Question

31、下面是小紅和小文同學在“探究串聯電路中的電壓關系”時所設計的實驗報告．
實驗目的：通過實驗探究，理解串聯電路中總電壓與各部分電路電壓之間的關系．
器材：電源、兩個相同的小燈泡L₁、L₂、一個開關、導線若干條、一只電壓表．
實驗步驟：（1）設計實驗電路圖；
（2）按照所設計的電路圖連接好電路；
（3）將電壓表并聯在燈L₁兩端，經檢查連接無誤后，閉合開關，測出燈L₁兩端的電壓U₁為3V；
（4）再將電壓表改接在燈L₂兩端，經檢查連接無誤后，閉合開關，測出燈L₂兩端的電壓U₂為3V．得出結論：串聯電路中，各部分電路電壓相等，即U₁=U₂
小紅和小文接下來進行了交流與評估，她們認為：
①實驗開始前，匆忙忘記了畫出實驗電路圖，請你補畫在虛線框內．

②在實驗步驟中，缺少了一個重要的探究步驟，請你替她們補上：

測量L₁、L₂兩端的總電壓

③請你為她們設計一個正確實驗時所需記錄數據的表格．
④請你對小紅和小文的實驗過程中存在的問題進行評估，并指出改進措施．

Answer 1

分析：①注意兩點：一是兩個小燈泡要串聯；二是電壓表要并聯在燈兩端．
②在探究串聯電路中的電壓關系時，根據實驗目的，需要知道總電壓和各部分電壓之間的關系，故還需要測量總電壓．
③表格是用來記錄實驗過程中的測量數據，分析實驗過程，需要記錄的數據有L₁兩端的電壓、L₂兩端的電壓，還有總電壓；當然，要進行多次測量．
④實驗中，他們使用的兩個燈泡規格是相同的，比較特殊，應使用不同規格的燈泡；另外，他們僅實驗一次，測出一組數據就得出了結論，應該更換燈泡多測量幾次．

解答：解：①根據實驗目的，首先要把兩個燈串聯在電路中，然后把電壓表并聯到一個燈的兩端；由于每個燈兩端的電壓都要測量，可以用虛線在另一個燈兩端也并聯一只電壓表．電路圖如圖所示．
②分析實驗步驟可知，他們只是測出了每個燈兩端的電壓，這樣無法得出總電壓與各部分電壓之間的關系，不能完成實驗目的，所以還需要測出L₁、L₂兩端的總電壓．
③該實驗過程中需要記錄的數據有三個，分別是L₁兩端的電壓U₁、L₂兩端的電壓U₂和總電壓U總；另外，一次實驗具有很大的偶然性，所以要進行多次實驗，可以進行三次．表格如下所示．
④在實驗步驟（4）中，他們得出U1=U2的結論，其原因是使用的兩個燈泡規格是相同的，這樣太特殊，應換成不同規格的燈泡；另外，要多次測量才能得出普遍規律，應該更換不同燈泡進行多次測量．
故答案是：①電路圖如下圖所示；

②測量L₁、L₂兩端的總電壓；
③記錄數據表格如下：

實驗次數	U1/V	U2/V	U總/V
1
2
3

④兩個燈泡的規格相同，應不同；實驗次數太少，應換用不同的燈泡進行多次測量．

點評：該題考查了探究實驗過程中需要注意的事項，比如畫電路圖、設計表格、查找實驗過程中的不足，以及實驗后的交流與評估，不但要求學生對該實驗內容要熟悉，還要對實驗探究的程序非常清楚才能正確作答．