(完整版)高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)圖像分析

1、高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)圖像分析高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)以其靈活性、多樣性而著稱(chēng),是歷年高考的一個(gè)重點(diǎn),幾乎年年出現(xiàn)。然而在處理電學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過(guò)程中,由于方程復(fù)雜,計(jì)算量較大,往往通過(guò)圖像來(lái)處理,從而簡(jiǎn)化了分析結(jié)果。那么,對(duì)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)的圖像主要有兩個(gè)，第一個(gè)小燈泡的伏安特性曲線，第二個(gè)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，如何進(jìn)行分析,筆者認(rèn)為可從以下幾個(gè)方面入手。1.圖像坐標(biāo)軸的物理含義圖像的坐標(biāo)軸通常代表兩個(gè)不同的物理量,而坐標(biāo)軸內(nèi)的圖像則反映了這兩個(gè)物理量之間的物理關(guān)系。因此,認(rèn)識(shí)某一圖像時(shí),首先應(yīng)該明確坐標(biāo)軸表示的是哪一個(gè)物理量,從而得出圖像揭示的物理量之間的關(guān)系,然后根據(jù)圖像的形狀確定物理量的變化規(guī)律。2圖像斜率

2、的物理含義在許多的電學(xué)實(shí)驗(yàn)圖像中,圖像的斜率通常跟某一物理量相對(duì)應(yīng),圖像的斜率大小常常反映這個(gè)物理量的數(shù)值,對(duì)于較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),其斜率也可能是幾個(gè)物理量共同決定的數(shù)值。分析此類(lèi)問(wèn)題,要求熟練記好一些常見(jiàn)圖像的斜率含義,充分聯(lián)系物理和數(shù)學(xué)知識(shí)共同解決。3圖像截距的物理含義在分析電學(xué)實(shí)驗(yàn)圖像時(shí),若發(fā)現(xiàn)圖像不過(guò)原點(diǎn),而是與兩坐標(biāo)軸相交,那么要從物理圖像與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)的物理含義來(lái)分析。4圖像面積的物理含義除了圖像的坐標(biāo)軸、斜率、截距等具有重要的物理含義外,在一些圖像中,圖像下覆蓋的面積也常常與某個(gè)物理量相對(duì)應(yīng)，（類(lèi)似于運(yùn)動(dòng)學(xué)中v-t圖像，圖像下覆蓋的“面積”表示質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的位移）對(duì)這類(lèi)看似復(fù)雜的問(wèn)題一定要

3、認(rèn)真分析比較,找出面積所代表的物理含義,常能使問(wèn)題簡(jiǎn)單化明了。5圖像交點(diǎn)的物理含義在試驗(yàn)中，有時(shí)在同一坐標(biāo)系上同時(shí)做出多條圖線。對(duì)于這種情況，除了要理解各圖線的含義外，還要知道它們交點(diǎn)的含義。實(shí)驗(yàn)1測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，根據(jù)全電路歐姆定律，有E=U+Ir，其中E表示電源的電動(dòng)勢(shì)，U表示電源的路端電壓，I表示閉合電路中的電流，r表示電源的內(nèi)阻。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)，實(shí)驗(yàn)：測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻可用三種方法：方法1.伏安法式可變?yōu)閡=-rI+E，改變電路的外電阻R,測(cè)出一系列的I和U值，作出U-I圖象。圖象在U軸上的截距即為電源的電動(dòng)勢(shì)，直線的斜率即為內(nèi)阻的負(fù)值。此方法叫伏安法，用伏特表和安培表。

4、E方法2.安阻法式可變?yōu)镋=IR+Ir，或R=+r，改變電路的外電阻R，測(cè)出一系列的I和R值，作出R-1/I圖象。圖象在R軸上的截距即為電源的內(nèi)阻，直線的斜率即電源的電動(dòng)勢(shì)E。此方法叫安阻法，用安培表和電阻箱。U11r1方法3.伏阻法式可變?yōu)镋=U+r，或萬(wàn)=予+-，改變電路的外電阻R，測(cè)RUEER111出一系列的U值，作出萬(wàn)圖象。圖象在萬(wàn)軸上的截距的倒數(shù)即為電源電動(dòng)勢(shì)，直線URU的斜率與截距的倒數(shù)乘積即為電源的內(nèi)阻。此方法叫伏阻法，用伏特表和電阻箱?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)是伏安法。安阻法和伏阻法是在伏安法實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的提高。2.誤差分析（1）伏安法之內(nèi)接法誤區(qū)1.如圖3所示，考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響

5、，如圖線1，得真實(shí)值；不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，如圖線2,得測(cè)量值。從圖象可以看出，圖線2與圖圖3錯(cuò)誤原因：不論是否考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，從實(shí)驗(yàn)用描點(diǎn)法得到的圖線應(yīng)該是一樣的。造成錯(cuò)誤的原因可能是沒(méi)有做實(shí)驗(yàn)，而根據(jù)結(jié)果編寫(xiě)的。圖4不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，有E=U+Ir得：U=-rI+E，圖象在u軸上的截距即為電源的電動(dòng)勢(shì)，直線的斜率即為內(nèi)阻的負(fù)值，得測(cè)量值；考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，有E=U+I(R+r)得：U=-(R+r)I+E，圖象在U軸上的截AA距即為電源的電動(dòng)勢(shì)，直線的斜率即為電池內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻的和的負(fù)值，得真實(shí)值。所以rr，并且r=r+R,E=E測(cè)

6、真測(cè)真A測(cè)真(2)伏安法之外接法誤區(qū)2.如圖5所示，考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，如圖線1,得真實(shí)值；不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，如圖線2,得測(cè)量值。從圖象可以看出，圖線2比圖線1的截距大，而斜率也大，所以rr，EE。測(cè)真測(cè)真AU/VI/A圖5錯(cuò)誤原因：不論是否考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，從實(shí)驗(yàn)用描點(diǎn)法得到的圖線應(yīng)該是一樣的。造成錯(cuò)誤的原因可能是沒(méi)有做實(shí)驗(yàn)，而編寫(xiě)的，這次編錯(cuò)了，結(jié)果不正確。正確的做法：只可能有一個(gè)圖象，如圖6。但測(cè)量值與真實(shí)值依據(jù)的公式不同，所得的結(jié)果不同。不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，有E=U+Ir得：U=-rI+E，圖象在u軸上的截距即為電源的電動(dòng)勢(shì)E=b，直線的斜率即為內(nèi)阻的負(fù)值廠測(cè)=-k，為測(cè)量值;-1,1+丄RV=k，解得UE考慮電流