初中物理电学实验与探究题例析

初中物理电学实验与探究题例析双凤中学周永红苏科版物理教材已经不再设有独立的实验章节，取而代之的是“活动”这一呈现形式。

据笔者统计，苏科版教材中电学部分安排有这样的“活动”34个（其中第13章11个，第14章8个，第15章6个，第16章9个），另外，在九下的教材中还有三个引导式的实验，分别是：“电流通过电热器所产生热量的多少与哪些因素有关？（第13页）”；“小电动机为什么会转呢？（第44页）”；“安装直流电动机模型（第49页）”。

在上述的这些“活动（或实验）”中，有认识仪器作用的，如“活动13.5 观察电流表”；有介绍仪器用法的，如“活动14.4 学习使用滑动变阻器”；有作引出物理概念之用的，如“活动16.1 认识磁体”。

但更多的活动则是以探究为目的，让学生在探究的过程中积累经验，认识物理现象，揭示物理规律，渗透研究物理问题的思想方法等等。

把问题的归宿落脚在中考上，在电学实验与探究的考查方面，我想我们最关心的莫过于以下三个问题。

一、电学实验考什么？1.考实验原理：如伏安法测电阻的原理是＿＿＿＿，伏安法测电功率的原理是＿＿＿＿。

2.考实验器材：包括①基本实验（即教材中的常规实验）所需要的器材②因某一仪器欠缺而改进后的实验所需器材③提供足量的器材供你选择3.考电路图的设计和电路的连接：包括画电路图、连接或者补画电路、电路纠错等等。

4.考实验操作过程：如步骤的重排，遗漏步骤的补充，错误步骤的修正，操作细节的考查以及实验步骤的概括，5.考实验所运用的思想方法：如控制变量的思想、等效替代的思想、转化思想等等6.考数据处理与结论归纳二、电学实验怎么考？从考题涉及的知识点看，可以是单一的实验考查，也可以是几个实验的巧妙融合；可以是蜻蜓点水式的点一到为止，也可能是对同一实验的层层推进式的考查，还可以是要求运用所学课本知识解决实际问题、归纳新的结论的拓展性测试。

从题目出现的形式上看，可以是填空，也可以是选择的形式；可以是问答的形式，还可以是方案设计或者对结论的合理猜测。

从取材的手段来看，可以是用教材中原来的实验，也可以是对实验探究中常见问题的单独检测；可以是对教材原有实验的改编，还可能是教材中或常见练习中几个实验的融合。

三、为什么电学实验中以“测量电阻”和“测量电功率”这两个实验为最重要？这是因为这两个实验比较全面地覆盖了电学部分基本知识点――从基本概念到重要原理、规律，从单一仪器的作用到多种仪器的同时使用，从实验手段到思想方法，从知识运用到思维拓展等等。

总之，电学里的这两个实验不仅帮助我们解决了实际问题，更重要的是其中所蕴含的研究总是的“方法论”思想，对我们今后继续学习物理甚至走上工作岗位灵活地解决实际问题都将是十分有益的。

为了帮助同学对电学实验与探究问题的考查有真切的感受，我们来看下面的几道例题。

例1.小明同学测量2.5V小灯泡的电阻时，连接的电路如图：⑴小明实验的方法名称叫＿＿＿＿＿＿⑵这个实验依据的原理是＿＿＿＿＿＿⑶检查电路，发现有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，若没有发现错误，闭合开关，会出现现象.在图中补画出正确的连线.⑷改正错误的连接后，小明按正确的操作测得的数据如下表：则第1次测得的小灯泡的电阻为；分析表一中的数据你能概括出的结论是从表中计算出三次小灯泡的电阻不相等，你认为可能的原因是 .⑸小华建议小刚将三次实验中测得的灯泡的电阻的平均值记为小灯泡的电阻，你认为小华的建议是否合理？为什么？例2.如图甲是测量小灯泡电功率的实验电路图，图中小灯泡的额定电压为2.5V。

⑴若选用干电池作电源，至少要用节干电池串联起来。

⑵下面是同学们在实验过程中出现的一些情况，请你分析出现这些情况的可能原因。

A．连接好电路，闭合开关后，看到电流表指针如图乙所示偏转：B．将最后一根导线连好后，马上看到灯泡发光：C．连接好电路，闭合开关后，小灯泡不亮，且电流表无示数，电压表有示数。

⑶正确连好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，当电压表示数为 V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图丙所示。

则小灯泡的额定电流为 A，额定功率为 W。

例1和例2两道实验题分别是以“伏安法测电阻”和“伏安法测电功率”为框架来设计问题的，从所出示的问题看，像例1的第⑴、⑵、⑸问及例2的七个问题中的六个（第2问中的C项除外）都可以直接运用课堂知识回答或经过计算即可回答，这就是对基础知识的理解和运用能力的考查。

但例1的第⑶问就设置了不少同学难以逾越的障碍。

首先是对电路连接错误的查找，并且明确要求只能改动一根导线的连接，七根导线，改动哪根才是正确的呢？你就要顺着电流的方向一遍遍地找，反反复复地查，同时要将电路连接过程中的那些基本要求在脑海里回放，这时候一定得有耐心！哈哈，终于找到了：是连接电流表的“－”接线柱与灯泡右侧接线柱的那根导线！只要将它连在电流表“－”接线柱上那端改接在电压表的“－”接线柱上就行了。

接着就是回答“若没有发现错误，闭合开关，会出现现象”这里的现象并不是正确的实验中可观察的现象――因为电路连接中的错误（电压表被串联在电路中）你没找出来！例1的第⑸问是略带开放性的问题，在不考虑温度对电阻的影响时，这样的建议是应该采纳的，但由于灯丝是在很高的温度下才发光的，所以温度对灯丝电阻的影响不宜忽略，因此小华的建议是不合理的。

这是同学们在考试中容易发生错误判断的问题之一。

虽然原因不同，但例2第⑵问的问题C的答案与例1第⑶问中填空的答案却是一样的。

在测定电功率的实验中，有一个特别容易犯错误的地方，就是实验表格的设计和对实验数据的处理上：有些同学根据经验，认为为了减小实验误差，采用多次测量求平均值的方法，所以在表格的加上一列“电功率的平均值”，其实这是“画蛇添足”之举，是由于不理解电功率的物理意义而出现的笑话。

灯泡的电功率是表示灯泡在单位时间内消耗能量多少的物理量，反映灯泡的发光情况，计算电功率的平均值没有实际意义。

上面的两例是以课本知识的运用为检测重点的，但其考题呈现的形式以及所涉及的知识点却是非常丰富的。

下面的例3是以电阻和电功率的测量为基础而又巧妙地将两个实验结合为一体的拓展性实验题，它考查的侧重点在于实验方案的设计与研究物理问题的思想方法上。

例3. 利用如图所示的电路，测定一个电热器R 0（R 0的阻值未知，额定电压已知为U 0）的额定功率P 0，图中R 为滑动变阻器，R ′为电阻箱，图中所有仪器都能保证实验正常进行。

开始实验前，三个开关S 、S 1、 S 2均处于断开状态。

⑴开关S 闭合之前，滑动变阻器R 的滑片P 应位于变阻器的 端。

（选填“左”或“右”）⑵根据公式P 0＝U 0I 0，江海同学设计了如下的实验步骤：A 、闭合开关SB 、闭合开关S 2，调节电阻箱R ′的旋盘，当电流表示数与电阻箱示数的乘积等于U 0时，停止对R ′的调节。

C 、断开开关S 2，闭合开关S 1，记下此时电流表的示数I 0，即可得P 0＝U 0I 0。

实际上，江海同学设计的实验步骤是错误的！他的错误是 。

⑶请你将正确实验所必需的步骤，按合理的顺序写在后面的横线上：A 、闭合开关SB 、闭合开关S 1，C 、D 、用你测得的量和已知量表示额定功率P 0＝ 。

我们容易看出，这道实验题脱胎于“在缺少电压表的条件下，用等效替代的思想测量电阻”的实验题，但它最终要求我们计算的并不是R 0的电阻，而是它的电功率。

能不能跳出题目给我们设计的“圈套”是我们能否正确解答本题的关键。

实际上，大部分同学在解答题目时容易受到题目设置情境的暗示，把思路定格在“设法测出R 0的正常工作电流I 0”这一方向上。

但在这个电路中，我们无法确认R 0是否处在了“正常工作”的状态！所以纠正江海的错误应当调整思路，根据R 0的额定电压U 0已知这个条件，结合电功率的公式的变式P ＝U 2/R ，只要测量出R 0的电阻不就解决问题了吗？这样一来，解答本题就转化成同学都比较熟悉的用“等效替代法”测量电阻的实验题了。

例4.在课外活动中，老师给出了下列器材：电源（电压为6V ）、一个定值电阻（9Ω）、一个滑动变阻器（最大阻值是30Ω）、电压表、电流表、开关、和导线若干。

活动中小明同学设计的电路如图12甲所示，在正确的连线和调节滑片，小明测出的数据如下表一所示。

表一：(１）现在请你用笔画线代替导线将图乙中的器材按照图１２甲所示的电路进行正确的连接（已经连接的导线不能改动）。

(２）数据记录表一中的“功率”是那个器材的功率？答： 。

这个器材“功率”的变化情况是 。

(３）小明通过分析数据提出了一个猜想：“在电源电压不变的情况下, 图12中的定值电阻和滑动变阻器的阻值相等时，滑动变阻器的功率最大”。

为了验证猜想是否正确，小明用一个阻值为10Ω的电阻把原电路中的定值电阻换下，进行了一次验证，数据记录如下表二，表二：你认为小明这次验证实验能否验证其猜想？ 答: 选填“能”或“不能”)； 理由是： 。

(4) 现实验室有三个定值电阻，阻值分别是20Ω, 30Ω, 40Ω。

为了继续验证小明的猜 想, 应选择的电阻是 Ω。

理由 是： 。

例4是一道不以教材中实验为蓝本的探究性试题，它直接地考查电路的连接、数据分析处理与结论的概括、实验设计的合理性、实验器材的正确选择等等，题目的开放度比较大，但所考查的知识点不超出我们所学知识的范围，结论的归纳也在我们的思维能力所及的层次。

不失为一道电学探究的好试题。

以上四例，是电学实验与探究考题中的综合性试题，比较全面地体现了电学实验中重要的考点，也涉及到了电学实验中的难点问题，当然不可能涵盖所有，所以同学们还应当在老师的指导下，认真进行全面而细致的复习，做到“求知不教一疑存”，确保在中考时能“笑傲考场”！附：例题参考答案例1 ⑴ 伏安法 ⑵ 欧姆定律（或R ＝U/I ）⑶ 见右图 电压表示数过大，电流表无示数，且灯泡不亮⑷10.5Ω；①小灯泡的电功率随它两端电压升高而增大②小灯泡的电功率随它通过的电流增大而增大③小灯泡中电流随它两端电压升高而增大④小灯泡灯丝的电阻随它温度升高而增大⑤小灯泡两端的电压与它电流的比值近似不变(只需答出一条)；小灯泡灯丝的电阻随它温度 升高而增大（从“误差不可避免”的角度考虑，答成“测量中出现误差”也可认可）⑸不合理。

灯丝电阻随温度升高而增大，故三次电阻反映了灯丝在不同温度下的电阻，它们的平均值代替不了灯丝的电阻。

例2. ⑴ 2 ⑵ A.电流表的正负接线柱接反了；B.连接电路的过程中，开关没有断开；C.小灯泡坏了（灯泡与灯座间接触不良）⑶ 2.5 0.24 0.6例3. ⑴左⑵步骤C中，电流表的示数并不是R0的正常工作电流。

⑶B.闭合开关，移动变阻器的滑片至适当位置，记下此时电流表的示数I1C.断开S1，合上S2，不改变变阻器滑片的位置，调节电阻箱直到电流表的示数仍为I1，记下此时电阻箱接入电路的阻值R/，则R0＝R/D. P0＝U02/ R/例4. (1) 如右图；(2)滑动变阻器, 先变大后变小；(3)不能, 滑动变阻器的功率没有变小；(4)20, 定值电阻的阻值就小于滑动变阻器的阻值。