电学实验器材和电路的选择
一、教学目标
1．使学生掌握选择器材和电路的一般原则。
2．使学生掌握选择电压表、电流表、滑动变阻器的方法。 3．使学生会选择电流表内外接法。 4．使学生会选用分压电路和制流电路。 5．培养学生实事求是的科学态度。
二、教学重难点分析
1．教学重点：电流表内外接法的选择方法；分压、制流电路的选择方法。 2．教学难点：分压电路的连接。
三、教学过程设计
一、选择器材和电路的一般原则
在中学电学实验中，选择器材和电路的原则是： 1．安全性原则。 2．精确性原则。 3．简便性原则。
安全性原则是指实验中要保证电流、电压值既不超过仪表的量程，又不能超过变阻器、小灯泡、电阻箱等器材所允许的最大值。
精确性原则是指在不违反安全性原则的前提下，尽量使测量结果更精确。
简便性原则是指在不违反前两个原则的前提下，尽量使测量电路简单好接，测量中的调节控制操作方便。 二、器材的选择
下面我们用一个例题来说明如何选择器材。
有一个电阻Rx，其阻值大约是10Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值，可供选择的电路如图。
可供选择的器材是：
电动势4.5V、内阻不计的电源E 量程为5V、内阻10kΩ的电压表V1 量程为3V、内阻6kΩ的电压表V2 量程为300mA、内阻4Ω的电流表A1 量程为500mA、内阻2Ω的电流表A2
最大阻值20Ω、额定电流1.5A的滑动变阻器R1 最大阻值500Ω、额定电流0.5A的滑动变阻器R2 开关和若干根导线。
思考问题：请问应选择哪些器材，以便测量待测电阻的值？ 1．电压表、电流表的选择
因为电源的电动势是4.5V，根据安全性原则，我们不选量程仅3V的电压表V2，而要选择量程5V的电压表V1，同时，因待测电阻两端的电压最大值是4.5V，所以用电压表V1测量时，可有很多数据超过电压表的半量程，这样结果较为精确，也符合精确性原则。
因为测量时，最大电流为Im=电流表A2。
2．滑动变阻器的选择
因为测量时，最大电流为Im=0.45A，没有超过两个滑动变阻器的额定电流，根据安全性原则，两个滑动变阻器都可以选用。
如果选用变阻器R1，其值大约是待测电阻值的两倍，可以使待测电阻上的电压从1.5V变化到4.5V，范围足够大。如果选用变阻器R2，可以使待测电阻上的电压变化范围更大，它们都符合精确性原则。
但是变阻器R2的阻值是待测电阻的50倍，在实际操作过程中，用它调节电流跳跃性大，远不如变阻器R1好操作，按照简便性原则，我们选用变阻器R1。
4.5V=0.45A，所以选符合安全性原则和精确性原则的10?三、电路的选择
1．电流表内外接法的选择
当用电流表外接法（如图甲）时，电流表测量结果将比待测电阻中的电流大，当用电流表内接法（如图乙）时，电压表测量结果将比待测电阻两端的电压大。我们所选用的电压表，其内阻是待测电阻的1000倍，而所选的电流表内阻是待测电阻的0.2倍，所以，用电流表外接法（如图甲）时误差小。
思考问题：在实际实验操作时，可能不知道仪表的内阻，这时我们可以按照图接好电路后，将电压表右端分别与a点和b点相连，如果电压表示数变化比电流表明显，那么我们就将电压表接在a点进行测量。反之，如果电压表示数变化不如电流表明显，那么我们就将电压表接在b点进行测量。这是为什么？ 2．分压电路和制流电路的选择
思考问题：如果只给滑动变阻器 R1，而待测电阻值约为100Ω，在分压电路和制流电路中，我们应选择什么样的电路进行实验？
分压电路可以使待测电阻上的电压从最大值调到零，制流电路却不可以。分压电路连线复杂，制流电路连线简单。分压电路消耗的额外功率大，制流电路消耗的额外功率小，我们可根据这两种电路的特点，按照实验要求进行选择。
在上面例题中，如果用制流电路，因待测电阻值是滑动变阻器总阻值的5倍，所以变阻器对电流、电压的的调节作用不好，这里我们应该选用调节作用范围大的分压电路。
高中物理《电学实验器材和电路的选择》教学设计
