《用多用表探测黑箱内元件》教学探讨

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《用多用表探测黑箱内元件》是高中物理的重要实验。在历年高考中都有所体现，考生在这种题型上的得分率不高，其主要原因是考生对电学实验掌握不牢，对实验设计的一般步骤不熟悉。本文对此实验的教学谈谈个人观点。

笔者在教学中发现，很多学生长期以来，在电路分析和计算方面基础薄弱，对多用表的原理不了解；做实验时就是去实验室玩玩而已，没有明确实验目的，运用时无法找到切入点。为了让学生理解掌握好该实验的原理，并做好实验，笔者认为应从以下几个方面入手。

一、理论上为学生打好基础

首先要让学生掌握好电路方面的基础知识，如电源、电流、电压、电阻、功率、电容、电感等基本概念；然后让学生掌握部分电路和闭合电路欧姆定律，串联、并联、混联电路的特点和基本计算方法。如果这些基础知识掌握好了，探测黑箱内元件的问题就好办了。

二、理解表的原理，掌握使用方法

（1）要让学生知道多用电表是可以测电压、电流、电阻的电学仪器，通过选择开关切换成不同功能的电表，让学生认识多用表的表盘，并懂得读数。（2）多用表的“+”、“-”插孔对应插红、黑表笔，表内电流“红进黑出”。

三、让学生掌握常见电子元件的特点和测量方法

一般来说，中学要求掌握的常见器材是电阻器、二极管和电容器。（1）电阻器的作用有分流、限流、分压等。用指针式万用表判定电阻的好坏：首先选择测量挡位，再将倍率挡旋钮置于适当的挡位，对万用表电阻调零，测量待测电阻，结束后选择开关打回OFF挡。（2）电容器的作用：隔直流、充放电、储能等。采用万用表R×1k挡，检测前，先将电解电容的两根引脚相碰，以便放掉电容内残余的电荷。当表笔刚接通时，表针向右偏转一个角度，然后表针缓慢地向左回转，最后表针停下。表针停下来所指示的阻值为该电容的漏电电阻，此阻值愈大愈好，最好应接近无穷大。（3）半导体二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，电阻很小，而在反向电压作用下电阻极大或无穷大。用万用表（指针式）判断半导体二极管的极性：通常选用万用表的欧姆挡（R×100或R×1k），然后用万用表的两表笔分别接到二极管的两极上。当二极管导通时，测得阻值较小（一般几十欧姆至几千欧姆之间），这时黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。当测得阻值很大（一般为几百至几千欧姆）时，黑表笔接的是二极管的负极，红表笔接的是二极管的正极。四、实践演练

（1）强化实验步骤：先用万用表的电压挡检测黑箱内有无电源，如果无电源，再用欧姆挡检测其他电学元件，猜测电路结构。

（2）教师设计一定的实验，在实验室里指导学生做好该实验，使学生理论和实践相结合，进而提高学生的实验能力。

（3）精选一些相应的练习，让学生通过练习，逐步养成科学分析的习惯。

例题：（2012·全国理综22题）在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串并联电路，黑箱面板上有三个接线柱1、2、3（如图1所示）。用欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为1Ω，2、3接线柱之间的电阻为1.5Ω，1、3接线柱之间的电阻为2.5Ω。

图1（1）在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式；

（2）如果将1、3接线柱用导线连接起来，1、2接线柱之间的电阻为Ω。

解析：（1）由于箱内只有电阻，所以用串并联知识就可以了。先判断阻值最大的1、3支路结构，然后再判断2、3支路结构，最后判断1、2支路之间的结构就可以得出如下图所示电路。

图2

（2）根据题述的测量值，4个电阻的阻值均为1Ω。如果将1、3接线柱用导线连接起来，1、2接线柱之间的电阻根据电阻的串并联公式，计算得R=0.6Ω。

笔者在教学实践中发现，按照上述思路去教学，效果较好，许多原来电学基础薄弱的学生都能找回信心，认真学习，这些学生对物理的兴趣也越来越浓了，物理教学质量也提高了。