2003年中考创新性设计题赏析，本文主要内容关键词为：年中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
与2002年中考物理命题相比，2003年命题的一个新亮点是：十分强调知识的运用，真正体现了“从生活走进物理，从物理走向社会”的新课程理念。不少省市的试题中都出现了要求学生运用所学的物理知识说明设计制作的新仪器装置的物理原理，提出改进意见这样的题型。加大了对学生在完全陌生的物理情景中分析解决问题能力的考查。
一、设计握力计
例1 （湖北黄冈市）为迎接体育中考，某同学自行设计了图1所示的握力计。弹簧处于自然状态时，滑片P与滑动变阻器R断开，当手在A、B之间握压时，压缩弹簧，P在R上滑动，握力越大，电流表示数越大。请用笔画线完成电路连接。
赏析 通过此题的解答，学生既能了解可显示握力大小的握力计制作奥妙，又能将所学电学知识用来解决实际问题，真是一箭双雕。
弹簧处于自然状态时，滑片P和变阻器R断开，整个电路为断路，电流表示数为0，说明这时握力为0。当手在A、B间紧握时，弹簧被压缩，P在R上向下滑动，握力越大，P向下滑动得越多，要使这时电路中电流随着增大（表明握力增大），必须将电阻丝下面的线头连入电路（如图2）。
二、设计欧姆表
例2 （天津市）某校科技小组自制一台可以测量电阻阻值的欧姆表，如图3所示。欧姆表电路由一只灵敏电流表G、定值电阻R[，0]、滑动变阻器和干电池（设电压不变）组成。使用时可把待测电阻接在A、B两端。为了能直接从灵敏电表表盘上读出A、B端接入的电阻的阻值，需在表盘上标注所测的电阻阻值数。当将A、B两端直接连接在一起时，调节滑动变阻器使灵敏电流表指针偏转到最大位置处（满偏），已知此时灵敏电流表内阻、滑动变阻器的有效值和定值电阻R[，0]的总阻值为15Ω。问：（1）在该欧姆表指针满偏的位置处，盘面应标注的示数是多少？（2）当A、B间断开时，该欧姆表指针所指的位置处，盘面应标注的示数是多少？（3）该欧姆表表盘正中间位置处应标注的示数是多少？简要说明为什么。（4）该欧姆表表盘上的刻度值是否均匀？请从电路原理上说明理由。
赏析 测未知电阻的阻值一般都会想到用伏安法，其实实际生活中是用欧姆表（或万用电表）直接测出的，相信同学们解题后，既提高了解决问题的能力，又增长了见识，开阔了眼界。
A、B两端直接连在一起时（R[，AB]=0），调节变阻器使灵敏电流表指针满偏，则指针所指处盘面上应标注的示数为0，当A、B间断开时，电阻应为无穷大，这时指针所指位置的示数应标∞。
因指针指在表盘中间位置时，电路中的电流为满偏时的一半，说明此时电路中的电阻为满偏时的2倍，由指针满偏时电路中的电阻为15Ω，可推出指针指在表盘中间位置时，A、B间连入电阻为15Ω。
欧姆表表盘上的刻度是不均匀的。理由：设电流表内阻、滑动变阻器连入电路的阻值和定值电阻R[，0]三者的总电阻为R′[，总]（15Ω），A、B两点间接入的待测电阻为R[，x]，由电流表表盘刻度均匀可知：电流表指针偏转的角度与通过的电流大小成正比，若电流I与待测电阻R[，x]也成正比的话，则欧姆表的刻度应是均匀的，但根据电路图可知，
I与R[，x]不成正比，所以欧姆表刻度不均匀。
三、设计交通灯
例3 （陕西省）按照我国交通管理的规定，“红灯停、绿灯行、黄灯预备”。小明在科技活动中设计了一个实验电路，如图4所示，用以模拟十字路口的红绿灯控制。请你认真分析后填空：
（1）当单刀多掷开关接通位置“1时，有_____个灯发光，发光灯的连接采用的是______联方式；
（2）当开关接通位置“3”时，允许______方向的车辆通行（选填“东西”或“南北”）；
（3）你认为小明的设计是否可行_______（选填“可行”或“不可行”）；
（4）联系实际，对设计方案提一条改进性建议______。
赏析 串、并联电路的知识在现实生活中应用十分广泛，模拟设计十字路口的红绿灯便是其中之一，这个电路图的设计比较复杂，看了使人眼花缭乱，对学生的识图能力有很高的要求，需要学生非常熟悉串、并联电路的有关知识。
（1）当单刀多掷开关接通位置“1”时，分析电路图可知：东西两边的红灯、南北两边的绿灯并联在一起接上了电路。
（2）当开关接通“3”时，南北两边红灯亮，东西两边的绿灯亮，这时允许东西方向的车辆通行。
（3）通过以上的分析可知：小明的设计是可行的。
（4）提出改进意见一问，学生完全可根据自己的常识作出多种回答。如：将人工控制改为自动控制，加装时间显示，加装左右拐弯标志显示等。
四、改装电流表
例4 （安徽省）电流表和电压表实际上是由小量程电流表与电阻串、并联之后改装而成的。当某一电表的量程不能达到要求时，可以通过改变串、并联电阻的阻值来扩大或缩小其量程。
现在需要测量的电流约为0.5A，可是只有一个量程为0～0.3A、内阻为5Ω的电流表。手边还有一些器材如下表：
请把题中量程是0～0.3A的电流表临时改装成量程为0～0.6A的电流表。要求：（1）画出电路图；（2）写出实验步骤；（3）写出理论上接入电路的电阻丝的阻值；（4）分析一下，实际接入电路的电阻丝的阻值与理论值有无差异。
赏析 将小量程电流表通过与电阻串、并联之后改装成电流表或电压表，对初中生而言，从未接触过这样一个新的物理情景。如何沉着冷静地运用以前学过的相关知识及题目提供的信息完成该题，就要看学生综合素质的高低了。
根据“串联分压、并联分流”的道理，从理论上讲，要将量程为0～0.3A、内阻为5Ω的电流表改装成量程为0～0.6A的电流表需并联一个阻值也为5Ω的定值电阻，实验应按以下步骤进行：
①连成图5所示的电路，开关S闭合前，将滑片移到阻值最大的位置。
②闭合开关S，移动滑片，使电流表指针达到满刻度I[，满]。
③将电阻丝的一端接在电流表的一个接线柱上，用电阻丝的不同部位与电流表的另一接线柱接触，直到电流表的指针达到满刻度的一半1/2I[，满]。为止。此时电流表两接线柱间的电阻丝即为改装电流表需要并联的电阻，注意这个过程中不能改变变阻器连入电路的电阻R′。从理论上讲，与电流表并联的电阻值应为5Ω，但事实上，我们是利用满刻度和半满刻度读数来确定电阻丝按入电路的电阻R的，因为滑动变阻器连入电路的阻值R′不能改变（阻值不可读），所以在电流表上并联电阻丝后，整个电路的总电阻变小了，总电流应大于满刻度值，这样通过电阻丝的电流实际大于1/2I[，满]，因此R[，实际]＜5Ω。