摘 要：电学实验是高考必考点，也是考查学生分析物理现象、解决问题的重要途径。结合电学实验试题，探究学生运用图像分析方法，与函数表达式等来处理电学问题，提高学生解题能力。

关键词：高中物理;电学实验;图像与函数表达式

在高考物理试题中，电学实验是考查的重点，也是学生解题难点。这类电学实验，融合了图像问题、数学问题等知识点，需要学生能够从中探究解题思路，掌握解题技巧和方法。

一、 把握问题本源，促进迎刃而解

在电学实验题中，图像与函数表达式往往居多。如UI图像、RL图像。对于图像问题，首先要识图，了解图示中不同物理量的内容、关系，发现图像中物理量的变化规律，如斜率、截距、交点坐标、面积等对应的物理意义。结合对各类电学试题的分析与归纳，需要把握问题的本源，才能做到迎刃而解。如在“测定电池的电动势和内电阻”实验中，某学生先利用多用电表进行干电池粗测，结合图1所示的电路结构图，按照图2方式进行电路连接。从图2中来看，四条导线的连接方法哪条是错误的？如果根据正确电路连接方法，测得多组电流、电压值，并将其汇总到图丙中，得到UI图像，可知，该电池的电动势为多少？内电阻为多少？

我们根据该题题意来分析，很多学生都能够根据图3所示的UI图线，推导出电池的电动势为与U轴相交的E，而内电阻阻值是该直线斜率的绝对值。但是，对于该题的解题思路，很多学生并不清除。我们可以根据该实验内容，分析求解电动势和内电阻的原理。根据电动势E=U+Ir，依据该UI图像，可以将公式进行变形，得到U=E-Ir。结合数学中一次函数的性质、特点，很显然，对于斜率的绝对值，正好是r的值，而对于与U轴的截距值，就是E。也就是说，我们在解决该电学问题时，通过对U-I图像的变换，将物理量公式转换为数学函数方式，借助于数学的斜率、截距等思想来化解物理问题。

可见，对于电学实验题，在求解时，要耐心观察电路图，分析电路的结构及特点，并结合物理计算公式，把题变换为数学函数，通过数学函数性质的分析，独辟蹊径来求解相关物理问题。

二、 梳理图像变式，拓展活学活用

在电学实验中，以伏安法测电阻、伏安法测电源电动势、内阻为基本实验。通过对电学实验图像变式的梳理，来全面解读电学实验，拓展变式应用。一是关于电阻的UI图像分析。结合两个定值电阻的UI图像，分析两个电阻阻值的大小关系。其伏安特性曲线是基于原点的一条射线，而阻值大小的比较，可以通过射线的k值来辨析，斜率越大，电阻值越大。该类题型也可以进行变换，结合某灯泡的电流、电压关系，在坐标系中绘制出UI关系图线。同时，根据图线上的任意一点，表示什么含义？灯泡电阻R随电压变化的关系如何？同样，对热敏电阻而言，会随着温度的改变而改变阻值，其在坐标系中的伏安特性曲线有何差别？根据我们对伏安特性曲线的分析，来对照多种条件下学生对UI图像的认知，加深对电学实验的理解。二是关于电源的UI图像。在该类图像中，往往以测定电源电动势、内电阻为主要内容。该类图像题在解题时，需要联系欧姆定律，并根据对公式的变换，来讨论直线斜率、横坐标截距、纵坐标截距所对应的物理量。如图4、5所示。

在测定定值电阻R0，电源电动势E与内电阻r时，我们可以根据电路结构图，以及对应的UI直线图像来求解以下问题：图线甲与图线乙分别代表哪个电表数据;定值电阻R0、电源电动势E和内电阻r的值;图线甲与乙的交点物理意义。根据题意，对于由线性元件构成的电路实验，其电阻的UI图像、电源UI图像均为直线，可以根据斜率、截距来作答。对于两图线的交点，表示该电阻直接接到电源的实际状态。如果进行变式处理，如下图6、7所示。

将灯泡连接在E为8V、内阻r为20Ω的电源上，根据曲线图示来求解灯泡的功率。该题的难点是基于非线性元件的电路实验，阻值随电压而变化，无法直接利用欧姆定律来计算实际功率。但是，分析该电路图像，由图线可以根据电源UI图形，推导灯泡UI图像，为解题明确思路。

三、 结语

电学实验中，图像与函数表达式的解题运用，前提是要把握图像所对应的物理量及意义，特别是面对电路变式处理问题，要从多个方面来变换物理量间的关系，体现活学活用。当然，教师在引领学生解电学实验题时，还要善于组合、拓展、创新图像与函数表达式的用法，帮助学生转化复杂的电路实验，消除解题恐惧心理。

参考文献：

[1]吴烝.关于高中物理电学实验图像的相关思考[J].数字通信世界，2017（10）：263.

[2]林金荣.例谈高中物理电学实验题“图像法”问题的解决方法[J].物理教学探讨，2016，34（5）：64-67.

作者簡介：黄辉健，福建省漳州市，福建省漳州市第三中学。