Question

同學(xué)們?cè)谧鼋滩纳系碾妼W(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)2B、HB鉛筆芯的軟硬不同，其實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)其猜想是否正確．

（1）林清同學(xué)的設(shè)計(jì)思路如圖1所示，請(qǐng)指出她設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和不足．
林清同學(xué)的設(shè)計(jì)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(yàn)證猜想了．
錯(cuò)誤：

 

；
不足：

 

；
（2）偉鵬同學(xué)說(shuō)：“還是用‘伏安法’測(cè)量它們的電阻進(jìn)行比較吧”．請(qǐng)你寫出他的實(shí)驗(yàn)方案．要求：
①畫出電路圖2；（鉛筆芯用“”表示）
②寫出實(shí)驗(yàn)步驟；
a．按照電路圖連接實(shí)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(jì)算出2B、HB鉛筆芯的電阻值，并進(jìn)行比較．
③請(qǐng)你進(jìn)行分析論證，說(shuō)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(zhǎng)度、橫截面積、材料、溫度，實(shí)驗(yàn)探究時(shí)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(shí)，需選擇材料、橫截面積、長(zhǎng)度都相同，硬度不同材料的鉛筆進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
（2）①伏安法測(cè)電阻是指：用并聯(lián)在鉛筆芯兩端的電壓表測(cè)電壓，用與鉛筆芯串聯(lián)的電流表測(cè)電流，保護(hù)電路和改變鉛筆芯兩端電壓的滑動(dòng)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(shí)物圖，分別測(cè)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(wú)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(shí)，要保證鉛筆芯的長(zhǎng)度和橫截面積相等，
因此該實(shí)驗(yàn)的錯(cuò)誤之處是：沒(méi)有控制變量，應(yīng)保證兩支鉛筆芯的長(zhǎng)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(shí)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(guò)視覺(jué)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(dòng)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(shí)驗(yàn)步驟：a．按照電路圖連接實(shí)物圖電路，取長(zhǎng)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(jì)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(wú)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(méi)有控制變量，應(yīng)保證兩支鉛筆芯的長(zhǎng)短粗細(xì)相同不足；先后兩次觀察比較燈的亮度不如同時(shí)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(guò)視覺(jué)判斷燈的亮度不可靠）；
（2）①如上圖所示；
②a．長(zhǎng)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(wú)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(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)電路圖、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)的評(píng)估的設(shè)計(jì)以及電路故障的判斷和本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用，知道影響電阻大小的因素并會(huì)根據(jù)控制變量法評(píng)估實(shí)驗(yàn)是解決本題的關(guān)鍵．