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组合电路的设计步骤

组合电路的设计步骤

组合电路的设计步骤范文第1篇

(建东职业技术学院电子与电气工程系,江苏 常州 213000)

【摘 要】为了更好地培养高职院校学生的实践动手能力,面对高职自动化、电子信息工程、应用电子、机电一体化专业的学生,对现有的实训教学进行了设计研究,提出项目化的实训教学过程,提高实训教学效率和质量。以单片机实训教学项目为例,介绍了单片机应用实训的项目化教学过程实施,提高学生的实践创新能力。

关键词 实训;单片机;项目化

0 引言

51系列单片机在工业控制,便携式仪器仪表,家电电子等领域被广泛应用。通过不断升级使得51单片机功能更加强大,应用仍然很普遍。大多数高等职业院校在开设单片机实训课程时,实训项目大部分是利用现有的实验教学设备进行训练。由于教学设备是成品,线路大多在成品电路板中已经设计好了,从外部根本看不到电路是如何连接的,且生产商很少配备完整的电路原理图,学生在做实训时,要求连的线很少,很难参与到电路设计的细节中,动手能力也就很难在实训课程中得到训练和提高。而且传统教学过程中未引入工程项目实践设计,导致学生缺乏整体设计能力,动手能力普遍较差。

基于该课程应用性较强的特点,必须把实验和实践教学环节作为学习的关键。通过总结近年实践教学的经验,本文将通过过程项目化教学开展实训,使学生直接参与到项目过程中,以真实的工作过程及工作步骤为依据,融合“教、学、做”一体化的教学手段,用以提高学生的单片机系统设计的动手能力。

本文以简易音乐播放器设计项目为例讲解单片机应用实训的项目化教学实施。

1 任务引入

该项目任务设计一个简易的音乐播放器,硬件电路如图1所示,图1是由单片机最小系统,独立式按键电路、数码管控制电路及蜂鸣器电路组成,通过对该项目的proteus仿真实现,学生可以锻炼综合运用按键、数码管及蜂鸣器的软硬件设计方案。在图1中,利用K1按键对选定播放的音乐段,在播放的过程中可用此按键暂停;用K2按键选择待播放的几段音乐中的一段;数码管显示当前系统所播放的是选中的是第几段音乐。该项目硬件电路设计实际上并不复杂,软件编程主要是单片机定时器技术、中断技术的应用。教师可以通过对音乐索引和节拍产生原理的讲解,让学生掌握每个高脉冲或低脉冲的延时形成某种频率的声音输出方法,每个不同频率声音输出的时间长短形成节拍的方法,以及高低音的产生方法。

通过硬件和软件的设计和学习,该项目实施并不复杂,但涉及到学生学习过的课程门类还是比较多的,学生必须通过对Protel课程、C语言课程、单片机课程与音频产生知识等相结合,把单门课程动手实训转换为以实际工作环境为导向的顺序工作过程,按照步骤学习的过程就变成了实际项目实施的工作过程,且学习的每一步骤是实实在在的工作过程,有效地将学生的理论知识、实践知识、职业态度和情感等内容整合成相对完整的有机系统。

2 项目实施步骤

通过项目的内容描述,使学生更加清楚地了解实训的目的,学生知道该做什么。结合实训,我们将对实施项目化的过程进行具体研究设计。

2.1 总体设计

根据简易音乐制作的工作顺序,对该实训项目进行总体设计,将整个实训过程分解成各个具体工作任务,然后整理成与各个分解内容相适应的八个步骤,实训时间为二周,内容如表1所示。

2.2 具体实施

表1很详细的给出了总体设计,这就要求我们教师必须对每一个工作步骤进行认真设计,让学生有明确的目标,引导学生对每个步骤进行思考和实践,这样可以较大地调动学生学习单片机的兴趣。

我们对实训班级进行分组,随机指定3~5人为一个小组,不允许自由组合。这样对以后学生的就业是有利,在企业的岗位上是没有资格挑选同事的,同时也能培养学生的团队协作能力。

如步骤五,教师设计时的主要内容有:1、学习目标2、工作内容3、教学设计4、教学材料。学生在这一步骤结束时,可以掌握KEIL软件的使用、汇编程序的编写、软件模拟调试的具体应用等相关实际工作内容。且每一个步骤完成后可以在表2中进行评价。

实训过程中的每一个步骤都必须与指导教师充分交流和探讨后方能进行下一步骤,虽然这样会增加实训指导老师的指导工作量,但可以从过程中很好地把握学生的完成情况,也让大多数学生能够完成项目的任务得到保障。

2.3 成绩评定

成绩评定的方式如表2所示,它可以很好地评价项目化教学过程中每位同学应该获得的成绩,也可以更好的与其它教学模式进行对比,从而体现出过程项目化教学的优势。以小组为单位,检查每个学生制作的产品是否满足设计要求,K2按键按下能否正常的选择所要播放的歌曲,K1按键按下能否正常的播放完一段完整的所选歌曲以及数码管能否正常显示所选歌曲的编号。以答辩方式进行考核,要求每位同学回答2到3个有关该项目制作过程中的软硬件设计、系统仿真制作以及实训体会等方面的问题,根据这些内容的完成情况由教师填写教师评定成绩;小组互评内容在每个步骤完成后根据教师设计的每一步骤内容完成情况由小组集体评价填写相应的互评成绩,适当增加互评成绩在总成绩中的比重,这样有利于对同一水平的产品发现问题和解决问题,让同学之间进行对比,加深学生对项目实施过程中的产生问题的印象;自评内容是每位同学自己在每次步骤完成后,根据教师设计的每一步骤内容完成情况进行打分,并给出各个步骤的说明。每位同学的最终综合成绩=教师评定成绩*30%+小组互评*50%+自评*20%。

3 结语

通过以上对单片机实训方法的改革探索和实践,形成了以学生为主体、教师为主导的教学课堂,形成了讲与练相结合、教与学互动的教学模式。教学效果已有明显改善。学生的学习兴趣得到了提高,学生在实训的过程中能积极思考,发现问题并解决问题。学生的知识体系在真实的工作过程中,在小组协作的过程中得以建立。这不仅培养了学生的专业能力、社交能力、团队精神,同时也增强了学生的自信心。当然,教学改革是一项长期和系统的工程,我们将继续努力,培养符合社会需求、更加优秀的相关专业人才。

参考文献

[1]刘燎原,孙秋波.Proteus软件在单片机项目教学中的应用[J].徐州建筑职业技术学院学报.

组合电路的设计步骤范文第2篇

一、实习内容:

使用电烙铁和焊锡丝在电路板上焊接元件。实习目的:初步掌握焊接技能,为后续实习打下扎实基础。实习要求:焊点要成型牢固可靠、圆滑光亮,成半球形,元件排列整齐。

二、实习器材及介绍:

1.电烙铁:由烙铁头.加热管.电源线和烙铁架组成我们使用的是内热式电烙铁,功率在20—30w之间,其优点是功率小,热量集中,适于一般元件的焊接。由于焊接的元件多,烙铁头是铜制。

2.钳子、镊子各一把。

3.焊锡丝:由37%的铅和63%的锡组成的合金。焊锡丝有熔点低,易与铜、铁等金属结合,焊接强度合适,电阻率低等优点因此是用于焊接合适材料。由于锡它的熔点低,焊接时,焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固,焊点光亮美观

4.印刷电路板(pcb板):硬制塑料板上印有钢制电路,可将一些电子元件焊在其上。印刷线路板的原料主要是铜箔,粘结剂,极板。

5.细铜丝。

三.原理简述:

电烙铁是加热工具,可将烙铁头加热到250摄氏度左右,在此温度下,焊锡便可融化为熔融状态,此时便可将与锡相亲的铜制元件与pcb板上铜制电路焊接在一起。

焊锡线为锡铅合金,通常用于电子设备的锡焊,其锡铅比为:60:40它的熔点低,焊接时,焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固,焊点光亮美观。

烙铁头在正常使用下氧化得很快,清理办法是:将烙铁头在有松香的烙铁板上轻轻摩擦。

四.实习步骤:

步骤1:准备焊接将烙铁头和焊接物靠近焊接物

步骤2:焊接物加热将烙铁头接触焊接物

步骤3:焊接溶解将焊丝接近焊接物使之溶解

步骤4:焊丝离开见到焊锡中之助焊物流出时,将焊丝拿开

步骤5:烙铁离开将烙铁头按照箭头方向加速离开

五、实习小结及心得:

电烙铁头、焊锡丝尖与焊盘三点要接触在一点上,焊接时间不宜过长或过短,焊锡之前应该先插上电烙铁的插头,给电烙铁加热。焊接时,焊锡与电路板、电烙铁与电路板的夹角最好成45度,这样焊锡与电烙铁夹角成90度。焊接时,焊锡与电烙铁接触时间不要太长,以免焊锡过多或是造成漏锡;也不要过短,以免造成虚焊。元件的腿尽量要直,而且不要伸出太长,以1毫米为好,多余的可以剪掉。焊完时,焊锡最好呈圆滑的圆锥状,而且还要有金属光泽。经过对焊接技术的实习,我们初步掌握了焊接方法与技术要点并对电路板的基本构造和电路元器件有了初步认识。听了老师讲的技术要点再经过在实践的过程中不断自我摸索,我们由不会到会,焊点从不均匀到均匀。整个过程持续的时间不宜太长,最多三秒而已。锡量也要进行控制,太多容易造成虚焊,而太少又有可能会容易折断。并且在焊接结束时应先将锡丝拿开后再将烙铁拿开,否则易使锡丝粘在集成板上。通过一上午的练习,我了解了焊接的基本原理与方法。

实验四:简单印制电路板设计

一、实习内容:

根据电路图,自主绘制印制电路板图。

二、设计要求

1.印制电路板图的大小为100mm*100mm;

2.插孔直径为1mm,焊盘直径为1.5mm-2mm,铜箔宽1mm;

3.根据通过电流的大小来确定印制电路板连线宽度(1mm宽导线可按2ma电流量计算);

4.设计印制电路图形应考虑减少干扰,维修方便;

5.印制电路板四周要空出5mm-10mm的边框;

6.电源线与接地线粗一些,布线密度大时可使用过渡线;

7.布线尽可能短,尤其是晶体管的极极,布线拐角一般为圆角;

8.输入、输出的印制导线应尽量避免平行,以免发生串绕;

9.高低电频悬殊的信号线应尽可能短,且间隔大些;

10.公共地线尽量分布在板子的边缘,尽可能保留铜箔做地线。

三、实习步骤:

1.认真了解电路图的组成和结构,首先要了解电路原理,以及各个元器件的作用和大概的位置,并对照要求的电路板大小来确定大致的电路图构成。同时要考虑到各个器件的性质以及相互之间的影响。

2.整体布局与印制板结构的确定。

3.根据电路图先做简单的草图设计,画出相应的草图。考虑到跨接线,元件焊接点,还有地线走位等因素,进行修改。最后观察整体布局是否合理。

4.根据草图在正式的图纸上绘图,这时可以根据坐标纸上的网格来确定具体的走线和元件位置。另外,画的过程中要考虑到元件的实际尺寸,注意设计要求的规定,注意线与线不可以相交。

组合电路的设计步骤范文第3篇

关键词:项目教学法 项目开发 电子技术

近年来,项目教学法因其教学效果良好在我国一些高等职业院校广泛推广。项目教学法主要强调了学生自主性、师生互动性与成果应用性,充分体现了职业教育教学中“教、学、做一体化”的重要性和实用性,重在提高学生学习兴趣和操作技能,综合培养学生的职业素养与专业技能。

一、开发具体项目

1.针对课程内容进行项目化教学设计

根据电子技术课程知识掌握和基本技能的目标和要求,该课程的教学项目开发以传统的知识转化教学规律为设计主线,完成以下几个知识点:常用电器元件的识别、常用电子检测仪器设备的正确使用、主要电子电路原理分析与设计、常见电子电路的基本应用、实用电路的设计与开发等。

针对电子技术课程可以开发以下一些项目:

(1)常用电子元器件的识别与检测;

(2)直流稳压电源的设计与装调;

(3)RC振荡电路的装接调试;

(4)音频功放的安装与调试;

(5)超外差收音机的装调;

(6)多路竞赛抢答器的装接调试;

(7)RC桥式音频正弦波信号发生器的制作与装调;

(8)数字频率计的安装与调试;

(9)数字电子钟的设计与制作;

(10)555定时器制作门铃电路。

2.确立项目具体目标

项目目标基本可从以下三方面确立:

(1)知识与技能目标:通过项目教学活动,能使学生自然地认识电器元件;熟练使用常用电气设备和工具;轻松理解各种抽象的电路原理;积极掌握具体电路的应用;学会查找和分析资料,开发一些实用的电子电路。

(2)能力目标:通过项目教学活动,培养学生收集和分析处理资料信息的能力,分析和解决实际电子技术问题的能力,以及团结合作、融会贯通的能力。

(3)情感目标:通过项目教学实施,能够帮助学生树立自信自强的人生观,激励学生勤于实践、乐于探究的学习精神,培养严谨细致、求真务实的工作态度。

二、项目教学法的实施过程

以“数字钟的设计与制作”项目为例,说明具体实施步骤如下:

1.确定项目任务

通常是由教师提出一个任务设想,然后与学生一起讨论,最终确定项目任务。比如当数字电子技术课程内容基本接近尾声时,我们可以进行这样一个项目――“数字钟的设计与制作”。在实施该项目时,可以由以下一些问题引导开展教学,确定项目任务:

(1)提出问题,并由学生作答:在我们的日常生活当中计数器最常用到什么地方――“计时”;目前用来计时的最主要的小型电器元件是什么――“数字钟”。

(2)知识和技术引导:我们要想进行计时,除了运用计数器之外还应该用到哪些电路?要想看到时间,需要显示数字,要想显示数字需要显示译码器,这样就引出显示译码器和数码显示器,并且让学生清楚认识到三种集成芯片的连接关系;同时提出问题――数字钟计时需要以什么信号为基准输入信号?一般数字钟需要显示哪些位?当计时开始或计时出现错误时,我们如何调整计时?由这一系列问题引出秒脉冲发生电路、计数译码电路、校对电路等,逐渐引导学生在脑海里勾勒出一个具有基本功能的数字钟的原理框图。

2.收集信息

将学生进行分组,比如一个班级40人,可以分成8个项目组,每组5人(人数不宜太多),且每组确定一个项目负责人。为了完成项目任务,学生须通过各种途径收集资料信息,系统学习涉及的知识内容,教师作必要的指导,并协助提供相应的书籍、手册、资料等。学生小组自行结合工作,在资料信息中寻找问题答案,搞清楚自己应该学习哪些未知的知识和技能。

3.制定工作计划

每组学生根据自己的理解和相互讨论,制定一套工作计划。在计划中应反映出工作应分几步进行,怎样分步完成,哪些环节是关键,各个环节如何衔接,需要哪些工具和仪器设备等。基于电子技术课程的特殊性,为保证人身与仪器设备安全,同时要制定安全保护措施及注意事项等。

4.分组实施计划

分组实施,能使学生积极地学习、自主地进行知识和技能的建构。每个小组在项目负责人的指挥下对各成员进行合理分工。

具体实施时,一般要由教师统领,要求在规定时间内完成项目任务。数字钟的设计与制作可参考以下步骤:

步骤一:每组要根据本组计划,清晰合理地绘制出一张数字钟的原理框图;

步骤二:根据需要,查找资料和手册,选择各种电器元件、导线材料和工具,并列出明细表;

步骤三:明确各单元电路的作用及集成芯片的结构和工作原理;

步骤四:分工设计完成每个单元电路,写出各部分电路的工作原理及功能分析;

步骤五:将各单元电路组合在一起,设计完成数字钟整个电路的逻辑电路图;

步骤六:画出整机布局图和整机配线图;

步骤七:进行整机电路的焊接、安装;

步骤八:分级进行调试和故障分析、排除。

5.检查评估

任务完成后,学生必须对全部工作进行认真的检查,教师要及时引导学生进行误差原因的分析与修正。然后组织进行小组与个人的自我评价,让各组上台公开自评结果,特别要交流好各组在设计与制作中印象最深、收获最大的体会,可以是成绩与经验,也可以是失误和教训,让学生进行自我解剖。最后教师进行检查评分,师生共同讨论、评判项目工作中出现的问题,以及学生解决问题的方法。评分可以采取自我评价、小组评价、教师评价各占一定比例的方式进行。

讨论评估时,老师应耐心听取每一个学生的评价,多鼓励与引导学生,帮助他们树立信心,逐步学会独立完成每个项目。

6.教师总结反馈

教师最后的总结与反馈至关重要,既有利于及时掌握学生学习情况,又能帮助学生找出问题、分析问题、解决问题;既要充分肯定每一个学生的努力,又要指出学生们存在的不足和需要努力的方向。

三、总结与思考

总之,电子技术课程因其具有很强的实践性和实用性,比较适合采用项目教学法。以“项目”将知识点贯穿起来,使学生形成系统的知识结构、明确的课程目标。在教学实施过程中,废除传统的“灌输式”教学,突出学生的主体地位,激发学生的学习兴趣,把学生推到项目活动中去。教师只是提供一个精心设计的教学情境,充当问题引导的组织者,引导学生在对问题的探讨中寻求项目的解决方案、思路和最终的解决办法,构建“教学做一体化”教学模式。但作为一种新型教学方法,实践中仍需要不断完善与创新,以适应不断变化发展的数字化时代。

基金项目:本文为内蒙古自治区高等教育科学研究“十二五”规划课题“高职电子技术课程理实一体化教学研究与实践”(课题编号:NGJGH2012052,主持人:王瑞峰)研究成果之一。

参考文献:

[1]孔凡才,周良权.电子技术综合应用创新实训教程.高等教育出版社,2008

[2]汤晓,朱建华.“项目化教学”在高职教学改革实践中的探索.考试周刊,2008

组合电路的设计步骤范文第4篇

关键词:任务 过程 步骤 注意

现代教学理论认为,在教学活动中,学生应居于主体地位,教师居于主导地位。但在中等职业学校《电子线路》的实际教学中,由于班级人数较多,以教师为中心的讲授式教学仍然是教学的主要形式,学生只能被动地听、抄、背、练,被老师牵着走,而没有积极思考、发问、质疑的机会。为改变中等职业学校《电子线路》课堂教学的现状,我认为我们的课堂教学改革,有必要采用以培养学生综合运用知识能力为总体目标的教学方式――任务型教学。

一、任务型课堂教学过程

根据学习任务的三要素,即任务目标、信息输入和活动,可以将课堂教学分为四个步骤:即交代任务目标、材料输入、合作活动和任务评价。

在课堂教学一开始就应该向学生明确展示教学任务,教师在布置任务时指令要清晰,要让学生心中有数。这样有利于保持学生的学习兴趣,使学生的注意力集中在任务的完成上,体现任务的真实性。

输入是指学生接收所给定的任务方面的信息。教师要精心设计一个意思明了的情境,努力使自己成为示范表演者。输入的内容要以本节课的具体教学目标和内容为基础,充分展示教师的引导才能,以此来引起学生对新信息的注意,并产生学习新知识的动机。

在学习、理解课堂重要知识点的基础上,学生参与到任务中来,以小组的形式进行合作。教师必须充分利用教学资源,精心设计各种任务,鼓励学生主动参与,探究发现,大胆表达,交流合作,轻松地完成教学任务。

交流活动完成之后,要对任务结果进行评价。评价不应只着眼于知识获得多少,应特别关注学生的水平是否有所提高,参与学习的态度是否积极主动,情感是否有所变化,学习过程的创造性如何,是否有独到的见解等。

尤其要注意,课堂任务的设计是多层次的。一般遵循从理解为主的活动过渡到有控制端产出活动,最后到具有现实意义的设计活动这一过程。对于《电子线路》这门课应遵循先基本知识点、实例后应用、设计的顺序,使教学阶梯式地向前推进。同时,任务要有层次和梯度,每个层次和每个梯度都要使与之相应的学生容易达到,保证学生的参与率。

二、任务设计在中职《电子线路》教学中的实施步骤

1 创设问题情境

兴趣是动力。各种富有创意的课前导入活动设计能极大地提高学生的学习兴趣,激发学生的求知欲。如以组合逻辑电路的设计为例,在这一环节中提出学校目前进行得如火如荼的活动“校园十佳歌手大赛”,有三名评委。以少数服从多数的原则判定选手能否通过选拔。请你们为学校设计一个电路能够体现评委判定和选手是否过关之间的逻辑关系。学生对这一活动比较感兴趣,开始在脑中进行思考了。

2 引导学生理解任务

向学生布置任务后,说明本环节的目标,教师指导学生带着问题进行讨论,围绕目标解决问题。比如对于上述“校园十佳歌手大赛”的例子,教师可以向学生提这样的问题:根据实际逻辑问题我们需要列出逻辑函数式,依据什么来列?列出函数式后为了使逻辑图更为简洁,还需进行哪一步骤?教师在设计本环节的问题时,应有意识地涉及到解决问题的步骤。通过这些形式的设计来训练他们短时列框架解决问题的能力,多角度训练思维的变通性。

3 师生合作完成任务

这时教师的任务是带着知识要点、疑难点进行讲解。本环节要注意以培养学生设计能力为第一,学习新的知识为第二。具体做法还是以任务为中心进行整体教学。首先由实际逻辑问题列写真值表,用A、B、c表示三名评委,用Y表示结果。状态赋值如下:对于变量A、B、C,1表示同意,O表示不同意;对于函数Y,1表示通过,O表示不通过。要求学生集体完成真值表,教师引导由真值表列出逻辑函数表达式,最后让学生化简表达式,画出逻辑图,可以请几个学生同时板书化简,选取最简表达式,培养学生的最优化原则。任务完成后,进行知识拓展:①用以实现组成该逻辑图;②若有人想投机倒把,如何改装可以任意遥控改变输出结果;在想投机倒把时用遥控器把遥控端的信号变为1。分组讨论进行,得出结论,让小组代表们各抒己见,教师加以指正和改进。由该任务总结出组合逻辑电路的设计步骤和方法。

4 小组合作完成新任务

为了让学生对本堂课所讲知识点能进一步地巩固和提高,培养学生的创新和合作能力,再设计新任务让小组合作完成。例如在师生共同完成“校园十佳歌手大赛”任务之后,再布置一个新任务让小组成员们独立完成:设计一个楼上楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯。在上楼前,用楼下的开关打开电灯,上楼后,用楼上的开关灭电灯;或者下楼前,用楼上的开关打开电灯,下楼后,用楼下的开关关灭电灯。要求:①完成电路的设计及电路验证;②有能力的同学可尝试进行三个楼梯开关控制灯的电路设计。学生可能有不同的讨论结果,教师再一一加以指正和讲解。

5 进行任务评价

任务的评价是任务型教学的最后环节。评价的根本目的是为了学生的成长与发展,体现人文关怀。评价应突出发展与变化的过程,关注学生的主观能动性,激发积极主动的态度。通过恰当的评价,才能使学生体验进步与成功,对自己的学习过程进行反思和调控,从而促进学生综合运用知识能力的全面发展。

随着评价的结束,一项任务也就顺利完成了。通过这些任务,学生不仅能完成设计,而且能获得知识,获得情感体验,培养了创造能力,提高了自身素质。

三、在设计任务型教学活动时应注意的问题

1 教师要营造良好的课(下转59版)堂教学氛围,建立民主平等的师生关系。

2 教师要让学生明白任务的性质和目的,交待任务要清楚,并让学生明白完成任务的方法,任务的难度要适当,让学生真正参与到学习中来。

3 任务的焦点是解决某个实际问题,这一问题和现实生活有某种联系。

4 任务的设计和执行应注意任务的完成,任务完成的结果才是评价任务是否成功的标准。

组合电路的设计步骤范文第5篇

一、对实验装置的评估

例1 测未知电阻Rx的阻值:陈伟所在的学习小组,在测定未知电阻Rx的实验中,手边只有一个未知电压的电源、一个阻值已知的定值电阻R0、一只电流表、4个开关、一个待测电阻Rx和若干导线,缺少一块电压表.学习小组研究决定:“只用现有器材,在不拆卸电流表的条件下,设计实验电路图.”经小组成员共同努力,采取巧用开关的办法,设计出了能满足上述要求的实验电路图,如图1.

(1)请你根据这个电路图,写出实验步骤:

①;②

(2)被测电阻的表达式Rx=

(3)你对这个实验电路图的改进建议是:.

解析:(1)①闭合S2、S3,断开S1、S4,读出此时电流表的读数I1;②闭合S1、S4,断开S2、S3,读出此时电流表的读数I2;

(2)Rx=I1R0/I2;

(3)这个实验电路电键太多,使得装置复杂操作容易失误,可以用一个单刀双掷开关来代替(如图2).

点评:本题要求学生对实验电路提出改进意见.在教学中应该让学生通过小组交流或全班交流的方式,讨论科学探究中所存在的问题、获得的发现和改进建议.实验器材的选取与装置的设计,既要照顾到实验的需要,又要考虑科学、简单、方便、安全.

二、对实验方案的评估

例2 为了测定木块所受到的滑动摩擦力,两个实验小组分别设计了甲、乙两种实验方案,实验装置如图3所示.实验中不计弹簧测力计的重力.

甲方案:在水平实验桌面上将木板用线拉住,通过弹簧测力计沿木板方向水平拉木块,使木块在木板上面滑动.

乙方案:将木板放在水平实验桌面上,用线通过弹簧测力计水平地拉住木块,沿木板方向水平拉木板,使木板在木块下面滑动.

(1)从实验操作方面考虑,应选择[CD#2]方案.简述你选择的理由?

(2)从实验误差方面考虑,应选择方案.简述你选择的理由?

解析:(1)选择乙方案.选择理由:甲方案中,木块运动要求匀速,实际很难控制.因为滑动摩擦力只与压力和接触面的粗糙程度有关,而乙方案中这两者都没有变化,测力计的示数仍为摩擦力的大小,所以木板滑动时可以是变速的,实验操作容易进行.

(2)选择乙方案.选择理由:甲方案中,由于弹簧测力计是运动的,不易读准示数.乙方案中弹簧测力计是静止的,容易读准示数.

点评:经常要求学生对探究活动的实验方案的科学性及适用性进行评估,对实验方案评估时,要注意是否应用了控制变量的科学方法,是否便于操作等.

三、对实验结果与实验数据的评估

例3 张明和王芳合作,进行“测定盐水的密度”的实验.实验器材:天平(含砝码)、量筒、烧杯、盐水.

实验步骤:步骤一:用天平测出空烧杯的质量 m1;

步骤二:将盐水倒进烧杯,用天平测出装有盐水的烧杯的总质量 m2;

步骤三:将烧杯中的盐水全部倒入量筒中,读出盐水的体积V;

步骤四:计算出盐水的密度:ρ=mV=m2-m1V.

他们收拾好实验器材后,一起对实验的过程进行了评估:

张明说:我们的实验原理正确,实验器材使用恰当,操作过程规范,读数准确,计算无误,得出的盐水密度是准确的.

王芳说:在操作过程中,我发现有一点儿盐水沾在烧杯内壁上.这样,尽管我们操作规范、读数准确、计算无误,但我们测得的数据还是有了误差,导致计算的结果也有误差.

张明认真思考后,同意了王芳的意见.然后,他们一起继续探讨如何改进实验方案,尽量减小测量的误差.根据张明和王芳对实验过程的评估,请你回答:

(1)王芳这里所指的“测量误差”是在上述实验步骤的[CD#2]步骤产生的,导致了盐水体积读数[CD#2](填“偏大”或“偏小”),从而使得盐水密度的计算结果[CD#2](填“偏大”或“偏小”);

(2)为了减小实验的误差,必须从质量和体积两方面的测量进行控制.根据张明和王芳的分析意见,在不增加实验器材的条件下,提出你的实验设计方案,使实验结果的误差达到最小.实验步骤是[CD#2];

(3)在你的设计方案中,控制误差的思路是.

解析:(1)步骤三,偏小,偏大.

(2)用天平测出空量筒的质量 m1;将盐水倒进量筒,用天平测出装有盐水的量筒的总质量 m2;读出量筒中盐水的体积V;计算出盐水的密度.

(3)直接用量筒装盐水,避免盐水在换杯时的损失.

点评:本题是一道考查学生对实验测量误差大小和产生误差原因的分析、评价及改进能力类考题,平时要培养对探究的行为和收集信息与数据的科学性、可靠性有进行评估的愿望,对所发现的优点进一步发扬,对发现的缺陷设法克服.

四、对实验探究中的科学方法的评估

例4 在观察小球摆动时动能和势能转化的实验中,小涛发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同.于是他产生了猜想,小球来回摆动一次所用的时间 t:①可能跟小球质量 m 有关;②可能跟绳子长度L有关;③可能跟小球移开的距离 s 有关;

为验证自己的猜想,他在竖直的木板上画出方格,用瓶子代替小球,并在瓶内装大米以改变质量,则:

号瓶质量

m/g移开距离

s/格悬线长度

L/格来回时间

t/s120312212403122136031221460212215601122166039197603615

(1)除图4所示的器材外还需要、;

(2)在测出不同条件下,瓶子来回摆动一次所用的时间 t 后,得到表中的数据.则:为了研究 t 与L关系,应选择序号为的数据进行分析;

(3)通过分析表中的数据可以得出初步的结论:t 与[CD#2]有关,与[CD#2]有关(均填字母).

(4)实验中发现,瓶子摆动一次所用的时间很难测准,请你帮他想一个更准确的测量方法:[CD#2].

解析:(1)秒表与天平;

(2) 3、6、7;

(3) s、m,L;

(4)测出 n 次(比如30次)摆动的总时间 t总,则小球来回摆动一次所用的时间为

t=t总/n.