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电学分析评价题分类解析

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分析评价题是探究题的一种.解答这类题,要求同学们能对实验方案、实验过程、实验数据和结论、实验器材等进行正确的分析,作出客观的评价.下面以电学分析评价题为例,分类解析如下.

一、评价实验器材

例1为测量一只标有“6.3V0.3A”的小灯泡的额定功率,某实验小组设计了如图1所示的电路.现有实验器材为:电压表(3V,15V)一只,电流表(0.6A,3A)一只,“10Ω2A”和“50Ω1A”的滑动变阻器各一只,电源(电压恒为12V)一个,开关一个,导线若干.实验时,甲同学认为电压表和电流表都应选用小量程,滑动变阻器应选规格为“50Ω1A”的那只;乙同学认为电压表应选用大量程,电流表应选用小量程,滑动变阻器应选规格为“10Ω2A”的那只.

请你对两位同学器材选择的合理性作出评价,并填入下表中(如合理,不需说明理由;如不合理,请指出不合理之处和产生的后果).

解析:甲同学器材选择得不合理.小灯泡的额定电压是6.3V,而甲同学选择的电压表的小量程为3V,小灯泡的额定电压超出了电压表的量程,电压表无法正确指示小灯泡的电压.

乙同学的选择也不合理.当小灯泡正常工作时,通过滑动变阻器的电流是0.3A,滑动变阻器两端的电压是12V-6.3V=5.7V,此时滑动变阻器接入电路中的电阻应为19Ω.而乙同学选择的滑动变阻器的最大阻值仅为10Ω,这样就使小灯泡两端的实际电压高于额定电压,容易将小灯泡烧坏.

二、评价实验方案

例2物理课上老师让同学们设计一个测量未知阻值电阻Rx的电路,各组同学都提出了自己的设计方案.下面是其中两组设计的实验方案.

a.甲组设计的实验方案

器材:电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源(电压未知) 、未知阻值电阻Rx、导线.

电路图:如图2所示.

b.乙组设计的实验方案

器材:已知阻值的定值电阻R0、电流表、开关、电源(电压未知)、未知阻值电阻Rx、导线.

电路图:如图3所示.

(1)请你写出未知阻值电阻Rx的表达式:

甲组:Rx=______;

乙组:Rx=______.

(2)请你对以上两组设计的实验方案进行比较分析,并作出合理的评价.

解析:(1)在图2中,电压表测未知阻值电阻Rx两端的电压Ux,电流表测通过Rx的电流Ix,故Rx= .

在图3中,开关S断开时,电流表测通过R0的电流I0;开关S闭合时,电流表测干路中的总电流I,此时通过Rx的电流Ix=I-I0.根据电源电压不变,得I0R0=(I-I0)Rx,所以Rx= R0.

(2)甲组设计的实验方案,电路中有滑动变阻器,可以改变未知阻值电阻两端的电压和通过未知阻值电阻的电流,获得多组实验数据,然后取多次测量的平均值,减小实验误差.乙组设计的实验方案,操作简单,但无法多次测量取平均值,实验误差较大.

三、评价实验数据和结论

例3某初中的同学们在探究“并联电路中干路电流与支路电流的关系”时,小岩所在的小组选了两个“2.5V

0.3A”的小灯泡,按图4所示的电路做了两次实验,记录的数据如表1所示.

在对数据进行分析和论证时,小岩认为该实验应有如下结论:①并联电路中各支路电流都相等;②干路电流与支路电流的关系为I干路=nI支路 (n为支路条数).

由于本组其他同学对小岩得出的结论有异议,于是他们又选了一个“3.0V0.3A”的小灯泡和一个“2.5V0.3A”的小灯泡,重新做了两次实验,得到的数据如表2所示.

(1)分析表2中的数据,如果你是组内成员,将如何评价小岩的观点?

(2)回忆你在初中阶段的实验经历,并结合本次实验对你的启发,谈谈做物理实验的注意事项.

解析:(1)小岩的结论在特殊条件下(并联电路中各支路电阻相同)是成立的.但分析表2中的数据可知,通过两条支路的电流并不相等,干路电流与支路电流的关系也不符合I干路=nI支路.由此可见,小岩的观点不具有普遍性,是错误的.

(2)分析实验数据,总结物理规律时,不能拿特殊当一般,轻易下结论,而应进行多次实验,寻找归纳普遍规律;实验时,应认真听取别人的意见,设计科学合理的实验方案.

四、评价实验过程

例4某同学在做“研究电流和电压、电阻关系”的实验中,按如图5所示的电路首先研究电流与电压的关系.通过移动滑动变阻器的滑片,三次改变定值电阻R0两端的电压,得到了三组实验数据如表3所示,分析实验数据得出了电阻不变,电流与电压成正比的结论.然后研究电流与电阻的关系,实验电路不变,滑动变阻器的滑片不动,三次更换定值电阻R0(5Ω、10Ω、15Ω),得到的数据如表4所示,分析实验数据得出了电压不变,电流与电阻不成反比的结论.你认为该同学的实验操作过程有没有不当之处?请作出合理的评价.

解析:在研究电流与电压的关系时,该同学用了控制变量法,其中不变的量是电阻,实验操作完全正确.在研究电流与电阻的关系时,该同学只更换了定值电阻,忽略了更换定值电阻后,电路中的总电阻改变了,通过电路的电流也随之改变,使定值电阻两端的电压发生改变.正确的做法是在更换定值电阻的同时,适当调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,即保证定值电阻两端的电压不变,用控制变量法研究电流与电阻的关系.

注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”