Question

同學(xué)們在做教材上的電學(xué)實驗時，發(fā)現(xiàn)2B、HB鉛筆芯的軟硬不同，其實驗效果亦不同．他們猜想鉛筆芯的電阻可能與其軟硬程度有關(guān)．于是同學(xué)們做實驗來檢驗其猜想是否正確．

（1）林清同學(xué)的設(shè)計思路如圖1所示，請指出她設(shè)計中的錯誤和不足．
林清同學(xué)的設(shè)計思路：把HB和2B鉛筆分別接入電路中，比較燈泡的亮度就可以驗證猜想了．
錯誤：

 

；
不足：

 

；
（2）偉鵬同學(xué)說：“還是用‘伏安法’測量它們的電阻進(jìn)行比較吧”．請你寫出他的實驗方案．要求：
①畫出電路圖2；（鉛筆芯用“”表示）
②寫出實驗步驟；
a．按照電路圖連接實物電路．取

 

和

 

相同的2B、HB鉛筆芯分別接入A、B間；
b．閉合開關(guān)S，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為U和I，并把數(shù)據(jù)記錄在表格中；
c．根據(jù)公式R=

U

I

計算出2B、HB鉛筆芯的電阻值，并進(jìn)行比較．
③請你進(jìn)行分析論證，說明鉛筆芯的電阻與其軟硬程度是否有關(guān)：

 

．

Answer 1

分析：（1）影響電阻的因素有：導(dǎo)體長度、橫截面積、材料、溫度，實驗探究時應(yīng)采用控制變量法，在研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體硬度的關(guān)系時，需選擇材料、橫截面積、長度都相同，硬度不同材料的鉛筆進(jìn)行實驗；
（2）①伏安法測電阻是指：用并聯(lián)在鉛筆芯兩端的電壓表測電壓，用與鉛筆芯串聯(lián)的電流表測電流，保護(hù)電路和改變鉛筆芯兩端電壓的滑動變阻器串聯(lián)在電路中，然后與電源、開關(guān)組成電路；
②按電路圖連接實物圖，分別測量2B、HB鉛筆芯的電阻；
③進(jìn)行比較，如果電阻相等與鉛筆芯的硬度無關(guān)，如果不相等與鉛筆芯的硬度有關(guān)；

解答：解：（1）探究電阻大小跟材料的關(guān)系時，要保證鉛筆芯的長度和橫截面積相等，
因此該實驗的錯誤之處是：沒有控制變量，應(yīng)保證兩支鉛筆芯的長短粗細(xì)相同不足；
不足：先后兩次觀察比較燈的亮度不如同時觀察比較燈的亮度更直觀、更明顯（或若阻值相近，燈的亮度變化不明顯，或通過視覺判斷燈的亮度不可靠）；
（2）①電流表與鉛筆芯串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在鉛筆芯兩端，滑動變阻器串聯(lián)在電路中，開關(guān)串聯(lián)在電路中，然后與電源、開關(guān)組成電路，如下圖所示：

②實驗步驟：a．按照電路圖連接實物圖電路，取長度和橫截面積相同的2B和HB鉛筆芯分別接入A、B間；
b．閉合開關(guān)S，分別讀出電壓表和電流表的示數(shù)為U和I；
c．根據(jù)R=

U

I

，計算2B和HB鉛筆芯的電阻值，并進(jìn)行比較；
③進(jìn)行分析論證：若2B和HB鉛筆芯的電阻值相等，則鉛筆芯的電阻與其軟硬程度無關(guān)；
若2B和HB鉛筆芯的電阻值不相等，則鉛筆芯的電阻與其軟硬程度有關(guān)．
故答案為：
（1）沒有控制變量，應(yīng)保證兩支鉛筆芯的長短粗細(xì)相同不足；先后兩次觀察比較燈的亮度不如同時觀察比較燈的亮度更直觀、更明顯（或若阻值相近，燈的亮度變化不明顯，或通過視覺判斷燈的亮度不可靠）；
（2）①如上圖所示；
②a．長度；橫截面積；
③若2B和HB鉛筆芯的電阻值相等，則鉛筆芯的電阻與其軟硬程度無關(guān)；若2B和HB鉛筆芯的電阻值不相等，則鉛筆芯的電阻與其軟硬程度有關(guān)．

點評：本題考查了實驗電路圖、實驗步驟、實驗的評估的設(shè)計以及電路故障的判斷和本實驗中滑動變阻器的作用，知道影響電阻大小的因素并會根據(jù)控制變量法評估實驗是解決本題的關(guān)鍵．