高中物理滑动变阻器分压连接规律探究.pdf
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1、Vol.41No.11物理教学探讨2023年第1 1 期物理实验高中物理滑动变阻器分压连接规律探究张健,谭庆宁,文琳么,廖辉,黄麟惠,卢靖宇重庆市朝阳中学,重庆4 0 0 7 0 0摘要:滑动变阻器的分压连接规律,是高中物理电学教学的难点,拟运用多种手段,相互印证和完善,以期能突破该难点。具体做法是:用实验得到初步的定性结论;应用数学微积分在理论上对分压电路中物理量的单调性等规律进行定量推导;最后借助Desmos将上述规律进行图像呈现并动态展示。关键词:分压电路;实验;单调性;Desmos中图分类号:G633.7在高中物理学习中,有这样一类问题:应用物理原理尽管能推出结论性的表达式,但限于高中
2、生的数学综合能力,理清这个表达式所承载的规律却并不是一件轻松的事。此时,如果能将表达式(数)和其图像(形)相结合,自然能降低难度,提升学生学习的自信心和效果。因此,借助一种工具将数转化为形就弥足珍贵,其中Desmos就是这样一款软件。如果在教学过程中巧妙引入并设计,不仅能彰显规律(单调性、极值等),发现新知,还能动态呈现,生动形象。于是,对高中物理中滑动变阻器的分压连接规律 1 和特点展开研究。1实验探究分压电路 2 1.1器材及规格学生电源,滑动变阻器R(20Q2A),滑动变阻器R2(50Q2A),定值电阻R=102,单刀单掷开关,双量程电压表(1 5 V3V),双量程电流表(3 A0.6A
3、),多量程数字电流表(2 A200mA20 mA),电脑,导线若干。1.2基基本电路及主要电学量(1)在本研究中,R0,Ri0,R20,ro0,E0,令r=ro+R20。在实验中,R2也选用滑动变阻器,是为了研究干路电阻的变化对分压电路的影响。电路图如图1 所示。文献标识码:A文章编号:1 0 0 3-6 1 4 8(2 0 2 3)1 1-0 0 4 7-3R2图1 分压连接电路图(2)设滑动变阻器R滑片左侧电阻为R(0R,R),则滑片右侧电阻为(R-R.);RI与R并联两端的电压为U,通过RI的电流为Ii,通过滑动变阻器支路部分电流为I2。(3)连接电路。为了测量I2,从电阻丝左端接线柱引
4、出导线,串联一个电流表,电路连接示意图如图2 所示。图2 电流表连接示意图RiDRSETo收稿日期:2 0 2 3-0 5-2 9基金项目:重庆市中小学创新人才培养项目计划研究项目“静电场测绘实验仪的设计与制作”(CY230220);重庆市北碚区教育科学“十四五”规划2 0 2 2 年度招标课题立项课题“双减背景下通过科创社团活动提高中学生科学探究能力实践研究”(BZ2022-1-032);教育部产学合作协同育人项目“趣味物理演示实验仪器的设计及其在物理教学中的应用(2 2 0 6 0 0 5 3 2 1 3 5 7 5 3)。作者简介:张健(1 9 7 2-),男,中小学高级教师,主要从事中
5、学物理教学研究。-47-2023 年第 1 1 期实验过程中,发现I2很小,改用2 0 mA量程的数字电流表,并连接电脑,显示I2的变化图像。物理教学探讨MM4通通控制Vol.41 No.112.73mAX最终实验电路图如图3 所示。?十R数字电流表PA2R电脑ETo图3 数字电流表连接电脑电路图1.3实验过程(1)接通电源、闭合开关前,检查滑动变阻器R,R2的滑片是否置于最左端。(2)闭合开关,调节R2到某一个值(较大值)并保持不变,从左向右移动R的滑片过程中(Rx由零增大到R),观察电表的示数变化。随后,立刻断开开关,R的滑片移回到左端。(3)再次闭合开关,调节R2到某一个值(较小值)并保
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