輔助線在高考實驗數(shù)據(jù)處理中的妙用

　　摘要：實驗數(shù)據(jù)的處理是高考考查學生實驗能力的一個重點和難點。作者列舉了重慶市近兩年的兩道高考題，說明可以借助輔助線法破解難題。
　　關(guān)鍵詞：高考；實驗；數(shù)據(jù)過程；輔助線
　　中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2011)2(S)-0057-3
　　
　　實驗數(shù)據(jù)處理一直都是高考實驗能力考查的重、難點所在，只有理解實驗原理和方法，才能應對不同的實驗條件，處理好實驗數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，這樣才能真正提高實驗能力，適應在新課程下高考要求。筆者通過對比分析2009年和2010年重慶市近兩年的高考實驗題，發(fā)現(xiàn)命題者在這兩題中的數(shù)據(jù)處理上設置了障礙，“刁難”考生，如果沒有抓住解題的突破口，勢必會落入命題人精心設置的“陷阱”。筆者根據(jù)試題，借助輔助線巧妙突破了難點。
　　
　　1 模型再現(xiàn)
　　
　　1.1 電源的路端電壓與總電流的U-I曲線
　　圖1為實驗原理圖，由閉合歐姆電路得：E=U+Ir；即：U=E-Ir
　　作出U-I曲線如圖2所示，從圖中可知截距分別為電源電動勢E、斷路電流Im，斜率k=-r。
　　1.2 電阻的兩端電壓與通過電流的U-I曲線
　　圖3為實驗原理圖，由閉合歐姆電路得：U=IR1。定值電阻R1的U-I曲線如圖4所示，若R1為小燈泡，則U-I曲線如圖5所示，因為小燈泡的電阻隨溫度升高而增大，即斜率在變大。
　　重慶市近幾年的高考實驗題都圍繞著電源、電阻、燈泡的U-I曲線大做文章。我們只要理解上面的兩個模型，明白曲線的含義，在數(shù)據(jù)處理時借助輔助線，就能有效地突破此難點。
　　
　　2 實際應用
　　
　　例題1 (2009年重慶卷22）
　　（2）硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件。某同學用圖6所示電路探究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關(guān)系。圖中R0為已知定值電阻，電壓表視為理想電壓表。
　　①請根據(jù)圖6，用筆畫線代替導b6f8d6787b2770659b0d4422cf3d534e55eca53ff0c967977e9734396450f311線將圖7中的實驗器材連接成實驗電路。
　　②若電壓表V2的讀數(shù)為U0，則I=______mA；
　　③實驗一：用一定強度的光照射硅光電池，調(diào)節(jié)滑動變阻器，通過測量得到該電池的U-I曲線a。見圖8，由此可知電池內(nèi)阻______（填“是”或“不是”）常數(shù)，短路電流為______mA，電動勢為______V。
　　④實驗二：減小實驗一中光的強度，重復實驗，測得U-I曲線b，見圖8。當滑動變阻器的電阻為某值時，若實驗一中的路端電壓為1.5V。則實驗二中外電路消耗的電功率為______mW（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
　　答案：①見圖9；②U0R0；
　　③不是，0.295(0.293~0.297)，2.67(2.64~2.70)；
　　④0.065(0.060~0.070)。
　　解析：
　　①見圖9；
　　②根據(jù)歐姆定律可知I=U0R0；
　　③路端電壓U=E-Ir，若r為常數(shù)、則U-I圖為一條不過原點的直線，由曲線a可知電池內(nèi)阻不是常數(shù)；當U=0時的電流為短路電流、約為295μA=0.295mA；當電流I=0時路端電壓等于電源電動勢E，約為2.67V；
　　④實驗一中的路端電壓為U1=1.5V時電路中電流為I1=0.21mA，連接a中點（0.21mA、1.5V）和坐標原點，此直線為此時對應滑動變阻器阻值的外電路電阻（定值電阻）的U-I圖，和圖線b的交點為實驗二中的路端電壓和電路電流，如圖1