图像法 (Graphical Method)是贯穿物理考纲的常用实验方法,同样是物理 U3中作图题背后的核心逻辑,分值一般在 5分上下,会在物理 A2阶段中有所涉及。由于其完整考点在教材中相对分散,部分考生在起初接触这一题型时得分情况不理想,这也是理综教研部会对这一考点额外做专题讲练的原因之一。本篇将由理综教研部 老师结合物理 AS阶段历年考卷中的相关真题,为大家梳理图想法的答题思路以及规范表述。
考点解析
解法精研
『步骤筛查』
首先明确“图像法”的定义:将通过测量获得的数据,以描点连线的方式画出最佳拟合线 (Line of Best Fit),这往往是一条直线。通过求直线斜率得出最后想要确定的物理量 (Physical Quantity)。结合定义,理综教研部针对相关题型整合思维导图,可供参考。
来源:理综教研部物理图像法讲义截图
首先,作为实验题的第一步,是对物理量进行测量。测量中需选定合适的测量仪器 (Apparatus),同时起码要获取 5组以上的数据;为获得多组数据,则需在实验中对自变量大小进行改变,在电路实验中,往往通过添加滑动变阻器 (Variable Resistor)完成。
在测量完成后的第二步中,若所得数据无法直接用于作图,或还需经过进一步的运算。如测量电阻率 (Resistivity)的实验中,电阻大小通过电压表与电流表的读数相除得到(R=V/I)。
来源:19年 Alevel物理 U1真题卷
第三步开始作图,将测量、运算所得到的数据,体现在坐标图上。连线画出最佳拟合线时,大多数情况下由于误差,无法得出一条穿过所有点的直线,这时需注意,直线上方与下方点的数量应为一致。最后一步,求出直线斜率,经过运算(一般取直线与坐标轴的交点),最终得出所要求的物理量。
『真题把握』
来源:2021年 Alevel物理 U2真题卷
结合以上真题,直观梳理解题思路。题干明确要求通过图像法求出 r (电池内阻)。这道题目,学员作答一般分为两种情况,一种是思路不清,直接空题;另一类则是能完成作图(plot)并求得斜率,拿到 2分,而剩下这2分也是大部分考生在初期容易失分的内容。
来源:理综教研部模拟作答截图
根据理综教研部在物理讲堂上强调的作答规范,完整得分其实并不困难。第一步,测量:测量仪器的部分,电路图中已将电压表与电流表正确选择,不再赘述;至少获得 5组数据,题干中并未提及,需进行作答,得 1分;最后 1分则是获得多组数据的方法,在该题中,是通过调整滑动变阻器的大小完成的。第二步,计算:该题没有需要额外计算的值,即可跳过。第三和第四步,完成作图与斜率运算,得到最后 2分。如此一来,Mark Scheme中的四点均已完整作答。
来源:2021年 Alevel物理 U2官方 Mark Scheme截图
以上则是本次理综教研部为大家整合的物理图像法,还需搭配专题练习重点巩固,内化吸收才是关键。最后,预祝所有考生能在接下来的 1月统考中获得理想的成绩,在属于自己的未来画布上留下浓墨重彩的一笔!