物理教学案例（八中段学勤）.doc
“三教”论文评比滑动变阻器的应用 内容类型：教学案例所属学科：初中物理 单位：濮阳市油田第八中学姓名：段学勤 联系电话：13243211233滑动变阻器的应用濮阳市油田第八中学 段学勤滑动变阻器作为初中电学实验中最常用的仪器之一，近几年中考中，有关滑动变阻器的应用性考题成为一大热点。这一类试题将课本上所学的电学知识与社会生产、生活中的实际问题有机地结合在一起，让学生挖掘出这些实际问题的理论依据和原理，也是学生学习过程中的难点，是中考实验中永不褪色的亮点。下面就近几年中考题中有关“变形”的滑动变阻器作一简单分析，供大家参考。一、油箱液面控制器【例1】如图所示为小阳同学自制的一种测定油箱内油量多少及油量变化情况的装置，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杠杆的一端。小阳同学在装置中使用了一只电流表(图中没有画出)，通过观察电流表示数，可以了解油量情况。你认为电流表应该 （“串联”或“并联”）在电路中。按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电流表的示数将 (填“增大”或“减小”) 【解析】：电流表是用来测量电路中的电流大小，显然要与图中电阻R、R/ 串联。当油箱中油量减少时，浮标下降而滑片上移， R接入电路的电阻增大，电路的总电阻增大，电路的总电流减小。所以，当电流表串联在电路中时，油箱中的液面下降时，电流表的示数将会增大。【小试牛刀】1、如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，且由定位挡板限制只能在电阻上滑动。从油量表（由电流表改装而成）指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度h。已知电流增大时，电流表指针向右偏转，则（ ）A、油面下降时，电流表指针向右偏转B、油量表的零刻度线一定与电流表原零刻度线相重合C、油量表的刻度值从左往右是逐渐增大的D、油箱内的油越少，流过电流表的电流越大2、小明自制了一个测定水箱水面高度的装置，如图18所示。R是滑当水面在A处时，水面高60cm，滑动变阻器的滑片P恰好在最下端;当水面在B处时，水面高10cm，滑片P在最上端，从水位表(由电流表改装而成)指针所指刻度，可知水箱内水面高度。电流I和水面高h关系的图象如图19所，已知浮标体积为6×10一4m3，电源电压6V不变。求:(1)当浮标体积的1/3浸入水中时，浮标所受的浮力。(2)R1的阻值。(3)当滑动变阻器连入电路的阻值为20时的水面高度。(取10N/kg)二、简易压力传感器【例2】小明设计了如图所示的压力测量仪，可以反映弹簧上方金属片受到压力的大小。其中R是滑动变阻器，R是定值电阻，电源电压恒定不变，压力表实际上是一个电压表。当金属片受到的压力增大时，变阻器的阻值 ，压力表示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。【解析】电路中的电阻R、R/串联，当压力增大时，弹簧缩短，滑片将向下移动，接入R/的阻值增大，电路的总电阻也增大，电流表示数减小。R两端的电压减小，R/ 两端的电压就增大，所以压力表的示数就变大。【小试牛刀】1、小明同学在科学实践活动中，设计了下图所示的一种用电流表或电压表示数反映弹簧所受压力大小的电路，其中R/是滑动变阻器，R是定值电阻，电源良好，请选择一个压力增大时电表示数增大的电路并简述电路的工作原理。2、下图是小明自制电子秤的原理示意图。托盘、轻弹簧上端和金属滑片P固定一起(弹簧的电阻不计)。 (1)电路设计：要使电子秤能正常工作。下列电路连接正确的是 。A点“1”与点。“2”连接 B点“1”与点“3”连接C点“2”与点“3”连接 (2)故障排除：小明在正确完成电路连接后。闭合电键S，改变托盘中物体的质量，发现电压表有示数但始终不变，发生故障的原因可能是 。AR0断路 BR1短路 C电压表短路 D金属滑片P处断路(3)刻度调试：调零。在托盘中无物体时，使金属滑片P处于Rl最上端此时电压表的示散为零标度。每次向托盘中增加100克的砝码，在电压表指针所指位置的刻度盘上标出相应的质量值。当将1千克的物体放在托盘中。金屑滑片P刚好指在距Rl上端l/3处(如图)，请计算回答“l千克”应标在电压表多少伏的位置上?( R0=5欧， R1=15欧，电源电压U=3.0伏，电压表的量程为 030伏)（4）继续改进：小明在标示电子秤刻度时，发现电子秤的刻度与电压表的刻度有不同特点。请说出不同之处 。于是，他又开始了新的研究。三、粗细微调变阻器【例3】某精密电子仪器中为了便于调节电路中的电流，其调节部分使用了两个滑动变阻器，如图所示。已知这两个滑动变阻器是分别用不同的电阻丝绕在相同的绝缘瓷管上制成的，其中R1的总电阻是200欧，R2的总电阻是5000欧。开始时两变阻器都处于最大阻值。下面的几种方法中，能够既快又准确地使电流表指针指到要求位置的是（ ）A先调节及R1，使电流表指针指到要求位置附近，再调节R2B先调节R2，使电流表指针指到要求位置附近，再调节R1C同时调节R1和R2，使电流表指针指到要求位置D交替、反复调节R1和R2，使电流表指针指到要求位置【解析】将一个最大阻值较大的滑动变阻器与最大阻值较小的滑动变阻器串联使用，既可以增大调节范围，又可以满足既可以粗调又可以细调的要求。四、简易风力测定仪【例4】一位同学设计了一个风力测定仪，如图所示，O是转动轴，OC是金属杆，下面连接着一块受风板。无风时，OC是竖直的，风越强，OC杆偏转的角度越大。AB是一段圆弧形电阻，P点是金属杆与弧形电阻相接触的点，电路中接有一个小灯泡，测风力时，闭合开关S，通过分析可知：金属杆OC与弧形电阻AB组成在一起相当于一个 ，观察 可以粗略的反映风力大小。若要提高该装置反映风力大小的性能，可采取的方法是 。【解析】金属杆OC与弧形电阻片AB组成一个变阻器，变阻器连入电路中阻值发生变化从而引起电路中的电流就发生变化，灯泡的亮暗就将发生变化，我们可以通过观察灯泡的亮暗就可以反映风力的大小，要提高该装置的性能，可以将灯泡换成一个电流表或在电路中串联一个电流表。【小试牛刀】小明同学设计的“风力测试仪”在学校科技节上备受师生们的青睐，“风力测试仪”的原理如图所示电源电压6V，R0为保护电阻，AB为长20cm、阻值为50W的均匀电阻丝OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重为2N的球P闭合开关S，无风时，OP下垂并与电阻丝的B端接触；有风时，球P受风力的作用，使金属细杆OP绕悬挂点O偏转，当偏转到电阻丝的A端时，电流表示数为06A已知悬挂点O与电阻丝B端的距离为10cm，金属细杆OP始终与电阻丝AB接触良好且无摩擦，求：(1) R0的阻值；(2)无风时电流表示数；(3)在风力作用下，当金属细杆OP在图示位置静止时，作出F风的力臂，并求出该力的大小五、简易流速测定仪【例5】小明同学为了定性比较水的流速大小，设计了一个实验装置。如图是他的部分设计图，小铜球P系在电阻可忽略的细金属丝下，悬挂在O点，AB为一固定在水平方向的电阻丝，它与金属丝接触良好(不计摩擦)，B端在O点正下方。他设想：开始时小球P沿竖直方向处于静止，当把小球P放入水平流动的水中时，球受到水流冲击向左偏移一定角度，水流速度越大，偏角越大。测量者可以根据电压表数值大小判断水流速度大小。请你完成余下的电路连接，要求水流速大时，电压表示数大，水流速小时，电压表示数也小。【解析】这是一道形似风力测速仪但相比要求又较高的电学实验设计题，它首先要求学生把一个具体的实际问题转化为电学知识问题，然后把它连接成一个实物连线题；其次要求学生充分理解滑动变阻器的滑片OP移动使电路的结构到底要发生怎样的变化才能满足题给条件。题给条件根据电压表数值大小判断水流速度大小，并且要求水流速大时，电压表示数大，水流速小时，电压表示数也小，设计时让电压表并联在电阻OB的两端。这样时整个过程中，电路的电流始终保持不变，水流的大小决定了向左偏移的角度，从而改变电压表的示数大小。设计的电路图如右图所示。六、电子拉力计【例5】100200300654321F/NL/cm0图乙A拉环弹簧R0R1baP图甲为锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,图甲是原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)。定值电阻R0=5，a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值Rab=25，电源电压U=3OV，电流表的量程为 O0.6A, 当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端已知该弹簧伸长的长度L与所受拉力F间的关系如图乙所示。(1)小明在电路中连入RO的目的是_.(2)小明将电流表的表盘改为拉力计的表盘,当不拉拉环时, 拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的_A处.(3)通过计算说明, 电流表表盘的0.6A处应标多少牛?【解析】这是一道电学（欧姆定律与滑动变阻器知识）与力学相结合的综合题，它的工作原理是拉力的增大引起弹簧的伸长，接入电路中的电阻减小，通过电路的电流增大。答案是（1）防止电流过大而烧坏电流表(或答保护电路) （2）0.1 （3）当电流为0.6A时变阻器连入电路中的电阻为：R1 = R总R0 = U/IR0 = 3V/0.6A5= 0，电阻线长度的改变量为：5cm 由图象可知拉力F = 500N。8
