实验数据巧处理——“化曲为直”的图像法-论文.pdf

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1、一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。。实验数据巧处理“化曲为直"的图像；去>>>邵长宽图像法处理实验数据不仅能考查学生对【解析】在第(1)小问中，根据串联分压，可用基本规律的理解应用和从图像中获取信息的能力，同时更能培养学生思考问题和解决问得岂，解得R1r题的能力。这种处理方法对锻炼学生解决实际在第(2)小问利用图像处理数据时，首先，问题的能力很有好处，也更符合新课程标准和培我们根据闭合电路欧姆定律写出两个变量之养目标。因此，受到很多出题者的青睐，在2014间的关系年全国12份高考理综试卷实验题中，涉及图像+U(1十)法处理数据的高达

2、9卷9题。本文将以两道典型由上式可知变量U与R不是一次函数，画试题为例，分析解题思路，归纳总结这类试题的出的图像非线性：，因此为了将曲线图像化为直研究方法，希望给读者有益的启示。【例1】某物理学习小组的同学设计了如图线，我们需要将被测量u取倒数，R取倒数Ul、1所示的电路，测量电源的电动势和某定值电作线性变换阻的阻值。其中E为电源(内阻不计)，R为电阻：+箱(O～99．9Q)，R为待测电阻，v为理想电压UERE表，s。为单刀单掷开关，s、s为单刀双掷开关。这样，将上式与一次函数y—Kx+b比较，利(1)闭合s。，调节电阻箱R，读出其示数

3、为用待定系数，解得r。若S、S向左闭合，电压表的示数为U。；若k：_5．0，b：_O．5SS均向右闭合，电压表的示数为u：。由此可求出RL——。代入数据解得E；}=2．0v，R1=kE=10．0n(2)闭合S。、S、S：均向左闭合，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压【答案】(1)RI=告r表的示数U’由测得的数据绘出如图2所示的(2)E=2．0V，RI=10．OQ图线。则电源的电动势E=V，R=Q。【启发】在用图像法处理实验数据时，由于直线容易描绘，直观形象，而且直线的斜率和截距所包含的物理信息可以用来求取一些相关的物理

4、量。所以在高中阶段，若某两个物理g赣一Onceyouchooseyourwayof]ife。bebravetostickitoutandneverreturn量的函数关系式是非线性的曲线关系，我们必：qh须采用“化曲为直”的思想，通过将被测量(坐m1+mz标)作适当变换后(取倒数、平方、取对数等)使将上式与一次函数y=kx+b比较，利用待其转化为线性的一次关系_y=kx+b，从而方便、定系数，得直观地找寻各个物理量之间的关系。m一m，1g【例2】用如图3实验装置验证m、rn组成的系统机械能守恒。rn从高处由静止开始下解得g=2k一9．7

5、m／s落，m上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带【答案】(I)2．4(2)O．58；0．60；在误差允许上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定范围内，系统机械能是守恒的；(3)9．7律。下图给出的是实验中获取的一条纸带：0是【启发】由以上两题的分析可知，对于图像法打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个处理数据的问题，我们可以大体分为三步进行：点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示。已步骤一：寻找实验中两个变量的关系知mi=50g，m2=150g，则(g取10m／s，结果保留以物理公式、物理定理、物理定律为依据，两位有效数字)写出实验中

6、两个变量的关系。一般电学实验多以闭合电路、欧姆定律为出发点得到两个变量(1)在纸带上打下记数点5时的速度v=m／s；的关系；力学实验常以牛顿第二定律、机械能一(2)在打点0～5过程中系统动能的增量守恒定律、动能定理等为基本依据得到两个变AEk=j，系统势能的减少量AEp=J，由此量的关系。—得出的结论是；步骤二：化曲为直——～2实验中两个变量的关系式如果不是一次函(3)若某同学作出V—h图像如图4，则当地数，但在高中阶段由于线性图像的斜率和截距的实际重力加速度g=m／s。更容易求解所包含的物理信息，因此需将被测量作线性变换后(取倒数、平

7、方、取对数等)的数值作为变量，将两个变量的图像由曲线转化成直线。步骤三：抓住“斜率，截距”做文章根据完成的图像求出斜率、截距，再将写^(m)出的变量线性关系式与一次函数y=kx+b对图3图4比，根据待定系数法，找出图线斜率和截距与【解析】首先，我们根据机械能守恒定律写待求量之间的关系，代入数据即可求得结果。出两个变量之间的关系通过以上两道代表性例题的分析，不难发现利用图像处理数据不仅能考查学生利(mP-mI)gh一v用数学知识解决物理问题的能力，将抽象思左边为系统势能的减小量，右边为系统动维解决问题转化成形象思维解决问题的能能的增加量，

8、代入数据可求出(1)(2)问结果，再力；而且还能让学生在解决物理问题的过程比较两个数据可以得出结论，在误差允许范围中，体会处理物理问题的方法，所以利用图内，系统机械能是守恒的。像法处理实验数据必将是今后高考