圖像法在測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用

張金龍

(甘肅省隴東學(xué)院附屬中學(xué))

測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是普通高中物理中非常重要的電學(xué)實(shí)驗(yàn)之一,教材中提供的測(cè)量方法是“伏安法”,由此也衍生出“伏阻法” “安阻法” “伏伏法” “安安法”等多種方法,筆者在教學(xué)及高考備考中發(fā)現(xiàn),在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中大部分采用圖像法。對(duì)于圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),如何選取橫縱坐標(biāo),將原本非線性測(cè)量數(shù)據(jù)通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換變?yōu)榫€性圖像一直是近年來高考的熱點(diǎn)和難點(diǎn),本文對(duì)以上五種測(cè)量方法分別根據(jù)閉合電路的歐姆定律列式推導(dǎo),采用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,并在同一幅圖中作出測(cè)量圖線與真實(shí)圖線,以助考生分析實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的根本原因,減小系統(tǒng)誤差,提高測(cè)量的精度。

1.伏安法

利用一只電壓表和一只電流表對(duì)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)量,稱為伏安法。設(shè)計(jì)電路圖,電流表有兩種接法,相對(duì)電源內(nèi)接和外接,設(shè)計(jì)電路圖分別如圖1,2所示。

圖1

圖2

在同一坐標(biāo)系中分別作出以上三種伏安法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖線如圖3,4所示,圖線①②③分別為不考慮電表內(nèi)阻影響、考慮電流表內(nèi)阻的影響和考慮電壓表內(nèi)阻影響的圖線。

圖3

圖4

2.伏阻法

圖5

圖6

3.安阻法

圖7

圖8

4.伏伏法

圖9

綜上分析可知,兩電壓表的內(nèi)阻RV1和RV2均對(duì)電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的測(cè)量帶來影響,當(dāng)RV1→∞且RV2→∞時(shí),影響為零。在同一坐標(biāo)系中分別作出U1-U2圖線如圖10所示,圖線①②分別為不考慮和考慮電壓表內(nèi)阻影響的圖線。在同一坐標(biāo)系中分別作出U2-U1圖線如圖11所示,圖線①②分別為不考慮和考慮電壓表內(nèi)阻影響的圖線。

圖10

圖11

5.安安法

圖12

綜上分析可知,電流表A1的內(nèi)阻對(duì)電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的測(cè)量均帶來影響,當(dāng)RA1→0時(shí),影響為零。在同一坐標(biāo)系中分別作出I1-I2圖線如圖13所示,圖線①②分別為不考慮和考慮電流表A1內(nèi)阻影響的圖線。在同一坐標(biāo)系中分別作出I2-I1圖線如圖14所示,圖線①②分別為考慮和不考慮電流表內(nèi)阻影響的圖線。

圖13

圖14