时间：2022-08-22 09:43:48
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生：老师，我们在做实验时选择的仪表为什么是灵敏电流计呢?电压表可以吗?
师：这需要首先弄清本实验的原理是什么。
生：利用在导电纸上形成的电流场来模拟静电场。
师：没错。我们是借助稳压直流电源在导电纸这一导体上形成的稳定的电流场中电势的分布来模拟静电场中各点电势的分布特征的。而且直流电源电压6V。那我就要先问你一个问题了：如果电流场中某两点间有一较小的电势差，那么在这两点间分别接人电流表和电压表后，会看到什么现象呢?
生：根据对电流表和电压表的内部构造的理解，应该都有示数。
师：再请你认真地分析下去，两表指针的偏转角有什么不同之处吗?
生：电流表的内阻很小即使有一较小的电压也可能显示较大的偏转。如果接入电压表，也应该有示数，但是不是较大偏转，好像说不定吧?
师：那我们就可以结合电流表和电压表的工作原理来合理选择电流表和电压表了。如果用电流表检验导体两点间的电压是否为零，我们是将电流表并联在导体两点间。当其电压已经非常接近0时，此时的电流表量程越小越灵敏就越能灵敏地显示电压是否为O。所以如果题中的电流表有两个量程供选择，那我们优先选择量程较小者。例如，量程是0～300A，和量程是0—500A，该选择哪个?
生：那就选择0～300A的了。那我就能迁移一下了，如果给我电压表也有两个量程的电压表，我也是选择量程小的而且内阻较小的，并观察其示数为0，就得到等势点了。
师：电压表在电路中的功能是并联在导体两端测其电压的，而且要不影响原电路电流的分配。如果我们在电路某两点间接一电压表且内阻很大可以看作理想电表，其指针偏角较大所测压值精确呢还是显示偏角较小精确呢?
生：当然是电压表内阻越大指针偏角越大越精确了。而且能找到和同一点。连接的其他点时电压表显示的示数相同且偏角较大时，就找到这些等势点了。那n点选择在什么位置呢?
师：要保证标准一致，o点选在某一电极上，所以得到的示数最大为6V。
生：我知道了，电压表的量程应选择6V左右的。
师：很好。我们总结一下，电流表选择量程小内阻小的，电压表选择量程合适内阻大的且其量程在6v左右的。
(广东省深圳市高级中学,#518040#)#
摘要： 在“系统与设计”教学中，通过让学生参与“多量程高精度电流表的组装与调试”， 从目标系统的整体性、相关性出发，通过相关学科知识的运用，建立数学模型并进行量化分析，最终找到系统问题解决的途径。
关键词 ： 系统分析 设计 结构 流程
一、问题的提出
为了能更好地教学“系统分析和流程设计”这一内容，我特意设计了一个“组装与调试多量程高精度电流表”活动来作为案例，让学生用给定的电流表、电阻和电线等元器件组装并调试出一个多量程高精度电流表。多量程高精度电流表的电路如图1 所示。
在教学初期，我向学生提供了由厂家提供的电流表的标称值（内电阻Rg 和满偏电流Ig）、以及按表头标称值计算配置的整套限流、分流电阻的阻值。学生按照电路图组装调试安装后发现：大电流挡的误差较大，无论怎样对电路中各限流（旁路电阻的电阻数值）作出调节，电流表的几个量程挡大都很难调整到原设计的测量精度内。为什么会出现这种情况呢？ 经过研究分析，我发现厂家供应的电流表表头的内阻Rg和满刻度电流Ig 的实际值有一定的离散性， 即都不同程度地偏离了标称值。所以，用按表头标称值的计算方法来配置限流电阻及各个分流电阻装配而成的电流表，当然会出现误差。原因找到了，但怎样才能让学生装配出较为准确的电流表，则是一个有待解决的问题。
从电流表的工作原理可知， 若能足够精确地测出每个表头的Rg 和Ig 数值，就能精确地计算并绕制出各个分流电阻来。用这些电阻装配出来的电流表， 其测量的精度当然也就有了保证。但众所周知，用我们实验室现有的设备，很难精确地把Rg 测出。可见，先测出Rg，Ig 的精确值， 再算出各个分流电阻的应有真实值的办法难以实行。
那么，在未准确测定表头的Rg 和Ig 的情况下， 能否设法直接求出满足各电流量程挡测量精度要求的各分流电阻的真实值呢？ 如果能够，则问题就可以解决。为了探求问题的解决办法， 我画出了电流表处于各量程状态时的等效电路图（如图2）。
二、多量程高精度电流表的设计
从图2 所示的4 种测量状态下的测量电路图的分析可以看出这一电流测量系统的基本构成是：
从系统结构的角度来审视如图2 所示的各电路图可以看出，这个“多量程高精度电流表”由主系统和子系统构成，主系统是由“电磁动圈表头电流测量支路” 和“旁路电流支路”两大子系统所构成的。这两个子系统在不同的测量量程状态时的结构组成会发生改变， 电路中一些电阻在测量量程发生变换时所充当的作用和身份不同。如在0.5)mA 量程测量状态时、电路中的电阻R3，属于整体电路（主系统）结构中的“旁路电流支路”（子系统）中的一个旁路电阻；但当量程大于1)mA时，电阻R3就变为“电磁动圈表头电流测量支路”上的一个限流电阻。由此可见，这个“组装与调试多量程电流表”的学生实践活动可以承载“系统与设计”有关的教学环节。
三、建构多量程高精度电流表系统的数学模型
针对系统的相关知识，我对电流表的工作原理作了分析，从图1 所示的多量程高精度电流表电路可知：
式中： Ri$为量程为Ii$时测量电路中分流支路电阻， Ii$的下标“i”可分别代表各挡对应的最大电流。对这一定量关系通式（数学模型） 的数学分析后发现：“只要改变分流支路电阻Ri$占“环形回路总电阻R Σ”的比例值（Ri$/R Σ），便可改变电流表所设置的测量量程。
四、制作实物模型
根据如上的分析，我们找到了一套能解决原来的“难以把各量程测量精度调准”的有效操作方法。具体步骤如下：
1.让学生用4 个精密的可变电阻箱来分别代替装配电流表电路中的R3，R4，R5，R6$，使学生懂得可以通过改变这一串联电阻箱中的任一阻值来实现Ra不同的取值，并按图2 把整个装配电流表电路与一个标准电流表及可变负载RL（滑线电阻）串联在一起，然后再接到输出电压为U 的可调压直流稳压电源上，从而为所装配的电流表创设实测环境。
2．转动选挡开关K 至最小量程。让学生通过调节U 或RL， 使标准表的读数等于I＝Ia＝0.5$mA；同时通过调整电阻箱改变Ra（即R3$+ R4$+ R5$+ R6）的取值，直至装配的电流表的指针为满刻度（即表头的电流已等于满刻度电流）， 此时Ra$$的实际值便可从精密电阻箱上直接读出， 即R3$+ R4$+ R5$+R6$。此时引导学生通过原理分析得到前文的①式，学生分析得知：在不清楚Rg 值的情况下，虽然不能靠计算法求出，但对于某一个具体的电磁式动圈表头来说， 应有一个Ra 具体的确定值， 因此Ra，Ig，Ia之间应有一一对应关系。要让学生通过分析懂得在确定Ra 值时，实际上就等于确定了“环路回路”的总电阻RΣ（RΣ= R2&+Rg&+R6&+R5++R4&+R3），也就等于有了一个不允许改变的确定的RΣ之值（因为这一阻值确定最小电流挡的测量精度）。
3.+让学生转动选挡开关K 至下一个较大量程，让学生通过调节U 或RL，使标准表的读数等于I = Ib++=+1+mA， 并在不改变已确定的前一挡分流电阻Ra+= R6+R5+R4+R37=R3＋Rb取值的前提下， 调整Rb（Rb＝R6++R5++R4）与R3 的大小，即若R3 要增加（或减小）多少，则必须使Rb（即R6++R5++R4）的值减小（或增大）多少；同时也要相应地适当调整U或RL， 最终让装配表的指针到达满刻度，从而使R3 和Rb 满足，得到③式，并从电阻箱上读出R3 及Rb 的值。
4. 让学生依次使I = Ic＝10+mA+和I = Id＝1007mA， 在保证不改变上一挡的分流电阻取值的前提下，运用同样的调整方法，在依次满足式④和式⑤所要求的关系时， 从电阻箱上读出R4与Rc7、R5与Rd（即R6）等分流电阻应有的准确数值。
5. 让学生按照在以上流程操作中所确定的各分流电阻的值， 选购或绕制相应阻值的电阻，并最后完成电流表的装配与调试。
五、教学反思
学生用此方法装配并调试出来的多量程高精度电流表都能达到设计要求的测量精度。这次实践活动很受学生欢迎，学生在有关多量程高精度电流表工作原理的理解方面以及装配、测量精度调试等技能方面都有所得。
实际教学有以下几个方面的效果：首先，学生通过对“多量程高精度电流表的组装与调试”的实践探究，对作为这一电流测量系统的内部电路的组成结构以及用并联分流来扩展测量量程的设计思想及其工作原理都有了一个较为深入的系统了解。
其次，通过实践活动，学生较好地认识到在进行复杂问题的求解时， 可以借助系统分析的方法。如本案例就是学生运用已学的学科知识来进行研究分析， 建构起能反映测量系统的输入输出关系的数学模型，进而通过数学模型分析求解，从而找到解决问题的操作方法。
1.知道电磁感应现象;知道产生感应电流的条件;
2.知道发电机的原理;能说出发电机为什么能发电;知道什么是交流电;知道发电机发电过程是能量转化的过程;
3.知道我国供生产和生活用的交流电的频率是50Hz的意思;能把交流电和直流电区分开来。
能力目标：
1.通过探究磁生电的条件，进一步了解电和磁之间的相互联系，提高学生观察能力、分析概括能力和联系简单现象探索物理规律的能力;
2.观察和体验发电机是怎样发电的，提高学生应用知识分析和解决问题的能力。
情感目标：
1.认识自然现象之间是相互联系的，进一步了解探索自然奥妙的科学方法;
2.认识任何创造发明的基础是科学探索的成果，初步具有创造发明的意识。
学习重点电磁感应现象产生的条件;发电机的工作原理。学习难点发电机的工作原理。
教具与媒体演示电流表、蹄形磁铁、导体、开关、投影、微机、挂图、手摇发电机一台、小灯泡。
内容与教师活动学生活动设计
依据
一、创设情境，引入新课(3min)
〖师〗由以前学过的奥斯特实验说明电可以生磁，那么反过来磁能不能生电呢?
现在我们所用的发电机是可以产生电，它是由磁产生的吗?它的工作原理是什么，什么条件下才能生电?今天我们就研究这个问题?(板书课题)
二、进入新课，科学探究
(一)什么情况下磁可以生电(12min)
1.由奥斯特实验，当导线中能有电流时，小磁针会转动，那么反过来，如果我们让小磁针转动，导线中会不会有电流产生呢?
2.通电导线在磁场中会受到力的作用，从而使导体发生了运动，那么反过来，如果让导体在磁场中先运动，导体中会不会产生电流呢?
3.【实验】课本图8.5—1所示的装置，探究在什么情况下才能产生电流。
培养辩证看问题的习惯
反过来思考习惯的培养
4.尝试的角度
(1)让直导线在蹄形磁体的磁场中静止，换用不同强度的磁体，观察到电流表指针不偏转;
(2)让直导线在蹄形磁体中上、下运动，观察到电流表指针不偏转，这说明没有产生电流;
(3)将直导线在磁场中左右运动，电流表指针发生了偏转，说明导线中产生了电流。
(4)将直导线在磁场中斜着运动，电流表指针也发生了偏转，说明导线中产生了电流。
【结论】如果导体在磁场中做切割磁感线运动，则导体中就会产生电流，我们把这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。
电磁感应现象是英国的物理学家法拉第发现的，他经过十年坚持不懈的努力，才发现了这一现象，这种热爱科学，坚持探索真理的可贵精神值得我们学习。这一现象的发现进一步揭示了电和磁之间的联系，导致了发电机的发明，开辟了电的时代，所以电磁感应现象的发现具有划时代的意义。
5.【视频】电磁感应现象。
(二)发电机(12min)
1.老师出示发电机模型。
〖实验〗把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来，当摇动手柄使线圈在磁场中快速转动，观察到什么?
〖实验〗用电流表换下小灯泡，缓慢摇动大轮，观察电流表的指针发生了怎样的变化。
【现象】电流表指针左右摆动。
2.为什么会是这样的呢?
(1)【发电机的构造】
看书后回答：发电机是由哪几部分组成的?
它是由磁体、线圈、滑环、电刷组成。与电动机相似，但没有电动机的换向器。
(2)【工作原理】
当线圈在外力的带动下在磁场中转动时，线圈的两个边分别切割磁感线，且切割的方向不同，所以它们主生的感应电流方向也不同，这正好使线圈沿着某一个方向向外流出电流。
当线圈转过图中的这个位置时，两边切割磁感线的方向变成了倾斜的方向，使得切割磁感线的条数减少，故产生的感应电流也减小，所以出现一大一小的指针摆动现象。
当线圈转过了180度以后，线圈的每条边的运动方向正好相反，故它们产生感应电流的方向也会相反，所以还会出现电流表指针方向一会儿向左偏一会儿向右偏的现象。
(三)交流电(6min)
1.概念：线圈转动一周，电流方向变化两次，所发发电机发出的电流方向是周期性变化的，我们把周期性改变方向的电流叫交电流，简称交流。
2.频率：在交流电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率;频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz，线圈转动一周所用的时间叫周期。
我国照明用电的频率是50Hz，周期是0.02秒。
3.交直流电的转换
如图8.5—4所示的发电机发出的是交流电，因为线圈本身产生的就是大不上、方向周期性变化的交流电;如果我们把两个圆环换成一个换向器，它就可以把线圈内产生的交流电经过转换，输出的是方向不变的直流电，但大小也是要周期性改变的。
(四)实际发电机的构造(5min)
1.由定子和转子组成，小型发电机采用线圈转动，磁场不动的方式;大型发电机采用线圈不动，磁场转动的方式，因为大型发电机的电流大，电刷与滑环间容易产生电火花，很不安全，故采用旋转磁极的方式发电。
2.【能量的转化】发电机发电过程是把机械能转化为电能;实际发电是由其它形式的能转化为电能的。
(五)话筒的原理(5min)
作用：把振动的声音变成变化的电流。
原理：振动声音的运动在磁场中切割磁感线，这样线圈中就产生了变化的电流。
尝试失败不一定都是坏事，起码知道这样做是不行的
对学生进行科学史的教育
先由直观的现象吸起讨论的话题
原理图直观、明了，能让学生看得更清楚
工作原理以简约为主，主要针对一个原理图说明一下大致的过程即可
把它与演示的现象、照明电路结合起来是不难理解的
体现了了从物理走社会
小结这节课我们学习了磁生电的知识，认识了电磁感应现象，了解了发电机的构造、原理和工作过程，知道了交流电的一些基本常识。
磁能生电是有条件的，即当导体切割磁感线时能产生感应电流，这时是机械能转化为电能;发电机就是根据这样的原理而制成的，发电机由磁体、线圈、滑环、电刷组成，当线圈在磁场中转动时，线圈两边的导体做切割磁感线运动，则线圈中就产生了感应电流，由于线圈的转动，线圈产生的电流大小和方向都在改变，这样的电流我们叫做交流电，把这样的电流直接输送出来的发电机就是交流发电机，如果输出时通过一个换向器，则就成了直流发电机。
一、什么情况下磁能生电
1.电磁感应：导体在磁场中做切割磁感线运动，则导体中就会产生电流。
二、发电机
1.原理：电感感应现象;2.构造：磁体、线圈、滑环、电刷组成。
三、交流电
1.周期性改变方向的电流叫交变电流，简称交流。
2.电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率;单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。
四、实际发电机的构造
由定子和转子组成，大型发电机的电流大，通常采用旋转磁极的方式。
五、话筒：把声音振动在磁场中转变成电流。
这节课的内容也较多，但教材中明显地去掉了原来抽象难理解的发电机的工作原理，代之的是对原理的简单介绍，几句话，我们如何处理这个问题也是关键，实践证明：不过深地追究工作过程的完整性，只是对图8.5—4作一个简单的描述、趋势分析即可。
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.07.025
一、教材分析（使用教材：人教社2007年2月第3版）
学生在必修《化学2》（人教社2007年3月第3版）中学习了由锌片、铜片和稀硫酸溶液组成的简单原电池，初步了解了原电池原理。本节内容以必修《化学2》第二章第二节“化学能与电能”为基础，通过学习带有盐桥的比较复杂的原电池，进一步介绍原电池的组成和工作原理，通过对原电池中闭合电路形成过程的分析，引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念，要求学生能够写出相关的电极反应式和电池反应式。同时，课本还设计了有趣的实验探究和科学探究活动，这有利于学生增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。
鉴于课程标准要求，在教学中只需要借助氧化还原反应理论和金属活动性顺序规律，让学生掌握原电池中正、负电极的判断，了解设计原电池时选用正、负电极材料和电解质溶液的原则，以及对电极反应产物的判断等。
二、教学过程
1. 学生汇报，走进新课
课前安排研究性学习，使学生通过复习原电池的知识，并自己设计和组装一个原电池的方式理解原电池的工作原理，并且通过小组汇报、相互交流、共同学习。请各组派代表将小组最优作品进行全班展示，看是否设计成功，电流是否强劲，评出“最牛”电池。这一环节的主题是——自创电池大PK。这样既可以教会学生新的学习方法，也把化学知识与生活实际相联系，使学生带着浓厚的学习热情和强烈的求知欲望走进新课。
2. 质疑交流，学习新课
“怎样才能产生持续、稳定的电流？盐桥原电池的工作原理怎样的？”是本节课的主题。在实施这一教学过程中应体现出教学方式的转变，充分发挥学生的主观能动性，充分体现新课程“教师主导、学生主体”的教育理念，应该设计探究性实验，让学生自己动手、亲身体验，在课堂中实验、探究、讨论、生成。
（1）关于锌铜原电池的实验探究
设计课堂小问题，让学生根据已有知识判断，将锌片和铜片通过导线相连，同时放入 CuSO4溶液的烧杯中的装置是否构成原电池。再设计实验，验证结论。
实验探究：将锌片和铜片分别通过导线与电流表相连，并使锌片和铜片不直接接触，再同时放入盛有CuSO4溶液的烧杯中，观察现象。
现象1：铜片表面明显有铜析出，电流表指针发生偏转，表示有电流通过。
现象2：随着上述实验时间的延续，电流表指针偏转的角度逐渐减小，同时锌片表面有铜析出。
提出质疑：为什么电流表指针偏转的角度会逐渐减小？为什么锌片表面也有铜析出？
学生通过自己动手实验，对原电池有了感性认识，又在实验中发现了新的问题，产生认知冲突、提出质疑。这样的实验设计使学生在原有的基础上对原电池有了更直接的感受，同时又产生新的火花，把问题向纵深引入。
（2）关于锌铜原电池电流变小的实验探究
由于锌片与CuSO4溶液直接接触，在反应一段时间后，难免溶液中有Cu2+在锌片表面被直接还原，一旦有少量铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极表面析出，致使向外输出的电流减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，反应终止了，也就再无电流产生。据此，设计实验探究电流变小的可能原因。
实验探究：将锌片和铜片分别通过导线与电流表相连，并使锌片和铜片直接接触，然后浸入盛有CuSO4溶液的烧杯中，观察现象。
现象：铜片表面明显有铜析出，但是电流表指针不偏移，即无电流通过。
提出质疑：实验装置符合原电池形成条件，为什么却没有电流通过电流表？
学生通过实验，验证了前面质疑所给出的理论解释，也为接下来盐桥原电池的学习作了必要的铺垫，激发了学生的探究激情和求知欲望。
（3）关于锌铜原电池改进的实验探究
关于“盐桥原电池”教学环节的设计。通过前面的探究实验，得出结论：要提供持续稳定的电流，必须阻止Cu2+在锌片表面被直接还原，迫使电子沿着导线由负极流向正极。教师可以提问的方式引导学生参与教学过程。问题1：如何不让Cu2+在锌片表面被直接还原？学生能够找到答案：不让锌片与CuSO4溶液直接接触，从而讨论得出结论：将它们分别置于两个烧杯里。问题2：如何将置有锌片的ZnSO4溶液与置有铜片的CuSO4溶液连接起来？结合电解质的导电原理，设计盐桥进行实验探究。
实验探究：将锌片置于ZnSO4溶液、铜片置于CuSO4溶液，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，按照课本P71实验4-1，用一个充满电解质溶液的盐桥，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液连接起来，观察有什么现象。取出盐桥，又有什么现象。
现象1：有盐桥存在时，电流表指针发生偏转，即有电流通过电路。
现象2：取出盐桥时，电流表指针即回到零点，说明没有电流通过。
提出质疑：为什么氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应？
引导学生观看视频：盐桥的作用，结合教科书文本阅读，知道盐桥的主要作用，了解盐桥原电池工作原理，理解氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应，感悟化学的魅力。
（4）关于锌铜原电池改进应用的实验探究
学生经过课堂学习与生成，通过思考与交流，可以得出结论：相对简单原电池而言，盐桥原电池可以提供持续稳定的电流，提高了能量的转换率，且电流可以控制，是可以投入实际应用的。
实验探究：按照课本P71实验4-1，将铜片改成碳棒，观察有什么现象。再将CuSO4溶液换成NH4Cl溶液，又有什么现象。
现象1：电流表指针发生偏转，即有电流通过电路。
现象2：电流表指针发生偏转，即有电流通过电路。
这样的教学设计将化学与生活相联系起来。学生通过实验，为后面“化学电源”的学习打下基础。这样在师生共同探究的过程中，不但落实了知识与技能目标，也把课堂真正还给了学生。让学生感受到知识的生成过程，使学生在动脑、动口、动手的过程中完成了过程与方法目标；同时也让学生体验到发现的乐趣和成就感，达成了情感态度与价值观目标。实现了教学方式的转变，体现了新课程理念，贯彻了新的教育思想。
（5）趣味实验的设计
在课程设计过程中安排趣味实验。让学生用铁片、铜片、碳棒、滤纸、食盐水、导线和灵敏电流表等设计、制作原电池并进行实验。这样的教学设计将化学与生活相联系起来，为后面“金属的电化学腐蚀与防护”做铺垫，也使得本节课更加生动、鲜活。
3. 感悟创新，构建体系
回顾原电池的设计与制作，总结盐桥原电池的工作原理，最后创设问题情境：“生活中怎样自我发电？”学生自然会梳理知识，得出结论：“两极一液成回路，氧化还原是中心”——设计原电池的理论依据。从而帮助学生构建完整的知识体系。
三、教学反思
汽车上的油量表一般为磁电式油量表，如图甲，当指针指在“F”位置时，表示油箱中的油已加满；当指针指在“E”位置时，表示需要加油。
油量表一般采用磁电式交叉线圈结构，其内部结构如图乙、丙中的虚线部分：1―锌合金接合片；2、7―调整固定螺钉（可以调整铁心在锌合金接合片上的位置）；3、4―铁心；5―衔铁。
传感器：油量表的传感器可以将油箱内油量的变化转变为电路中电流的变化，从而在油量表上显示出来。根据其工作原理，传感器可分为两种：滑线电阻式传感器和干簧管式传感器。（如图乙和丙中虚线部分）
电路连接情况：R'为定值电阻，6为滑线电阻器，乙电路中，电磁铁3和滑线电阻器串联，然后和电磁铁4并联；丙图中，电磁铁3和压敏电阻R（电阻随压力的变化而变化）串联，然后和电磁铁4并联。
工作原理：如图，当被测油箱内的油位变化时，乙图中传感器的浮标随之上下移动，滑线电阻的阻值发生改变（丙图中压敏电阻R的阻值随着受到的压强的变化而变化），从而使电磁铁3线圈中的电流大小发生变化，电磁铁3的磁场相应随之变化，从而带动了与磁钢结合在一起的指针，使指针发生偏转，显示油量变化。（上述过程中，电磁铁4中的电流不变，磁场也不变）
把社会、生活和物理知识紧密联系起来，这是我们中考考查方式发展的一个方向。下面让我们来看两道有关油量问题的题目：上面的乙图和丙图可以简化为下面两个图（R为滑动变阻器，R'为定值电阻，R为压敏电阻）。
【中考“零距离”】
例题1：如图所示是某同学设计的一个能够测定油箱内油面高度的装置，油量表是由学生用电流表改装而成的，滑动变阻器R的金属滑片P是杠杆的一端，当P在a端时电路中的电流为0.6A，表示油箱已满；当P在b端时电路中的电流为0.1A，表示油箱内无油。
滑动变阻器R的最大阻值为50欧时，他应选择的电源电压值和R'的阻值是多少？
（2）若油箱的容积为50L，请你按该同学的改装，在电流表表盘上标出油量值为0L、40L、50L的位置（滑动变阻器接入的阻值随浮标升降均匀变化）。
【分析】
这道题目涉及浮力、杠杆、欧姆定律等方面的知识，巧妙地把这些知识的考查与生活紧密联系起来，体现了物理、生活密不可分的特点。
【答案】
（1）设电源的电压为U，则
当P在a端时：U=0.6A×R′ ①
当P在b端时：U=0.1A×（50Ω+R′） ②
由①式和②式可得：U=6VR′=10Ω
（2）因为R=50Ω，I=0.1A时，油箱内无油，则在电流表上0.1A处应标0L
R=0Ω，I=0.6A时，油箱已满，则在电流表上0.6A处应标50L
又由于滑动变阻器接入的阻值随浮标升降均匀变化，所以当R=10Ω时，油量应为40L，此时电路中的电流应为I=U／（R＋R′）＝6V/（10Ω+10Ω）=0.3A（如图所示）
例题2：如下图所示，为某新型汽车自动测定油箱内油面高度的电路原理图，其中电源电压恒为6V，R'为定值电阻，A为油量指示表（实质是一只量程为0―0.6A的电流表），R为压敏电阻（其阻值随表面受到压强的增大而减小）。关于压敏电阻R的阻值与所受液体压强的对应关系如下表所示。
（1）油箱是一个圆柱形容器，底面积为0.15m，油箱内汽油高度达到60cm时油箱即装满，问油箱装满时汽油的质量为多少？此时汽油对油箱底部压敏电阻的压强为多大？（汽油密度为0.71×10kg/m，取g=10N/kg）
（2）油箱装满时，油量指示表的示数如图甲所示，求定值电阻R'的阻值？
（3）当油箱内汽油用空时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流？
（4）假如某品牌汽车配用该油箱，它的发动机的效率为23％，当汽车以60km/h的速度做匀速直线运动时，受到地面的阻力约为500N，则理论上一满箱油可供汽车行驶多少距离？（汽油的热值为4.6×10J/kg）
【分析】
本题综合了力学、热学、电学知识，考查学生把学习到的物理概念、规律进行适当重组与整合，变成解决现实中具体问题的工具。
【答案】
（1）m=ρ•V=0.71×10kg/m×0.15m×0.6m=63.9kg
p=ρgh=0.71×10kg/m×10N/kg×0.6m=4260Pa
（2）R===10Ω
当P＝4260Pa时，查表得R=5Ω，R'＝R－R＝10Ω-5Ω＝5Ω
（3）当油箱内汽油用空时，P＝4260Pa，R＝45Ω，I===0.12A
（4）因为F•S=mqη
所以s===1352.124km
关键词 彩色电视机；原理；维修
中图分类号TN94 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0036-02
彩色电视机是在黑白电视机的基础上发展而来的，彩色电视机的基本工作原理是将黑白电视机的工作原理进行了深化，加入了新的技术。彩色电视机的维修相对于黑白电视机也复杂一些。在进行维修时，要根据利用现代科学知识进行合理操作，提高维修水平。
1 彩色电视机的工作原理
根据人眼彩色视觉特性来看，在彩色重现这一过程中，重要的就是使获得的彩色感觉与原景物相同，而并不是要求将原景物光谱进行还原。彩色电视机的设计以及工作原理是以三基色原理为依据。所谓三基色原理就是，任何一种色彩都是以另外三种色彩的相互混合而制成的。这也就表示，只要是选定三种基色，就可以混合出任何一种色彩。
彩色电视机就是以人眼机能及三基色原理为基础，设计出显示器及彩色摄像机。
在一般的彩色电视摄像机中，是利用三个摄像管对光学图像中的红、绿、蓝分量进行分别拾取，以此来模仿人眼中的三种锥状细胞，来使彩色电视信号中的红、绿、蓝三种基色分量得以形成。CRT显示器彩色显示的基本原理是由加性混色法则构成的。将大量由红绿蓝三种基色所组成的荧光粉点涂在彩色荧光屏内表面上。荧光粉是一种化合物，在接受电子轰击之后会发光，它的发光强度是由电子束强度来决定的。在图像重现的时候，利用接收到的三基色分量对三个电子枪进行控制，对相应颜色的荧光粉点进行轰击，由于荧光粉点比较小，在一定距离进行观察的时候，通过人眼的混合作用，使我们看到的混合色是均匀的。
2 彩色电视机的维修技巧
在笔者看来，要想掌握彩色电视机的维修技巧，提高彩色电视机维修的水平，可以从下面两个方面做起：
1）对彩色电视机机电路能够科学分析
在进行彩色电视机维修时，要想将故障迅速排除，前提条件是要能够对电路进行正确识读及分析，对电路的识读及分析快慢是修理工对基础知识以及专业知识掌握程度的具体反映。一般来说，对专业知识以及基础知识掌握越广越深，对电路的分析也就越透彻，也就能很快找出故障。掌握一定的识图方法以及技巧对分析电路是有帮助的。
对电视机电路图的识读可以分为四个过程，即了解电视机电路图原理，画出电视机功能框架，解决电路图中疑难，最后对故障清楚了解。
首先，对于要进行分析的系统基本工作原理要有进行学习和掌握，并且能够应用到各电路分析中。
第二，要将分析的原理图，根据各个部分的功能将功能方框图画出来，这样一来，可以使电路图更加简化，而对系统的认识却是更加深化。有助于弄清原理图中各个方面的联系。
第三，对于看不懂的电路图要借助有关工具书或者是利用网络来进行查找，并且将其掌握。
2）掌握常见维修方法
在彩色电视机的维修中，主要有以下几种常用维修方法：
（1）电压法
所谓电压法就是利用万用表对电视机内部各点的电压进行测量，它在对电路进行判断的方法中最快捷、准确的一种方法。通过对电源电路的末级关键点电压进行测量，基本上能够将故障发生在哪个部分判断出来。
在开关电源中电压法的应用：
开关电源与负载电路是靠开关电源中各个电压的输出端来进行来进行连接的，对各输出端电压进行测量，能够将开关电源电路是否是正常工作判断出来，还有故障出现在那一部分。一般会有以下几种情况：
第一，各个输出端电压和原理图中的标准电压是相同的，这表示电源是正常的；
第二，各个输出端一直没有电压，这表示开关电源出现故障；
第三，只有一个输出端没有电压，其他输出端都是正常的，表示在开关电源中的直流输出电路出现故障；
第四，各输出端的电压与电路图中的标准值相比要低5%，这表示开关电源滑的工作是正常的，有可能是电源开关发生故障，也可能是负载电路发生故障。
（2）电阻法
电阻法主要是对电路中的短路、击穿、开路以及严重漏电等情况进行检查。对单元电路来说，利用对单元电路电压输出端电阻的测量，能够判断出单元电路中是否存在漏电现象，以此来对电路中是否有短路现象进行判断。
在开关电源中电阻法的应用：
电阻法是对开关电源各输出端电压进行测量，从而判断输出端和负载是不是有故障。当开关电源输出电压比较低或者是没有输出电压时，利用电阻法可以对开关电压各端电阻值进行测量，从而判断出开关电源的输出端是不是有故障。可能的测量结果有：
第一，输出点的电阻值近似于0，或者是小于正常值，这表示在输出端都短路或者是漏电现象。
第二，输出端的电阻值超出正常值很多，这表示在输出端有开路故障出现。
第三，各个输出端的电阻都是正常的，表示在单元电路内没有故障出现
（3）电流法
电流法主要是对输出端是不是有过流故障以及输出变压器是否出现局部短路进行判断。在实际操作中，一般是对输出端的工作电压所供给的电路中某一点进行判断，然后以电流流向为依据，将电流表串入到判断点，电流表所使用的量程是500mA。可能出现的情况有以下几种：
第一，进行测量时，电流表指针很快由左端到右端。这表示在输出端有严重短路或者击穿现象。
第二，电流表指针不动。这表示所进行测量的输出端电路没有工作电源存在。
第三，电流表指针正常。这表示测量电路中没有故障存在，一切正常。
3结论
彩色电视机在现在生活中的使用十分广泛，电视机维修人员，对彩色电视机的原理依据维修技巧要有一个熟悉的掌握，提高维修水平，将出现的故障及时找出来并且进行合理维修，保证电视机的正常使用。
参考文献
[1]常伟.快速学习彩色电视机维修理论精要[J].内蒙古电大学刊，2010（1）.
例1如图1所示电路中，当开关S闭合，甲、乙两表是电压表时，示数之比U甲：U乙=3：2，当开关S断开，甲、乙两表都是电流表时，则两表的示数之比I甲：I乙为（）.
A.2：1B.3：1C.2：3D.1：3
解析（1）当开关S闭合，甲乙两表是电压表时，根据电流流向法可知，电流的流径是：电源的正极R1R2电源的负极.甲电压表测的是电源电压，乙电压表测R2的电压，其电流流向图如图2所示,
根据欧姆定律和串联电路的分压原理可得
＝=＝＝.
（2）当S断开，甲乙两表都是电流表时，电流的流径是：
电源的正极 乙电流
表电源的负极.
其电流流向图如图3所示，
根据欧姆定律和并联电路的分流原理可得
==；===.
故本题通过电流流向图可以得到解决，答案应选D.
例2如图4所示，3个电阻值均为10Ω的电阻R1、R2、R3串联后接在电压恒定为U的电路中，某同学误将一只电流表并联在电阻R2两端，发现电流表的示数为1.5A，据此可推知电源电压U为V；若用一只电压表代替电流表并联在R2两端，则电压表的示数为V.
解析（1）当误将电流表并联在R2两端时，根据电流流向法可知，R2被电流表短路，电流的流径是：电源正极R1电流表R3电源负极.其电流流向图如图5所示.根据欧姆定律和串联电路的特点有：
U总=I总R总=I总（R1+R2）
=1.5A×(10Ω+10Ω)=30V.
（2）当电压表并联在R2两端时，电流的流径是：
电源正极R1R2R3电源负极.
其电流流向图如图6所示，
根据欧姆定律和串联电路的特点，
U2=IR2=×R2
=×10Ω＝10V.
例3如图7所示的电路，电源电压保持不变，R3=10Ω，当S1闭合S2断开时，电流表示数为0.6A；当S2闭合S1断开时，电流表示数为0.3A；当S1、S2均闭合时，电流表示数为1.1A；试求：
（1）电源电压；
（2）电阻R2和R3的阻值.
解析（1）当S1闭合S2断开时，R1与R2被短路，电流的流径是：电源的正极R3电源的负极.其电流流向图如图8所示，
根据欧姆定律：U=IR3=0.6A×10Ω=6V.
（2）当S2闭合S1断开时，R2与R3被短路，电流的流径是：电源的正极R1电源的负极.其电流流向图如图9所示，
根据欧姆定律：R1===20Ω.
（3）当S1、S2均闭合时，根据“节点法”不论导线有多长，电路中
有直接用导线（或理想电流表）连接的两点，应视为同一个点（即等位点）.
可知电路中的三个电阻是并联，电流的流径是：电源正极R1、R2、R3电流表电源负极.其电流流向图如图10所示，
根据欧姆定律和并联电路的特点，
I2=I-I1-I3=I--
=1.1A--=0.5A，
R2==12Ω.
例4在今年5月份助残活动中，某校初三同学为伤残军人买了一辆电动轮椅.同学们对这辆车的工作原理产生了兴趣.他们对照说明书的电路原理图（如图11所示）了解到，操纵杆可操纵双刀双掷开关K以及滑动变阻器R1的滑片P.前推操纵杆时轮椅前进，再向前推时快速前进；后拉操纵杆时轮椅慢慢后退.又知蓄电池的电压U=24V（保持不变）、定值电阻R2=10Ω，电动机的额定功率P0=72W、额定电压U0=24V.
⑴从原理图可知，当开关S接到哪两个接线柱时，轮椅前进？
⑵当轮椅后退时，电流表示数为I=1A，此时电动机的实际功率为多少？
⑶当电动机以额定功率工作时，轮椅匀速前进的速度为1.5m/s，电动机线圈电阻损耗的功率为18W，求此时轮椅受到的阻力大小.
解析（1）当开关S接1、2两个接线柱时，电流的流径是：电源正极电动机R2电流表电源负极.
其电流流向图如图12所示.
根据欧姆定律可知，电路中的电流恒定，电动机转速不能改变，所以，此时轮椅不是前进而是后退的状态.
当开关S接3、4两个接线柱时，电流的流径是：电源正极滑动变阻器R1电动机电流表电源负极.其电流流向图如图13所示，
根据欧姆定律可知，当P向右滑动时，R总减小I总增大电动机转速加快.所以，开关S接3、4两个接线柱时轮椅是前进的.
（2）当轮椅后退时电流流向图如图12所示，根据欧姆定律和串联电路的特点，
电阻R2的电压为
U2=IR2=1A×10Ω=10V；
电动机两端的电压
U电=U一U2=24V一10V=14V，
电动机的实际功率
P实=U电I=1A×14V=14W.
（3）当电动机以额定功率工作时，由电流流向图13可知此时P滑到变阻器的右端，
电动机的机械功率为
P机=P0－P线=72W－18W=54W，
主备人：
审核人：初二备课组
教学目标
一、知识目标：
1．知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。
2．知道发电机的原理，知道发电机的能量转化。
3．知道什么是交变电流，能区别交流与直流。
二、能力目标：
1．经历探究磁生电条件的过程，提高学生观察分析能力及概括能力。
2．培养将科学技术应用于日常生活的意识和能力。
三、情感目标：
1．认识自然现象之间是相互联系的，进一步了解探索自然奥妙的科学方法；
2．认识任何创造发明的基础是科学探索的成果，初步具有创造发明的意识。
教学重难点
教学重点：电磁感应现象产生的条件；发电机的工作原理。
教学难点：发电机的工作原理。
教学手段
多媒体、小黑板等。
教学课时
两课时
教学过程
个人复备
一、情感调节
导入新课：师：奥斯特实验说明了什么？
生：奥斯特实验说明了通电导体周围存在着磁场。（电能生磁）
师：反过来想，磁能否生电呢？1831年，英国伟大的物理学家法拉第，在长达10余年的探索后，就实现了这一愿望。依据他的成就发明的发电机，开辟了电气化时代。视频播放：水力发电站、火力发电站，风能发电站。
电能在当今社会可谓是必不可少，发电站是如何产生巨大的电能的呢？
二、目标展示
三、新课学习
实验探究
设计实验装置：思考教师提出的引导性问题.
问题一：既然探究磁生电，一定离不开磁场，那么，选择什么样的磁体好呢？
联想通电导体的受力实验，选用蹄形磁体。
问题二：假设能够磁生电，必须具备怎样的电路呢？不要电源的闭合电路，为电流提供路径。
问题三：如何验证是否有电流存在呢？
串联小灯泡。但是当电流很弱时，不会发光，无法观察现象；串联普通电流表。因不知电流方向，无法正确连线；串联灵敏电流表。电流弱时，指针也会摆动，且接线时不分正负接线柱，同时，根据指针摆动方向，还可以判断电流方向。
猜想可能条件：引导学生猜想磁生电需具备的条件。如：闭合电路在磁场中静止即可；磁体的磁性要足够强；部分导体在磁场中要运动等。
设计实验步骤：
师：
将部分导线ab放置于磁场中，保持导线与磁场的相对静止，观察灵敏电流表指针。
更换强磁体，增强磁场强度，仍保持导线ab与磁场的相对静止，观察灵敏电流表指针。
保持磁场不变，将导线ab上下移动（平行于磁感线方向），观察灵敏电流表指针。
保持磁场不变，将导线ab左右移动（与磁感线方向垂直），观察灵敏电流表指针。
保持磁场不变，将导线ab与磁感线方向相交方向移动，观察灵敏电流表指针。
教师：操作实验：按以上步骤，尝试性操作实验，
学生：观察发生的实验现象并记录。
发电机
师：情景创设：（边演示边渲染气氛）我手里拿的就是一台手摇式发电机，注意观察灯泡是否发光，开始了！（由慢到快摇动摇把，会发现灯泡发光，逐渐变亮）
演示
1．观察手摇发电机构造：指导学生观察后板书：二、1、发电机构造：转子、定子、铜环、电刷等。说明：转子在定子中旋转，完成切割磁感线运动。铜环、电刷的配合，既始终形成通路，又避免了导线的缠绕，向外输送电流。
2.观察发电机转速对灯泡亮度的影响：加快转动速度时，灯泡会变得越亮，现象很明显。这表明：加快切割磁感线的速度，电流会变大。
3.检验手摇发电机电流方向的变化：a.将灯泡换成灵敏电流表，慢摇发电机，会发现：指针来回摆动；b.把两个发光二极管极性相反的并联起来，串联接入电路中，摇动摇把，会发现交替发光。这些都说明产生的电流其方向在发生规律性的改变。教师总结：板书：电流方向周期性变化的电流叫交变电流，简称交流。这和电池供电电流不同，电池供电电流方向总是从电池的正极流向负极，方向不变，称为直流。我国电网采用交流供电，频率为50Hz。
提出问题：这台发电机为我们提供了交流电，原理是什么呢？为什么电流方向还会发生规律性的改变呢？
播放动画：播放发电机发电时，线圈两个边框切割磁感线的慢动作动画，板书2、发电机原理：电磁感应现象。再仔细观察会发现：两个边框在同样的磁场中切割运动方向总是相反的，这正好在闭合通路中形成向外输送电流。但是，当线圈转过线圈平面与磁感线垂直的位置时，两个边框切割运动方向都发生了改变。因此，产生的电流方向也都发生了改变。于是电路中的电流方向出现周期性的变化。
播放视频：视频内容包括水力发电机组、转子、定子、水轮机、发电过程等内容。根据内容提出思考问题，由学生讨论后回答：大型发电机组为什么用多组线圈？（增大输出电流）。定子和转子各是什么？（线圈为定子，磁极为转较强的磁场是怎样获得的？（永磁体改为电磁体）。发电机的能量转化是什么？（3、发电机的能量转化：机械能转化为电能）。
小结
一、1、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
这种现象，称为电磁感应现象。此时产生的电流，称为感应电流。
2、感应电流的方向跟导体切割磁感线方向和磁感线方向有关。
二、1、发电机构造：转子、定子、铜环、电刷等。
电化学(原电池和电解池)教学是中学化学教学的难点和重点，尤其是电极的判断、电极现象、电极反应方程式的书写、燃料电池电极方程式的书写、电镀等内容是高考考点，也是学生们最容易混淆、出错的地方。本教具将电化学教学中的两个知识点，即原电池与电解池放在同一个教学仪器中进行演示，使学生通过比较来学习各自的原理，进一步加深对电化学的理解。
制作材料
木板2块，饮料瓶4个，电流表1个，直流电源1个，开关2个，固定带、螺丝若干。
使用方法
将本教具放置在水平桌面上，检查装置的气密性。
加液。断开开关S1、S2，将1、2号瓶瓶底上的胶头去掉，通过加液器向1、2、3号瓶中加入滴有酚酞的饱和食盐水，使食盐水的水面高于电极的下端。
实验
电解池部分
以电解饱和食盐水为例：
工作原理：
阳极：2Clsup>－－2esup>－＝CI2
阴极：2Hsup>＋－2esup>－=H2
总反应：2NaCl＋2H2O＝2NaOH＋H2＋CI2
操作方法：断开开关S1，闭合开关S2。
实验现象：1、2号瓶中均有气体产生，经验证1号瓶中的气体为氯气，2号瓶中的气体为氢气，与电源负极相连的瓶中的溶液变成粉红色(2号瓶中)。
原电池部分
以电解过程中产生的氯气、氢气、氢氧化钠组成原电池为例：
工作原理：
正极：Cl2＋2e-＝2CI-
负极：H2＋20H-－2e-＝2H2O
总反应：C12＋2H2＋2OH-＝2Hsub>2O＋2CI-
操作方法：断开开关S2，闭合开关Sl(1、2号瓶中的液面未脱离电极)。
实验现象：电流表的指针发生偏转。
教学效果
将原电池和电解池放在同一实验中，并以电解池部分电解产生的产物为原料来演示原电池部分实验，使学生通过具体的比较来学习各自的原理。
