高中物理电路设计研究

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一、基本知识

1．元件的选择．电学实验中，元件的选择十分重要，它关乎着电路是否能设计成功．首先应该选择合适的电源，在选择时一定要考虑符合电路设计的电流值，其次还要对电表进行选择，尽量选择更贴近自己需要的量程，保证设计的精确性．还要选择适合电路的元件的型号等，将这些问题都进行全面考虑才能保证实验的进行．2．了解元件的使用方法．电路设计中存在许多电路元件，要想电学实验能顺利的进行，就必须了解各种电路元件的使用方法和使用规则．例如电表，电表上显示两个数值，如果不提前进行了解很容易将数值弄混．造成实验结果的错误．因此电学实验中电路设计时一定要先弄清电路元件的使用方法，才能保障实验的进行．3．熟悉电路构成，加强对特殊电路的记忆与理解电学实验中有许多特殊的电路，如果内心没有一个完整的电路构成图，在遇到这些特殊电路时，就没有办法将实验顺利开展下去．因此在实验前一定要加强对电路构成的设计．

二、电路设计的原则

1、整体性原则．在电路设计时不能将每一部分分开设计，电路的各个部分的关联性都很强，必须以整体性的原则进行设计，电流、电压的选择等都是根据电路的整体方案进行选择的．2、优化原则．电路设计不是一个简单的电学实验，它有庞大的系统性，在这个系统里又有许多小系统，这样才能形成一个完整的电路，电路设计时或多或少都会有一定的问题存在，出现这些问题不能视而不见，要将问题进行整合，拿出一套合理的改进方案，将电路设计达到最佳的设计效果．3、功能性原则．电学实验电路设计不是让学生完成一个简单的实验，目的是为了让学生通过电路设计来掌握一定的学习技能，这才是进行电路设计最终要完成的目标，所以在电路设计上一定要考虑它的功能性．

三、电路设计的方法

1．明确实验目的．所有的实验设计都有一个设计目的，为了达到这个目的才来进行实验操作，电路设计前也应该如此，首先要设定一个实验的目标，然后再进行实验，实验结束后来看看自己的实验结果是否达到了设计目的，才能从中分析思路找到设计的缺陷，从而进行改进．2．选择实验器材．实验设计除了理论的知识还需要实验器材的支撑，我们明确了实验的目的后就要进行实验器材的选择，选择时一定要配合自己的设计目标，尽可能的保证实验器材对实验带来的误差影响，选择最适宜的器材将误差降到最低．选择器材时还要考虑器材的操作性是否适用于自己的实验设计中，避免在进行实验时造成实验失败．在器材选择上最应该注意的就是器材的安全性，由于电路设计的复杂性往往会由于器材的选择不当造成电路烧毁，因此在器材的选择上这些问题都应该被注意．3．选择设计方案．电路设计是一种灵活的设计，不同的方案可以有不同的设计效果，实验目的、实验器材确定后根据这些内容来进行分析选择一些适宜的电路设计方案，将它们整理出来，绘制成设计图，结合学过的理论知识加以比较选择最适宜的设计方案．包括电流表应设计内接还是外接，滑动变阻器应采取分压式接法还是限流式接法，电路结构原理选择伏安法还是半偏法等等．保证电路的设计方案能顺利的运用在电学实验中．4．简化电路方程．电路设计中有许多的电路方程，它们是非常复杂的，但是在电路设计时还必须要用到，如果不将其进行简化在设计的过程中就会遇到许多麻烦，不仅会对电路的结构产生较大的影响，还有可能造成电路系统紊乱，所以在进行电路设计前要在合理的范围内将复杂的电路方程简化，保证电学实验的有效进行．5．电路设计案例分析．在描绘标有“2．5V0．3A”字样小灯泡的伏安特性曲线实验中，使用3V干电池和滑动变阻器进行供电．该实验本就要求小灯泡两端的电压从零起调，所以也只能是选用分压接法进行供电．只是在滑动变阻器的阻值选择上，考虑到灯泡正常发光时的电阻为12．5Ω，因此最好是选用实验室配备的5Ω或10Ω的滑动变阻器．电路实验设计题其设计思路、方法一般都来源于教材，要求用学过的物理知识、原理、实验思路、方法设计出合理的方案．因此在教学中或者复习过程中要特别注意对所学过电学实验问题的多种方法、远离的优劣、电路联接式的选择方法以及有关的实验注意事项进行归纳总结．从中体会多种方法的优劣，养成发散性思维的好习惯，才能比较顺利完成实验设计问题．高中物理电学实验电路设计学习起来虽然复杂，但是如果方法得当，进行实验前考虑的全面，在进行电路设计时就会相对简单些．高中生进行实验是对学生的理论知识及动手能力的考察，教师在学生的操作过程中也要加以指导帮助学生实验的误差变小，安全性提高，学生才能更好的将电学知识运用到考试中和实际生活中．

作者:汤从 单位:安徽省滁州市明光明光中学

参考文献:

［1］王慧．中学生电学实验能力现状及影响因素研究［D］．苏州大学，2010．

［2］曹会．高中物理电学实验资源开发与能力培养的初步研究［D］．苏州大学，2010．

［3］胡可玲．初中生电学学习中常见错误诊断性分析及策略［D］．苏州大学，2013．

［4］陈礼才．新课标下初中物理探究性电学实验的研究［D］．淮北师范大学，2015．

［5］张阳．高中物理电学虚拟实验室中操作诊断研究［D］．东北师范大学，2013．