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高中物理电学实验图象题解法:数形结合巧突破

2026-05-04 11:35:49教育资讯0

高中物理电学定义及例题Exy物理好资源网(原物理ok网)

依据高中电学实验试题里“图象类型”问题展开解析ꎬ总结归纳得出该类问题的求解办法ꎬ利用欧姆定律准确写出变量之间的关系表达式ꎬ并整理成一次函数的标准形式ꎬ弄清楚斜率和截距所表示的物理意义ꎬ把斜率和截距与图象对应起来ꎬ达成数形结合ꎬ突破难点.电学实验是高考物理考查的重点内容中的一项ꎬ几乎年年都设有考题ꎬ试题灵活多变ꎬ特别是一些“图象类”涉及数据分析的实验题难度较大ꎬ通常需要借助数学方程和图象相结合来处理.突破此类问题的难点首先要弄明白物理量之间的关系ꎬ找出正确的函数表达式ꎬ将图象和解析式有机结合起來ꎬ问题就能顺利解决.在研习了“测量干电池的电动势和内阻”的实验之后ꎬ李轩同学设计了图1所示的电路来测量某蓄电池的电动势E和内阻rꎬ在实验里他通过改变电阻箱的阻值获取了多组阻值R和相应的电压表示数U的数据ꎬ接着计算出1/R和1/Uꎬ以1/R为横轴ꎬ1/U为纵轴ꎬ作出1/U-1/R图象是一条倾斜直线(如图2).则所测蓄电池的电动势E =Vꎬ内阻r =Ω. (结果均保留三位有效数字)一同学要测量电源的电动势和内阻ꎬ因电压表损坏了ꎬ于是他便用电流表G(满偏电流1.5mAꎬ内阻Rg=10Ω)和定值电阻R(阻值990Ω)串联代替电压表使用ꎬ并设计了如图3所示的电路进行测量.在实验过程中他多次改变滑动变阻器R′的阻值ꎬ测得了多组电流表G的示数I1和电流表A示数I2如下表.请根据表格中的数据在图4所示的坐标纸上作出I1-I2图线ꎬ并由所得图象求出被测干电池的电动势E =Vꎬ内阻r=Ω.将表格中的数据写在1-R坐标系中并连线ꎬ得到一条倾斜的直线(如图8所示)ꎻ根据闭合电路欧姆定律有E =I(R+r+Rg+Rx)ꎬ变形整理得1/I =R+r+Rg+Rx/E ,从表格中的U、I数据可知ꎬ电源输出电压的表达式为U =E-nI(n为常数)ꎬ在I-U坐标系中画出的图象是一条倾斜直线ꎬ由此得出电源的电动势E和内阻r.在“测定电流表的内阻”实验中ꎬ某同学按照图6所示的电路图进行实验ꎬ他将电流表改装成电压表的方法是串联一个电阻Rvꎬ若选择的器材是:电流表A(量程0.6mAꎬ内阻Rg约为30Ω)ꎬ滑动变阻器R(阻值范围0~20Ω)ꎬ电源E(电动势3Vꎬ内阻不计)ꎬ定值电阻R0(阻值1000Ω)ꎬ开关S和导线若干.在实验过程中他多次改变滑动变阻器R的阻值ꎬ测得了多组电流表A的示数I和电压表V的示数U如下表.请根据表格中的数据在图7所示的坐标纸上作出I-U图线ꎬ并由所得图象求出被测干I电池的电动势E =Vꎬ内阻r =Ω.根据闭合电路欧姆定律可知电路的电流I =E/Rꎬ则蓄电池的电动势E=U+Ir =U+r/Rꎬ变形整理得1/U =1/Er+R/ERꎬ结合一次函数标准式y =kx +b和图2可了解到ꎬ图线纵截距b=E/r =0.6ꎬ解得蓄电池的动势E≈1.67Vꎬ图线斜率k=r/E =3/40ꎬ则蓄电池的内阻r=kE=0.125Ω.将表格中的1/R、1/I数据加以整理ꎬ在相应坐标系中描绘并连线得到一条倾斜直线ꎻ此时根据闭合电路欧姆定律的式子做出新线ꎬ通过该新线与原线的斜率、截距等关系ꎬ得出电源电动势和内阻的数值对测量干电池的电动势和内阻实验进行改进ꎬ采用新的电路和不同测量方法后重复相同实验步骤ꎬ从而得到更准确数据和更精准的电动势与内阻测量结果。Exy物理好资源网(原物理ok网)

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