电学探究题考查探秘

1、电学探究题考查探秘江苏丰县广宇中英文学校 刘庆贺一、在研究串联电路的特点实验中考查设计实验方案的能力例1 小林用如图1所示的电路研究串联电路的特点， 闭合开关S后，发现灯L1较亮, 灯L2较暗。他对这一现象的解释是：电流从电源正极出发，经过灯Li、灯L2，电流逐渐变小，所以灯Li较亮，灯L2较暗。小欢认为小林的解释是错误的，她只利用图1中的器材设计了一个实验，并根据实验现象说明小林的解释是错误的。请你完成下列问题：S 1（1）在下侧虚线框中，画出小欢所设计的实验电路图。（2）根据实验现象说明小林的解释是错误的。分析：根据实验现象，分析论证获得结论，是科学探究的一个重要环节。但仅仅凭一次实验就得

2、出结论，难免会犯以偏盖全的错误。 题目中的小林正是这样。 事实上，在学习这部 分内容时，不少同学受与水流类比的影响，也会产生小林这样的想法。可见，出题人不是无中生有，也是抓住了大家学习中的失误。 怎样用实验来证明错误呢？ （我们通常是用实验来 证明一个结论正确，这叫“证实”；此处是用实验来证明一个结论错误，这叫“证伪”）。这就要分析小林错误想法的来源，他以为灯的位置影响其亮暗。我们只要改变它们的位置， 看其亮暗是否改变（或者改为并联，看是否一样亮），就可以了。答案：（1）电路图见图2或图3。（2）图2中，按照小林的解释，闭合开关 S后，电流从电源正极出发，经过灯L2、L,电流逐渐变小，所以灯

3、L2较亮，灯L1较暗。（图3中，按照小林的解释，两灯应该一样亮） 但实验现象仍然是灯 L1较亮，灯L2较暗。这说明小林的解释是错误的。a Li1反思：题目表面上看是研究串联电路的特点实验， 但考查的并不是电路的连接、实验的 结论等大家熟悉的东西。 而是以此实验为载体，考查针对出现的新情景、新问题，如何创造性地用实验的方法加以解决。这才是真正的科学探究。二、在研究并联电路中电流关系实验中考查对数据次数的要求例2以下是小明和小杰写的一份探究报告：问题：并联电路干路电流与各支路电流有什么关系？猜想：干路中的电流等于各支路中的电流之和设计实验：略进行实验：闭合开关，记录 A. B. C各点的电流值如下

4、表所示：A点电流IAAB点电流Ib/AC点电流Ic/A0. 40. 40. 8(1) 小明的结论是 (填“正确”或“不正确”)。(2) 请你分析说明小明同学这一实验方案中的不足：_(3) 实验的改进方法： <分析：题目考查了一个较完整的探究过程，侧重于对测量性实验数据选取次数的考查。实验仅凭一组数据，不能发现普遍规律，要多测量几组(一般取三次)。测量A、B点的电流值，也要尽量避免数据相同，以免总结规律时引起不必要的干扰。答案：(1)正确。(2)仅测量一组数据，不能发现普遍规律。（3）要多测量几组。反思：科学探究需要科学的方法， 如果仅凭一个现象或一组数据就得出结论，这个结论不一定正确。“

5、无巧不成书”指的就是这样的事。只有在大量实验现象或实验数据的基础上， 才能避免偶然性，得出普遍结论。这样看来似乎实验的次数越多越好，其实没有这个必要。 重复性的实验一般进行三次就可以排除偶然性，发现普遍规律了，古人云“事不过三”吗。 实验次数太多，既费时又费力。三、在测量电阻实验中考查学生的评估能力例3同学们要测量电阻 FX的阻值（其阻值约几百欧），实验室能提供的器材有：干电池两节、电流表、电压表、滑动变阻器（“1001 X 2A”）、开关各一只、导线若干。（1）某同学设计的实验电路如图 4所示，并要用此电路测量待测电阻 Fx的阻值，你认 为这个方法是否可行？简述你的观点。（2）如果上述方法可

6、行，画出电路图，并写出主要实验步骤和 Fx表达式。如果上述方 法不可行，请你利用题中已有的器材设计出一种可行的实验方案。 画出电路图，并写出主要 实验步骤和Fx表达式。分析：“伏安法”是测量未知电阻的基本方法，用电流表测出通过电阻的电流I，用电压表测出电阻两端的电压 U,再利用F=l/I就可以计算出电阻的阻值。从图 4看出，这就是 “伏安法”测量电阻的典型电路图。不过，你要认为它能测量待测电阻Fx的阻值，好像还为时过早。因为题目告诉我们电阻Fk的阻值约几百欧，而电源电压最大只有3V。你可以估算一下电路中的电流，也就是零点零几安，与图中电流表的最小分度值大致相当。换句话说，用电流表是无法准确测出

7、电路中的电流的。所以，无法用这种方法测量电阻的阻值。那么如何利用题中已有的器材测量出 Fx呢？只有在实验原理上想办法。既然电流表无 法正常使用，那么用电压表和滑动变阻器能否测出Fx?当然能。方法是让滑动变阻器的阻值一次为零，一次最大（1001 J,分别记下电压表的读数，再利用串联电路中的规律即可计算出Rx的阻值。这样看来，利用图 1也能测出Rx,只是不用关心电流表了。所以题目第 一问回答“可行”“不可行”都对，关键是理由不同。答案：方案一：（1）不可行。因为按此电路用“伏安法”测量未知电阻时，电路中的 电流太小，电流表无法准确测出电路中的电流。（2）按图5连接好电路，将滑动变阻器的滑片移到阻值

8、最大处，记下电压表的示数U；再把滑片移到阻值为零处，记下电压表的示数U （即电源电压）。万案一：（1）可行。按此图实验时，可以不用管电流表示数，通过电压表和滑动变阻器就能测出Rxo（2）按图6连接好电路，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，记下电压表的示数U;再把滑片移到阻值为零处，记下电压表的示数U （即电源电压）。根据二反思：题目考查在具体情景下电阻的测量。给我们的启发是，实际的事物是复杂的，理论上可行的，实际中受各种条件的制约，可能不一定行的通。所谓“纸上得来终觉浅，绝知 此事要躬行”就是这个道理。四、在研究焦耳定律实验中考查实验的思想方法例4我们知道：“电流通过导体时产生的热量，与电流的

9、平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。”这就是焦耳定律，用公式可表达为：Q =|2Rt。爱动脑筋的小明在探究这个问题时， 设计了图示的实验， 只连接一次电路就完成了实验探究。他的方法是用电阻丝(其中 R甲工R乙)给烧瓶中的煤油(煤油质量相同)加热，然后观察煤油在插 入密封烧瓶里的玻璃管中上升的高度，就可以对比电阻丝放热的多少。 请你仔细观察小明设计的实验电路，并应用所学知识分析回答下列问题：(1) 探究电热的多少与电流的关系，应该对比 两个烧瓶中煤油柱上升的高度，而这两个烧瓶中电阻丝阻值应该 。(2) 探究电热的多少与电阻的关系，应该对比 两个烧瓶中煤油柱上升 的高度。(3) 有许

10、多家用电器的工作原理即为焦耳定律，请举两个例子。分析：本题主要涉及两种物理研究方法：一是控制变量法。另一种是转化放大的方法。在探究电热的多少与电流的关系时，应控制两个电阻丝的阻值相同； 在探究电热的多少与电阻的关系时，要控制通过两个电阻丝的电流相同，最好的方法当然是采用串联。这里就应用了控制变量法。当要研究的一个物理量与另外几个物理量都有关系时，为简化和方便，先研究与其中一个量的关系，而要控制其余几个量不变，这种研究问题的方法叫控制变量法。这种方法在实验数据的表格上的反映为： 某两次试验只有一个条件不相同，若两次试验结果不同， 则与该条件有关，否则无关。反过来，若要研究的问题是物理量与某一因素

11、是否有关，则应只使该 因素不同，而其他因素均应相同。控制变量法是中学物理中最常用的方法。想一想，物理中还有哪些地方用到了控制变量法？另一种研究方法是转化放大的方法。 实验中电流产生的热量不能直接观察到， 但热量的 变化可以用温度的变化来感知。通过温度的变化多少来间接知道电流产生的热量的多少，这是转化法。物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。特别是对那些抽象的难以理解的物理知识， 这种方法很有效。生活中你也用到过转换法，只是未注意罢了。

12、空气是看不见摸不着的，但我们可以根据 空气流动(风)所产生的作用来认识它，如红旗飘动，树叶摇晃等。想一想，物理中还有哪 些地方用到了转换法？还有一个问题： 由于实验中电流产生的热量较少， 液体温度升高的也较小， 所以用温度 计不易直接测量比较。为了使现象明显，实验采用了两种方法：不用温度计，但采用了放大的“温度计”。整个烧瓶相当于一个温度计的玻璃泡。由于烧瓶里的液体较多，使升温膨 胀效果更明显。采用煤油代替常见的水，用玻璃管插入密封烧瓶里的煤油中代替温度计。 用煤油代替水， 是因为煤油比水的比热容小， 在吸收相等的热量时温度上升的多， 这样现象 更明显。 （当然还有一个重要原因，那就是煤油不导电。可以设想由于水导电，若用水由水 产生的电阻就无法控制电路中的电阻情况）。答案：（ 1）甲、丙或乙、丙相等。（2）甲、乙（ 3）电饭锅、电热毯、电暖炉等。反思：在研究和解决问题的过程中， 不仅需要相应的知识， 还要注意运用科学方法。 物 理课程标准要求， 在突出科学探究内容的同时， 重视研究方法的指导，使学生在进行科学 探究、学习物理知识的过程中，逐渐拓宽视野，初步领悟到科学研究方法的真谛。因此，注 意考察研究物理问题的方法， 成为当前和今后中考的热点。 在初中阶段， 需要掌握的科学研 究方法主要有：控制变量法、理想实验法、转换法、物理模型法、类比法、归纳法等。从以上可以看出，