Question

同學們在做教材上的電學實驗時，發現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．于是同學們做實驗來檢驗其猜想是否正確．
（1）林清同學的設計思路如圖所示，請指出她設計中的錯誤和不足．
（2）偉鵬同學說：“不如直接用‘伏安法’測量它們的電阻進行比較”．請你寫出他的實驗方案．要求：
①畫出電路圖；（鉛筆芯用“”表示）
②寫出實驗步驟；
③進行分析淪征．

Answer 1

分析：（1）導體電阻跟導體長度、橫截面積、材料有關．從電阻大小影響因素來考慮錯誤之處．
實驗中先后兩次比較燈泡的亮度不容易比較．
（2）畫出電路圖：電壓表與鉛筆芯并聯測電壓，電流表與鉛筆芯串聯測電流．滑動變阻器串聯在電路中起保護作用．開關串聯在電路中控制電路．根據各元件的連接方式，畫出電路圖．
用伏安法分別測量2B、HB鉛筆芯的電阻，進行比較，如果電阻相等與鉛筆芯的硬度無關，如果不相等與鉛筆芯的硬度有關．

解答：解：（1）探究電阻大小跟材料的關系時，要保證鉛筆芯的長度和橫截面積相等．
分別把2B、HB鉛筆芯接入電路，先后兩次觀察燈泡亮度變化不可靠．
（2）①電流表與鉛筆芯串聯，滑動變阻器串聯在電路中，開關串聯在電路中，電壓表并聯在鉛筆芯兩端．
根據各元件的連接方法，畫出電路圖．如圖．

②實驗步驟：1、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．
2、閉合開關S，分別讀出電壓表和電流表的示數為U和I．
3、根據R=

U

I

，計算2B和HB鉛筆芯的電阻值，并進行比較．
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；
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．
故答案為：（1）錯誤：沒有控制兩只鉛筆芯的長度和橫截面積相同．
不足：先后兩次觀察比較燈泡的亮度不如同時觀察燈泡的亮度更可靠．
（2）①電路圖如上圖；
②實驗步驟：取長度和橫截面積相同的2B和HB鉛筆芯分別接入A、B間；
閉合開關S，讀出電壓表和電流表的示數為U和I；
計算2B和HB鉛筆芯的電阻值．
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；
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．

點評：（1）本題利用了控制變量法的探究鉛筆芯的硬度與電阻大小的關系．
（2）設計實驗方案時，要明確實驗目的，需要測量的物理量，掌握各種元件的連接方法和用途．根據各元件的連接方法畫出電路圖．