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例谈初中物理课本中一实验电路图的应用

范文

岳彦东

【内容摘要】初中物理课本中一部分图、例题的选择非常经典和具有代表性，有以点带面、触类旁通的效果，本文以课本中“练习使用滑动变阻器”的电路图的应用为例做一分析。

【关键词】电路图;应用;一图多解

在九年级物理课本（人教版九年级全一册，教育部审定，2013版）70页有一实验电路图，如图1所示。

这个实验电路图的目的是使学生初步了解滑动变阻器的应用，并通过实验直观的感受滑动变阻器在电路中对电流和电压的控制作用。但这个电路图的作用不仅在此，下面举例来说明这一电路图在初中物理中的应用。

应用一：探究电流与电压的关系

1.设计实验

学生通过对前面电学基础知识的学习，已经有了这样的初步结论：电压越高，电流越大;电阻越小，电流也越大。这就意味着在探究电流与电压的关系时，需要采用物理中常用的一种实验方法——控制变量法，控制电阻R的阻值不变。

要探究通过电阻的电流I怎样随着电阻两端的电压U的改变而变化，需要确定改变电阻两端电压的方法，根据学生的知识储备滑动变阻器是最理想的选择。

实验电路图：如图1所示。

2.进行实验

按图连接电路，测量并记下几组电压和电流值。

R=;Ω

3.分析和论证

分析表中的数据，得出当电阻一定时，电流与电压的定量关系。也可在坐标纸上用描点法作出图象，则能更直观的看出两个量间的变化关系。

4.结论

在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。

应用二：探究电流与电阻的关系

1.设计实验

要探究电流与电阻的关系，需要知道电阻的阻值和通过电阻的电流，还需要知道更换电阻后控制电阻两端电压不变的方法。根据学生对滑动变阻器作用的了解，本实验中控制电阻两端电压不变的方法中，滑动变阻器是最理想的选择。

实验电路图：如图1所示。

2.进行实验

按图连接电路，测量并记下几组电阻值和电流值。

U=;V

3.分析和论证

分析表中的数据得出，当电压一定时，电流与电阻的定量关系。

4.结论

在电压一定的情况下，通过导体的电流和导体的电阻成反比。

应用三：伏安法测电阻

1.设计实验

根据欧姆定律的变形式R=UI，测出R两端的电压和通过R的电流，然后用公式算出电阻即可。但为了减小实验误差，还需要改变R两端的电压和通过它的电流进行多次测量。对电流和电压的调节控制最理想的选择当然是滑动变阻器。

实验电路图：如图1所示。

2.进行实验

按图连接电路，测量并记下几组电压值和电流值。

3.分析和論证

根据测量数据计算出每次电阻的测量值，由于各种原因导致的测量误差，使每次计算出的电阻值都略有不同。

4.结论

为了减小实验误差，定值电阻的测量值取几次测量值的平均值，即R=R1+ R2+…+Rnn

应用四：测量小灯泡的电功率

1.设计实验

根据电功率的计算公式P=UI可知，用电压表和电流表测出小灯泡两端的电压和通过它的电流，然后用公式算出小灯泡的功率即可。在测量过程中，由于小灯泡的特殊性，需要在闭合开关时，要求通过小灯泡的电流最小，以防止小灯泡灯丝被烧断。而且还要能调节小灯泡两端的电压，使其为额定电压，以测出小灯泡的额定功率。在实验中保护电路和调节电压的功能的实现，滑动变阻器是不二之选。

实验电路图：如图2所示（只对图1稍作修改，用小灯泡L替换电阻R即可）。

2.进行实验

按图连接电路，测量并记下几组电压值和电流值。

3.分析和论证

根据测量数据计算出每次功率的测量值，从计算结果分析得出小灯泡的功率随其两端电压变化的规律。

4.结论

①小灯泡的实际功率会随着电压的变化而变化，只有当U实=U额时测出的功率才是小灯泡的额定功率。②功率不能求平均值（因为它会随电压的变化而变化）。

综上所述，其中应用一和二为欧姆定律的引入起到了必要的铺垫作用，而欧姆定律是初中电学的核心内容;应用三和四是对欧姆定律内容的进一步拓展应用，所以图1的电路图在初中电学中有总领的作用，起到了一图多解、以点带面的效果，为学生电学的学习起到了一个指引作用，也为教师的教学提供了一个好的支点。物理教材中的图、例题选择的经典性和代表性由此也可见一斑。

【参考文献】

[1]人民教育出版社课程教材研究所、物理课程教材研究开发中心.教育部审定2013义务教育教科书《九年级物理》全一册[M].人民教育出版社出版，2013.

[2]《中学物理教与学》 ?2004.5

（作者单位：甘肃积石山县田家炳中学）

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