物理教學(xué)案例（八中段學(xué)勤）

““三教”論文評比滑動變阻器的應(yīng)用內(nèi)容類型：教學(xué)案例所屬學(xué)科：初中物理單位：濮陽市油田第八中學(xué)姓名：段學(xué)勤聯(lián)系電話動變阻器的應(yīng)用濮陽市油田第八中學(xué)段學(xué)勤滑動變阻器作為初中電學(xué)實驗中最常用的儀器之一，近幾年中考中，有關(guān)滑動變阻器的應(yīng)用性考題成為一大熱點。這一類試題將課本上所學(xué)的電學(xué)知識與社會生產(chǎn)、生活中的實際問題有機地結(jié)合在一起，讓學(xué)生挖掘出這些實際問題的理論依據(jù)和原理，也是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的難點，是中考實驗中永不褪色的亮點。下面就近幾年中考題中有關(guān)“變形”的滑動變阻器作一簡單分析，供大家參考。一、油箱液面控制器【例1】如圖所示為小陽同學(xué)自制的一種測定油箱內(nèi)油量多少及油量變化情況的裝置，其中電源電壓保持不變，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是金屬杠桿的一端。小陽同學(xué)在裝置中使用了一只電流表(圖中沒有畫出)，通過觀察電流表示數(shù)，可以了解油量情況。你認(rèn)為電流表應(yīng)該（“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）在電路中。按照你的接法請回答：當(dāng)油箱中油量減少時，電流表的示數(shù)將(填“增大”或“減小”)．【解析】：電流表是用來測量電路中的電流大小，顯然要與圖中電阻R、R/串聯(lián)。當(dāng)油箱中油量減少時，浮標(biāo)下降而滑片上移，R接入電路的電阻增大，電路的總電阻增大，電路的總電流減小。所以，當(dāng)電流表串聯(lián)在電路中時，油箱中的液面下降時，電流表的示數(shù)將會增大。【小試牛刀】1、如圖所示是一種自動測定油箱內(nèi)油面高度的裝置，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是杠桿的一端，且由定位擋板限制只能在電阻上滑動。從油量表（由電流表改裝而成）指針?biāo)傅目潭龋涂梢灾烙拖鋬?nèi)油面的高度h。已知電流增大時，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)，則（）A、油面下降時，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)B、油量表的零刻度線一定與電流表原零刻度線相重合C、油量表的刻度值從左往右是逐漸增大的D、油箱內(nèi)的油越少，流過電流表的電流越大2、小明自制了一個測定水箱水面高度的裝置，如圖18所示。R是滑當(dāng)水面在A處時，水面高60cm，滑動變阻器的滑片P恰好在最下端;當(dāng)水面在B處時，水面高10cm，滑片P在最上端，從水位表(由電流表改裝而成)指針?biāo)缚潭龋芍鋬?nèi)水面高度。電流I和水面高h關(guān)系的圖象如圖19所，已知浮標(biāo)體積為6×10一4m3，電源電壓6V不變。求:(1)當(dāng)浮標(biāo)體積的1/3浸入水中時，浮標(biāo)所受的浮力。(2)R1的阻值。(3)當(dāng)滑動變阻器連入電路的阻值為20時的水面高度。(取10N/kg)二、簡易壓力傳感器【例2】小明設(shè)計了如圖所示的壓力測量儀，可以反映彈簧上方金屬片受到壓力的大小。其中R‘是滑動變阻器，R是定值電阻，電源電壓恒定不變，壓力表實際上是一個電壓表。當(dāng)金屬片受到的壓力增大時，變阻器的阻值，壓力表示數(shù)(選填“變大”、“變小”或“不變”)?！窘馕觥侩娐分械碾娮鑂、R/串聯(lián)，當(dāng)壓力增大時，彈簧縮短，滑片將向下移動，接入R/的阻值增大，電路的總電阻也增大，電流表示數(shù)減小。R兩端的電壓減小，R/兩端的電壓就增大，所以壓力表的示數(shù)就變大?！拘≡嚺５丁?、小明同學(xué)在科學(xué)實踐活動中，設(shè)計了下圖所示的一種用電流表或電壓表示數(shù)反映彈簧所受壓力大小的電路，其中R/是滑動變阻器，R是定值電阻，電源良好，請選擇一個壓力增大時電表示數(shù)增大的電路并簡述電路的工作原理。2、下圖是小明自制電子秤的原理示意圖。托盤、輕彈簧上端和金屬滑片P固定一起(彈簧的電阻不計)。(1)電路設(shè)計：要使電子秤能正常工作。下列電路連接正確的是。A．點“1”與點?！?”連接B．點“1”與點“C．點“2”與點“3(2)故障排除：小明在正確完成電路連接后。閉合電鍵S，改變托盤中物體的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)．但始終不變，發(fā)生故障的原因可能是。A．R0斷路B．R1短路C．電壓表短路D．金屬滑片P處斷路(3)刻度調(diào)試：=1\*GB3①調(diào)零。在托盤中無物體時，使金屬滑片P處于Rl最上端．此時電壓表的示散為零．②標(biāo)度。每次向托盤中增加100克的砝碼，在電壓表指針?biāo)肝恢玫目潭缺P上標(biāo)出相應(yīng)的質(zhì)量值。當(dāng)將1千克的物體放在托盤中。金屑滑片P剛好指在距Rl上端l/3處(如圖)，請計算回答“l(fā)千克”應(yīng)標(biāo)在電壓表多少伏的位置上?(R0=5歐，R1=15歐，電源電壓U=3.0伏，電壓表的量程為0～3．0伏)（4）繼續(xù)改進：小明在標(biāo)示電子秤刻度時，發(fā)現(xiàn)電子秤的刻度與電壓表的刻度有不同特點。請說出不同之處。于是，他又開始了新的研究。三、粗細微調(diào)變阻器【例3】某精密電子儀器中為了便于調(diào)節(jié)電路中的電流，其調(diào)節(jié)部分使用了兩個滑動變阻器，如圖所示。已知這兩個滑動變阻器是分別用不同的電阻絲繞在相同的絕緣瓷管上制成的，其中R1的總電阻是200歐，R2的總電阻是5000歐。開始時兩變阻器都處于最大阻值。下面的幾種方法中，能夠既快又準(zhǔn)確地使電流表指針指到要求位置的是（）A．先調(diào)節(jié)及R1，使電流表指針指到要求位置附近，再調(diào)節(jié)R2B．先調(diào)節(jié)R2，使電流表指針指到要求位置附近，再調(diào)節(jié)R1C．同時調(diào)節(jié)R1和R2，使電流表指針指到要求位置D．交替、反復(fù)調(diào)節(jié)R1和R2，使電流表指針指到要求位置【解析】將一個最大阻值較大的滑動變阻器與最大阻值較小的滑動變阻器串聯(lián)使用，既可以增大調(diào)節(jié)范圍，又可以滿足既可以粗調(diào)又可以細調(diào)的要求。四、簡易風(fēng)力測定儀【例4】一位同學(xué)設(shè)計了一個風(fēng)力測定儀，如圖所示，O是轉(zhuǎn)動軸，OC是金屬桿，下面連接著一塊受風(fēng)板。無風(fēng)時，OC是豎直的，風(fēng)越強，OC桿偏轉(zhuǎn)的角度越大。AB是一段圓弧形電阻，P點是金屬桿與弧形電阻相接觸的點，電路中接有一個小燈泡，測風(fēng)力時，閉合開關(guān)S，通過分析可知：金屬桿OC與弧形電阻AB組成在一起相當(dāng)于一個，觀察可以粗略的反映風(fēng)力大小。若要提高該裝置反映風(fēng)力大小的性能，可采取的方法是?！窘馕觥拷饘贄UOC與弧形電阻片AB組成一個變阻器，變阻器連入電路中阻值發(fā)生變化從而引起電路中的電流就發(fā)生變化，燈泡的亮暗就將發(fā)生變化，我們可以通過觀察燈泡的亮暗就可以反映風(fēng)力的大小，要提高該裝置的性能，可以將燈泡換成一個電流表或在電路中串聯(lián)一個電流表?！拘≡嚺５丁啃∶魍瑢W(xué)設(shè)計的“風(fēng)力測試儀”在學(xué)校科技節(jié)上備受師生們的青睞，“風(fēng)力測試儀”的原理如圖所示．電源電壓6V，R0為保護電阻，AB為長20cm、阻值為50的均勻電阻絲．OP為質(zhì)量、電阻均不計的金屬細桿，下端連接一個重為2N的球P．閉合開關(guān)S，無風(fēng)時，OP下垂并與電阻絲的B端接觸；有風(fēng)時，球P受風(fēng)力的作用，使金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉(zhuǎn)，當(dāng)偏轉(zhuǎn)到電阻絲的A端時，電流表示數(shù)為0．6A．已知懸掛點O與電阻絲B端的距離為10cm，金屬細桿OP始終與電阻絲AB接觸良好且無摩擦，求：(1)R0的阻值；(2)無風(fēng)時電流表示數(shù)；(3)在風(fēng)力作用下，當(dāng)金屬細桿OP在圖示位置靜止時，作出F風(fēng)的力臂，并求出該力的大小．五、簡易流速測定儀【例5】小明同學(xué)為了定性比較水的流速大小，設(shè)計了一個實驗裝置。如圖是他的部分設(shè)計圖，小銅球P系在電阻可忽略的細金屬絲下，懸掛在O點，AB為一固定在水平方向的電阻絲，它與金屬絲接觸良好(不計摩擦)，B端在O點正下方。他設(shè)想：開始時小球P沿豎直方向處于靜止，當(dāng)把小球P放入水平流動的水中時，球受到水流沖擊向左偏移一定角度θ，水流速度越大，偏角θ越大。測量者可以根據(jù)電壓表數(shù)值大小判斷水流速度大小。請你完成余下的電路連接，要求水流速大時，電壓表示數(shù)大，水流速小時，電壓表示數(shù)也小?！窘馕觥窟@是一道形似風(fēng)力測速儀但相比要求又較高的電學(xué)實驗設(shè)計題，它首先要求學(xué)生把一個具體的實際問題轉(zhuǎn)化為電學(xué)知識問題，然后把它連接成一個實物連線題；其次要求學(xué)生充分理解滑動變阻器的滑片OP移動使電路的結(jié)構(gòu)到底要發(fā)生怎樣的變化才能滿足題給條件。題給條件根據(jù)電壓表數(shù)值大小判斷水流速度大小，并且要求水流速大時，電壓表示數(shù)大，水流速小時，電壓表示數(shù)也小，設(shè)計時讓電壓表并聯(lián)在電阻OB的兩端。這樣時整個過程中，電路的電流始終保持不變，水流的大小決定了向左偏移的角度θ，從而改變電壓表的示數(shù)大小。設(shè)計的電路圖如右圖所示。六、電子拉力計【例5】100200300654321F/N△L/cm0圖乙A拉環(huán)100200300654321F/N△L/cm0圖乙A拉環(huán)彈簧R0R1baP圖甲(1)小明在電路中連入RO的目的是__________________.(2)小明將電流表的表盤改為拉力計的表盤,當(dāng)不拉拉環(huán)時,拉力計表盤上的零刻度應(yīng)標(biāo)在電流表表盤的____A處.(3)通過計算說明,電流表表盤的0.6A處應(yīng)標(biāo)多少牛?【解析】這是一道電學(xué)（歐姆