对高考实验题中物理常用电表数据的合理性分析

对高考实验题中物理常用电表数据的合理性分析

李维兵

（南通高等师范学校 江苏 南通 226100） 电话：15862808928

摘要：对高考实验题中，不同量程的电压表、电流表读数的数据合理性分析，并对其不合理性的思考

关键字：高考 实验 电压表 电流表 数据 合理

物理是一门以实验为基础的学科，物理实验是高考的考查重点。课程标准中明确规定学生会正确使用一般的仪器。其中对仪器的读数是中学生最基本的素养。在实验时，刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读，究竟估读到哪一位数字，应由测量仪器的精度（即最小分度值）决定，即精确值是1（如1cm，1mm），则估读到下一位（如1cm要估读到1mm，1mm要估读到0.1mm）；精确值不是1，则只要估读到本位（如0.6A的电流表的精确值是0.02A，则精确值为0.01A）。笔者在研究近几年来的全国各省市的高考卷，尤其是2011年高考卷中的实验题时发现：不少省市的电学实验题中给出的电表数据不符合读数的规则。现拿出来和同行们来共同探讨一下其是否合理。

一、量程为0~3V电压表的读数数据合理性分析

例1（2011年山东卷）某同学利用图1所示电路图，探究了电源在不同负载下的输出功率。

①所得实验数据如下表，请在给出的直角坐标系上(见答题卡)画出U?I的图像。

U/V I/A 1.96 0.05 1.86 0.15 1.80 0.25 1.84 0.35 1.64 0.45 1.56 0.55

②根据所画U?I图像，可求得电流I?0.20A时电源的输出功率为________W。（保留两位有效数）

分析：由上表中给出的数据可以看出：本实验题中所使用的电压表的量程是0~3V,所测的数据是小数点后面两位。但是由图2的电压表的表盘刻度可知，最小精度是0.1V，估计位应该在下一位。读数应该是小数点后面两位，故题目中给出的实验数据是正确的。

二、量程为0~15V电压表的读数数据合理性分析

例2（2011年浙江卷）在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中，为了探究3根材料未知，横截面积均为S=0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图3所示的实验电路。M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中，电流表读数始终为 I=1.25A。电压表读数U随OP间距离x的变化关系如下表：

x/mm 600 U/V 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2100 2200 2300 2400 6.65 6.82 6.93 7.02 7.15 7.85 8.50 9.05 9.75 3.95 4.50 5.10 5.90 6.50 1

(1) 绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线； （2）求出金属丝的电阻率?，并进行比较。

分析：由上表中给出的数据可以看出：本实验题中所使用的电压表的量程是0~15V,所测的数据是小数点后面两位。但是由图4的电压表的表盘刻度可知，最小精度是0.5V，估计位应该在本位。正确的读数应该是小数点后面一位，而不是两位。故题目中给出的实验数据是不合理的。

三、量程为0~0.6A电流表的读数数据合理性分析

例3(2011年广东卷) 在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠（2.5V，0.6W），滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干。

① 粗测小电珠的电阻，应选择多用电表________倍率的电阻档（请填写“×1”、“×10”或“×100”）；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图10，结果为________?。

② 实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图5完成实物图中的连线。 ③ 开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于____________端。为使小电珠亮度增加，P应由中点向_____________端滑动。

④ 下表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点_______间多测几组数据（请填写“ab” “bc” “cd” “de”或“ef”）

数据点 U/V I/A

分析：由上表中给出的数据可以看出：本实验题中所使用的电流表的量程是0~0.6A,所测的数据是小数点后面三位。但是由图6的电压表的表盘刻度可知，最小精度是0.02A，估计位应该在本位。读数应该是小数点后面两位，而不是三位。故题目中给出的实验数据不合理的。而例题2中的电流表的读数是小数点后面两位的，是正确的。

四、量程为0~3A电流表的读数数据合理性分析

例4（2008年上海卷）如图7所示是测量通电螺线管A内部磁感应强度B及其与电流I关系的实验装置。将截面积为S、匝数为N的小试测线圈P置于通电螺线管A中间，试测线圈平面与螺线管的轴线垂直，可认为穿过该试测线圈的磁

场均匀，将试测线圈引线的两端与冲击电流计D相连。拨实验电流I磁感应强度－动双刀双掷换向开关K，改变通入螺线管的电流方向，而不次数 （A） B（?103T） 改变电流的大小，在P中产生的感应电流引起D的指针偏

1 0.5 0.62 转。

2 1.0 1.25 （1）将开关合到位置1，待螺线管中的电流稳定后，再将

3 1.5 1.88 K从位置1拨到位置2，测得D的最大偏转距离为dm，已

4 2.0 2.51 dm知冲击电流计的磁通灵敏度为Dφ，Dφ＝ ，式中?φ为

5 2.5 3.12 N?φ单匝试测线圈磁通量的变化量，则试测线圈所在处的磁感应强度的大小为B＝__________；

若将K从位置1拨到位置2所用的时间为?t，则试测线圈P中产生的平均感应电动势?＝

a 0.00 0.000 b 0.50 0.122 c 1.00 0.156 d 1.50 0.185 e 2.00 0.216 f 2.50 0.244 2

__________。

（2）调节可变电阻R，多次改变电流并拨动K，得到A中电流I和磁感应强度B的数据，见右表。由此可得，螺线管A内磁感应强度B与电流I的关系式为B＝__________。 （3）（多选题）为了减少实验误差，提高测量的准确性，可采取的措施有（

）

（A）适当增加试测线圈的匝数N （B）适当增大试测线圈的横截面积S （C）适当增大可变电阻R的阻值

（D）适当延长拨动开关的时间

分析：由上表中给出的数据可以看出：本实验题中所使用的电流表的量程是0~3A,所测的数据是小数点后面一位。但是由图8的电流表的表盘刻度可知，最小精度是0.1A，估计位应该在下一位。读数应该是小数点后面两位，而不是一位。故题目中给出的实验数据是不合理的。

五、 对高考题中给出的电压表、电流表数据不合理性的思考

1、这违背了物理实验的事实性、客观性。物理来源于生活，作为教育工作者，我们应该本着实事求是的态度来教学，而不应该脱离实际。命题者在命题时一定要亲自走进实验室，用学生做实验时用的常规仪器去进行实验，认真按照读数的规则去记录实验数据，切忌随意的记录数据。

2、这对学生实验能力的培养是不利的。如果学生在做题时发现，题目中给出的数据不符合读数原则，有时比正确读数多一位，有时又少一位，学生就会认为读数不重要，只要大致读读就可以了。这样导致学生自己在做实验的时候，也会不严格要求自己去读数。

总而言之，笔者认为高考实验数据出现这种情况是不妥当的，实验题的数据，应该要合理、严谨。作为物理教育工作者，不管在设计试卷、还是在教学中，我们都应该本着尊重事实和对学生高度负责的态度、去做好我们应该做的每一件事。这样才能有利于优秀人才的培养。

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