摘 要:本文通過高中電學(xué)實驗試題中“圖象類型”問題的分析,總結(jié)歸納該類問題的求解方法,利用歐姆定律正確寫出變量之間關(guān)系表達式,并整理成一次函數(shù)的標準式,弄清斜率和截距表示的物理含義,將斜率和截距與圖象對應(yīng)起來,實現(xiàn)數(shù)形結(jié)合,突破難點.
關(guān)鍵詞:電學(xué)實驗;圖象;函數(shù)表達式;斜率;截距
中圖分類號:G632文獻標識碼:A文章編號:1008-0333(2021)06-0043-02
收稿日期:2020-11-25
作者簡介:楊天林(1970.12-),男,甘肅省蘭州人,本科,中學(xué)一級教師,從事高中物理教學(xué)研究.
電學(xué)實驗是高考物理考查的重點內(nèi)容之一,幾乎年年都有考題,試題靈活多變,尤其一些“圖像類”涉及數(shù)據(jù)分析的實驗題難度較大,通常要借助數(shù)學(xué)方程和圖象相結(jié)合來處理.突破此類問題的難點首先要弄清物理量之間的關(guān)系,找出正確的函數(shù)表達式,將圖象和解析式有機結(jié)合起來,問題便迎刃而解.
例1 (2020·貴陽市模擬試題改編) 學(xué)習(xí)了“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗之后,李軒同學(xué)設(shè)計了圖1所示的電路來測量某蓄電池的電動勢E和內(nèi)阻r,在實驗中他通過改變電阻箱的阻值獲得了多組阻值R和相應(yīng)的電壓表示數(shù)U的數(shù)據(jù),然后計算出1R和1U ,以1R為橫軸,1U為縱軸,作出1U-1R圖象是一條傾斜直線(如圖2).則所測蓄電池的電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
解析 根據(jù)歐姆定律可知電路的電流I=UR,則蓄電池的電動勢E=U+Ir=U+URr,變形整理得1U=rE·1R+1E,結(jié)合一次函數(shù)標準式y(tǒng)=kx+b和圖象可知,圖線縱截距b=1E=0.6,解得蓄電池的動勢E≈1.67V,圖線斜率k=rE=340,則蓄電池的內(nèi)阻r=kE=0.125Ω.
例2 (2020·西安市聯(lián)考試題改編)一同學(xué)要測量干電池的電動勢和內(nèi)阻,由于電壓表損壞了,于是他便用電流表G(滿偏電流1.5mA,內(nèi)阻Rg=10Ω)和定值電阻R(阻值990Ω)串聯(lián)代替電壓表使用,并設(shè)計了如圖3所示的電路進行測量.
在實驗過程中他多次改變滑動變阻器R′的阻值,測得了多組電流表G的示數(shù)I1和電流表A示數(shù)I2如下表.
圖象,1I-R圖象,I2-R圖象等等.由以上例題可以看出,解答該類試題的基本方法是先要利用歐姆定律根據(jù)串并聯(lián)電路的特點寫出正確的表達式,再對表達式進行整理變形,把變量之間的關(guān)系變換成一次函數(shù)標準式y(tǒng)=kx+b的形式,然后弄清函數(shù)表達式的斜率和截距所表示的物理含義,將斜率和截距與圖象對應(yīng)起來,數(shù)形結(jié)合求得問題的解決.其中尋找變量間的關(guān)系式,弄清函數(shù)表達式的斜率和截距表示的物理含義,將斜率和截距與圖象對應(yīng)起來是解決問題的關(guān)鍵.
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