给的相关数据进行思考估算分析.
对图3甲进行分析，当电流表度数I小于0.5 A时，电压表的读数(U=E-Ir)大于1.75 V，满足安全性.这样很简单就得到高考的标准答案.根据所给的两组数据计算后可以得到
E=I1U2-I2U1I1-I2,
R=U2-U1I1-I2-R.
对图3乙进行分析，当电流表读数I小于0.5 A，电压表读数U小于3 V，设总电路的电流为I1，根据全电路欧姆定律，E=U I1r，可以得到I1=1 A，流过电阻R的电流I2(I2=I1-I)为0.5 A，此时需要的最大电阻R1=UI2=6 Ω.所给电阻R=4 Ω满足题目的要求.根据所给的两组数据计算后可以得到
E=(I1U2-I2U1)RR(I1-I2) (U1-U2),
r=(U2-U1)RR(I1-I2) (U1-U2).
同化纳新和顺应创新是人类认知思维的普遍规律.就电学设计性实验的思维活动来说，对于新问题，考生总是以原有的认知为基础去比较、理解、辨析和判断，使新旧知识挂钩，把新知识纳入旧知体系中，从而丰富和发展已有的认知结构，最后达到思维品质的提高.
例2用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900 Ω～1000 Ω)：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0 V；电压表V1，量程为1.5 V，内阻r1=750 Ω；电压表V2，量程为5 V，内阻r2=2500 Ω；滑线变阻器R，最大阻值约为100 Ω；单刀单掷开关S，导线若干.
(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注).
(2)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=.
解析学生从已有的经验出发，根据课本知识画出伏安法测量电阻的测量电路，如图4所示，图4中的甲电流表外接，乙是电流表内接.
根据所给的实验器材，比较发现，没有电流表.而在学生的认知中，测量电阻都是根据伏安法来处理的.新的情况和自己的认知产生了矛盾，怎么办？
学生必须继续寻找新的方案，从器材中发现，多了一个电压表，并且这个电压表的量程和内阻都知道，肯定要利用这个电压表.根据高中所学的电表改装知识，不难发现多余这个电压表相当于一个电流表，学生可以尝试画出如图5所示的电路.当然，学生在画图5所示的电路图的过程中，肯定要思考的问题，两个表如何放置，即电压表V1和电压表V2如何放置？根据题目要求“电压表的读数不小于其量程的1/3”，不难得到正确的测量电路.
实验电路图完成以后，再来思考控制电路图，就是与滑动变阻器的连接的问题.常见的控制电路有两种，是分压电路还是限流电路？根据实验操作性要求，被测电阻阻值比滑动变阻器大得多，应该选择分压电路，因此，完整的电路如图6所示.这就是高考的标准答案.
两个电路中Rx的表达式分别为
Rx=U1r1r2U2r1-U1r2,
Rx=(U2-U1)U1r1.
设计性实验的解答过程是一个需要不断对所发生的情况进行自我评估并随时加以必要调整的动态思维过程.设计性实验根源是教材中大纲规定的学生实验，但又高于教材.在平时的实验教学中和高三实验复习中，要坚持“以本为本”，重视教材中实验教学，又要在此基础上有新的拓展和提高.
例1测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5 V，r约为1.5 Ω).
器材：量程3 V的理想电压表V，量程0.5 A的电流表A(具有一定内阻)，固定电阻R=4 Ω，滑线变阻器R′，电键S，导线若干.
①在图1中画出实验电路原理图.图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出.
②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2.则可以求出E=，r=.(用I1，I2，U1，U2及R表示)
解析这是一个测定电源电动势和内电阻的实验，学生应该从什么地方开始思考呢？从认知角度来看，学生首先从已有的经验出发，画出课本中的测定电源电动势和内电阻实验电路图，如图2所示.
根据所给器材的情况，绝大多数学生可以所给的数据进行简单的分析，看所给器材是否满足安全性、准确性、可操作性.根据全电路欧姆定律，当电流表的读数I小于0.5 A，满足安全性，电压表读数(U=E-Ir)将大于3.75 V，不能满足安全性.反之亦然.新的实验事实和原有的认知产生了矛盾，如何解决这个矛盾？
学生又必须从已有的知识经验中去搜寻解决的方案.根据全电路欧姆定律，要使图2中电压表的读数减小，就是减小路端电压，可以采用增大内阻的方法，即在电源上串联一个电阻；或者减小外电路电阻的方法，即在外电路并联一个电阻.这个方案需要电阻.学生重新对所给材料进行分析，发现还有一个固定电阻R=4 Ω.可以进行尝试画出两个可能电路图，如图3所示.新的电路图可以满足题目的要求吗？还必须根据所给的相关数据进行思考估算分析.
对图3甲进行分析，当电流表度数I小于0.5 A时，电压表的读数(U=E-Ir)大于1.75 V，满足安全性.这样很简单就得到高考的标准答案.根据所给的两组数据计算后可以得到
E=I1U2-I2U1I1-I2,
R=U2-U1I1-I2-R.
对图3乙进行分析，当电流表读数I小于0.5 A，电压表读数U小于3 V，设总电路的电流为I1，根据全电路欧姆定律，E=U I1r，可以得到I1=1 A，流过电阻R的电流I2(I2=I1-I)为0.5 A，此时需要的最大电阻R1=UI2=6 Ω.所给电阻R=4 Ω满足题目的要求.根据所给的两组数据计算后可以得到
E=(I1U2-I2U1)RR(I1-I2) (U1-U2),
r=(U2-U1)RR(I1-I2) (U1-U2).
同化纳新和顺应创新是人类认知思维的普遍规律.就电学设计性实验的思维活动来说，对于新问题，考生总是以原有的认知为基础去比较、理解、辨析和判断，使新旧知识挂钩，把新知识纳入旧知体系中，从而丰富和发展已有的认知结构，最后达到思维品质的提高.
例2用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900 Ω～1000 Ω)：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0 V；电压表V1，量程为1.5 V，内阻r1=750 Ω；电压表V2，量程为5 V，内阻r2=2500 Ω；滑线变阻器R，最大阻值约为100 Ω；单刀单掷开关S，导线若干.
(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注).
(2)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=.
解析学生从已有的经验出发，根据课本知识画出伏安法测量电阻的测量电路，如图4所示，图4中的甲电流表外接，乙是电流表内接.
根据所给的实验器材，比较发现，没有电流表.而在学生的认知中，测量电阻都是根据伏安法来处理的.新的情况和自己的认知产生了矛盾，怎么办？
学生必须继续寻找新的方案，从器材中发现，多了一个电压表，并且这个电压表的量程和内阻都知道，肯定要利用这个电压表.根据高中所学的电表改装知识，不难发现多余这个电压表相当于一个电流表，学生可以尝试画出如图5所示的电路.当然，学生在画图5所示的电路图的过程中，肯定要思考的问题，两个表如何放置，即电压表V1和电压表V2如何放置？根据题目要求“电压表的读数不小于其量程的1/3”，不难得到正确的测量电路.
实验电路图完成以后，再来思考控制电路图，就是与滑动变阻器的连接的问题.常见的控制电路有两种，是分压电路还是限流电路？根据实验操作性要求，被测电阻阻值比滑动变阻器大得多，应该选择分压电路，因此，完整的电路如图6所示.这就是高考的标准答案.
两个电路中Rx的表达式分别为
Rx=U1r1r2U2r1-U1r2,
Rx=(U2-U1)U1r1.
设计性实验的解答过程是一个需要不断对所发生的情况进行自我评估并随时加以必要调整的动态思维过程.设计性实验根源是教材中大纲规定的学生实验，但又高于教材.在平时的实验教学中和高三实验复习中，要坚持“以本为本”，重视教材中实验教学，又要在此基础上有新的拓展和提高.